1、专题四化学反应与能量变化注意事项：1. 本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分120分，考试时间100分钟。2. 答题前，请考生务必将自己的学校、班级、姓名填写在密封线内。第卷(选择题共40分)不定项选择题(本题包括10小题，每小题4分。每小题有一个或两个选项符合题意)1. 下列说法正确的是()A. 钢铁发生电化学腐蚀时负极的电极反应式：Fe-3e- Fe3+B. 钢铁发生吸氧腐蚀时正极的电极反应式：O2+4e-+2H2O4OH-C. 用石墨作电极电解氯化镁溶液：2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-D. 表示H2燃烧热的热化学方程式：H2(g)+O2(g)H2O(g)H=-2
2、85.8kJmol-12. 下列关于原电池的叙述正确的是()A. 原电池是化学能转变为电能的装置B. 构成原电池的正极和负极必须是两种活泼性不同的金属C. 在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极3. (2015南京、盐城一模)已知：下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A. H10，H20 B. H30，H40C. H2=H4+H5 D. H3=H1-2H24. 有关下列电化学装置的说法正确的是() 图1 图2 图3 图4A. 图1是原电池装置，可以实现化学能转化为电能B. 图2电解一段时间后，加入适量CuCO3固体，可以使硫酸铜溶液恢复到原
3、浓度C. 图3中的X极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼D. 图4中若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀5. 下列有关电化学的说法正确的是()A. 铜的金属活泼性比铁弱，可在海轮外壳上镶入若干铜块以减缓铁腐蚀B. 原电池中，一定由活泼性强的金属作负极，发生氧化反应C. 原电池放电时的负极和电解池充电时的阴极均发生氧化反应D. 可充电电池充电时，负极与电源负极相连，正极与电源正极相连6. (2015安阳月考)某兴趣小组以废弃的易拉罐、漂白粉、氢氧化钠等为原料制造了一种新型环保电池，并进行相关实验，如右图所示。电池的总反应式为2Al+3ClO-+2OH-3Cl-+2Al+H
4、2O。下列说法正确的是()A. 电池的负极反应式为ClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-B. 当有0.1 mol Al完全溶解时，流经电解液的电子数为1.8061023C. 往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红D. b极附近会生成蓝色固体7. (2015河北质检)“双吸剂”是一种吸收水和氧气的脱氧食品保鲜剂，主要成分为铁粉、碱性粒子(生石灰)、无机盐(氯化钠)、活性炭等。下列有关分析正确的是()A. “双吸剂”中的无机盐和生石灰都有吸水作用B. “双吸剂”吸收水时，发生了原电池反应C. 吸收氧气的过程中，铁粉作原电池的正极D. 活性炭上发生的反应为O2+4e-+2H2O4OH-8. (20
5、15洛阳二模)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A. 已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-483.6 kJmol-1，则氢气的燃烧热为241.8 kJmol-1B. 已知NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H=-57.3 kJmol-1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出热量小于57.3 kJC. 已知2C(s)+2O2(g)2CO2(g)H=a，2C(s)+O2(g)2CO(g)H=b，则abD. 已知C(石墨，s)C(金刚石，s)H0，则石墨比金刚石稳定9. (2015天一联考)甲醇(CH3OH)是一种有毒物质，检测甲醇含
6、量的测试仪工作原理示意图如右图。下列说法正确的是() A. 该装置为电能转化为化学能的装置B. a电极发生的电极反应为CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+C. 当电路中有1 mol e-转移时，正极区n(H+)增加1 molD. 将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流10. (2015南昌二模改编)乙烯催化氧化成乙醛可设计成如右图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应式为2CH2CH2+O22CH3CHO。下列有关说法正确的是()A. 每有0.1 mol O2反应，则迁移H+0.4 molB. 负极反应式为CH2CH2-2e-+H2OCH3CHO+2H+C
7、. 电子移动方向：电极a磷酸溶液电极bD. 该电池为可充电电池第卷(非选择题共80分)11. (20分)(2015全国高考改编)化学反应中一定伴随着能量的变化，化学反应的反应热可以通过两个途径获得。 (一) 实验方法测定反应热中和热测定(1) 实验桌上备有烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃棒、0.5 mol L-1 盐酸、0.55 mol L-1NaOH溶液，尚缺少的玻璃仪器是、。(2) 他们记录的实验数据如下：实验用品溶液温度中和热HT1/T2/50mL 0.55 molL-1NaOH50mL 0.5 molL-1HCl2023.350mL 0.55 molL-
8、1NaOH50mL 0.5 molL-1HCl2023.5已知：Q=cm(T2 -T1)，反应后溶液的比热容c为4.18 kJkg-1-1，各物质的密度均为1 gcm-3。计算H=。(3) 若向三份等体积、等物质的量浓度的NaOH溶液中分别加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸至恰好完全反应，并将上述过程中放出的热量分别记为Q1、Q2、Q3。则三者的大小关系是。(4) 某研究小组将V1 mL 1.0 molL-1稀盐酸和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如右图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。研究小组做该实验时环境温度(填“高于”、“低于”或“等于”)22
9、，此反应所用NaOH溶液的物质的量浓度应为molL-1。 (二) 通过化学计算间接获得(5) 已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的H=+11 kJmol-1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为kJ。(6) FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25、101kPa时：4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H=-1 648 kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393 kJmol-12Fe(s)+2C(s)+3O2(g)2Fe
10、CO3(s)H=-1 480 kJmol-1FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是。(7) 已知：2H2(g)+O2(g)2H2O (l)H=-571.6 kJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)H=-241.8 kJmol-1根据上述反应确定H2的燃烧热为kJmol-1。(8) 已知：H2(g)、CO(g)和CH3CH2OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJmol-1、283.0 kJmol-1和1 365.5 kJmol-1。反应 2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(l)+H2O(l) 的H=。12. (20分)甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能
11、源，具有开发和应用的广阔前景。(1) 已知：CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)H=+84 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-484 kJmol-1工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式：。在上述制备甲醛时，常向反应器中通入适当过量的氧气，其目的是 。(2) 工业上可用如下方法合成甲醇，化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，已知某些化学键的键能数据如下表：化学键CCCHHHCOCOOH键能/ kJmol-1348413436358x463请回答下列问题：该反应的S(填“”或
12、“”)0。右图中曲线a到曲线b的措施是 。已知CO中的C与O之间为三键，其键能为x kJmol-1，则x=。(3) 由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。该电池负极的电极反应式为。若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL含有如下离子的溶液。离子Cu2+H+Cl-Sc/molL-10.5220.5电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为。(4) 电解水蒸气和CO2产生合成气(H2+CO)。较高温度下(7001 000 )，在SOEC两侧电极上施加一定的直流电
13、压，H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2-，O2-穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电极发生氧化反应得到纯O2。由右图可知A为直流电源的(填“正极”或“负极”)，请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式：。13. (20分)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已略去)。请回答下列问题：(1) 上述脱硫过程实现了(填字母)。A. 废弃物的综合利用B. 白色污染的减少C. 酸雨的减少(2)
14、已知：25、101 kPa时，Mn(s)+O2(g)MnO2(s)H=-520 kJmol-1S(s)+O2(g)SO2(g)H=-297 kJmol-1Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)H=-1 065 kJmol-1SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是。(3) 用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备MnO2的装置如下图所示。a应与直流电源的(填“正”或“负”)极相连。电解过程中氢离子的作用是和；若转移的电子数为6.021023，左室溶液中n(H+)的变化量为。(4) MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是。据报道，以硼氢化
15、合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星，其工作原理如下图所示。则该电池放电时通入H2O2的一极为极，电极反应式为；通入NaBH4的一极作极，电极反应式为。(5) H2O2是一种不稳定易分解的物质。下图是H2O2在没有催化剂时反应进程与能量变化图，请在图上画出使用MnO2后的能量与进程图。14. (20分)(2015宜春模拟改编)铁是当代社会中用量最大的金属之一。铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1) 已知：Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)H=+494 kJmol-1CO(
16、g)+O2(g)CO2(g)H=-283 kJmol-1C(s)+O2(g)CO(g)H=-110 kJmol-1则反应Fe2O3(s)+3C(s)+O2(g)2Fe(s)+3CO2(g)的H=kJmol-1。理论上反应放出的热量足以供给反应所需要的热量(填上述热化学方程式序号)。(2) 某课外小组用右图所示装置对电解原理进行实验探究。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区产生氧气，同时Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根(Fe)在溶液中呈紫红色。电解过程中，X极区溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”)。电解过程中，Y极发生的两个电极反
17、应为和。若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少g。在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池总反应为2K2FeO4+3Zn Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极的电极反应式为。(3) 铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料。已知LiFePO4电池总反应为FePO4+LiLiFePO4，电池中的固体电解质可传导Li+，试写出该电池充电时的阳极反应式：。常温下以该电池为电源电解500 mL饱和食盐水，当消耗0.35 g Li时，溶液pH为(忽略溶液的体积变化)。 【检测卷答案】专题四化学反应与能量变化1.
18、 B【解析】A项，钢铁发生电化学腐蚀时负极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+，错误；B项，钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-，正确；C项，用石墨作电极电解氯化镁溶液，Mg2+会结合OH-生成沉淀，错误；D项，燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所释放的能量，应该是液态水，错误。2. A【解析】B项，构成原电池的两极材料可以是活泼性不同的金属，也可以是一个金属一个非金属导体，还可以两个都是非金属导体，错误；C项，负极失去电子被氧化，错误；D项，电流从正极流向负极，错误。3. D【解析】H2在O2中 的燃烧是放热反应，H10，H2与Cl2的反应也是放热反应，H
19、20，A错误；N2与H2合成氨的反应是化合反应，反应放热，H40，B错误；将五个反应分别编号为1、2、3、4、5，将反应4、5相加后得到的化学方程式中各物质的化学计量数都是反应2中各物质的化学计量数的三倍，故3H2=H4+H5，C错误；将反应1-反应22可得反应3，D正确。4. B【解析】A项，构成了原电池，铜作负极，电解液必须与铜不发生反应，一般选择CuSO4溶液，错误；B项，电解CuSO4溶液，从溶液中析出的是Cu和O2，因而要使电解液复原，一般要加CuO，若加CuCO3固体，CO2逸出，相当于加CuO，正确；C项，若要实现粗铜的精炼，必须要粗铜作阳极，纯铜作阴极，因而X极必须是正极，错误
20、；D项，这是外加电流的阴极保护法，错误。5. D【解析】牺牲阳极的阴极保护法，应该在海轮外壳上镶嵌比铁活泼的金属才能减缓铁的腐蚀，镶嵌铜只能加快铁的腐蚀，A错误；Mg-Al-NaOH原电池中，由铝作负极，B错误；电解池的阴极发生还原反应，C错误；可充电电池，放电时的负极充电时作阴极，D正确。6. C【解析】负极发生氧化反应，Al在负极失电子，负极反应式为Al+4OH-3e-Al+2H2O，故A错误；当有0.1 mol Al完全溶解时，流经外电路的电子个数约为1.8061023，电子不能流经电解液，故B错误；b与Al相连为阴极，阴极上氢离子放电，同时生成氢氧根离子，则酚酞变红色，故C正确；阴极上
21、电极Cu不参与反应，所以b极附近不会生成蓝色固体，故D错误。7. D【解析】构成原电池时，无机盐作电解质，无吸水作用，A错误；吸水时未发生原电池反应，B错误；吸收氧气时发生原电池反应，铁作负极，C错误；活性炭作正极，O2得电子生成OH-，D正确。8. BD【解析】该热化学方程式中水是气体，依据燃烧热概念可知，氢气的燃烧热大于241.8 kJmol-1，故A错误；醋酸是弱酸，电离吸热，NaOH的物质的量为1 mol，与稀醋酸完全中和，放出的热量小于57.3 kJ，故B正确；碳完全燃烧放出的热量多，焓变为负值，则aQ3Q1(4) 低于1.5(5) 299(6) 4FeCO3(s)+O2(g)2Fe
22、2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJmol-1(7) 285.8(8) -343.7 kJmol-1【解析】(1) 测定中和热时需要用量筒测量溶液的体积，用温度计测量溶液的温度，所以缺少的玻璃仪器是量筒、温度计。(2) 根据表中数据可得温度改变的平均值为(23.3-20+23.5-20)2=3.4 ，Q=cm(T2 -T1)=4.18 kJ-1kg-10.1 kg3.4=1.421 2 kJ，则H=-1.421 2 kJ0.025 mol=-56.8 kJmol-1。(3) 醋酸电离要吸热，浓硫酸稀释要放热，所以Q2Q3Q1。(4) 根据图像可知，5 mL稀盐酸与45 mL NaOH
23、溶液反应后溶液温度为22，因为酸碱中和反应为放热反应，所以实验时环境温度低于22 。根据图像可知30 mL HCl与20 mL NaOH溶液反应后溶液的温度最高，恰好完全反应，所以0.03 L1 molL-1=0.02 Lc(NaOH)，解得c(NaOH)=1.5 molL-1。(5) 反应物键能之和-生成物键能之和=反应热，故E(HI)2-436 kJmol-1-151 kJmol-1=11 kJmol-1，E(HI)=299 kJmol-1。(6) 将已知的三个热化学方程式编号为，根据盖斯定律，-2+4可得4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2 (g)，故H=-1 64
24、8 kJmol-1-2(-1 480 kJmol-1)+4(-393 kJmol-1)=-260 kJmol-1。(7) 1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热为燃烧热，所以H2的燃烧热为571.6 kJmol-1=285.8 kJmol-1。(8) CO(g)+O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJmol-1，H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1，C2H5OH(l)+3O2(g)3H2O(l)+2CO2(g)H=-1 365.5 kJmol-1，将化学方程式2+4-得2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(l)+H2O(l)H=(-283.
25、0 kJmol-1)2+(-285.8 kJmol-1)4-(-1 365.5 kJmol-1)=-343.7 kJmol-1。12. (1) 2CH3OH(g)+O2(g)2HCHO(g)+2H2O(g)H=-316 kJmol-1提高甲醇的转化率，且氧气与氢气化合放热，为制备甲醛提供能量(2) 加入催化剂1 097(3) CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O3.2 g(4) 负极H2O+2e-H2+O2-【解析】(1) 第一个化学方程式2+第二个化学方程式，即可得到目标反应。两种反应物，一种稍过量，可以保证另一种充分反应，同时甲醇的催化氧化需要加热，H2与O2化合放热，提供反应所需的能
26、量。(2) 该反应气体分子数减少，所以体系的混乱程度减小，因此该反应的S0；图中曲线a的活化能大，而曲线b的活化能小，所以曲线a到曲线b的措施是加入催化剂。根据图像，可以写出该反应的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H= -91 kJmol-1，根据反应的H等于反应物键能之和减去生成物键能之和，x+2436-(3413+358+463)= -91，解得x=1 097。(3) 由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的燃料电池，通入甲醇的一极发生氧化反应生成碳酸根离子和水，作原电池的负极，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O。根据题意知，阳极电极反应为2Cl-2e-C
27、l2、4OH-4e-2H2O+O2，阴极电极反应为Cu2+2e-Cu、2H+2e-H2；设阳极生成氧气的物质的量为x mol，则阳极0.4 mol Cl-先失去0.4 mol e-生成0.2 mol Cl2，OH-再失去4x mol e-生成x mol O2，阴极0.1 mol Cu2+先得到0.2 mol e-，根据得失电子守恒，H+再得到0.4+4x-0.2=(0.2+4x) mol e-，生成(0.1+2x) mol H2，阴、阳两极产生气体体积相同，则0.2+x=0.1+2x，解得x=0.1，阳极上收集到氧气的物质的量为0.1 mol，质量为3.2 g。(4)根据O2-的移动方向可知氧
28、电极是阳极，所以B是正极，A是负极；根据介质环境，H2O得到电子生成H2，O以O2-形式存在。13. (1) AC(2) MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)H=-248 kJmol-1(3) 正参与阴极反应通过交换膜定向移动形成电流1 mol(4) MnO2+H2O+e-MnOOH+OH- 正H2O2+2e-2OH-负B-8e-+8OH-B+6H2O(5) 【解析】(1) 白色污染主要是塑料等难降解的物质形成的，该流程不能减少白色污染。(2) 三个热化学方程式依次编号为，则根据盖斯定律可知-(+)即得到SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式：MnO2(s)+SO2(g)
29、MnSO4(s)H=-248 kJmol-1。(3) 根据装置图可知左室发生MnSO4MnO2的反应，即发生氧化反应，故a应与直流电源的正极相连。电解过程中阴极为H+得电子发生还原反应，又交换膜只允许H+通过，故H+的作用为参与阴极反应且通过交换膜定向移动形成电流；若转移的电子数为6.021023即1 mol，根据电荷守恒氢离子物质的量变化为1 mol。(4) 原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此碱性锌锰电池放电时，正极是二氧化锰得到电子，则电极反应式是MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-。H2O2在反应中得电子，因而在正极反应，在碱性介质中，H2O2得电子转化成OH-；B中H显-1价
30、，反应后转化为+1价，因而在负极反应中，一个H失2个电子，一共4个H，所以共失去8个电子，在碱性介质中，B中的O由OH-提供，同时生成H2O。(5) 使用催化剂，可以降低反应的活化能，加快反应速率，但反应热不变，所以在原图的基础上降低曲线的高度，但起点与终点不变。14. (1) -355(2) 增大Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O4OH-4e-2H2O+O20.282Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-(3) LiFePO4-e-FePO4+Li+13【解析】(1) 利用盖斯定律将+3得到Fe2O3(s)+3C(s)+O2(g)2Fe(s)+3CO2(g)H=(+494 kJmol
31、-1)+3(-283 kJmol-1)=-355 kJmol-1；因为吸热反应，为放热反应，则反应放出的热量可供给反应。(2) X电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，因此电解过程中，X极区溶液的pH增大。Y电极是铁，与电源的正极相连，铁失去电子，另外溶液中的氢氧根也失去电子，所以电解过程中，Y极发生的两个电极反应分别为Fe-6e-+8OH- Fe+4H2O和4OH-4e- 2H2O+O2。X电极生成氢气，物质的量是0.672 L22.4 Lmol-1=0.03 mol，转移0.06 mol电子，Y电极生成的是氧气，物质的量是0.168 L22.4 Lmol-1=0.007 5 m
32、ol，转移0.007 5 mol4=0.03 mol电子，则根据得失电子守恒可知铁失去电子的物质的量是0.03 mol，由Fe-6e-+8OH- Fe+4H2O可知消耗铁的质量是56 gmol-1=0.28 g。原电池中，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，根据总反应式2K2FeO4+3ZnFe2O3+ZnO+2K2ZnO2可知正极是高铁酸钾，则该电池正极的电极反应式为2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-。(3) n(Li)=0.05 mol，则转移的电子为0.05 mol，H+e- OH-，可以计算出溶液中生成的OH-为0.05 mol，c(OH-)=0.1 molL-1，所以pH=13。