1、单元质检卷六化学反应与能量转化(时间:60分钟分值:100分)一、选择题:本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题意。1.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总能量D.断裂1 mol AA键和1 mol BB键时放出a kJ的能量2.(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
2、.装置的总反应方程式是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3.肼(N2H4)在不同条件下的分解产物不同,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
3、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为N2H4(g)N2(g)+2H2(g)H=+50.7 kJmol-14.(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 mol5.(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-Pb
4、2+B.铅蓄电池工作时SO42-向Y极移动C.电解池中发生的反应仅有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6.(2020浙江宁波北仑中学模拟)R为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7.一定条件下,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
5、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 kJmol-18.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
6、反应D.该电池的缺点是存在副反应2Li+2H2O2LiOH+H29.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的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溶液浓度下降D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO410.(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物(如淀粉)和废气NO中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电极的反应式为(C
7、6H10O5)n+7nH2O-24ne-6nCO2+24nH+D.当M电极微生物将废水中16.2 g淀粉转化掉时,N电极产生134.4 L N2(标准状况下)二、非选择题:本题共4小题,共50分。11.(16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)2N-NH2,
8、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,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
9、,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”)。12.(2020江西南昌模拟)(18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,有关化学反应的热化学方程式如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-178 kJmol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g)H2=-566 kJmo
10、l-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键需要吸收 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“C
11、H4”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。13.(2020河北承德质检)(16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,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
12、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转化1.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=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
13、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。2.B装置中a极为阳极,电解精炼铜时,a极应是粗铜;装置中,铁的金属活泼性强于铜,总反应是Fe+2Fe3+3Fe2+;装置中为保护钢闸门不被腐蚀,钢闸门应与外接电源的负极相连;装置中由于浓硫酸有强吸水性,铁钉在干燥的空气中不易被腐蚀。3.C图1所示过程发生的是反应,为放热反应,过程是NH3(g)的分解反应,是吸热反应,A项正确;反应是放热反应,图2所示的能量过程示意图正确,B项正确;由于反应为放热反应,因此断开3molN2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化学键释放的能量,C项错误;根据盖
14、斯定律:热化学方程式-2得N2H4(g)N2(g)+2H2(g)H=+50.7kJmol-1,D项正确。4.C电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,硫酸与碱式碳酸铜反应的化学方程式为2H2SO4+Cu2(OH)2CO32CuSO4+3H2O+CO2,根据反应方程式可知,加入0.1molCu2(OH)2CO3需消耗0.2molH2SO4,并生成0.3mol水,生成0.2molH2SO4需电解0.2molCuSO4和0.2mol水,加入0.1molCu2(OH)2CO3后恢复到电解前的浓度和pH说明开始电解的是CuSO4,后来单独电解0.1mol水。电解0.
15、2molCuSO4转移电子的物质的量是0.4mol,电解0.1mol水转移电子的物质的量是0.2mol,共转移0.6mol电子。5.D根据电解池中Fe电极上H2O转化为H2可知,Fe电极为阴极,故X极为负极,Y极为正极,Y极的电极反应为PbO2+2e-+4H+SO42-PbSO4+2H2O,A项错误;原电池中阴离子向负极移动,因此铅蓄电池工作时SO42-向X极移动,B项错误;根据图像可知Al电极上既有铝离子生成,又有氧气放出,说明铝电极上发生的氧化反应有两个:Al-3e-Al3+、2H2O-4e-O2+4H+,因此电解池中发生的反应有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2、2H2O2H2+O
16、2,C项错误;原电池负极发生反应:Pb-2e-+SO42-PbSO4,电解池阴极发生反应:2H2O+2e-H2+2OH-,由图可知原电池和电解池串联,因此各电极上转移的电子数相等,由此可得关系式:PbH2,每消耗103.5gPb,理论上阴极生成H2的物质的量n(H2)=n(Pb)=103.5g207gmol-1=0.5mol,D项正确。6.B由盖斯定律可知H1+H2+H3+H4+H5=H6,故A项正确;一定条件下H5=akJmol-1,则ClCl的键能是2akJmol-1,故B项错误;钠原子的金属性强于锂原子,则相同条件下,Na的H6比Li的小,故C项正确;钠原子的金属性弱于钾原子,则相同条件
17、下,Na的(H2+H4)比K的大,故D项正确。7.B酸性越弱的酸,阴离子结合氢离子的能力越强,次氯酸是最弱的酸,所以ClO-结合氢离子的能力最强,即B结合氢离子能力最强,故A项错误;A、B、C、D、E中A能量最低,所以最稳定,故B项正确;CB+D,根据转移电子守恒得该反应方程式为2ClO2-ClO3-+ClO-,反应热=(64kJmol-1+60kJmol-1)-2100kJmol-1=-76kJmol-1,则该反应为放热,所以反应物的总键能小于生成物的总键能,故C项错误;根据转移电子守恒得BA+D的反应方程式为3ClO-ClO3-+2Cl-,反应热=(64kJmol-1+20kJmol-1)
18、-360kJmol-1=-116kJmol-1,所以该反应的热化学方程式为3ClO-(aq)ClO3-(aq)+2Cl-(aq)H=-116kJmol-1,故D项错误。8.DLi为活泼金属,放电时,发生氧化反应,故电极a为负极,阳离子从负极移向正极,即Li+穿过固体薄膜进入水溶液电解质中,然后移向电极b,A、B项正确;充电时,电池正极接电源正极,发生氧化反应,电极b是阳极,C项正确;由于固体薄膜只允许Li+通过,水不能与Li接触,故不存在Li与水的反应,D项错误。9.D根据装置图知,Fe为阳极,阳极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2+,所以阳极室溶液由无色变成浅绿色,A正确;阴极上H+放电生成
19、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正确;电解时,溶液中NH4+向阴极室移动,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错误。10.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,因为在原电池中,正极上得电子发生还原反应,负极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
20、由负极区移到正极区,即由左向右移动,A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,电极反应式为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-6nCO2+24nH+,C正确。16.2g淀粉(0.1molC6H10O5)反应,转移2.4mol电子,因为正极(N极)反应为2NO+4H+4e-N2+2H2O,则N电极产生0.6mol氮气,在标准状况下的体积为13.44L,D错误。11.答案(1)2a+6b+c6(2)C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)H=-2 550 kJmo
21、l-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(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)H=-2550kJm
22、ol-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+得电子生成H2,则阴极区溶液的pH变大。12.答案(1)750-21
23、9.2(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)+2H2(g)CH3OH(g)H=-178kJmol-1+12(-566kJmol-1)-12(-483.6kJmol-1)=-219.2kJmol-1。(2)电池
24、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。13.答案(1)负极逐渐变浅氢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
25、,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。
