高考化学第一部分 专题05 化学反应与能量.docx

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高考化学第一部分专题05化学反应与能量

考前30天之备战2013高考化学冲刺押题系列第一部分专题05化学反应与能量

【2013高考考纲】

（1）了解氧化还原反应的本质是电子的转移。

了解常见的氧化还原反应。

（2）了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。

（3）了解化学能与热能的相互转化。

了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

（4）了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

（5）了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。

了解化学在解决能源危机中的重要作用。

（6）了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

了解常见化学电源的种类及其工作原理。

（7）理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。

题型示例1氧化还原反应

【样题1】2012年8月13日，云南地震，我国派出多支医疗小分队分批进入灾区，进行医疗救助和环境消毒。

Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂，应用前景广阔。

一种制备Na2FeO4的方法可用化学方程式表示如下：

2FeSO4+6Na2O2＝2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。

对此反应下列说法中不正确的是（）

A．Na2O2在反应中只作氧化剂

B．O2是氧化产物

C．Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物

D．2molFeSO4发生反应时，共有10mol电子转移

【命题解读】《高考考纲》明确要求：

要了解氧化还原反应的本质是电子的转移，了解常见的氧化还原反应。

氧化还原反应的特征是有化合价的变化，本质是有电子转移。

高考命题侧重氧化还原反应的基本概念、判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目、配平反应方程式和化学计算等多个知识点，体现出高考向学科内综合过渡的命题思想。

题型示例2化学能与热能

【样题1】下列说法或表示法正确的是（）

A．氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水，前者放出热量多

B．需要加热的反应说明它是吸热反应

C．在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol，若将含0.5molH2SO4

的稀硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3kJ

D．1molS完全燃烧放热297.3kJ，其热化学方程式为：

S＋O2===SO2　ΔH＝－297.3kJ/mol

【解题指导】选C。

A中H2与O2反应生成等量的水蒸气和液态水，后者放出热量多；B中某些反应需要提供“加热”的外部条件，但本身是放热反应，如碳的燃烧；D中热化学方程式未注明物质的状态。

【命题解读】《高考考纲》明确要求：

了解化学能与热能的相互转化。

了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

根据考纲的这一要求将化学反应中的物质变化和能量变化综合起来考查将成为一种热门的题型，同时注意到由于能源日益匮乏，因此有关燃烧热、中和热、盖斯定律等问题必将成为今后命题的重点。

题型示例3热化学方程式书写和正误判断

【样题1】下列说法正确的是（）

A.强酸跟强碱的反应热一定是中和热

B.1molS完全燃烧放热297.3kJ，其热化学方程式为：

S＋O2==SO2　ΔH＝－297.3kJ/mol

C.在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O时的反应热叫做中和热

D.表示中和热的离子方程式为：

H+（aq）+OH-（aq）=H2O

（1）；ΔH=57.3kJ·mol-1

【命题解读】《高考考纲》明确要求：

了解热化学方程式的含义。

热化学方程式是表示反应所放出或吸收热量的化学方程式，它既表明了化学反应中的物质变化，又表明了化学反应中的能量变化。

新课程背景下的高考热化学方程式试题大多是一些思路型题型，题目变化较多，但思路变化却较少，主干知识依然是重点考查的内容。

此类试题比较贴近当前的教学实际，虽然形式上有各种各样的变化，但只要学会了基础题型的解题思路和应对策略，缜密分析、逐层递解，再经过一些变化演绎，就可以准确解答相关题型。

此外，通过此类题型的解题策略探究还有利于培养学生科学素养、创新精神和灵活运用所学知识综合解决实际问题的能力。

题型示例4盖斯定律及其应用

【样题1】在298K、100kPa时，已知：

（1）2

；ΔH1

（2）

；ΔH2

（3）

；ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是（）

A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2

题型示例4原电池及其应用

【样题1】铜锌原电池（如图所示）工作时，下列叙述正确的是（）

A．负极反应为：

Zn—2e-=Zn2+

B．电池总反应为：

Zn+Cu2+=Zn2++Cu

C．在外电路中，电子从负极流向正极

D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液

题型示例5电解池及其应用

【样题1】某志愿者在广州亚运会设计了一个“中国必胜”的趣味实验。

滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。

据此，下列叙述正确的是（）

A．铅笔端作阳极，发生还原反应B．铂片端作阴极，发生氧化反应

C．铅笔端有少量的氯气产生D．a点是负极，b点是正极

题型示例6电化学及其应用

【样题1】下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）

A．亚运会纯银奖牌表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗

B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用

C．在远洋货轮外壳连接铜块保护外壳不受腐蚀

D．西气东输时，地下钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

【专家预测】

一、选择题

1．世博会上澳大利亚馆的外墙采用的是特殊的耐风化钢覆层材料，外墙的颜色每天都在发生着变化，它会随空气中太阳、风雨、湿度的影响，逐渐结出一层锈斑，从橙色到赭红色的转变，看上去外观的生锈程度在增加，运用了钢材生锈原理。

下列有关钢材生锈的说法正确的是（　　）

A．红色铁锈的主要成分是Fe（OH）3

B．钢材在空气中的反应只有氧化、还原及化合反应

C．钢材在空气中的腐蚀主要为电化学腐蚀，其负极的反应为Fe－3e－===Fe3＋

D．空气中太阳、风雨、湿度对钢材的腐蚀有较大影响

2．据报道，摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电，其电池反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－

2CO

＋6H2O，则下列说法中错误的是（　　）

A．放电时，CH3OH参与反应的电极为负极

B．充电时，电解质溶液的pH逐渐减小

C．放电时，负极的电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO

＋6H2O

D．充电时，每生成1molCH3OH转移6mol电子

3．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。

下列叙述不正确的是（　　）

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：

Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动

【答案】D

【解析】本题考查了原电池原理、电极反应式的书写以及电解原理。

a和b不连接时，不能构成原电池。

铁与铜发生置换反应，生成的铜附着在铁片上，A项正确；a和b用导线连接，构成原电池，溶液中的Cu2＋得到电子生成铜在铜片上析出，B项正确；无论a和b是否连接，都是铁片不断溶解生成Fe2＋，溶液中的Cu2＋不断得到电子生成Cu，溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，铜片作阳极，失电子生成铜离子，溶液中铜离子向阴极移动，在阴极上得电子，D项错误。

4．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2（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．0.4mol　　　　　　　　　B．0.5mol

C．0.6molD．0.8mol

【答案】C

【解析】通常电解CuSO4后脱离溶液的是2Cu＋O2，所以把脱离产物化合（成为CuO）再放回溶液，就可使其恢复原貌。

现能使其恢复原貌的是Cu2（OH）2CO3，不考虑CO2的溶解，即Cu2（OH）2CO3→Cu2（OH）2O→2CuO·H2O，所以是先电解CuSO4后电解水。

故有关系式：

Cu2（OH）2CO3～2CuO·H2O～转移6e－

解得n（e－）＝0.6mol。

5．有下列4种燃料电池的工作原理示意图，其中正极反应的产物为水的是（　　）

【答案】C

【解析】燃料电池通入燃料的电极为负极，通入氧气或空气的电极为正极。

正极反应

负极反应

A

O2＋4e－===2O2－

2H2－4e－＋2O2－===2H2O

B

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

2H2－4e－＋4OH－===4H2O

C

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

2H2－4e－===4H＋

D

O2＋4e－＋2CO2===2CO

2H2－4e－＋2CO

===2H2O＋2CO2↑

或CO－2e－＋CO

===2CO2↑

6.下列图示与对应的叙述相符的是（　　）

A．图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化

B．图2表示0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1CH3COOH溶液所得到的滴定曲线

C．图3表示KNO3的溶解度曲线，图中a点所示的溶液是80℃时KNO3的不饱和溶液

D．图4表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线，由图知t时反应物转化率最大

7．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化图如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．S（s，单斜）===S（s，正交）　ΔH＝＋0.33kJ·mol－1

B．正交硫比单斜硫稳定

C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高

D．①式表示断裂1molO2中的共价键所吸收的能量比形成1molSO2中的共价键所放出的能量少297.16kJ

8．用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。

下列说法中，正确的是（　　）

A．燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．此装置用于铁表面镀铜时，a为铁

C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出

D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下，a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等

9．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中存在S—F键。

已知：

1molS（s）转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。

则S（s）＋3F2（g）＝SF6（g）的反应热ΔH为（　　）

A．－1780kJ/molB．－1220kJ/mol

C．－450kJ/molD．＋430kJ/mol

【答案】B

【解析】本题主要考查了化学键与反应热的关系。

断裂1molS—S键需吸收280kJ的热量，断裂3molF－F键需吸收480kJ的热量，而形成6molS—F键放出330×6kJ的热量，则该反应的ΔH＝－1220kJ/mol。

10．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图所示。

导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。

下列说法正确的是（　　）

A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移

B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe（OH）2，进一步氧化、脱水形成铁锈

D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：

Cu－2e－===Cu2＋

11．下列说法不正确的是（　　）

A．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量减小

B．常温下，反应C（s）＋CO2（g）===2CO（g）不能自发进行，则该反应ΔH>0

C．一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率

D．相同条件下，溶液中Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋的氧化性依次减弱

12．根据下列热化学方程式：

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.5kJ/mol

②H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH2＝－285.8kJ/mol

③CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH3＝－870.3kJ/mol

可以计算出2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热为（　　）

A．ΔH＝＋244.1kJ/mol　　B．ΔH＝－488.3kJ/mol

C．ΔH＝－996.6kJ/molD．ΔH＝＋996.6kJ/mol

【答案】B

【解析】由盖斯定律可推知，将①×2＋②×2－③即可得2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l），同理该方程式的反应热ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝－488.3kJ/mol，故选B。

13．有关如图所示装置的叙述不正确的是（　　）

A．这是电解NaOH溶液的装置

B．该装置中Pt为正极，电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．该装置中Fe为负极，电极反应为：

Fe－2e－＋2OH－===Fe（OH）2

D．这是一个原电池装置

14．下列叙述正确的是（　　）

A．纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应速率加快

B．甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中，其负极上发生的反应为：

CH3OH＋6OH－＋6e－===CO2↑＋5H2O

C．在铁上镀铜时，金属铜作阴极

D．电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度不变

15．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色，则下列说法正确的是（　　）

A．x是正极，y是负极，CuSO4溶液的pH逐渐减小

B．x是正极，y是负极，CuSO4溶液的pH保持不变

C．x是负极，y是正极，CuSO4溶液的pH逐渐减小

D．x是负极，y是正极，CuSO4溶液的pH保持不变

16．市场上经常见到的标记为Li－ion的电池称为“锂离子电池”。

它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。

这种锂离子电池的电池反应式为：

Li＋2Li0.35NiO2

2Li0.85NiO2

下列说法不正确的是（　　）

A．放电时，负极的电极反应式：

Li－e－===Li＋

B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应

C．该电池不能用水溶液作为电解质

D．放电过程中Li＋向负极移动

二、非选择题

17．“嫦娥一号”的成功发射，实现了中国人“奔月”梦想。

（1）发射“嫦娥一号”的长征三号甲火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧，下列是298K时氢气（H2）、碳（C）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）燃烧的热化学方程式：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　　ΔH＝－285.8kJ/mol

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ/mol

C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）　ΔH＝－5518kJ/mol

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3kJ/mol

通过计算说明等质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是________，发射“嫦娥一号”的长征三号甲火箭的第三级使用液氢和液氧这种推进剂的优点是___________________________________（请写两条）。

（2）已知：

H2（g）===H2（l）　ΔH＝－0.92kJ/mol；O2（g）===O2（l）　ΔH＝－6.84kJ/mol；H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝44.0kJ/mol。

请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：

____________________________。

如果此次发射“嫦娥一号”的长征三号甲火箭所携带的燃料为45t，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，总共释放能量________kJ（保留3位有效数字）。

（3）氢气、氧气不仅燃烧时能释放热能，二者形成的原电池还能提供电能，美国的探月飞船“阿波罗号”使用的就是氢氧燃料电池，电解液为KOH溶液，其电池反应式负极：

________；正极：

________；电池总反应式：

_____________________________________。

18．由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点。

为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发。

燃料电池的燃料选择有氢气、甲醇等。

（1）二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气合成为甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。

已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－285kJ·mol－1①

CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－726.0kJ·mol－1②

写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式：

__________。

（2）有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇－空气燃料电池。

这种稀土金属氧化物在高温下能传导O2－。

①这个电池的正极发生的反应是__________________________；

负极发生的反应是__________________。

②在稀土氧化物的固体电解质中，O2－的移动方向是______。

③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车。

主要原因是_____________。

【答案】

（1）CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（l）＋H2O（l）

ΔH＝＋298.5kJ·mol－1

（2）①O2＋4e－===2O2－　CH3OH＋3O2－－6e－===CO2↑＋2H2O　②正极流向负极　③燃料电池的能量转化率高

【解析】

（1）热化学方程式①×

－热化学方程式②可得合成甲醇的热化学方程式为CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（l）＋H2O（l）　ΔH＝＋298.5kJ·mol－1。

（2）该燃料电池的正极是氧气得电子，而负极则是甲醇失电子的反应。

由于正极氧气得电子生成O2－，从而导致正极富余O2－，而负极缺乏O2－，故在固体电解质中O2－从正极流向负极；燃料电池中使用的燃料不经过燃烧而直接转化为电能，能量转化率高。

19．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。

（1）以下为铝材表面处理的一种方法。

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________（用离子方程式表示）。

为将碱洗糟液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。

a．NH3　　　b．CO2　　　

c．NaOH　　　d．HNO3

②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________。

取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是______________。

（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________。

（3）利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。

若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为______________。

【解析】本题考查铝及其化合物的性质，电解池、电镀的工作原理以及金属的电化学保护，考查学生的综合运用分析能力。

（1）①Al、Al2O3和Al（OH）3均既能与强酸反应又能与强碱反应，因此，用碱处理铝材表面的氧化膜时，当氧化膜溶解后，暴露出的Al可以继续与强碱反应放出氢气，反应方程式为：

2Al＋2H2O＋2OH－＝2AlO

＋3H2↑，碱洗废液中含有AlO

，加入酸性物质可以生成Al（OH）3，由于Al（OH）3可以溶于强酸（HNO3为强酸），因此酸性物质选用CO2，选b。

②题目给出，电解目的是在铝材表面生成氧化膜，因此电极反应为：

2Al－6e－＋3H2O＝Al2O3＋6H＋；由于电解液是硫酸，因此难免会溶解一定量的Al2O3，在电极上也可能生成一定量的Al3＋，由于Al3＋水解呈酸性，HCO

水解呈碱性，二者相互促进，产生气体CO2和沉淀氢氧化铝。

也可以解释为，加入NaHCO3，提高了溶液的pH，当pH升高到一定程度，Al（OH）3沉淀析出。

（2）电镀过程中，为保持电镀质量，必须保持电镀液浓度的稳定，因此用Cu作为阳极，这样用阳极溶解的Cu，补充阴极析出的Cu，从而保持电解液的浓度稳定。

（3）利用电化学法保护金属，从原理上来说，就是被保护金属材料上发生还原反应，从而保证金属不被腐蚀。

碳棒为惰性电极，Fe为活泼电极，保护Fe只能用电解法，此时Fe作为阴极，故选N；但X为Zn时，Zn活泼性大于Fe，Fe可以作为原电池的正极被保护，这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法。

20．如图所示，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。

A，B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。

M、N是多孔的Ni的电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。

G为电流计，K为开关。

C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。

若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。

（1）外电源的正、负极分别是R为________，S为________。

（2）A附近溶液的现象是______________，B附近发生的电极反应式为__________________________。

（3）滤纸上的紫色点向哪方移动？

________。

（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要因为________________，有关的反应式为____________________。

21．如图，p、q为直流电源两极，A为＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。

试回答：

（1）p为________极，A极发生了________反应。

（2）C为________极，试管里收集到的气体是________；D为________极，试管里收集到的气体是________。

（3）C极的电极反应式是_____________________。

（4）在电解过程中，测得的C、D两极上产生的气体的实验数据如下：

时间（min）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

阴极生成气体体积（cm3）

6

12

20

29

39

49

59