1、单元质检卷(六)化学反应与能量(分值:100分)一、选择题:本题共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.准一维导体铊青铜的熔盐具有电荷密度波(CDW)传输的特性,其常用电解法来制备。该熔盐制备过程中的能量转化方式是()A.化学能转化为电能B.电能转化为化学能C.机械能转化为化学能D.化学能转化为机械能2.图像法是研究化学反应焓变的一种常用方法。已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化曲线如图所示,则下列叙述中正确的是()A.每生成2 mol AB(g)时吸收b kJ的能量B.该反应热H=+(a-b) kJmol-1C.该反应中反应物的总能量高于生成物的
2、总能量D.断裂1 mol AA键和1 mol BB键时放出a kJ的能量3.已知下列几个热化学方程式:C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)H1H2O(l)H2(g)+12O2(g)H2CH3CH2OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H3C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g)H42C(石墨,s)+12O2(g)+3H2(g)CH3CH2OH(l)H5下列推断正确的是()A.H1H2,H10,H20且H4H24.(2020山东模拟)关于下列各装置图的叙述不正确的是()A.装置精炼铜时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.
3、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5.肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同,200 时在Cu表面分解的机理如图1。已知200 时:反应:3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g)H1=-32.9 kJmol-1反应:N2H4(g)+H2(g)2NH3(g)H2=-41.8 kJmol-1图1图2下列说法不正确的是()A.图1所示过程是放热反应、是吸热反应B.反应的能量过程示意图如图2所示C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量大于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量D.200 时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式
4、为N2H4(g)N2(g)+2H2(g)H=+50.7 kJmol-16.(2020辽宁大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()A.0.4 molB.0.5 molC.0.6 molD.0.8 mol7.(2020湖北武汉调研)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究,设计的实验装置如图所示,下列叙述正确的是()A.Y极的电极反应:Pb-2e-Pb2+B.铅蓄电池工作时SO42-向Y极移动C.电解池中发生的反
5、应仅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2D.每消耗103.5 g Pb,理论上电解池阴极上有0.5 mol H2生成8.(2020浙江宁波北仑中学模拟)R为第A族金属,RCl的能量关系如图所示,下列说法不正确的是()A.H1+H2+H3+H4+H5=H6B.一定条件下H5=a kJmol-1,则ClCl键的键能是a kJmol-1C.相同条件下,Na的H6比Li的小D.相同条件下,Na的(H2+H4)比K的大9.我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍,装置原理如图所示,其中固体薄膜只允许Li+通过。锂离子电池的总反应为xLi+Li1-xMn2O4LiMn2O4。下列有关说法
6、错误的是()A.放电时,Li+穿过固体薄膜进入水溶液电解质中B.放电时,正极反应为Li1-xMn2O4+xLi+xe-LiMn2O4C.充电时,电极b为阳极,发生氧化反应D.该电池的缺点是存在副反应2Li+2H2O2LiOH+H210.一定条件下,在水溶液中1 mol Cl-、ClOx-(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是()A.这些离子中结合H+能力最强的是AB.A、B、C、D、E五种微粒中A最稳定C.CB+D的反应,反应物的总键能大于生成物的总键能D.BA+D反应的热化学方程式为3ClO-(aq)ClO3-(aq)+2Cl-(aq)H=116 kJmo
7、l-1二、选择题:本题共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,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。11.(2020山东济南二中线上检测)Li-SOCl2电池是迄今具有最高能量比的电池。该电池的电极材料分别为锂和碳,离子导体是LiAlCl4-SOCl2(熔点-110 、沸点78.8 )。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2。已知SOCl2遇水易水解。下列说法正确的是()A.该电池不能在寒冷地区正常工作B.SOCl2分子的空间结构是平面三角形C.该电池工作时,正极反应为2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2D.该电池组装时,必须在
8、无水无氧条件下进行12.(2020山东聊城二模)重铬酸钾是工业合成的常用氧化剂和催化剂,如图所示的微生物电池,能利用K2Cr2O7实现对含苯酚(或醛类)废水的有效处理,该电池工作一段时间后,中间室内NaCl溶液的浓度减小,则下列叙述正确的是()A.a电极为负极,电子从a电极经过中间室到达b电极B.M为阳离子交换膜,电解过程中中间室内的n(NaCl)减小C.处理含苯甲醛废水时,a电极反应为C6H5CHO-32e-+13H2O7CO2+32H+D.当b电极消耗等物质的量的K2Cr2O7时,a电极消耗的C6H5OH或C6H5CHO的物质的量之比为8713.(2020山东聊城一模)工业上可利用反应CH
9、3OHCO+2H2来制取高纯度的CO和H2。我国科研人员通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面甲醇制氢的反应历程如图所示,其中把吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是()已知:甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:方式:CH3OH*CH3O*+H*Ea=+103.1 kJmol-1方式:CH3OH*CH3*+OH*Eb=+249.3 kJmol-1A.CH3OH*CO*+2H2(g)的H0B.都为OH的断裂过程C.由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为D.放热最多阶段的化学方程式为CHO*+3H*CO*+4H*14.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理
10、废水中的NH4+,模拟装置如下图所示。下列说法不正确的是()A.阳极室溶液由无色变成浅绿色B.当电路中通过1 mol 电子时,阴极有0.5 mol 的气体生成C.电解时中间室(NH4)2SO4溶液浓度增大D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO415.(2020广东肇庆统一检测)如图是利用一种微生物将废水中的有机化合物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能的装置。下列说法中一定正确的是()A.质子透过阳离子交换膜由右向左移动B.电子流动方向为NYXMC.M电极反应可能为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-6nCO2+24nH+D.当M电极微生物将废水中16.2
11、g淀粉转化掉时,N电极产生134.4 L N2(标准状况下)三、非选择题:本题共5小题,共60分。16.(12分)能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。(1)已知:Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)H1=a kJmol-1CO(g)+12O2(g)CO2(g)H2=b kJmol-14Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H3=c kJmol-1则表示碳燃烧热的H= kJmol-1。(2)用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3)2NNH2,氧化剂是液态四氧化二氮N2O4。两者在反应过程中放出大量能量,同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下
12、,1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5 kJ,请写出该反应的热化学方程式:。(3)依据原电池构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是(填序号)。你选择的理由是。A.C(s)+CO2(g)2CO(g)B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)D.2H2O(l)2H2(g)+O2(g)(4)若以熔融K2CO3与CO2作为反应的环境,依据所选反应设计成一个原电池,请写出该原电池的负极反应:。(5)工业上常采用如图所示电解装置,利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。通电电解,然后通入H2S时发生反应的离子方
13、程式为2Fe(CN)63-+2CO32-+H2S2Fe(CN)64-+2HCO3-+S。电解时,阳极的电极反应为;电解过程中阴极区溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”)。17.(12分)解答下列问题。(1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了用CO2直接加氢制取辛烷值汽油,该研究成果被称为“CO2催化转化领域的突破性进展”。已知:H2(g)+12O2(g)H2O(l)H1=-a kJmol-1C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)H2=-b kJmol-1试写出25 、101 kPa条件下,CO2与H
14、2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式:。(2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1 mol CH4完全燃烧生成气态水和1 mol S(g)燃烧的能量变化如下图所示:在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式:。(3)合成氨在工业生产中具有重要意义。在合成氨工业中I2O5常用于定量测定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)2I2O5(s)H=-76 kJmol-1;2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566 kJmol-1。则该测定反应的热化学方程式为。(4)
15、化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用。汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+180.5 kJmol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1CO2(g)C(s)+O2(g)H=+393.5 kJmol-1则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的H= kJmol-1。(5)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知:CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g)H=-a kJmol-1(a0)2CO(g)+2NO(g)N2
16、(g)+2CO2(g)H=-b kJmol-1(b0)若用CO还原NO2至N2,当消耗标准状况下3.36 L CO时,放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。18.(12分)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:方法用炭粉在高温条件下还原CuO方法电解法:2Cu+H2OCu2O+H2方法用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2(1)工业上常用方法和方法制取Cu2O而很少用方法,其原因是。(2)已知:2Cu(s)+12O2(g)Cu2O(s)H=-a kJmol-1C(s)+12O2(g)CO(g)H=-b kJmol-1Cu(s)+12O2(g)C
17、uO(s)H=-c kJmol-1则方法发生的反应:2CuO(s)+C(s)Cu2O(s)+CO(g)H= kJmol-1。(3)方法采用离子交换膜控制电解质溶液中OH-的浓度而制备纳米级Cu2O,装置如图所示,则阳极上的电极反应为。(4)方法为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该制法的化学方程式为。19.(2020江西南昌模拟)(12分)温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。回答下列问题:(1)利用CO2可制取甲醇,有关化学反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-178 kJm
18、ol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g)H2=-566 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H3=-483.6 kJmol-1已知反应中相关的化学键键能数据如下:化学键CCCHHHCOHO键能(kJmol-1)348413436358463由此计算断开1 mol CO需要吸收 kJ的能量;CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H= kJmol-1。(2)甲烷燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示,通入a气体的电极是原电池的(填“正”或“负”)极,其电极反应为。(3)如图是用甲烷燃
19、料电池(电解质溶液为KOH溶液)实现铁上镀铜,则b处通入的是(填“CH4”或“O2”)。电解前,U形管的铜电极、铁电极的质量相等,电解2 min后,取出铜电极、铁电极,洗净、烘干、称量,质量差为1.28 g,在通电过程中,电路中通过的电子为 mol,消耗标准状况下CH4mL。20.(2020河北承德质检)(12分)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的,一段时间后,甲中溶液颜色,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明
20、,在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为。(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为,甲中溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生总反应的离子方程式是。单元质检卷(六)化学反应与能量1.B电解是电能转化为化学能的过程,B项正确。2.B依据图像分析,1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g),吸收(a-b)kJ的能量,A项错误;H
21、=反应物键能总和-生成物键能总和,则该反应的H=+(a-b)kJmol-1,B项正确;由图可知反应物的总能量低于生成物的总能量,C项错误;断裂化学键时要吸收能量,D项错误。3.C反应放热,焓变小于0,反应吸热,焓变大于0,H10,A项正确;根据图示可知过程是断裂HO,过程断裂的是CH,B项错误;催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,方式的活化能低,说明甲醇裂解过程主要经历方式为,C项错误;由图可知CHO*和3H*转化为CO*和4H*这一步放出热量最多,反应的方程式为CHO*+3H*CO*+4H*,D项正确。14.CD根据装置图可知,Fe为阳极,阳极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2+,所以阳
22、极室溶液由无色变成浅绿色,A项正确;阴极上H+放电生成H2,电极反应式为2H+2e-H2,因此当电路中通过1mol电子时,阴极有0.5mol的气体生成,B项正确;电解时,中间室溶液中NH4+向阴极室移动,SO42-向阳极室移动,中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降,C项错误;电解时,溶液中NH4+向阴极室移动,阴极室H+放电生成H2,所以电解一段时间后阴极室中溶质可能有H3PO4、(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4等,D项错误。15.C由题给信息可知,该装置为原电池,由题图可得,电解质溶液为酸性溶液,NO发生还原反应生成N2。因为原电池中,正极上得电子发生还原反应,负极
23、上失电子发生氧化反应,则N为正极,M为负极,质子透过阳离子交换膜由负极区移到正极区,即由左向右移动,A项错误。电子从负极(M极)流出,经外电路到X,经Y流入正极(N极),B项错误。有机物淀粉在负极(M极)失电子发生氧化反应,结合图示,电极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-6nCO2+24nH+,C项正确。16.2g淀粉(0.1molC6H10O5)反应,转移2.4mol电子,因为正极(N极)反应式为2NO+4H+4e-N2+2H2O,则N电极产生0.6molN2,在标准状况下的体积为13.44L,D项错误。16.答案(1)2a+6b+c6(2)C2H8N2(l)+2N2O4(l
24、)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)H=-2 550 kJmol-1(3)C该反应为自发的氧化还原反应且释放能量(4)CO-2e-+CO32-2CO2(5)Fe(CN)64-e-Fe(CN)63-变大解析(1)将题中所给的三个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由2+6+6可得反应方程式C(s)+O2(g)CO2(g),即碳的燃烧热H=2a+6b+c6kJmol-1。(2)1g(CH3)2N-NH2完全燃烧释放出42.5kJ的能量,则1mol(CH3)2N-NH2释放的热量为:1mol60gmol-142.5kJ=2550kJ,即该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)+2N2O4
25、(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)H=-2550kJmol-1。(3)自发进行的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池。A项中反应是吸热反应,不能设计成原电池,故A项错误;B项中反应是复分解反应,不是氧化还原反应,故B项错误;C项中反应是自发进行的氧化还原反应,故C项正确;D项中反应是非自发进行的氧化还原反应,故D项错误。(4)在以熔融K2CO3与CO2作为反应的环境时,传递的离子为碳酸根离子,负极是一氧化碳失电子生成二氧化碳,电极反应为CO-2e-+CO32-2CO2。(5)根据题意分析,阳极失电子发生氧化反应,即阳极电极反应为Fe(CN)64-e-Fe(CN)63-。阴极区H
26、+得电子生成H2,则阴极区溶液的pH变大。17.答案(1)8CO2(g)+25H2(g)C8H18(l)+16H2O(l)H=-(25a-b) kJmol-1(2)CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=+352 kJmol-1(3)5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)H=-1 377 kJmol-1(4)-746.5(5)0.3a+0.15b4或6a+3b80解析(1)将题中所给的两个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由25-得8CO2(g)+25H2(g)C8H18(l)+16H2O(l)H=25H1-H2=-(25a-b)kJmol-
27、1。(2)根据图像可知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)H=Ea1-Ea2=126kJmol-1-928kJmol-1=-802kJmol-1,S(g)+O2(g)SO2(g)H=-577kJmol-1;根据盖斯定律,由-2得CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(g)+2H2O(g)H=+352kJmol-1。(3)将已知的两个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由(-12)+52可得5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)H=-1377kJmol-1。(4)将题目中所给的三个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由-(+2)得2NO(g)+2C
28、O(g)N2(g)+2CO2(g)的H=-746.5kJmol-1。(5)将已知的两个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由2+得4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)H=-(2a+b)kJmol-1,标准状况下3.36LCO的物质的量是0.15mol,放出的热量为0.3a+0.15b4kJ。18.答案(1)反应不易控制,易还原产生Cu(2)2c-a-b(3)2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O(4)4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+N2+6H2O解析(1)在高温下,碳有可能把氧化铜还原生成铜,即不易控制反应条件。(2)根据盖斯定律,由+-2得2CuO(s)+C(s)
29、Cu2O(s)+CO(g)H=2c-a-bkJmol-1。(3)阳极上发生的是失电子的氧化反应,即2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O。19.答案(1)750-219.2(2)负CH4+2H2O-8e-CO2+8H+(3)O20.0256解析(1)依据反应焓变H=反应物键能总和-生成物键能总和,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=2E(CO)+3436kJmol-1-(3413kJmol-1+358kJmol-1+463kJmol-1+463kJmol-12)=-178kJmol-1,解得E(CO)=750kJmol-1。根据盖斯定律,由+12-12可得,CO(g
30、)+2H2(g)CH3OH(g)H=-178kJmol-1+12(-566kJmol-1)-12(-483.6kJmol-1)=-219.2kJmol-1。(2)电池为甲烷的燃料电池,由图可知电子由通入a气体的电极流出,则通入a气体的电极为负极,甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成CO2,电极反应为CH4+2H2O-8e-CO2+8H+。(3)电镀时镀层金属为阳极,则b处为正极,应该通入O2;铜电极、铁电极质量差为1.28g,则溶解的Cu为0.64g,通过电子0.02mol,则消耗标准状况下CH4的体积为0.02mol822.4Lmol-1=0.056L=56mL。20.答案(1)负极逐渐变浅氢
31、氧化铁胶体粒子带正电荷(2)1222(3)镀件AgNO3(合理即可)5.4 g变小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+解析(1)F极附近呈红色,说明F是阴极,E是阳极,D是阴极,C是阳极,则A为电源正极,B为电源负极。甲中因Cu2+放电导致c(Cu2+)变小,则溶液颜色变浅。丁中Y极附近颜色变深,说明Fe(OH)3胶体粒子向阴极移动,即Fe(OH)3胶体粒子带正电荷。(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,由于电路中通过的电量相等,所以其物质的量之比为1222。(3)给铜件镀银,根据电解原理可知,银是阳极,铜是阴极。电镀液是可溶性银盐。乙中溶液pH=13,生成n(NaOH)=0.1molL-10.5L=0.05mol,电路中通过的电子的物质的量为0.05mol,所以丙中镀件上析出银的质量为0.05mol108gmol-1=5.4g。甲装置中由于电解产生H+,导致酸性增强,pH变小。(4)当活泼金属为阳极时,金属先于溶液中的阴离子放电而溶解,故甲中发生总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2+Cu。
