1、第1章测评(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)1.关于下列各装置图的叙述中,不正确的是()A.用装置精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液B.装置的总反应是Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连D.装置中的铁钉几乎没被腐蚀2.如图所示,H1=-393.5 kJmol-1,H2=-395.4 kJmol-1,下列说法或表示式正确的是()A.石墨和金刚石的转化是物理变化B.C(s,石墨)C(s,金刚石)H=+1.9 kJmol-1C.金刚石的稳定性强于石墨D.断裂1 mol石墨的
2、化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石的化学键吸收的能量少3.近来科学家研制了一种新型的乙醇电池(DEFC),它用磺酸(强酸)类质子作为溶剂,在200 左右时供电,乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。电池总反应为C2H5OH+3O22CO2+3H2O,下列说法不正确的是()A.C2H5OH在电池的负极上参加反应B.1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子C.在外电路中电子由负极沿导线流向正极D.电池正极的电极反应为4H+O2+4e-2H2O4.已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧,至反应物耗尽,测得放出热量a kJ。又知12.0 g碳完全燃烧放出热量为b kJ。则热化学方程式C(s)+
3、12O2(g)CO(g)H=Q中Q等于()A.-(a-b)kJmol-1B.-(a+b)kJmol-1C.-(5a-0.5b)kJmol-1D.-(10a-b)kJmol-15.甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H=+49.0 kJmol-1CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9 kJmol-1下列说法正确的是()A.CH3OH的摩尔燃烧焓H=-192.9 kJmol-1B.反应中的能量变化如下图所示C.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D.根据推知反应CH3OH(l
4、)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)的H-192.9 kJmol-16.2019年10月24日中国腐蚀大会在江西南昌航空大学举办。下列有关金属的腐蚀与防护的叙述正确的是()A.金属的化学腐蚀比电化学腐蚀普遍B.如图所示装置表示“牺牲阳极保护法”的原理C.金属腐蚀的本质是M-ne-Mn+而被损耗D.用铝质铆钉来铆接铁板,铁板易被腐蚀7.已知氧化性:Au3+Ag+Cu2+Pb2+Cr3+Zn2+Ti2+。现有如图所示的电化学装置,下列叙述中正确的是()A.若X为Ti,则Y极的电极反应可能是Zn-2e-Zn2+B.若X为Cr,则Y可以选Zn或TiC.若Y为Cu,则X极的电极反应可能是Cr-3
5、e-Cr3+D.若Y为Pb,则含Xn+的溶液中阴离子数会减少8.生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的12 00020 000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,以下是几种化学键的键能:化学键NNFFNF键能/(kJmol-1)941.7154.8283.0下列说法中正确的是()A.过程N2(g)2N(g)放出能量B.过程N(g)+3F(g)NF3(g)放出能量C.反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)的H0D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,仍可能发生化学反应9.如图是某同学设计的验证原电池和电解池的实验装置,下列有关说法不正
6、确的是()A.关闭K2、打开K1,试管内两极都有气泡产生B.关闭K2、打开K1,一段时间后,发现左侧试管收集到的气体比右侧略多,则a为负极,b为正极C.关闭K2,打开K1,一段时间后,用拇指堵住试管移出烧杯,向试管内滴入酚酞,发现左侧试管内溶液变红色,则a为负极,b为正极D.关闭K2,打开K1,一段时间后,再关闭K1,打开K2,检流计指针不会偏转10.已知某锂离子电池的总反应为LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2,锂硫电池的总反应为2Li+SLi2S。有关上述两种电池说法正确的是()A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应C.两种电池的负极材料相同D
7、.上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电二、不定项选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意)11.已知摩尔燃烧焓是指1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2(g)。氢气和碳燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H1=-a kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(g)H2=-b kJmol-1C(s)+12O2(g)CO(g)H3=-c kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H4=-d kJmol-1下列说法正确的是()A.氢气的摩尔燃烧焓为-b kJmol-1B.碳的摩尔燃
8、烧焓为-c kJmol-1C.一氧化碳的摩尔燃烧焓为(d-c) kJmol-1D.12ab12.(2020山东潍坊高二期末)科学家设计微生物原电池,用于处理废水(酸性)中的有机物及脱除硝态氮,该装置示意图如下。有关该微生物电池说法正确的是()A.电子由m极转移到n极B.H+可通过质子交换膜移向左侧极室C.m电极反应为2NO3-+6H2O+10e-N2+12OH-D.每生成1 mol CO2转移e-的物质的量为4 mol13.一定条件下用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-574 kJmol-1CH4(g)+4N
9、O(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1 160 kJmol-1下列描述正确的是()A.CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)H=-867 kJmol-1B.CH4催化还原NOx生成N2的过程中,若x=1.6,则转移的电子总数为3.2 molC.若0.2 mol CH4还原NO2生成N2,在上述条件下放出的热量为173.4 kJD.若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2,整个过程中转移的电子为3.2 mol14.(2019山东枣庄八中高二月考)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:Cd+2Ni
10、OOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。下列叙述不正确的是()A.该电池放电的时候,负极材料是CdB.放电时每转移3 mol的电子时,正极有3 mol的NiOOH被氧化C.充电时,阴极附近pH增大D.充电时,阳极反应是Ni(OH)2+OH-e-NiOOH+H2O15.(2020山东德州高二期末)用一种吸附氢气的碳纳米管材料制备的二次电池如图所示,该电池的电解质溶液为6 molL-1KOH溶液,下列说法中正确的是()A.充电时OH-从碳电极移向镍电极B.放电时电池负极的电极反应为H2-2e-2H+C.放电时电池正极的电极反应为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-D.该电池充电
11、时将碳电极与电源的正极相连三、非选择题(本题包括5小题,共60分)16.(12分)请按要求回答下列问题。(1)根据图1回答:打开K2,闭合K1。A极现象,B极的电极反应为。打开K1,闭合K2。A极可观察到的现象是。(2)根据图2回答:该电解反应的离子方程式为。实验完成后,铜电极增重a g,石墨电极产生标准状况下的气体体积L。17.(9分)已知E1=134 kJmol-1、E2=368 kJmol-1,根据要求回答下列问题:(1)图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:。(2)甲醇质子交换膜
12、燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H=+49.0 kJmol-1CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9 kJmol-1又知H2O(g)H2O(l)H=-44 kJmol-1,则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为。(3)如表所示是部分化学键的键能。化学键PPPOOOPO键能/(kJmol-1)abcx已知白磷的摩尔燃烧焓H=-d kJmol-1,白磷及其完全燃烧的产物的结构如图所示,则表中x= kJmol-1(用含a、b、c、d的代数式表示)。18.(12分)电解工作原理的实
13、际应用非常广泛。(1)电解精炼银时,阴极反应为。(2)工业上为了处理含有Cr2O72-的酸性工业废水,采用下面的处理方法:往工业废水中加入适量NaCl,以铁为电极进行电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。关于上述方法,下列说法错误的是(填字母)。A.阳极反应:Fe-2e-Fe2+B.阴极反应:2H+2e-H2C.在电解过程中工业废水由酸性变为碱性D.可以将铁电极改为石墨电极(3)某同学设计了如图装置进行以下电化学实验。当开关K与a连接时,两极均有气泡产生,则阴极为电极。一段时间后,使开关K与a断开,与b连接时,虚线框内的装置可称为。
14、请写出此时Fe电极上的电极反应。(4)1 L某溶液中含有的离子如下表:离子Cu2+Al3+NO3-Cl-物质的量浓度(molL-1)11a1用惰性电极电解该溶液,当电路中有3 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是(填字母)。A.电解后溶液呈酸性B.a=3C.阳极生成1.5 mol Cl2D.阴极析出的金属是铜与铝19.(11分)全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池,目前钒电池技术已经趋近成熟。如下图是钒电池的结构及工作原理示意图:充电状态放电状态请回答下列问题:(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用,在传统的铜锌原电池中,硫
15、酸是,实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量铁粉,铁粉的作用是。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的含钒元素的粒子(V2+、V3+、VO2+、VO2+)为正极和负极反应物的电池,电池总反应为VO2+V3+H2OV2+VO2+2H+。放电时的正极反应为,充电时的阴极反应为。放电过程中,电解液的pH(填“升高”“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是。a.VO2+、VO2+混合液b.V3+、V2+混合液c.VO2+溶液d.VO2+溶液e.V3+溶液f.V2+溶液20.(16分)我国科学家设计了一种锂离子电池,并用此电池来电解含有Na2SO3的工业废水,可获得硫酸
16、等物质,该过程示意图如下:(1)锂离子电池工作时,a极发生(填“氧化”或“还原”)反应,Li+移向(填“a”或“b”)极,写出b极的电极反应。(2)电解池中物质A的化学式是,其中右侧交换膜应选用(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜,该交换膜的作用是,写出d极的电极反应。(3)若电解池左侧溶液的体积为2 L,其浓度由2 molL-1变为4 molL-1时,理论上电路中通过的电子是 mol。参考答案第1章测评1.B根据装置中电流方向可知,a为阳极,b为阴极,粗铜应作为阳极,A项正确;装置的总反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,B项错误;中被保护的金属应为电解池的阴极,C项正确;中铁钉所处的环境干燥,不
17、易被腐蚀,D项正确。2.B同素异形体之间的转化属于化学变化,A错误;根据图示可知,C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5 kJmol-1,C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g)H=-395.4 kJmol-1,结合盖斯定律得出,C(s,石墨)C(s,金刚石)H=+1.9 kJmol-1,B正确;因为石墨的能量比金刚石的能量低,所以石墨更稳定,断裂1 mol石墨的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石的化学键吸收的能量多,C、D错误。3.B根据题意可写出电极反应,正极:3O2+12H+12e-6H2O,负极:C2H5OH+3H2O-12e-2CO2+12H+,所以1 mol乙
18、醇在负极被氧化时转移电子12 mol,外电路中电子沿导线由负极流向正极,B项错误,A、C、D正确。4.C根据题意得两个热化学方程式:3C(s)+2O2(g)2CO(g)+CO2(g)H=-10a kJmol-1;C(s)+O2(g)CO2(g)H=-b kJmol-1;-2整理得:C(s)+12O2(g)CO(g)H=-(5a-0.5b)kJmol-1。5.DH=-192.9 kJmol-1是反应的焓变,不是CH3OH的摩尔燃烧焓,A错误;根据反应的H=+49.0 kJmol-1可知该反应为吸热反应,生成物的总能量应该比反应物的总能量高,B错误;从反应和看,前者是吸热反应,后者是放热反应,C错
19、误;根据反应可知,当CH3OH为液态时,反应CH3OH(l)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)的H应大于-192.9 kJmol-1,D正确。6.C金属的腐蚀主要是电化学腐蚀,A项说法错误;有外接电源时,金属防护的原理是外加电流阴极保护法,B项说法错误;金属腐蚀的本质是金属失去电子发生氧化反应变成金属阳离子而被损耗,C项说法正确;用铝质铆钉来铆接铁板,在潮湿的环境里会发生电化学腐蚀,但此时铁被保护,被腐蚀的是比铁活泼的铝,D项说法错误。7.CY为正极,不可能失电子,A项错误;由氧化性顺序可知,还原性:AuAgCuPbCrZnTi,若负极(X)为Cr,则正极(Y)只能选Au、Ag、Cu、
20、Pb,B项错误;Y为正极,X为负极,故盐桥中阴离子会移向含Xn+的溶液中,阳离子会移向含Ym+的溶液中,D项错误。8.B选项A是化学键断裂的过程,要吸收能量,A错误。选项B是成键的过程,应放出能量,B正确。选项C中反应的H=反应物的键能之和-反应产物的键能之和=941.7 kJmol-1+3154.8 kJmol-1-6283.0 kJmol-1=-291.9 kJmol-1,因此C错误。化学反应过程中必然有化学键的断裂与生成,所以D错误。9.D关闭K2、打开K1,是电解NaCl溶液的过程,反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,Cl-在阳极上放电生成Cl2,H+在阴极上放电
21、生成H2,则两极都有气泡产生;且由于Cl2可以溶于水,则收集到的Cl2的体积略小于H2的体积,则与外电源b极相连的石墨棒是电解池的阳极,则b极为正极;左侧试管中溶液变红色,说明左侧试管中溶液呈碱性,则H+放电,则左侧石墨棒为电解池的阴极,则a为外电源的负极;关闭K2,打开K1发生电解反应,一段时间后,打开K2,关闭K1,可以构成原电池,放电时会引起检流计指针发生偏转。故A、B、C均正确,D错误。10.B原电池中阳离子向正极移动,则锂离子电池放电时,Li+向正极迁移,A项错误;锂硫电池充电时,锂电极与外接电源的负极相连,锂电极上,Li+得电子发生还原反应,B项正确;锂硫电池放电时负极反应物为Li
22、,锂离子电池放电时负极反应物为LixC,两种电池的负极材料不同,C项错误;充电时,正接正,负接负,所以用锂离子电池给锂硫电池充电时Li电极接C电极,D项错误。11.D根据题意可得H2的摩尔燃烧焓H=-a2 kJmol-1,碳的摩尔燃烧焓H=-d kJmol-1,A、B错误;根据盖斯定律,由-可以得到CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-(d-c) kJmol-1,所以CO的摩尔燃烧焓H=-(d-c) kJmol-1,C错误;12-即可得到H2O(g)H2O(l)H=(b-a2) kJmol-1,水液化时放热,所以b-a20,D正确。12.BD由C6H12O6生成CO2,碳元素化合价升高,
23、失电子,发生氧化反应,电极n是负极;NO3-生成N2,氮元素化合价降低,得电子发生还原反应,电极m是正极,H+通过质子交换膜向电极m移动,B正确;外电路电子由电极n转移到电极m,A错误;电极m为正极,发生的电极反应为2NO3-+10e-+12H+N2+6H2O,故C错误;负极反应为C6H12O6-24e-+6H2O6CO2+24H+,故生成1 mol CO2转移e-的物质的量为4 mol,D正确。13.C将+2得,CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-867 kJmol-1,对应的水为气态水,A项错误;未给定反应物的物质的量,不能计算转移电子总数,B项错误;
24、根据题意可得,在题给条件下,0.2 mol CH4还原NO2生成N2放出的热量为0.2867 kJ=173.4 kJ,C项正确;C元素从CH4中的-4价升至CO2中的+4价,化合价升高8,则0.2 mol CH4完全反应转移电子的物质的量为0.2 mol8=1.6 mol,D项错误。14.B放电时负极上发生的电极反应为:Cd+2OH-2e-Cd(OH)2,正极上发生的电极反应为:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,充电时阳极上发生的电极反应为:Ni(OH)2+OH-e-NiOOH+H2O,阴极上发生的电极反应为:Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-。该电池放电的时候,负极材料是Cd
25、,故A正确;放电时,正极上发生的电极反应为:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,所以放电时每转移3 mol的电子时,正极有3 mol的NiOOH被还原,故B错误;充电时阴极上发生的电极反应为:Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-,所以充电时,阴极附近pH增大,故C正确;充电时,该装置是电解池,阳极发生氧化反应,电极反应为:Ni(OH)2+OH-e-NiOOH+H2O,故D正确。15.AC根据题意分析,充电时,该电池为电解池,根据用电器中电子的移动方向可知,充电时碳电极是阴极,镍电极是阳极,充电时电解质溶液中阴离子向阳极移动,所以OH-从碳电极移向镍电极,故A正确;放电时,负极上氢气
26、失电子发生氧化反应,电极反应为H2+2OH-2e-2H2O,故B错误;放电时,正极上NiOOH得电子发生还原反应,电极反应为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,故C正确;该电池充电时,碳电极附近物质要恢复原状,则应该得电子发生还原反应,所以碳电极是阴极,应该与电源的负极相连,故D错误。16.答案 (1)锌不断溶解Cu2+2e-Cu锌极镀上一层红色的铜(2)2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+0.175a解析 (1)打开K2,闭合K1,图1为锌铜原电池,Zn为负极,失电子而溶解,Cu为正极,溶液中的Cu2+在正极析出:Cu2+2e-Cu。打开K1,闭合K2,图1为电解池,Cu为阳极
27、溶解,Zn为阴极,溶液中的Cu2+在Zn极上析出。(2)设石墨电极产生标准状况下的气体V L,根据得失电子守恒知a642=V22.44,则V=22.4a128=0.175a。17.答案 (1)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)H=-234 kJmol-1(2)CH3OH(g)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-764.7 kJmol-1(3)14(d+6a+5c-12b)解析 (1)观察图,1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)H=-234 kJmol-1。(2
28、)观察已知热化学方程式,利用盖斯定律,将所给热化学方程式进行如下运算:3-2+2,即可得出甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式。(3)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2P4O10,结合题图中白磷及其完全燃烧产物的结构,根据“反应热=反应物键能总和-生成物键能总和”及白磷的摩尔燃烧焓可得等式:6a+5c-(4x+12b)=-d,据此可得x=14(d+6a+5c-12b)。18.答案 (1)Ag+e-Ag(2)D(3)Fe(或铁)原电池Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2(4)A解析 (1)电解精炼银时,阴极Ag+得电子生成Ag,电极反应为Ag+e-Ag。(2)若用石墨作为电极,阳极产生Cl2而得
29、不到Fe2+,缺少还原剂,不能使Cr2O72-Cr3+Cr(OH)3而除去,所以D项错误。(3)K接a时,该装置为电解池,如果两极均有气泡产生,说明阳极材料不可能是铁,所以铁为阴极,此时铁电极上的电极反应为2H+2e-H2,石墨电极上的电极反应为2Cl-2e-Cl2;K接b时,该装置为原电池,Fe为负极,此时溶液为碱性,所以电极反应为Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2。(4)1 mol Cu2+放电的过程中,另一极Cl-和OH-各放电1 mol,故溶液显酸性,A正确;根据电荷守恒可推知a=4,B不正确;Cl-的物质的量为1 mol,阳极不会产生1.5 mol Cl2,C不正确;铝较活泼,在溶
30、液中铝不会析出,D不正确。19.答案 (1)电解质溶液防止Fe2+被氧化(2)VO2+2H+e-VO2+H2OV3+e-V2+升高(3)acd解析 (1)传统的铜锌原电池中,锌与酸反应生成氢气,故硫酸为电解质溶液;Fe2+易被氧化生成Fe3+,加入少量铁粉可以防止Fe2+被氧化。(2)放电时正极反应是还原反应,由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2+2H+e-VO2+H2O;充电时,阴极反应为还原反应,阴极反应为V3+e-V2+。(3)充电时阳极反应为VO2+H2O-e-VO2+2H+,故充电完毕的正极电解质溶液为含VO2+的溶液,而放电完毕的正极电解质溶液为含VO2+的溶液,故正极电解液可
31、能是a、c、d。20.答案 (1)还原aLi-e-Li+(2)H2阴离子能选择性地通过SO32-,起到平衡电荷的作用SO32-+H2O-2e-2H+SO42-或2H2O-4e-O2+4H+,2SO32-+O22SO42-(3)4解析 (1)锂离子电池工作时,a极得到电子发生还原反应;Li+带有正电荷,向负电荷较多的a极移动,负极上Li失去电子变为Li+,该电极反应为Li-e-Li+。(2)在电解池中,c电极连接电源负极,为阴极,在阴极c电极上溶液中的H+得到电子变为H2逸出,电极反应为2H+2e-H2,所以物质A的化学式是H2。在右侧溶液中的离子失去电子发生氧化反应,阴离子不断放电,使右侧溶液中正电荷较多,所以右侧交换膜应选用阴离子交换膜,该交换膜的作用是能选择性的通过SO32-,起到平衡电荷的作用,d极的电极反应为:SO32-+H2O-2e-2H+SO42-或2H2O-4e-O2+4H+,2SO32-+O22SO42-。(3)若电解池左侧溶液的体积为2 L,其浓度由2 molL-1变为4 molL-1时,n(OH-)=2 L(4 molL-1-2 molL-1)=4 mol,由于左侧电极反应为2H+2e-H2,每消耗2 mol H+,就会同时产生2 mol OH-,转移2 mol电子,现在溶液中OH-的物质的量增加了4 mol,因此理论上电路中通过的电子是4 mol。