1、化学反应与能量变化一、选择题(本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题只有一个选项符合题意)1建立清洁低碳、安全高效的能源体系，消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想(如图)。下列说法不正确的是()A电能属于一次能源B氢能是一种燃烧无害、十分清洁的能源C太阳能能量巨大，取之不尽，用之不竭D氢能的广泛使用还有待各位同学不懈努力，加强技术研发答案：A2俄罗斯用“质子M”号运载火箭成功将“光线”号卫星送入预定轨道。发射用的运载火箭以液氢为燃烧剂，液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：(1)H2(g)=H2(l)H10.92 kJmol1(2)O2
2、(g)=O2(l)H26.84 kJmol1(3)如图：下列说法正确的是()A2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量低B氢气的标准燃烧热为H241.8 kJmol1C火箭中液氢燃烧的热化学方程式：2H2(l)O2(l)=2H2O(g)H474.92 kJmol1DH2O(g)变成H2O(l)的过程中，断键吸收的能量小于成键放出的能量解析：选C由图像分析，2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)，放出483.6 kJ的热量，故2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol
3、 H2O(g)所具有的总能量高，故A错误；氢气的标准燃烧热是指 1 mol 氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量，故氢气的燃烧热为285.8 kJmol1，故B错误；由图像分析，2H2(g)O2(g)=H2O(l)H1483.6 kJmol1，H2(g)=H2(l)H10.92 kJmol1，O2(g)=O2(l)H26.84 kJmol1，将22可得2H2(l)O2(l)=2H2O(g)H474.92 kJmol1，故C正确；H2O(g)生成H2O(l)为物理变化，不存在化学键的断裂和生成，故D错误。3如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是()A铜片表面有气泡
4、生成B如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动C装置中存在“化学能电能光能”的转换D如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变解析：选B铜片为正极，H在其表面得到电子生成H2，故其表面有气泡生成，A说法正确；如果将硫酸换成柠檬汁，因为柠檬汁也有较强的酸性，故仍能形成原电池，导线中也会有电子流动，B说法错误；该装置属于原电池，能将化学能转化为电能，LED灯发光时，电能又转化为光能，故存在“化学能电能光能”的转换，C说法正确；如果将锌片换成铁片，铜片仍为正极，故电路中的电流方向不变，D说法正确。4某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6
5、(xCr解析：选C图1与图2均没有外加电源，所以均为原电池装置，故A错误；图1中Cr为负极，铜为正极，电子由Cr电极流向Cu电极，图2中Cr为正极，铜为负极，电子由Cu电极流向Cr电极，故B错误；图2中Cr电极可能由于被浓HNO3钝化成惰性电极而作正极，铜失电子作负极，故C正确；由图1根据原电池原理可知金属活动性： CrCu，故D错误。11如下图所示的装置，C、D、F、X、Y都是惰性电极，E为铁棒。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法不正确的是()A电源B极是负极B欲用丙装置给铜镀银，H应该是Cu，电镀液是AgNO3 溶液C甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生
6、成，其物质的量之比为12 22D装置丁中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷解析：选C电解滴入酚酞的氯化钠溶液时，阴极上氢离子放电，导致阴极附近溶液显碱性，所以阴极附近溶液显红色，由于F极附近显红色，所以F极是阴极，则B极是负极，A正确；电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解质溶液中金属阳离子和阳极材料含相同元素，所以欲用丙装置给铜镀银，H应该是Cu，电镀液是AgNO3溶液，B正确；电解饱和NaCl溶液时，E为阳极且Fe作电极，故发生的反应为Fe2e=Fe2，无单质生成，C错误； 电解池工作时，溶液中的阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，装置丁中，X极是阳极，Y极是阴极，Y极附近红褐
7、色变深，说明氢氧化铁胶粒向阴极移动，由此证明氢氧化铁胶粒带正电荷，D正确。12下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()A钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe2e=Fe2B氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e=4OHC粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为Cu2e=Cu2D电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2解析：选D钢铁发生电化学腐蚀时，负极上Fe失电子发生氧化反应，所以负极反应式为Fe2e=Fe2，故A错误； 氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，如果是氢氧燃料碱性电池，则正极反应式为O22H2O4e=4OH，故B
8、错误； 粗铜精炼时，粗铜连接电源正极、纯铜连接电源负极，则阳极上的电极反应式为Cu2e=Cu2、阴极上的电极反应式为Cu22e=Cu，故C错误； 电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电、阴极上氢离子放电，则阳极、阴极反应式分别为2Cl2e=Cl2、2H2e=H2，故D正确。13某火力发电厂利用SO2传感器监测发电厂周围大气中SO2的含量，其工作原理如图所示，在V2O5电极上将SO2转化为SO3。下列说法正确的是()A.传感器在工作时O2向正极移动B传感器在工作时，V2O5电极上的电极反应式为SO22eO2=SO3C固体电解质可以用稀硫酸代替D外电路中电子由Pt电极流向V2O5电极解析：选BV2O5
9、电极上SO2转化为SO3，发生氧化反应，所以V2O5电极为负极，Pt电极为正极。传感器工作时为原电池，原电池中阴离子流向负极，故A错误；V2O5电极上SO2失电子结合迁移到负极的氧离子生成SO3，电极反应式为SO22eO2=SO3，故B正确；氧离子无法在水溶液中进行传导，负极无法生成SO3，故C错误；Pt电极为正极，V2O5电极为负极，外电路中电子由负极流向正极，故D错误。二、非选择题(本题共4小题，共61分)14(15分)请根据所学知识回答下列问题：(1)同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)，在光照和点燃条件下的H(化学计量数相同)分别为H1、H2，H1 _H2(填“”“”或“
10、”，下同)。(2)相同条件下，2 mol氢原子所具有的能量_1 mol 氢分子所具有的能量。(3)已知常温时红磷比白磷稳定，比较下列反应中H的大小：H1_H2。P4(白磷，s)5O2(g)=2P2O5(s)H1 4P(红磷，s)5O2(g)=2P2O5(s)H2(4)已知：稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水，放出的热量_57.3 kJ。(5)已知：0.5 mol CH4(g)与0.5 mol水蒸气在t 、p kPa 时，完全反应生成CO和H2的混合气体，吸收了a kJ热量，该反应的热化学方程式是_。解析：(1)反
11、应热与反应物的总能量和生成物的总能量有关系，与反应条件无关，则光照和点燃条件下的H相同，即H1H2。(2)氢气分子生成氢原子要破坏化学键，断键需要吸热，则2 mol氢原子所具有的能量大于1 mol氢分子所具有的能量。(3)已知常温时红磷比白磷稳定，说明白磷能量高，反应放出的热量较多，由于H0，放出的能量越多反应热越小，因此H1H2。(4)由于浓硫酸溶于水放热，所以浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水，放出的热量57.3 kJ。(5)已知0.5 mol CH4(g)与0.5 mol水蒸气在t 、p kPa 时，完全反应生成CO和H2的混合气体，吸收了a kJ热量，所以1 mol CH4(g
12、)与1 mol水蒸气在t 、p kPa，完全反应生成CO和H2的混合气体时，吸收2a kJ 热量，所以该反应的热化学方程式是CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H2a kJmol1。答案：(1)(2)(3)(4)(5)CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H2a kJmol115(15分)某实验小组用0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1 硫酸溶液进行中和热的测定。.配制0.50 molL1 NaOH溶液。(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液，至少需要称量NaOH固体_g。(2)从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器(填字母)：_。名称托
13、盘天平(带砝码)小烧杯坩埚钳玻璃棒药匙量筒仪器序号abcdef.测定稀硫酸和稀NaOH中和热的实验装置如下图所示。(1)写出该反应的热化学方程式(中和热H57.3 kJmol1)：_。(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。请填写下表中的空白： 温度实验编号起始温度t1/终止温度t2/温度差平均值(t2t1)/H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1225.025.225.131.2325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.50 molL1NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液的密度都是1 gcm
14、3，中和后生成溶液的比热容c4.18 Jg11。则中和热H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1有偏差，产生偏差的原因可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取NaOH溶液的体积时仰视读数c分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度解析：.(1)配制245 mL 0.50 molL1 NaOH溶液，实验室无245 mL容量瓶，需选用略大规格的250 mL容量瓶，则m(NaOH)n(NaOH)M(NaOH)c(NaOH)V(NaOH)M(NaOH)250103 L0.50 molL140 gmol1
15、5.0 g。(2)NaOH固体易吸湿，称量时需要的仪器为托盘天平、小烧杯、药匙， a、b、e正确。.(1)根据热化学反应方程式的书写原则，可得H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1或用H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1。(2)1、2、3、4次实验的终止温度与初始温度的差值分别为4.0 、6.1 、3.9 、4.1 。第2组数据与其他三组数据相比，悬殊较大，舍去。其余三次温度差的平均值为4.0 。由于0.50 molL1 H2SO4(aq)和0.50 molL1 NaOH(aq)
16、的密度均为1 gcm3，故mH2SO4(aq)H2SO4(aq) VH2SO4(aq)1 gmL130 mL30 g，mNaOH(aq)NaOH(aq)VNaOH(aq)1 gmL150 mL50 g，混合后溶液总质量为80 g。中和后的反应热m(NaOH)m(H2SO4)c(t2t1)。由于中和热为生成1 mol H2O(l)时放出的热量，H103 kJmol153.5 kJmol1。测定结果数值偏小可能的原因是保温差，热量有损失，如多次加入溶液、温度计测完碱溶液后直接测酸的温度，造成起始温度数值偏高等原因，选项a、c、d正确。答案：.(1)5.0(2)abe.(1)H2SO4(aq)2Na
17、OH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1(2)4.06.13.94.153.5 kJmol1acd16(15分)利用所学电化学反应原理，解决以下问题：(1)如图是电解未知浓度的硝酸银溶液的示意图，请根据要求答题。Fe电极作_极，C电极的电极反应式为_。当某电极的固体质量增重21.6 g时，整个装置共产生气体(标准状况下)体积2.24 L，推断该气体的组成为_。(2)图中甲池的总反应式为N2H4O2=N22H2O。甲池中负极上的电极反应式为_。乙池中石墨电极上发生的反应为_。要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的_(填字母)。ACuO BCu(OH)2
18、CCuCO3 DCuSO4(3)某科研小组用SO2为原料制取硫酸。利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式：_。用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下。请写出开始时阳极的电极反应式：_。解析：(1)Fe电极连接的是电源的负极，因此Fe电极为电解池的阴极，C电极为阳极，阳极上是水中的氢氧根离子失去电子生成O2，其电极反应式为4OH4e=2H2OO2。当某电极的固体质量增重21.6 g时，则为铁电极上生成银单质，物质的量为0.2
19、mol，阳极生成氧气，则根据得失电子守恒和4AgO2，则生成银时得到的氧气的物质的量为0.05 mol，而整个装置共产生气体(标准状况下)体积2.24 L即0.1 mol，则说明阴极银离子反应完全后，氢离子开始反应，因此该气体的组成为H2和O2。(2)根据甲池总反应得知甲池为原电池，N2H4中氮元素化合价升高，在原电池负极发生氧化反应，因此甲池中负极上的电极反应式为N2H44OH4e=N24H2O；乙池中石墨连接电源的正极，则石墨为阳极，其电极上发生的反应为2H2O4e=O24H或4OH4e=2H2OO2；乙池电解得到铜和氧气，只需将生成的物质两者反应即得到氧化铜，再加入到反应后的溶液中就能使
20、乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的氧化铜，而碳酸铜加入后释放出二氧化碳，相当于加入的也是氧化铜，因此选A、C。(3)利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，SO2中S元素的化合价升高，在原电池负极发生氧化反应，因此电池负极的电极反应式为SO22H2O2e=SO4H；用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸，HSO失去电子得到硫酸，为电解池的阳极，因此开始时阳极的电极反应式：HSOH2O2e=SO3H。答案：(1)阴极4OH4e=2H2OO2H2和O2(2)N2H44OH4e=N24H2O2H2O4e=O24H或4OH4e=2H2OO2AC
21、(3)SO22H2O2e=SO4HHSOH2O2e=SO3H17(16分)A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子Na、K、Cu2阴离子SO、OH在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了16.0 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：(1)b电极上的电极反应式为_。(2)计算电极e上生成的气体在标况下的体积为_。(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：_。(4)要使乙烧杯中的B溶液恢复到原来的浓度，需要向乙烧杯中加入_，_(填加入物质
22、的名称和质量)。(5)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池放电产生MnOOH。电池反应的离子方程式为_；维持电流强度为0.5 A，电池工作5 min，理论上消耗锌_g(已知F96 500 Cmol1)。解析：根据电解时溶液pH的变化及乙烧杯中c电极质量增加了16.0 g，铜离子与氢氧根离子不能共存，可知溶液乙为硫酸铜溶液；溶液甲显碱性，含有氢氧根离子；溶液丙显中性，含有硫酸根离子。乙烧杯中c电极质量增加了16.0 g，溶液中铜离子得电子生成单质铜，则c电极为阴极，则M为负极。(1)分析可知，溶液甲为
23、碱性溶液，b电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气和水，电极反应式为4OH4e=O22H2O。(2)溶液丙为中性溶液，电解时产生氢气和氧气，乙烧杯中c电极质量增加了16.0 g，转移电子的物质的量为20.5 mol，e电极为阴极，生成的气体为氢气，物质的量为0.25 mol，标况下的体积为5.6 L。(3)乙烧杯中的电解质为硫酸铜，阴极上铜离子得电子生成单质铜，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，总反应式为2Cu22H2O2CuO24H。(4)根据方程式可知，析出的物质为铜、氧气，要还原到原来的浓度应加入CuO，生成的Cu为16.0 g，即0.25 mol，则需加入的氧化铜的质量为20 g。(5)Zn失电子生成锌离子，MnO2得电子与氢离子反应生成MnOOH，电池反应的离子方程式为Zn2MnO22H=Zn22MnOOH；维持电流强度为0.5 A，电池工作5 min，QIt0.5 A300 s150 C，m(Zn)0.565 gmol10.05 g。答案：(1)4OH4e=O22H2O (2)5.6 L(3)2Cu22H2O2CuO24H(4)CuO20 g(5)Zn2MnO22H=Zn22MnOOH0.05
