第六章章末检测.docx
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第六章章末检测
章末检测
[选题细目表]
考查知识点
基础题
中档题
较难题
1.化学能与热能
1
6
2.电极反应的正误判断
2
3.电化学原理的综合应用
3
4、5
4.电解的规律及相关计算
7
5.化学反应与能量变化知识的综合应用
8、9
10、11
一、选择题(本题包括7个小题,每小题6分,共42分,每小题仅有一个选项符合题意)
1.最新报道:
科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。
反应过程的示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中,CO断键形成C和O
C.CO和O形成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
解析:
A项,状态Ⅰ总能量为反应物总能量,状态Ⅲ总能量为生成物总能量,由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量,故该反应为放热反应。
B项,从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出,反应中CO并未断裂成C和O,C、O原子间一直有化学键。
C项,由图示可以看出,CO和O2生成了CO2,CO2分子中C与O形成极性共价键。
D项,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程,并不是CO与O2的反应过程。
答案:
C
2.(2017·德州模拟)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.氢氧燃料电池的负极反应式:
O2+2H2O+4e-===4OH-
B.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式:
2Cl--2e-===Cl2↑
C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式:
Cu-2e-===Cu2+
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:
Fe-2e-===Fe2+
解析:
O2+2H2O+4e-===4OH-是氢氧燃料电池的正极反应式,A不正确;粗铜精炼时,与电源正极相连的应是粗铜,C不正确;Fe-2e-===Fe2+是钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式,D不正确。
答案:
B
3.有如下3个实验:
实验1
将金属X与金属Y用导线连接,浸入电解质溶液中,Y不易腐蚀
实验2
将片状金属X、W分别投入等浓度盐酸中都产生气体,W比X反应剧烈
实验3
用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和金属Z的硝酸盐混合溶液,在阴极上首先析出单质Z
依据上述实验现象,下列推测正确的是( )
A.金属的活动性顺序:
Y>Z>X>W
B.实验1中,Y作正极
C.Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出
D.用X、Z和稀硫酸可构成原电池,X作正极
解析:
由实验1,2,3分别得到金属的活泼性为:
X>Y,W>X,Y>Z,综合可得W>X>Y>Z,故选项A错误;实验1中,Y作正极,故选项B正确;用X、Z和稀硫酸可构成原电池,X作负极,故选项D错误;Z和Cu的活泼性无法比较,选项C错误。
答案:
B
4.如右图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。
下列分析正确的是( )
A.K1闭合,铁棒上发生的反应为2H++2e-===H2↑
B.K1闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C.K2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法
D.K2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0.001mol气体
解析:
K1闭合形成原电池,铁作负极,失电子被腐蚀,石墨电极是正极,氧气得电子变为OH-,pH逐渐升高,A错误、B正确;K2闭合,铁棒作阴极被保护,不会被腐蚀,属于外加电流的阴极保护法,C错误;K2闭合形成电解池,两极分别产生氯气和氢气,电路中通过0.002NA个电子时,每极上产生0.001mol气体,共0.002mol气体,D错误。
答案:
B
5.(2016·邯郸模拟)锂-空气电池是一种新型的二次电池,其放电时的工作原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.该电池放电时,正极的反应式为
O2+4e-+4H+===2H2O
B.该电池充电时,阴极发生了氧化反应:
Li++e-===Li
C.电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替
D.正极区产生的LiOH可回收利用
解析:
正极的反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,A项错误;电池充电时,阴极发生还原反应,B项错误;有机电解液不能用稀盐酸代替,因为金属锂与稀盐酸能发生反应,C项错误。
答案:
D
6.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=xkJ·mol-1
已知:
(1)硫的燃烧热:
ΔH1=akJ·mol-1
(2)S(s)+2K(s)===K2S(s)
ΔH2=bkJ·mol-1
(3)2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)
ΔH3=ckJ·mol-1
则x为( )
A.3a+b-c B.c+3a-b
C.a+b-cD.c+a-b
解析:
已知硫的燃烧热为ΔH1=akJ·mol-1,则硫的燃烧热化学方程式为,①S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1===akJ·mol-1,②S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=bkJ·mol-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3=ckJ·mol-1,根据盖斯定律,可得ΔH=3ΔH1+ΔH2—ΔH3,即x=3a+b-c。
答案:
A
7.甲装置中所含的是物质的量之比为1∶2的CuSO4和NaCl的混合溶液,电解过程中溶液的pH随时间t变化的示意图如乙所示(不考虑电解产物与水的反应)。
试分析下列叙述中正确的是( )
A.该混合溶液中的SO
导致A点溶液的pH小于B点
B.AB段与BC段在阴极上发生的反应是相同的,即Cu2++2e-===Cu
C.BC段阴极产物和阳极产物的体积之比为2∶1
D.在整个电解的过程中会出现少量蓝色的Cu(OH)2沉淀
解析:
由题意,没有电解前,溶液中的铜离子水解,溶液显酸性,开始时电解CuCl2即AB段,当CuCl2电解完后,溶液是硫酸钠溶液,显中性,这时再电解就是电解水,即BC段,AB段阴极生成铜,BC段阴极生成氢气;BC段电解水,阴极产物氢气和阳极产物氧气的体积之比为2∶1;在整个电解的过程中不会出现蓝色的Cu(OH)2沉淀,A、B、D错误。
答案:
C
二、非选择题(本题包括4个小题,共58分)
8.(14分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
Ⅰ.已知:
Fe2O3(s)+3C(石墨)===2Fe(s)+3CO(g) ΔH=akJ·mol-1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=bkJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=ckJ·mol-1
则反应:
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s)的焓变ΔH=________kJ·mol-1。
Ⅱ.
(1)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。
A.C(s)+CO2(g)===2CO(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)
C.2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)
D.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应可以设计成一个原电池,请写出该原电池的电极反应。
负极:
____________________,正极:
____________________。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。
ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水。
实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下:
已知:
电解过程中发生的反应为:
NH4Cl+2HCl
NCl3+3H2↑,NCl3中氮元素为+3价。
①写出电解时阴极的电极反应式________________________。
②在阳极上放电的物质(或离子)是____________。
解析:
Ⅰ.①Fe2O3(s)+3C(石墨)===2Fe(s)+3CO(g) ΔH=akJ·mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g)
ΔH=bkJ·mol-1
③C(石墨)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=ckJ·mol-1
由盖斯定律(③-②)×6-①×2得4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH=6(c-b)-2akJ·mol-1
Ⅱ.
(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应。
A项是非自发进行的氧化还原反应,不选;B项反应是复分解反应,不是氧化还原反应,不选;C项反应是非自发进行的氧化还原反应,不选;D项是自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池。
D反应是甲烷燃料电池,在碱溶液中甲烷燃料电池中燃料在负极发生氧化反应,氧气在正极得到电子发生还原反应;负极:
CH4-8e-+10OH-===CO
+7H2O;正极:
O2+2H2O+4e-===4OH-;
(2)NH4Cl+2HCl
NCl3+3H2↑,NCl3中氮元素为+3价,
①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气,阴极的电极反应式为:
2H++2e-===H2↑;
②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成NCl3。
答案:
Ⅰ.6(c-b)-2a
Ⅱ.
(1)D CH4-8e-+10OH-===CO
+7H2O
O2+2H2O+4e-===4OH-
(2)①2H++2e-===H2↑ ②NH4Cl(NH
)
9.(14分)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:
方法Ⅰ
用炭粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ
电解法:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑
方法Ⅲ
用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2
(1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ,其原因是反应条件不易控制,若控温不当易生成________而使Cu2O产率降低。
(2)已知:
①C(s)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=akJ·mol-1;
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=bkJ·mol-1;
③2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s)
ΔH=ckJ·mol-1。
方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体,写出制备反应的热化学方程式
______________________________________________________。
(3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极生成Cu2O反应式为_________。
(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。
该制法的化学方程式为___________。
解析:
(1)在高温下,炭有可能把氧化铜还原生成铜,而使Cu2O产率降低。
(2)根据盖斯定律可知,①—②×
-③×
即得到反应的热化学方程式为2CuO(s)+C(s)===Cu2O(s)+CO(g) ΔH=
(2a—b—c)kJ·mol-1。
(3)铜电极和电源的正极相连,做阳极,失去电子,则电极反应式是2Cu-2e-+2OH-===Cu2O+H2O。
(4)根据原子守恒可知,生成物还有水生成,所以反应的化学方程式是4Cu(OH)2+N2H4
2Cu2O+N2↑+6H2O。
答案:
(1)铜或Cu
(2)2CuO(s)+C(s)===Cu2O(s)+CO(g) ΔH=
(2a—b—c)kJ·mol-1
(3)2Cu-2e-+2OH-===Cu2O+H2O
(4)4Cu(OH)2+N2H4
2Cu2O+N2↑+6H2O
10.(15分)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。
(1)①V2O5可用于汽车催化剂,汽车尾气中含有CO与NO气体,用化学方程式解释产生NO的原因___________________________。
②汽车排气管内安装了钒(V)及其化合物的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的气体排出。
已知:
N2(g)+O2(g)===2NO(g)
ΔH=+180.5kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)===2CO(g)
ΔH=-221.0kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-393.5kJ·mol-1
尾气转化的反应之一:
2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=____________。
(2)全钒液流储能电池结构如下图,其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和SO
。
电池放电时,负极的电极反应为V2+-e-===
V3+。
①电解质溶液交换膜左边为VO
/VO
,右边为V
/V
,电池放电时,正极反应式为________________________,H+通过交换膜向________移动(填“左”或“右”)。
②充电时,惰性电极N应该连接电源________极,充电时,电池总的反应式为___________________________________________。
(3)若电池初始时左右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液,使用前需先充电激活。
充电过程分两步完成:
第一步VO2+转化为V3+,第二步V3+转化为V2+,则第一步反应过程中阴极区溶液pH________(填“增大”“不变”“减小”),阳极区的电极反应式为____________________。
解析:
(1)②按题干顺序给3个热化学方程式编号,由盖斯定律③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)的ΔH=[-393.5×2-180.5-(-221.0)]kJ·mol-1=-746.5kJ·mol-1。
(2)全钒液电池正极为V(Ⅳ)和V(Ⅴ)之间的转换,负极为V(Ⅱ)和V(Ⅲ)之间的转换,放电时,H+向正移动;放电时的负极在充电时也应该接负极,充电时电池总反应就是V(Ⅲ)和V(Ⅳ)反应生成V(Ⅱ)和V(Ⅴ)。
(3)充电激活过程就是电解过程,阴极得电子,V化合价下降,H+浓度下降,pH增大。
答案:
(1)①N2+O2
2NO
②-746.5kJ·mol-1
(2)①VO
+e-+2H+===VO2++H2O 左
②负 V3++VO2++H2O===V2++VO
+2H+
(3)增大 VO
+H2O-e-===VO
+2H+
11.(2016·济南模拟)(15分)能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。
(1)在25℃、101kPa时,16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.3kJ,则CH4燃烧的热化学方程式为______________。
(2)已知:
C(s)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-437.3kJ·mol-1
H2(g)+
O2(g)===H2O(g)
ΔH=-285.8kJ·mol-1
CO(g)+
O2(g)===CO2(g)
ΔH=-283.0kJ·mol-1
则煤气化反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)的焓变ΔH=________kJ·mol-1。
(3)如图所示组成闭合回路,其中,甲装置中CH4为负极,O2和CO2的混合气体为正极,稀土金属材料为电极,以熔融碳酸盐为电解质;乙装置中a、b为石墨,b极上有红色物质析出,CuSO4溶液的体积为200mL。
①甲装置中气体A为________(填“CH4”或“O2和CO2”),d极上的电极反应式为____________________。
②乙装置中a极上的电极反应式为_____________________
________________。
若在a极产生112mL(标准状况)气体,则甲装置中消耗CH4________mL(标准状况),乙装置中所得溶液的pH=________(忽略电解前后溶液体积变化)。
③如果乙中电极不变,将溶液换成饱和Na2SO4溶液,当阴极上有amol气体生成时,同时有wgNa2SO4·10H2O晶体析出,若温度不变,剩余溶液中溶质的质量分数应为__________________(用含w、a的表达式表示,不必化简)。
解析:
甲装置为原电池,乙装置为电解池,b极上析出的红色物质是铜,b极为阴极,c极为负极,d极为正极,电极反应式为O2+4e-+2CO2===2CO
;a极为阳极,析出氧气,电极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O;a极产生112mL氧气,转移电子0.112÷22.4×4=0.02(mol),消耗甲烷0.02÷8×22.4×1000=56(mL)乙装置中所得氢离子的浓度为0.02mol÷0.2L=0.1mol·L-1,pH=1。
答案:
(1)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
(2)131.5
(3)①CH4 O2+4e-+2CO2===2CO
②4OH--4e-===O2↑+2H2O 56 1
③(w×142/322)/(w+18a)×100%
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