学年苏教版选修4 专题1 化学反应与能量变化 单元测试Word文件下载.docx

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C．C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－ckJ·

D．NH3（g）＋

O2（g）===NO（g）＋

H2O（g）

ΔH＝－dkJ·

答案　A

考点　燃烧热

题点　燃烧热的概念

4．根据碘与氢气反应的热化学方程式：

①I2（g）＋H2（g）2HI（g）　ΔH＝－9.48kJ·

②I2（s）＋H2（g）2HI（g）　ΔH＝＋26.48kJ·

下列判断正确的是（　　）

A．254gI2（g）中通入2gH2（g），反应放热9.48kJ

B．1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJ

C．反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低

D．反应①的生成物比反应②的生成物稳定

解析　反应是可逆反应，反应物不能完全转化，A项错；

利用盖斯定律可得出1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差35.96kJ，B项错；

由于I2（s）比I2（g）能量低，C项正确；

反应①和②的生成物及状态、物质的量相同，故反应①和②的生成物稳定性相同，D项错。

考点　焓变反应热

题点　焓变与反应热的综合考查

5．已知：

①CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·

②H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ·

下列说法正确的是（　　）

A．通常状况下，氢气的燃烧热为241.8kJ·

B．由①可知，1molCO（g）和

molO2（g）反应生成1molCO2（g），放出283.0kJ的热量

C．可用下图表示2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应过程中的能量变化关系

D．分解1molH2O（g），其反应热为－241.8kJ

答案　B

解析　A项，热化学方程式②中，H2O（g）不是稳定的氧化物，所以241.8kJ·

mol－1不是H2的燃烧热，错误；

B项，根据热化学方程式的含义可知，正确；

C项，忽视化学计量数与反应热的关系，错误；

D项，分解1molH2O（g）吸收241.8kJ热量，其反应热为241.8kJ·

mol－1，错误。

6．在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：

①H2S（g）＋

O2（g）===SO2（g）＋H2O（g）　ΔH1

②2H2S（g）＋SO2（g）===

S2（g）＋2H2O（g）　ΔH2

③H2S（g）＋

O2（g）===S（g）＋H2O（g）　ΔH3

2S（g）===S2（g）　ΔH4，则ΔH4的正确表达式为（　　）

A．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

B．ΔH4＝

（3ΔH3－ΔH1－ΔH2）

C．ΔH4＝

D．ΔH4＝

（ΔH1－ΔH2－3ΔH3）

解析　根据盖斯定律，①×

＋②×

－③×

2得2S（g）===S2（g）　ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3），A正确。

考点　反应热的计算与比较

题点　根据盖斯定律计算反应热

7．用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。

例如：

①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－574kJ·

②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－1160kJ·

下列说法不正确的是（　　）

A．若用标准状况下4.48LCH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4kJ

B．由反应①可推知：

CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＜－574kJ·

C．生成相同物质的量的CO2，反应①②转移的电子数相同

D．反应②中当4.48LCH4反应完全时转移的电子总数为1.60mol

解析　根据盖斯定律，（①＋②）×

得到如下热化学方程式：

CH4（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－867kJ·

mol－1，标准状况下4.48LCH4的物质的量为0.2mol，放出的热量为0.2mol×

867kJ·

mol－1＝173.4kJ；

由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则ΔH越小，即ΔH＜－574kJ·

mol－1；

反应②中每1molCH4反应完全时转移的电子总数为8mol，因为没有指明气体的温度和压强，4.48LCH4的物质的量无法求算。

题点　盖斯定律的综合应用

8．下列有关叙述正确的是（　　）

A．碱性锌锰电池中，MnO2是催化剂

B．银锌纽扣电池工作时，Ag2O被还原为Ag

C．放电时，铅蓄电池中硫酸浓度不断增大

D．电镀时，待镀的金属制品表面发生氧化反应

解析　由碱性锌锰电池的总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2可知，正极MnO2得电子被还原，A项错误；

银锌纽扣电池由Zn粉（作负极）、Ag2O（作正极）和KOH溶液构成，电池工作时的反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，电池工作过程中，正极上Ag2O得电子发生还原反应，生成Ag，B项正确；

铅蓄电池放电时，发生的反应是PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，硫酸不断被消耗，浓度不断减小，C项错误；

电镀时，待镀的金属制品作阴极，在阴极上发生还原反应，D项错误。

9．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（　　）

A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

B．酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－

C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋

D．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：

Fe－3e－===Fe3＋

解析　电解饱和食盐水阳极上电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；

酸性氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B项不正确；

粗铜精炼时粗铜接电源正极，C项不正确；

钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D项不正确。

10．实验发现，25℃时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。

某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。

下列有关说法正确的是（　　）

A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋

B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去

C．该电池铂电极上立即有气泡出现

D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋

解析　该电池的总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋；

由于左烧杯中的Fe3＋被还原为Fe2＋，所以左烧杯中溶液的红色逐渐褪去。

11．关于下列各装置图的叙述中不正确的是（　　）

A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液

B．装置②的总反应是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋

C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连

D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀

解析　A项，根据电流方向，a为阳极，b为阴极，粗铜作阳极；

B项，装置②的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；

C项，被保护的金属应作阴极；

D项，铁钉所处的环境干燥不易被腐蚀。

12．下列有关说法正确的是（　　）

A．铅蓄电池的正极反应为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O

B．以CO和O2构成的碱性燃料电池负极电极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO

＋2H2O

C．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极

D．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

解析　书写铅蓄电池电极反应式时应考虑SO

参与反应，正极电极反应式为PbO2＋SO

＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O，A项不正确；

以CO和O2构成的碱性燃料电池，负极CO失电子在碱性条件下生成CO

，所以负极电极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO

＋2H2O，B项正确；

电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，C项不正确；

工业电解熔融NaCl制备钠和氯气，D项不正确。

13．某同学组装了如图所示的电化学装置。

电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则下列说法正确的是（　　）

A．电流方向：

电极Ⅳ→

→电极Ⅰ

B．电极Ⅰ发生还原反应

C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu

解析　电极Ⅰ是原电池的负极，电极Ⅱ是原电池的正极，电极Ⅲ是电解池的阳极，电极Ⅳ是电解池的阴极，故电流方向：

→电极Ⅰ，A正确；

电极Ⅰ发生氧化反应，B错误；

电极Ⅱ是原电池的正极，发生还原反应，有单质铜析出，C错误；

电极Ⅲ是电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。

14．已知：

锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2

C＋LiCoO2，锂硫电池的总反应为2Li＋S

Li2S。

有关上述两种电池说法正确的是（　　）

A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移

B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池的比能量相同

D．上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

解析　A项，原电池中阳离子向正极移动，则锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移，错误；

B项，锂硫电池充电时，锂电极与外接电源的负极相连，锂电极上，Li＋得电子发生还原反应，正确；

C项，锂硫电池放电时负极为Li，锂离子电池放电时负极为LixC，两种电池锂的变价不同，两种电池的负极材料不同，所以比能量不相同，错误；

D项，充电时，正接正，负接负，所以Li电极接C电极，错误。

15．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料（C3H8O）。

A．该装置将化学能转化为光能和电能

B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移

C．每生成1molO2，有44gCO2被还原

D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O

解析　由模拟“人工树叶”电化学实验装置可知，该装置将光能和电能转化为化学能，故A项不正确；

在电解池内部，阳离子向阴极移动，故H＋从b极区向a极区移动，B项正确；

阴极上3CO2～C3H8O～18e－，阳极上2H2O～O2～4e－，根据电子守恒可知，当阳极生成1molO2时，阴极被还原的CO2的质量为

×

44g·

mol－1≈29.3g，故C项不正确；

a极电极反应为3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，故D项不正确。

16．用石墨电极完成下列电解实验。

实验一

实验二

装置

现象

a、d处试纸变蓝；

b处变红，局部褪色；

c处无明显变化

两个石墨电极附近有气泡产生；

n处有气泡产生……

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（　　）

A．a、d处：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

B．b处：

2Cl－－2e－===Cl2↑

C．c处发生了反应：

Fe－2e－===Fe2＋

D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

解析　A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气、氢氧根离子剩余造成的，正确；

B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；

C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；

D项，实验一中a、c形成电解池，b、d形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n（右面）有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面（左面）为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。

二、非选择题（本题包括5小题，共52分）

17．（9分）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

（1）上图是N2（g）和H2（g）反应生成1molNH3（g）过程中能量的变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：

__________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）若已知下列数据：

化学键

H—H

N≡N

键能/kJ·

435

943

试根据表中及图中数据计算N—H的键能：

________kJ·

mol－1。

（3）用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。

已知：

4NH3（g）＋3O2（g）===2N2（g）＋6H2O（g）　ΔH1＝－akJ·

mol－1①

N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH2＝－bkJ·

mol－1②

若1molNH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝________kJ·

mol－1（用含a、b的式子表示）。

（4）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。

目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：

反应　Ⅰ：

2NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）（NH4）2CO3（aq）ΔH1

反应　Ⅱ：

NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）NH4HCO3（aq）　ΔH2

反应Ⅲ：

（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）2NH4HCO3（aq）　ΔH3

请回答下列问题：

ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3＝________。

答案　

（1）N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92kJ·

mol－1　

（2）390

（3）

　（4）2ΔH2－ΔH1

题点　反应热计算的综合

18．（10分）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水。

当它们混合反应时，立即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。

已知0.4mol液态肼与足量液态双氧水反应，生成水蒸气和氮气，放出256.652kJ的热量。

（1）反应的热化学方程式为________________________________________________________

（2）已知H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝44kJ·

mol－1，则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是________kJ。

（3）此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是________________________________________________________________________

（4）发射卫星可用肼为燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和水蒸气。

N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝67.7kJ·

mol－1①

N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－534kJ·

mol－1②

肼和二氧化氮反应的热化学方程式为________________________________________________

答案　

（1）N2H4（l）＋2H2O2（l）===N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－641.63kJ·

（2）408.815　（3）生成物不会造成环境污染

（4）N2H4（g）＋NO2（g）===

N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－567.85kJ·

解析　

（1）0.4molN2H4反应放热256.652kJ，则1molN2H4反应放热641.63kJ。

（2）16gN2H4的物质的量为0.5mol。

由方程式知生成水的物质的量n（H2O）＝0.5mol×

4＝2mol，则16gN2H4与H2O2反应生成H2O（l）放热为641.63kJ×

0.5mol＋2mol×

44kJ·

mol－1＝408.815kJ。

（3）生成物为N2（g）和H2O，无污染。

（4）由所提供方程式，利用盖斯定律，将②－①÷

2可得肼和二氧化氮反应的热化学方程式。

19．（10分）化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。

（1）下列相关说法正确的是________（填字母）。

A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣

B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用

C．除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料

D．近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上议事日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收

（2）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可表示为

2Ni（OH）2＋Cd（OH）2

Cd＋2NiO（OH）＋2H2O

已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法不正确的是________（填字母）。

A．电池放电时，Cd作负极

B．反应环境为碱性

C．以上反应是可逆反应

D．该电池是一种二次电池

（3）在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示，a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。

①a电极是电源的________极。

②若该电池为飞行员提供了360kg的水，则电路中通过了________mol电子。

③已知H2的标准燃烧热为－285.8kJ·

mol－1，则该燃料电池工作产生36gH2O时，实际上产生了468.8kJ的电能，则该燃料电池的能量转化率是________。

（准确到0.01，能量转化率是实际上释放的电能和理论上反应放出的热能的比率）

答案　

（1）A　

（2）C　（3）①负　②40000　③82.02%

解析　

（1）通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣，A正确；

二次电池可以多次使用，使用过程中消耗电极和电解质溶液，不能无限次重复使用，B错误；

氧气在燃料电池的正极上发生还原反应，作氧化剂而不是燃料，C错误；

废电池进行集中处理的主要原因是电池中含有的汞、镉、铅等重金属离子，会对土壤、水源造成污染，D错误。

（2）装置放电时为原电池，放电过程中，Cd发生失电子的氧化反应，故Cd作负极，A正确；

由Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水，但能溶于酸可知，电解质溶液应为碱性溶液，B正确；

两个反应的条件不同，不互为可逆反应，C错误；

二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池，镍镉电池是一种二次电池，D正确。

（3）①a电极通入氢气，氢气在a极区发生失电子的氧化反应，故a电极是电源的负极。

②电池放电时发生反应的化学方程式为2H2＋O2===2H2O，根据化学方程式可知，生成360000g水转移电子的物质的量为

2＝40000mol。

③已知H2的标准燃烧热ΔH＝－285.8kJ·

mol－1，则该燃料电池工作产生36g（即2mol）H2O时，理论上放出571.6kJ热量，而实际上产生了468.8kJ的电能，则该燃料电池的能量转化率是

100%≈82.02%。

20．（11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，可用于航天航空。

如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－（O2＋4e－===2O2－）。

（1）c电极作________极，d电极上的电极反应式为______________________________________

（2）如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·

L－1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为______________，若a电极产生56mL（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）2

c．CuCO3d．Cu2（OH）2CO3

答案　

（1）正　CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O　

（2）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1　ac

解析　

（1）原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；

d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。

（2）用惰性电极电