1、考案6 第六章化学反应与能量 单元过关限时检测 (50 分钟，100 分) 第卷(选择题共 42 分) 一、选择题：本题共 7 小题，每小题 6 分，共 42 分。每小题只有一个选项符合题意 1.(2021山东六地市线联考)在 Zn/ZSM5 的催化作用下，甲烷与二氧化碳可以直接合 成乙酸，其反应方程式为 CH4(g)CO2(g)CH3COOH(g)，该反应过程与能量的变化关系 如图所示。下列说法错误的是(C) ACO2的电子式： B乙酸的球棍模型： C该反应为吸热反应 D该反应为化合反应 解析CO2结构式为 O=C=O，其电子式为，故 A 说法正确；乙 酸的结构简式为 CH3COOH，原子半
2、径大小顺序是 COH，即乙酸的球棍模型为， 故 B 说法正确；根据图像可知，反应物总能量大于生成物总能量，即该反应为放热反应， 故 C 说法错误；由题给反应方程式可知该反应为化合反应，故 D 说法正确。 2(2020北京等级考适应性测试)根据下图所得判断正确的是(D) 已知：H2O(g)=H2O(l)H44 kJ/mol A图 1 反应为吸热反应 B图 1 反应使用催化剂时，会改变其H C图 2 中若 H2O 的状态为液态，则能量变化曲线可能为 D图 2 中反应为 CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41 kJ/mol 解析试题以化学反应与能量的图像为载体，通过化学反应过程中能量变
3、化的图像考 查学生对化学反应与能量的理解，涉及化学反应与能量、催化剂、反应热、盖斯定律等必备 知识，主要考查理解能力和推理论证能力，体现变化观念与平衡思想的学科核心素养，突出 对基础性的考查。A 项，图 1 为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，错误；B 项， 催化剂只能改变反应所需的活化能，不能改变H，错误；C 项，若生成的水为液态，根据 题图 1 和已知可知，其H3 kJ/mol，是一个放热反应，而曲线仍为吸热反应，错误； D 项，题图 2 表示反应为题图 1 表示反应的逆反应，正确。 点拨催化剂可以降低反应的活化能，加快化学反应速率，但不能改变反应热。容易 错选的选项是 C，如果生成
4、物是液态水，生成物能量线需要下移到反应物下方。 3(2021山东临沂一模)Li/Li2O 体系的能量循环图如图所示。下列说法正确的是 (C) AH3H5 DH1H2H3H4H5H60 解析由 O2的气态分子变为气态原子，需要断裂分子中的化学键，因此要吸收能量， H30，A 项错误；根据盖斯定律可知，化学反应的反应热只与物质的始态与终态有关，与 反应途径无关，根据能量循环图可知H1H2H3H4H5H6，B 项错误，D 项错 误；根据能量循环图可知H10，H20，H30，H40，结合 B 项分析知H6H5，C 项正确。 4(2021浙江十校联考)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶
5、、 塑料等生产，根据能量循环图和表格中的键能，下列说法正确的是(D) 共价键键能/kJmol 1 HH436 HI299 II151 AH1H2H30 BH1H3 C.(g)转化为(g)的过程中，有 CH 键的断裂和形成 D在相同条件下，生成 2 mol HCl(g)的H2H2 解析A 项，由盖斯定律和题给能量循环图知，H1H2H3，错误；B 项，由题 给键能数据可知，反应 H2(g)I2(g)=2HI(g)的H2436 kJmol 1151 kJmol12299 kJmol 111 kJmol1H3，错误；C 项， (g)转化 为(g)的过程中，有 CH 键的断裂和 HH 键的形成，错误；D
6、 项，反应 Cl2(g) 2HI(g)I2(g)2HCl(g)H0，则H20，下列说法不正确的是(D) A反应为吸热反应，且H1HH2 B催化剂 Ni 对反应和反应都有催化作用 C反应过程中既有碳氧键的断裂，也有碳氧键的形成 D反应的活化能为 E2，反应焓变H2E1E2 解析本题考查盖斯定律的应用、焓变的计算等。由题中图像可知反应反应物总能 量大于生成物总能量，为放热反应，H20，则H10， 反应为吸热反应，且H1HH2，A 正确；根据题图可知，Ni 既是反应的反应物， 又是反应的生成物，在整个反应中起催化作用，B 正确；反应过程中，CO2中碳氧双键 断裂，形成 CO 中的碳氧三键，C 正确；
7、反应的活化能为 E2，反应焓变生成物的总能量 反应物的总能量，则H2E3E1，D 错误。 6.(2021广东广州高三月考)某化学兴趣小组利用反应 Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2，设 计了如图所示的装置，下列说法正确的是(B) AZn 为负极，发生还原反应 B石墨电极上发生的反应为 Fe3 e=Fe2 C电子流动方向为石墨电极电流表锌电极 D盐桥中 K 向 ZnCl2溶液移动，Cl向 FeCl3溶液移动 解析本题考查双液原电池的构成及工作原理。 由电池总反应可知， Zn 发生氧化反应 生成 Zn2 ，则 Zn 为负极，A 错误；石墨电极为正极，Fe3发生还原反应生成 Fe2，电极反 应
8、式为 Fe3 e=Fe2，B 正确；原电池中电子由负极流出经导线流向正极，则电子流动 方向为锌电极电流表石墨电极， C 错误； 原电池工作时， 电解质溶液中阳离子移向正极， 阴离子移向负极，故盐桥中 K 向 FeCl3溶液移动，Cl向 ZnCl2溶液移动，D 错误。 7(2021河北衡水检测)常温下，将除去表面氧化膜的 Al、Cu 片插入浓硝酸中组成原 电池(图 1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图 2 所示。反应过程中有红棕色气 体产生。下列说法错误的是(D) At1时刻前，Al 片的电极反应为 2Al6e 3H2O=Al2O36H Bt1时，因 Al 在浓硝酸中钝化，氧化
9、膜阻碍了 Al 继续反应 Ct1之后，负极 Cu 失电子，电流方向发生改变 D烧杯中发生的离子反应为 2NO22OH =2NO 2H2O 解析t1时刻前，铝片作负极，Al 发生氧化反应，负极发生 2Al6e 3H2O=Al2O3 6H ，故 A 正确；t1时，随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，故 B 正确； 随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，铜作负极，电流方向相反，故 C 正确； NO2溶解于 NaOH 溶液生成 NaNO3和 NaNO2，烧杯中发生的离子反应为 2NO22OH =NO 3NO 2H2O，故 D 错误。 第卷(非选择题共 58 分) 二、非选择题：本题包
10、括 4 小题，共 58 分 8(2021河南洛阳高三检测)能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。 (1)用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3)2NNH2，氧化 剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量，同时生成无毒、无污染的气体。已 知室温下，1 g 燃料完全燃烧释放出的能量为 42.5 kJ，请写出该反应的热化学方程式 C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)3N2(g)4H2O(l)H2 550 kJmol 1 。 (2)依据原电池构成原理， 下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是C(填序号)。 你选择的理由是该反应为氧化还原反应且为放
11、热反应。 AC(s)CO2(g)=2CO(g) BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l) C2CO(g)O2(g)=2CO2(g) D2H2O(l)=2H2(g)O2(g) (3)若以熔融的 K2CO3与 CO2为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出 该原电池的负极反应：CO2e CO2 3=2CO2。 (4)工业上常采用如图所示电解装置，利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为 可利用的硫。通电电解，然后通入 H2S 时发生反应的离子方程式为 2Fe(CN)63 2CO2 3 H2S=2Fe(CN)64 2HCO 3S。电解时，阳极的电极反应式为 Fe(C
12、N)64 e=Fe(CN)63 ；电解过程中阴极区溶液的 pH变大(填“变 大”“变小”或“不变”)。 解析(1)1 g 燃料完全燃烧释放出的能量为 42.5 kJ，则 1 mol 偏二甲肼完全燃烧释放 出的能量为42.5 kJ602 550 kJ， 该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g) 3N2(g)4H2O(l)H2 550 kJmol 1。 (2)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)为氧化还原反应，但该反应为吸热反应，不能设计为 原电池，故 A 项错误；NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)不属于氧化还原反应，不能 设计为原电
13、池，故 B 项错误；2CO(g)O2(g)=2CO2(g)为放热反应，且为氧化还原反应， 故可以设计成原电池，故 C 项正确；2H2O(l)=2H2(g)O2(g)为吸热反应，不能设计成原电 池，故 D 项错误。 (3)若为一氧化碳燃料电池，在熔融的 K2CO3与 CO2为反应的环境中，传导离子为碳酸 根离子，负极是一氧化碳失电子生成二氧化碳，则电极反应为 CO2e CO2 3=2CO2。 (4)电解时，阳极的电极反应式为Fe(CN)64 e=Fe(CN)63，电解时阴极反应式为 2HCO 32e =H22CO2 3，由于 CO 2 3的水解程度大于 HCO 3，所以溶液碱性增强，则 pH 变
14、大。 9(2021江西临川高三检测)课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法。某 研究性学习小组利用下列装置进行实验，D、F、X、Y 都是铂电极，C、E 是铁电极。将电 源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在 F 极附近显红色。试回答下列问题： (1)电源 B 极的名称是负极。 (2)甲装置中电解反应的总化学方程式为CuSO4Fe= 电解 CuFeSO4。 (3)设电解质溶液过量，则同一时间内 C、D 电极上参加反应的单质或生成的单质的物 质的量之比是11。 (4)欲用丙装置将粗铜(含少量铁、 锌等杂质)精炼， G 极材料应该是粗铜(填“粗铜” 或“精铜”)，电解质溶液中原电解质的物质的量浓度
15、将变小(填“变大”“变小”或 “不变”)。 (5)设甲池中溶液的体积在电解前后都是 500 mL，当乙池所产生气体的体积为 4.48 L(标 准状况)时，甲池中所生成物质的物质的量浓度为0.4molL 1。 解析(1)根据题意知将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在 F 极附近显红色，说明 溶液呈碱性，则 F 为电解池的阴极，则电源 B 极的名称是负极。 (2)甲装置是以铁为阳极、以铂为阴极电解硫酸铜溶液，电解反应的总化学方程式为 CuSO4Fe= 电解 CuFeSO4。 (3)根据(2)的反应方程式知同一时间内 C 极上参加反应的铁的物质的量与 D 电极上生成 铜单质的物质的量相同，则物质的量
16、之比是 11。 (4)欲用丙装置将粗铜(含少量铁、锌等杂质)精炼，粗铜作阳极，精铜作阴极，G 极材料 应该是粗铜，阳极上铜和铁、锌等金属失电子生成金属阳离子进入电解质溶液，阴极上铜离 子得电子生成铜单质，根据电子守恒知电解质溶液中原电解质的物质的量浓度将变小。 (5)乙池中 E 为阳极，电极反应为 Fe2e =Fe2，F 为阴极，电极反应为 2H2e =H2，当乙池所产生氢气的体积为 4.48 L(标准状况)时，其物质的量为 0.2 mol，所以乙 池转移电子为 0.4 mol，甲池中阳极是铁失电子生成亚铁离子，则生成硫酸亚铁的浓度为 0.2 mol 0.5 L 0.4 molL 1。 10(
17、2021天津部分区高三联考)新能源汽车所用蓄电池分为铅酸蓄电池、二次锂电池、 空气电池等。 请回答下列问题： (1)2019 年诺贝尔化学奖授予了为锂离子电池发展做出贡献的约翰B古迪纳夫等三位 科学家。图甲所示为水溶液锂离子电池体系。 放电时，电池的负极是b(填“a”或“b”)，电极反应式为Lie =Li 。 放电时，Li2SO4溶液中 Li 从 b 向 a迁移(填“a 向 b”或“b 向 a”)。 (2)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电 池总反应为 Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 放电 充电 2PbSO4(s)2H2O(l)。 放电时，正
18、极的电极反应式是PbO24H SO2 42e =PbSO42H2O ，电解质 溶液中 c(H2SO4)减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 用该蓄电池作电源，进行粗铜(含 Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼。如图乙所示，电 解液 c 选用CuSO4(或 CuCl2等)溶液，A 电极的材料是粗铜，B 电极反应式为Cu2 2e=Cu 。 用该蓄电池作电源，A、B 为石墨电极，c 为氯化钠溶液，进行电解。如图乙所示， 则 A 电极产生的气体是Cl2，B 电极的电极反应式为2H2O2e =2OHH2 。 解析本题考查电化学知识综合应用，涉及铅酸蓄电池、二次锂电池、粗铜的电解精 炼及电解饱和食盐水等
19、。 (1)Li 是活泼金属，放电时，Li 作负极被氧化为 Li ，电极反应式为 Lie=Li。 原电池中，Li2SO4溶液中 Li 由负极向正极移动。 (2)放电时，PbO2在正极发生还原反应，电极反应式为 PbO24H SO2 42e =PbSO42H2O，反应中消耗 H2SO4且生成了 H2O，溶液中 c(H2SO4)减小。根据图中电 流的流向判断，A 是阳极，B 是阴极。电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解液是 CuSO4或 CuCl2溶液等，阴极发生 Cu2 得电子的还原反应：Cu22e=Cu。电解氯化 钠溶液，A 电极是阳极，Cl 放电产生 Cl2；B 电极是阴极，电极反应式为
20、 2H2O2e=2OH H2。 11(2021湖北黄冈高三调研)如图甲所示，A 为新型高效的甲烷燃料电池，采用铂为电 极材料，两电极上分别通入 CH4和 O2，电解质溶液为 KOH 溶液，B 为浸透饱和硫酸钠溶液 和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴 KMnO4溶液，C、D 为电解槽。 (1)甲烷燃料电池中负极反应式为CH410OH 8e=CO2 37H2O。 (2)关闭 K1，打开 K2，通电后，B 中的紫红色液滴向 d 端移动，则电源 a 端为负极， 通电一段时间后，观察到滤纸 c 端出现的现象是c 端试纸变红。 (3)D 装置中有 200 mL 一定浓度的 NaCl 与 CuSO4的混合溶
21、液，闭合 K2、打开 K1后理 论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图乙所示(气体体积已换算成标准状况下的体 积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则原混合溶液中 NaCl 的物质的量浓度为0.1 molL 1，t2 s 时所得溶液的 pH1。 (4)若 C 装置中溶液为 AgNO3溶液且足量，电池总反应的离子方程式为4Ag 2H2O= 通电 4AgO24H 。 电解结束后，为了使溶液恢复原样，则可以在反应后的溶液中加入Ag2O 或 Ag2CO3 (填化学式)。 解析本题考查甲烷燃料电池和电解池的串联问题， 涉及电极判断、 电极反应式书写、 电化学计算等。 (1)甲烷燃料电池的电解质溶液为
22、 KOH 溶液，负极上 CH4失电子被氧化，电极反应式为 CH410OH 8e=CO2 37H2O。 (2)关闭 K1，打开 K2，燃料电池 A 和电解池 B 组成串联电路，B 中紫红色液滴向 d 端 移动，说明 MnO 4向 d 移动，则 d 为阳极，从而推知 a 为电源的负极，b 为正极，c 为阴极， 电极反应式为 2H2O2e =2OHH2，c 端溶液呈碱性，酚酞遇碱溶液变成红色。 (3)阳极上先后发生反应：2Cl 2e=Cl2、2H2O4e=4HO2，由题图乙可 知，t1s 时，Cl 放电完毕，得到 224 mL Cl2(标准状况)，则有 n(NaCl)n(Cl)2n(Cl2) 20.
23、224 L 22.4 Lmol 10.02 mol，故原混合液中 c(NaCl) 0.02 mol 0.2 L 0.1 molL 1。0t2 s 阴极反应式 为 Cu2 2e=Cu，t1t2 s 生成 112 mL O2(标准状况)，n(O2) 0.112 L 22.4 Lmol 1510 3 mol， 结合阳极反应式可知反应生成 n(H )4n(O2)45103 mol0.02 mol，则 t2s 时所得溶 液中 c(H )0.02 mol 0.2 L 0.1 molL 1，故溶液的 pH1。 (4)利用 Pt 电极电解 AgNO3溶液时，阳极上 OH 放电，阴极上 Ag放电，电池总反应 为 4Ag 2H2O= 通电 4AgO24H 。为使电解质溶液复原，可向电解后的溶液中加入 Ag2O 或 Ag2CO3。
