学年选修4 第1章 化学反应与能量 本章测试 8.docx

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学年选修4第1章化学反应与能量本章测试8

第1章化学反应与能量

1．下列说法不正确的是（　　）

A．化学变化过程是原子的重新组合过程

B．根据化学反应中的能量变化情况，化学反应可分为吸热反应和放热反应

C．化学反应中的能量变化多少与其反应物用量有关

D．化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的

【答案】D

2．下列关于燃料与能源的说法不正确的是（　　）

A．将煤通过物理变化液化后再作为能源，可减少PM2.5引起的危害

B．生物质能、风能、水能是可再生能源

C．“开发利用新能源”、“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量

D．煤、石油、天然气为不可再生的化石燃料

【答案】A

3．某反应由两步反应A、B、C构成，反应过程中的能量变化曲线如图，下列叙述正确的是（　　）

A．两步反应均为吸热反应

B．三种化合物中C最稳定

C．加入催化剂会改变反应的焓变

D．整个反应的ΔH＝E1－E2

【答案】B

【解析】A到B为吸热反应，B到C为放热反应，A错；加入催化剂不会改变反应的焓变，C错；整个反应的ΔH＝E4＋E2－E1－E3，D错。

4.下图为N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化。

下列说法正确的是（　　）

A.1molN2（g）和1molO2（g）反应放出的能量为180kJ

B.1molN2（g）和1molO2（g）具有的总能量小于2molNO（g）具有的总能量

C.通常情况下，N2（g）和O2（g）混合能直接生成NO

D.NO是一种酸性氧化物

，能与NaOH溶液反应生成盐和水

【答案】B

【解析】由题图可知，N2（g）+O2（g）＝2NO（g）　ΔH=（946+498-2×632）

kJ·mol-1=+180kJ·mol-1，A错误；因为该反应是吸热反应，所以反应物总能量小

于生成物总能量，B正确；N2和O2在放电条件下才会反应，C错误；NO不是酸性氧化物

，D错误。

5.下列有关电化学的示意图中正确的是（　　）

【答案】D

【解析】铜锌原电池，Zn作负极，A错误；B装置Zn应放在ZnSO4溶液中，Cu应放在CuSO4溶液中，图示装置不会构成原电池，B错误；电解精炼铜，应将粗铜作阳极，C错误；电解饱和食盐水，在阴极产生H2，阳极产生Cl2，D正确。

6.下列说法中，错误的是（　　）

A.电解饱和食盐水或熔融氯化钠时，阳极的电极反应式均为2Cl--2e-

Cl2↑

B.酸性介质或碱性介质的氢氧燃料电池的正极反应式均为O2+2H2O+4e-

4OH-

C.精炼铜和电镀铜时，与电源负极相连的电极反应式均为Cu2++2e-

Cu

D.钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe-2e-

Fe2+

【答案】B

【解析】还原性强的阴离子在阳极放电，A正确；酸性介质时正极反应式为O2+4e-+4H+＝2H2O，B错误；与电源负极相连的是电解池阴极，电极反应式均为Cu2++2e-＝Cu，C正确；析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应均为Fe失去电子，电极反应式均为Fe-2e-＝Fe2+，D正确。

7.在一容器中放入海水，几种铁制品在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序是（　　）

①铁②镀锡的铁③镀锌的铁④镀铜的铁

A.④>②>①>③　　　　B.②>①>③>④

C.④>②>③>①D.③>②>④>①

【答案】A

8.用电解法制备无机高分子聚合物——聚合氯化铝。

如图所示，在一定条件下进行，电解总反应可表示：

Al+H2O+AlCl3

Al2（OH）mClx-m+H2↑（未配平），则下面说法中正确的是（　　）

A.Cu电极与电源正极相连

B.聚合氯化铝化学式中x=4

C.电解时阴极的电极反应式为2H++2e-＝H2↑

D.将电源换成导线连接两电极，则不能形成原电池

【答案】C

【解析】根据方程式可知反应中铝失去电子，所以铝作阳极，与电源的正极相连，Cu电极作阴极，与电源负极相连，A错误；根据化合价代数和为0可知3×2=m+x-m，则聚合氯化铝化学式中x=6，B错误；电解时阴极氢离子放电，则电极反应式为2H++2e-

H2↑，C正确；将电源换成导线连接两电极，能形成原电池，其中铝是负极，铜是正极，氯化铝作电解质溶液，D错误。

9.已知氢气和碳燃烧的热化学方程式为

①2H2（g）+O2（g）

2H2O（l）　ΔH1=-akJ·mol-1

②H2（g）+

O2（g）

H2O（g）　ΔH2=-bkJ·mol-1

③C（s）+

O2（g）

CO（g）　ΔH3=-ckJ·mol-1

④C（s）+O2（g）

CO2（g）　ΔH4=-dkJ·mol-1

下列说法正确的是（　　）

A.氢气的燃烧热为bkJ·mol-1

B.碳的燃烧热为ckJ·mol-1

C.一氧化碳的燃烧热为（d-c）kJ·mol-1

D.

a=b

【答案】C

10.将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。

已

知：

TiO2（s）+2Cl2（g）

TiCl4（l）+O2（g）　ΔH=+140.5kJ·mol-1

C（s，石墨）+

O2（g）

CO（g）　　ΔH=-110.5kJ·mol-1

则反应TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s，石墨）

TiCl4（l）+2CO（g）的ΔH是　

A.+80.5kJ·mol-1　　　　B.+30.0kJ·mol-1

C.-30.0kJ·mol-1D.-80.5kJ·mol-1

【答案】D

11.镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池成为人们研制绿色原电池的关注焦点。

其中一种镁原电池的反应为xMg+Mo3S4

MgxMo3S4，在镁原电池放电时，下列说法错误的是　世纪金榜导学号30682326（　　）

A.Mg2+向正极迁移

B.Mo3S4得到电子

C.Mo3S4发生氧化反应

D.负极反应为Mg-2e-＝Mg2+

【答案】C

【解析】原电池溶液中阳离子向正极移动，A正确；Mo3S4在反应中是氧化剂，发生还原反应，B正确，C错误；该原电池反应中镁是原电池的负极，失去电子，电极反应是Mg-2e-＝Mg2+，D正确。

12.铁银碱性电池具有优良的循环寿命，其总反应方程式为2Fe+Ag2O2+2H2O

2Fe（OH）2+2Ag。

下列说法中不正确的是（　　）

A.电池放电过程中阳离子向正极移动

B.电池放电时，Ag2O2作原电池的正极

C.电池充电过程中阴极附近溶液的碱性减弱

D.电池充电时，阳极的电极反应式为2Ag+4OH--4e-＝Ag2O2+2H2O

【答案】C

【解析】原电池中，阳离子向正极移动，A正确；根据总反应，放电时Fe作负极，发生2Fe+4OH--4e-＝2Fe（OH）2，Ag2O2作原电池的正极，B正确；充电时，阳极反应式为2Ag+4OH--4e-＝Ag2O2+2H2O，阴极反应式为2Fe（OH）2+4e-＝2Fe+4OH-，阴极附近碱性增强，C错误，D正确。

13.已知NO2和N2O4的结构式分别是

和

，N—N键的键能为167kJ·mol-1，NO2中氮氧键的键能为466kJ·mol-1，N2O4中氮氧键的键能为438.5kJ·mol-1，N2O4（g）

2NO2（g）　ΔH为

A.+57kJ·mol-1　　　B.-57kJ·mol-1

C.+114kJ·mol-1D.+28.5kJ·mol-1

【答案】A

【解析】ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能，所以N2O4（g）

2NO2（g）的反应热ΔH=438.5kJ·mol-1×4+167kJ·mol-1-466kJ·mol-1×2×2=+57kJ·mol-1，所以N2O4转化为NO2的热化学方程式为N2O4（

g）

2NO2（g）　ΔH=+57kJ·mol-1。

14.如图装置（Ⅰ）为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K+通过，该电池放电时的化学方程式为2K2S2+KI3＝K2S4+3KI。

装置（Ⅱ）为电解示意图。

当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。

则闭合K时，下列说法正确的是（　　）

A.K+从右到左通过离子交换膜

B.电极A上发生的反应为3I--2e-＝

C.电极X上发生的反应为2Cl--2e-＝Cl2↑

D.当有0.1molK+通过离子交换膜，X电极上产生1.12L气体（标准状况）

【答案】D

【解析】当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红，电极X是阴极，电极A是负极，B是正极，原电池中阳离子向正极移动，所以K+从左到右通过离子交换膜，A错误；负极失去电子，根据总的反应式可知，负极X是失去电子，B错误；电极X上发生的反应为2H+-2e-

H2↑，C错误；根据得失电子守恒可知，通过0.1mole-时，X电极生成氢气是0.05mol，D正确。

15.一种可快速充放电的铝离子电池，该电池电解质为离子液体{AlCl3/[EMIM]Cl}，放电时有关离子转化如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A.放电时，负极发生：

2AlC-e-＝Al2C+Cl-

B.放电时，电路中每流过3mol电子，正极减少27g

C.充电时，泡沫石墨极与外电源的负极相连

D.充电时，阴极发生：

4Al2C+3e-＝Al+7AlC

【答案】D

【解析】放电时，活泼的金属铝是负极失电子生成Al3+，然后与AlC结合生成Al2C，电极反应式为Al-3e-+7AlC＝4Al2C，A错误；负极Al失电子，每流过3mol电子，负极减少27g，B错误；泡沫石墨极与外电源的正极相连，C错误；充电时，Al2C在阴极得电子4Al2C+3e-＝Al+7AlC，D正确。

16.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。

采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu+H2O

Cu2O+H2↑。

下列说法正确的是（　　）

A.钛电极发生氧化反应

B.阳极附近溶液的pH逐渐增

大

C.离子交换膜应采用阳离子交换膜

D.阳极反应式是2Cu+2OH--2e-＝Cu2O+H2O

【答案】D

【解析】钛电极为阴极发生还原反应，A错误；铜电极作阳极，反应式为2Cu+2OH--2e-＝Cu2O+H2O，OH-由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C错误，D正确；由阴极区迁移过来的OH-在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B错误。

17.甲烷、甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，还可以作为燃料电池的原料。

利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇。

（1）已知：

①H2（g）+

O2（g）＝H2O（l）　　ΔH1=-285.8kJ·mol-1

②CO2（g）＝CO（g）+

O2（g）　　ΔH2=+283.0kJ·mol-1

若甲醇的燃烧热为ΔH3，试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO（g）+2H2（g）

CH3OH（l）的ΔH=__________。

某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.76kJ热量，同时生成3.6g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为____________。

（2）以CH4和H2O为原料，通过下列反应也可以制备甲醇。

Ⅰ：

CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g）　　ΔH=+206.0kJ·mol-1

Ⅱ：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）　　ΔH=-129.0kJ·mol-1

CH4（g）与H2O（g）反应生成CH3OH（g）和H2（g）的热化学方程式为___________________________。

（3）将H2与CO2以4∶1的体积比混合，在适当的条件下可制得CH4。

已知：

①CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（l）　　ΔH=-890.3kJ·mol-1

②H2（g）+

O2（g）

H2O（l）　　ΔH=-285.8kJ·mol-1

则CO2（g）与H2（g）反应生成CH4（g）与液态水的热化学方程式是_______________________________。

【答案】

（1）2ΔH1-ΔH2-ΔH3　1∶1

（2）CH4（g）+H2O（g）＝CH3OH（g）+H2（g）　　ΔH=+77kJ·mol-1

（3）CO2（g）+4H2（g）＝CH4（g）+2H2O（l）　　ΔH=-252.9kJ·mol-1

【解析】

（1）由甲醇的燃烧热可得③CH3OH（l）+

O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）　ΔH3，将①×2-②-③可得目标热化学方程式，故ΔH=2ΔH1-ΔH2-ΔH3。

由ΔH1、ΔH2可知H2、CO的燃烧热分别为285.8kJ·mol-1、283.0kJ·mol-1，设混合气体中H2为xmol，CO为ymol，n（H2O）=0.2mol，n（H2）=0.2mol，H2燃烧放出的热量Q=0.2mol×285.8kJ·mol-1=57.16kJ，则混合气体中CO燃烧放出的热量为

113.76kJ-57.16kJ=56.6kJ，则混合气体中n（CO）=56.6kJ÷283.0kJ·mol-1=0.2mol。

（2）依据盖斯定律，Ⅰ+Ⅱ得到：

CH4（g）+H2O（g）＝CH3OH（g）+H2（g）　ΔH=（206.0-129.0）kJ·mol-1=+77.0kJ·mol-1。

（3）利用盖斯定律将氧气消去，可知4×②-①得CO2（g）与H2（g）反应生成CH4（g）与液态水的热化学方程式是CO2（g）+4H2（g）＝CH4（g）+2H2O（l）　　ΔH=-252.9kJ·mol-1。

18.Ⅰ.工业上用下列反应制取氢气：

①CH4（g）+H2O（g）＝CO（g）+3H2（g）

ΔH1=+206.2kJ·mol-1

②CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）

ΔH2=+247.4kJ·mol-1。

则CH4（g）+2H2O（g）＝CO2（g）+4H2（g）　ΔH=________kJ·mol-1。

Ⅱ.金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。

已知，铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO4）。

（1）铜、铬构成的原电池如图，其中盛稀硫酸的烧杯中的现象为________________________。

盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是________（填选项字母）。

A.盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液

B.理论上1molCr溶解，盐桥中将有2molCl-进入左池，2molK+进入右池

C.此过程中H+得电子，发生氧化反应

D.电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥转移到左烧杯中

（2）在下图装置中，发现铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色。

写出正极的电极反应式：

___________________________________________________________________。

（3）某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到：

①铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状；②反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越多，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。

请解释这两种现象的原因：

_______________________。

【答案】Ⅰ.+165.0Ⅱ.

（1）铜电极上有气泡产生　B

（2）4H++N+3e-

NO↑+2H2O

（3）Cu2+水解使溶液呈酸性，铬既能与Cu2+发生置换反应生成Cu，又能与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，使产生氢气的速率加快

【解析】Ⅰ.根据盖斯定律，①×2-②得出CH4（g）+2H2O（g）＝CO2（g）+4H2（g）ΔH=ΔH1×2-ΔH2=+206.2kJ·mol-1×2-247.4kJ·mol-1=+165.0kJ·mol-1。

Ⅱ.

（1）铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO4），说明铬电极是负极，铜电极是正极，氢离子在正极放电，所以盛稀硫酸的烧杯中的现象为铜电极上有气泡产生。

原电

池中当电解质溶液是AgNO3溶液时，盐桥中的电解质溶液就不能用KCl琼脂溶液，A错误；理论上1molCr溶解，Cr-2e-＝Cr2+，转移2mol电子，同时正极消耗2molH+，2H++2e-＝H2↑，盐桥中将有2molCl-进入左池，2molK+进入右池，B正确；H+得电子，发生还原反应，C错误；电子不能在溶液中传递，D错误。

（2）稀硝酸作电解液时，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色，说明溶液中的硝酸根离子得到电子，产生NO，NO被氧化生成NO2，因此铜是负极，铬是正极，则正极的电极反应式为4H++N+3e-＝NO↑+2H2O。

（3）Cr比铜活泼，既能与铜盐发生置换反应生成Cu，又能与酸反应生成氢气，由于Cu2+水解使溶液呈酸性，铬与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，因此使产生氢气的速率加快。

19.在如图装置中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L-1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L-1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则

（1）E为电源________极，D为________极。

（2）A极的电极反应式为_______________________，析出物质________mol。

（3）B极的电极反应式为______________________________，放出气体________mL（标准状况）。

（4）C极的电极反应式为__________________________，析出物质________mol。

（5）D极的电极反应式为_________________________，放出气体________mL（标准状况）。

（6）向甲烧杯中滴入石蕊试液，_______极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到______溶液。

【答案】

（1）负　阳

（2）4Ag++4e-＝4Ag　0.025（3）4OH--4e-＝2H2O+O2↑　140

（4）Cu2++2e-＝Cu　0.0125（5）2Cl--2e-＝Cl2↑　280（6）B　HNO3

20.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：

保持污水的pH在5.0～6.0，通过电解生成Fe（OH）3沉淀。

Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。

阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，除去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。

某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。

（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。

此时，可向污水中加入适量的________。

a.BaSO4　　　　　b.CH3CH2OH

c.Na2SO4d.NaOH

（2）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是

①___________________________________________________________________；

②___________________________________________________________________。

（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是___________。

（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。

为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（如图）。

A物质的化学式是______________。

【答案】

（1）c

（2）①Fe-2e-＝Fe2+②4OH--4e-＝2H2O+O2↑

（3）4Fe2++10H2O+O2＝4Fe（OH）3↓+8H+（4）CO2

【解析】

（1）BaSO4难溶、CH3CH2OH是非电解质，NaOH对溶液碱性影响较大，不符合“保持污水的pH在5.0～6.0”的要求，故选c。

（2）电解池的阳极上发生氧化反应，铁为活性电极应该被氧化，另外生成的无色气体是氧气，电极反应式为①Fe-2e-＝Fe2+，②4OH--4e-＝2H2O+O2↑。

（3）Fe2+可以被氧气氧化，欲生成Fe（OH）3，一定要有水的参与，发生反应的离子方程式为4Fe2++10H2O+O2＝4Fe（OH）3↓+8H+。

（4）总反应为甲烷被氧化生成CO2和H2O，负极生成CO2，正极反应式为O2+4e-+2CO2＝2C，故CO2可被循环利用，在正极参与反应。

21.

（1）已知，CO可将部分氮的氧化物还原为N2。

①2CO（g）+2NO（g）

N2（g）+2CO2（g）　ΔH=-746kJ·mol-1

②4CO（g）+2NO2（g）

N2（g）+4CO2（g）　ΔH=-1200kJ·mol-1。

写出CO将NO2还原为NO的热化学方程式：

___________________________________________________________________。

（2）乙二醛（OHC—CHO）是一种重要的精细化工产品。

乙二醛电解氧化制备乙醛酸

（OHC—COOH）的生产装置如图所示，通电后，阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸。

①阴极反应式为_____________________________________________________。

②阳极液中盐酸的作用，除了产生氯气外，还有____________________________作用。

③保持电流强度为aA，电解tmin，制得乙醛酸mg，列式表示该装置在本次电解中的电流效率η=________。

（设：

法拉第常数为fC·mol-1；η=×100%）

【答案】

（1）CO（g）+NO2（g）

CO2（g）+NO（g）　ΔH=-227kJ·mol-1

（2）①2H++2e-＝H2↑②增强溶液导电性③%

【解析】

（1）根据盖斯定律，

（②-①）得到CO（g）+NO2（g）

CO2（g）+NO（g）　ΔH=

（-1200kJ·mol-1+746kJ·mol-1）=-227kJ·mol-1。

（2）①阴极是溶液中的氢离子放电产生氢气，则阴极反应式为2H++2e-＝H2↑。

②盐酸是强酸，因此阳极液中盐酸的作用，除了产生氯气外，还有增强溶液导电性的作用。

③保持电流强度为aA，电解tmin，则通过电子的物质的量为

mol。

反应中乙醛生成乙醛酸，碳元素的化合价从+1价升高到+2价，则制得乙醛酸mg，转移电子的物质的量是

×1×2mol，所以该装置在本次电解中的电流效率η=

×100%=%。