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苏教版高中化学选择性必修1专题1化学反应与能量变化检测含答案
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这是一份苏教版高中化学选择性必修1专题1化学反应与能量变化检测含答案，共10页。
专题1 化学反应与能量变化注意事项1.全卷满分100分。考试用时75分钟。2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 P 31S 32 Cl 35.5 Mn 55 Fe 56 Cu 64 Ag 108。 一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列符合新能源标准的是( )①天然气 ②煤 ③氢能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能A.①②③④ B.③⑤⑥⑦ C.①③⑤⑥⑦ D.③④⑤⑥⑦2.根据能量变化示意图,下列说法正确的是( )A.断开1 mol HCl(g)中的H—Cl键需要吸收b kJ能量B.反应H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g),反应物的总能量小于生成物的总能量C.2 mol HCl(l)分解成1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)需要吸收c kJ热量D.H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=(a-b) kJ· mol-13.图1是铜锌原电池示意图,图2中,x表示实验时流入正极的电子的物质的量,y表示( ) A.n(Cu) B.c(Zn2+) C.c(H+) D.c(SO42-) 4.利用CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OCH3(g)和H2O(g)有利于实现碳中和,其反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是( )A.若该反应在绝热密闭容器中进行,则反应过程中体系温度会降低B.1 mol H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成H2O(g)时放出的热量大于20.45 kJC.若反应消耗0.4 mol CO2(g)和1.2 mol H2(g),则该反应放出49.08 kJ热量D.CH3OCH3(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g) ΔH=-122.7 kJ·mol-15.已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则表示乙炔标准燃烧热的热化学方程式正确的是( )A.C2H2(g)+52O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=+2b kJ/molB.C2H2(g)+52O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-2b kJ/molC.2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-4b kJ/molD.2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+4b kJ/mol6.下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置,下列说法中正确的是( ) A.两个装置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极B.碘元素在装置①中被还原,在装置②中被氧化C.①中MnO2极的电极反应式为MnO2+2H2O+2e- Mn2++4OH-D.装置①、②中生成等量的I2时,导线上通过的电子数之比为1∶57.下列说法中,正确的是( )A.ΔH>0表示反应放热,ΔH<0表示反应吸热B.热化学方程式中的化学计量数可以是分数C.同一化学反应的热化学方程式中的化学计量数改变,反应的焓变不变D.1 mol H2与0.5 mol O2反应放出的热就是H2的标准燃烧热8.青铜器的腐蚀产物粉状锈的主要成分是碱式氯化铜[Cu2(OH)3Cl]。青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理如图,下列说法正确的是( )A.Cu在酸性较强的溶液中易发生析氢腐蚀B.潮湿的空气中,正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-C.将青铜长时间浸泡在稀硝酸中是除去青铜表面粉状锈的一种有效方法D.青铜基体与外接电源正极相连可以减缓青铜的腐蚀9.我国十大科技突破之一——海水直接电解制H2,其工作原理如图(透气膜只允许水分子通过)。下列说法不正确的是( )A.b为电解池的阴极B.a的电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2OC.去除透气膜,a极发生的电极反应不变D.电解池工作时,海水侧的离子浓度理论上逐渐增大10.电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2],过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )A.生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移2 mol电子B.阴极上的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-C.在电解过程中CN-向铂电极移动D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH11.某新型水系锌—空气电池采用弱酸性的醋酸锌[(CH3COO)2Zn]和醋酸(CH3COOH)的混合水溶液作为电解液,所构建的非碱性锌—空气电池可以在空气中稳定充放电运行近600小时,其结构如图所示,下列说法正确的是( )A.电子由Zn电极流出,经过电解液流向多孔石墨电极B.负极的电极反应式为Zn-2e-+4OH- [Zn(OH)4]2-C.电路中每转移2 mol e-,多孔石墨电极消耗11.2 L O2D.若选用碱性电解液,在多孔石墨电极表面易生成难溶碳酸盐,降低电池放电效率12.利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯,进行水体修复的过程如图。H+、O2、NO3-等共存物的存在会影响水体修复效果,定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt,其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是( )A.反应①②③④均在正极发生B.单位时间内,三氯乙烯脱去a mol Cl时ne=a molC.④的电极反应式为NO3-+10H++8e- NH4++3H2OD.增大单位体积水体中ZVI的投入量,可使nt增大13.已知反应的能量变化示意图如下,下列有关说法正确的是( ) A.1 mol S(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量小于297.0 kJB.S(s)的标准燃烧热ΔH=-395.7 kJ·mol-1C.S(s)与O2(g)反应生成SO3(g)的热化学方程式为S(s)+32O2(g) SO3(g) ΔH=-395.7 kJ·mol-1D.一定条件下1 mol SO2(g)和12 mol O2(g)反应生成1 mol SO3(l)放出热量小于98.7 kJ14.根据能量变化示意图,下列说法不正确的是( )A.相同质量的N2H4(g)和N2H4(l),前者具有的能量较高B.相同质量的NO2(g)和N2O4(g),后者的总键能较高C.ΔH5=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4D.N2H4(l)+NO2(g) 32N2(g)+2H2O(l) ΔH,则ΔH>ΔH415.两种制备硫酸的途径(反应条件略)如图。下列说法正确的是( )A.S和过量O2反应可直接生成SO3B.已知H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,含0.5 mol H2SO4的稀溶液与足量Ba(OH)2溶液反应,放出的热量为57.3 kJC.SO2能使紫色石蕊试液先变红后褪色D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g)为放热反应二、非选择题(本题共4小题,共55分)16.(13分)回答下列问题。(1)甲醇是人们开发和利用的一种新能源。已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH1=-571.8 kJ/molCH3OH(l)+12O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH2=-192.9 kJ/mol①甲醇的标准燃烧热为ΔH= ; ②上述第二个反应的能量变化如图所示,则ΔH2= kJ/mol(用E1、E2的相关式子表示)。 (2)已知反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=a kJ/mol,试根据表中所列键能数据估算a= 。 (3)1 mol H2和1 mol CH4完全燃烧放出的热量分别为285.9 kJ、890 kJ,等质量的H2和CH4完全燃烧 (填化学式)放出的热量多。 (4)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态过氧化氢,当它们混合反应时,产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.4 mol液态肼与足量液态过氧化氢反应,生成氮气和水蒸气,放出256 kJ的热量。①写出该反应的热化学方程式: 。 ②此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是 。 17.(14分)请回答下列问题:(1)高铁酸钾(K2FeO4)是一种理想的水处理剂,高铁电池的研制也在进行中。图1所示是高铁电池的模拟实验装置。①该电池放电时正极产生Fe(OH)3沉淀,正极电极反应式为 ; ②盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动; ③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 。 图3(2)氯碱工业电解饱和食盐水制烧碱时必须阻止OH-移向阳极,目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图3)。①C、D分别是直流电源的两电极,C是电源的 极。 ②电解一段时间后,A口导出 。 ③阳离子交换膜的作用是 。 18.(16分)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率,将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞,如图1所示。用胶头滴管滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计(完成表中空格)。(2)ⅰ.编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2 s时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了 腐蚀。 ⅱ.请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子移动方向;此时,炭粉表面发生了 (填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是 。 (3)该小组对图2中0~t1 s时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二。假设一:发生析氢腐蚀产生了气体。假设二: 。 19.(12分)利用太阳能光解水,制备的H2用于还原CO2合成甲醇,可实现资源的再利用。(1)中国科学家研究的复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光高效分解水,其原理如图所示。反应Ⅰ的化学方程式为 。 (2)H2和CO、CO2在催化剂的作用下合成甲醇的主要反应如下。第一步:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1第二步:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-99 kJ·mol-1①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 。 ②第二步反应中相关的化学键键能(E)数据如下表,试计算x= 。 (3)某生成甲醇的原理如图所示。①写出A电极生成甲醇的电极反应式: 。 ②A电极生成1 mol甲醇时,B电极生成的气体在标准状况下的体积是 。 答案全解全析专题1 化学反应与能量变化1.B ①天然气、②煤、④石油是化石能源,不能再生,且会产生污染,不属于新能源;③氢能、⑤太阳能、⑥生物质能、⑦风能符合新能源标准,属于新能源,故合理选项是B。2.D 根据题图可知,断开1 mol HCl(g)中的H—Cl键需要吸收b2 kJ能量,A错误;H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,B错误;HCl(l)的能量低于HCl(g)的能量,2 mol HCl(l)分解成1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)吸收的能量大于c kJ,C错误;焓变=反应物总键能-生成物总键能,则H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=(a-b) kJ· mol-1,D正确。3.C 该原电池中Cu是正极,在正极氢离子得电子发生还原反应,Cu的物质的量不变,故A不选;Zn是负极,发生反应Zn-2e- Zn2+,所以随着反应的进行,溶液中的c(Zn2+)增大,故B不选;正极发生反应2H++2e- H2↑,放电过程中不断消耗电解质溶液中的H+,所以随着反应的进行,溶液中的c(H+)逐渐减小,故C选;SO42-不参加电极反应,其浓度几乎不变,故D不选。4.B 由能量变化示意图可知,生成物的总能量比反应物的总能量低,该反应为放热反应,故该反应在绝热密闭容器中进行时,体系温度会升高,A错误;题给反应的热化学方程式为 ①2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH1=-122.7 kJ·mol-1,假设1 mol H2(g)在 O2(g)中完全燃烧生成H2O(g)的热化学方程式为②H2(g)+12O2(g) H2O(g) ΔH2=x kJ· mol-1,根据盖斯定律,由②×6-①可得CH3OCH3(g)燃烧的热化学方程式为CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=6ΔH2-ΔH1<0,则6x<-122.7,解得x<-20.45,故1 mol H2(g)在 O2(g)中完全燃烧生成H2O(g)时放出的热量大于20.45 kJ,B正确;消耗0.4 mol CO2(g)和 1.2 mol H2(g),放出的热量为24.54 kJ,C错误;由B项分析中热化学方程式①,可知 CH3OCH3(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g) ΔH=122.7 kJ·mol-1,D错误。5.B 已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,说明a g乙炔的物质的量为0.5 mol,充分燃烧放出热量b kJ,则1 mol乙炔充分燃烧放出热量2b kJ,故表示乙炔标准燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+52O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-2b kJ/mol。6.D 装置①中碘离子失去电子,石墨Ⅰ作负极,装置②中IO3-得到电子被还原,石墨Ⅱ作正极,A项错误;碘元素在装置①中被氧化,在装置②中被还原,B项错误;①中MnO2得到电子,溶液呈酸性,则电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O,C项错误;①中1 mol碘化钠失去 1 mol电子,生成0.5 mol I2,②中1 mol碘酸钠得到5 mol电子,生成0.5 mol I2,则装置①、②中生成等量的I2时,导线上通过的电子数之比为1∶5,D项正确。7.B 放热反应的焓变小于0,吸热反应的焓变大于0,故ΔH>0表示反应吸热,ΔH<0表示反应放热,A错误;热化学方程式中的化学计量数可以是分数,B正确;同一化学反应的焓变随热化学方程式中化学计量数的改变而改变,C错误;在101 kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热,D错误。8.B Cu不能与H+发生置换反应,不能发生析氢腐蚀,A项错误;潮湿的空气中,O2得到电子生成OH-,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,B项正确;稀硝酸会和Cu反应,将青铜损坏,C项错误;青铜与外接电源正极相连,作阳极,会加快青铜的腐蚀,D项错误。9.C 电解时,OH-向a极移动,所以a为电解池的阳极,b为电解池的阴极,A正确;a为阳极,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,B正确;去除透气膜,海水中的Cl-等可在a极发生反应,C错误;电解池工作时,海水中的水通过透气膜移向KOH溶液,所以海水侧水减少,离子浓度理论上逐渐增大,D正确。10.D 石墨电极:P4→Li[P(CN)2],P元素化合价升高,发生氧化反应,即石墨电极为阳极,发生的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-,则生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需转移1 mol电子,A错误;阴极上发生得电子的还原反应,B错误;电解池工作时,阴离子向阳极移动,则CN-应向石墨电极移动,C错误;结合图示可知,HCN在阴极放电,产生CN-和H2,而HCN中的氢元素来自LiOH,则电解产生的H2中的氢元素来自LiOH,D正确。11.D 电子由负极经导线流向正极,不经过电解液,A项错误;Zn电极为负极,电极反应式为 Zn-2e- Zn2+,B项错误;正极的电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O,每转移2 mol e-,消耗 0.5 mol氧气,未指明气体所处状况,氧气的体积不一定是11.2 L,C项错误;若选用碱性电解液,多孔石墨电极表面易生成碳酸锌难溶物,阻碍放电,降低电池放电效率,D项正确。12.B 由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知,反应①②③④均为得电子的反应,所以应在正极发生,故A正确;三氯乙烯(C2HCl3)中C的化合价为+1价,乙烯中C的化合价为-2价,1 mol C2HCl3转化为1 mol C2H4时,得到6 mol电子,脱去3 mol Cl,所以脱去a mol Cl时ne=2a mol,故B错误;由示意图及N的化合价变化可知,④的电极反应式为NO3-+10H++ 8e- NH4++3H2O,故C正确;增大单位体积水体中ZVI的投入量,可以加快ZVI释放电子的速率,可使nt增大,故D正确。13.C 1 mol S(s)的能量小于1 mol S(g),1 mol S(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量大于297.0 kJ,故A错误;判断S的标准燃烧热时应生成SO2(g),故B错误;由图像可知①S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-297.0 kJ·mol-1,②SO2(g)+12O2(g) SO3(g) ΔH= −98.7 kJ·mol−1,根据盖斯定律①+②得S(s)+32O2(g) SO3(g) ΔH=−395.7 kJ·mol−1,故C正确;1 mol SO3(l)的能量小于1 mol SO3(g)的能量,一定条件下1 mol SO2(g)和12 mol O2(g)反应生成1 mol SO3(l)放出热量大于98.7 kJ,故D错误。14.D N2H4(l)变为N2H4(g)要吸收热量,故相同质量的N2H4(g)和N2H4(l),N2H4(g)的能量高于 N2H4(l),A项正确;ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,NO2(g)12N2O4(g) ΔH3<0,故N2O4(g)的键能大,B项正确;由盖斯定律可知,ΔH5=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ ΔH4,C项正确;N2H4(l)+NO2(g) 32N2(g)+2H2O(l) ΔH，ΔH=ΔH4+ΔH3,因ΔH3<0,故 ΔH4>ΔH,D项错误。15.D 不管O2是否过量,S和O2反应都只生成SO2,不能直接生成SO3,A错误;反应生成BaSO4沉淀,会放出热量,故含0.5 mol H2SO4的稀溶液与足量Ba(OH)2溶液反应,放出的热量不是 57.3 kJ,B错误;SO2能使紫色石蕊试液变红但不褪色,C错误;据图可知,ⅰ.SO2(g)+H2O2(aq) H2SO4(aq) ΔH1,ⅱ.SO2(g)+12O2(g) SO3(g) ΔH2,ⅲ.SO3(g)+H2O(l) H2SO4(aq) ΔH3,根据盖斯定律,(ⅰ-ⅱ-ⅲ)×2可得2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g) ΔH=2[ΔH1- (ΔH2+ΔH3)],若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则ΔH<0,为放热反应,D正确。16.答案 (除注明外,每空2分)(1)①-764.7 kJ/mol ②E1-E2(2)-93(3)H2(4)①N2H4(l)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(g) ΔH=-640 kJ/mol(3分) ②生成的物质无污染解析 (1)①把题给热化学方程式分别编号为①、②,根据盖斯定律,①+②得CH3OH(l)+32O2(g) CO2(g)+2H2O(l),则ΔH=ΔH1+ΔH2=-571.8 kJ/mol+(-192.9 kJ/mol)=-764.7 kJ/mol,故甲醇的标准燃烧热为ΔH=-764.7 kJ/mol。②ΔH2=生成物总能量-反应物总能量,即ΔH2=E1-E2。(2)ΔH=反应物总键能-生成物总键能=945 kJ/mol+3×436 kJ/mol-6×391 kJ/mol=-93 kJ/mol。(3)H2和CH4的质量都定为1 g,1 g H2完全燃烧放出的热量约为143 kJ,1 g CH4完全燃烧放出的热量约为56 kJ,故H2放出的热量多。(4)①0.4 mol液态肼与足量液态过氧化氢反应,生成水蒸气和氮气,放出256 kJ的热量,则1 mol液态肼与足量液态过氧化氢反应,生成水蒸气和氮气,放出的热量为(256÷0.4) kJ= 640 kJ,热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(g) ΔH=-640 kJ/mol。②液态肼与足量液态过氧化氢反应,生成水蒸气和氮气,生成物对环境无污染。17.答案 (除注明外,每空2分)(1)①FeO42-+4H2O+3e- Fe(OH)3+5OH-(3分) ②右 ③使用时间长、工作电压稳定(2)①负 ②Cl2 ③避免OH-向阳极移动,与氯气发生反应(3分)解析 (1)①根据题给装置图可知,锌为负极,石墨为正极,高铁酸钾中铁元素显+6价,具有强氧化性,FeO42-在正极上得电子,因此正极电极反应式为FeO42-+4H2O+3e- Fe(OH)3+5OH-。②根据原电池工作原理,Cl-向负极Zn电极移动,即向右移动。③通过高能碱性电池与高铁电池放电的曲线图,可推出高铁电池的优点是使用时间长、工作电压稳定。(2)①根据题图可知,H+向右侧移动,则右侧为阴极室,故C是电源的负极。②左侧是阳极室,Cl-在左室失电子生成氯气,发生反应2Cl--2e- Cl2↑,电解一段时间后,Cl2由A口导出。③若没有阳离子交换膜,OH-会向阳极移动,Cl2和OH-反应生成Cl-、ClO-和H2O,故使用阳离子交换膜可以避免OH-向阳极移动,与氯气发生反应。18.答案 (除注明外,每空2分)(1)醋酸浓度的影响 2.0(2)ⅰ.吸氧 ⅱ. 还原 4CH3COOH+O2+4e- 2H2O+4CH3COO-(3分)(3)反应放热,温度升高使气体压强增大(3分)解析 (1)①作为对照实验,②中醋酸百分含量与①中不同,即②的实验目的是探究醋酸浓度的影响,则②中铁粉的质量也为2.0 g。(2)t2 s时,容器中压强明显小于起始压强,说明锥形瓶中气体减少,发生了吸氧腐蚀,碳作正极,铁作负极,电子从负极移向正极;碳电极上氧气得到电子发生还原反应,电极反应式为4CH3COOH+O2+4e- 2H2O+4CH3COO-。(3)反应放热,温度升高使锥形瓶中气体压强增大。19.答案 (除注明外,每空2分)(1)2H2O H2↑+H2O2(3分)(2)①-58 kJ·mol-1 ②343(3)①CO2+6H++6e- CH3OH+H2O(3分) ②33.6 L解析 (1)根据图示,反应Ⅰ是水在催化剂存在及光照的条件下生成氢气和过氧化氢,反应的化学方程式为2H2O H2↑+H2O2。(2)①根据盖斯定律联立两步反应的热化学方程式可得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol-1-99 kJ·mol-1=-58 kJ·mol-1。②ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则1 076+436×2-413×3-x-465=-99,解得x=343。(3)①A电极上二氧化碳得电子生成甲醇,电极反应式为CO2+6H++6e- CH3OH+H2O。②每生成1 mol CH3OH转移6 mol e-,B电极的电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,则每生成1 mol CH3OH在B电极生成1.5 mol O2,在标准状况下的体积为1.5 mol×22.4 L·mol-1=33.6 L。 化学键H—HN—H键能/(kJ/mol)436391945编号实验目的炭粉/g铁粉/g醋酸/%①为以下实验做参照0.52.090.0② 0.5 36.0③炭粉含量的影响0.22.090.0化学键H—HC—OC← O(CO)H—OC—HE/kJ·mol-1436x1 076465413
专题1 化学反应与能量变化注意事项1.全卷满分100分。考试用时75分钟。2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 P 31S 32 Cl 35.5 Mn 55 Fe 56 Cu 64 Ag 108。 一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列符合新能源标准的是( )①天然气 ②煤 ③氢能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能A.①②③④ B.③⑤⑥⑦ C.①③⑤⑥⑦ D.③④⑤⑥⑦2.根据能量变化示意图,下列说法正确的是( )A.断开1 mol HCl(g)中的H—Cl键需要吸收b kJ能量B.反应H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g),反应物的总能量小于生成物的总能量C.2 mol HCl(l)分解成1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)需要吸收c kJ热量D.H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=(a-b) kJ· mol-13.图1是铜锌原电池示意图,图2中,x表示实验时流入正极的电子的物质的量,y表示( ) A.n(Cu) B.c(Zn2+) C.c(H+) D.c(SO42-) 4.利用CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OCH3(g)和H2O(g)有利于实现碳中和,其反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是( )A.若该反应在绝热密闭容器中进行,则反应过程中体系温度会降低B.1 mol H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成H2O(g)时放出的热量大于20.45 kJC.若反应消耗0.4 mol CO2(g)和1.2 mol H2(g),则该反应放出49.08 kJ热量D.CH3OCH3(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g) ΔH=-122.7 kJ·mol-15.已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则表示乙炔标准燃烧热的热化学方程式正确的是( )A.C2H2(g)+52O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=+2b kJ/molB.C2H2(g)+52O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-2b kJ/molC.2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-4b kJ/molD.2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+4b kJ/mol6.下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置,下列说法中正确的是( ) A.两个装置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极B.碘元素在装置①中被还原,在装置②中被氧化C.①中MnO2极的电极反应式为MnO2+2H2O+2e- Mn2++4OH-D.装置①、②中生成等量的I2时,导线上通过的电子数之比为1∶57.下列说法中,正确的是( )A.ΔH>0表示反应放热,ΔH<0表示反应吸热B.热化学方程式中的化学计量数可以是分数C.同一化学反应的热化学方程式中的化学计量数改变,反应的焓变不变D.1 mol H2与0.5 mol O2反应放出的热就是H2的标准燃烧热8.青铜器的腐蚀产物粉状锈的主要成分是碱式氯化铜[Cu2(OH)3Cl]。青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理如图,下列说法正确的是( )A.Cu在酸性较强的溶液中易发生析氢腐蚀B.潮湿的空气中,正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-C.将青铜长时间浸泡在稀硝酸中是除去青铜表面粉状锈的一种有效方法D.青铜基体与外接电源正极相连可以减缓青铜的腐蚀9.我国十大科技突破之一——海水直接电解制H2,其工作原理如图(透气膜只允许水分子通过)。下列说法不正确的是( )A.b为电解池的阴极B.a的电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2OC.去除透气膜,a极发生的电极反应不变D.电解池工作时,海水侧的离子浓度理论上逐渐增大10.电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2],过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )A.生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需要转移2 mol电子B.阴极上的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-C.在电解过程中CN-向铂电极移动D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH11.某新型水系锌—空气电池采用弱酸性的醋酸锌[(CH3COO)2Zn]和醋酸(CH3COOH)的混合水溶液作为电解液,所构建的非碱性锌—空气电池可以在空气中稳定充放电运行近600小时,其结构如图所示,下列说法正确的是( )A.电子由Zn电极流出,经过电解液流向多孔石墨电极B.负极的电极反应式为Zn-2e-+4OH- [Zn(OH)4]2-C.电路中每转移2 mol e-,多孔石墨电极消耗11.2 L O2D.若选用碱性电解液,在多孔石墨电极表面易生成难溶碳酸盐,降低电池放电效率12.利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯,进行水体修复的过程如图。H+、O2、NO3-等共存物的存在会影响水体修复效果,定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt,其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是( )A.反应①②③④均在正极发生B.单位时间内,三氯乙烯脱去a mol Cl时ne=a molC.④的电极反应式为NO3-+10H++8e- NH4++3H2OD.增大单位体积水体中ZVI的投入量,可使nt增大13.已知反应的能量变化示意图如下,下列有关说法正确的是( ) A.1 mol S(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量小于297.0 kJB.S(s)的标准燃烧热ΔH=-395.7 kJ·mol-1C.S(s)与O2(g)反应生成SO3(g)的热化学方程式为S(s)+32O2(g) SO3(g) ΔH=-395.7 kJ·mol-1D.一定条件下1 mol SO2(g)和12 mol O2(g)反应生成1 mol SO3(l)放出热量小于98.7 kJ14.根据能量变化示意图,下列说法不正确的是( )A.相同质量的N2H4(g)和N2H4(l),前者具有的能量较高B.相同质量的NO2(g)和N2O4(g),后者的总键能较高C.ΔH5=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4D.N2H4(l)+NO2(g) 32N2(g)+2H2O(l) ΔH,则ΔH>ΔH415.两种制备硫酸的途径(反应条件略)如图。下列说法正确的是( )A.S和过量O2反应可直接生成SO3B.已知H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,含0.5 mol H2SO4的稀溶液与足量Ba(OH)2溶液反应,放出的热量为57.3 kJC.SO2能使紫色石蕊试液先变红后褪色D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g)为放热反应二、非选择题(本题共4小题,共55分)16.(13分)回答下列问题。(1)甲醇是人们开发和利用的一种新能源。已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH1=-571.8 kJ/molCH3OH(l)+12O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH2=-192.9 kJ/mol①甲醇的标准燃烧热为ΔH= ; ②上述第二个反应的能量变化如图所示,则ΔH2= kJ/mol(用E1、E2的相关式子表示)。 (2)已知反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=a kJ/mol,试根据表中所列键能数据估算a= 。 (3)1 mol H2和1 mol CH4完全燃烧放出的热量分别为285.9 kJ、890 kJ,等质量的H2和CH4完全燃烧 (填化学式)放出的热量多。 (4)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态过氧化氢,当它们混合反应时,产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.4 mol液态肼与足量液态过氧化氢反应,生成氮气和水蒸气,放出256 kJ的热量。①写出该反应的热化学方程式: 。 ②此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是 。 17.(14分)请回答下列问题:(1)高铁酸钾(K2FeO4)是一种理想的水处理剂,高铁电池的研制也在进行中。图1所示是高铁电池的模拟实验装置。①该电池放电时正极产生Fe(OH)3沉淀,正极电极反应式为 ; ②盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动; ③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 。 图3(2)氯碱工业电解饱和食盐水制烧碱时必须阻止OH-移向阳极,目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开(如图3)。①C、D分别是直流电源的两电极,C是电源的 极。 ②电解一段时间后,A口导出 。 ③阳离子交换膜的作用是 。 18.(16分)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率,将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞,如图1所示。用胶头滴管滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计(完成表中空格)。(2)ⅰ.编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2 s时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了 腐蚀。 ⅱ.请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子移动方向;此时,炭粉表面发生了 (填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是 。 (3)该小组对图2中0~t1 s时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二。假设一:发生析氢腐蚀产生了气体。假设二: 。 19.(12分)利用太阳能光解水,制备的H2用于还原CO2合成甲醇,可实现资源的再利用。(1)中国科学家研究的复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光高效分解水,其原理如图所示。反应Ⅰ的化学方程式为 。 (2)H2和CO、CO2在催化剂的作用下合成甲醇的主要反应如下。第一步:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1第二步:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-99 kJ·mol-1①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 。 ②第二步反应中相关的化学键键能(E)数据如下表,试计算x= 。 (3)某生成甲醇的原理如图所示。①写出A电极生成甲醇的电极反应式: 。 ②A电极生成1 mol甲醇时,B电极生成的气体在标准状况下的体积是 。 答案全解全析专题1 化学反应与能量变化1.B ①天然气、②煤、④石油是化石能源,不能再生,且会产生污染,不属于新能源;③氢能、⑤太阳能、⑥生物质能、⑦风能符合新能源标准,属于新能源,故合理选项是B。2.D 根据题图可知,断开1 mol HCl(g)中的H—Cl键需要吸收b2 kJ能量,A错误;H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,B错误;HCl(l)的能量低于HCl(g)的能量,2 mol HCl(l)分解成1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)吸收的能量大于c kJ,C错误;焓变=反应物总键能-生成物总键能,则H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=(a-b) kJ· mol-1,D正确。3.C 该原电池中Cu是正极,在正极氢离子得电子发生还原反应,Cu的物质的量不变,故A不选;Zn是负极,发生反应Zn-2e- Zn2+,所以随着反应的进行,溶液中的c(Zn2+)增大,故B不选;正极发生反应2H++2e- H2↑,放电过程中不断消耗电解质溶液中的H+,所以随着反应的进行,溶液中的c(H+)逐渐减小,故C选;SO42-不参加电极反应,其浓度几乎不变,故D不选。4.B 由能量变化示意图可知,生成物的总能量比反应物的总能量低,该反应为放热反应,故该反应在绝热密闭容器中进行时,体系温度会升高,A错误;题给反应的热化学方程式为 ①2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH1=-122.7 kJ·mol-1,假设1 mol H2(g)在 O2(g)中完全燃烧生成H2O(g)的热化学方程式为②H2(g)+12O2(g) H2O(g) ΔH2=x kJ· mol-1,根据盖斯定律,由②×6-①可得CH3OCH3(g)燃烧的热化学方程式为CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=6ΔH2-ΔH1<0,则6x<-122.7,解得x<-20.45,故1 mol H2(g)在 O2(g)中完全燃烧生成H2O(g)时放出的热量大于20.45 kJ,B正确;消耗0.4 mol CO2(g)和 1.2 mol H2(g),放出的热量为24.54 kJ,C错误;由B项分析中热化学方程式①,可知 CH3OCH3(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g) ΔH=122.7 kJ·mol-1,D错误。5.B 已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,说明a g乙炔的物质的量为0.5 mol,充分燃烧放出热量b kJ,则1 mol乙炔充分燃烧放出热量2b kJ,故表示乙炔标准燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+52O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-2b kJ/mol。6.D 装置①中碘离子失去电子,石墨Ⅰ作负极,装置②中IO3-得到电子被还原,石墨Ⅱ作正极,A项错误;碘元素在装置①中被氧化,在装置②中被还原,B项错误;①中MnO2得到电子,溶液呈酸性,则电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O,C项错误;①中1 mol碘化钠失去 1 mol电子,生成0.5 mol I2,②中1 mol碘酸钠得到5 mol电子,生成0.5 mol I2,则装置①、②中生成等量的I2时,导线上通过的电子数之比为1∶5,D项正确。7.B 放热反应的焓变小于0,吸热反应的焓变大于0,故ΔH>0表示反应吸热,ΔH<0表示反应放热,A错误;热化学方程式中的化学计量数可以是分数,B正确;同一化学反应的焓变随热化学方程式中化学计量数的改变而改变,C错误;在101 kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热,D错误。8.B Cu不能与H+发生置换反应,不能发生析氢腐蚀,A项错误;潮湿的空气中,O2得到电子生成OH-,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,B项正确;稀硝酸会和Cu反应,将青铜损坏,C项错误;青铜与外接电源正极相连,作阳极,会加快青铜的腐蚀,D项错误。9.C 电解时,OH-向a极移动,所以a为电解池的阳极,b为电解池的阴极,A正确;a为阳极,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,B正确;去除透气膜,海水中的Cl-等可在a极发生反应,C错误;电解池工作时,海水中的水通过透气膜移向KOH溶液,所以海水侧水减少,离子浓度理论上逐渐增大,D正确。10.D 石墨电极:P4→Li[P(CN)2],P元素化合价升高,发生氧化反应,即石墨电极为阳极,发生的电极反应为P4+8CN--4e- 4[P(CN)2]-,则生成1 mol Li[P(CN)2],理论上外电路需转移1 mol电子,A错误;阴极上发生得电子的还原反应,B错误;电解池工作时,阴离子向阳极移动,则CN-应向石墨电极移动,C错误;结合图示可知,HCN在阴极放电,产生CN-和H2,而HCN中的氢元素来自LiOH,则电解产生的H2中的氢元素来自LiOH,D正确。11.D 电子由负极经导线流向正极,不经过电解液,A项错误;Zn电极为负极,电极反应式为 Zn-2e- Zn2+,B项错误;正极的电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O,每转移2 mol e-,消耗 0.5 mol氧气,未指明气体所处状况,氧气的体积不一定是11.2 L,C项错误;若选用碱性电解液,多孔石墨电极表面易生成碳酸锌难溶物,阻碍放电,降低电池放电效率,D项正确。12.B 由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知,反应①②③④均为得电子的反应,所以应在正极发生,故A正确;三氯乙烯(C2HCl3)中C的化合价为+1价,乙烯中C的化合价为-2价,1 mol C2HCl3转化为1 mol C2H4时,得到6 mol电子,脱去3 mol Cl,所以脱去a mol Cl时ne=2a mol,故B错误;由示意图及N的化合价变化可知,④的电极反应式为NO3-+10H++ 8e- NH4++3H2O,故C正确;增大单位体积水体中ZVI的投入量,可以加快ZVI释放电子的速率,可使nt增大,故D正确。13.C 1 mol S(s)的能量小于1 mol S(g),1 mol S(g)与O2(g)完全反应生成SO2(g)放出的热量大于297.0 kJ,故A错误;判断S的标准燃烧热时应生成SO2(g),故B错误;由图像可知①S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-297.0 kJ·mol-1,②SO2(g)+12O2(g) SO3(g) ΔH= −98.7 kJ·mol−1,根据盖斯定律①+②得S(s)+32O2(g) SO3(g) ΔH=−395.7 kJ·mol−1,故C正确;1 mol SO3(l)的能量小于1 mol SO3(g)的能量,一定条件下1 mol SO2(g)和12 mol O2(g)反应生成1 mol SO3(l)放出热量大于98.7 kJ,故D错误。14.D N2H4(l)变为N2H4(g)要吸收热量,故相同质量的N2H4(g)和N2H4(l),N2H4(g)的能量高于 N2H4(l),A项正确;ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,NO2(g)12N2O4(g) ΔH3<0,故N2O4(g)的键能大,B项正确;由盖斯定律可知,ΔH5=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ ΔH4,C项正确;N2H4(l)+NO2(g) 32N2(g)+2H2O(l) ΔH，ΔH=ΔH4+ΔH3,因ΔH3<0,故 ΔH4>ΔH,D项错误。15.D 不管O2是否过量,S和O2反应都只生成SO2,不能直接生成SO3,A错误;反应生成BaSO4沉淀,会放出热量,故含0.5 mol H2SO4的稀溶液与足量Ba(OH)2溶液反应,放出的热量不是 57.3 kJ,B错误;SO2能使紫色石蕊试液变红但不褪色,C错误;据图可知,ⅰ.SO2(g)+H2O2(aq) H2SO4(aq) ΔH1,ⅱ.SO2(g)+12O2(g) SO3(g) ΔH2,ⅲ.SO3(g)+H2O(l) H2SO4(aq) ΔH3,根据盖斯定律,(ⅰ-ⅱ-ⅲ)×2可得2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g) ΔH=2[ΔH1- (ΔH2+ΔH3)],若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则ΔH<0,为放热反应,D正确。16.答案 (除注明外,每空2分)(1)①-764.7 kJ/mol ②E1-E2(2)-93(3)H2(4)①N2H4(l)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(g) ΔH=-640 kJ/mol(3分) ②生成的物质无污染解析 (1)①把题给热化学方程式分别编号为①、②,根据盖斯定律,①+②得CH3OH(l)+32O2(g) CO2(g)+2H2O(l),则ΔH=ΔH1+ΔH2=-571.8 kJ/mol+(-192.9 kJ/mol)=-764.7 kJ/mol,故甲醇的标准燃烧热为ΔH=-764.7 kJ/mol。②ΔH2=生成物总能量-反应物总能量,即ΔH2=E1-E2。(2)ΔH=反应物总键能-生成物总键能=945 kJ/mol+3×436 kJ/mol-6×391 kJ/mol=-93 kJ/mol。(3)H2和CH4的质量都定为1 g,1 g H2完全燃烧放出的热量约为143 kJ,1 g CH4完全燃烧放出的热量约为56 kJ,故H2放出的热量多。(4)①0.4 mol液态肼与足量液态过氧化氢反应,生成水蒸气和氮气,放出256 kJ的热量,则1 mol液态肼与足量液态过氧化氢反应,生成水蒸气和氮气,放出的热量为(256÷0.4) kJ= 640 kJ,热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(g) ΔH=-640 kJ/mol。②液态肼与足量液态过氧化氢反应,生成水蒸气和氮气,生成物对环境无污染。17.答案 (除注明外,每空2分)(1)①FeO42-+4H2O+3e- Fe(OH)3+5OH-(3分) ②右 ③使用时间长、工作电压稳定(2)①负 ②Cl2 ③避免OH-向阳极移动,与氯气发生反应(3分)解析 (1)①根据题给装置图可知,锌为负极,石墨为正极,高铁酸钾中铁元素显+6价,具有强氧化性,FeO42-在正极上得电子,因此正极电极反应式为FeO42-+4H2O+3e- Fe(OH)3+5OH-。②根据原电池工作原理,Cl-向负极Zn电极移动,即向右移动。③通过高能碱性电池与高铁电池放电的曲线图,可推出高铁电池的优点是使用时间长、工作电压稳定。(2)①根据题图可知,H+向右侧移动,则右侧为阴极室,故C是电源的负极。②左侧是阳极室,Cl-在左室失电子生成氯气,发生反应2Cl--2e- Cl2↑,电解一段时间后,Cl2由A口导出。③若没有阳离子交换膜,OH-会向阳极移动,Cl2和OH-反应生成Cl-、ClO-和H2O,故使用阳离子交换膜可以避免OH-向阳极移动,与氯气发生反应。18.答案 (除注明外,每空2分)(1)醋酸浓度的影响 2.0(2)ⅰ.吸氧 ⅱ. 还原 4CH3COOH+O2+4e- 2H2O+4CH3COO-(3分)(3)反应放热,温度升高使气体压强增大(3分)解析 (1)①作为对照实验,②中醋酸百分含量与①中不同,即②的实验目的是探究醋酸浓度的影响,则②中铁粉的质量也为2.0 g。(2)t2 s时,容器中压强明显小于起始压强,说明锥形瓶中气体减少,发生了吸氧腐蚀,碳作正极,铁作负极,电子从负极移向正极;碳电极上氧气得到电子发生还原反应,电极反应式为4CH3COOH+O2+4e- 2H2O+4CH3COO-。(3)反应放热,温度升高使锥形瓶中气体压强增大。19.答案 (除注明外,每空2分)(1)2H2O H2↑+H2O2(3分)(2)①-58 kJ·mol-1 ②343(3)①CO2+6H++6e- CH3OH+H2O(3分) ②33.6 L解析 (1)根据图示,反应Ⅰ是水在催化剂存在及光照的条件下生成氢气和过氧化氢,反应的化学方程式为2H2O H2↑+H2O2。(2)①根据盖斯定律联立两步反应的热化学方程式可得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol-1-99 kJ·mol-1=-58 kJ·mol-1。②ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则1 076+436×2-413×3-x-465=-99,解得x=343。(3)①A电极上二氧化碳得电子生成甲醇,电极反应式为CO2+6H++6e- CH3OH+H2O。②每生成1 mol CH3OH转移6 mol e-,B电极的电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,则每生成1 mol CH3OH在B电极生成1.5 mol O2,在标准状况下的体积为1.5 mol×22.4 L·mol-1=33.6 L。 化学键H—HN—H键能/(kJ/mol)436391945编号实验目的炭粉/g铁粉/g醋酸/%①为以下实验做参照0.52.090.0② 0.5 36.0③炭粉含量的影响0.22.090.0化学键H—HC—OC← O(CO)H—OC—HE/kJ·mol-1436x1 076465413
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