1、专题测试(五)化学反应与能量1某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是()A两步反应均为吸热反应B加入催化剂会改变反应的焓变C三种化合物中C最稳定DAC反应中HE1E2答案C解析由题图可知，AB为吸热反应，BC为放热反应，A项错误；催化剂不能改变反应的焓变，B项错误；能量越低越稳定，C项正确；AC反应中HE1E3E2E4，D项错误。2下列电化学实验装置能达到实验目的的是()答案A解析电解饱和NaCl溶液时铁棒应作阴极，碳棒作阳极，B错误；在电解镀铜时，铜片作阳极，待镀金属作阴极，C错误；构成原电池时，Fe棒作负极，FeCl3
2、溶液应在右侧烧杯中，发生还原反应，D错误。 3下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1；C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3；S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H5；2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7；CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H8A B C D答案C解析中两反应都为放热反应，H0，前者完全反应，放出的热量多，H1H2，错误；中两反应都为放热反应，HH4，正确；中两反应都为放热反应，HH6，正确；中前
3、者为吸热反应，H70，后者为放热反应，H8H8，正确。4“钙基固硫”是将煤中的硫元素以CaSO4的形式固定脱硫，而煤炭燃烧过程中产生的CO又会发生反应和反应，导致脱硫效率降低。某温度下，反应的速率(v1)大于反应的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是()反应：CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g)H1218.4 kJmol1反应：CaSO4(s)4CO(g)CaS(s)4CO2(g)H2175.6 kJmol1答案A解析反应为吸热反应，说明反应生成物的能量比反应物的能量高，排除B、C；反应的速率(v1)大于反应的速率(v2)，则说明反应的活化能较小，反应的
4、活化能较大，排除D，A正确。5强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。醋酸溶液、浓硫酸、稀硝酸分别与0.1 molL1的NaOH溶液恰好完全反应放出的热量关系图如下。则下列有关说法正确的是()A是稀硝酸与NaOH反应B是醋酸溶液与NaOH反应Cb是5.73D是浓硫酸与NaOH反应答案C解析醋酸电离吸收热量，浓硫酸稀释并电离放出热量，所以三种酸中和NaOH稀溶液都生成0.1 mol水，浓硫酸放出热量最多，大于5.73 kJ，稀硝酸放出热量为5.73 kJ，醋酸放出热量小于5.73 kJ。6高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池
5、相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确的是()A放电时负极反应：Zn2e2OH=Zn(OH)2B充电时阳极反应：Fe(OH)33e5OH=FeO4H2OC放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强答案C解析高铁电池放电时，负极发生氧化反应：3Zn6e6OH=3Zn(OH)2，正极发生还原反应：2FeO8H2O6e=2Fe(OH)310OH。充电时，阳极发生氧化反应：2Fe(OH)36e10OH=2FeO8H2O，阴极发生还原反应：3Zn(O
6、H)26e=3Zn6OH。A、B、D均正确；放电时，每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原，C错误。7标准状况下，用惰性电极电解200 mL NaCl、CuSO4的混合溶液，阴、阳两极所得气体的体积随时间变化如图所示，则原溶液c(CuSO4)为()A0.10 mol/L B0.15 mol/LC0.20 mol/L D0.25 mol/L答案A解析溶液中的阳离子在阴极上的放电顺序为Cu2、H，溶液中的阴离子在阳极上的放电顺序为Cl、OH，所以图中曲线呈现的是阴极反应产生的气体体积与时间的关系；图中曲线呈现的是阳极反应产生的气体体积与时间的关系。由曲线可知，阳极在t2时刻前产
7、生0.01 mol 氯气和0.005 mol氧气，共转移电子0.04 mol，所以阴极在t2时刻前放电的Cu2的物质的量为0.02 mol，原溶液中c(CuSO4)0.10 mol/L。8半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅：SiO2(s)(石英砂)2C(s)=Si(s)(粗硅)2CO(g)H1682.44 kJ/molSi(s)(粗硅)2Cl2(g)=SiCl4(l)H2657.01 kJ/molSiCl4(l)2Mg(s)=2MgCl2(s)Si(s)(纯硅)H3625.63 kJ/mol生产1.00 kg纯硅放出的热量约为()A21.44 kJ B600.20 kJC214
8、35.71 kJ D1965.10 kJ答案C解析首先将由石英砂制纯硅的途径表示如下：根据盖斯定律：HH1H2H3600.20 kJ/mol，生成1.00 kg纯硅放出热量为600.20 kJ/mol21435.71 kJ。9下列说法正确的是()A任何酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O的过程中，能量变化均相同B对于反应SO2(g)O2(g)SO3(g)HQ kJmol1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，H减小C已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)Ha kJmol1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)Hb kJmol1，则abD已知：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H3
9、93.5 kJmol1，C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g)H395.0 kJmol1，则C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.5 kJmol1答案D解析因弱酸或弱碱电离吸热，故强酸和强碱发生中和反应与弱酸和弱碱发生中和反应生成1 mol H2O时能量变化不同，A错误；反应热H的数值与化学平衡的移动无关，B错误；H2O(g)H2O(l)放热，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)放热多，故ab，C错误；将D项中两个反应相减得：C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.5 kJmol1，D正确。103H2(g)N2(g)2NH3(g)反应过程中的能量变化如图所示。有关说法错误的是()A图中C表示
10、生成物NH3(g)的总能量B断裂3 mol HH键和1 mol NN键所吸收的总能量大于形成6 mol NH键所释放的总能量C逆反应的活化能E(逆)E|H|D3H2(g)N2(g)2NH3(g)H0答案B解析根据题图可知，C表示生成物NH3(g)的总能量，A正确；该反应为放热反应，断裂3 mol HH键和1 mol NN键所吸收的总能量小于形成6 mol NH键所释放的总能量，B错误；根据题图逆反应的活化能E(逆)E|H|，C正确；该反应为放热反应，故3H2(g)N2(g)2NH3(g)Ha%。 两者装置通过的电量相等，即转移的电量是46.0210231.61019 C1.93105 C。 1
11、9钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，我国四川攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量十分丰富。如图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。请回答下列问题：(1)电解饱和食盐水时，总反应的离子方程式是_。(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：_。(3)已知：Mg(s)Cl2(g)=MgCl2(s)H641 kJ/molTi(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)H770 kJ/mol下列说法正确的是_(填字母)。aMg的燃烧热为641 kJ/molbTi的能量一定比TiCl4的高c等质量的Mg(s)、Ti(s)与足量的氯气反应，前者放出的热量多dMg还
12、原TiCl4的热化学方程式为2Mg(s)TiCl4(s)=2MgCl2(s)Ti(s)H512 kJ/mol(4)在上述产业链中，合成192 t甲醇理论上需额外补充H2_t。(不考虑生产过程中物质的任何损失)(5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是_。答案(1)2Cl2H2OCl2H22OH(2)2FeTiO36C7Cl2=2FeCl32TiCl46CO(3)cd(4)10(5)CH3OH8OH6e=CO6H2O解析 (1)电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl2H2OCl2H22NaOH，其离子方程式为2Cl2H2OCl2H22OH。(2
13、)根据题中工艺流程图可以看出反应物有FeTiO3、C和Cl2，反应产物有FeCl3、TiCl4和CO，然后通过观察法配平方程式。(3)燃烧热是指101 kPa下，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，a错误；Ti与Cl2的反应是放热反应，1 mol Ti(s)和2 mol Cl2(g)的总能量大于1 mol TiCl4(s)的能量，无法直接比较Ti和TiCl4的能量大小，b错误；1 g Mg(s)和1 g Ti(s)与Cl2(g)反应放出的热量分别是 kJ、 kJ，c正确；将2可得到2Mg(s)TiCl4(s)=2MgCl2(s)Ti(s) H512 kJ/mol，d正确。(
14、4)CO2H2CH3OHCOCl2H2得出CH3OHH2(额外补充)32 192 t 10 t(5)碱性环境中，燃料电池负极上的电极反应式为CH3OH8OH6e=CO6H2O。20电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。(1)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择_(填标号)。a碳棒B锌板 c铜板用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因：_。(2)图2中，钢闸门C作_极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应为_，检测该电极反应产物的方法是_。(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁次氯酸盐”燃料电池原理
15、示意图，电极为镁合金和铂合金。E为该燃料电池的_(填“正”或“负”)极。F电极上的电极反应为_。镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学方程式解释其原因_。(4)乙醛酸(HOOCCHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图4所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。N电极上的电极反应为_。若有2 mol H通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸的物质的量为_mol。答案(1)b锌等作原电池的负极，不断受到腐蚀，需定期拆换(2)阴2Cl2e=Cl2湿润的淀粉KI试纸
16、放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成Cl2(在阳极附近溶液滴加淀粉KI溶液，溶液变蓝，证明生成Cl2)(3)负ClO2eH2O=Cl2OHMg2H2O=Mg(OH)2H2(4)HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O2解析(1)图1采用牺牲阳极的阴极保护法，牺牲的金属的活泼性应强于被保护的金属的活泼性，材料B可以为锌板。(2)图2为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，作阴极，则D作阳极，Cl在阳极发生失电子反应生成Cl2。可以用湿润的淀粉KI试纸或淀粉KI溶液来检验Cl2。(3)镁具有较强的还原性，且由图示可知Mg转化为Mg(OH)2，发生失电子的氧化反应，故E为负极。次氯酸根离子具有强氧化性，且由图示可知在F电极(正极)ClO转化为Cl，发生得电子的还原反应。镁可与水缓慢反应生成氢气(与热水反应较快)，即发生自腐蚀现象。(4)由H的迁移方向可知N为阴极，发生得电子的还原反应，结合题意“两极室均可产生乙醛酸”，可知N电极为乙二酸发生得电子的还原反应生成乙醛酸。1 mol乙二酸在阴极得到2 mol电子，与2 mol H反应生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同时在阳极产生的1 mol Cl2能将1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，两极共产生2 mol乙醛酸。
