【臻品卷】同步单元1 化学反应与能量变化 2022-2023学年苏教版(2020)选择性必修1 化学（解析版）

【臻品卷】专题1化学反应与能量变化一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.下列关于化学反应的描述中正确的是(D)A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.反应4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)4Fe(OH)3(s)的ΔH>0C.已知①2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1,②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH2=bkJ·mol-1,则a<bD.CO(g)的标准燃烧热ΔH=-283.0kJ·mol-1,则2CO2(g)2CO(g)+O2(g)ΔH=566.0kJ·mol-1解析:A项,有的放热反应也需要加热,如C与O2反应,错误;B项,化合反应大多是放热反应,ΔH<0,错误;C项,H2O(g)含有的能量高于H2O(l)的,故①放出的热小于②的,但a、b都是负值,因此a>b,错误;D项,由CO(g)的标准燃烧热ΔH=-283.0kJ·mol-1,可得2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-566.0kJ·mol-1,而与反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g)的ΔH数值相同,符号相反,正确。2.寻找清洁能源一直是化学家努力的方向,下列关于能源的说法错误的是(D)A.氢气热值高,其燃烧产物是水,是一种理想的清洁燃料B.利用太阳能等清洁能源代替化石燃料,有利于节约资源,保护环境C.煤的气化技术在一定程度上实现了煤的高效、清洁利用D.石油作为重要的可再生能源应该被尽量地利用解析:氢气燃烧时放热多,燃烧产物为水,对环境不会造成污染,是一种清洁燃料,A项正确;太阳能为清洁能源,用其代替化石燃料,可以节约资源,减少污染,B项正确;煤的气化可以提高煤的燃烧效率,C项正确;石油为化石燃料,属于不可再生能源,D项错误。3.如图所示,a、b两电极材料分别为铁和铜。则以下说法不正确的是(D)A.该装置可以构成原电池,也可构成电解池B.a电极可能发生反应:Cu2++2e-CuC.b电极质量可能增加D.该过程可能有大量气体产生解析:形成原电池时,a电极反应为Fe-2e-Fe2+Cu2++2e-Cu。形成电解池时,①若a电极为阴极,则反应为Cu2++2e-Cu,b电极反应为Cu-2e-Cu2+;②若a电极为阳极,则反应为Fe-2e-Fe2+,b电极反应为Cu2++2e-Cu。由上述可知,D项不正确。4.下列关于能源和作为能源的物质的叙述错误的是(D)A.化石能源物质内部蕴涵着大量的能量B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来C.物质的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用D.吸热反应没有利用价值解析:煤与水反应生成水煤气——一氧化碳和氢气,不仅节能、能量利用率高,还洁净、无污染,该反应是吸热反应,有很好的利用价值。5.下列叙述与电化学腐蚀有关的是(A)A.炒过菜的铁锅不及时清洗易生锈B.在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性C.红热的铁丝与水接触时,表面形成了蓝黑色的物质D.把铁片投入氯化铜的溶液中,在铁表面上附着一层红色的铜解析:炒过菜的铁锅不及时清洗,在铁锅上就会形成以NaCl溶液为电解质溶液的原电池,发生电化学腐蚀。金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性,是因为它们在空气中容易被氧化,在金属表面生成一层致密的氧化物薄膜,阻止金属继续被氧化,属于化学腐蚀。红热的铁丝与水接触和铁片投入氯化铜溶液中都是直接发生化学反应,属于化学腐蚀。6.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。下列判断正确的是(D)A.由实验可知,a、b、c所涉及的反应都是放热反应B.将实验a中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加C.实验c中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响D.若用NaOH固体测定反应热,则测定结果偏高解析:A项,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应,错误;B项,改为铝粉,没有改变反应的本质,放出的热量不变,错误;C项,铁质搅拌棒导热性好,热量损失较大,错误;D项,NaOH固体溶于水时放热,使测定结果偏高,正确。7.二甲醚是一种绿色、可再生的新能源。如图是绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。该电池工作时,下列说法不正确的是(B)A.a电极为该电池负极B.O2在b电极上得电子,被氧化C.电池工作时,a电极反应式:CH3OCH3-12e-+3H2O2CO2↑+12H+D.电池工作时,燃料电池内部H+从a电极移向b电极解析:电池工作时,二甲醚在a电极上失去电子,被氧化,O2在b电极上得电子,被还原,电池内部H+从a电极移向b电极,A、C、D正确,B不正确。8.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(B)A.已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为放热反应,则SO2的能量一定高于SO3的能量B.若C(石墨,s)C(金刚石,s)ΔH>0,则石墨比金刚石稳定C.已知NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.4kJ·mol-1,则20.0gNaOH固体与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量D.已知2C(s)+2O2(g)2CO2(g)ΔH1;2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH2,则ΔH1>ΔH2解析:放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,所以SO2(g)和O2(g)的总能量大于SO3(g)的总能量,故A错误;能量越低物质越稳定,石墨具有的能量低于金刚石的,因此石墨比金刚石稳定,故B正确;氢氧化钠固体溶于水放出热量,因此20.0gNaOH固体与稀盐酸反应放出的热量大于20.0×57.440kJ=28.7kJ,故C错误;CO燃烧生成CO29.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示,电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法正确的是(A)A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成解析:由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu电极作电解池的阳极,发生氧化反应,石墨电极作阴极,电极反应式为2H++2e-H2↑,A正确,B错误;阳极与电源的正极相连,C错误;阳极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,当有0.1mol电子转移时,有0.05molCu2O生成,D错误。10.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol-1;②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·mol-1。下列说法不正确的是(A)A.由反应①、②可推知:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1734kJ·mol-1B.等物质的量的甲烷分别参与反应①、②,则反应转移的电子数相等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总数为1.6NA解析:根据盖斯定律可知,12(①+②)可得ΔH=-867kJ·mol-1,A错误;甲烷在反应①、②中每一个分子都是失去8个电子,B正确;标准状况下4.48LCH4是0.2mol,反应放出的热量是867×C正确;0.2mol甲烷失去1.6mol电子,D正确。二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。11.一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法正确的是(D)A.电池工作时,光能转变为电能,Y为电池的负极B.镀铂导电玻璃的作用是传递I-C.电解质溶液中发生反应:2Ru2++I3-2Ru3++3ID.电池的电解质溶液中I-和I3C错误;由电池中发生的反应可知,I3-在正极上得电子被还原为I-,后又被氧化为I3-,I3-和I12.如图为某化工厂用石墨电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7的模拟装置,下列有关说法错误的是(AB)A.溶液中OH-由阴极区流向阳极区C.阳极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+D.Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的离子方程式为2CrO42-+2H+Cr2O7解析:钠离子交换膜只允许Na+通过而OH-不能通过,A错误;阳极电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极电极反应式为4H2O+4e-2H2↑+4OH-,阳、阴两极产生气体的物质的量之比为1∶2,B错误,C正确;阳极区水放电,产生大量的H+使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,D正确。13.通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(C)①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=akJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=bkJ·mol-1③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH4=dkJ·mol-1A.反应①、②为反应③提供原料气B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一C.反应CH3OH(g)12CH3OCH3(g)+12H2O(l)的ΔH=d2kJ·解析:反应③中的反应物为CO2、H2,由反应可知,反应①、②为反应③提供原料气,故A正确;反应③中的反应物为CO2,转化为甲醇,则反应③也是CO2资源化利用的方法之一,故B正确;由反应④可知,物质的量与热量成正比,且气态水的能量比液态水的能量高,则反应CH3OH(g)12CH3OCH3(g)+12H2O(l)的ΔH≠d2kJ·mol-1,故C错误;由盖斯定律可知,②×2+③×2+④得到2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-114.一种钒多卤化物电池结构示意图如图所示,电池和储液罐均存有反应物和酸性电解质溶液。电池中发生的反应为2VCl2+BrCl2-2VCl3+Br-A.VCl2存储在正极储液罐内B.放电时,H+从负极区移至正极区C.充电时,阳极反应式为BrCl2-+2e-Br-+2ClD.充电时,电池的负极与电源的负极相连,阴极反应式为V3++e-V2+解析:放电时,该装置为原电池,根据原电池工作原理及总反应可知,VCl2中V的化合价由+2价升高为+3价,VCl2应存储在负极储液罐内,故A错误;放电时,该装置为原电池,根据原电池工作原理,H+应从负极区向正极区移动,故B正确;充电时,有外加电源,该装置为电解池,根据电解原理知,阳极上反应物失去电子,化合价升高,即电极反应式为Br-+2Cl--2e-BrCl2-,故C错误;充电时,电池的负极接电源的负极,该电极为阴极,得电子,发生还原反应,电极反应式为V3++e-V2+,故D正确。15.疫情防控中要对环境进行彻底消毒,二氧化氯(ClO2,黄绿色、易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法正确的是(B)A.c为电源的正极,在b极区流出的Y溶液是浓盐酸B.电解池a极上发生的电极反应式为NH4+-6e-+3Cl-NCl3+4HC.二氧化氯发生器内,发生的氧化还原反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1D.当有0.3mol阴离子通过离子交换膜时,二氧化氯发生器中产生标准状况下13.44LClO2解析:由图示装置分析可知,c为直流电源的正极,b为电解池阴极,氢离子得到电子生成H2,电极反应式为2H++2e-H2↑,在b极区流出的Y溶液是稀盐酸,A错误;a极NH4Cl中NH4+失去电子生成NCl3,电极反应式为NH4+-6e-+3Cl-NCl3+4H+,B正确;二氧化氯发生器中,发生反应3H2O+NCl3+6NaClO26ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH,其中NCl3作氧化剂,NaClO2有0.3mol阴离子通过离子交换膜,电路中就有0.3mol电子转移,根据NH4+-6e-+3Cl-NCl3+4H+可知,转移0.3mol电子,生成0.05molNCl3,则由反应3H2O+NCl3+6NaClO26ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH可知,发生器中生成0.3molClO2,标准状况下其体积为6.72L,D错误。三、非选择题:本题共5小题,共60分。16.(9分)已知下列反应:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1②Na2O2(s)+CO2(g)Na2CO3(s)+12O2(g)ΔH=-266kJ·mol-1(1)CO的标准燃烧热ΔH=。(2)在催化剂作用下,一氧化碳可与过氧化钠反应生成固体碳酸钠,该反应的热化学方程式为

。(3)工业废气中的CO2可用碱液吸收。所发生的反应如下:Ⅰ.CO2(g)+2NaOH(aq)Na2CO3(aq)+H2O(l)ΔH=-akJ·mol-1Ⅱ.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)ΔH=-bkJ·mol-1①反应CO2(g)+H2O(l)+Na2CO3(aq)2NaHCO3(aq)的ΔH=kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。

②标准状况下,11.2LCO2与足量的NaOH溶液充分反应后,放出的热为kJ(用含a或b的代数式表示)。

解析:(1)CO的标准燃烧热是指1molCO完全燃烧生成CO2所放出的热,由2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1可知,1molCO完全燃烧放出的热为12×566kJ=283kJ,故CO的标准燃烧热ΔH=-283kJ·mol-1。(2)由盖斯定律,①×12+②可得CO(g)+Na2O2(s)Na2CO3(s)ΔH=-566kJ·mol-1×12-266kJ·mol-1=-549kJ·mol-1ΔH=(-b×2+a)kJ·mol-1=(a-2b)kJ·mol-1。ΔH=-akJ·mol-1可知,0.5molCO2与足量的NaOH溶液充分反应后,放出的热为a2答案:(1)-283kJ·mol-1(2)CO(g)+Na2O2(s)Na2CO3(s)ΔH=-549kJ·mol-1(3)①(a-2b)②a17.(11分)某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)甲池装置为(填“原电池”或“电解池”)。

(2)甲池反应前两电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差14g,导线中通过mol电子。

(3)实验过程中,甲池左侧烧杯中NO3-的浓度(4)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液,工作一段时间后,若要使乙池中溶液恢复原浓度,可向溶液中加入(填化学式)。解析:(1)甲池装置是铜和银构成的原电池。(2)甲池反应前两电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差14g,设消耗铜的物质的量是xmol,则同时生成银的物质的量是2xmol,则有64x+108×2x=14,解得x=0.05,所以导线中通过0.05mol×2=0.1mol电子。(3)原电池中阴离子向负极移动,则实验过程中硝酸根离子移向甲池左侧烧杯,则甲池左侧烧杯中NO3(4)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液,惰性电极电解硝酸银溶液生成硝酸、氧气和银,因此工作一段时间后,若要使乙池中溶液恢复原浓度,可向溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。答案:(1)原电池(2)0.1(3)增大(4)Ag2O或Ag2CO318.(9分)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中能量的变化示意图,请写出N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式:

。(2)若已知下列数据:化学键H—HN≡N键能/(kJ·mol-1)435943试根据表中及图中数据计算N—H的键能为kJ·mol-1。(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。已知:①4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)ΔH1=-akJ·mol-1②N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH2=-bkJ·mol-1若1molNH3还原NO至N2,则该反应过程中的反应热ΔH3=kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。

(4)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)ΔH1反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)ΔH2反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)ΔH3则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=。

答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1(2)390(3)3b-a4(4)2ΔH19.(13分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。在相同条件下,三组装置中铁电极腐蚀最快的是(填装置序号,下同),该装置中正极反应式为;为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述装置原理进行防护;装置③中总反应的离子方程式为

。(2)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。电池反应为FePO4+LiLiFePO4,电解质为含Li+的导电固体,且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li+自由通过而导电。该电池放电时Li+向(填“正”或“负”)极移动,负极反应式为Li-e-Li+,则正极反应式为。(3)钢铁生锈现象随处可见,钢铁的电化学腐蚀原理如图所示:①写出石墨电极的电极反应式:

。②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在图中虚线框中所示位置作出修改,并用箭头标出导线中电子流动方向。③写出修改后石墨电极的电极反应式:

。(2)原电池中,阳离子向正极移动,放电时装置为原电池,则Li+向正极移动;由FePO4+LiLiFePO4及Li-e-Li+,可得正极反应式为FePO4+Li++e-LiFePO4。(3)在钢铁的电化学腐蚀中,石墨为正极,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。可用外加电流的阴极保护法来保护铁,即将铁连外电源的负极,作为电解池的阴极,石墨接正极,作为电解池的阳极,阳极电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑。(2)正FePO4+Li++e-LiFePO4(3)①O2+4e-+2H2O4OH-②③2Cl--2e-Cl2↑20.(18分)(1)环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2,结构简式为],后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为,总反应为。电解制备需要在无水条件下进行,原因为

。(2)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如图所示:负极区发生的反应有

(写离子方程式)。电路中转移1mol电子,需消耗氧气L(标准状况)