高中化学：单元检测五化学反应与能量

单元检测五化学反应与能量一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45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．银器日久表面因生成Ag2S而逐渐变黑。利用原电池原理处理的方法是在铝制容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色褪去。下列说法正确的是()A．铝作正极，银作负极B．负极上发生还原反应C．Ag2S在正极得到电子D．工作时电能转化为化学能答案C解析该方法利用原电池原理，铝的活动性较强作负极，银的活动性较弱作正极，A错误；负极上铝失去电子，发生氧化反应，B错误；Ag2S在正极得到电子，发生还原反应生成银，C正确；工作时原电池把化学能转化为电能，D错误。2．某学生设计了一种家用消毒液发生器，装置如图所示。下列说法错误的是()A．该消毒液的有效成分是NaClOB．通电时Cl－发生氧化反应C．通电时电子从阳极经食盐溶液流向阴极D．该装置的优点是随制随用答案C解析电子不能经过电解质溶液，C错误。3．已知键能：H—H为akJ·mol－1，Br—Br为bkJ·mol－1，H—Br为ckJ·mol－1。一定温度下，反应Br(g)＋H2(g)HBr(g)＋H(g)ΔH的反应历程与能量的关系如图所示。下列叙述正确的是()A．该反应的正反应是放热反应B．ΔH＝E1－E2，加入催化剂时，E1、E2及ΔH均减小C．已知a>c，若反应H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)ΔH<0，则b>aD．升高温度，正、逆反应速率均加快，且正反应速率加快的程度较大答案D解析由图可知，E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，E1>E2，ΔH＝E1－E2>0，为吸热反应，A错误；加入催化剂时，E1、E2减小，但ΔH不变，B错误；由于H—H的键能大于H—Br的键能，若反应H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)ΔH<0，则Br—Br的键能应小于H—Br的键能，即c>b，又a>c，则a>b，C错误；该反应为吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均加快，正反应速率加快的程度大于逆反应速率加快的程度，使平衡向正反应方向移动，D正确。4．(2023·郑州外国语学校月考)已知：CH3CH2CH2·＋HCleq\o(,\s\up7(ΔH1),\s\do5(①))

CH3CH2CH3＋Cl·eq\o(→,\s\up7(ΔH2),\s\do5(②))·CH(CH3)2＋HClCH3CH2CH2·＋HBreq\o(,\s\up7(ΔH3),\s\do5(③))

CH3CH2CH3＋Br·eq\o(→,\s\up7(ΔH4),\s\do5(④))·CH(CH3)2＋HBr[以上微粒均为气体状态；稳定性：·CH(CH3)2>CH3CH2CH2·]下列说法正确的是()A．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH4B．E(H—Cl)－E(H—Br)可以表示为ΔH1－ΔH3C．ΔH2>ΔH1D．升高温度，活化能降低，化学反应速率增大答案A解析由盖斯定律可知，①－③＝②－④，则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH4，A正确；由盖斯定律可知，③－①可得HCl＋Br·→HBr＋Cl·，ΔH＝ΔH3－ΔH1，则E(H—Cl)－E(H—Br)可以表示为ΔH3－ΔH1，B不正确；升高温度，活化分子百分数增大，单位时间内的有效碰撞次数增大，化学反应速率增大，但是活化能不变，D不正确。5．(2023·重庆市第一中学月考)几种物质间的转化焓变如图所示，下列说法不正确的是()A．ΔH3>ΔH4B．ΔH1>ΔH6C．ΔH1＋ΔH5＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4D．在相同条件下，若将O元素改为S元素，则ΔH5会增大答案C解析由图可知，ΔH3>0，ΔH4<0，故ΔH3>ΔH4，A正确；ΔH1>0，ΔH5<0，ΔH6>0，ΔH1＋ΔH5＝ΔH6，故ΔH1>ΔH6，B正确；根据盖斯定律，ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－ΔH6＝－(ΔH1＋ΔH5)，C错误；在相同条件下，若将O改为S，H2O(l)之间有氢键，放出能量更多，且ΔH5<0，故ΔH5会增大，D正确。6．NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图1；研究发现在催化剂上可能发生的反应过程如图2。下列说法不正确的是()A．NH3催化还原NO为放热反应B．过程Ⅰ中NH3断裂极性键，需要吸收能量，Fe3＋体现了氧化性C．过程Ⅲ的离子方程式：4Fe2＋＋4H＋＋O2=4Fe3＋＋2H2OD．反应过程中，反应物为NH3、O2、NO，Fe3＋、Fe2＋为中间产物答案D解析由图1知，反应物总能量比生成物总能量高，所以该反应是放热反应，A项正确；NH3中只含有极性键，参与反应发生断键，Fe3＋转化为Fe2＋，化合价降低，得电子，体现氧化性，B项正确；由图2知，Fe3＋应为催化剂，Fe2＋是反应过程中的中间产物，D项错误。7．(2024·辽宁省部分高中月考)某同学利用如图所示装置探究Na2CO3溶液与稀盐酸反应的热效应，进行了三次实验，数据如表所示。忽略CO2溶解、逸出时的能量变化，逸出的CO2的质量也忽略不计，混合溶液的密度视为1g·mL－1，若反应后混合溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1，下列说法正确的是()实验序号0.3mol·L－1Na2CO3溶液0.55mol·L－1稀盐酸反应后最高温度/℃体积/mL反应前温度/℃体积/mL反应前温度/℃15019.16019.119.825019.16019.319.935019.26019.221.7A．用铜质的搅拌器会使所测ΔH偏小B．分批加入盐酸会使实验结果更准确C．测量Na2CO3溶液的温度后可直接测盐酸温度D．Na2CO3(aq)＋2HCl(aq)=2NaCl(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)ΔH＝－21.46kJ·mol－1答案D解析铜会散热，用铜质的搅拌器会使所测量的热量偏小，ΔH偏大，A错误；要确保热量不散失，故应一次性迅速加入盐酸，B错误；测量Na2CO3溶液的温度后若直接测盐酸温度，碳酸钠和盐酸反应会导致热量散失，会使所测的热量偏小，ΔH偏大，C错误；3次实验温度差分别为0.7℃、0.7℃、2.5℃，第三次数据偏差大舍去，取平均温差为0.7℃，从数据知，盐酸略过量，生成0.015mol的二氧化碳，则放出热量Q＝cmΔt＝4.18J·g－1·℃－1×110g×0.7℃＝321.86J，则Na2CO3(aq)＋2HCl(aq)=2NaCl(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)ΔH＝－eq\f(321.86×10－3kJ,0.015mol)≈－21.46kJ·mol－1，D正确。8．(2024·安徽省十五校卓越联盟体联考)如图是某一电化学腐蚀过程的原理图，下列有关说法正确的是()A．左侧电势高于右侧B．浸金过程中的催化剂只有NH3C．整个反应过程中，氧化剂为O2D．负极区发生的反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－答案C解析正极电势高于负极，则左侧电势低于右侧，故A错误；依据催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变的特点，浸金过程中的催化剂有NH3和[Cu(NH3)4]2＋，故B错误；由图可知，O2在正极得到电子生成OH－，作氧化剂，故C正确；负极区发生氧化反应：Au－e－＋2NH3=[Au(NH3)2]＋，故D错误。9．(2023·福建三明期末)2-甲基丙烯与HCl的加成反应有两种产物，这两种加成反应过程与其相应的能量变化曲线关系如图所示。在恒容绝热密闭容器中通入一定量的2-甲基丙烯与HCl的混合物进行有关反应。下列说法正确的是()A．反应焓变大小：反应Ⅰ>反应ⅡB．产物稳定性的强弱：产物1>产物2C．改变催化剂，反应Ⅰ、Ⅱ的活化能和反应热均发生改变D．2-甲基丙烯与H2O的加成反应产物中更稳定答案A解析根据图示，该反应为放热反应，反应Ⅰ放出的能量小于反应Ⅱ，所以反应焓变大小：反应Ⅰ>反应Ⅱ，故A正确；能量越低越稳定，产物1的能量大于产物2，所以产物2稳定性大于产物1，故B错误；改变催化剂，反应Ⅰ、Ⅱ的反应热不发生改变，故C错误；2-甲基丙烯与H2O的加成反应产物中(CH3)3COH更稳定，故D错误。10．(2023·哈尔滨市第一中学月考)CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应，其相对能量与反应历程如图所示。第一步：Fe*＋N2O=FeO*＋N2，第二步：FeO*＋CO=Fe*＋CO2，下列叙述错误的是()A．Fe*是反应的催化剂B．第一步反应比第二步反应快C．两步反应均为放热反应D．总反应为CO＋N2O=N2＋CO2答案B解析由题意可知，第一步Fe*被消耗，第二步Fe*又生成，说明Fe*是反应的催化剂，故A正确；根据反应历程图，第一步反应活化能高于第二步反应活化能，活化能越低，反应速率越快，则第一步反应比第二步反应慢，故B错误；根据反应历程图，可知两步反应的生成物的总能量均低于反应物的总能量，则两步反应均为放热反应，ΔH均小于0，故C正确；根据盖斯定律：第一步反应＋第二步反应＝总反应，则总反应为CO＋N2O=N2＋CO2，故D正确。11．(2023·河南南阳第一中学月考)运载火箭“太空发射系统”于2018年执行首次飞行任务，其所需燃料为高能火箭燃料肼(H2N—NH2)。该物质燃烧过程中的能量变化如图所示。已知：化学键N—NO=ON≡NO—HN—H键能/(kJ·mol－1)159498943460a下列判断不正确的是()A．表中的a＝389B．图示中的ΔH3＝＋2249kJ·mol－1C．O—H比N—H稳定D．N2H4在氧气中燃烧的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1答案A解析根据燃烧过程中的能量变化图，可知断裂1molN—N、1molO=O、4molN—H共吸收(2783－534)kJ的能量，所以a＝398，故A错误；根据盖斯定律，图示中的ΔH3＝－534kJ·mol－1＋2783kJ·mol－1＝＋2249kJ·mol－1，故B正确；键能越大越稳定，O—H比N—H稳定，故C正确。12．(2024·辽宁省高三上学期大联考)水系锌离子电池是一种高容量、高兼容性、低成本的可充电电池(如图所示)。锰基氧化物(MnO2、Mn2O3、Mn3O4等)常用作正极材料，工作时发生变化：Mn2O6→Zn1－xMn2O6→ZnMnaOb。下列说法错误的是()A．无论用ZnSO4溶液还是Zn(CF3SO3)2溶液作电解质溶液，其作用相同B．放电时锰基氧化物电极嵌入Zn2＋，充电时Zn2＋脱嵌C．消耗等量Zn时，用MnO2或Mn3O4作电极转移的电子数目不相等D．用Mn2O3作电极，放电时可能发生反应：Zn1－xMn2O3＋xZn2＋＋2xe－=ZnMn2O3答案C解析无论用哪一种溶液作电解质溶液，它们都能提供锌离子，且用于导电，作用是相同的，A正确；锌离子电池类似锂离子电池，充放电时，可通过锂离子在两个电极之间嵌入和脱嵌来进行工作，此处利用锌离子通过电解质嵌入或脱嵌电极；放电时从负极脱嵌，进入正极，由于锰基氧化物电极充电时为阳极，放电时为正极，故B正确；消耗等量的锌，则锌失电子数相等，根据得失电子守恒知，无论用什么作正极材料，转移的电子数目必然相等，C错误；由图可知，放电时，负极反应：Zn－2e－=Zn2＋，正极可能发生题中的反应，嵌入锌离子，D正确。13．(2024·辽宁省部分高中月考)一种环保的水激活“纸基”电池(如图所示)主要由1个平方厘米的电池单元组成，还包含3种印在长方形纸带上的油墨，纸带上分布着NaCl固体。一种油墨含有石墨薄片印制在纸的一面上；纸的反面印有含锌粉的油墨；在纸的两面，在以上两种油墨之上，都印上了含石墨薄片和炭黑的油墨(作导体)。下列说法错误的是()A．印有含石墨薄片的油墨的一面为正极B．滴水激活“纸基”电池一段时间后，该电池的质量会减小C．当有3.25×10－3g锌粉溶解时，理论上转移的电子数为1×10－4NAD．该电池能够减少低功率废弃电子器件带来的环境影响答案B解析由题干信息可知，正面石墨薄片为正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，反面上的锌粉为负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，据此分析解题。正极上氧气发生还原反应生成OH－，石墨是该纸电池的正极，锌作负极，故A正确；“纸基”电池工作时，总反应式为2Zn＋O2＋2H2O＋4OH－=2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，氧气参与电池反应，该电池的质量会增加，故B错误；3.25×10－3g锌粉的物质的量为eq\f(3.25×10－3g,65g·mol－1)＝5×10－5mol，电极反应为Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，理论上转移电子1×10－4mol即转移的电子数为1×10－4NA，故C正确；该电池有质量小、柔韧性好的优点，不产生污染性的废料，能够减少低功率废弃电子器件带来的环境影响，故D正确。14．(2024·安徽省十五校卓越联盟体联考)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H＋、Cu2＋、Zn2＋、SOeq\o\al(2－,4)、F－和Cl－，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F－和Cl－，其中双极膜(BP)中间层的H2O被解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法正确的是()A．电解过程中，不需要控制高盐废水的pHB．BP膜中H＋均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜C．溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4D．当阳极产生22.4L气体(标准状况)时，理论上有2mol离子通过N膜答案B解析由图可知，最左侧连接外接电源正极，为阳极室，水放电生成氧气和氢离子；最右侧为阴极室，水放电生成氢气和氢氧根离子；电解过程中，若pH过高则会导致锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水的pH不能过高，A错误；电解池中阳离子向阴极移动，BP膜中氢离子均向右侧溶液迁移，氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，故M膜为一价阴离子交换膜，B正确；氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，氢离子与右侧双极膜迁移出来的OH－中和，故反应后溶液a的溶质主要为硫酸锌和硫酸铜，溶液b的溶质主要为右侧迁移过来的氟离子、氯离子与左侧双极膜迁移过来的氢离子生成的HF和HCl，C错误；阳极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，当阳极产生22.4L气体(标准状况下为1mol)时，根据电子守恒可知，有4mol离子通过N膜，D错误。15．(2024·广东实验中学月考)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。下列说法正确的是()A．废气中CO2和SO2排放到大气中均会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是HCOeq\o\al(－,3)的水解程度小于HCOeq\o\al(－,3)的电离程度C．电源的正极为ND．装置b中的总反应为SOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))HCOOH＋SOeq\o\al(2－,4)答案D解析从图中可知，CO2在与N电极相连的电极上发生反应生成HCOOH，CO2得电子，N为负极，与M电极相连的电极上SOeq\o\al(2－,3)失电子生成SOeq\o\al(2－,4)，则M电极为正极。废气中的CO2排放到大气中不会形成酸雨，A错误；HCOeq\o\al(－,3)水解生成氢氧根离子，电离生成氢离子，装置a中的碳酸氢钠溶液呈碱性，说明HCOeq\o\al(－,3)的水解程度大于电离程度，B错误；装置b中结合两个电极上反应物与生成物的情况可知，总反应为SOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))HCOOH＋SOeq\o\al(2－,4)，D正确。二、非选择题(本题包括4小题，共55分)16．(13分)碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活中主要的能源物质。请回答下列问题：(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如图，ΔH＝＋88.6kJ·mol－1，则M、N相比，较稳定的是________。(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5kJ·mol－1，CH3OH(l)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－akJ·mol－1，则a______(填“>”“<”或“＝”)726.5。(3)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1molCl2参与反应时释放出145.0kJ热量，写出该反应的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________。(4)已知：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH2＝－566kJ·mol－1③TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(s)＋O2(g)ΔH3＝＋141kJ·mol－1则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝__________。(5)已知断开1molH—H、1molN—H、1molN≡N分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为____________________________________________________________________________________________________。答案(1)M(2)<(3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)=4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290.0kJ·mol－1(4)－80kJ·mol－1(5)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.0kJ·mol－1解析(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量少，所以a<726.5。(3)有1molCl2参与反应时释放出145.0kJ热量，2mol氯气反应放热290.0kJ，反应的热化学方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)=4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290.0kJ·mol－1。(4)根据盖斯定律，由①×2－②＋③得：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(s)＋2CO(g)，其焓变ΔH＝ΔH1×2－ΔH2＋ΔH3＝－80kJ·mol－1。(5)在反应N2＋3H22NH3中，断裂3molH—H、1molN≡N共吸收能量：3×436kJ＋946kJ＝2254kJ，生成2molNH3，共形成6molN—H，放出的能量为6×391kJ＝2346kJ，该反应为放热反应，放出的热量为2346kJ－2254kJ＝92kJ，热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.0kJ·mol－1。17．(12分)(2024·山东潍坊市五县区阶段检测)煤是我国第一能源，研究其综合利用及污染物处理具有重要意义。(1)几种物质的燃烧热见下表(25℃，101kPa)：化学式C(s，石墨)H2(g)CO(g)CH4(g)ΔH/(kJ·mol－1)－393.5－285.8－283.0－890.3已知：25℃、101kPa时，H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1；煤的燃烧热可用石墨的燃烧热粗略估算。煤的气化反应为C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝________kJ·mol－1。(2)电解脱硫基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2＋转化成Mn3＋，Mn3＋再将煤中的含硫物质(主要是FeS2)氧化为Fe3＋和SOeq\o\al(2－,4)。①脱硫反应的离子方程式为________________________________________________。②电解过程中，混合溶液的pH将________(填“变大”“变小”或“不变”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)＋131.3(2)①15Mn3＋＋FeS2＋8H2O=Fe3＋＋15Mn2＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋②变小根据电极反应及脱硫总反应可知，阳极生成15molMn3＋时，阴极消耗15molH＋，但通过Mn3＋与FeS2反应可生成16molH＋，故混合溶液pH变小解析(1)根据表格数据：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1；③CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1；④H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1；根据盖斯定律：①－②－③－④得反应C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1。18．(14分)(2024·山东省潍坊安丘市等三区县测试)尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。回答下列问题：(1)十九世纪初，用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________。(2)二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料，在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步进行，反应过程能量变化如图。总反应为CO2(l)＋2NH3(l)=CO(NH2)2(l)＋H2O(l)ΔH＝________kJ·mol－1(用E1、E2、E3、E4表示)；快反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________。(3)研究发现，电催化CO2和含氮物质(NOeq\o\al(－,3)等)在常温、常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题，电解原理如图所示。电极b接电源的________极；生成尿素的电极反应为________，若生成1molCO(NH2)2，经过质子交换膜的H＋的物质的量为________mol。答案(1)AgOCN＋NH4Cl=CO(NH2)2＋AgCl(2)E1－E2＋E3－E4CO2(l)＋2NH3(l)=NH2COONH4(l)(3)正2NOeq\o\al(－,3)＋16e－＋CO2＋18H＋=CO(NH2)2＋7H2O16解析(2)正反应的活化能越小反应速率越快，E1最小，该步骤是快反应，则快反应的化学方程式为CO2(l)＋2NH3(l)=NH2COONH4(l)。(3)电解池中阳离子移向阴极，由图可知，H＋移向a极，即a极为阴极，b极是阳极，接电源正极，电解过程中阴极上NOeq\o\al(－,3)得到电子与CO2反应生成尿素，电极反应式是2NOeq\o\al(－,3)＋16e－＋CO2＋18H＋=CO(NH2)2＋7H2O；生成1molCO(NH2)2，转移16mol电子，因此经过质子交换膜的H＋的物质的量为16mol。19．(16分)回答下列问题。(1)已知完全燃烧ag乙炔(C2H2)气体时生成1molCO2和H2O(l)，同时放出热量bkJ，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________________。(2)某课外科学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。图中是两个串联的甲烷燃料电池做电源对乙池、丙池进行电解实验(各溶液溶质均足量)，当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。①A电极上发生的电极反应为________________________________。②电解过程中丙池中发生的总反应为________________________________。③当两个燃料电池共消耗甲烷22