高考化学一轮复习阶段过关检测（三）物质结构与能量变化（含解析）.docx

物质结构与能量变化(时间:90分钟满分:100分)可能用到的相对原子质量:H1O16Cu64Ag108一、选择题(每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)1.微粒用 Rn+表示,下列关于该微粒的叙述正确的是(B)A.所含质子数=A-n B.所含中子数=A-ZC.所含电子数=Z+n D.质量数=A+Z2.下列各项表达中正确的是(C)A.Na2O2的电子式为NNaB.16O2和18O2互为同素异形体C.在氮原子中,质子数为7而中子数不一定为7D.Cl-的结构示意图为3.用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是(D)A.电子通过盐桥从乙池流向甲池B.铜导线替换盐桥,原电池仍继续工作C.开始时,银片上发生的反应是Ag-e-Ag+D.将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同解析:根据原电池工作原理,电子由负极(Cu)沿导线传递给正极(Ag),电子不能进入溶液,正极(Ag):2Ag+2e-2Ag,负极(Cu):Cu-2e- Cu2+,总反应:Cu+2Ag+Cu2+2Ag,若将Cu片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同,若将盐桥换成铜导线,则右池构成原电池,左池构成电解池。4.一种锂钒氧化物热电池装置如图所示。其电池总反应为xLi+ LiV3O8Li1+xV3O8,工作时需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐熔化。下列说法正确的是(D)A.Li-Si合金为该热电池的正极B.电池放电时Cl-移向LiV3O8电极C.LiCl-KCl共晶盐可用LiCl和KCl的混合水溶液代替D.放电时,正极反应式为LiV3O8+xLi+xe-Li1+xV3O8解析:Li是活泼的金属,Li-Si合金为该热电池的负极,A错误;放电时Cl-移向负极,即移向锂电极,B错误;Li是活泼的金属,能与水反应,则LiCl-KCl共晶盐不能用LiCl和KCl的混合水溶液代替,C错误;放电时正极发生得电子的还原反应,即正极反应式为LiV3O8+xLi+xe-Li1+xV3O8,D正确。5.常温下,1 mol化学键分解成气态原子所需要的能量用E表示,结合表中信息判断下列说法不正确的是(B)共价键HHFFHFHClHIE(kJmol-1)436157568432298A.表中最稳定的共价键是HFB.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)生成2 mol HF(g)放出25 kJ 的能量C.432 kJmol-1E(HBr)298 kJmol-1D.1 mol H2(g)分解成2 mol H(g) 需吸收436 kJ的能量解析:表中键能最大的共价键是HF,故最稳定的共价键是HF,A正确;1 mol H2(g)与1 mol F2(g)生成 2 mol HF(g),放出的能量为(5682-436-157)kJ=543 kJ,B不正确;Br的非金属性介于Cl和I之间,故432 kJmol-1E(HBr)298 kJmol-1,C正确;由题中信息可知,1 mol H2(g)分解成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量,D正确。6.X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在元素周期表中的位置如图所示。下列说法正确的是(C)A.Z的原子半径比Y的大B.Z的氧化物对应水化物为强酸C.存在多种含X的氢化物D.X、Y、Z、W四种元素一定是主族元素解析:Y和Z属于同周期,同周期从左向右原子半径减小,因此Z的原子半径比Y小,故A错误;如果Z是S,S的氧化物是SO2和SO3,其水化物是H2SO3和H2SO4,其中H2SO3不是强酸,故B错误;W可能是Ne,不属于主族元素,故D错误。7.太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点,现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是(D)A.该装置系统中只存在光能与电能之间的转化B.Cu电极:CO2+8H+-8e-CH4+2H2OC.工作时,产生的O2、CH4体积比为11(同温同压)D.离子交换膜为质子交换膜,H+从左池移向右池解析:由氮化镓(GaN)光电池的工作原理装置图可知,该装置系统中存在太阳能转变为化学能、电能,电能又转变为热能、光能等,故A错误;右池Cu电极为正极,发生还原反应,CO2得到电子被还原生成CH4,电极反应式为CO2+8H+8e-CH4+2H2O,故B错误;根据转移电子守恒可知,同温同压产生的O2、CH4体积比为21,故C错误;阳离子向正极移动,所以离子交换膜为质子交换膜,H+从负极(左池)移向正极(右池),故D正确。8.已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-217 kJmol-1C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=b kJmol-1HH、OH和OO键的键能分别为436、462和495(kJmol-1),则b为(B)A.+352B.+132C.-120D.-330解析:2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-217 kJmol-1C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=b kJmol-1,根据盖斯定律:2-得:2H2O(g)O2(g)+2H2(g)H=2b kJmol-1-(-217 kJmol-1);而2H2O(g)O2(g)+2H2(g)H=(4462-495-4362)kJmol-1,即2b kJmol-1-(-217 kJmol-1)=(4462-495-4362)kJmol-1解得b=+132,故选B。9.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3和K2CO3为电解质、以CH4为燃料,该电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是(A)A.电极a为负极,发生氧化反应B.C向正极移动C.正极电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-D.此电池在常温下也能工作解析:燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,根据电子流向知,左边a电极是负极、右边b电极是正极,所以a是CH4,b为O2,负极发生氧化反应,选项A正确;原电池放电时,C向负极移动,选项B错误;正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O2+2CO2+4e-2C,选项C错误;电解质为熔融碳酸盐,需要高温条件,选项D错误。10.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)H=x kJmol-1,已知:碳的燃烧热H1=a kJmol-1;S(s)+2K(s)K2S(s)H2= b kJmol-1;2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)H3=c kJmol-1。则x为(A)A.3a+b-c B.c+3a-bC.a+b-c D.c+a-b11.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W与X形成的某种化合物可用作水果的催熟剂,Y的氧化物为碱性氧化物,X、Y、Z三种元素的最外层电子数之和为11。下列说法正确的是(C)A.原子半径:WXYZB.简单氢化物的稳定性:XZXW,故A错误;如果Z为S,C的非金属性小于S,因此H2S的稳定性比CH4稳定性强,如果Z为P,C的非金属性强于P,即CH4的稳定性强于PH3,故B错误;C和H可形成化合物C6H6,即为苯,苯常用作萃取剂,故C正确;如果形成的含氧酸盐为Na2SO4,溶液显中性,不能使酚酞变红,故D错误。12.某课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示),该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是(D)A.a极为正极B.随着反应不断进行,负极区的pH不断增大C.b极的电极反应为MnO2+2H2O+2e-Mn2+4OH-D.若消耗0.01 mol葡萄糖,电路中转移0.02 mol电子解析:由已知结合图示,葡萄糖(C6H12O6)发生氧化反应生成葡萄糖内酯(C6H10O6),所以a极为负极,故A错误;电解质溶液显酸性,所以负极反应为C6H12O6-2e-C6H10O6+2H+,随着反应不断进行,负极区的pH不断减小,故B错误;b极为正极,电极反应为MnO2+4H+2e-Mn2+2H2O,故C错误;由负极反应C6H12O6-2e-C6H10O6+2H+可得,1 mol葡萄糖失去 2 mol电子,所以若消耗0.01 mol葡萄糖,电路中转移0.02 mol电子,故D正确。13.X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,W+与Y2-具有相同的电子层结构,R与Y可形成RY2、RY3化合物,下列说法正确的是(B)A.Y与氢元素所形成的化合物分子只含有极性键B.W2Y、W2Y2中阴、阳离子个数比均为12C.Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比R的强D.将XY2通入W单质与水反应后的溶液中,生成的盐只有一种解析:X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的五种短周期主族元素。X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,X两层电子分别是2、4,X为C元素,W+与具有相同的电子层结构,则Y为O,W为Na,Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,O与Na之间只有氟成立,故Z为F元素,R与Y可形成RY2、RY3化合物,为SO2、SO3,R为S元素。Y与氢元素所形成的化合物分子可以是H2O和H2O2,H2O2中两个O之间是非极性键,故A错误;Na2O2中阴离子为,Na2O和Na2O2中阴、阳离子个数比均为12,故B正确;Z为F元素,不存在最高价氧化物对应的水化物,故C错误;将CO2通入NaOH溶液可能生成Na2CO3和NaHCO3两种盐,故D错误。14.我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”NaCO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。吸入CO2时,其工作原理如图所示。吸收的全部CO2中,有转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法正确的是(C)A.“吸入”CO2时,钠箔为正极B.“呼出”CO2时,Na+向多壁碳纳米管电极移动C.“吸入”CO2时的正极反应:4Na+3CO2+4e-2Na2CO3+CD.标准状况下,每“呼出”22.4 L CO2,转移电子 0.75 mol解析:“吸入”CO2时,是原电池,根据图示,钠变成了Na+,被氧化,钠箔为负极,故A项错误;“呼出”CO2时,是电解池,阳离子向阴极移动,Na+向钠箔电极移动,故B项错误;放电时该电池“吸入”CO2,吸收的CO2有转化为Na2CO3固体,有转化为C,正极反应:4Na+3CO2+4e-2Na2CO3+C,故C项正确;标准状况下,22.4 L CO2的物质的量为1 mol,根据2Na2CO3+C-4e-4Na+3CO2,可知每“呼出”1 mol CO2,转移电子 mol,故D项错误。15.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的N,模拟装置如图所示。下列说法正确的是(C)A.阳极室溶液由无色变成棕黄色B.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4C.电解一段时间后,阴极室溶液的pH升高D.当电路中通过1 mol电子的电量时,阴极有0.25 mol的O2生成解析:根据题图知,Fe为阳极,阳极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2+,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,所以溶液由无色变为浅绿色,故A错误;电解时,阴极上H+放电生成H2,阴极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2,故B错误;由阴极反应式知,阴极室溶液中 c(OH-)增大,pH升高,C正确;当电路中通过1 mol电子的电量时,阴极有0.5 mol的H2生成,故D错误。16.短周期主族元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大,X的气态氢化物极易溶于Y的氢化物中,常温下,Z的单质能溶于W的最高价氧化物的水化物的稀溶液,却不溶于其浓溶液。下列说法不正确的是(A)A.原子半径的大小顺序为WQZXYB.元素X的气态氢化物与Q的单质可发生置换反应C.元素X与Y可以形成5种以上的化合物D.元素Q的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强解析:短周期主族元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大,X的气态氢化物极易溶于Y的氢化物中,联想NH3极易溶于水,可知X为氮元素,Y为氧元素;常温下,Z的单质能溶于W的最高价氧化物的水化物的稀溶液,却不溶于其浓溶液,说明Z为铝元素,W为硫元素,因为铝在常温下能溶于稀硫酸,在浓硫酸中发生钝化;Q只能为氯元素。同周期自左而右原子半径减小,电子层越多原子半径越大,故原子半径Z(Al)W(S)Q(Cl)X(N)Y(O),故A不正确;氯气能与氨气反应得到氮气、HCl(或氯化铵),属于置换反应,故B正确;N元素与O元素可以形成N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,故C正确;非金属性ClS,故Cl元素最高价氧化物对应水化物的酸性更强,故D正确。二、非选择题(共52分)17.(8分)根据元素在周期表中的位置能推测元素的原子结构以及相关物质的性质。下图是元素周期表的一部分,请根据图中字母所示元素的位置回答问题。(1)元素W在周期表中所处的位置是;元素P的原子结构示意图为;元素Y的最高价氧化物的电子式为。(2)元素M和N的单质中还原性较强的是(填元素符号,下同);元素Y、Z、W的非金属性由强到弱的顺序为。(3)元素Z、N、T形成的简单离子中,半径由大到小的顺序 为(填离子符号)。(4)下列说法中,正确的有。元素Y的单质有多种同素异形体M2Z中仅含离子键,M2Z2中仅含共价键X2T和M2Z都是离子化合物X2Z比X2T的沸点更高(5)X、Z、M、T可形成含Z原子个数不同的两种常见酸式盐(均含四种元素),这两种酸式盐在溶液中相互反应的离子方程式为 。答案:(1)第三周期第A族(2)NaOCSi(3)r(S2-)r(O2-)r(Al3+)(写S2-O2-Al3+也给分)(4)(5)HS+H+SO2+H2O18.(8分)X、Y、Z、M、W是原子序数由小到大排列的五种短周期主族元素,其中X、Z、M、W四种元素的原子序数之和为32,在元素周期表中X是原子半径最小的元素,Y原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,Z、M左右相邻,M、W位于同主族。回答下列问题:(1)Y在周期表中的位置是 ,W的阴离子符号是。(2)Z的单质的结构式为。标准状况下,试管中收集满Z的简单氢化物后倒立于水中(假设溶质不向试管外扩散),一段时间后,试管内溶液中溶质的物质的量浓度为。(3)由X、Z、M三种元素组成的化合物是酸、碱、盐的化学式分别为、(各举一例)。(4)写出加热时Y的单质与W的最高价氧化物的水化物的浓溶液发生反应的化学方程式: 。答案:(1)第二周期A族S2-(2)NN0.045 mol/L(或 mol/L)(3)HNO3(或HNO2)NH3H2ONH4NO3(或NH4NO2)(4)C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O19.(12分)为解决能源短缺问题,工业生产中应合理利用化学能。(1)25 、1.01105 Pa时,实验测得,4 g氢气在O2中完全燃烧生成液态水,放出572 kJ的热量,则表示H2的燃烧热的热化学方程式为 。(2)如图是某笔记本电脑使用的甲醇燃料电池的结构示意图。放电时甲醇应从(填“a”或“b”)处通入,电池内部H+向(填“左”或“右”)移动。写出电池负极的电极反应式: 。(3)从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物化学键的破坏和生成物化学键的形成过程。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-93 kJmol-1,试根据表中所列键能数据计算a的数值。化学键HHNHNN键能/(kJmol-1)436a945当可逆反应中净生成NH物质的量为2 mol时,反应放热。(4)已知:C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2=-571.6 kJmol-12C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H3=-2 599 kJmol-1根据盖斯定律,计算反应2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g) 的H= 。解析:(1)25 、1.01105 Pa时,实验测得,4 g氢气在O2中完全燃烧生成液态水,放出572 kJ的热量,2 g即 1 mol H2在氧气中燃烧生成液态水,放出286 kJ热量,则表示H2的燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-286 kJmol-1。(2)原电池中电子从负极经外电路流向正极,根据电子流向可知,a电极为负极,甲醇在负极上发生氧化反应,氢离子移向正极(右侧),负极电极反应式为2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+。(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=945 kJmol-1+436 kJmol-1 3-a kJmol-16=-93 kJmol-1,a=391;当可逆反应中净生成NH物质的量为2 mol时,即生成 mol NH3,根据反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-93 kJmol-1可知,反应放热31 kJ。(4)C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2=-571.6 kJmol-12C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H3=-2 599 kJmol-1利用盖斯定律将2+-可得:2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)H=(-393.5 kJmol-1)2+1/2 (-571.6 kJmol-1)-1/2(-2 599 kJmol-1)= +226.7 kJmol-1。答案:(1)H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-286 kJmol-1(2)a右2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+(3)39131 kJ(4)+226.7 kJmol-120.(12分)(1)火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,两者反应生成氮气和气 态水。已知:N2(g)+2O2(g)N2O4(g)H=+10.7 kJmol-1N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-543 kJmol-1写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式: 。已知四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在,它很容易转化为二氧化氮。试推断出二氧化氮制取四氧化二氮的反应条件(或措施): 。(2)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航空航天。如图1所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-2)。c电极的名称为 ,d电极上的电极反应式为 。如图2所示为电解100 mL 0.5 molL-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为。若a电极产生56 mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入(填序号)。a.CuO b.Cu(OH)2c.CuCO3d.Cu2(OH)2CO3解析:(1)a.N2(g)+2O2(g)N2O4(g),b.N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g),b2-a得出:2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=2 (-543)-10.7kJmol-1=-1 096.7 kJmol-1;2NO2(g) N2O4(g),促使平衡向正反应方向进行,可以增大压强,此反应属于放热反应,也可以降低温度。(2)根据电流的方向,电流从正极流向负极,即c为正极,d为负极,通入的B为CH4,电解质传导O2-,因此负极电极反应式为CH4+4O2-8e-CO2+2H2O;a连接电源的正极,a为阳极,a电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2;电解CuSO4溶液总反应方程式为2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+,假设Cu2+全部被电解成Cu,此时产生氧气的物质的量为 mol=0.025 mol,体积为0.02522.4 L= 0.56 L56 mL,因此Cu2+没有完全电解,因此有n(H+)= mol= 0.01 mol,c(H+)= molL-1=0.1 molL-1,则pH=1;根据上述分析,从溶液中析出的只是Cu和O2,因此恢复到电解前的状态,应加入CuO或CuCO3,即a、c正确。答案:(1)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=-1 096.7 kJmol-1高压、低温(或加压、降温)(2)正极CH4+4O2-8e-CO2+2H2O4OH-4e-2H2O+O21ac21.(12分)某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:装置分别进行的操作现象.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞 .连好装置一段时间后,向烧杯中滴加K3Fe(CN)6溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了吸氧腐蚀。实验中的现象是 。用化学用语解释实验中的现象: 。(2)查阅资料:K3Fe(CN)6具有氧化性。据此有同学认为仅通过中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是 。进行下列实验,在实验几分钟后的记录如下:实验滴管试管现象0.5 molL-1K3Fe(CN)6溶液.蒸馏水无明显变化.1.0 molL-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀.0.5 molL-1Na2SO4溶液无明显变化a.以上实验表明:在条件下,K3Fe(CN)6溶液可以与铁片发生反应。b.为探究Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验,发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是 。(3)有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究K3Fe(CN)6的氧化性对实验结果的影响,又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是(填字母序号)。实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3Fe(CN)6溶液(已除O2)产生蓝色沉淀B酸洗后的铁片、K3Fe(CN)6和NaCl混合溶液(未除O2)产生蓝色沉淀C铁片、K3Fe(CN)6和NaCl混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀D铁片、K3Fe(CN)6和盐