高中化学选修四鲁科版-第一章第一节 章末综合检测

章末综合检测(六)

(时间：45分钟　分值：100分)

一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)

1．准一维导体铊青铜的熔盐具有电荷密度波(CDW)传输特性，其常用电解法制备。该熔盐制备过程中的能量转化方式是(　　)

A．化学能转化为电能

B．电能转化为化学能

C．机械能转化为化学能

D．化学能转化为机械能

解析：选B。电解是电能转化为化学能的过程，B项正确。

2．图像法是研究化学反应焓变的一种常用方法。已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化曲线如图所示，则下列叙述中正确的是(　　)

A．每生成2 mol AB(g)时吸收b kJ能量

B．该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1

C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键时放出a kJ能量

解析：选B。依据图像分析，1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)，吸收(a－b) kJ能量，A项错误；ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，则该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1，B项正确；反应物的总能量低于生成物的总能量，C项错误；断裂化学键时要吸收能量，D项错误。

3．已知下列几个热化学方程式：

①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1

②H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH2

③CH3CH2OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH3

④C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH4

⑤2C(石墨，s)＋O2(g)＋3H2(g)===CH3CH2OH(l)　ΔH5

下列推断正确的是(　　)

A．ΔH1>ΔH2，ΔH1<ΔH4

B．C(石墨，s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH4

C．ΔH5＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3

D．ΔH4>0，ΔH2>0且ΔH4>ΔH2

解析：选C。反应①放热，焓变小于0，反应②吸热，焓变大于0，ΔH1<ΔH2，A项错误；根据盖斯定律，由(①＋④)/2得C(石墨，s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝，B项错误；根据盖斯定律，由①×2－②×3－③得⑤，C项正确；无法判断ΔH4与ΔH2的相对大小，D项错误。

4．(2019·烟台模拟)关于下列各装置图的叙述中，不正确的是(　　)

A．装置①精炼铜时a极为粗铜，电解质溶液为 CuSO4溶液

B．装置②的总反应式是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋

C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连

D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀

解析：选B。装置①中a极为阳极，电解精炼铜时，a极应是粗铜；装置②中，铁的金属活动性大于铜，总反应式应是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；装置③中为保护钢闸门不被腐蚀，钢闸门应与外接电源的负极相连；装置④中由于浓硫酸有强吸水性，铁钉在干燥的空气中不易被腐蚀。

5．(2019·高考江苏卷)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是(　　)

A．一定温度下，反应2H2 (g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0

B．氢氧燃料电池的负极反应为O2 ＋2H2O＋4e－===4OH－

C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023

D．反应2H2 (g)＋O2 (g)===2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和

解析：选A。A项，该反应前后气体分子数减少，即熵减少，又反应能自发进行，说明该反应为放热反应，ΔH<0，正确；B项，负极上应是H2失去电子，错误；C项，11.2 L H2不是处于标准状况下，无法计算H2的物质的量，进而无法计算转移的电子数，错误；D项，反应的焓变等于反应物断裂旧共价键的键能之和减去生成物形成新共价键的键能之和，错误。

6．(2019·临沂模拟)已知高能锂电池的总反应式为2Li＋FeS===Fe＋Li2S[LiPF6·SO(CH3)2为电解质]，用该电池为电源进行如图的电解实验，电解一段时间测得甲池产生标准状况下4.48 L H2。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．从阳离子交换膜中通过的离子数目为0.4NA

B．若电解过程体积变化忽略不计，则电解后甲池中溶液浓度为4 mol·L－1

C．A电极为阳极

D．电源正极反应式为FeS＋2Li＋＋2e－===Fe＋Li2S

解析：选C。A项，由反应FeS＋2Li===Fe＋Li2S可知，Li被氧化，应为原电池的负极，FeS被还原生成Fe为正极反应，正极反应式为FeS＋2e－＋2Li＋===Fe＋LiS，A电极连接原电池负极，A电极为阴极，生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，n(H2)＝＝0.2 mol，转移0.4 mol电子，生成0.4 mol OH－，则从阳离子交膜中通过的K＋数目为0.4NA，正确；B项，根据以上分析可知，电解后甲池中c(KOH)＝＝4 mol·L－1，即电解后甲池中溶液浓度为4 mol·L－1，正确；C项，A电极为阴极，错误；D项，FeS被还原生成Fe为正极反应，正极反应式为FeS＋2Li＋＋2e－===Fe＋Li2S，正确。

7．利用Zn/ZnO热化学循环两步生产合成气(H2、CO)的原理及流程图如下：

下列有关说法正确的是(　　)

①上述过程中，能量转化方式只有1种

②上述两步转化均为吸热反应

③上述过程中，ZnO、Zn可循环使用

④上述热化学方程式为H2O(g)＋CO2(g)===H2(g)＋CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋582 kJ·mol－1

A．①②　　　　　　　　　 B．③④

C．①③   D．②④

解析：选B。题中反应包含太阳能转化为化学能及化学能转化为热能等，①错误；第一步吸热，第二步放热，②错误；题图所示ZnO、Zn可循环使用，③正确；根据盖斯定律，将题图中左侧热化学方程式乘以2再与右侧热化学方程式相加可得目标热化学方程式，经计算④正确。故B项正确。

8．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如下图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．阳极室溶液由无色变成浅绿色

B．当电路中通过1 mol电子时，阴极有0.5 mol的气体生成

C．电解时中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降

D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4

解析：选D。根据装置图知，Fe为阳极，阳极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2＋，所以阳极室溶液由无色变成浅绿色，A正确；阴极上H＋放电生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，因此当电路中通过1 mol电子时，阴极有0.5 mol的气体生成，B正确；电解时，中间室溶液中NH向阴极室移动，SO向阳极室移动，中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降，C正确；电解时，溶液中NH向阴极室移动，H＋放电生成H2，所以电解一段时间后阴极室中溶质可能有H3PO4、(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4等，D错误。

二、非选择题(本题包括3小题，共52分)

9．(18分)能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。

(1)已知：Fe2O3(s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3CO(g)

 ΔH1＝a kJ·mol－1

CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1

4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1

则碳的燃烧热ΔH＝____________kJ·mol－1。

(2)用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3)2N—NH2，氧化剂是液态四氧化二氮N2O4。两者在反应过程中放出大量能量，同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5 kJ，请写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)依据原电池构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是__________(填序号)。你选择的理由是________________________________________________________。

A．C(s)＋CO2(g)===2CO(g)

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)

C．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

D．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)

(4)若以熔融K2CO3与CO2作为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出该原电池的负极反应：

________________________________________________________________________。

(5)工业上常采用如图所示电解装置，利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。通电电解，然后通入H2S时发生反应的离子方程式为2[Fe(CN)6]3－＋2CO＋H2S===2[Fe(CN)6]4－＋2HCO＋S↓。电解时，阳极的电极反应式为________________

________________________________________________________________________；

电解过程中阴极区溶液的pH____________(填“变大”“变小”或“不变”)。

答案：(1)

(2)C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 550 kJ·mol－1

(3)C　该反应为自发的氧化还原反应且释放能量

(4)CO－2e－＋CO===2CO2

(5)[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－　变大

10．(16分)纳米级 Cu2O 由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取 Cu2O 的三种方法：

(1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是________________________________________________________________________。

(2)已知：①2Cu(s)＋O2(g)===Cu2O(s)

 ΔH＝－a kJ·mol－1

②C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－b kJ·mol－1

③Cu(s)＋O2(g)===CuO(s)　ΔH＝－c kJ·mol－1

则方法Ⅰ发生的反应：2CuO(s)＋C(s)===Cu2O(s)＋CO(g)　ΔH＝___________kJ·mol－1。

(3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中 OH－ 的浓度而制备纳米级 Cu2O，装置如图所示，则阳极上的电极反应式为______________________________________________。

(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O，同时放出N2。该制法的化学方程式为__________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：(1)反应不易控制，易还原产生Cu　(2)2c－a－b

(3)2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O

(4)4Cu(OH)2＋N2H42Cu2O＋N2↑＋6H2O

11．(18分)(2019·南昌模拟)温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。回答下列问题：

(1)利用CO2可制取甲醇，有关化学反应如下：

①CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)

 ΔH1＝－178 kJ·mol－1

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

 ΔH2＝－566 kJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

 ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1

已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

由此计算断开1 mol C===O键需要吸收________kJ的能量；CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。

(2)甲烷燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示，通入a气体的电极是原电池的____________极(填“正”或“负”)，其电极反应式为___________________________。

(3)如图是用甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)实现铁上镀铜，则b处通入的是____________(填“CH4”或“O2”)，电解前，U形管的铜电极、铁电极的质量相等，电解2 min后，取出铜电极、铁电极，洗净、烘干、称量，质量差为1.28 g，在通电过程中，电路中通过的电子为________mol，消耗标准状况下CH4________mL。

解析：(1)依据反应焓变ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝2×E(C===O)＋3×436 kJ·mol－1－(3×413 kJ·mol－1＋358 kJ·mol－1＋463 kJ·mol－1＋463 kJ·mol－1×2)＝－178 kJ·mol－1，解得E(C===O)＝750 kJ·mol－1。将①＋②÷2－③÷2得所求热化学方程式，则ΔH＝－178 kJ·mol－1＋×(－566 kJ·mol－1)－×(－483.6 kJ·mol－1)＝－219.2 kJ·mol－1。

(2)电池为甲烷的燃料电池，由图可知电子由通入a气体的电极流出，则通入a气体的电极为负极，甲烷在负极失去电子发生氧化反应，生成CO2，反应式为CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋。

(3)电镀时镀层金属做阳极，即b处为正极，应该通入O2；铜电极、铁电极质量差为1.28 g，溶解的Cu为0.64 g，通过电子0.02 mol，则消耗标准状况下CH4的体积为×22.4 L·mol－1＝0.056 L＝56 mL。

答案：(1)750　－219.2

(2)负　CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋

(3)O2　0.02　56