新课标2020届高考化学一轮复习专题测试（五）化学反应与能量.docx

专题测试(五)化学反应与能量1某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是()A两步反应均为吸热反应B加入催化剂会改变反应的焓变C三种化合物中C最稳定DAC反应中HE1E2答案C解析由题图可知，AB为吸热反应，BC为放热反应，A项错误；催化剂不能改变反应的焓变，B项错误；能量越低越稳定，C项正确；AC反应中HE1E3E2E4，D项错误。2下列电化学实验装置能达到实验目的的是()答案A解析电解饱和NaCl溶液时铁棒应作阴极，碳棒作阳极，B错误；在电解镀铜时，铜片作阳极，待镀金属作阴极，C错误；构成原电池时，Fe棒作负极，FeCl3溶液应在右侧烧杯中，发生还原反应，D错误。 3下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1；C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3；S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H5；2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7；CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H8A B C D答案C解析中两反应都为放热反应，H0，前者完全反应，放出的热量多，H1H2，错误；中两反应都为放热反应，HH4，正确；中两反应都为放热反应，HH6，正确；中前者为吸热反应，H70，后者为放热反应，H8H8，正确。4制取H2和CO通常采用：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H131.4 kJmol1，下列判断不正确的是()A该反应的反应物总能量小于生成物总能量B标准状况下，上述反应生成1 L H2气体时吸收131.4 kJ的热量C若CO(g)H2(g)C(s)H2O(l)HQ kJmol1，则Q131.4D若C(s)CO2(g)2CO(g)H1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H2，则H1H2131.4 kJmol1答案B解析题给反应是吸热反应，A正确；B项，热化学方程式的计量数表示物质的量，每生成1 mol H2放热131.4 kJ，错误；C项，水由气体变为液体时放出热量，所以Q131.4，正确；由盖斯定律可知D正确。5强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。醋酸溶液、浓硫酸、稀硝酸分别与0.1 molL1的NaOH溶液恰好完全反应放出的热量关系图如下。则下列有关说法正确的是()A是稀硝酸与NaOH反应B是醋酸溶液与NaOH反应Cb是5.73D是浓硫酸与NaOH反应答案C解析醋酸电离吸收热量，浓硫酸稀释并电离放出热量，所以三种酸中和NaOH稀溶液都生成0.1 mol水，浓硫酸放出热量最多，大于5.73 kJ，稀硝酸放出热量为5.73 kJ，醋酸放出热量小于5.73 kJ。6高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应：3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确的是()A放电时负极反应：Zn2e2OH=Zn(OH)2B充电时阳极反应：Fe(OH)33e5OH=FeO4H2OC放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强答案C解析高铁电池放电时，负极发生氧化反应：3Zn6e6OH=3Zn(OH)2，正极发生还原反应：2FeO8H2O6e=2Fe(OH)310OH。充电时，阳极发生氧化反应：2Fe(OH)36e10OH=2FeO8H2O，阴极发生还原反应：3Zn(OH)26e=3Zn6OH。A、B、D均正确；放电时，每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原，C错误。7标准状况下，用惰性电极电解200 mL NaCl、CuSO4的混合溶液，阴、阳两极所得气体的体积随时间变化如图所示，则原溶液c(CuSO4)为()A0.10 mol/L B0.15 mol/LC0.20 mol/L D0.25 mol/L答案A解析溶液中的阳离子在阴极上的放电顺序为Cu2、H，溶液中的阴离子在阳极上的放电顺序为Cl、OH，所以图中曲线呈现的是阴极反应产生的气体体积与时间的关系；图中曲线呈现的是阳极反应产生的气体体积与时间的关系。由曲线可知，阳极在t2时刻前产生0.01 mol 氯气和0.005 mol氧气，共转移电子0.04 mol，所以阴极在t2时刻前放电的Cu2的物质的量为0.02 mol，原溶液中c(CuSO4)0.10 mol/L。8半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅：SiO2(s)(石英砂)2C(s)=Si(s)(粗硅)2CO(g)H1682.44 kJ/molSi(s)(粗硅)2Cl2(g)=SiCl4(l)H2657.01 kJ/molSiCl4(l)2Mg(s)=2MgCl2(s)Si(s)(纯硅)H3625.63 kJ/mol生产1.00 kg纯硅放出的热量约为()A21.44 kJ B600.20 kJC21435.71 kJ D1965.10 kJ答案C解析首先将由石英砂制纯硅的途径表示如下：根据盖斯定律：HH1H2H3600.20 kJ/mol，生成1.00 kg纯硅放出热量为600.20 kJ/mol21435.71 kJ。9下列说法正确的是()A任何酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O的过程中，能量变化均相同B对于反应SO2(g)O2(g)SO3(g)HQ kJmol1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，H减小C已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)Ha kJmol1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)Hb kJmol1，则abD已知：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1，C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g)H395.0 kJmol1，则C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.5 kJmol1答案D解析因弱酸或弱碱电离吸热，故强酸和强碱发生中和反应与弱酸和弱碱发生中和反应生成1 mol H2O时能量变化不同，A错误；反应热H的数值与化学平衡的移动无关，B错误；H2O(g)H2O(l)放热，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)放热多，故ab，C错误；将D项中两个反应相减得：C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.5 kJmol1，D正确。103H2(g)N2(g)2NH3(g)反应过程中的能量变化如图所示。有关说法错误的是()A图中C表示生成物NH3(g)的总能量B断裂3 mol HH键和1 mol NN键所吸收的总能量大于形成6 mol NH键所释放的总能量C逆反应的活化能E(逆)E|H|D3H2(g)N2(g)2NH3(g)H0答案B解析根据题图可知，C表示生成物NH3(g)的总能量，A正确；该反应为放热反应，断裂3 mol HH键和1 mol NN键所吸收的总能量小于形成6 mol NH键所释放的总能量，B错误；根据题图逆反应的活化能E(逆)E|H|，C正确；该反应为放热反应，故3H2(g)N2(g)2NH3(g)H0，D正确。11镁电池毒性低、污染小，电压高而平稳，它逐渐成为人们研制绿色电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应原理为：下列说法不正确的是()A放电时，Mo3S4发生氧化反应B放电时，正极反应式：Mo3S42xe=Mo3SC充电时，Mg2向阴极迁移D充电时，阴极反应式：xMg22xe=xMg答案A解析由题意可知，放电时发生原电池反应，Mg由0价变为2价，被氧化，发生氧化反应，作原电池的负极；Mo3S4为正极，正极反应式为Mo3S42xe=Mo3S，A错误，B正确；电池充电时发生电解反应，阴极发生还原反应，金属阳离子Mg2放电，反应式为xMg22xe=xMg，电解质溶液中，阳离子Mg2向阴极移动，C、D正确。12如图所示装置是一种可充电电池，装置为NaCl和酚酞的混合溶液浸湿的滤纸，离子交换膜只允许Na通过，电池充电、放电的化学方程式为2Na2S2NaBr3 Na2S43NaBr。闭合开关K时，b电极附近先变红色。下列说法正确的是()A电池充电时，电极B连接直流电源的正极B电池放电过程中Na从左到右通过离子交换膜C闭合开关K后，b电极附近的pH变小D当b电极上析出气体1120 mL(标准状况)时，有0.1 mol Na通过离子交换膜答案D解析闭合开关K时，b极附近变红，则说明b为阴极，电极B为负极，电池充电时，B接电源负极，A错误；电池放电时，A为正极，B为负极，Na移向正极，B错误；闭合K后，b极H放电，电极反应式为2H2O2e=H22OH，pH变大，C错误；b电极上析出的气体为H2，其物质的量为0.05 mol，则需要电子的物质的量为0.1 mol，故有0.1 mol Na通过离子交换膜，D正确。13关于如图所示各装置的叙述中，正确的是() A装置是原电池，总反应是Cu2Fe3=Cu22Fe2B装置中，铁作负极，电极反应式为Fe3e=Fe2C装置通电一段时间后石墨电极附近溶液红褐色加深D若用装置精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液答案C解析装置中Fe比Cu活泼，Fe为负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，总反应为2Fe3Fe=3Fe2，A、B错误；装置为胶体的电泳实验，Fe(OH)3胶体粒子带正电，在电场中向阴极移动，石墨是阴极，C正确；装置由电流方向可知c为阳极、d为阴极，精炼铜时阳极为粗铜、阴极为纯铜，电解液含Cu2，D错误。14常温下，将除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是()At1时刻前，Al片上发生的电极反应为Al3e=Al3Bt1时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应Ct1时刻后，Cu作负极失电子，电流方向发生改变D烧杯中发生反应的离子方程式为2NO22OH=NONOH2O答案A解析由题图1、2知，t1时刻前，即Al钝化前，Al片作负极，发生的电极反应为2Al6e3H2O=Al2O36H，A项错误；t1时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应，B项正确；t1时刻后，Cu片作负极，失电子，电流方向发生改变，C项正确；烧杯中发生反应的离子方程式为2NO22OH=NONOH2O，D项正确。15快速充电电池的电解液为LiAlCl4SOCl2，电池的总反应为4LiClSSO24Li2SOCl2。下列说法正确的是()A该电池的电解质可为LiCl水溶液B该电池放电时，负极发生还原反应C充电时阳极反应式为4ClSSO24e=2SOCl2D放电时电子从负极经外电路流向正极，再从正极经电解质溶液流向负极答案C解析该电池的电解质溶液不能是LiCl的水溶液，因为Li能和水发生反应，A错误；电池放电时，负极发生氧化反应，B错误；放电时，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中移动的是阴、阳离子而不是电子，D错误。16对于图1、图2所示装置，下列叙述正确的是()A装置和装置中石墨电极产生的气体相同B装置通电一段时间后铁电极周围溶液pH降低C装置中两电极产生气体体积比为21(同温、同压下)D实验中，可观察到装置中U形管左端铁电极表面析出白色物质答案D解析装置为电解池，铁为阴极，水电离出的H放电生成H2，pH增大，石墨为阳极，溶液中的Cl放电生成氯气，B、C错误；装置为原电池，铁为负极，发生反应：Fe2e=Fe2，石墨为正极，发生反应：O24e2H2O=4OH，因此在铁电极表面有Fe(OH)2沉淀生成，A错误，D正确。17(2018广东五校联考)一种钌(Ru)基配合物光敏化太阳能电池的原理如图所示，下列说法正确的是()A电池工作时，光能转化为电能，电极X为电池的正极B电解质溶液中发生反应：2Ru33I=2Ru2IC镀铂导电玻璃的作用是传递ID电池的电解质溶液中I和I的浓度均不断减小答案C解析由图可知，在光照条件下Ru2在电极X上失去电子转化为Ru3，故电极X为电池的负极，A项错误；电解质溶液中的反应为2Ru2I=3I2Ru3，B项错误；I在镀铂导电玻璃上得到电子转化为I，C项正确；电池工作时I转化为I，c(I)增大，D项错误。18(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101 kPa时，32.0 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624 kJ(25 时)，N2H4完全燃烧的热化学方程式为_。(2)肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。肼空气燃料电池放电时，正极的电极反应式为_，负极的电极反应式为_。(3)右图是一个电化学过程示意图。锌片上发生的电极反应为_；假设使用肼空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128 g时，则肼空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气_L(假设空气中氧气体积含量为20%)。(4)传统制备肼的方法是以NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式为_。答案(1)N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H624.0 kJmol1(2)O24e2H2O=4OHN2H44OH4e=4H2ON2(3)Cu22e=Cu112(4)ClO2NH3=N2H4ClH2O解析(1)32.0 g N2H4的物质的量是1 mol,1 mol N2H4完全燃烧生成氮气和液态水放出的热量是624 kJ，则N2H4完全燃烧反应的热化学方程式为N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H624.0 kJmol1。(2)燃料电池中正极发生还原反应，元素的化合价降低，所以是氧气发生还原反应，结合电解质溶液，正极反应的电极反应式为O24e2H2O=4OH，负极则是燃料发生反应，根据(1)判断N2H4的氧化产物是氮气，所以负极的电极反应式为N2H44OH4e=4H2ON2。(3)该装置是电解池装置，Zn是阴极，发生还原反应，所以是Cu2得电子发生还原反应，电极反应式为Cu22e=Cu；铜片作阳极，发生氧化反应，所以Cu片逐渐溶解，质量减少128 g，即Cu的物质的量减少2 mol，失去电子4 mol，根据整个过程满足得失电子守恒规律，所以氧气得电子的物质的量也是4 mol，根据O24e2H2O=4OH，得需要氧气的物质的量是1 mol，标准状况下的体积是22.4 L，空气中氧气体积含量约为20%，故所需空气的体积112 L。(4)NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液，ClO被还原为Cl，根据元素守恒，产物中还有水生成，离子方程式为ClO2NH3=N2H4ClH2O。19如图所示，某同学设计一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答下列相关问题：(1)通入氧气的电极为_(填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应：_。(2)铁电极为_(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极的电极反应为_。(3)反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠主要在_(填“铁极”或“石墨极”)区。(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，则丙装置中阳极上的电极反应为_，反应一段时间，硫酸铜溶液的浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。答案(1)正极CH3OCH312e16OH=2CO11H2O(2)阴极2Cl2e=Cl2(3)铁极(4)Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2减小解析(1)燃料电池是将化学能转化为电能的装置，属于原电池，通入燃料的电极是负极，通入氧气的电极是正极，所以该燃料电池中通入氧气的电极是正极，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应为CH3OCH312e16OH=2CO11H2O。(2)乙池属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以铁电极是阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应为2Cl2e=Cl2。(3)乙池中阴极是铁，阳极是石墨，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电，导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度使溶液呈碱性，且X为阳离子交换膜，所以乙装置中生成的氢氧化钠主要在铁极区。(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，则阳极上铜、锌失电子进入溶液，阳极反应为Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2，根据得失电子数相等知，阳极上溶解的铜少于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间后，硫酸铜溶液的浓度将减小。20钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，我国四川攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量十分丰富。如图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。请回答下列问题：(1)电解饱和食盐水时，总反应的离子方程式是_。(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式： _。(3)已知：Mg(s)Cl2(g)=MgCl2(s)H641 kJ/molTi(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)H770 kJ/mol下列说法正确的是_(填字母)。aMg的燃烧热为641 kJ/molbTi的能量一定比TiCl4的高c等质量的Mg(s)、Ti(s)与足量的氯气反应，前者放出的热量多dMg还原TiCl4的热化学方程式为2Mg(s)TiCl4(s)=2MgCl2(s)Ti(s)H512 kJ/mol(4)在上述产业链中，合成192 t甲醇理论上需额外补充H2_t。(不考虑生产过程中物质的任何损失) (5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是_。答案(1)2Cl2H2OCl2H22OH(2)2FeTiO36C7Cl2=2FeCl32TiCl46CO(3)cd(4)10(5)CH3OH8OH6e=CO6H2O解析(1)电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl2H2OCl2H22NaOH，其离子方程式为2Cl2H2OCl2H22OH。 (2)根据题中工艺流程图可以看出反应物有FeTiO3、C和Cl2，反应产物有FeCl3、TiCl4和CO，然后通过观察法配平方程式。 (3)燃烧热是指101 kPa下，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，a错误；Ti与Cl2的反应是放热反应，1 mol Ti(s)和2 mol Cl2(g)的总能量大于1 mol TiCl4(s)的能量，无法直接比较Ti和TiCl4的能量大小，b错误；1 g Mg(s)和1 g Ti(s)与Cl2(g)反应放出的热量分别是 kJ、 kJ，c正确；将2可得到2Mg(s)TiCl4(s)=2MgCl2(s)Ti(s) H512 kJ/mol，d正确。(4)CO2H2CH3OHCOCl2H2得出CH3OHH2(额外补充) 32 192 t 10 t(5)碱性环境中，燃料电池负极上的电极反应式为CH3OH8OH6e=CO6H2O。21电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。(1)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择_(填标号)。a碳棒 b锌板 c铜板用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因：_。(2)图2中，钢闸门C作_极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应为_，检测该电极反应产物的方法是_。(3)镁燃料电池在可移动电子