还剩13页未读，
继续阅读
所属成套资源：人教版新高考化学一轮复习训练
成套系列资料，整套一键下载
人教版新高考化学一轮复习训练-目标检测卷5 化学反应与能量
展开
这是一份人教版新高考化学一轮复习训练-目标检测卷5 化学反应与能量，共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
章末目标检测卷5 化学反应与能量
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020华南师范大学附属中学高三模拟)下列关于图中装置的说法中正确的是( )。
A.装置中电子移动的途径:负极→Fe→M→石墨→正极
B.若M为NaCl溶液,通电一段时间后,溶液中可能有NaClO
C.若M为FeCl2溶液,可以实现石墨上镀铁
D.若M是海水,该装置是通过牺牲阳极法使铁不被腐蚀
2.(2020山东青岛第二中学高三模拟)下列有关电化学装置的说法正确的是( )。
A.用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S),银器表面发生的反应为Ag2S+2e-2Ag+S2-
B.用图2装置电解一段时间后,铜电极部分溶解,溶液中铜离子的浓度基本不变
C.图3装置中若直流电源的X极为负极,则该装置可实现粗铜的电解精炼
D.图4装置中若M是铜,则该装置能防止铁被腐蚀
3.(2020四川泸州高三第三次质检)超柔软高效能织物[柔性S/HPCNF(分级多孔碳纳米纤维)]锂空气二次电池,在S/HPCNF织物上均匀地沉积铜和镍,取代一般锂电池表面的金属箔,以提高柔软度,电池的工作原理如图,下列有关说法错误的是( )。
A.放电时,O2在正极区发生氧化反应
B.沉积铜和镍是为了增强织物的导电性
C.充电时,Li+移向金属锂一极
D.充电时,阳极的电极反应为Li2O2-2e-O2↑+2Li+
4.(2020安徽合肥一六八中学高三模拟)利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2)。下列有关说法正确的是( )。
①CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH1=+75.0 kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ·mol-1
③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH3=-131.0 kJ·mol-1
A.反应②为放热反应
B.反应①中化学能转化为热能
C.反应③使用催化剂,ΔH3减小
D.反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH4=+247 kJ·mol-1
5.已知电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。现有两个电池Ⅰ、Ⅱ,装置如图所示。
下列说法正确的是( )。
A.Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同
B.能量转化形式不同
C.Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率
D.5 min后,Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质
6.电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而被除去,电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是( )。
A.可以用铝片或铜片代替铁片
B.阳极产生的气体可能是O2
C.电解过程中H+向阳极移动
D.若污水导电能力较弱,可加入足量硫酸
7.(2020安徽淮北期末)下列示意图表示正确的是( )。
A.甲图表示Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+26.7 kJ·mol-1反应的能量变化
B.乙图表示碳的燃烧热
C.丙图表示实验的环境温度为20 ℃,将物质的量浓度相等、体积分别为a1、a2的H2SO4溶液、NaOH溶液混合,测量混合液温度,结果如图(已知a1+a2=60 mL)
D.已知稳定性顺序:B
A.该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染
B.充电时,正极反应为LiCoO2-xe-Li(1-x)CoO2+xLi+
C.放电时,Li+由A极移向B极
D.若初始两电极质量相等,放电过程中当转移2NA个电子时,两电极质量差为14 g
9.(2020河南焦作高三第三次模拟改编)用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯和AsO3-,其原理如图所示(导电壳内部为纳米铁)。下列说法正确的是( )。
A.纳米铁发生还原反应
B.正极电极反应式:5H++C2HCl3+8e-C2H6+3Cl-
C.导电壳上电极反应式:AsO3-+SO42-+14Fe2++14H+FeAsS↓+13Fe3++7H2O
D.当电路中有0.4 mol电子转移时,就会有11.2 L乙烷生成
10.下列说法正确的是( )。
A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-801.3 kJ·mol-1,则CH4的燃烧热为ΔH=-801.3 kJ·mol-1
B.稀溶液中有H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将稀盐酸与氨水混合后,生成1 mol H2O,则会放出57.3 kJ的能量
C.Sn(s,灰)Sn(s,白) ΔH=+2.1 kJ·mol-1(灰锡为粉末状),可得出锡制品在寒冷的冬天因易转化为灰锡而损坏
D.C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g) ΔH=-395 kJ·mol-1,可得出相同条件下金刚石性质比石墨稳定
二、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.(2020安徽宿州联考)下列图示与对应的叙述相符的是( )。
A.图甲中的ΔH1>ΔH2
B.图乙表示温度对可逆反应A(s)+3B(g)2C(g)
ΔH>0的平衡常数K的影响
C.图丙表示将充满NO2气体的试管倒置于水槽中,向其中缓慢通入氧气直至试管中全部充满水,假设溶质不扩散,溶质的物质的量浓度与通入氧气的体积关系
D.由图丁可说明烯烃与H2的加成反应是放热反应,虚线表示在有催化剂的条件下进行
12.二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图,下列有关叙述正确的是( )。
A.该装置能实现化学能100%转化为电能
B.电子移动方向为:a电极→b电极→质子交换膜→a电极
C.a电极的电极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+
D.当b电极消耗标准状况下22.4 L O2时,质子交换膜有4 mol H+通过
13.(2020山东济宁二模)我国科研人员成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池,可充放电。其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.二硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料
B.放电时正极的反应式为Cn(PF6)x+xe-xPF6-+Cn
C.充电时阴极的电极反应式为MoS2-C+xNa++xe-NaxMoS2-C
D.充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极
14.(2020陕西渭南高三质检)下列有关说法错误的是( )。
A.b为正极
B.①②中,捕获CO2时碳元素的化合价未发生变化
C.d极电极反应式为CO32-+4e-C+3O2-
D.由a极反应2C2O52--4e-4CO2↑+O2↑可知,每转移1 mol电子生成22.4 L CO2
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
15.(12分)(1)我国某研究团队通过设计一种新型
Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,被评价为CO2催化转化领域的突破性进展。
已知:H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1
C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1
试写出25 ℃、101 kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式: 。
(2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1 mol CH4完全燃烧生成气态水和1 mol S(g)燃烧的能量变化如下图所示:
在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式: 。
(3)合成氨在工业生产中具有重要意义。在合成氨工业中I2O5常用于定量测定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)2I2O5(s) ΔH=-76 kJ·mol-1,2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1。则该测定反应的热化学方程式为 。
(4)化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用。汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。
已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1
CO2(g)C(s)+O2(g) ΔH=+393.5 kJ·mol-1
则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(5)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。
已知:CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
若用CO还原NO2至N2,当消耗标准状况下3.36 L CO时,放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。
16.(10分)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如图所示,其P端通入CO2。
(1)石墨Ⅰ电极上的电极反应式为 。
(2)通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色,则下列说法中正确的是 (填字母)。
A.X、Y两端都必须用铁作电极
B.可以用NaOH溶液作电解液
C.阴极发生的反应是2H2O+2e-H2↑+2OH-
D.白色沉淀只能在阳极上产生
(3)若将所得Fe(OH)2沉淀曝露在空气中,则其颜色变化为 ,该反应的化学方程式为 。
17.(12分)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应(用离子方程式表示) 设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过 mol电子。
(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为 ,这是由于NH4Cl溶液显 (填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因: 。用吸管吸出铁电极附近溶液少许加入试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出发生反应的离子方程式: ,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去。同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。”如果+3价铁被氧化为FeO42-,试写出该反应的离子方程式: 。
(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形,如图所示,一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,现象是 ,电极反应为 ;乙装置中石墨(1)为 (填“正”“负”“阴”或“阳”)极,乙装置中与铜丝相连石墨(2)电极的电极反应式为 ,产物常用 检验,反应的离子方程式为 。
18.(12分)铅蓄电池在日常生活中应用广泛。回答下列问题。
(1)铅蓄电池放电时的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,现用如图装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。
①A是铅蓄电池的 极,铅蓄电池正极反应式为 。
②Ag电极的电极反应式是 ,该电极的电极产物共 g。
③Cu电极的电极反应式是 ,CuSO4溶液的浓度 (填“减小”“增大”或“不变”)。
(2)铅蓄电池的PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 ; PbO2也可以石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 ,这样做的主要缺点是 。
(3)将Na2S溶液加入如图所示的电解池的阳极区,用铅蓄电池进行电解,电解过程中阳极区发生反应:S2--2e-S,(n-1)S+S2-Sn2-。
电解时阴极的电极反应式: 。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成 。
19.(14分)按要求回答下列问题。
(1)有人研究了用电化学方法把CO2转化为CH3OH,其原理如图1所示:
图1
则图中A电极接电源 极。已知B电极为惰性电极,则在水溶液中,该极的电极反应为 。
(2)以连二亚硫酸盐(S2O42-)为还原剂脱除烟气中的NO,并通过电解再生,装置如图2。阴极的电极反应式为 ,电解槽中的隔膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
图2
图3
(3)甲醛超标会危害人体健康,需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图3所示,b极的电极反应式为 ;当电路中转移4×10-4 mol电子时,传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为 mg。
答案：
1.B 解析:装置中电子移动的途径:负极→Fe电极,石墨→正极,溶液中通过离子移动导电而不是电子移动,A项错误。若M为NaCl溶液,通电一段时间后,阳极产生Cl2,溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO,所以溶液中可能有NaClO,B项正确。若M为FeCl2溶液,在阳极,溶液中的Fe2+失去电子变为Fe3+,所以不可能实现石墨上镀铁,C项错误。若M是海水,该装置是电解池,是通过外加电流法使铁不被腐蚀,不是通过牺牲阳极法,D项错误。
2.A 解析:题图1装置中,银器、铝与食盐水构成原电池,银器是正极,银器上的Ag2S发生还原反应生成银,A项正确。题图2装置中,铜电极是阴极,铜不参与电极反应,B项错误。题图3装置中若X极为负极,则粗铜是阴极,电解精炼铜时粗铜应作阳极,C项错误。题图4装置中,铁作负极,铁被腐蚀,D项错误。
3.A 解析:放电时,氧原子得电子,氧元素的化合价降低,O2在正极区发生还原反应,A项错误。沉积铜和镍是为了增强织物的导电性,B项正确。充电时,阳离子移向阴极,Li+移向金属锂一极,C项正确。充电时,阳极上发生氧化反应,电极反应为Li2O2-2e-O2↑+2Li+,D项正确。
4.D 解析:反应①、②的ΔH>0,都是吸热反应,吸收的热量转变成物质的内能,即热能转变成化学能,A、B项错误。催化剂不能改变反应的焓变,C项错误。根据盖斯定律将题述中反应①+②-③,可得ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3=75.0 kJ·mol-1+41.0 kJ·mol-1-(-131.0 kJ·mol-1)=+247 kJ·mol-1,D项正确。
5.C 解析:Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同,电解质溶液部分相同,电池反应、负极反应和正极反应相同,A项错误。Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能,B项错误。Ⅰ装置中铜与氯化铁溶液直接接触,会在铜极表面发生反应,导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路),电流效率降低;而Ⅱ装置采用阴离子交换膜,铜与氯化铜溶液接触,不会发生副反应,放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu-2e-Cu2+,阳离子增多,右侧正极的电极反应式为2Fe3++2e-2Fe2+,负电荷过剩,Cl-从交换膜右侧向左侧迁移,电流效率高于Ⅰ装置,C项正确。放电一段时间后,Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁,Ⅱ装置中交换膜左侧生成氯化铜,右侧生成氯化亚铁,D项错误。
6.B 解析:电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成Fe2+,阴极上水电离出的H+放电生成H2,阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。铜盐无净水作用,A项错误。阳极可能有少量OH-放电,B项正确。电解过程中,H+向阴极移动,H+在阴极放电,C项错误。加入足量的硫酸会与胶体反应,D项错误。
7.D 解析:A项,图像表示的物质能量变化为反应物能量高于生成物能量的放热反应,反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+26.7 kJ·mol-1为吸热反应,错误。B项,图像表示的热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH,生成的氧化物不是CO2,不符合燃烧热概念,错误。C项,a2为20 mL时温度最高,说明此时酸碱已经反应完毕,因实验中始终保持a1+a2=60 mL,所以a1为40 mL,由酸碱中和关系式:2NaOH~H2SO4,硫酸和氢氧化钠溶液浓度不同,和题干中将物质的量浓度相等、体积分别为a1、a2的H2SO4溶液、NaOH溶液混合不符合,错误。
8.D 解析:传统燃烧汽油的汽车排放的汽车尾气含氮氧化物,大量氮氧化物排放到空气中,容易导致光化学烟雾,电动汽车可有效减少光化学烟雾污染,A项正确。 可充电电池的放电反应为LixCn+Li(1-x)CoO2LiCoO2+nC,则放电时正极反应为Li(1-x)CoO2+xLi++xe-LiCoO2,充电时,原电池的正极即为电解池的阳极,反应逆转,则反应为LiCoO2-xe-Li(1-x)CoO2+xLi+,B项正确。由题图知,A电极为原电池的负极,B电极为原电池的正极,放电时,Li+由A极移向B极,C项正确。若初始两电极质量相等,放电过程中当转移2NA个电子时,负极减少2 mol Li,其质量为14 g,正极有2 mol Li+迁入,其质量为14 g,两电极质量差为28 g,D项错误。
9.B 解析:根据题图可知纳米铁转化成Fe2+,铁的化合价升高,纳米铁发生氧化反应,A项错误。原电池正极得电子发生还原反应,根据题图可知在酸性条件下,正极上C2HCl3被还原为乙烷,则电极反应式为5H++C2HCl3+8e-C2H6+3Cl-,B项正确。根据示意图可判断亚铁离子还原AsO3-并不是发生在导电壳上,而是发生在含SO42-的酸性溶液中,导电壳上的反应为铁被氧化成亚铁离子,C项错误。根据电极反应式5H++C2HCl3+8e-C2H6+3Cl-可知,当电路中有0.4 mol电子转移时,就会有0.5 mol乙烷生成,但未指明温度和压强,不能确定气体的体积,D项错误。
10.C 解析:A项热化学方程式中水不是液态水,对应的反应热不是甲烷的燃烧热,A项错误;由于NH3·H2O是弱碱,电离需要吸热,故稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ,B项错误;降温,平衡向放热反应方向移动,冬天温度低,正反应为吸热反应,平衡则逆向移动,故白锡转化为粉末状的灰锡而损坏,C项正确;将D项中两个反应依次编号为①、②,依据盖斯定律,①-②得C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1,说明石墨变成金刚石要吸收热量,即相同物质的量时金刚石具有的能量比石墨具有的能量高,物质所含能量越低越稳定,所以石墨更稳定,D项错误。
11.BC 解析:ΔH1、ΔH2、ΔH3均小于零,且ΔH1=ΔH2+ΔH3,ΔH1<ΔH2,A项错误。试管中发生的总反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,随氧气通入,溶质的物质的量浓度不变,C项正确。催化剂会降低反应的活化能,D项错误。
12.CD 解析:题述装置中化学能不可能100%转化为电能,A项错误。电子不能经过电解质溶液,所以电子由a极b极,B项错误。
13.D 解析:原电池中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,由图中信息可知,钠离子向石墨端铝箔电极移动,故铝箔石墨电极为正极,二硫化钼/碳纳米复合材料为负极,A项正确。由装置图可知放电时正极产生PF6-,电极反应为Cn(PF6)x+xe-xPF6-+Cn,B项正确。充电时二硫化钼/碳纳米复合材料接电源的负极,作阴极,发生的反应为MoS2-C+xNa++xe-NaxMoS2-C,C项正确。充电时石墨端铝箔接电源的正极,作阳极,D项错误。
14.D 解析:根据图片可知a极上C2O52-O2,发生氧化反应生成单质O2,所以a为阳极,d为阴极,阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接,即b极为电源正极、c极为电源负极,阳极(a极)反应式为2C2O52--4e-4CO2↑+O2↑,阴极(d极)电极反应式为CO32-+4e-C+3O2-,根据上述分析,A、C项正确。根据图示,①②中,CO2C2O52-或CO32-时碳元素的化合价均为+4价,没有发生变化,B项正确。根据分析,阳极每转移1 mol电子可捕获1 mol CO2,标准状况下体积为22.4 L,题中未指明气体的状态条件,不能确定CO2的体积,D项错误。
15.答案:(1)8CO2(g)+25H2(g)C8H18(l)+16H2O(l) ΔH=-(25a-b) kJ·mol-1
(2)CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1
(3)5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s) ΔH=-1 377 kJ·mol-1
(4)-746.5 (5)0.3a+0.15b4(或6a+3b80)
解析:(1)已知:①H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1,②C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1;根据盖斯定律,由①×25-②得8CO2(g)+25H2(g)C8H18(l)+16H2O(l) ΔH=25ΔH1-ΔH2=-(25a-b) kJ·mol-1。
(2)根据图像可知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=Ea1−Ea2=126 kJ·mol-1-928 kJ·mol-1=-802 kJ·mol-1;
②S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH=-577 kJ·mol-1;根据盖斯定律可知①-②×2即得到CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1。
(3)依次将反应编号为①、②,根据盖斯定律,反应②×52−12×①得到5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s) ΔH=-1 377 kJ·mol-1。
(4)将反应编号:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1①
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1②
CO2(g)C(s)+O2(g) ΔH=+393.5 kJ·mol-1③
应用盖斯定律,由-(①+②+③×2)得反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=-746.5 kJ·mol-1。
(5)依次设反应为①、②,根据盖斯定律①×2+②得4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b) kJ·mol-1,标准状况下3.36 L CO的物质的量是0.15 mol,放出的热量为(2a+b)×0.154 kJ。
16.答案:(1)CO32-+H2-2e-CO2+H2O
(2)BC
(3)白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析:(1)石墨Ⅰ电极为负极,H2在该电极上发生氧化反应,且CO32-向负极移动参与反应。
(2)电解法制备Fe(OH)2,阳极(Y电极)必须用Fe作电极,阴极(X电极)可以不用Fe作电极,A项错误。电解质溶液可以为碱溶液,B项正确。阴极上H2O电离出的H+发生还原反应,C项正确。若电解质溶液不是碱性溶液,阳极产生的Fe2+与阴极产生的OH-不一定在阳极区反应生成白色沉淀,D项错误。
(3)Fe(OH)2曝露在空气中,会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
17.答案:(1)Fe+Cu2+Fe2++Cu 0.2
(2)2H++2e-H2↑ 酸性
NH4++H2ONH3·H2O+H+
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
2Fe3++3Cl2+8H2O2FeO42-+6Cl-+16H+
(3)溶液变红 2H2O+O2+4e-4OH- 阴
2Cl--2e-Cl2↑ 湿润的碘化钾淀粉试纸
Cl2+2I-2Cl-+I2
解析:(1)题述装置发生的反应为Fe+Cu2+Fe2++Cu,若一段时间后,两电极质量相差12 g,则负极消耗铁的质量与正极生成铜的质量之和为12 g,根据Fe~Cu~2e-,可计算出负极消耗0.1 mol Fe,同时正极上生成0.1 mol Cu,导线中通过0.2 mol电子。(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,由于NH4+水解,NH4++H2ONH3·H2O+H+,所以NH4Cl溶液显酸性,石墨电极上H+得到电子,电极反应式为2H++2e-H2↑;铁电极的反应式为Fe-2e-Fe2+,用吸管吸出铁电极附近溶液少许加入试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,由于存在Fe3+,所以溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,如果原因是+3价铁被氧化为FeO42-,则该反应的离子方程式为2Fe3++3Cl2+8H2O2FeO42-+6Cl-+16H+。(3)如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形,则甲池为原电池,铁电极反应为Fe-2e-Fe2+,铜电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-;乙池为电解池,石墨(2)电极为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,石墨(1)电极为阴极,电极反应为Cu2++2e-Cu。一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,溶液变红,乙装置中石墨(2)电极上的产物可以用湿润的碘化钾淀粉试纸检验,反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2,反应后试纸变蓝。
18.答案:(1)①负 4H++SO42-+PbO2+2e-PbSO4+2H2O
②2H++2e-H2↑ 0.4
③Cu-2e-Cu2+ 不变
(2)PbO+ClO-PbO2+Cl-
2H2O+Pb2+-2e-PbO2↓+4H+
石墨上析出红色金属
Pb2++2e-Pb
不能有效利用Pb2+
(3)2H++2e-H2↑
Sn2-+2H+(n-1)S↓+H2S↑
解析:(1)①因电解过程中铁电极质量减少,判断A是电源负极,B是电源正极,铅蓄电池正极反应式为4H++SO42-+PbO2+2e-PbSO4+2H2O。
②电解时Ag极作阴极,发生反应2H++2e-H2↑,转移0.4 mol电子时,析出氢气0.4 g。
③右侧U形管相当于电镀装置,Zn电极作阴极,电极反应式为Cu2++2e-Cu,铜电极作阳极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变。
(2)根据电子得失守恒可得PbO+ClO-PbO2+Cl-。用电解法制PbO2,Pb的化合价升高,PbO2应为阳极产物,即2H2O+Pb2+-2e-PbO2↓+4H+;阴极Cu2+放电,在石墨极上析出铜;若不加Cu(NO3)2,则阴极为Pb2+放电,损失Pb2+,不能有效利用Pb2+。
(3)阴极上为H+得电子生成H2。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,则反应物为Sn2-、H+,产物有S,所以Sn2-中S的化合价既升高也降低,应有H2S生成,配平即可。
19.答案:(1)负 2H2O-4e-4H++O2↑
(2)4H++2SO32-+2e-S2O42-+2H2O 阳
(3)H2O+HCHO-4e-CO2+4H+ 3
解析:(2)阴极上亚硫酸根离子得电子生成S2O42-,电极反应式为4H++2SO32-+2e-S2O42-+2H2O;阳极上水失电子生成氧气和氢离子,右侧多余的氢离子通过隔膜进入左侧,所以隔膜为阳离子交换膜。
(3)由图可知,甲醛气体传感器利用原电池原理,b极为负极,甲醛发生氧化反应生成CO2,电极反应式为H2O+HCHO-4e-CO2+4H+;由反应式可知,当电路中转移4×10-4 mol电子时,传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为4×10-4mol4×30 g·mol-1=3×10-3g=3 mg。
章末目标检测卷5 化学反应与能量
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020华南师范大学附属中学高三模拟)下列关于图中装置的说法中正确的是( )。
A.装置中电子移动的途径:负极→Fe→M→石墨→正极
B.若M为NaCl溶液,通电一段时间后,溶液中可能有NaClO
C.若M为FeCl2溶液,可以实现石墨上镀铁
D.若M是海水,该装置是通过牺牲阳极法使铁不被腐蚀
2.(2020山东青岛第二中学高三模拟)下列有关电化学装置的说法正确的是( )。
A.用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S),银器表面发生的反应为Ag2S+2e-2Ag+S2-
B.用图2装置电解一段时间后,铜电极部分溶解,溶液中铜离子的浓度基本不变
C.图3装置中若直流电源的X极为负极,则该装置可实现粗铜的电解精炼
D.图4装置中若M是铜,则该装置能防止铁被腐蚀
3.(2020四川泸州高三第三次质检)超柔软高效能织物[柔性S/HPCNF(分级多孔碳纳米纤维)]锂空气二次电池,在S/HPCNF织物上均匀地沉积铜和镍,取代一般锂电池表面的金属箔,以提高柔软度,电池的工作原理如图,下列有关说法错误的是( )。
A.放电时,O2在正极区发生氧化反应
B.沉积铜和镍是为了增强织物的导电性
C.充电时,Li+移向金属锂一极
D.充电时,阳极的电极反应为Li2O2-2e-O2↑+2Li+
4.(2020安徽合肥一六八中学高三模拟)利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2)。下列有关说法正确的是( )。
①CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH1=+75.0 kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ·mol-1
③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH3=-131.0 kJ·mol-1
A.反应②为放热反应
B.反应①中化学能转化为热能
C.反应③使用催化剂,ΔH3减小
D.反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH4=+247 kJ·mol-1
5.已知电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。现有两个电池Ⅰ、Ⅱ,装置如图所示。
下列说法正确的是( )。
A.Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同
B.能量转化形式不同
C.Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率
D.5 min后,Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质
6.电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而被除去,电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是( )。
A.可以用铝片或铜片代替铁片
B.阳极产生的气体可能是O2
C.电解过程中H+向阳极移动
D.若污水导电能力较弱,可加入足量硫酸
7.(2020安徽淮北期末)下列示意图表示正确的是( )。
A.甲图表示Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+26.7 kJ·mol-1反应的能量变化
B.乙图表示碳的燃烧热
C.丙图表示实验的环境温度为20 ℃,将物质的量浓度相等、体积分别为a1、a2的H2SO4溶液、NaOH溶液混合,测量混合液温度,结果如图(已知a1+a2=60 mL)
D.已知稳定性顺序:B
A.该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染
B.充电时,正极反应为LiCoO2-xe-Li(1-x)CoO2+xLi+
C.放电时,Li+由A极移向B极
D.若初始两电极质量相等,放电过程中当转移2NA个电子时,两电极质量差为14 g
9.(2020河南焦作高三第三次模拟改编)用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯和AsO3-,其原理如图所示(导电壳内部为纳米铁)。下列说法正确的是( )。
A.纳米铁发生还原反应
B.正极电极反应式:5H++C2HCl3+8e-C2H6+3Cl-
C.导电壳上电极反应式:AsO3-+SO42-+14Fe2++14H+FeAsS↓+13Fe3++7H2O
D.当电路中有0.4 mol电子转移时,就会有11.2 L乙烷生成
10.下列说法正确的是( )。
A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-801.3 kJ·mol-1,则CH4的燃烧热为ΔH=-801.3 kJ·mol-1
B.稀溶液中有H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将稀盐酸与氨水混合后,生成1 mol H2O,则会放出57.3 kJ的能量
C.Sn(s,灰)Sn(s,白) ΔH=+2.1 kJ·mol-1(灰锡为粉末状),可得出锡制品在寒冷的冬天因易转化为灰锡而损坏
D.C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g) ΔH=-395 kJ·mol-1,可得出相同条件下金刚石性质比石墨稳定
二、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.(2020安徽宿州联考)下列图示与对应的叙述相符的是( )。
A.图甲中的ΔH1>ΔH2
B.图乙表示温度对可逆反应A(s)+3B(g)2C(g)
ΔH>0的平衡常数K的影响
C.图丙表示将充满NO2气体的试管倒置于水槽中,向其中缓慢通入氧气直至试管中全部充满水,假设溶质不扩散,溶质的物质的量浓度与通入氧气的体积关系
D.由图丁可说明烯烃与H2的加成反应是放热反应,虚线表示在有催化剂的条件下进行
12.二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图,下列有关叙述正确的是( )。
A.该装置能实现化学能100%转化为电能
B.电子移动方向为:a电极→b电极→质子交换膜→a电极
C.a电极的电极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+
D.当b电极消耗标准状况下22.4 L O2时,质子交换膜有4 mol H+通过
13.(2020山东济宁二模)我国科研人员成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池,可充放电。其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.二硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料
B.放电时正极的反应式为Cn(PF6)x+xe-xPF6-+Cn
C.充电时阴极的电极反应式为MoS2-C+xNa++xe-NaxMoS2-C
D.充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极
14.(2020陕西渭南高三质检)下列有关说法错误的是( )。
A.b为正极
B.①②中,捕获CO2时碳元素的化合价未发生变化
C.d极电极反应式为CO32-+4e-C+3O2-
D.由a极反应2C2O52--4e-4CO2↑+O2↑可知,每转移1 mol电子生成22.4 L CO2
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
15.(12分)(1)我国某研究团队通过设计一种新型
Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,被评价为CO2催化转化领域的突破性进展。
已知:H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1
C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1
试写出25 ℃、101 kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式: 。
(2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1 mol CH4完全燃烧生成气态水和1 mol S(g)燃烧的能量变化如下图所示:
在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式: 。
(3)合成氨在工业生产中具有重要意义。在合成氨工业中I2O5常用于定量测定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)2I2O5(s) ΔH=-76 kJ·mol-1,2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1。则该测定反应的热化学方程式为 。
(4)化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用。汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。
已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1
CO2(g)C(s)+O2(g) ΔH=+393.5 kJ·mol-1
则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(5)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。
已知:CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
若用CO还原NO2至N2,当消耗标准状况下3.36 L CO时,放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。
16.(10分)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如图所示,其P端通入CO2。
(1)石墨Ⅰ电极上的电极反应式为 。
(2)通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色,则下列说法中正确的是 (填字母)。
A.X、Y两端都必须用铁作电极
B.可以用NaOH溶液作电解液
C.阴极发生的反应是2H2O+2e-H2↑+2OH-
D.白色沉淀只能在阳极上产生
(3)若将所得Fe(OH)2沉淀曝露在空气中,则其颜色变化为 ,该反应的化学方程式为 。
17.(12分)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应(用离子方程式表示) 设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过 mol电子。
(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为 ,这是由于NH4Cl溶液显 (填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因: 。用吸管吸出铁电极附近溶液少许加入试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,写出发生反应的离子方程式: ,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去。同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。”如果+3价铁被氧化为FeO42-,试写出该反应的离子方程式: 。
(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形,如图所示,一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,现象是 ,电极反应为 ;乙装置中石墨(1)为 (填“正”“负”“阴”或“阳”)极,乙装置中与铜丝相连石墨(2)电极的电极反应式为 ,产物常用 检验,反应的离子方程式为 。
18.(12分)铅蓄电池在日常生活中应用广泛。回答下列问题。
(1)铅蓄电池放电时的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,现用如图装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。
①A是铅蓄电池的 极,铅蓄电池正极反应式为 。
②Ag电极的电极反应式是 ,该电极的电极产物共 g。
③Cu电极的电极反应式是 ,CuSO4溶液的浓度 (填“减小”“增大”或“不变”)。
(2)铅蓄电池的PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 ; PbO2也可以石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 ,这样做的主要缺点是 。
(3)将Na2S溶液加入如图所示的电解池的阳极区,用铅蓄电池进行电解,电解过程中阳极区发生反应:S2--2e-S,(n-1)S+S2-Sn2-。
电解时阴极的电极反应式: 。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成 。
19.(14分)按要求回答下列问题。
(1)有人研究了用电化学方法把CO2转化为CH3OH,其原理如图1所示:
图1
则图中A电极接电源 极。已知B电极为惰性电极,则在水溶液中,该极的电极反应为 。
(2)以连二亚硫酸盐(S2O42-)为还原剂脱除烟气中的NO,并通过电解再生,装置如图2。阴极的电极反应式为 ,电解槽中的隔膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
图2
图3
(3)甲醛超标会危害人体健康,需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图3所示,b极的电极反应式为 ;当电路中转移4×10-4 mol电子时,传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为 mg。
答案：
1.B 解析:装置中电子移动的途径:负极→Fe电极,石墨→正极,溶液中通过离子移动导电而不是电子移动,A项错误。若M为NaCl溶液,通电一段时间后,阳极产生Cl2,溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO,所以溶液中可能有NaClO,B项正确。若M为FeCl2溶液,在阳极,溶液中的Fe2+失去电子变为Fe3+,所以不可能实现石墨上镀铁,C项错误。若M是海水,该装置是电解池,是通过外加电流法使铁不被腐蚀,不是通过牺牲阳极法,D项错误。
2.A 解析:题图1装置中,银器、铝与食盐水构成原电池,银器是正极,银器上的Ag2S发生还原反应生成银,A项正确。题图2装置中,铜电极是阴极,铜不参与电极反应,B项错误。题图3装置中若X极为负极,则粗铜是阴极,电解精炼铜时粗铜应作阳极,C项错误。题图4装置中,铁作负极,铁被腐蚀,D项错误。
3.A 解析:放电时,氧原子得电子,氧元素的化合价降低,O2在正极区发生还原反应,A项错误。沉积铜和镍是为了增强织物的导电性,B项正确。充电时,阳离子移向阴极,Li+移向金属锂一极,C项正确。充电时,阳极上发生氧化反应,电极反应为Li2O2-2e-O2↑+2Li+,D项正确。
4.D 解析:反应①、②的ΔH>0,都是吸热反应,吸收的热量转变成物质的内能,即热能转变成化学能,A、B项错误。催化剂不能改变反应的焓变,C项错误。根据盖斯定律将题述中反应①+②-③,可得ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3=75.0 kJ·mol-1+41.0 kJ·mol-1-(-131.0 kJ·mol-1)=+247 kJ·mol-1,D项正确。
5.C 解析:Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同,电解质溶液部分相同,电池反应、负极反应和正极反应相同,A项错误。Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能,B项错误。Ⅰ装置中铜与氯化铁溶液直接接触,会在铜极表面发生反应,导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路),电流效率降低;而Ⅱ装置采用阴离子交换膜,铜与氯化铜溶液接触,不会发生副反应,放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu-2e-Cu2+,阳离子增多,右侧正极的电极反应式为2Fe3++2e-2Fe2+,负电荷过剩,Cl-从交换膜右侧向左侧迁移,电流效率高于Ⅰ装置,C项正确。放电一段时间后,Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁,Ⅱ装置中交换膜左侧生成氯化铜,右侧生成氯化亚铁,D项错误。
6.B 解析:电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成Fe2+,阴极上水电离出的H+放电生成H2,阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。铜盐无净水作用,A项错误。阳极可能有少量OH-放电,B项正确。电解过程中,H+向阴极移动,H+在阴极放电,C项错误。加入足量的硫酸会与胶体反应,D项错误。
7.D 解析:A项,图像表示的物质能量变化为反应物能量高于生成物能量的放热反应,反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+26.7 kJ·mol-1为吸热反应,错误。B项,图像表示的热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH,生成的氧化物不是CO2,不符合燃烧热概念,错误。C项,a2为20 mL时温度最高,说明此时酸碱已经反应完毕,因实验中始终保持a1+a2=60 mL,所以a1为40 mL,由酸碱中和关系式:2NaOH~H2SO4,硫酸和氢氧化钠溶液浓度不同,和题干中将物质的量浓度相等、体积分别为a1、a2的H2SO4溶液、NaOH溶液混合不符合,错误。
8.D 解析:传统燃烧汽油的汽车排放的汽车尾气含氮氧化物,大量氮氧化物排放到空气中,容易导致光化学烟雾,电动汽车可有效减少光化学烟雾污染,A项正确。 可充电电池的放电反应为LixCn+Li(1-x)CoO2LiCoO2+nC,则放电时正极反应为Li(1-x)CoO2+xLi++xe-LiCoO2,充电时,原电池的正极即为电解池的阳极,反应逆转,则反应为LiCoO2-xe-Li(1-x)CoO2+xLi+,B项正确。由题图知,A电极为原电池的负极,B电极为原电池的正极,放电时,Li+由A极移向B极,C项正确。若初始两电极质量相等,放电过程中当转移2NA个电子时,负极减少2 mol Li,其质量为14 g,正极有2 mol Li+迁入,其质量为14 g,两电极质量差为28 g,D项错误。
9.B 解析:根据题图可知纳米铁转化成Fe2+,铁的化合价升高,纳米铁发生氧化反应,A项错误。原电池正极得电子发生还原反应,根据题图可知在酸性条件下,正极上C2HCl3被还原为乙烷,则电极反应式为5H++C2HCl3+8e-C2H6+3Cl-,B项正确。根据示意图可判断亚铁离子还原AsO3-并不是发生在导电壳上,而是发生在含SO42-的酸性溶液中,导电壳上的反应为铁被氧化成亚铁离子,C项错误。根据电极反应式5H++C2HCl3+8e-C2H6+3Cl-可知,当电路中有0.4 mol电子转移时,就会有0.5 mol乙烷生成,但未指明温度和压强,不能确定气体的体积,D项错误。
10.C 解析:A项热化学方程式中水不是液态水,对应的反应热不是甲烷的燃烧热,A项错误;由于NH3·H2O是弱碱,电离需要吸热,故稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ,B项错误;降温,平衡向放热反应方向移动,冬天温度低,正反应为吸热反应,平衡则逆向移动,故白锡转化为粉末状的灰锡而损坏,C项正确;将D项中两个反应依次编号为①、②,依据盖斯定律,①-②得C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1,说明石墨变成金刚石要吸收热量,即相同物质的量时金刚石具有的能量比石墨具有的能量高,物质所含能量越低越稳定,所以石墨更稳定,D项错误。
11.BC 解析:ΔH1、ΔH2、ΔH3均小于零,且ΔH1=ΔH2+ΔH3,ΔH1<ΔH2,A项错误。试管中发生的总反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,随氧气通入,溶质的物质的量浓度不变,C项正确。催化剂会降低反应的活化能,D项错误。
12.CD 解析:题述装置中化学能不可能100%转化为电能,A项错误。电子不能经过电解质溶液,所以电子由a极b极,B项错误。
13.D 解析:原电池中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,由图中信息可知,钠离子向石墨端铝箔电极移动,故铝箔石墨电极为正极,二硫化钼/碳纳米复合材料为负极,A项正确。由装置图可知放电时正极产生PF6-,电极反应为Cn(PF6)x+xe-xPF6-+Cn,B项正确。充电时二硫化钼/碳纳米复合材料接电源的负极,作阴极,发生的反应为MoS2-C+xNa++xe-NaxMoS2-C,C项正确。充电时石墨端铝箔接电源的正极,作阳极,D项错误。
14.D 解析:根据图片可知a极上C2O52-O2,发生氧化反应生成单质O2,所以a为阳极,d为阴极,阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接,即b极为电源正极、c极为电源负极,阳极(a极)反应式为2C2O52--4e-4CO2↑+O2↑,阴极(d极)电极反应式为CO32-+4e-C+3O2-,根据上述分析,A、C项正确。根据图示,①②中,CO2C2O52-或CO32-时碳元素的化合价均为+4价,没有发生变化,B项正确。根据分析,阳极每转移1 mol电子可捕获1 mol CO2,标准状况下体积为22.4 L,题中未指明气体的状态条件,不能确定CO2的体积,D项错误。
15.答案:(1)8CO2(g)+25H2(g)C8H18(l)+16H2O(l) ΔH=-(25a-b) kJ·mol-1
(2)CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1
(3)5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s) ΔH=-1 377 kJ·mol-1
(4)-746.5 (5)0.3a+0.15b4(或6a+3b80)
解析:(1)已知:①H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1,②C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1;根据盖斯定律,由①×25-②得8CO2(g)+25H2(g)C8H18(l)+16H2O(l) ΔH=25ΔH1-ΔH2=-(25a-b) kJ·mol-1。
(2)根据图像可知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=Ea1−Ea2=126 kJ·mol-1-928 kJ·mol-1=-802 kJ·mol-1;
②S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH=-577 kJ·mol-1;根据盖斯定律可知①-②×2即得到CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1。
(3)依次将反应编号为①、②,根据盖斯定律,反应②×52−12×①得到5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s) ΔH=-1 377 kJ·mol-1。
(4)将反应编号:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1①
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1②
CO2(g)C(s)+O2(g) ΔH=+393.5 kJ·mol-1③
应用盖斯定律,由-(①+②+③×2)得反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=-746.5 kJ·mol-1。
(5)依次设反应为①、②,根据盖斯定律①×2+②得4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b) kJ·mol-1,标准状况下3.36 L CO的物质的量是0.15 mol,放出的热量为(2a+b)×0.154 kJ。
16.答案:(1)CO32-+H2-2e-CO2+H2O
(2)BC
(3)白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析:(1)石墨Ⅰ电极为负极,H2在该电极上发生氧化反应,且CO32-向负极移动参与反应。
(2)电解法制备Fe(OH)2,阳极(Y电极)必须用Fe作电极,阴极(X电极)可以不用Fe作电极,A项错误。电解质溶液可以为碱溶液,B项正确。阴极上H2O电离出的H+发生还原反应,C项正确。若电解质溶液不是碱性溶液,阳极产生的Fe2+与阴极产生的OH-不一定在阳极区反应生成白色沉淀,D项错误。
(3)Fe(OH)2曝露在空气中,会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
17.答案:(1)Fe+Cu2+Fe2++Cu 0.2
(2)2H++2e-H2↑ 酸性
NH4++H2ONH3·H2O+H+
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
2Fe3++3Cl2+8H2O2FeO42-+6Cl-+16H+
(3)溶液变红 2H2O+O2+4e-4OH- 阴
2Cl--2e-Cl2↑ 湿润的碘化钾淀粉试纸
Cl2+2I-2Cl-+I2
解析:(1)题述装置发生的反应为Fe+Cu2+Fe2++Cu,若一段时间后,两电极质量相差12 g,则负极消耗铁的质量与正极生成铜的质量之和为12 g,根据Fe~Cu~2e-,可计算出负极消耗0.1 mol Fe,同时正极上生成0.1 mol Cu,导线中通过0.2 mol电子。(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,由于NH4+水解,NH4++H2ONH3·H2O+H+,所以NH4Cl溶液显酸性,石墨电极上H+得到电子,电极反应式为2H++2e-H2↑;铁电极的反应式为Fe-2e-Fe2+,用吸管吸出铁电极附近溶液少许加入试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,由于存在Fe3+,所以溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,如果原因是+3价铁被氧化为FeO42-,则该反应的离子方程式为2Fe3++3Cl2+8H2O2FeO42-+6Cl-+16H+。(3)如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜丝与石墨相连成n形,则甲池为原电池,铁电极反应为Fe-2e-Fe2+,铜电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-;乙池为电解池,石墨(2)电极为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,石墨(1)电极为阴极,电极反应为Cu2++2e-Cu。一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,溶液变红,乙装置中石墨(2)电极上的产物可以用湿润的碘化钾淀粉试纸检验,反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2,反应后试纸变蓝。
18.答案:(1)①负 4H++SO42-+PbO2+2e-PbSO4+2H2O
②2H++2e-H2↑ 0.4
③Cu-2e-Cu2+ 不变
(2)PbO+ClO-PbO2+Cl-
2H2O+Pb2+-2e-PbO2↓+4H+
石墨上析出红色金属
Pb2++2e-Pb
不能有效利用Pb2+
(3)2H++2e-H2↑
Sn2-+2H+(n-1)S↓+H2S↑
解析:(1)①因电解过程中铁电极质量减少,判断A是电源负极,B是电源正极,铅蓄电池正极反应式为4H++SO42-+PbO2+2e-PbSO4+2H2O。
②电解时Ag极作阴极,发生反应2H++2e-H2↑,转移0.4 mol电子时,析出氢气0.4 g。
③右侧U形管相当于电镀装置,Zn电极作阴极,电极反应式为Cu2++2e-Cu,铜电极作阳极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变。
(2)根据电子得失守恒可得PbO+ClO-PbO2+Cl-。用电解法制PbO2,Pb的化合价升高,PbO2应为阳极产物,即2H2O+Pb2+-2e-PbO2↓+4H+;阴极Cu2+放电,在石墨极上析出铜;若不加Cu(NO3)2,则阴极为Pb2+放电,损失Pb2+,不能有效利用Pb2+。
(3)阴极上为H+得电子生成H2。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,则反应物为Sn2-、H+,产物有S,所以Sn2-中S的化合价既升高也降低,应有H2S生成,配平即可。
19.答案:(1)负 2H2O-4e-4H++O2↑
(2)4H++2SO32-+2e-S2O42-+2H2O 阳
(3)H2O+HCHO-4e-CO2+4H+ 3
解析:(2)阴极上亚硫酸根离子得电子生成S2O42-,电极反应式为4H++2SO32-+2e-S2O42-+2H2O;阳极上水失电子生成氧气和氢离子,右侧多余的氢离子通过隔膜进入左侧,所以隔膜为阳离子交换膜。
(3)由图可知,甲醛气体传感器利用原电池原理,b极为负极,甲醛发生氧化反应生成CO2,电极反应式为H2O+HCHO-4e-CO2+4H+;由反应式可知,当电路中转移4×10-4 mol电子时,传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为4×10-4mol4×30 g·mol-1=3×10-3g=3 mg。
相关试卷
人教版新高考化学一轮复习训练-目标检测卷11 烃的衍生物与合成高分子： 这是一份人教版新高考化学一轮复习训练-目标检测卷11 烃的衍生物与合成高分子，共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
人教版新高考化学一轮复习训练-目标检测卷8 原子结构与元素的性质： 这是一份人教版新高考化学一轮复习训练-目标检测卷8 原子结构与元素的性质，共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
人教版新高考化学一轮复习训练-目标检测卷7 水溶液中的离子反应与平衡 …： 这是一份人教版新高考化学一轮复习训练-目标检测卷7 水溶液中的离子反应与平衡 …，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
