1、单元质检卷六化学反应与能量转化(时间:90分钟分值: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
2、量高于生成物的总能量D.断裂1 mol AA和1 mol BB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+2F
3、e2+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
4、化学方程式为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
5、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8.(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9.磷酸铁锂锂离子电池放电原理示意图(2021天津耀华中学第二次模拟)2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。磷酸铁锂锂离子电池充电时阳极反应为
6、xLiFePO4-xe-xLi+xFePO4,放电工作示意图如图。下列叙述不正确的是()A.放电时,Li+通过隔膜移向正极B.放电时,电子由铝箔沿导线流向铜箔C.放电时正极反应:xFePO4+xLi+-xe-xLiFePO4D.磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li+迁移实现,充电时铜箔接外电源正极10.一定条件下,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3Cl
7、O-(aq)ClO3-(aq)+2Cl-(aq)H=116 kJmol-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.(2021山东济南历城二中学情检测)以太阳能为热源,通过通过热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:相关反应的热化学方程式:反应:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)2HI(aq)+H2SO4(aq)H1=-213 kJmol-1反应:H2SO4(aq)SO2(g)+H2O(l)+12O2(g)H2=+327 kJmol-1反应:2HI(aq)H2(g)+I2
8、(g)H3=+172 kJmol-1下列说法不正确的是()A.该过程实现了太阳能到化学能的转化B.SO2和I2对总反应起催化剂的作用C.总反应的热化学方程式:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H=+286 kJmol-1D.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,但总反应的H不变12.(2021河南洛阳统一考试)电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为12,下列有关说法正确的是()A.a电极反应式为2H+2e-H2B.产物丙为硫酸溶液C.离子交换膜d为阴离子交换膜D.每转移0.1 mol电子,产生1.12 L气体乙13.
9、(2020山东聊城一模)工业上可利用反应CH3OHCO+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
10、*14.(2021河北衡水中学9月联考)以Ag/AgCl作参比电极的原电池装置可用于测定空气中氯气的含量,其工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是()A.采用多孔铂电极可增大电极与电解质溶液和气体的接触面积B.正极的电极反应为Cl2+2e-2Cl-C.外电路中通过0.02 mol e-时,负极区溶液质量减少0.71 gD.空气中的氯气含量可通过一定时间内电流表读数变化和空气流速计算15.(2021江苏如皋质量调研)我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液,充电、放电时,复合膜层间的H2O解离成H+和OH-,工作原理如图所示。下列说法正确的
11、是()A.a膜是阴离子交换膜,b膜是阳离子交换膜B.放电时负极的电极反应式为Zn+4OH-2e-Zn(OH)42-C.充电时多孔Pd纳米片附近pH升高D.充电时Zn与外接直流电源正极相连,将电能转化为化学能三、非选择题:本题共5小题,共60分。16.图甲(2021山东实验中学第一次诊断考试)(12分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航空航天。如图所示装置中,以稀土金属材料为惰性电极,在两极分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,在高温下能传导正极生成的O2-(O2+4e-2O2-)。(1)c电极为极,d电极上的电极反应为。图乙(2)如图乙
12、所示为用惰性电极电解100 mL 0.5 molL-1 CuSO4溶液,a电极上的电极反应为,若a电极产生56 mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入(填字母)。a.CuOb.Cu(OH)2c.CuCO3d.Cu2(OH)2CO3(3)用该电池电解KHCO3溶液可使K2CO3溶液再生,其原理如图丙所示。简述再生K2CO3的原理:。图丙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
13、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H2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
14、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)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
15、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(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
16、)2悬浊液(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)CuO(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悬浊液来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该制法的化学方程式为。1
17、9.(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 kJmol-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=
18、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“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
19、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
20、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=反应物键能总和-反应产物键能总和,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反应产物的总能量,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
21、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.C采用多孔铂电极可增大电极与电解质溶液和气体的接触面积,故A正确;正极上氯气得电子生成氯离子,其电极反应为Cl2+2e-2Cl-,故B正确;放电时,当电路中转移0.02mole-时,交换膜左侧会有0.02mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动,同时会有0.02molAg失去0.02mol电子生成银离子,银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀,所以氯离子会减少0.02mol,则负极区溶液质量减少0.02mol(35.5+1)gmol-1
22、=0.73g,故C错误;氯气的量越多,电流越大,电流表读数越大,可以通过一定时间内电流表读数变化和空气流速计算氯气的含量,故D正确。15.BC由图可知,a膜释放出氢离子,是阳离子交换膜,b膜释放出氢氧根离子,是阴离子交换膜,故A不符合题意;根据图可知,放电时是原电池,负极为锌,锌在负极失电子生成锌离子,结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成Zn(OH)42-,负极的电极反应为Zn+4OH-2e-Zn(OH)42-,故B符合题意;放电时多孔Pd纳米片为正极,二氧化碳在正极得电子转化为甲酸,充电时是电解池,甲酸在多孔Pd纳米片表面转化为CO2,则pH升高,故C符合题意;放电时,Zn为负极,则充电时Zn
23、与外接直流电源负极相连,将电能转化为化学能,故D不符合题意。16.答案(1)正CH4+4O2-8e-CO2+2H2O(2)4OH-4e-2H2O+O21ac(3)HCO3-存在电离平衡:HCO3-H+CO32-,阴极H+放电,浓度减小平衡右移(或溶液中H+放电,增大了OH-浓度,与HCO3-反应,从而使CO32-再生)解析(1)图甲是原电池,依据电流流向是从正极流向负极,c电极为正极,氧气得电子发生还原反应,d电极为负极,甲烷失电子发生氧化反应,在两极分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,在高温下能传导阳极生成O2-,负极电极反应为CH4+4O2-8e-CO2+2
24、H2O。(2)如图乙所示,电解100mL0.5molL-1CuSO4溶液,发生的电解池反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,与电源正极相连的为阳极,溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应,a极的电极反应为4OH-4e-2H2O+O2;若a电极产生56mL(标准状况)气体,即氧气的物质的量为0.0025mol,消耗氢氧根离子的物质的量为0.01mol,溶液中生成氢离子的物质的量为0.01mol,c(H+)=0.01mol0.1L=0.1molL-1,pH=-lg0.1=1,则所得溶液的pH为1;电解CuSO4溶液过程中相当于从体系中出去的是CuO,为了使CuSO4溶液恢复原浓度,应
25、加入CuO,也可以加入CuCO3,符合恢复溶液浓度的定量关系,但不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。故选ac。(3)由装置图分析,与电源正极相连的为电解池的阳极,与电源负极相连的为电解池的阴极,阳极上是氢氧根离子失电子生成氧气;在阴极区,溶液中的H+放电,破坏水的电离平衡,OH-浓度增大,OH-与HCO3-反应生成CO32-,所以K2CO3可再生。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)+
26、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-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)CO
27、2(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)+2CO(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
28、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)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
29、和-反应产物键能总和,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
30、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
31、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。
