学年选修4 第1章 化学反应与能量 本章测试 8.docx
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学年选修4第1章化学反应与能量本章测试8
第1章化学反应与能量
1.下列说法不正确的是( )
A.化学变化过程是原子的重新组合过程
B.根据化学反应中的能量变化情况,化学反应可分为吸热反应和放热反应
C.化学反应中的能量变化多少与其反应物用量有关
D.化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的
【答案】D
2.下列关于燃料与能源的说法不正确的是( )
A.将煤通过物理变化液化后再作为能源,可减少PM2.5引起的危害
B.生物质能、风能、水能是可再生能源
C.“开发利用新能源”、“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量
D.煤、石油、天然气为不可再生的化石燃料
【答案】A
3.某反应由两步反应A、B、C构成,反应过程中的能量变化曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应
B.三种化合物中C最稳定
C.加入催化剂会改变反应的焓变
D.整个反应的ΔH=E1-E2
【答案】B
【解析】A到B为吸热反应,B到C为放热反应,A错;加入催化剂不会改变反应的焓变,C错;整个反应的ΔH=E4+E2-E1-E3,D错。
4.下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。
下列说法正确的是( )
A.1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJ
B.1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量
C.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
D.NO是一种酸性氧化物
,能与NaOH溶液反应生成盐和水
【答案】B
【解析】由题图可知,N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=(946+498-2×632)
kJ·mol-1=+180kJ·mol-1,A错误;因为该反应是吸热反应,所以反应物总能量小
于生成物总能量,B正确;N2和O2在放电条件下才会反应,C错误;NO不是酸性氧化物
,D错误。
5.下列有关电化学的示意图中正确的是( )
【答案】D
【解析】铜锌原电池,Zn作负极,A错误;B装置Zn应放在ZnSO4溶液中,Cu应放在CuSO4溶液中,图示装置不会构成原电池,B错误;电解精炼铜,应将粗铜作阳极,C错误;电解饱和食盐水,在阴极产生H2,阳极产生Cl2,D正确。
6.下列说法中,错误的是( )
A.电解饱和食盐水或熔融氯化钠时,阳极的电极反应式均为2Cl--2e-
Cl2↑
B.酸性介质或碱性介质的氢氧燃料电池的正极反应式均为O2+2H2O+4e-
4OH-
C.精炼铜和电镀铜时,与电源负极相连的电极反应式均为Cu2++2e-
Cu
D.钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe-2e-
Fe2+
【答案】B
【解析】还原性强的阴离子在阳极放电,A正确;酸性介质时正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,B错误;与电源负极相连的是电解池阴极,电极反应式均为Cu2++2e-=Cu,C正确;析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应均为Fe失去电子,电极反应式均为Fe-2e-=Fe2+,D正确。
7.在一容器中放入海水,几种铁制品在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序是( )
①铁②镀锡的铁③镀锌的铁④镀铜的铁
A.④>②>①>③ B.②>①>③>④
C.④>②>③>①D.③>②>④>①
【答案】A
8.用电解法制备无机高分子聚合物——聚合氯化铝。
如图所示,在一定条件下进行,电解总反应可表示:
Al+H2O+AlCl3
Al2(OH)mClx-m+H2↑(未配平),则下面说法中正确的是( )
A.Cu电极与电源正极相连
B.聚合氯化铝化学式中x=4
C.电解时阴极的电极反应式为2H++2e-=H2↑
D.将电源换成导线连接两电极,则不能形成原电池
【答案】C
【解析】根据方程式可知反应中铝失去电子,所以铝作阳极,与电源的正极相连,Cu电极作阴极,与电源负极相连,A错误;根据化合价代数和为0可知3×2=m+x-m,则聚合氯化铝化学式中x=6,B错误;电解时阴极氢离子放电,则电极反应式为2H++2e-
H2↑,C正确;将电源换成导线连接两电极,能形成原电池,其中铝是负极,铜是正极,氯化铝作电解质溶液,D错误。
9.已知氢气和碳燃烧的热化学方程式为
①2H2(g)+O2(g)
2H2O(l) ΔH1=-akJ·mol-1
②H2(g)+
O2(g)
H2O(g) ΔH2=-bkJ·mol-1
③C(s)+
O2(g)
CO(g) ΔH3=-ckJ·mol-1
④C(s)+O2(g)
CO2(g) ΔH4=-dkJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.氢气的燃烧热为bkJ·mol-1
B.碳的燃烧热为ckJ·mol-1
C.一氧化碳的燃烧热为(d-c)kJ·mol-1
D.
a=b
【答案】C
10.将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。
已
知:
TiO2(s)+2Cl2(g)
TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140.5kJ·mol-1
C(s,石墨)+
O2(g)
CO(g) ΔH=-110.5kJ·mol-1
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)
TiCl4(l)+2CO(g)的ΔH是
A.+80.5kJ·mol-1 B.+30.0kJ·mol-1
C.-30.0kJ·mol-1D.-80.5kJ·mol-1
【答案】D
11.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁原电池放电时电压高而平稳,使镁原电池成为人们研制绿色原电池的关注焦点。
其中一种镁原电池的反应为xMg+Mo3S4
MgxMo3S4,在镁原电池放电时,下列说法错误的是 世纪金榜导学号30682326( )
A.Mg2+向正极迁移
B.Mo3S4得到电子
C.Mo3S4发生氧化反应
D.负极反应为Mg-2e-=Mg2+
【答案】C
【解析】原电池溶液中阳离子向正极移动,A正确;Mo3S4在反应中是氧化剂,发生还原反应,B正确,C错误;该原电池反应中镁是原电池的负极,失去电子,电极反应是Mg-2e-=Mg2+,D正确。
12.铁银碱性电池具有优良的循环寿命,其总反应方程式为2Fe+Ag2O2+2H2O
2Fe(OH)2+2Ag。
下列说法中不正确的是( )
A.电池放电过程中阳离子向正极移动
B.电池放电时,Ag2O2作原电池的正极
C.电池充电过程中阴极附近溶液的碱性减弱
D.电池充电时,阳极的电极反应式为2Ag+4OH--4e-=Ag2O2+2H2O
【答案】C
【解析】原电池中,阳离子向正极移动,A正确;根据总反应,放电时Fe作负极,发生2Fe+4OH--4e-=2Fe(OH)2,Ag2O2作原电池的正极,B正确;充电时,阳极反应式为2Ag+4OH--4e-=Ag2O2+2H2O,阴极反应式为2Fe(OH)2+4e-=2Fe+4OH-,阴极附近碱性增强,C错误,D正确。
13.已知NO2和N2O4的结构式分别是
和
,N—N键的键能为167kJ·mol-1,NO2中氮氧键的键能为466kJ·mol-1,N2O4中氮氧键的键能为438.5kJ·mol-1,N2O4(g)
2NO2(g) ΔH为
A.+57kJ·mol-1 B.-57kJ·mol-1
C.+114kJ·mol-1D.+28.5kJ·mol-1
【答案】A
【解析】ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,所以N2O4(g)
2NO2(g)的反应热ΔH=438.5kJ·mol-1×4+167kJ·mol-1-466kJ·mol-1×2×2=+57kJ·mol-1,所以N2O4转化为NO2的热化学方程式为N2O4(
g)
2NO2(g) ΔH=+57kJ·mol-1。
14.如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K+通过,该电池放电时的化学方程式为2K2S2+KI3=K2S4+3KI。
装置(Ⅱ)为电解示意图。
当闭合开关K时,电极X附近溶液先变红。
则闭合K时,下列说法正确的是( )
A.K+从右到左通过离子交换膜
B.电极A上发生的反应为3I--2e-=
C.电极X上发生的反应为2Cl--2e-=Cl2↑
D.当有0.1molK+通过离子交换膜,X电极上产生1.12L气体(标准状况)
【答案】D
【解析】当闭合开关K时,电极X附近溶液先变红,电极X是阴极,电极A是负极,B是正极,原电池中阳离子向正极移动,所以K+从左到右通过离子交换膜,A错误;负极失去电子,根据总的反应式可知,负极X是失去电子,B错误;电极X上发生的反应为2H+-2e-
H2↑,C错误;根据得失电子守恒可知,通过0.1mole-时,X电极生成氢气是0.05mol,D正确。
15.一种可快速充放电的铝离子电池,该电池电解质为离子液体{AlCl3/[EMIM]Cl},放电时有关离子转化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.放电时,负极发生:
2AlC-e-=Al2C+Cl-
B.放电时,电路中每流过3mol电子,正极减少27g
C.充电时,泡沫石墨极与外电源的负极相连
D.充电时,阴极发生:
4Al2C+3e-=Al+7AlC
【答案】D
【解析】放电时,活泼的金属铝是负极失电子生成Al3+,然后与AlC结合生成Al2C,电极反应式为Al-3e-+7AlC=4Al2C,A错误;负极Al失电子,每流过3mol电子,负极减少27g,B错误;泡沫石墨极与外电源的正极相连,C错误;充电时,Al2C在阴极得电子4Al2C+3e-=Al+7AlC,D正确。
16.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。
采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,发生的反应为2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是( )
A.钛电极发生氧化反应
B.阳极附近溶液的pH逐渐增
大
C.离子交换膜应采用阳离子交换膜
D.阳极反应式是2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O
【答案】D
【解析】钛电极为阴极发生还原反应,A错误;铜电极作阳极,反应式为2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O,OH-由阴极区迁移到阳极区参与反应,离子交换膜应为阴离子交换膜,C错误,D正确;由阴极区迁移过来的OH-在阳极全部参与反应,阳极附近溶液的pH不变,B错误。
17.甲烷、甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,还可以作为燃料电池的原料。
利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇。
(1)已知:
①H2(g)+
O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8kJ·mol-1
②CO2(g)=CO(g)+
O2(g) ΔH2=+283.0kJ·mol-1
若甲醇的燃烧热为ΔH3,试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)+2H2(g)
CH3OH(l)的ΔH=__________。
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.76kJ热量,同时生成3.6g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为____________。
(2)以CH4和H2O为原料,通过下列反应也可以制备甲醇。
Ⅰ:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.0kJ·mol-1
Ⅱ:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH=-129.0kJ·mol-1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为___________________________。
(3)将H2与CO2以4∶1的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。
已知:
①CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
②H2(g)+
O2(g)
H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是_______________________________。
【答案】
(1)2ΔH1-ΔH2-ΔH3 1∶1
(2)CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g) ΔH=+77kJ·mol-1
(3)CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l) ΔH=-252.9kJ·mol-1
【解析】
(1)由甲醇的燃烧热可得③CH3OH(l)+
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH3,将①×2-②-③可得目标热化学方程式,故ΔH=2ΔH1-ΔH2-ΔH3。
由ΔH1、ΔH2可知H2、CO的燃烧热分别为285.8kJ·mol-1、283.0kJ·mol-1,设混合气体中H2为xmol,CO为ymol,n(H2O)=0.2mol,n(H2)=0.2mol,H2燃烧放出的热量Q=0.2mol×285.8kJ·mol-1=57.16kJ,则混合气体中CO燃烧放出的热量为
113.76kJ-57.16kJ=56.6kJ,则混合气体中n(CO)=56.6kJ÷283.0kJ·mol-1=0.2mol。
(2)依据盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ得到:
CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g) ΔH=(206.0-129.0)kJ·mol-1=+77.0kJ·mol-1。
(3)利用盖斯定律将氧气消去,可知4×②-①得CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l) ΔH=-252.9kJ·mol-1。
18.Ⅰ.工业上用下列反应制取氢气:
①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
ΔH1=+206.2kJ·mol-1
②CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
ΔH2=+247.4kJ·mol-1。
则CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=________kJ·mol-1。
Ⅱ.金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。
已知,铬能与稀硫酸反应,生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。
(1)铜、铬构成的原电池如图,其中盛稀硫酸的烧杯中的现象为________________________。
盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液,下列关于此电池的说法正确的是________(填选项字母)。
A.盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性,凡是有盐桥的原电池,盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液
B.理论上1molCr溶解,盐桥中将有2molCl-进入左池,2molK+进入右池
C.此过程中H+得电子,发生氧化反应
D.电子从铬极通过导线到铜极,又通过盐桥转移到左烧杯中
(2)在下图装置中,发现铬电极上产生大量气泡,遇空气呈红棕色。
写出正极的电极反应式:
___________________________________________________________________。
(3)某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时,观察到:
①铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状;②反应一段时间后有大量气泡逸出,且在一段时间内气泡越来越多,经点燃能发出爆鸣声,证明是氢气。
请解释这两种现象的原因:
_______________________。
【答案】Ⅰ.+165.0Ⅱ.
(1)铜电极上有气泡产生 B
(2)4H++N+3e-
NO↑+2H2O
(3)Cu2+水解使溶液呈酸性,铬既能与Cu2+发生置换反应生成Cu,又能与酸性溶液反应生成氢气,气泡使生成的铜疏松;生成的铜和铬形成原电池,使产生氢气的速率加快
【解析】Ⅰ.根据盖斯定律,①×2-②得出CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)ΔH=ΔH1×2-ΔH2=+206.2kJ·mol-1×2-247.4kJ·mol-1=+165.0kJ·mol-1。
Ⅱ.
(1)铬能与稀硫酸反应,生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4),说明铬电极是负极,铜电极是正极,氢离子在正极放电,所以盛稀硫酸的烧杯中的现象为铜电极上有气泡产生。
原电
池中当电解质溶液是AgNO3溶液时,盐桥中的电解质溶液就不能用KCl琼脂溶液,A错误;理论上1molCr溶解,Cr-2e-=Cr2+,转移2mol电子,同时正极消耗2molH+,2H++2e-=H2↑,盐桥中将有2molCl-进入左池,2molK+进入右池,B正确;H+得电子,发生还原反应,C错误;电子不能在溶液中传递,D错误。
(2)稀硝酸作电解液时,铬电极上产生大量气泡,遇空气呈红棕色,说明溶液中的硝酸根离子得到电子,产生NO,NO被氧化生成NO2,因此铜是负极,铬是正极,则正极的电极反应式为4H++N+3e-=NO↑+2H2O。
(3)Cr比铜活泼,既能与铜盐发生置换反应生成Cu,又能与酸反应生成氢气,由于Cu2+水解使溶液呈酸性,铬与酸性溶液反应生成氢气,气泡使生成的铜疏松;生成的铜和铬形成原电池,因此使产生氢气的速率加快。
19.在如图装置中,甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L-1AgNO3溶液,乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L-1CuCl2溶液,A、B、C、D均为质量相同的石墨电极,如果电解一段时间后,发现A极比C极重1.9g,则
(1)E为电源________极,D为________极。
(2)A极的电极反应式为_______________________,析出物质________mol。
(3)B极的电极反应式为______________________________,放出气体________mL(标准状况)。
(4)C极的电极反应式为__________________________,析出物质________mol。
(5)D极的电极反应式为_________________________,放出气体________mL(标准状况)。
(6)向甲烧杯中滴入石蕊试液,_______极附近变红,如果继续电解,在甲烧杯中最终得到______溶液。
【答案】
(1)负 阳
(2)4Ag++4e-=4Ag 0.025(3)4OH--4e-=2H2O+O2↑ 140
(4)Cu2++2e-=Cu 0.0125(5)2Cl--2e-=Cl2↑ 280(6)B HNO3
20.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:
保持污水的pH在5.0~6.0,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。
Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。
阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,除去浮渣层,即起到了浮选净化的作用。
某科研小组用电浮选凝聚法处理污水,设计装置示意图,如图所示。
(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。
此时,可向污水中加入适量的________。
a.BaSO4 b.CH3CH2OH
c.Na2SO4d.NaOH
(2)电解池阳极发生了两个电极反应,其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分别是
①___________________________________________________________________;
②___________________________________________________________________。
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是___________。
(4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料作电极。
为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环(如图)。
A物质的化学式是______________。
【答案】
(1)c
(2)①Fe-2e-=Fe2+②4OH--4e-=2H2O+O2↑
(3)4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+(4)CO2
【解析】
(1)BaSO4难溶、CH3CH2OH是非电解质,NaOH对溶液碱性影响较大,不符合“保持污水的pH在5.0~6.0”的要求,故选c。
(2)电解池的阳极上发生氧化反应,铁为活性电极应该被氧化,另外生成的无色气体是氧气,电极反应式为①Fe-2e-=Fe2+,②4OH--4e-=2H2O+O2↑。
(3)Fe2+可以被氧气氧化,欲生成Fe(OH)3,一定要有水的参与,发生反应的离子方程式为4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+。
(4)总反应为甲烷被氧化生成CO2和H2O,负极生成CO2,正极反应式为O2+4e-+2CO2=2C,故CO2可被循环利用,在正极参与反应。
21.
(1)已知,CO可将部分氮的氧化物还原为N2。
①2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746kJ·mol-1
②4CO(g)+2NO2(g)
N2(g)+4CO2(g) ΔH=-1200kJ·mol-1。
写出CO将NO2还原为NO的热化学方程式:
___________________________________________________________________。
(2)乙二醛(OHC—CHO)是一种重要的精细化工产品。
乙二醛电解氧化制备乙醛酸
(OHC—COOH)的生产装置如图所示,通电后,阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸。
①阴极反应式为_____________________________________________________。
②阳极液中盐酸的作用,除了产生氯气外,还有____________________________作用。
③保持电流强度为aA,电解tmin,制得乙醛酸mg,列式表示该装置在本次电解中的电流效率η=________。
(设:
法拉第常数为fC·mol-1;η=×100%)
【答案】
(1)CO(g)+NO2(g)
CO2(g)+NO(g) ΔH=-227kJ·mol-1
(2)①2H++2e-=H2↑②增强溶液导电性③%
【解析】
(1)根据盖斯定律,
(②-①)得到CO(g)+NO2(g)
CO2(g)+NO(g) ΔH=
(-1200kJ·mol-1+746kJ·mol-1)=-227kJ·mol-1。
(2)①阴极是溶液中的氢离子放电产生氢气,则阴极反应式为2H++2e-=H2↑。
②盐酸是强酸,因此阳极液中盐酸的作用,除了产生氯气外,还有增强溶液导电性的作用。
③保持电流强度为aA,电解tmin,则通过电子的物质的量为
mol。
反应中乙醛生成乙醛酸,碳元素的化合价从+1价升高到+2价,则制得乙醛酸mg,转移电子的物质的量是
×1×2mol,所以该装置在本次电解中的电流效率η=
×100%=%。
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