版高中化学专题2化学反应与能量转化专题检测苏教版必修2Word格式文档下载.docx
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D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
答案 D
解析 硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,A不符合;
锂离子电池是将化学能转化为电能的装置,B不符合;
太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置,C不符合;
燃气灶是将化学能转化为热能的装置,D符合。
5.已知:
A(g)+2B(g)C(g)+D(g) ΔH=akJ·
mol-1(a<
0)。
下列说法正确的是( )
A.A(g)的能量一定高于C(g)的能量
B.该反应不需要加热
C.1molA(g)和2molB(g)的总能量高于1molC(g)的能量
D.该反应表示:
1molA(g)和2molB(g)在一定条件下反应放出的热量为akJ
解析 该反应是放热反应,则反应物的总能量高于生成物的总能量,但不能确定某一反应物和某一生成物能量的高低,A项不正确、C项正确;
放热反应的进行可能需要加热,如铝热反应等,B项不正确;
由于该反应是可逆反应,反应不能进行到底,故1molA(g)和2molB(g)在一定条件下反应放出的热量小于akJ。
6.已知金属单质X、Y、Z、W之间有下列关系:
①2X+3Y2+===2X3++3Y;
②Z元素最高价氧化物对应的氢氧化物的碱性比X元素的强;
③由Y、W与稀硫酸组成的原电池,Y为负极。
则X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序为( )
A.X>
Z>
Y>
WB.Z>
W>
X>
Y
C.Z>
WD.Z>
W
解析 由信息①可得还原性X>
Y,由②可得还原性Z>
X,由③可得还原性Y>
W,所以还原性Z>
W。
7.下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是( )
A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)
恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO2(g)N2O4(g)
恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s)
CO2(g)+CaO(s)
恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变
D.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)
反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
解析 A项,该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变,即Br2的百分含量保持不变,反应处于平衡状态;
B项,该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变,说明NO2和N2O4的物质的量保持不变,反应处于平衡状态;
C项,该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变,说明CO2的质量保持不变,反应处于平衡状态;
D项,对于化学反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g),如果开始时加入的物质是物质的量之比为n(H2)∶n(N2)=3∶1的混合气体,或加入的是纯NH3,则反应从开始到化学平衡状态,始终是n(H2)∶n(N2)=3∶1,因此,n(H2)∶n(N2)=3∶1的状态不一定是平衡状态。
8.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+。
下列有关说法正确的是( )
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气
C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O===4OH-
解析 解答本题时审题是关键,反应是在酸性电解质溶液中进行的。
在原电池中,阳离子要向正极移动,故A错;
因电解质溶液是酸性的,不可能存在OH-,故正极的反应式为O2+4H++4e-===2H2O,转移4mol电子时消耗1molO2,则转移0.4mol电子时消耗2.24LO2,故B、D错;
电池反应式即正、负极反应式之和,将两极的反应式相加可知C正确。
9.在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体,在一定条件下发生反应:
3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g),达到平衡时,生成了2molC,经测定,D的浓度为0.5mol·
L-1,下列判断正确的是( )
A.x=1
B.B的转化率为20%
C.平衡时A的浓度为1.50mol·
L-1
D.达到平衡时,在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85%
答案 B
解析 n(D)=0.5mol·
L-1×
4L=2mol,所以x=2。
3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)
起始/mol6500
变化/mol3122
平衡/mol3422
B的转化率=
×
100%=20%,c(A)平=
=0.75mol·
L-1,n平=(3+4+2+2)mol=11mol=
n始=6mol+5mol=11mol,总的物质的量不变,压强不变。
10.某学生用下图所示装置进行化学反应X+2Y===2Z能量变化情况的研究。
当往试管中滴加试剂Y时,看到U形管中液面甲处降、乙处升。
关于该反应的下列叙述中正确的是( )
①该反应为放热反应 ②该反应为吸热反应 ③生成物的总能量比反应物的总能量更高 ④反应物的总能量比生成物的总能量更高 ⑤该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的部分能量转化为热能而释放出来
A.①③B.①④⑤C.②③⑤D.①④
解析 X+2Y===2Z应为放热反应。
11.已知H—H、H—O和O===O键的键能分别为436kJ·
mol-1、463kJ·
mol-1、495kJ·
mol-1。
下列热化学方程式正确的是( )
A.H2O(g)===H2(g)+
O2(g)
ΔH=-485kJ·
mol-1
B.H2O(g)===H2(g)+
ΔH=485kJ·
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
解析 A项,水分解是吸热反应,ΔH>0,故A不正确;
B项,ΔH=2×
463kJ·
mol-1-436kJ·
mol-1-
495kJ·
mol-1=242.5kJ·
mol-1,故B项不正确;
C项,氢气燃烧放热,ΔH<0,故C项不正确;
D项,ΔH=2×
436kJ·
mol-1+495kJ·
mol-1-4×
mol-1=-485kJ·
mol-1,故D项正确。
12.在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡
下列说法中不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO+O2===2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
答案 C
解析 Ⅰ是铁与稀硝酸反应生成无色气体NO,NO被空气中的氧气氧化生成红棕色的NO2气体,故A正确;
Ⅱ的现象是因为铁发生了钝化,Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应,故B正确;
实验Ⅱ停止是因为发生了钝化,不能用来比较稀硝酸和浓硝酸氧化性的强弱,物质氧化性强弱只能通过比较物质得电子能力大小来分析,故C错误;
Ⅲ中Fe、Cu都能与硝酸反应,二者接触,符合原电池构成条件,要想验证铁是否为负极,发生氧化反应,可以连接电流计,故D正确。
13.电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.O2在电极b上发生还原反应
B.溶液中OH-向电极a移动
C.反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5
D.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
解析 构成的原电池中,通入氧气的电极是正极,发生还原反应,A正确;
溶液中阴离子OH-移向负极a极,B正确;
1molNH3反应生成氮气转移3mol电子,1molO2反应转移4mol电子,根据电子转移守恒,消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3,C错误;
负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O,D正确。
14.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。
根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。
此法的原理如图所示,反应的总方程式为2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag。
A.2molCu与1molAg2O的总能量低于1molCu2O与2molAg具有的总能量
B.负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O
C.测量原理示意图中,电流方向从Cu流向Ag2O
D.电池工作时,OH-向正极移动
解析 由题意知,该装置组成了原电池,反应过程中化学能转化为电能,反应物的总能量高于生成物的总能量,A项错误;
Cu在反应中失电子,为原电池的负极,故电流方向为Ag2O→Cu,C项错误;
电池工作时,电池内部OH-移向负极,D项错误。
15.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示装置,则下列对电源电极名称和消毒液主要成分的判断正确的是( )
A.a为正极,b为负极;
NaClO和NaCl
B.a为负极,b为正极;
C.a为阳极,b为阴极;
HClO和NaCl
D.a为阴极,b为阳极;
解析 电源a极所连的电极旁有导气管,该导气管是用于导出H2的,H2在电解池的阴极生成,故a极为负极。
电解饱和食盐水生成NaOH、Cl2和H2,NaOH与Cl2反应生成NaClO和NaCl,NaClO溶液有杀菌消毒作用。
综上所述,B项正确。
二、非选择题(本题包括5小题,共55分)
16.(12分)Ⅰ.氢气是理想的绿色能源,科学家最近研制出利用太阳能产生的激光,在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术:
2H2O
2H2↑+O2↑,制得的氢气可用于氢氧燃料电池。
试回答下列问题:
(1)水分解时,实现了________能转化为________能的能量转化,二氧化钛作________。
生成的氢气用于燃料电池时,实现了________能转化为________能的能量转化。
水分解时,断裂的化学键为________(填具体化学键)。
水分解的反应属于________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)某种氢氧燃料电池是用金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应分别为H2+O2--2e-===H2O(A极),O2+4e-===2O2-(B极)。
则A极是电池的________极,电子从该极________(填“流入”或“流出”)。
Ⅱ.水是生命之源,也是化学反应中的主角。
请回答下列问题:
(1)已知:
2molH2完全燃烧生成液态水时放出572kJ的热量。
①生成物的能量总和________(填“大于”“小于”或“等于”)反应物的能量总和。
②若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气,则放出的热量________(填“>
”“<
”或“=”)572kJ。
③每克氢气燃烧生成液态水时放出的热量为________。
(2)氢气和氧气反应生成水,该反应为放热的氧化还原反应,可将其设计成燃料电池,构造如图所示,a、b两个电极均由多孔的碳块组成。
①该电池的总反应方程为__________________________________________________。
②a电极的电极反应式是_______________________________________________。
答案 Ⅰ.
(1)光 化学 催化剂 化学 电 H—O键(或氢氧键) 吸热
(2)负 流出
Ⅱ.
(1)①小于 ②<
③143kJ
(2)①2H2+O2===2H2O ②H2-2e-+2OH-===2H2O
解析 Ⅰ.
(1)激光使水分解时,光能转化为化学能;
水分解时断裂的化学键是氢氧键;
因为H2在O2中的燃烧反应是放热反应,所以水分解为H2和O2的反应是吸热反应。
(2)在A极上氢气发生氧化反应,A极是电池的负极,电子从负极流出。
Ⅱ.
(1)氢气的燃烧反应是放热反应,反应物的能量总和比生成物高。
液态水变成水蒸气时要吸热,故若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出的热量小于572kJ。
每克氢气燃烧生成液态水时放出的热量为
=143kJ。
(2)该燃料电池中,氢气被氧化,通入氢气的一极是负极;
氧气被还原,通入氧气的一极是正极。
碱性条件下,在负极上H2失电子变成H+,H+和OH-结合生成水。
17.(8分)利用化学反应将储存在物质内部的化学能转化为电能,科学家设计出了原电池,从而为人类生产、生活提供能量。
(1)甲同学认为,所有的氧化还原反应都可以设计成原电池,你是否同意?
________(填“是”或“否”)。
若不同意,请你试举一例,写出相应的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙同学依据氧化还原反应:
2Ag++Cu===Cu2++2Ag设计的原电池如图所示:
①负极的材料是________,发生的电极反应为____________________________
________________________________________________________________________;
②外电路中的电子是从________电极流向________电极。
(写出电极材料的名称)
③当反应进行到一段时间后取出电极材料,测得某一电极增重了5.4g,则该原电池反应共转移的电子数目是________。
④请指出该原电池装置的一个缺点:
______________________________________
答案
(1)否 非自发进行的氧化还原反应均不可以设计成原电池,如C+CO2
2CO不能设计成原电池
(2)①铜 Cu-2e-===Cu2+ ②铜 银 ③0.05NA(或3.01×
1022) ④能量利用率低,不能提供持续稳定的电流
解析
(2)③正极:
Ag+ + e- === Ag
0.05mol0.05mol
转移电子数为0.05NA。
18.(12分)
(1)在某一容积为2L的密闭容器中,其一反应中A、B、C、D四种气体的物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示:
回答下列问题:
①该反应的化学方程式为_______________________________________________。
②前2min用A的浓度变化表示的化学反应速率为________。
在2min时,图像发生改变的原因是________(填字母)。
A.增大压强
B.降低温度
C.加入催化剂
D.增加A的物质的量
(2)在100℃时,将0.01mol的四氧化二氮气体充入0.1L的密闭容器中发生反应,隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下表格:
时间/s
浓度/mol·
L-1
20
40
60
80
100
c(N2O4)/mol·
0.100
0.070
0.050
c3
a
b
c(NO2)/mol·
0.000
0.060
c2
0.120
试填空:
①该反应的化学方程式:
________________________________________________,
达到平衡时四氧化二氮的转化率为___________________________,
表中c2________c3;
a________b。
(填“>”“<”或“=”)
②在0~20s内,四氧化二氮的平均反应速率为______,哪一时间段(指0~20s、20~40s、40~60s、60~80s、80~100s)反应速率最大?
________,原因是________________________________________________________________________
答案
(1)①4A+5B6C+4D ②0.1mol·
min-1 AC
(2)①N2O42NO2 60% > = ②0.0015mol·
s-1 0~20s 开始时反应物的浓度最大
解析
(1)①达到平衡时A、B、C、D改变的物质的量分别为0.8mol、1.0mol、1.2mol、0.8mol,且A、B的物质的量减少,为反应物;
C、D的物质的量增加,为生成物。
故反应的化学方程式为4A+5B6C+4D。
②前2min时,v(A)=
min-1。
从图像看,2~3min时图像的斜率变大,说明化学反应速率变快。
增大压强、加入催化剂均增大化学反应速率,而降低温度减小化学反应速率。
增加A的物质的量,虽能加快化学反应速率,但图像要产生突变。
(2)反应方程式为N2O42NO2,在时间为60s时,c(NO2)为0.120mol·
L-1,此后浓度不再发生改变,即时间为60s时,反应达到平衡。
由N2O42NO2计算得,在40s时,c2=(0.1-0.050)mol·
2=0.10mol·
L-1,c3=(0.1-
0.120)mol·
L-1=0.040mol·
L-1。
因60s时反应达到平衡,则a=b;
四氧化二氮的转化率为
100%=60%,在0~20s
内,N2O4的平均反应速率为v(N2O4)=
=0.0015mol·
s-1,所给时间段中,反应开始时速率最大,因反应开始时反应物的浓度最大。
19.(10分)CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体,在生产生活中有重要用途,同时也是一种重要的化工原料。
(1)已知CH3OH(g)+
O2(g)CO2(g)+2H2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是________(填字母)。
a.CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
b.H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1∶2
c.化学变化不仅有新物质生成,同时也一定有能量变化
d.1molH—O键断裂的同时2molC===O键断裂,则反应达最大限度
(2)某温度下,将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中,经过4min反应达到平衡,测得c(O2)=0.2mol·
L-1,4min内平均反应速率v(H2)=________________,则CH3OH的转化率为______________________________________________________________。
(3)CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一,这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。
其中负极反应式为CH3OH+8OH--6e-===CO
+6H2O。
则下列说法正确的是________(填字母)。
a.电池放电时通入空气的电极为负极
b.电池放电时,电解质溶液的碱性逐渐减弱
c.电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子
答案
(1)cd
(2)0.8mol·
min-1 64%
(3)bc
解析
(1)由图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,则CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程,a项错误;
平均反应速率之比等于化学计量数之比,H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2∶1,b项错误;
化学变化不仅有新物质生成,同时也一定有能量变化,c项正确;
1molH—O键断裂的同时2molC===O键断裂,说明v正=v逆,反应达到平衡,即反应达最大限度,d项正确。
(2)将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中,经过4min反应达到平衡,测得c(O2)=0.2mol·
L-1,说明氧气反应掉2-0.2×
2=1.6(mol),根据浓度的变化量等于化学计量数之比,生成氢气6.4mol,则4min内平均反应速率v(H2)=6.4mol÷
(2L×
4min)=0.8mol·
min-1,根据上述分析,反应掉甲醇3.2mol,则CH3OH的转化率为3.2÷
5×
100%=64%。
(3)甲醇燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成,a项,电池放电时,氧气得电子,则通入空气的电极为正极,错误;
b项,电池放电时,生成的CO2与KOH溶液反应生成碳酸钾,电解质溶液的碱性逐渐减弱,正确;
c项,6.4g甲醇的物质的量为0.2mol,根据CH3O
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