高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册化学反应与能量转化练习题

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册化学反应与能量转化练习题，共17页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．某新型燃料电池以乙醇为燃料，空气为氧化剂，强碱溶液为电解质组成，有关该电池的说法正确的是
A．放电时正极发生氧化反应
B．放电时负极电极反应为：C2H5OH＋16OH——12e—=2CO＋11H2O
C．消耗0.2 ml乙醇，有1.2 ml e—转移
D．放电一段时间后，正极附近溶液的pH减小
2．一氧化氮—空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是
A．电极I为负极，在工作时该电极上发生氧化反应
B．电极II上发生的电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O
C．电池工作时H+穿过质子交换膜向右侧(电极II)迁移
D．若过程中产生2mlHNO3，则消耗O2的体积为33.6L
3．化学与生活关系密切，下列说法正确的是
A．用白糖腌制果脯可防止果脯变质，原因是白糖能使蛋白质变性
B．二氧化氯、臭氧均具有强氧化性，因此可用作自来水消毒剂
C．打印机黑色的墨粉中含有铁的氧化物，这种氧化物是氧化铁
D．钢管表面镀锌可以防止钢管被腐蚀，镀层破损后，钢管反而会加速腐蚀
4．下列有关电解原理的应用的说法正确的是
A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
C．电解饱和食盐水时，阴极反应式为
D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
5．电解精炼铜的废液中含有大量的、，下图为用惰性电极回收废液中铜、浓缩溶液的装置示意图。下列说法正确的是
A．交换膜m为阴离子交换膜
B．若电极a改为Cu，仍可达到预期实验目的
C．b极电极反应式：
D．当获得1L 0.5 溶液时，最多回收25.6g Cu
6．下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法不正确的是
A．△H3＜0
B．△H1+△H2+△H3=0
C．按照Cl、Br、I的顺序，△H2依次减少
D．一定条件下，拆开1 ml气态HX需要吸收a kJ能量，则该条件下△H3=-2a kJ/ml
7．下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（ ）
A．碱性氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-
B．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+
C．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl－-2e-=Cl2↑
D．钢铁发生吸氧腐蚀时的正极反应式：Fe-2e-=Fe2+
8．甲烷分子结构具有高对称性且断开1mlC－H键需要吸收440kJ能量。无催化剂作用下甲烷在温度达到1200℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH4可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A．甲烷催化裂解成C和需要吸收1760kJ能量
B．步骤②、③反应均为放热反应
C．催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
D．使用该催化剂，反应的焓变不变
9．下列关于热化学方程式的叙述正确的是
A．已知C(石墨，s)＝C(金刚石，s) ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定
B．已知2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ•ml -1，则H2燃烧热为241.8kJ•ml -1
C．S(g)+O2(g) ＝SO2(g) ΔH1；S(s)+O2(g) ＝SO2(g) ΔH2 则ΔH1 ＜ ΔH2
D．在稀溶液中：H+(aq)+OH-(aq)＝H2O(l) ΔH＝-57.3 kJ•ml-1，若将0.5 ml •L -1的稀 H2SO4与1 ml •L -1的NaOH的溶液等体积混合，放出的热量等于57.3 kJ
10．将二氧化碳通过电化学方法转化成燃料(原理如图所示)，为碳化学品的生产提供了一种有前景的替代途径，下列说法正确的是
A．a为电源的负极
B．电解一段时间后，阳极区的pH值会显著变大
C．Cu电极上产生C2H4的反应为：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O
D．导线中每通过2ml电子时，就能得到1mlCO
11．我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电原理为，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是
A．放电时，电流由镁极经外电路流向石墨极
B．放电时，正极的电极反应式为
C．充电时，阴极上放出，发生还原反应
D．充电时，当阳极质量净减12g时，转移了4ml电子
12．镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
二、填空题（共4小题）
13．(1)理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池。根据氧化还原反应Fe＋2Fe3+=3Fe2+设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂­饱和KNO3溶液。
请回答下列问题：
①电解质溶液X是___；电解质溶液Y是___。
②写出两电极的电极反应式：铁电极：_；碳电极：__。
③外电路中的电子是从__电极流向__电极。(填“铁”或“碳”)
④盐桥中向X溶液中迁移的离子是__(填字母)：A．K+ B．NO3-
(2)请将下列氧化还原反应3Cu＋8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O设计成原电池，画出(1)中的装置图，并写出相应的电极反应式。
①原电池装置图：_______；
②正极：_________；
③负极：_________。
14．写出下列热化学方式
(1)在101 kPa时，4.0 g硫粉在氧气中完全燃烧生成二氧化硫，放出27 kJ的热量，硫燃烧的热化学方程式为___________。
(2)在101 kPa时，氢气在1.0 ml氧气中完全燃烧，生成2.0 ml液态水，放出571.6 kJ的热量，表示氢气燃烧的热化学方程式为___________。
(3)稀的强酸与稀的强碱反应生成生成1mlH2O(l)时放出的热称为中和热。已知含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量。写出表示中和热的热化学方程式：
___________。
(4)已知：0.4 ml液态肼(N2H4)与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，并放出256.65 kJ的热量，反应的热化学方程式为___________。
(5)已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 ml二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，乙炔燃烧的热化学方程式为___________。
15．解答下列问题
(1)2017年中科院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，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。
已知：H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1=-akJ·ml-1
C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=-bkJ·ml-1
试写出25℃、101kPa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。1mlCH4完全燃烧生成气态水和1mlS(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=-76kJ·ml-1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ·ml-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=+180.5kJ·ml-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221.0kJ·ml-1
CO2(g)=C(s)+O2(g) ΔH=+393.5kJ·ml-1
则反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH=_______kJ·ml-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=-akJ·ml-1(a>0)
2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-bkJ·ml-1(b>0)
若用CO还原NO2至N2，当消耗标准状况下3.36LCO时，放出的热量为_______kJ(用含有a和b的代数式表示)。
16．回答下列问题：
(1)新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。如图所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极电极反应式：___________，当有16 g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为___________ (1个电子的电量为1.6×10-19C)。
(2)一氧化氮—空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图所示，写出放电过程中负极的电极反应式：___________，若过程中产生2 ml HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为___________L。
(3)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1-xCO2＋LixC6=LiCO2＋C6(x＜1)。负极电极反应式：___________。
(4)以CH4(g)为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，写出该电池正极电极反应式：___________，已知该电池的能量转换效率为86.4%，1ml甲烷燃烧释放的热量为890.3 kJ，则该电池的比能量为___________kW·h·kg-1[结果保留1位小数，比能量= ，1 kW·h=3. 6×106 J]。
三、实验题（共3小题）
17．用如图所示装置进行中和反应反应热的测定实验，请回答下列问题：
(1)取溶液与溶液在小烧杯中进行中和反应，三次实验温度平均升高，已知中和后生成的溶液的比热容为，溶液的密度均为1g/cm3，通过计算可得生成时放出的热量为__________。(保留小数点后一位)
(2)上述实验数值结果与有偏差，产生此偏差的原因可能是__________(填字母序号)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.用温度计测定溶液起始温度后直接测定溶液的温度
c.一次性把溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
(3)实验中若改用溶液与溶液进行反应，与上述实验相比，通过计算可得生成时所放出的热量__________(填“相等”、“不相等”)。若用醋酸代替溶液进行上述实验，测得反应前后温度的变化值会填__________“偏大”、“偏小”、“不受影响”。
18．用50mL 0.50ml/L盐酸与50mL 0.55ml/L NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是_______。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值______ (填“偏大、偏小、无影响”)。
(4)如果用60mL 0.50ml/L盐酸与50mL 0.55ml/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量____(填“相等、不相等”)，所求中和热____(填“相等、不相等”)，简述理由_____。
19．铝的阳极氧化是一种重要的表面处理技术，其原理是用电化学方法处理铝件表面，优化氧化膜结构，增强铝件的抗腐蚀性，同时便于表面着色。取铝片模拟该实验，并测定氧化膜厚度，操作步骤如下：
(1)铝片预处理
铝片表面除去油垢后，用2ml/LNaOH溶液在60～70℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，离子方程式为：_______；再用10％(质量分数)的HNO3溶液对铝片表面进行化学抛光。若取一定体积68％(质量分数)的浓硝酸配制该化学抛光液，需要用到的玻璃仪器有_______、_______、玻璃棒和胶头滴管。
(2)电解氧化
取预处理过的铝片和铅做电极，控制电流恒定为0.06A，用直流电源在5～6ml/L硫酸中电解。其中铝片接电源_______极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C三个阶段(如图所示)，C阶段多孔层产生孔隙的离子反应方程式为_____，A阶段电压逐渐增大的原因是_____。
(3)氧化膜质量检验
取出阳极氧化并封闭处理过的铝片，洗净、干燥，在铝片表面滴一滴氧化膜质量检查液(3gK2Cr2O7+75mL水+25mL浓硫酸)，用秒表测定表面颜色变为绿色(产生Cr3+)所需时间，可判断氧化膜的耐腐蚀性。写出该变色反应的离子方程式：_______。
(4)氧化膜厚度测定
①取氧化完毕的铝片，测得表面积为4.0cm2，洗净吹干，称得质量为0.7654g；
②将铝片浸于60℃的溶膜液中煮沸10分钟进行溶膜处理；
③取出铝片，洗净吹干，称得除膜后铝片质量为0.7442g。
已知氧化膜的密度为2.7g/cm3，可以计算得出氧化膜厚度为_______μm(1μm=1×10-4cm)。
四、计算题（共2小题）
20．已知下列两个热化学方程式：
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/ml
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220 kJ/ml
试回答下列问题。
(1)1 ml H2和2 mlC3H8的混合气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时所释放的热量为______。
(2)现有H2和C3H8的混合气体共1 ml，完全燃烧时放出769.4 kJ热量，则混合气体中H2和C3H8的物质的量之比为______。
21．CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义，CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)，已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
则该反应的ΔH=___________。
化学键
C—H
C=O
H—H
CO(CO)
键能/kJ·ml−1
413
745
436
1075
参考答案：
1．B
【解析】由题意可知，乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH——12e—=2CO＋11H2O，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O=4OH—。
【解析】A．由分析可知，放电时，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，故A错误；
B．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH——12e—=2CO＋11H2O，故B正确；
C．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH——12e—=2CO＋11H2O，由电极反应式可知，消耗0.2 ml乙醇，转移电子的物质的量为2.4ml，故C错误；
D．由分析可知，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正极附近溶液的氢氧根离子浓度增大，溶液碱性增强，故D错误；
故选B。
2．D
【解析】由图可知，氮元素价态升高失电子，电极Ⅰ作负极，电极反应方式为NO﹣3e﹣+2H2O＝HNO3+3H+，电极Ⅱ为正极，电极反应式为O2+4H++4e﹣═2H2O，据此作答。
A．电极Ⅰ作负极，NO失电子发生氧化反应，故A正确；
B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为O2+4H++4e﹣═2H2O，故B正确；
C．原电池工作时，阳离子向正极右侧(电极Ⅱ)迁移，故C正确；
D．题目未给标准状况，无法计算物质的量，故D错误；
故选：D。
3．B
【解析】A．白糖作为溶质在水里有很高的溶解度，浸泡水果的时候，由于渗透压的作用，可以将细胞中的水分“吸出”，也就是脱水，使得细胞中的溶质浓度增高，细菌和微生物就难以进行繁殖，从而间接达到了防腐的作用，A错误；
B．二氧化氯、臭氧均具有强氧化性，能杀菌、消毒，可用作自来水消毒剂，B正确；
C．打印机里黑色的铁的氧化物为四氧化三铁，氧化铁为红棕色固体，C错误；
D．锌的活动性比铁强，钢管表面的锌镀层破损后，形成原电池，锌作负极，钢管作正极，钢管仍然被保护不被腐蚀，D错误；
答案选B。
4．C
【解析】A．氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电，工业上采用电解熔融氧化铝的方法治炼铝，故A错误；
B．电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，阳极上锌、铁、铜失去电子发生氧化反应，铜离子在阴极上得到电子发生还原反应，故B错误；
C．工业上电解饱和食盐水时，水电离出的氢离子在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为，故C正确；
D．在铁制品上镀银时，银为镀层金属，铁为镀件，则铁制品与电源阴极相连，银作阳极，故D错误；
故选C。
5．D
【解析】该装置为电解装置，由图可知，Na+与透过交换膜进入浓缩室，由离子移动方向可知电极a为阳极，电极b为阴极，据此分析回答。
【解析】A．由图可知，阳极区Na+通过交换膜m进入浓缩室，故交换膜m为阳离子交换膜，故A错误；
B．电极a为阳极，电极上Cl-发生氧化反应生成氯气，若电极a改为Cu，则Cu失电子生成Cu2+，也会通过交换膜m进入浓缩室，故不能达到预期实验目的，故B错误；
C．b极为阴极，电极上Cu2+发生还原反应生成Cu，发生的电极反应式为：，故C错误；
D．若浓缩至得到1L 0.5 溶液，则有(0.5ml/L1L-0.1ml/L1L)=0.4ml进入浓缩室，电路中有0.8ml电子通过，可析出0.4mlCu，其质量为64g/ml0.4ml=25.6g，故D正确；
答案选D。
6．B
【解析】A．形成化学键放出热量，即2H(g)+2X(g)=2HX(g) △H3＜0，A正确；
B．由盖斯定律可知，反应一步完成与分步完成的热效应相同， 则△H1=△H2+△H3，所以△H1-△H2-△H3=0，B错误；
C．原子半径： Cl＜Br＜I，Cl2、Br2、I2中键能：Cl-Cl键＞Br-Br键＞I-I键，由于断裂化学键吸热，则吸收的热量逐渐减小，所以途径II吸收的热量依次减小，即△H2依次减小，C正确；
D．一定条件下，拆开1 ml气态HX需要吸收a kJ能量，即形成1 mlHX放出热量是a kJ，因此形成2 ml HX放出热量为2a kJ，所以该条件下△H3=-2a kJ/ml，D正确；
故合理选项是B。
7．C
【解析】A、碱性氢氧燃料的正极上氧气得电子发生还原反应，正极电池反应式：O2+2H2O+4e-═4OH-，故A错误；
B、粗铜精炼时，粗铜连接电源正极作阳极，纯铜连接电源负极作阴极，阳极上电极反应式为Cu-2e-═Cu2+，故B错误；
C、电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，所以阳极的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，故C正确；
D、钢铁发生电化学腐蚀时，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极反应式：2H2O+O2+4e-=4OH-，故D错误；
故选C。
8．A
【解析】A．断开1mlC－H键需要吸收440kJ能量，1ml甲烷分子中有4mlC－H键，完全断开需要吸收1760kJ能量，即1ml甲烷中的化学键完全断开需要吸收1760kJ能量，而不是甲烷催化裂解成C和 H2 需要吸收1760kJ能量，故A错误；
B．步骤②、③反应中，反应物的总能量均高于生成物的总能量，所以均为放热反应，故B正确；
C．从图中可以看出，甲烷在镍基催化剂上转化是在催化剂表面上发生的，催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积，堵塞了催化剂表面的活性中心，故C正确；
D．催化剂不影响反应物和生成物的总能量，使用该催化剂，反应的焓变不变，故D正确；
故选A。
9．C
【解析】A、该反应为吸热反应，说明等物质的量的情况下，石墨的能量较低，即石墨更稳定，A错误；
B、在25℃，100kPa时，1ml物质完全燃烧生成稳定的化合物放出的热量，叫做该物质的燃烧热；在25℃时，H2O的稳定状态是液态，所以H2燃烧热不是241.8kJ•ml -1，B错误；
C、根据盖斯定律可得：S(g)=S(s)，ΔH=ΔH1-ΔH2，气态物质变为固态是放热的过程，即ΔH=ΔH1-ΔH2