新教材适用高中化学专题1化学反应与能量变化测评A苏教版选择性必修1

专题1测评(A)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.中国科学家曾在陕西进行了中国首次页岩气超临界二氧化碳压裂现场试验,并取得圆满胜利,这标记着中国在自主探究陆相页岩气高效开发方面取得了重要的理论和技术突破。页岩气的主要成分为甲烷(CH4),下列说法正确的是()。A.页岩气属于二次能源B.处理后的页岩气作为能源比煤作为能源对环境影响更小C.甲烷完全燃烧过程中,C—H键断裂时释放出热能D.页岩气取之不尽,可供人类许久开采运用答案:B2.一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是()。A.氢能属于二次能源B.图中能量转化的方式至少有6种C.太阳能电池的供电原理与燃料电池相同D.太阳能、风能、氢能都属于新能源答案:C3.放射卫星用的运载火箭通常采纳以液氢为燃烧剂、液氧为氧化剂的高能低温推动剂,已知:(1)H2(g)H2(l)ΔH1=-0.92kJ·mol-1(2)O2(g)O2(l)ΔH2=-6.84kJ·mol-1(3)如图:下列说法正确的是()。A.2molH2(g)与1molO2(g)所具有的总能量比2molH2O(g)所具有的总能量低B.氢气的标准燃烧热为ΔH=-241.8kJ·mol-1C.火箭中液氢燃烧的热化学方程式:2H2(l)+O2(l)2H2O(g)ΔH=-474.92kJ·mol-1D.H2O(g)变成H2O(l)的过程中,断键汲取的能量小于成键放出的能量答案:C解析:由图像分析,2molH2(g)与1molO2(g)反应生成2molH2O(g),放出483.6kJ的热量,故2molH2(g)与1molO2(g)所具有的总能量比2molH2O(g)所具有的总能量高,A项错误。氢气的标准燃烧热是指1mol氢气完全燃烧的反应热,故氢气的燃烧热为-483.6+882kJ·mol-1=-285.8kJ·mol-1,B项错误。由图像分析,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-483.6kJ·mol-1①,H2(g)H2(l)ΔH1-0.92kJ·mol-1②,O2(g)O2(l)ΔH2=-6.84kJ·mol-1③,将①-②×2-③,可得2H2(l)+O2(l)2H2O(g)ΔH=-474.92kJ·mol-1,C项正确。H2O(g)变成H2O(l)的过程为物理改变,不存在化学键的断裂和生成,D项错误。4.已知:①1mol晶体硅中含有2molSi—Si键。②Si(s)+O2(g)SiO2(s)ΔH,其反应过程与能量改变如图所示。③化学键Si—OOOSi—Si断开1mol共价键所需能量/kJ460500176下列说法中正确的是()。A.晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能B.二氧化硅的稳定性小于硅的稳定性C.ΔH=-988kJ·mol-1D.ΔH=a-c答案:C解析:晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能,A项错误。依据化学键的键能推断,断裂1mol二氧化硅中的Si—O键须要的能量为4×460kJ=1840kJ,断裂1mol晶体硅中的Si—Si键须要的能量为2×176kJ=352kJ,故二氧化硅的稳定性大于硅的稳定性,B项错误。Si(s)+O2(g)SiO2(s)ΔH=(176×2+500-460×4)kJ·mol-1=-988kJ·mol-1,C项正确。依据图中信息可知,ΔH=-c,D项错误。5.化学用语是学习化学的重要工具。下列用来表示物质改变的化学用语中,正确的是()。A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑B.氢氧燃料电池的负极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-C.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+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe-2e-Fe2+答案:A解析:氢氧燃料电池的正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;粗铜精炼时,与电源负极相连的是纯铜;钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-2e-Fe2+。6.用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀试验探究,测定具支锥形瓶中压强随时间改变关系以及溶解氧随时间改变关系的曲线如下。下列说法不正确的是()。A.压强增大主要是因为产生了H2B.整个过程中,负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+C.pH=4.0时,不发生析氢腐蚀,只发生吸氧腐蚀D.pH=2.0时,正极电极反应式为2H++2e-H2↑和O2+4e-+4H+2H2O答案:C解析:pH=2.0的溶液,酸性较强,因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀;析氢腐蚀产生氢气,因此会导致锥形瓶内压强增大,A项正确。锥形瓶中的Fe粉和C粉以及酸溶液构成了原电池,Fe粉作为原电池的负极,由于溶液均呈酸性,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,B项正确。若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀,那么锥形瓶内的压强会有下降;而图中pH=4.0时,锥形瓶内的压强几乎不变,说明除了吸氧腐蚀,Fe粉还发生了析氢腐蚀;消耗氧气的同时也产生了氢气,因此锥形瓶内压强几乎不变,C项错误。由图可知,pH=2.0时,锥形瓶内的溶解氧削减,说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生;同时锥形瓶内的气压增大,说明有产生氢气的析氢腐蚀发生,因此,正极反应式为2H++2e-H2↑和O2+4e-+4H+2H2O,D项正确。7.某火力发电厂利用SO2传感器监测发电厂四周大气中SO2的含量,其工作原理如图所示,在V2O5电极上将SO2转化为SO3。下列说法正确的是()。A.传感器在工作时O2-向正极移动B.传感器在工作时,V2O5电极上的电极反应式为SO2-2e-+O2-SO3C.固体电解质可以用稀硫酸代替D.外电路中电子由Pt电极流向V2O5电极答案:B解析:传感器工作时为原电池,原电池中阴离子移向负极,A项错误。V2O5电极上SO2失电子结合迁移到负极的氧离子生成SO3,电极反应式为SO2-2e-+O2-SO3,B项正确。氧离子无法在水溶液中进行传导,负极无法生成SO3,C项错误。Pt电极为正极,V2O5电极为负极,外电路中电子由负极流向正极,D项错误。8.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关的说法正确的是()。A.输送暖气的管道更简单发生此类腐蚀B.正极反应:SO42-+9H++8e-HS-+4HC.这种状况下,Fe被腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀答案:D解析:硫酸盐还原菌中的蛋白质在高温下易变性,失去催化效率,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,A项不符合题意。原电池的正极上发生还原反应,由图示可知发生的电极反应为SO42-+5H2O+8e-HS-+9OH9.某化学试验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应,设计如下装置。左烧杯中加入50mL6mol·L-1H2SO4溶液,右烧杯中加入50mL6mol·L-1CaCl2溶液,盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼脂。当闭合开关K时,电流表中出现指针偏转,下列说法正确的是()。A.该试验装置属于电解池B.左侧烧杯中的电极反应式为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2OC.C电极上发生还原反应,产生的气体可使潮湿的淀粉碘化钾试纸变蓝D.若盐桥换成装有含KNO3饱和溶液的琼脂,则C电极上产生的气体的总量不变答案:B解析:由图可知,该试验装置没有外接电源,不属于电解池,属于带盐桥的原电池,A项错误。该试验装置是利用MnO2能将Cl-氧化的反应而设计的原电池工作装置,故左侧MnO2电极为正极,电极反应式为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O;右侧C电极为负极,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,Cl2可使潮湿的淀粉碘化钾试纸变蓝,B项正确,C项错误。由于盐桥中的阴离子移向负极区,故若盐桥换成装有含KNO3饱和溶液的琼脂,则负极区的Cl-的物质的量削减,故C电极上产生的气体的总量削减,D项错误。10.我国科学家胜利实现了电解气态HCl制备Cl2,其工作原理如图所示。下列说法错误的是()。A.a为外接直流电源的负极B.阳极的电极反应为2HCl-2e-Cl2↑+2H+C.通电后H+从左室迁移至右室D.左室中发生的反应为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,实现了Fe3+的再生答案:C解析:右侧氯化氢失去电子转化为氯气,因此右侧电极是阳极,则a为外接直流电源的负极,b为外接直流电源的正极,A项正确。阳极上发生失去电子的氧化反应,电极反应为2HCl-2e-Cl2↑+2H+,B项正确。电解池中阳离子向阴极移动,因此通电后H+从右室迁移至左室,C项错误。依据装置图可推断左室中发生反应为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,实现了Fe3+的再生,D项正确。二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共计20分。每小题只有一个或两个选项符合题意。若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得4分,但只要选错一个,该小题就得0分)11.已知:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=571.0kJ·mol-1。以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下:过程Ⅰ:2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)ΔH=313.2kJ·mol-1过程Ⅱ:……下列说法不正确的是()。A.过程Ⅰ中每消耗232gFe3O4转移2mol电子B.过程Ⅱ的热化学方程式为3FeO(s)+H2O(l)H2(g)+Fe3O4(s)ΔH=-128.9kJ·mol-1C.过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是:太阳能→化学能→热能D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分别等优点答案:BC解析:首先依据n=mM=232g232g·mol-1=1mol算出Fe3O4的物质的量,再来看题目给出的过程Ⅰ,2molFe3O4在反应中一共转移了4mol电子,则每消耗1molFe3O4时转移2mol电子,A项正确。过程Ⅰ汲取的能量小于总反应汲取的能量,则过程12.科学家利用垃圾渗透液研发出新型环保电池,实现发电、环保二位一体化结合的装置如图。当该装置工作时,下列说法正确的是()。A.盐桥中K+向X极移动,Cl-向Y极移动B.电路中流过3.75mol电子时,产生N2的体积为22.4L(标准状况)C.电流由X极沿导线流向Y极D.Y极的电极反应式为2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2答案:B解析:在X极上NH3失去电子被氧化为N2,所以X极为负极;在Y极上NO3-得到电子被还原为N2,所以Y极为正极。盐桥中K+向Y极移动,Cl-向X极移动,A项错误。依据氧化还原反应中电子守恒可知总反应式为5NH3+3NO3-4N2+6H2O+3OH-,转移15mol电子,反应产生4molN2,若转移3.75mol电子,则反应产生N2的物质的量为3.75mol15mol×4mol=1mol,在标准状况下的体积为1mol×22.4L·mol-1=22.4L,B项正确。电子由X极经导线流向Y极,所以电流是由Y极沿导线流向X极,C项错误。Y极的电极反应式为2NO3-+10e-+6H213.支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极爱护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性协助阳极。下列有关表述不正确的是()。A.通入爱护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的爱护电流应当依据环境条件改变进行调整答案:C解析:依题意,钢管桩为阴极,电子流向阴极,阴极被爱护,钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流,接近于0,则表明此条件下铁不简单失去电子,A项正确;阳极上发生氧化反应,失去电子,电子经外电路流向阴极,B项正确;高硅铸铁作阳极,阳极上发生氧化反应,阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气,惰性协助阳极不被损耗,C项错误;依据海水对钢管桩的腐蚀状况,增大或减小电流,D项正确。14.用CH4催化还原NO2可以消退氮氧化物的污染,例如:①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol-1②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·mol-1下列说法不正确的是()。A.由反应①可知CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)ΔH>-574kJ·mol-1B.反应①②转移的电子数相同C.若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2,放出的热量为173.4kJD.若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子的总物质的量为1.6mol答案:A解析:由于水由气态转化为液态时放热,所以生成液态水放出的热量更多,放热越多,焓变越小,A项错误。物质的量相等的甲烷分别参与反应①②,C元素的化合价均是从-4价上升到+4价,所以转移的电子数相同,B项正确。依据盖斯定律,反应①+②2可得CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=12×[(-574)+(-1160)]kJ·mol-1=-867kJ·mol-1,标准状况下,4.48LCH4的物质的量为0.2mol,还原NO2至N2,放出的热量为867kJ·mol-1×0.2mol=173.4kJ,C项正确。0.2molCH4还原NO2至N2,C元素的化合价从-4价上升到+4价,所以转移电子总数是0.2mol×15.已知NaOH+H2O2H2O+NaHO2,现用H2O2-Al燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]和KOH的混合溶液制备氢气(c、d均为惰性电极,电解池中的隔膜仅阻挡气体通过)。下列说法不正确的是()。A.该燃料电池的总反应为3HO2-+2AlOH-+2AlO2-B.b电极是正极,且反应后该电极区溶液的pH增大C.每消耗27gAl,理论上产生11.2L(标准状况下)氮气D.反应过程中电子的流向为a→b→c→d答案:D解析:该燃料电池中铝作负极失去电子,2Al-6e-+8OH-2AlO2-+4H2O;因为NaOH+H2O2H2O+NaHO2,HO2-在正极得到电子,使-1价的氧转化为-2价,电极反应为3HO2-+6e-+3H2O9OH-,由此可以写出燃料电池的总反应为3HO2-+2AlOH-+2AlO2-+H三、非选择题(本题包括5小题,共60分)16.(12分)有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种志向的绿色能源。(1)氢能被称为绿色能源的缘由是(任答一点)。

(2)在101kPa下,1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量。①该反应中反应物总能量(填“大于”“小于”或“等于”)生成物总能量。

②氢气的燃烧热ΔH=。

③该反应的热化学方程式为

。

④若1mol氢气完全燃烧生成1mol气态水放出241kJ的热量,已知H—O键的键能为463kJ·mol-1,OO键的键能为498kJ·mol-1,计算H—H键的键能为kJ·mol-1。

(3)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家探讨出一种储氢合金Mg2Ni,已知:①Mg(s)+H2(g)MgH2(s)ΔH1=-74.5kJ·mol-1;②Mg2Ni(s)+2H2(g)Mg2NiH4(s)ΔH2=-64.4kJ·mol-1;③Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s)ΔH3。则ΔH3=kJ·mol-1。

答案:(1)无污染(其他合理答案均可)(2)①大于②-285.8kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1(或其他合理答案)④436(3)84.6解析:(1)氢气燃烧生成水,无污染,为清洁能源。(2)①为放热反应,则生成物的总能量小于反应物总能量。②2g氢气为1mol,完全燃烧生成液态水放出285.8kJ的热量,可知燃烧热ΔH=-285.8kJ·mol-1。③氢气的燃烧热为ΔH=-285.8kJ·mol-1,反应的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1。④依据1mol氢气完全燃烧生成1mol气态水放出241kJ的热量,可写出燃烧的热化学方程式:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-482kJ·mol-1。设1molH—H键完全断裂时汲取的热量为xkJ,则2xkJ+498kJ-4×463kJ=-482kJ,解得x=436。(3)依据盖斯定律,由②-2×①得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s)ΔH3=-64.4kJ·mol-1-2×(-74.5kJ·mol-1)=84.6kJ·mol-1,则ΔH3=84.6kJ·mol-1。17.(10分)科学家制造出一种运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,在电极上分别通入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O2-(O2+4e-2O2-)。图1图2(1)c电极作极,d电极上的电极反应式为。

(2)如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为,若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=(不考虑溶液体积改变),若要使电解质溶液复原到电解前的状态,可加入(填字母)。

A.CuOB.Cu(OH)2C.CuCO3D.Cu2(OH)2CO3答案:(1)正CH4+4O2--8e-CO2+2H2O(2)4OH--4e-2H2O+O2↑1AC解析:(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极,故c电极为正极;d电极为负极,通入的气体为甲烷,d电极反应式为CH4+4O2--8e-CO2+2H2O。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极(a电极)反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极反应式为2Cu2++4e-2Cu。n(O2)=0.056L22.4L·mol-1=2.5×10-3mol,线路中转移电子的物质的量为2.5×10-3mol×4=0.01mol,溶液中c(H+)=0.01mol0.1L=0.1mol·L-1,pH=-lg0.1=1。此时反应的18.(12分)(1)利用反应Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2设计成如下图所示的原电池。写出电极反应式:①正极;

负极。

②图中X是,Y是。

③原电池工作时,盐桥中的(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。

(2)限制适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。反应起先时,乙中石墨电极上发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为。甲中石墨电极上发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为。

(3)利用反应2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极反应式为。

答案:(1)①2Fe3++2e-2Fe2+Cu-2e-Cu2+②FeCl3CuCl2③阳(2)氧化2I--2e-I2还原2Fe3++2e-2Fe2+(3)O2+4e-+4H+2H2O解析:(1)该原电池中Cu作负极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+;C作正极,电极反应式为2Fe3++2e-2Fe2+。X溶液应为FeCl3溶液,Y溶液应为CuCl2溶液。原电池工作时,盐桥中的阳离子向正极移动。(2)依据反应2Fe3++2I-2Fe2++I2,原电池的负极反应为2I--2e-I2,发生氧化反应;正极反应为2Fe3++2e-2Fe2+,发生还原反应。(3)Cu作负极,O2在正极上得电子:O2+4e-+4H+2H2O。19.(12分)(1)某学习小组设计的“电解饱和食盐水”的装置如下(显示的电极均为石墨)。图1图1中,电解一段时间后,气球b中的气体是(填化学式),U形管(填“左”或“右”)边的溶液变红。

(2)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、平安的杀菌消毒剂。图2是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。图2①阳极产生ClO2的电极反应式:。

②当阴极产生标准状况下112mL气体时,通过阳离子交换膜的离子的物质的量为。

答案:(1)H2右(2)①Cl--5e-+2H2OClO2↑+4H+②0.01mol解析:(1)图1中,依据电子流向知,左边电极是电解池阳极,右边电极是电解池阴极,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气,同时阴极旁边产生NaOH。(2)①依据题干信息,阳极上Cl-被氧化为ClO2,依据得失电子守恒和电荷守恒