【知识点详解】
1. 化学腐蚀与电化学腐蚀:化学腐蚀是指金属与周围环境直接发生化学反应导致的腐蚀,而电化学腐蚀涉及到一个电化学反应过程,通常更普遍且严重,因为它涉及到阳极和阴极的电荷转移,加速了金属的损耗。
2. 化学键的形成与能量变化:题目中的描述涉及到化学反应中化学键的形成过程,如CO与O在催化剂表面结合成CO2。这个过程中,CO与O断键并重新组合形成新的化学键,这通常伴随着能量的变化。吸热反应是吸收能量的反应,而放热反应是释放能量的反应。CO2分子中含有极性共价键,反应过程可能是从非键合状态到稳定状态的过程。
3. 化学反应速率与能量:放热反应和吸热反应的速率并不由反应是放热还是吸热决定,而是由反应物的初始能量状态和活化能决定。反应物能量高于生成物能量时发生放热反应,反之则为吸热反应。
4. 键能计算:键能是形成或断裂一个化学键所需能量。根据题目中给出的反应和焓变,可以计算N≡N键的键能。根据反应N2 + 3H2 → 2NH3的焓变ΔH和已知的键能,可以通过公式ΔH = Σ反应物键能 - Σ生成物键能来解算。
5. 化学反应焓变:两个热化学方程式的比较表明正丁烷转化为异丁烷的反应是放热的,这意味着正丁烷的能量高于异丁烷,但稳定性与能量高低相反,因此异丁烷更稳定。
6. 原电池原理:电子沿外电路从负极流向正极,而非通过盐桥;盐桥中的阳离子向负极迁移,维持电中性;电流从正极通过电流计流向负极;铜电极上氢离子得到电子生成氢气。
7. 离子方程式:选项A和C的离子方程式均不正确,因为它们不符合电荷守恒和原子守恒;B项的离子方程式中硝酸根还原产物错误,应为NO;D项正确,描绘了铁棒作为阴极电解饱和氯化钠溶液的反应。
8. 化学反应自发性的判断:ΔH和ΔS都是影响反应自发性的因素,根据吉布斯自由能ΔG = ΔH - TΔS,只有当ΔG小于零时反应才能自发进行。
9. 电解质与非电解质:氯化钠固体不导电,但在溶液或熔融状态下可以导电,因此它是电解质。水的离子积只受温度影响,不因物质的加入而改变。选项D的铁氢氧化物反应是放热且熵减的反应。
10. 熔融碳酸盐燃料电池:电池内部的反应涉及燃料的氧化和氧气的还原,每消耗1molCH4会转移8mol电子,不是12mol;电极B是正极,发生还原反应,选项B正确;CO32-应该向负极A移动;电极A上的H2参与的反应应是H2+CO2→2HCO3-,而不是H2+2OH-→2H2O。
11. 电解硝酸铜和硝酸银混合溶液:阴极上首先析出银,然后是氢气,当氢气达到0.112L时,转移电子数为0.05mol,不是0.2mol;阳极可能产生O2,但根据硝酸盐的存在,也可能直接生成氮氧化物;电解过程中,溶液酸度增加,c(H+)无法直接确定,需要考虑水的电离;阴极增重与银的质量有关,可通过计算得到。
12. 实验装置的评估:实验装置的设计要满足实验目的,具体分析需要知道各装置的具体功能。
13. 不同金属的铁钉放置于培养皿中,这可能涉及到原电池的形成,不同金属作为电极,电解质溶液可能会影响它们之间的电势差,从而产生电流。
以上是对高二化学期中试题的详细解析,涵盖了化学腐蚀、能量变化、键能计算、化学反应自发性、原电池原理、离子方程式等多个关键知识点。