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第1章化学反应与能量转化时间60分钟,满分100分
一、选择题本题包括11小题,每小题5分,共55分1.热化学方程式Cs+H2Og===COg+H2gΔH=
131.3kJ·mol-1表示的意义为 A.碳与水反应吸收
131.3kJ的热量B.1mol碳和1mol水反应吸收
131.3kJ的热量C.1mol固态碳与1mol水蒸气反应产生一氧化碳气体和氢气,吸收
131.3kJ的热量D.固态碳和气态水各1mol反应,放出
131.3kJ的热量解析选C热化学方程式中的系数代表物质的量,且要指明物质的聚集状态,C项正确2.氯原子对O3分解有催化作用O3+Cl===ClO+O2 ΔH1,ClO+O===Cl+O2 ΔH2大气臭氧层的分解反应是O3+O===2O2 ΔH该反应的能量变化示意图如下图所示,下列叙述中正确的是 A.反应O3+O===2O2的ΔH=E1-E3B.O3+O===2O2是吸热反应C.ΔH=ΔH1+ΔH2D.大气层中的臭氧无法再生解析选C反应O3+O===2O2的ΔH=E3-E2,故A错;因为生成物的总能量低于反应物的总能量,所以反应为放热反应,故B错;雷雨天气时的闪电会使反应3O2===2O3发生,D错3.已知H+aq+OH-aq===H2Ol ΔH1=-
57.3kJ·mol-1,H2SO4浓,aq+NaOHaq===Na2SO4aq+H2Ol ΔH2=mkJ·mol-1,下列说法中正确的是 A.上述热化学方程式中的计量数表示分子个数B.ΔH1ΔH2C.ΔH2=-
57.3kJ·mol-1D.|ΔH1||ΔH2|解析选B热化学方程式中的计量系数表示物质的量,A项错;浓硫酸溶于水放热,故与NaOH反应时,放出的热量比
57.3大,但是ΔH为负值,所以ΔH1ΔH2,B项正确,C项、D项错4.根据碘与氢气反应的热化学方程式,下列判断正确的是
①I2g+H2g2HIg ΔH=-
9.48kJ·mol-1
②I2s+H2g2HIg ΔH=
26.48kJ·mol-1A.254gI2g中通入2gH2g,反应放热
9.48kJB.当反应
②吸收
52.96kJ热量时转移2mole-C.反应
②的反应物总能量比反应
①的反应物总能量低D.1mol固态碘与1mol气态碘所含能量相差
17.00kJ解析选CA项,反应
①是可逆反应,反应物不可能完全转化;B项,当反应
②吸收
52.96kJ热量时有2molI2s参加反应,转移4mole-;C项,对于同一物质,固态时的能量比气态时的能量低;D项,应用盖斯定律,反应
①-
②即可得到I2g===I2s ΔH=-
35.96kJ·mol-15.由于具有超低耗电量、寿命长的特点,LED产品越来越受人们欢迎下图是氢氧燃料电池驱动LED发光装置下列有关叙述中正确的是 A.a处通入氧气,b处通入氢气B.电池正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-C.该装置中只涉及两种形式的能量转化D.P型半导体连接的是电池的负极解析选B分析图可知,电子的流动方向为a极→N型半导体→P型半导体→b极,燃料电池中,电子流出的极为负极,电子流入的极为正极,结合燃料电池中H2失去电子,故a极通入的是氢气,b极通入的是氧气,A、D选项错误;该电池为碱性电解质溶液,B选项正确;整个过程涉及的能量变化有化学能→电能、化学能→热能、电能→光能、电能→热能等,C选项错误6.如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛TiO2生产海绵钛的装置示意图,其原理是在较低的阴极电位下,TiO2阴极中的氧解离进入熔盐,阴极最后只剩下纯钛下列说法中正确的是 A.阳极的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑B.阴极的电极反应为TiO2+4e-===Ti+2O2-C.通电后,O2-、Cl-均向阴极移动D.石墨电极的质量不发生变化解析选B电解质中的阴离子为O2-、Cl-向阳极移动,由图示可知阳极生成O
2、CO、CO2,所以阳极的电极反应2O2--4e-===O2↑,O2与石墨反应生成CO、CO2,A、C、D错误,只有B正确7.据报道,以硼氢化合物NaBH4B元素的化合价为+3价和H2O2做原料的燃料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,可用做空军通信卫星电源,其工作原理如图所示下列说法中错误的是 A.电池放电时Na+从a极区移向b极区B.电极b采用MnO2,MnO2既做电极材料又有催化作用C.该电池的负极反应为BH+8OH--8e-===BO+6H2OD.每消耗3molH2O2,转移的电子为3mol解析选D电极a是负极,电极b是正极,电池放电时Na+从a极区移向b极区,A正确;电池的负极反应为BH+8OH--8e-===BO+6H2O、正极反应为H2O2+2e-===2OH-,B、C正确;每消耗3molH2O2,转移的电子为6mol,D错误8.某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如下图a所示装置,图a的铁棒末端分别连上一块Zn片和Cu片,并静置于含有K3FeCN6及酚酞的混合凝胶上一段时间后发现凝胶的某些区域如下图b所示发生了变化,已知Fe2+可用K3FeCN6来检验呈蓝色则下列说法不正确的是 A.甲区发生的电极反应式Fe-2e-===Fe2+B.乙区产生Zn2+C.丙区呈现红色D.丁区呈现蓝色解析选A铁棒末端连上Zn片时,Zn片端乙区做负极,乙区发生的电极反应式Zn-2e-===Zn2+;铁棒另一端甲区做正极,甲区发生的电极反应式O2+2H2O+4e-===4OH-铁棒末端连上Cu片时,Cu片端丙区做正极,丙区发生的电极反应式O2+2H2O+4e-===4OH-,溶液呈碱性,酚酞变红铁棒另一端丁区做负极,丁区发生的电极反应式Fe-2e-===Fe2+,遇K3FeCN6呈现蓝色,综上,A错误9.已知P4g+6Cl2g===4PCl3g ΔH=akJ·mol-1,P4g+10Cl2g===4PCl5g ΔH=bkJ·mol-1,P4具有正四面体结构,PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol-1,PCl3中P—Cl键的键能为
1.2ckJ·mol-1下列叙述正确的是 A.P—P键的键能大于P—Cl键的键能B.可求Cl2g+PCl3g===PCl5s的反应热ΔHC.Cl—Cl键的键能为b-a+
5.6c/4kJ·mol-1D.P—P键的键能为5a-3b+12c/8kJ·mol-1解析选C本题考查键能与反应热的关系P4是正四面体结构,分子中有6个P—P键,6EP—P+6ECl—Cl-12×
1.2ckJ·mol-1=akJ·mol-16EP—P+10ECl—Cl-20ckJ·mol-1=bkJ·mol-1A项,由于Cl的非金属性大于P的非金属性,故EP—PEP—Cl,错误;B项,PCl5是固态,无法计算,错误;C项,由上述两个等式可得4ECl—Cl+12×
1.2ckJ·mol-1-20×ckJ·mol-1=b-akJ·mol-1,有ECl—Cl=b-a+
5.6c/4kJ·mol-1,正确;D项,经过计算EP—P=5a-3b+12c/12kJ·mol-1,错误
10.已知下列反应的热化学方程式6Cs+5H2g+3N2g+9O2g===2C3H5ONO23l ΔH12H2g+O2g===2H2Og ΔH2Cs+O2g===CO2g ΔH3则反应4C3H5ONO23l===12CO2g+10H2Og+O2g+6N2g的ΔH为 A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1D.ΔH1-5ΔH2-12ΔH3解析选A由盖斯定律得ΔH=12ΔH3+5ΔH2-2ΔH111.新一代iPhone手机将在电池方面有所改进,该电池的一极为一种有机高分子的游离基用R表示、石墨粉及黏结剂的复合物,另一极是锂,分隔材料为某种聚烯烃,电解液为溶解有LiPF6的某种有机碳酸酯溶液有机高分子游离基在空气中十分稳定,在电池充电时被氧化成阳离子,而在电池放电时又被还原成游离基下列有关说法不正确的是 A.放电时,该电池是将化学能转化为电能B.充电时,Rx+由阴极向阳极移动C.放电时,负极发生的反应为Li-e-===Li+D.充电时,阳极发生的反应为R-xe-===Rx+解析选B放电时,化学能转化为电能,负极锂失电子,发生氧化反应,A、C项说法正确;充电时,相当于电解池,阳极失电子,发生氧化反应,生成阳离子,故阳离子由阳极移向阴极,B项说法错误、D项说法正确
二、非选择题共45分12.14分硝酸是一种重要的化工原料,工业上一般以氨气为原料来制备硝酸请回答1氨气催化氧化的化学方程式为________________________________________________________________________2硝酸厂的尾气直接排放将污染空气,目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理如下CH4g+4NO2g===4NOg+CO2g+2H2OgΔH=-574kJ·mol-1CH4g+4NOg===2N2g+CO2g+2H2OgΔH=-1160kJ·mol-1则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为______________________________________________________________________________________________3氨气若在纯氧中燃烧,则发生反应为4NH3+3O22N2+6H2O,科学家利用此原理,设计成氨气氧气燃料电池,则通入氨气的电极是________填“正极”或“负极”;碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为________________________________________________________________________4制得的硝酸可以跟金属铜反应生成硝酸铜溶液,用石墨电极电解该硝酸铜溶液,则电解过程中阳极的电极反应式为________________________________________________________________________解析3由氨气发生氧化反应可知通入氨气的电极为负极,碱性条件下的正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,再由总方程式减去正极反应式可得负极反应式4阳极上阴离子OH-放电答案14NH3+5O24NO+6H2O2CH4g+2NO2g===CO2g+2H2Og+N2g ΔH=-867kJ·mol-13负极 2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O44OH--4e-===O2↑+2H2O13.13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,以稀土金属材料做惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-离子O2+4e-===2O2-1c电极的名称为________,d电极上的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________2如图2所示电解100mL
0.5mol·L-1CuSO4溶液,a、b为惰性电极,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解析1电流方向从正极流向负极,故c、d分别为正极、负极燃料电池的负极为燃料极CH4-8e-+4O2-===CO2+2H2O2a为电解池的阳极4OH--4e-===2H2O+O2↑;b为阴极2Cu2++4e-===2Cu,当阳极产生56mL气体时,被电解的OH-的物质的量为×4=
0.01mol,故溶液的[H+]==
0.1mol·L-1,故溶液的pH=1答案1正极 CH4-8e-+4O2-===CO2+2H2O24OH--4e-===2H2O+O2↑ 114.18分某课外活动小组用如图装置进行实验,试回答下列问题1若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应式为________________________________________________________________________________________2若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应式为________________________________________________________________________________________,总反应的离子方程式为________________有关上述实验,下列说法正确的是________填序号
①溶液中Na+向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生
2.24L气体,则溶液中转移
0.2mol电子3该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾
①该电解槽的阳极反应式为________________________________________________________________________此时通过阴离子交换膜的离子数________填“大于”、“小于”或“等于”通过阳离子交换膜的离子数
②制得的氢氧化钾溶液从出口________填“A”、“B”、“C”或“D”导出
③通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因________________________________________________________________________
④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应式为________________________________________________________________________解析1开关K与a相连,装置构成原电池,Fe失去电子为原电池负极2开关K与b相连,装置构成电解饱和NaCl溶液的电解池,B为电解池的阴极,溶液中的H+在B极放电生成H2电解过程中Na+应该向阴极B移动;A极产生的气体为Cl2,Cl2能将I-氧化为I2,I2遇淀粉变蓝;根据电解反应2NaCl+2H2O通电2NaOH+H2↑+Cl2↑,电解一段时间后若加入盐酸会增加H2O的质量,应通入HCl气体使其恢复到电解前电解质的浓度;若标准状况下B极产生
2.24L气体,即
0.1molH2,则有
0.2mol电子发生转移,但在溶液中转移的不是电子,而是离子3溶液中的OH-在阳极失电子产生O24OH--4e-===2H2O+O2↑,所以在B口放出O2,从A口导出H2SO4溶液溶液中的H+在阴极得到电子产生H22H++2e-===H2↑,则从C口放出H2,从D口导出KOH溶液因SO所带电荷数大于K+所带电荷数,SO通过阴离子交换膜,K+通过阳离子交换膜,所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜的离子数O
2、H
2、KOH溶液构成燃料电池时,O2在电池正极放电O2+4e-+2H2O===4OH-答案1Fe-2e-===Fe2+22H++2e-===H2↑2Cl-+2H2O通电2OH-+H2↑+Cl2↑
②3
①4OH--4e-===2H2O+O2↑ 小于
②D
③H+在阴极附近放电,引起水的电离平衡向右移动,使[OH-][H+]
④O2+2H2O+4e-===4OH-。