1、第六章 化学反应与能量第一节 化学能与热能1. 下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是( )A. 铝片与稀H2SO4反应B. Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应C. 灼热的碳与CO2反应D. 甲烷在O2中的燃烧反应2. (化学鲁科必修2 P39，3题)氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，断裂1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol Cl2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol HCl中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中，正确的是( )A. Q1+Q2Q3 B. Q1+Q22Q3C. Q1+O2Q3 D. Q1+Q12Q33. 已
2、知热化学方程式：2H2（g）+O2(g)=2H2O(g);H1=-483.6 kJmol-1，则对于热化学方程式：2H2O（l）=2H2(g)+O2(g)；H2=b下列说法正确的是( )A. 热化学方程式中化学计量数表示分子个数B. 该反应的H2=+483.6 kJmol-1C. |H2|H1|4. （2009年高考四川卷）25 ,101 k Pa时，强酸与强碱的稀熔液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5 518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是( )A. 2H+(aq)+SO2-4(aq)+Ba2+(aq)+2OH-=(aq)BaSO4(s)+2H2O(l
3、);H=-57.3 kJ/molB. KOH(aq)+12H2SO4(aq)=12K2SO4(aq)+H2O(l);H=-57.3 kJ/molC. C8H18(l)+252O2(g)=8CO2(g)+9H2O;H=-5 518 kJ/molD. 2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O（l）;H=-5 518 kJ/mol5. （2009年江西南昌阶段性考试）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4（g）+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);H=-57 kJmol-1CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H
4、2O(g);H=-1 160 kJmol-1下列说法不正确的是( )A. 由反应可推知：CH4（g）+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l);H-57 kJmol-1B. 反应转移的电子数相同C. 若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，放出的热量为121.7 kJD. 若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为1.60 mol6. 下列对化学反应热现象的说法不正确的是( )A. 许多放热反应发生时需要加热B. 化学反应一定有能量的变化C. 一般地说，吸热反应加热后才能发生D. 化学反应的热效应数值与参加反应的物质的多少有关7
5、. （2009年山东青岛月考）下列说法或表示方法正确的是( )A. 需要加热发生的反应是吸热反应B. 在稀溶液中：H+（aq）+OH-(aq)=H2O(l);H=-57.3 kJ/mol，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJC. 由C（石墨）C（金刚石）；H=+73 kJ/mol，可知金刚石比石墨稳定D. 在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2（g）+O2(g)=2H2O（l）;H=+285.8 kJ/mol8. （2009年高考全国卷）已知：2H2（
6、g）+O2（g）=2H2O(l);H=-571.6 kJmol-1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；H=-890 kJmol-1现有H2与CH4的混合气体112 L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O（l），若实验测得反应放热3 695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( )A. 11 B. 13 C. 14 D. 239. （2009年山东济南模拟）已知25 101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C（石墨，s）+O2（g）=CO2(g);H=-393.51 kJmol-1C(金刚石，s)+O2（g）=CO2(g);H=-395
7、.41 kJmol-1据此判断，下列说法正确的是( )A. 由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低B. 由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高C. 由石墨制备金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低D. 由石墨制备金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高10. 半导体工业用石英砂做原料通过三个重要反应生产单质硅 SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)（石英砂） （粗硅） H=+682.44 kJmol-1 Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)（粗硅） H=-657.01 kJmol-1 SiCl4(g)+2M
8、g(s)=2MgCl2(s)+Si(s)（纯硅）H=-625.62 kJmol-1生产1.00 kg纯硅的总反应热H为( )A. +2.43104 kJB. -2.35104 kJC. -2.23104 kJD. -2.14104 kJ11. （2009年江西金溪、东乡联考）在下列说法中，正确的是( )A. H0 kJmol-1表示放热反应，Ha，则该电解质可能是( )A. NaOH B. H2SO4 C. AgNO3 D. Na2SO42. 某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )A. 电解过程中，铜电极上有H2产生B. 电解初期，主反应方程式为Cu+H2SO4 通电CuS
9、O4+H2C. 电解一定时间后，铜电极上有铜析出D. 整个电解过程中，H+的浓度不断增大3. 将含有0.4 mol CuSO4和0.4 mol NaCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3 mol Cu，则在另一电极上析出的气体体积（标准状况）是( )A. 5.6 L B. 6.72 L C. 11.2 L D. 13.44 L4. （2009年北京东城模拟）如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。下列说法正确的是( )A. 乙池中d的电极反应为2Cl-2e-=Cl2B. a、c两极产生气体的物质的量相等C. 甲、乙两池中溶液的pH均保持不变D. 乙池中
10、发生的反应为2NaCl+2H2O 通电2NaOH+H2+Cl25. （2008年高考全国卷）电解100 mL含c(H+)=0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是( )A. 0.10 mol/L Ag+ B. 0.20 mol/L Zn2+C. 0.20 mol/L Cu2+ D. 0.20 mol/L Pb2+6. 如图所示装置中都盛有0.1 mol/L的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是( )A. B. C. D. 7. 如右图所示，在一U形管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4试液，通直流电，
11、一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”，从左到右颜色的次序是( )A. 蓝、紫、红 B. 红、蓝、紫C. 红、紫、蓝 D. 紫、红、蓝8. 用石墨电极电解含有一定量重水（D2O）的水（H2O），下列说法错误的是( )A. 相同状况下两电极上产生的气体体积之比为21B. 两电极上产生的气体质量之比一定不等于81C. 相同状况下两电极上产生的气体体积之比为41D. 若两电极上产生的气体质量比为163,则D2O与H2O的物质的量之比为119. 图中装置，通电后可观察到Cu极溶解。下列说法中正确的是( )A. a极是直流电源的负极B. Fe极是阳极C. Pt极产生的气体的体积是Ag极产生的气体
12、体积的2倍D. 硫酸铜溶液的浓度不变10. 按如下图所示装置进行实验，若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述不正确的是( )A. E表示生成铜的物质的量B. E表示反应消耗水的物质的量C. F表示反应生成氧气的物质的量D. F表示生成硫酸的物质的量11. 将一直流电源的正、负极用玻璃片分别压在一张用食盐、碘化钾、淀粉和石蕊组成的混合溶液浸过的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是( )选项ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝12. 用惰性电极电解下列物质水溶液一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是( )A. CuCl2(CuO) B
13、. NaOH(NaOH)C. NaCl(NaCl) D. CuSO4(CuO)13. 用两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量是 。14. 如下图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：（1）电源中X极是 （填“正”或“负”）极。（2）通电5 min时，B中共收集到224 mL（标准状况）气体，溶液体积为200 mL（电解前后溶液的体积变化忽略不计），则通电前c（CuSO4）= 。（3）若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电
14、解后溶液的pH= 。15. （一）从H+、Na+、Cu2+、Ba2+、Cl-、SO2-4中，选出恰当的离子，组成一种电解质，将电解质溶液按下列要求进行电解（均是惰性电极）：（1）电解时电解质含量减小，水量不变，则所采用的电解质是 ；（2）电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则所采用的电解质是 ；（3）电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采用的电解质是 ；（二）下图中，铁腐蚀由快到慢的顺序是试管中除（2）外均为水 。16. 在如图用石墨作电极的电解池中，放入500 mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，停
15、止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。请回答下列问题：（1）B电极发生反应的电极反应式: 。（2）写出电解时反应的离子方程式: 。（3）电解后溶液的pH为 ，要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入 ，其质量为 。（假设电解前后溶液的体积不变）（4）请你设计实验确定原溶液中可能含有的酸根离子，要求：提出两种可能的假设，分别写出论证这两种假设的操作步骤，实验现象和实验结论。假设一： 。假设二： 。17. （2007年高考山东卷理综）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式: 。（
16、2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应: ，负极反应: 。（3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 molL-1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤: 。氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe3+ Fe2+Cu2+1.97.04.73.29.06.7提供的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu (4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种（不可任选），设计最佳实验
17、，验证劣质不锈钢易被腐蚀。有关反应的化学方程式: 。劣质不锈钢腐蚀的实验现象: 。参考答案第一节 化学能与热能1. C解析:已知属吸热反应的是B和C，但B反应方程式为Ba(OH)28H2O+2NH4C=lBaCl2+2NH3H2O+8H2O,是非氧化还原反应；C反应方程为C+CO2 CO,属氧化还原反应。2. D解析:1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl，同时反应放热，所以2Q3Q1+Q2,选D。3. D解析:水由气态转化为液态时要放出热量：H2O(g)=H2O(l);H3-H1。即|H2|H1|。4. B 5. A6. C解析:本题旨在考查化学反应的能量变化规律及发
18、生条件，化学反应是“断旧键，成新键”的过程。断键需要吸收能量，只有当反应物分子具有足够的能量，且具有合适的取向时，才能使旧键断裂发生化学反应。因此许多放热反应仍需加热才能发生，如H2在空气（O2）中燃烧，开始应点燃，故A正确。由于反应物的总能量一般不可能恰好等于生成物的总能量，所差出来的能量一般通过“吸热”或“放热”途径找补（但热能不是化学反应的唯一能量变化方式，还有诸如声能、光能、电能、动能等形式），B正确。有不少吸热反应不必加热也能发生，如盐类的水解就属于吸热反应，但升温可促进水解的进行，C不合理。D正确。7. B8. B解析:设H2、CH4的物质的量分别为x、y mol。则x+y=5,5
19、71.6x2+890y=3 695,解得x=1.25 mol;y=3.75 mol,两者比为13，故选B项。9. A解析:将所给的两个热化学方程式相减即可得：C（石墨，s）C（金刚石，s）；H=1.9 kJmol-1，由H0可判断该转变为吸热反应，进一步根据体系的能量高低和反应的热效应间对应关系，可分析出等质量时，石墨的能量低于金刚石。10. D解析:根据盖斯定律：+得：SiO2(s)+2C(s)+2Mg(s)+2Cl2(g)=2MgCl2(s)+Si(s)+2CO(g) H=-600.19 kJ/mol则生成1 mol Si放出600.19 kJ热量生成1 000 g 28 gmol-1Si
20、放出2.14104 kJ热量，故选D。11. B解析:H0表示吸热，H0是吸热反应，则反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量，因此在化学反应时，就需要对反应物加热。（3）若途径、中从上至下四式依次为式，则2+=2,即2b+(-c)+(-d)=2(-a)，整理得：2b=c+d-2a。14. （1）BC（2）循环过程需要很高的能量，且使用重金属汞，会产生污染(3)SO2+I2+2H2O 110120 2HI+H2SO4SO2和I2可循环使用，无污染（4）不现实现有的制取氢气方法耗能大，制取成本太高；氢气的熔沸点太低，给储存和运输带来困难（或现实制取氢气用水为原料，来源丰富；氢气燃烧的产物是水，不
21、会给环境带来任何污染等）解析:（1）根据意知1 g H2(即0.5 mol)燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量，A、D错误；则1 mol H2对应的热量为285.8 kJ， 2 mol H2对应的热量为571.6 kJ，故B、C正确。（2）将(+)2+即得出2H2O 2H2+O2，但循环过程需要很高的能量，且使用重金属汞，会对环境产生污染。（3）据流程图知中的化学方程式为I2+SO2+2H2O110120 2HI+H2SO4,该法优点为SO2和I2可循环利用，不会造成污染。（4）因现在制取H2的方法要消耗大量的能量，制取成本较高，且H2不易储存和运输，因此目前利用H2作能源还不太现实。
22、此问为开放性试题，答案只要合理都可以。15. （1）相同质量时，氢气放出的热量多产物为水，无污染（2）H2 4.41（3）H2（l）+（12）O2(l)=H2O(g),H=-237.46 kJ/mol 5.94108(4)2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-2H2+O2=2H2O解析:（1）单位质量H2放热多，产物H2O无污染等。（2）298 K，1 g H2燃烧放热142.9 kJ，1 g C 燃烧放热32.8 kJ，1 g C8H18燃烧放热48.4 kJ， 1 g CH4燃烧放热55.6 kJ，等质量的H2和C燃烧放热的比值约为4.4。（3）H=-285.8
23、kJ/mol+0.92 kJ/mol+126.84 kJ/mol+44.0 kJ/mol=-237.46 kJ/mol。Q=45106 g18 gmol-1237.46 kJ/mol=5.94108 kJ。(4)氢氧燃料电池，且电解质溶液为碱性。16. （1）34（2）C3H8（g）+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);H=-2 220 kJ/mol(3)31(4)b-2.5 aVb-2a解析:（1）C3H8+5O2 3CO2+4H2O，C4H10+6.5O2 4CO2+5H2O，等体积C3H8、C4H10产生CO2的体积比为34。（2）n(丙烷)=n（丁烷）=0.5 mol，C4H
24、10+6.5O2 4CO2+5H2O（l），H=-2 880 kJ/mol，0.5 mol 放热1 440 kJ，所以1 mol丙烷燃烧产生2 220 kJ，热化学方程式C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l),H=-2 220 kJ/mol。(3)C3H8+5O2 3CO2+4H2O V(气体) 1 3 X 3xC4H10+6.5O2 4CO2+5H2O V1 3.5Y 3.5yx+y=13x+3.5y=7022.4解得x=0.75 moly=0.25 mol所以V（丙烷）V（丁烷）=31。（4）采用极限法推理：假设混合气体全部为丙烷。C3H8+5O2 3CO2+4H2O
25、 气体减少1 5 3 3a b 3aV1=a+b-3a=b-2a假设混合气体全部为丁烷。C4H10+6.5O2 4CO2+5H2O 气体减少1 6.5 4 3.5A b 3.5aV2=a+b-3.5a=b-2.5a所以V2VV1,即b-2.5aVOH-,所以Cl-首先放电，但Cl-只有0.4 mol，当通过0.4 mol电子时,Cl-已电解完，产生Cl2 0.2 mol，接着是OH-放电：4OH-4e-=2H2O+O2,通过0.2 mol电子，产生0.05 mol O2,所以产生的气体为0.25 mol。4. D解析:d电极是阴极，电极反应为2H+2e-=H2,A错误；a、c均为阳极，甲池中O
26、H-放电产生O2，乙池中Cl-放电产生Cl2，两气体物质的量不等，B错误；甲池中电解CuSO4溶液，溶液pH减小，乙池电解NaCl溶液，溶液的pH增大，C错误；乙池电解NaCl溶液生成Cl2、H2、NaOH,D正确。5. C解析:根据金属活动性顺序可知：排在氢以后的金属为Ag和Cu，而Zn和Pb排在H以前，所以Ag+、Cu2+的氧化性比H+大，应优先于H+放电而析出，因为0.01 mol Ag的质量小于0.02 mol Cu的质量，所以C项正确。6. D解析:为原电池，活泼金属Zn为负极，发生氧化反应，腐蚀速率比快，为电解池，阳极金属相当于被强氧化剂氧化，故中的Zn被腐蚀的速率较中的Zn还快，
27、相反，阴极金属相当于被强还原剂保护，从而不易被腐蚀，故中的Zn比中的Zn腐蚀更慢。故由快到慢的，顺序是。7. C8. C9. D解析:这是两电解池串联的情况，其特点是：所有电极上通过的电量相等，其电极及电极反应互不影响，与单个电解池相同。Cu极溶解，则其必为阳极（电解池中阳极质量不可能增加，阴极质量不可能减少），Fe极是阴极，则b极是直流电源的负极，a极是直流电源的正极；Pt极为阳极，Ag极为阴极。电解H2SO4溶液Pt极产生O2，Ag极产生H2，O2的物质的量应为H2的1/2。电解CuSO4溶液，Cu为阳极，Fe极是阴极，是向Fe极上镀Cu的过程，硫酸铜溶液的浓度不变。10. D解析:根据电
28、解反应总化学方程式： 4e- 2CuSO4+2H2O 通电 2Cu+2H2SO4+O2由化学方程式可知：生成Cu、H2SO4及消耗H2O的物质的量均是转移电子物质的量的1/2，故A、B正确，D错误；生成O2的物质的量是转移电子物质的量的1/4，故C项正确。11. D解析:阳极反应式为：2I-2e=I2，I2遇淀粉变蓝。阴极反应式为：2H+2e-=H2,c（OH-）增大使石蕊试液显蓝色，故D项正确。12. D13. 0.054 g解析:4AgNO3+2H2O 通电 4Ag+O2+4HNO3 转移电子4108 4X 0.510-3(4108)4=x0.510-3x=0.054 g14. （1）负（
29、2）0.025 molL-1 (3)13解析:（1）铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。（2）C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由4e-O2,可知B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即Cu2+全部在阴极放电后，H+接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2+已被电解完。由2e-Cu，可知n(Cu2+)=0.005 mol，则c（CuSO4）=0.005 mol0.2 L=0.025 molL-1。（3）由4e-4OH-知
30、，A中生成0.02 mol OH-，则c(OH-)=0.1 molL-1,pH=13。15. （一）（1）CuCl2、HCl(2)Na2SO4、H2SO4(3)NaCl、CuSO4、BaCl2（二）（5）(4)(1)(2)(3)(6)16. （1）2H2O-4e-=4H+O2(2)2Cu2+2H2O通电2Cu+O2+4H+(3) 1 CuO 2 g(4)假设原溶液中的酸根离子是SO2-4，取电解后的溶液，向其中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则原溶液中所含的酸根离子是SO2-4假设原溶液中的酸根离子是NO-3，取电解后的溶液，向其中加入铜，微热，若铜溶解，并有无色气体生成，且在空气中变为
31、红棕色，则原溶液中所含的阴离子是NO-3解析:（1）蓝色溶液含Cu2+,A电极有红色固体物质生成，则析出Cu，为阴极；B电极为阳极，析出O2，电极反应式为：2H2O-4e-=4H+O2。(2)2Cu2+2H2O通电2Cu+O2+4H+。（3）当溶液中溶质完全电解时，得Cu为1.6 g 64 gmol-1=0.025 mol。此时溶液中c（H+）=0.1 molL-1,pH=1。要使溶液恢复原状，应加入CuO 0.025 mol,即2 g。（4）因为可溶性盐，电解时得O2，酸根只有常见的SO2-4和NO-3，应从这两个角度去鉴定。17. （1）2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+(2)装置图正极反
32、应：Fe3+e-=Fe2+(或2Fe3+2e-=2Fe2+)负极反应：Cu-2e-=Cu2+(3)通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;加入CuO调节溶液的pH至3.24.7;过滤除去Fe(OH)3(4)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，CuSO4+Fe=FeSO4+Cu不锈钢表面有紫红色物质生成解析:（1）该反应是FeCl3氧化金属铜，离子方程式为2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+(2)将（1）中反应设计成原电池必须是Cu作负极，选择比铜不活泼的金属或碳棒为正极，FeCl3溶液作电解质溶液。装置图如下：正极：2Fe3+2e-=2Fe2+负极：Cu-2e-=Cu2+(3)根据表给出的数据可知，把Cu2+中混有的Fe2+、Fe3+除掉的方法是将Fe2+氧化为Fe3+，调节溶液的pH到3.24.7，Fe3+以Fe(OH)3的形式沉淀，过滤除去，根据除杂原则，去杂不能加杂，选择氧化剂为Cl2,加入CuO调节溶液的pH。（4）根据题给条件，此不锈钢在盐溶液中腐蚀明显，可选择的药品为CuO、浓H2SO4,先用水稀释浓H2SO4，再用H2SO4与CuO反应生成CuSO4溶液，不锈钢与CuSO4溶液反应，在不锈钢的表面有紫红色物质生成，即可验证劣质不锈钢易被腐蚀。