（江苏专版）2020版高考化学一轮复习专题检测（四）化学反应与能量变化（含解析）.docx

专题检测（四） 化学反应与能量变化一、选择题(每小题有12个选项符合题意)1下列电池工作时，O2在正极放电的是()A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池解析：选BA中正极放电的是MnO2，B中正极放电的是O2，C中正极放电的是PbO2，D中正极放电的是NiOOH。2物质(tBuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(tBuNO)22(tBuNO)H50.5 kJmol1，Ea90.4 kJmol1。下列图像合理的是()解析：选DH0，此反应为吸热反应，生成物的总能量大于反应物的总能量，B、C项错误；再根据Ea和H的比例关系可知D项正确。3(2019常州一中模拟)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板中的铜，其热化学方程式为Cu(s)H2O2(l)2H(aq)=Cu2(aq)2H2O(l)H。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H164 kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H2196 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3286 kJmol1下列说法不正确的是()A反应可通过铜作电极电解稀H2SO4的方法实现B反应在任何条件下都能自发进行C若H2(g)O2(g)=H2O(g)H4，则H4H3DH320 kJmol1解析：选C用铜作电极电解稀H2SO4时，两个电极的反应分别为Cu2e=Cu2、2H2e=H2，总反应为Cu2HCu2H2，A项正确；反应的H0，则在任何条件下均能自发进行，B项正确；因为H2O(g)所具有的能量较H2O(l)高，则反应H2(g)O2(g)=H2O(g)放出的热量较少，H4H3，C项错误；由盖斯定律可得HH1H2H3320 kJmol1，D项正确。4镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳。其中一种镁电池的反应为xMgMo3S4MgxMo3S4，下列说法错误的是()A放电时Mg2向正极迁移B放电时正极反应为Mo3S42xe=Mo3SC充电时Mo3S4发生氧化反应D充电时阴极反应为Mg22e=Mg解析：选C电池放电时，相当于原电池，电解质溶液中阳离子(Mg2)向正极迁移，A正确；放电时，正极上Mo3S4发生还原反应，B正确；充电时是电解池，Mo3S4是产物，C错误；充电时，阴极为阳离子(Mg2)发生还原反应，D正确。5某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2O2=2H2O，下列有关说法正确的是()A电子通过外电路从b极流向a极Bb极上的电极反应式为O22H2O4e=4OHC每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2DH由a极通过固体酸电解质传递到b极解析：选D由电极反应式可知，H2通入的一极为负极，O2通入的一极为正极，故a为负极、b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，A错误；b极上的电极反应式为O24e4H=2H2O，B错误；没有明确此时是否处于标准状况，故无法计算消耗H2的体积，C错误。6在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()AX是电源的负极B阴极的反应式：H2O2e=H2O2，CO22e=COO2C总反应可表示为H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11解析：选DA从图示可看出，与X相连的电极发生H2OH2、CO2CO的转化，均得电子，应为电解池的阴极，则X为电源的负极，A正确；B.阴极H2OH2、CO2CO均得电子发生还原反应，电极反应式分别为H2O2e=H2O2、CO22e=COO2，B正确；C.从图示可知，阴极生成H2和CO的同时，阳极有O2生成，所以总反应可表示为H2OCO2H2COO2，C正确；D.从总反应方程式可知，阴极生成2 mol气体(H2、CO各1 mol)、阳极生成1 mol气体(氧气)，所以阴、阳两极生成的气体物质的量之比为21，D错误。7(2019连云港模拟)用如图装置电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。从开始通电时，收集B和C逸出的气体。1 min后测得B口的气体体积为C口处的一半，下列说法不正确的是()A电源左侧为正极B电解槽左侧的电极反应方程式为2H2O4e=O24HCD口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度小D在标准状况下，若1 min后从C口处收集到的气体比B口处收集到的气体多2.24 L，则有0.1NA个SO通过阴离子膜解析：选CD根据题意，电极应为惰性电极，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H)；阴极：4H4e=2H2(或4H2O4e=2H24OH)；A、B均正确；C项，右侧由于H放电，产生KOH，所以其浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大；D项，设产生O2为x mol，则产生H2为2x mol,2xx0.1 mol，x0.1 mol，消耗的OH为0.4 mol，则有0.2NA个SO通过阴离子膜。8用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是()A当a、b都是铜作电极时，电解的总反应方程式为2CuSO42H2O2H2SO42CuO2B燃料电池工作时，正极反应为O22H2O4e=4OHC当燃料电池消耗22.4 L甲醛气体时，电路中理论上转移2 mol eD燃料电池工作时，负极反应为HCHOH2O2e=HCOOH2H解析：选D由题中装置图可知，左边是原电池装置，右边是电解池装置。通入HCHO的一极是负极，通入O2的一极是正极，a是阴极，b是阳极。当a、b都是铜作电极时，a极反应为Cu22e=Cu，b极反应为Cu2e=Cu2，A项错误；燃料电池工作时，正极是氧气得到电子发生还原反应，电解质为酸性电解质，所以电极反应为O24H4e=2H2O，B项错误；没有给出气体所处的温度和压强，甲醛气体的体积为22.4 L时其物质的量不一定为1 mol，C项错误；燃料电池工作时，甲醛失去电子，发生氧化反应HCHOH2O2e=HCOOH2H，D项正确。二、非选择题9能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1)在25 、101 kPa时，16 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.3 kJ，则CH4燃烧的热化学方程式为_。(2)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H437.3 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H285.8 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1则煤气化反应C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)的焓变H_kJmol1。(3)如图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH4为负极，O2和CO2的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a、b为石墨，b极上有红色物质析出，CuSO4溶液的体积为200 mL。甲装置中气体A为_(填“CH4”或“O2和CO2”)，d极上的电极反应式为_。乙装置中a极上的电极反应式为_。若在a极产生112 mL(标准状况)气体，则甲装置中消耗CH4_mL(标准状况)，乙装置中所得溶液的pH_。(忽略电解前后溶液体积变化)如果乙中电极不变，将溶液换成饱和Na2SO4溶液，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na2SO410H2O晶体析出，若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为_(用含w、a的表达式表示，不必化简)。解析：甲装置为原电池，乙装置为电解池，b极上析出的红色物质是Cu，b极为阴极，c极为负极，d极为正极，电极反应式为O24e2CO2=2CO；a极为阳极，析出O2，电极反应式为4OH4e=O22H2O；a极产生112 mL O2，转移电子的物质的量40.02 mol，消耗V(CH4)22.4 Lmol10.056 L，乙装置中所得c(H)0.1 molL1，pH1。电解饱和Na2SO4溶液相当于电解水，当阴极上有a mol氢气生成时，阳极生成氧气的物质的量为0.5a mol，电解水的质量为a mol2 gmol10.5a mol32 gmol118a g，剩余溶液仍然是饱和溶液，则溶质质量分数为100%。答案：(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1(2)131.5(3)CH4O24e2CO2=2CO4OH4e=O22H2O561100%10全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2)钒电池由溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2、V3、VO2、VO)为正极和负极的活性物质组成，电池总反应为VO2V3H2OV2VO2H。放电时的正极反应式为_，充电时的阴极反应式为_。放电过程中，电解液的pH_(填“升高”“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是_。aVO、VO2混合液bV3、V2混合液cVO溶液 dVO2溶液eV3溶液 fV2溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。解析：(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2He=VO2H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3得电子生成V2的反应。(3)充电时阳极反应式为VO2H2Oe=VO2H，故充电完毕的正极电解液为VO溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2溶液，故正极电解液可能是选项a、c、d。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H可以通过隔膜。答案：(1)电解质溶液抑制硫酸亚铁的水解(2)VO2He=VO2H2OV3e=V2升高(3)acd(4)H11甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。(1)已知：CH3OH(g)=HCHO(g)H2(g)H84 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJmol1工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式：_。 在上述制备甲醛时，常向反应器中通入适当过量的氧气，其目的_。(2)工业上可用如下方法合成甲醇，化学方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，已知某些化学键的键能数据如表所示：化学键CCCHHHCOCOOH键能/(kJmol1)348413436358x463请回答下列问题：该反应的S_(填“”或“”)0。图1中曲线a到曲线b的措施是_。 已知CO中的C与O之间为叁键，其键能为x kJmol1，则x_。 (3)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。该电池负极的电极反应式为_。若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL含有如下离子的溶液。离子Cu2HClSOc/(molL1)0.5220.5电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为_。 (4)电解水蒸气和CO2产生合成气(H2CO)。较高温度下(7001 000 )，在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压，H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2，O2穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电极发生氧化反应得到纯O2。由图2可知A为直流电源的_(填“正极”或“负极”)，请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式：_。解析：(1)第一个热化学方程式2第二个热化学方程式，即可得到目标反应。两种反应物，一种稍过量，可以保证另一种充分反应，同时甲醇的催化氧化需要加热，H2与O2化合放热，提供反应所需的能量。(2)该反应气体分子数减少，S0；图中曲线a的活化能大，而曲线b的活化能小，所以曲线a到曲线b的措施是加入催化剂。根据图像，可以写出该反应的热化学方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H91 kJmol1，根据反应的H等于反应物键能之和减去生成物键能之和，x2436(3413358463)91，解得x1 097。(3)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的燃料电池，通入甲醇的一极发生氧化反应生成碳酸根离子和水，作原电池的负极，电极反应式为CH3OH6e8OH=CO6H2O。根据题意知，阳极电极反应为2Cl2e=Cl2、4OH4e=2H2OO2，阴极电极反应为Cu22e=Cu、2H2e=H2；设阳极生成氧气的物质的量为x mol，则阳极0.4 mol Cl先失去0.4 mol e生成0.2 mol Cl2，OH再失去4x mol e生成x mol O2，阴极0.1 mol Cu2先得到0.2 mol e，根据得失电子守恒，H再得到0.44x0.