高三化学一轮总复习 讲与练单元综合测试8 化学反应与能量.doc

单元综合测试八时间：90分钟满分：100分一、选择题(本题共16小题，每小题3分，共48分。每小题只有一个选项符合题意)1世博会上澳大利亚馆的外墙采用的是特殊的耐风化钢覆层材料，外墙的颜色每天都在发生着变化，它会随空气中太阳、风雨、湿度的影响，逐渐结出一层锈斑，从橙色到赭红色的转变，看上去外观的生锈程度在增加，运用了钢材生锈原理。下列有关钢材生锈的说法正确的是()A红色铁锈的主要成分是Fe(OH)3B钢材在空气中的反应只有氧化、还原及化合反应C钢材在空气中的腐蚀主要为电化学腐蚀，其负极的反应为Fe3e=Fe3D空气中太阳、风雨、湿度对钢材的腐蚀有较大影响答案D解析铁锈的主要成分是Fe2O3，A项错；电化学腐蚀首先得到Fe(OH)3，分解得到Fe2O3，有分解反应，B项错；负极的反应为Fe2e= Fe2，C项错。2据报道，摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电，其电池反应为2CH3OH3O24OH2CO6H2O，则下列说法中错误的是()A放电时，CH3OH参与反应的电极为负极B充电时，电解质溶液的pH逐渐减小C放电时，负极的电极反应为CH3OH6e8OH=CO6H2OD充电时，每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子答案B解析放电时为原电池，从化合价判断CH3OH为电池的负极，电极反应为CH3OH6e8OH=CO6H2O；充电时为电解池，阴极反应为CO6H2O6e=CH3OH8OH，溶液的pH增大，从电极反应来看，每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子，综上所述错误的为B项。3(2011广东，12)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动答案D解析本题考查了原电池原理、电极反应式的书写以及电解原理。a和b不连接时，不能构成原电池。铁与铜发生置换反应，生成的铜附着在铁片上，A项正确；a和b用导线连接，构成原电池，溶液中的Cu2得到电子生成铜在铜片上析出，B项正确；无论a和b是否连接，都是铁片不断溶解生成Fe2，溶液中的Cu2不断得到电子生成Cu，溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，铜片作阳极，失电子生成铜离子，溶液中铜离子向阴极移动，在阴极上得电子，D项错误。4用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()A0.4 molB0.5 molC0.6 mol D0.8 mol答案C解析通常电解CuSO4后脱离溶液的是2CuO2，所以把脱离产物化合(成为CuO)再放回溶液，就可使其恢复原貌。现能使其恢复原貌的是Cu2(OH)2CO3，不考虑CO2的溶解，即Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2O2CuOH2O，所以是先电解CuSO4后电解水。故有关系式：Cu2(OH)2CO32CuOH2O转移6e解得n(e)0.6 mol。5有下列4种燃料电池的工作原理示意图，其中正极反应的产物为水的是()答案C解析燃料电池通入燃料的电极为负极，通入氧气或空气的电极为正极。正极反应负极反应AO24e=2O22H24e2O2=2H2OBO24e2H2O=4OH2H24e4OH=4H2OCO24e4H=2H2O2H24e=4HDO24e2CO2=2CO2H24e2CO=2H2O2CO2或CO2eCO=2CO26.(2011江苏，10)下列图示与对应的叙述相符的是()A图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化B图2表示0.1000 molL1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 molL1CH3COOH溶液所得到的滴定曲线C图3表示KNO3的溶解度曲线，图中a点所示的溶液是80 时KNO3的不饱和溶液D图4表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线，由图知t时反应物转化率最大答案C解析本题考查了化学平衡、电解质溶液、沉淀溶解平衡等知识。A错，因为图中所示的反应物能量高于生成物，应该是放热反应。B错，因为醋酸属于弱酸，图线的起点对应的pH数值应在1和2之间。C对，因为从图线容易读出该温度下的溶质还没有达到饱和溶液所满足的量。D错，因为“生成物的最大量”和“反应物的最大转化率”属于两个概念、两个表示法。7单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化图如图所示。下列说法正确的是()AS(s，单斜)=S(s，正交)H0.33 kJmol1B正交硫比单斜硫稳定C相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高D式表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ答案B解析得：S(s，单斜)=S(s，正交)H0.33 kJmol1，A项错误；可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，B项正确；相同物质的量的正交硫应该比单斜硫所含有的能量要低，C项错误；式表示断裂1 mol S和1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D项错误。8用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中，正确的是()A燃料电池工作时，正极反应为O22H2O4e=4OHB此装置用于铁表面镀铜时，a为铁Ca极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出Da、b两极均是石墨时，在相同条件下，a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等答案C解析在氢氧燃料电池中，氢气为负极发生氧化反应：2H24e= 4H，正极为氧气，发生还原反应，在酸性条件下电极反应为O24H4e=2H2O，A项错；从图中可以分析，a为电解池的阳极，b为阴极，若用于铁表面镀铜，则阳极为镀层金属，即铜，B项错；C项相当于铜的精制，正确；a、b两极均是石墨时，a极发生反应：4OH4e=2H2OO2，产生的气体与电池中消耗的氢气体积不相等，D项错。9(2011重庆，13)SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中存在SF键。已知：1mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1mol FF、SF键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)3F2(g)SF6(g)的反应热H为()A1780 kJ/mol B1220 kJ/molC450 kJ/mol D430 kJ/mol答案B解析本题主要考查了化学键与反应热的关系。断裂1mol SS键需吸收280kJ的热量，断裂3molFF键需吸收480kJ的热量，而形成6mol SF键放出3306kJ的热量，则该反应的H1220kJ/mol。10(2011浙江，10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e= 4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2e= Cu2答案B解析本题考查了原电池之钢铁的吸氧腐蚀知识。液滴下铁为负极失电子生成亚铁离子，液滴外缘氧气得电子与水化合生成氢氧根，OH与Fe2结合生成Fe(OH)2，进而生成Fe2O3n H2O。阴离子移向负极，A项错误，B项正确；铁为负极失电子发生氧化反应，C项错误；铁比铜活泼，应为铁失电子：Fe2e=Fe2，D项错误。11下列说法不正确的是()A铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量减小B常温下，反应C(s)CO2(g)= 2CO(g)不能自发进行，则该反应H0C一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率D相同条件下，溶液中Fe3、Cu2、Zn2的氧化性依次减弱答案C解析本题考查了蓄电池工作原理、焓变、催化剂对反应速率的影响及与化学平衡的关系、离子的氧化性判断等知识点。铅蓄电池在放电过程中，负极铅放电损耗质量减小，正极PbO2放电质量减小；C(s)CO2(g)=2CO(g)是一个熵增加的反应。常温下，反应不能自发进行，则该反应的H0；催化剂可加快反应速率但对化学平衡没有影响。12根据下列热化学方程式：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJ/molH2(g)O2(g)=H2O(l)H2285.8 kJ/molCH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H3870.3 kJ/mol可以计算出2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为()AH244.1 kJ/molBH488.3 kJ/molCH996.6 kJ/mol DH996.6 kJ/mol答案B解析由盖斯定律可推知，将22即可得2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)，同理该方程式的反应热H2H12H2H3488.3 kJ/mol，故选B。13有关如图所示装置的叙述不正确的是()A这是电解NaOH溶液的装置B该装置中Pt为正极，电极反应为：O22H2O4e=4OHC该装置中Fe为负极，电极反应为：Fe2e2OH=Fe(OH)2D这是一个原电池装置答案A解析装置中没有外接直流电源，所以不是电解池，而是原电池，所以A错，D对；该电池是铁的吸氧腐蚀，在反应中Fe作负极，电极反应式为：Fe2e2OH=Fe(OH)2，Pt作正极，O2是正极反应物，电极反应式为：O22H2O4e=4OH，故B、C项正确。14下列叙述正确的是()A纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应速率加快B甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中，其负极上发生的反应为：CH3OH6OH6e=CO25H2OC在铁上镀铜时，金属铜作阴极D电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度不变答案A解析A项中加入少量CuSO4溶液发生反应：ZnCuSO4=ZnSO4Cu，置换出的铜和锌，以及硫酸溶液构成原电池，使反应速率加快，故A项正确；B项中甲醇作负极反应物，发生氧化反应，失去电子，正确的电极反应式为：CH3OH6OH6e=CO25H2O，所以B错；电镀时，应该镀层金属作阳极，镀件作阴极，若在铁上镀铜，应该金属铜作阳极，故C项错误；电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe等杂质，使电解质溶液中铜离子浓度减小，故D项错误。15如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色，则下列说法正确的是()Ax是正极，y是负极，CuSO4溶液的pH逐渐减小Bx是正极，y是负极，CuSO4溶液的pH保持不变Cx是负极，y是正极，CuSO4溶液的pH逐渐减小Dx是负极，y是正极，CuSO4溶液的pH保持不变答案A解析根据题意装置为两个电解池的串联，烧杯中电解硫酸铜溶液，U形管中电解氯化钠溶液，b极出现红色，为阴极，所以y为负极，电解硫酸铜溶液时阳极为由水电离的氢氧根离子失电子，破坏了水的电离平衡，溶液pH减小。16市场上经常见到的标记为Liion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li2Li0.35NiO22Li0.85NiO2下列说法不正确的是()A放电时，负极的电极反应式：Lie=LiB充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li向负极移动答案D解析本题考查电化学知识，Li从零价升至正价，失去电子，作为负极，A选项正确；反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，B选项正确；由于Li可以与水反应，故该电池不能用水溶液作为电解质，C选项正确；原电池中负极产生的Li应迁移至正极参与反应，故D选项错误。二、非选择题(本题包括6个小题，共52分)17(7分)“嫦娥一号”的成功发射，实现了中国人“奔月”梦想。(1)发射“嫦娥一号”的长征三号甲火箭的第三级使用的推进剂是液氢和液氧，下列是298 K时氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ/molC(s)O2(g)= CO2(g)H393.5 kJ/molC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5518 kJ/molCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ/mol通过计算说明等质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是_，发射“嫦娥一号”的长征三号甲火箭的第三级使用液氢和液氧这种推进剂的优点是_(请写两条)。(2)已知：H2(g)=H2(l)H0.92 kJ/mol；O2(g)= O2(l)H6.84 kJ/mol；H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJ/mol。请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：_。如果此次发射“嫦娥一号”的长征三号甲火箭所携带的燃料为45 t，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，总共释放能量_kJ(保留3位有效数字)。(3)氢气、氧气不仅燃烧时能释放热能，二者形成的原电池还能提供电能，美国的探月飞船“阿波罗号”使用的就是氢氧燃料电池，电解液为KOH溶液，其电池反应式负极：_；正极：_；电池总反应式：_。答案(1)H2相同质量时，氢气放出的热量多；产物为水、无污染(2)H2(l)O2(l)=H2O(g)H237.46 kJ/mol5.94108(3)2H24OH4e=4H2OO22H2O4e=4OH2H2O2=2H2O解析(1)氢气的相对分子质量最小，通过计算比较可以得出等质量时氢气放出的热量最多。(2)通过题给的几个变化过程的能量变化，结合H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ/mol，利用盖斯定律可以求得；反应中的氢气与氧气的质量比为18，即45 t燃料中氢气占1/9，即5t，已知2 g的液氢完全反应放出热量为237.46 kJ，则5 t的液氢放出的热量为5106237.461/2 kJ5.94108 kJ。(3)注意电解质溶液是碱性，所以负极反应为2H24OH4e=4H2O，正极反应为O22H2O4e=4OH二者相加即为电极总反应式。18(8分)由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点。为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发。燃料电池的燃料选择有氢气、甲醇等。(1)二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气合成为甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285 kJmol1CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.0 kJmol1写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式：_。(2)有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇空气燃料电池。这种稀土金属氧化物在高温下能传导O2。这个电池的正极发生的反应是_；负极发生的反应是_。在稀土氧化物的固体电解质中，O2的移动方向是_。甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车。主要原因是_。答案(1)CO2(g)3H2(g)=CH3OH(l)H2O(l)H298.5 kJmol1(2)O24e=2O2CH3OH3O26e=CO22H2O正极流向负极燃料电池的能量转化率高解析(1)热化学方程式热化学方程式可得合成甲醇的热化学方程式为CO2(g)3H2(g)=CH3OH(l)H2O(l)H298.5 kJmol1。(2)该燃料电池的正极是氧气得电子，而负极则是甲醇失电子的反应。由于正极氧气得电子生成O2，从而导致正极富余O2，而负极缺乏O2，故在固体电解质中O2从正极流向负极；燃料电池中使用的燃料不经过燃烧而直接转化为电能，能量转化率高。19(9分)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法。碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗糟液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3bCO2cNaOHdHNO3以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。(3)利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。答案(1)2Al2H2O2OH=2AlO3H2(或2Al6H2O2OH2Al(OH)43H2) b2Al6e3H2O=Al2O36H部分Al2O3与硫酸反应生成硫酸铝，加入NaHCO3中和酸后，进一步水解相互促进，生成Al(OH)3沉淀(或加入NaHCO3，降低了溶液中的氢离子浓度，氢离子浓度降低到一定程度时，产生Al(OH)3沉淀)(2)保证电解液中Cu2浓度不变(3)N牺牲阳极的阴极保护法(牺牲阳极保护法)解析本题考查铝及其化合物的性质，电解池、电镀的工作原理以及金属的电化学保护，考查学生的综合运用分析能力。(1)Al、Al2O3和Al(OH)3均既能与强酸反应又能与强碱反应，因此，用碱处理铝材表面的氧化膜时，当氧化膜溶解后，暴露出的Al可以继续与强碱反应放出氢气，反应方程式为：2Al2H2O2OH2AlO3H2，碱洗废液中含有AlO，加入酸性物质可以生成Al(OH)3，由于Al(OH)3可以溶于强酸(HNO3为强酸)，因此酸性物质选用CO2，选b。题目给出，电解目的是在铝材表面生成氧化膜，因此电极反应为：2Al6e3H2OAl2O36H；由于电解液是硫酸，因此难免会溶解一定量的Al2O3，在电极上也可能生成一定量的Al3，由于Al3水解呈酸性，HCO水解呈碱性，二者相互促进，产生气体CO2和沉淀氢氧化铝。也可以解释为，加入NaHCO3，提高了溶液的pH，当pH升高到一定程度，Al(OH)3沉淀析出。(2)电镀过程中，为保持电镀质量，必须保持电镀液浓度的稳定，因此用Cu作为阳极，这样用阳极溶解的Cu，补充阴极析出的Cu，从而保持电解液的浓度稳定。(3)利用电化学法保护金属，从原理上来说，就是被保护金属材料上发生还原反应，从而保证金属不被腐蚀。碳棒为惰性电极，Fe为活泼电极，保护Fe只能用电解法，此时Fe作为阴极，故选N；但X为Zn时，Zn活泼性大于Fe，Fe可以作为原电池的正极被保护，这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法。20(7分)如图所示，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A，B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是多孔的Ni的电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。(1)外电源的正、负极分别是R为_，S为_。(2)A附近溶液的现象是_，B附近发生的电极反应式为_。(3)滤纸上的紫色点向哪方移动？_。(4)当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要因为_，有关的反应式为_。答案(1)负极正极(2)溶液变红4OH4e=2H2OO2(3)B(4)氢气和氧气在碱性环境下发生的是电池反应，(类似燃料电池)，消耗了氢气和氧气(负极)2H24OH4e=4H2O(正极)O22H2O4e=4OH解析(1)C、D产生气体的体积是不相同的，由此可以判断C端的气体是氢气，D端产生的气体是氧气，所以确定R为负极而S端为正极。(2)A附近溶液的变化是变为红色，因为D端放氧气，N端为阳极，而A端为阴极，吸引阳离子，阳离子放电2H2e=H2。因为电解破坏了水的电离平衡，所以，此处OH浓度增大，溶液显红色。而在B端发生OH放电，其反应为：4OH4e=2H2OO2。(3)因为B端是阳极，所以MnO的离子向B端移动，而显示紫色。21(10分)如图，p、q为直流电源两极，A为2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：(1)p为_极，A极发生了_反应。(2)C为_极，试管里收集到的气体是_；D为_极，试管里收集到的气体是_。(3)C极的电极反应式是_。(4)在电解过程中，测得的C、D两极上产生的气体的实验数据如下：时间(min)12345678910阴极生成气体体积(cm3)6122029394959697989阳极生成气体体积(cm3)24711162126313641仔细分析以上实验数据，请说出可能的原因是：_。(5)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。(6)当电路中通过0.004 mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128 g，则此金属的摩尔质量为_。答案(1)正氧化(2)阳氧气阴氢气(3)4OH4e=O22H2O(4)开始时C、D两极气体体积比为13,10分钟时约为12，说明开始时氧气溶解于溶液中(5)不变(6)64 g/mol解析(1)接通电源，X沉积于B极，说明B为阴极，则A为阳极，故q为负极，p为正极，A上发生氧化反应。(2)H2SO4电解池中，C为阳极，试管内得O2，D为阴极，此试管内得H2。(3)C电极上的反应式为：4OH4e=O22H2O。(4)C、D两极所得O2、H2体积比应该为12，但实验数据由13随时间变化而增大，到达10分钟时约为12，因为开始O2溶解于溶液中。(5)A极：X2e=X2，B极：X22e=X，两极附近pH不变。(6)设X的摩尔质量为M g/mol，则X22e=X2 M0.004 mol0.128 g得M64。22(11分)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示(1)溶液A的溶质是_。(2)电解饱和食盐水的离子方程式是_。(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在23。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：_。(4)电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2、Mg2、NH、SOc(SO)c(Ca2)。精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)： 盐泥a除泥沙外，还含有的物质是_。过程中将NH转化为N2的离子方程式是_。BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程中除去的离子有_。经过程处理，