1、单元质检卷六单元质检卷六化学反应与能量转化化学反应与能量转化 (时间:60 分钟分值:100 分) 一、选择题:本题共 10小题,每小题 5分,共 50分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 图像法是研究化学反应焓变的一种常用方法。已知化学反应 A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化曲 线如图所示,则下列叙述中正确的是() A.每生成 2 mol AB(g)时吸收 b kJ 的能量 B.该反应热H=+(a-b) kJmol-1 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂 1 mol AA 键和 1 mol BB 键时放出 a kJ 的能量 2.(2020 山东模拟)关于下列各
2、装置图的叙述不正确的是() A.装置精炼铜时 a 极为粗铜,电解质溶液为 CuSO4溶液 B.装置的总反应方程式是 Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+ C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连 D.装置中的铁钉几乎没被腐蚀 3.肼(N2H4)在不同条件下的分解产物不同,200 时在 Cu 表面分解的机理如图 1。已知 200 时: 反应:3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g)H1=-32.9 kJmol-1 反应:N2H4(g)+H2(g)2NH3(g)H2=-41.8 kJmol-1 图 1图 2 下列说法不正确的是() A.图 1 所示过程是放热反应、是吸热反应 B.反应的能量过程示意图
3、如图 2 所示 C.断开 3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量大于形成 1 mol N2(g)和 4 mol NH3(g)中的化学键释放的 能量 D.200 时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为 N2H4(g)N2(g)+2H2(g)H=+50.7 kJmol-1 4.(2020 辽宁大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的 CuSO4溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加 入 0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和 pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中 转移电子的物质的量为() A.0.4 molB.0.5 molC.0.6 molD.0.8 mol
4、5.(2020 湖北武汉调研)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究,设计的实验装 置如图所示,下列叙述正确的是() A.Y极的电极反应:Pb-2e-Pb2+ B.铅蓄电池工作时 SO4 2-向 Y 极移动 C.电解池中发生的反应仅有 2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2 D.每消耗 103.5 g Pb,理论上电解池阴极上有 0.5 mol H2生成 6.(2020 浙江宁波北仑中学模拟)R 为A 族金属,RCl 的能量关系如图所示,下列说法不正确的是 () A.H1+H2+H3+H4+H5=H6 B.一定条件下H5=a kJmol-1,则 ClCl 键的键能是 a kJ
5、mol-1 C.相同条件下,Na 的H6比 Li 的小 D.相同条件下,Na 的(H2+H4)比 K 的大 7.一定条件下,在水溶液中 1 mol Cl-、ClO? -(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正 确的是() A.这些离子中结合 H+能力最强的是 A B.A、B、C、D、E 五种微粒中 A 最稳定 C.CB+D 的反应,反应物的总键能大于生成物的总键能 D.BA+D 反应的热化学方程式为 3ClO-(aq)ClO3 -(aq)+2Cl-(aq) H=116 kJmol-1 8.我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍,装置原理如图所示,其中固
6、体薄膜只 允许 Li+通过。锂离子电池的总反应为 xLi+Li1-xMn2O4LiMn2O4。下列有关说法错误的是() A.放电时,Li+穿过固体薄膜进入水溶液电解质中 B.放电时,正极反应为 Li1-xMn2O4+xLi+xe-LiMn2O4 C.充电时,电极 b 为阳极,发生氧化反应 D.该电池的缺点是存在副反应 2Li+2H2O2LiOH+H2 9.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的 NH4 +,模拟装置如下图所示。下列说法不正确 的是() A.阳极室溶液由无色变成浅绿色 B.当电路中通过 1 mol 电子时,阴极有 0.5 mol 的气体生成 C.电解时中间室(NH4)2SO
7、4溶液浓度下降 D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4 10.(2020 广东肇庆统一检测)如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气 NO 中的化学 能直接转化为电能的装置。下列说法中一定正确的是() A.质子透过阳离子交换膜由右向左移动 B.电子流动方向为 NYXM C.M 电极的反应式为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-6nCO2+24nH+ D.当 M 电极微生物将废水中 16.2 g 淀粉转化掉时,N 电极产生 134.4 L N2(标准状况下) 二、非选择题:本题共 4小题,共 50分。 11.(16 分)能源的开发利用与人类社会的可持续
8、发展息息相关。 (1)已知:Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g) H1=a kJmol-1 CO(g)+1 2O2(g) CO2(g)H2=b kJmol-1 4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H3=c kJmol-1 则表示碳燃烧热的H=kJmol-1。 (2)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)2N-NH2,氧化剂是液态四氧化 二氮N2O4。两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。 (3)依据原电池构成原理,下列化学反应在
9、理论上可以设计成原电池的是(填序号)。 你选择的理由是。 A.C(s)+CO2(g)2CO(g) B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g) D.2H2O(l)2H2(g)+O2(g) (4)若以熔融 K2CO3与 CO2作为反应的环境,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:。 (5) 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-+2CO3 2-+H2S 2Fe(CN)64- +2HCO3 -
10、+S。电解时,阳极的电极反应 为 ;电解过程中阴极区溶液的 pH(填“变大”“变小”或“不变”)。 12.(2020 江西南昌模拟)(18 分)温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成 的。回答下列问题: (1)利用 CO2可制取甲醇,有关化学反应的热化学方程式如下: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-178 kJmol-1 2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H2=-566 kJmol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H3=-483.6 kJmol-1 已知反应中相关的化学键键能数据如下: 化学键 CCCHHHCOHO 键能 (
11、kJmol-1) 348413436358463 由此计算断开 1 mol CO键需要吸收kJ 的能量;CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H= kJmol-1。 (2)甲烷燃料电池(简称 DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替 代品而越来越受到关注。DMFC 工作原理如图所示,通入 a气体的电极是原电池的(填“正”或 “负”)极,其电极反应为。 (3)如图是用甲烷燃料电池(电解质溶液为 KOH 溶液)实现铁上镀铜,则 b 处通入的是 (填“CH4”或“O2”)。电解前,U形管的铜电极、铁电极的质量相等,电解 2 min 后,取出铜电极、铁电极, 洗净、烘干
12、、称量,质量差为 1.28 g,在通电过程中,电路中通过的电子为mol,消耗标准 状况下 CH4mL。 13.(2020 河北承德质检)(16 分)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极,甲、乙中溶液的体 积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B 为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F 极附近呈红色。 请回答: (1)B 极是电源的,一段时间后,甲中溶液颜色,丁中 X 极附近的颜色逐渐变 浅,Y 极附近的颜色逐渐变深,这表明,在 电场作用下向 Y极移动。 (2)若甲、乙装置中的 C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比 为。 (3)现用丙装置给
13、铜件镀银,则 H 应该是(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是 溶液。当乙中溶液的 pH 是 13 时(此时乙溶液体积为 500 mL),丙中镀件上析出银的质量 为,甲中溶液的 pH(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若将 C 电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生总反应的离子方程式 是。 单元质检卷六化学反应与能量转化 1.B依据图像分析,1 mol A2(g)和 1 mol B2(g)反应生成 2 mol AB(g),吸收(a-b) kJ 的能 量,A项错误;H=反应物键能总和-生成物键能总和,则该反应的H=+(a-b) kJmol-1,B项 正确;由图可知反应物的总能量低于生成物的
14、总能量,C 项错误;断裂化学键时要吸收能 量,D项错误。 2.B装置中 a极为阳极,电解精炼铜时,a极应是粗铜;装置中,铁的金属活泼性强于 铜,总反应是 Fe+2Fe3+3Fe2+;装置中为保护钢闸门不被腐蚀,钢闸门应与外接电源的 负极相连;装置中由于浓硫酸有强吸水性,铁钉在干燥的空气中不易被腐蚀。 3.C图 1 所示过程发生的是反应,为放热反应,过程是 NH3(g)的分解反应,是吸热 反应,A项正确;反应是放热反应,图 2所示的能量过程示意图正确,B 项正确;由于反应 为放热反应,因此断开 3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成 1 mol N2(g)和 4 mol NH3(
15、g)中的化学键释放的能量,C项错误;根据盖斯定律:热化学方程式-2得 N2H4(g)N2(g)+2H2(g)H=+50.7 kJmol-1,D项正确。 4.C电解硫酸铜溶液的反应方程式为 2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,硫酸与碱式 碳酸铜反应的化学方程式为 2H2SO4+Cu2(OH)2CO32CuSO4+3H2O+CO2,根据反应方 程式可知,加入 0.1 mol Cu2(OH)2CO3需消耗 0.2 mol H2SO4,并生成 0.3 mol水,生成 0.2 mol H2SO4需电解 0.2 mol CuSO4和 0.2 mol 水,加入 0.1 mol Cu2(OH)2
16、CO3后恢复到电解 前的浓度和 pH说明开始电解的是 CuSO4,后来单独电解 0.1 mol 水。电解 0.2 mol CuSO4转移电子的物质的量是 0.4 mol,电解 0.1 mol 水转移电子的物质的量是 0.2 mol,共 转移 0.6 mol电子。 5.D根据电解池中 Fe 电极上 H2O转化为 H2可知,Fe 电极为阴极,故 X 极为负极,Y极为 正极,Y极的电极反应为 PbO2+2e-+4H+SO4 2- PbSO4+2H2O,A项错误;原电池中阴离子 向负极移动,因此铅蓄电池工作时 SO4 2-向 X极移动,B 项错误;根据图像可知 Al 电极上既 有铝离子生成,又有氧气放
17、出,说明铝电极上发生的氧化反应有两个:Al-3e-Al3+、 2H2O-4e-O2+4H+,因此电解池中发生的反应有 2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2、 2H2O2H2+O2,C项错误;原电池负极发生反应:Pb-2e-+SO4 2- PbSO4,电解池阴极发生 反应:2H2O+2e-H2+2OH-,由图可知原电池和电解池串联,因此各电极上转移的电子数 相等,由此可得关系式:PbH2,每消耗 103.5 g Pb,理论上阴极生成 H2的物质的量 n(H2)=n(Pb)= 103.5 g 207 gmol-1=0.5 mol,D项正确。 6.B由盖斯定律可知H1+H2+H3+H4+H5=H
18、6,故 A 项正确;一定条件下H5=a kJmol-1,则 ClCl 的键能是 2a kJmol-1,故 B 项错误;钠原子的金属性强于锂原子,则相同 条件下,Na的H6比 Li 的小,故 C 项正确;钠原子的金属性弱于钾原子,则相同条件下,Na 的(H2+H4)比 K的大,故 D 项正确。 7.B酸性越弱的酸,阴离子结合氢离子的能力越强,次氯酸是最弱的酸,所以 ClO-结合氢 离子的能力最强,即 B 结合氢离子能力最强,故 A项错误;A、B、C、D、E中 A 能量最 低,所以最稳定,故 B 项正确;CB+D,根据转移电子守恒得该反应方程式 为 2ClO2 - ClO3 -+ClO-,反应热=
19、(64 kJmol-1+60 kJmol-1)-2100 kJmol-1=-76 kJmol-1,则该反 应为放热,所以反应物的总键能小于生成物的总键能,故 C 项错误;根据转移电子守恒得 BA+D的反应方程式为 3ClO-ClO3 -+2Cl-,反应热=(64 kJmol-1+20 kJmol-1)-360 kJmol-1=-116 kJmol-1,所以该反应的热化学方程式为 3ClO-(aq)ClO3 -(aq)+2Cl-(aq) H=-116 kJmol-1,故 D 项错误。 8.DLi 为活泼金属,放电时,发生氧化反应,故电极 a为负极,阳离子从负极移向正极,即 Li+穿过固体薄膜进入
20、水溶液电解质中,然后移向电极 b,A、B 项正确;充电时,电池正极 接电源正极,发生氧化反应,电极 b是阳极,C 项正确;由于固体薄膜只允许 Li+通过,水不能 与 Li 接触,故不存在 Li 与水的反应,D 项错误。 9.D根据装置图知,Fe 为阳极,阳极上 Fe 失电子发生氧化反应生成 Fe2+,所以阳极室溶 液由无色变成浅绿色,A正确;阴极上 H+放电生成 H2,电极反应式为 2H+2e-H2,因此 当电路中通过 1 mol电子时,阴极有 0.5 mol 的气体生成,B 正确;电解时,中间室溶液中 NH4 +向阴极室移动,SO 4 2-向阳极室移动,中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降,
21、C 正确;电解时,溶 液中 NH4 +向阴极室移动,H+放电生成 H2,所以电解一段时间后阴极室中溶质可能有 H3PO4、(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4等,D 错误。 10.C由题给信息可知,该装置为原电池,由题图可得:电解质溶液为酸性溶液,NO 发生还 原反应生成 N2,因为在原电池中,正极上得电子发生还原反应,负极上失电子发生氧化反 应,则 N为正极,M 为负极。质子透过阳离子交换膜由负极区移到正极区,即由左向右移 动,A错误。电子从负极(M 极)流出,经外电路到 X,经 Y流入正极(N极),B 错误。有机物 淀粉在负极(M 极)失电子发生氧化反应,结合图示,电
22、极反应式为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne- 6nCO2+24nH+,C 正确。16.2 g淀粉(0.1 mol C6H10O5)反应,转移 2.4 mol 电子,因为正 极(N极)反应为 2NO+4H+4e-N2+2H2O,则 N电极产生 0.6 mol 氮气,在标准状况下的 体积为 13.44 L,D错误。 11.答案 (1)2?+6?+? 6 (2)C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l) H=-2 550 kJmol-1 (3)C该反应为自发的氧化还原反应且释放能量 (4)CO-2e-+CO3 2- 2CO2 (5)Fe(CN)64-e
23、-Fe(CN)63-变大 解析:(1)将题中所给的三个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由 2+6+ 6 可得反应方程式 C(s)+O2(g)CO2(g),即碳的燃烧热H=2?+6?+? 6 kJmol-1。 (2)1 g(CH3)2N-NH2完全燃烧释放出 42.5 kJ 的能量,则 1 mol (CH3)2N-NH2释放的热 量为: 1 mol60 gmol-142.5 kJ=2 550 kJ,即该反应的热化学方程式为 C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)H=-2 550 kJmol-1。 (3)自发进行的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池
24、。A 项中反应是吸热反应, 不能设计成原电池,故 A项错误;B 项中反应是复分解反应,不是氧化还原反应,故 B项错 误;C项中反应是自发进行的氧化还原反应,故 C 项正确;D项中反应是非自发进行的氧 化还原反应,故 D项错误。 (4)在以熔融 K2CO3与 CO2作为反应的环境时,传递的离子为碳酸根离子,负极是一 氧化碳失电子生成二氧化碳,电极反应为 CO-2e-+CO3 2- 2CO2。 (5)根据题意分析,阳极失电子发生氧化反应,即阳极电极反应为Fe(CN)64-e- Fe(CN)63-。阴极区 H+得电子生成 H2,则阴极区溶液的 pH变大。 12.答案 (1)750-219.2 (2)
25、负CH4+2H2O-8e-CO2+8H+ (3)O20.0256 解析:(1)依据反应焓变H=反应物键能总和-生成物键能总 和,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=2E(C O)+3436 kJmol-1-(3413 kJmol- 1+358 kJmol-1+463 kJmol-1+463 kJmol-12)=-178 kJmol-1,解得 E(C O)=750 kJmol-1。 根据盖斯定律,由+1 2- 1 2可得,CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H=-178 kJmol-1+1 2(- 566 kJmol-1)-1 2(-483.6 kJmol -1)
26、=-219.2 kJmol-1。 (2)电池为甲烷的燃料电池,由图可知电子由通入 a 气体的电极流出,则通入 a气体的 电极为负极,甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成 CO2,电极反应为 CH4+2H2O-8e- CO2+8H+。 (3)电镀时镀层金属为阳极,则 b 处为正极,应该通入 O2;铜电极、铁电极质量差为 1.28 g,则溶解的 Cu 为 0.64 g,通过电子 0.02 mol,则消耗标准状况下 CH4的体积为 0.02mol 8 22.4 Lmol-1=0.056 L=56 mL。 13.答案 (1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶体粒子带正电荷 (2)1222 (3)镀件AgNO3(合理
27、即可)5.4 g变小 (4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+ 解析:(1)F 极附近呈红色,说明 F是阴极,E 是阳极,D是阴极,C 是阳极,则 A为电源正极,B 为电源负极。甲中因 Cu2+放电导致 c(Cu2+)变小,则溶液颜色变浅。丁中 Y极附近颜色 变深,说明 Fe(OH)3胶体粒子向阴极移动,即 Fe(OH)3胶体粒子带正电荷。 (2)C、D、E、F 的电极产物分别为 O2、Cu、Cl2、H2,由于电路中通过的电量相等, 所以其物质的量之比为 1222。 (3)给铜件镀银,根据电解原理可知,银是阳极,铜是阴极。电镀液是可溶性银盐。乙 中溶液 pH=13,生成 n(NaOH)=0.1 molL-10.5 L=0.05 mol,电路中通过的电子的物质的量 为 0.05 mol,所以丙中镀件上析出银的质量为 0.05 mol108 g mol-1=5.4 g。甲装置中由 于电解产生 H+,导致酸性增强,pH 变小。 (4)当活泼金属为阳极时,金属先于溶液中的阴离子放电而溶解,故甲中发生总反应 的离子方程式为 Fe+Cu2+Fe2+Cu。
