2019年高中化学 第1章 化学反应与能量转化单元质量评估 鲁科版选修4.doc

2019年高中化学 第1章 化学反应与能量转化单元质量评估 鲁科版选修4一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)1.下列说法正确的是( )A放热反应在常温下一定容易进行B植物的光合作用是把太阳能转化为热能的过程 C反应是放热还是吸热是由反应物和生成物所具有的能量的相对大小决定的D凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应2.(xx海口高二检测)下列各变化中属于原电池反应的是( )A在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化C红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层D浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜3.(xx石家庄高二检测)我国卫星发射所用的长征2号火箭的主要燃料是偏二甲肼(C2H8N2)，氧化剂是NO2，燃烧产物只有N2、CO2和H2O。有的国家用肼(N2H4)作为火箭发动机的燃料。NO2为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H=+67.7 kJmol-1N2H4(g)O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H=-534 kJmol-1。下列关于肼和NO2反应的热化学方程式中正确的是( )A.2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O (l) H=+1 135.7 kJmol-1B.2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(l) H=-1 135.7 kJmol-1C.N2H4(g)NO2(g)=N2(g)2H2O(g) H=+1 135.7 kJmol-1D.2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g) H=-1 135.7 kJmol-14.某同学为了使反应2HCl2Ag=2AgClH2能进行，设计了如图所示的四个实验，你认为可行的方案是( )5.(xx合肥高二检测)已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol OO键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol HO键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为( )A920 kJB557 kJC436 kJD188 kJ6.(xx大纲版全国卷)反应A+B C(H0)分两步进行：A+BX (H0) XC(H0)下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 ( )7.下面有关电化学的图示，完全正确的是( )8.有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是( )A稀醋酸与0.1 molL-1 NaOH溶液反应：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJmol-1B氢气的燃烧热为285.5 kJmol-1， 则水分解的热化学方程式2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H=+285.5 kJmol-1C密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6 g时，放出19.12 kJ热量。 则Fe(s)+S(s)=FeS(s) H=-95.6 kJmol-1D已知2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=221 kJmol-1，则可知C的燃烧热为110.5 kJmol-19.某学生用如图所示装置进行化学反应X2Y=2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到导管中甲处液面下降，乙处液面上升。关于该反应的叙述正确的是( )该反应为放热反应生成物的总能量比反应物的总能量高该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来ABC D10.(2011新课标全国卷)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是( )A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB电池放电时，负极反应为Fe+2OH-2e-=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O11.根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是( )ACO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量B该反应的焓变大于零C该反应中有离子键断裂也有共价键断裂D由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应12. (xx蚌埠高二检测)用惰性电极电解一定量的Cu(NO3)2溶液，下列说法中正确的是( )A.阳极发生的电极反应为Cu2+2e=CuB.阴极发生的电极反应为4OH4e=2H2O+O2C.若有6.4 g金属Cu析出，放出的O2一定为0.05 molD.电解完成后，加入一定量的Cu(OH)2，溶液可能恢复到原来的浓度13.(xx金华高二检测)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周中心区(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O22H2O4e-=4OHC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Cu2e-=Cu214.(xx四川高考)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH-4e-+H2O=CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是( )A.检测时，电解质溶液中的H+向负极移动B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C.电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2OD正极上发生的反应是：O2+4e-+2H2O=4OH-15.(xx福建高考)将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是( )ACu电极上发生还原反应B电子沿ZnabCu路径流动C片刻后甲池中c(SO42-)增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色 16.(xx杭州高二检测)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，使镁原电池越来越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+Mo3S4MgxMo3S4在镁原电池放电时，下列说法错误的是( )AMg2+向正极迁移B正极反应为Mo3S4+2xe-=Mo3S42x-CMo3S4发生氧化反应D负极反应为xMg-2xe-=xMg2+二、非选择题(本题包括5小题，共52分)17.(7分)煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用：a.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的热化学方程式为a.C(s)+O2(g)=CO2(g) H=E1 b.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=E2 H2(g)+O2(g)=H2O(g) H=E3 CO(g)+O2(g)=CO2(g) H=E4 回答下列问题：(1)与途径a相比途径b有较多的优点，即_。(2)上述四个热化学方程式中的反应_中H0。(3)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是_。A.a比b多B.a比b少C.a与b在理论上相同(4)根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为_。18.(7分)工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。电解法：该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。(1)用Fe做电极的原因为_。(2)在阴极附近溶液pH升高的原因是 (用电极反应解释) _。溶液中同时生成的沉淀还有_。19.(10分)(2011四川高考)开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。请回答下列问题：(1)已知1 g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为_。(2)该循环工艺过程的总反应方程式为_。(3)用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是_。(4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO(OH)+MH Ni(OH)2+M电池放电时，负极的电极反应式为_。充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为_。20.(13分)可燃冰中蕴藏着大量的甲烷，有望成为未来新能源。已知1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出的热量为890.3 kJ，当它不完全燃烧生成CO气体和液态H2O时，放出的热量为519 kJ。如果1 mol CH4在n g O2中燃烧生成CO、CO2气体和液态H2O，放出731.25 kJ热量。(1)写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式。(2)写出甲烷气体不完全燃烧的热化学方程式。(3)计算n的值。21.(15分)(2011江苏高考)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=206.2 kJmol1CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=247.4 kJmol12H2S(g)=2H2(g)+S2(g) H=169.8 kJmol1(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_。(2)H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例的空气，使部分H2S燃烧，其目的是_;燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均不是气体，写出该反应的化学方程式：_。(3)H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图a所示。图中A、B表示的物质依次是_。(4)电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见图b(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。电解时，阳极的电极反应式为_。(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350 时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为_。答案解析1.【解析】选C。化学反应是吸热还是放热与反应条件无关，A、D错；光合作用是把太阳能转化为内能，B错；C对。2.【解析】选B。镀锌铁表面有划损时,形成锌铁原电池，铁为正极，被保护，B对；A、C、D均为化学腐蚀。3.【解析】选D。分析热化学方程式正误的选择题时可以选用排除法，首先根据反应物产物的状态判断，题干中生成气态水，排除A、B；其次根据H的数值判断，肼可以作为火箭发动机的燃料，反应一定为放热，H0。产物的总能量大于反应物的总能量，A、B对；反应过程中离子键、共价键均发生断裂，C对；化学反应的吸、放热情况与反应条件无必然关系，D错。12.【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)Cu2+在阴极得电子，OH在阳极失去电子；(2)据得失电子守恒计算；(3)加入Cu(OH)2有可能使溶液恢复到原浓度。【解析】选D。用惰性电极电解一定量的Cu(NO3)2溶液，阴极发生的电极反应为Cu2+2e=Cu，阳极发生的电极反应为4OH4e=2H2O+O2，A、B错误；若阴极只有铜放电时，每有6.4 g金属Cu(即0.1 mol)析出，转移电子是0.2 mol，据得失电子守恒知，放出的O2一定为0.05 mol，若阴极还有H放电，则产生的氧气就比0.05 mol还多，而此时脱离溶液的相当于是CuO和H2O，若二者等物质的量时，可以向其中加入一定量的Cu(OH)2，溶液恢复到原来的浓度，故C错误，D正确。【方法技巧】有关电化学计算的类型及解题的方法步骤(1)计算类型。两极产物的定量计算；反应后溶液的c(H+)或c(OH-)；相对原子质量的计算；由线路中转移电子的量求产物的量；由产物的量求线路中转移电子的量。(2)常用方法。根据电子守恒法计算：用于串联电路中的阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等；根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算；根据关系式计算：根据得失电子守恒关系找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。(3)计算步骤。根据现象或其他条件(如果是电解池，可以根据与电源正负极的连接情况)，准确判断出电极名称及反应类型；准确写出电极反应式；根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述合适的方法建立等量关系求解。13.【解析】选B。液滴边缘为正极，发生吸氧腐蚀，B对；液滴下的铁为负极，失去电子，发生氧化反应，C错；阴离子移向原电池的负极，即由b移向a，A错；若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，负极为铁，被腐蚀，D错。14.【思路点拨】燃料电池燃料总是在负极上反应，氧气在正极上反应时注意电解质溶液的酸碱性。【解析】选C。正极反应为：O2+4H+4e-=2H2O,负极反应生成氢离子，正极上消耗氢离子，因此氢离子应该向正极移动，A、D错；由正极反应方程式中的比例关系可知，每转移0.4 mol电子，反应掉氧气0.1 mol即2.24 L，B错;将电池的正负极反应方程式相加即可得C项正确。【方法技巧】燃料电池电极反应式及总式书写方法写燃料电池电极反应式一般分为三步：(1)先写出还原剂和氧化产物(如CH4、CO2或CH4、CO32-)、氧化剂和还原产物(如O2O2-或O2OH-或O2H2O)，由升高或降低价数写出失去或得到的电子数。(2)结合电解质，考虑为平衡状态时电荷应加上什么粒子(H+、OH-或H2O)。(3)各个元素原子数目应相等，即配平电极反应。按照电子守恒电荷守恒原子守恒的顺序书写，并配平。15.【思路点拨】解答本题时应明确如下四点：(1)甲和乙装置形成原电池做电源电解饱和硫酸钠溶液。(2)原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应。(3)阴离子分别移向原电池的负极和电解池的阳极。(4)电子在原电池中由负极移向正极，在电解池中由阳极移向阴极，但是不经过电解质溶液。【解析】选A。K闭合后，甲和乙装置通过盐桥形成原电池，Zn是负极，发生氧化反应，Cu是正极，发生还原反应，A选项正确；电子不经过溶液，B选项错误；在原电池中阴离子由正极移向负极，盐桥中的Cl向甲池移动，K+向乙池移动，两池中的c(SO42-)均不变，C选项错误；a是电解池的阴极，电极反应是：2H+2e=H2，由于H+来自于水的电离，所以H+放电的同时溶液中产生了OH，所以滤纸的a点变红，D选项错误。16.【解析】选C。放电时为原电池，阳离子移向原电池的正极，A对；正极反应为Mo3S4+2xe-=Mo3S42x-,正极发生还原反应，负极反应为xMg-2xe-=xMg2+,B、D对，C错。17.【解析】(1) 煤与水蒸气反应变为气体燃料后，燃料利用率高。(2)上述四个反应中，需吸收热量的有,故E20。(3)根据盖斯定律，反应放出的热量只与反应的始态与终态有关，与反应的路径无关，故产生的总能量a=b。(4)由已知的四个热化学方程式可以看出，+可得到，故E1、E2、E3、E4的关系为E1=E2+E3+E4。答案：(1)变成气体燃料以后，煤的利用率高，使燃烧充分，运输方便(2) (3)C (4)E1=E2+E3+E418.【解析】在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀，则Cr2O72-被还原，铁作阳极可以提供起还原剂作用的Fe2+；酸性废水中阴极反应：2H+2e-=H2，pH升高，因为酸性减弱，Fe2+被Cr2O72-氧化为Fe3+后，会以Fe(OH)3的形式沉淀下来。答案：(1)阳极反应为Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+(2)2H+2e-=H2 Fe(OH)319.【解析】(1)反应方程式：4FeS211O2=2Fe2O38SO2，标出各物质的聚集状态；在反应中4 mol FeS2的质量为m(FeS2)=4 mol120 gmol1=480 g，放热Q=480 g7.1 kJg-1=3 408 kJ，对应的热化学方程式为：4FeS2(s)11O2(g)=2Fe2O3(s)8SO2(g) H=3 408 kJmol1。(2)在反应器中发生反应：SO2I22H2O=2HIH2SO4，在膜反应器中的反应为：2HII2H2，将两个方程式相加得：SO22H2O=H2SO4H2。(3)在膜分离器中发生反应：2HII2H2，将H2分离出来有利于平衡向右移动，利于I2和H2的生成。(4)负极反应物MH失去电子，生成的H在碱性条件下生成H2O，电极反应式为MHeOH=H2OM。O2与MH发生反应，生成H2O和M，电极反应式为4MHO24e=2H2O4M。答案：(1)4FeS2(s)11O2(g)=2Fe2O3(s)8SO2(g) H=3 408 kJmol1(2)SO22H2O=H2SO4H2(3)促使平衡向右移动，有利于碘和氢气的生成(4)MHeOH=H2OM4MHO24e=2H2O4M20.【解析】(1)1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量就是CH4的燃烧热，所以表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1。(2)CH4气体不完全燃烧的热化学方程式写成下面两种形式都可以：CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) H=-519 kJmol-1 或2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) H=-1 038 kJmol-1(3)CH4气体完全燃烧的热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1 设1 mol CH4中，发生反应的CH4的物质的量分别为x、y，则有：解得：x0.43 mol,y0.57 mol相应消耗O2的质量为：(3x/2+2y)mol32 gmol-1=57.12 g。答案：(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1(2)CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) H=-519 kJmol-1或2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) H=-1 038 kJmol-1(3)n=57.1221.【解析】(1)将反应标号：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=206.2 kJmol1；CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=247.4 kJmol12H2S(g)=2H2(g)+S2(g) H=169.8 kJmol1则反应CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)可以由2-得到，H=206.22-247.4=165.0 (kJmol-1)。(2)H2S的热分解需要能量来引发，H2S的燃烧为放热反应，可以为分解提供能量。(3)水在2 000 K左右可以分解为氢气、氧气；当温度继续升高，氢气、氧气也获得了足够的能量继续分解为氢原子、氧原子。(4)电解尿素，阳极区为失去电子的氧化反应，生成氮气。(5)根据“仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)”，假设仅含一个氢原子，则M=1/0.07713，金属的相对原子质量=13-1=12，舍掉；假设含有两个氢原子，M=2/0.07726，金属的相对原子质量=26-2=24，可得该金属氢化物为MgH2。答案：(1)CH4(g)+2H2O(g)= CO2(g)+4H2(g) H=165.0 kJmol-1(2)为H2S热分解反应提供热量2H2S+SO2=2H2O+3S(或4H2S+2SO2=4H2O+3S2)(3)H、O(或氢原子、氧原子)(4)CO(NH2)2+8OH-6e-=CO32-+N2+6H2O(5)2Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2