高中化学 专题1 化学反应与能量变化专题测试 苏教版选修4

【创新设计】年高中化学专题1化学反应与能量变化专题测试苏教版选修4(满分：100分，时间：90分钟)一、选择题(包括16小题，每小题3分，共48分)1．(·皖北示范高中模拟)下列有关电池的说法中正确的是()A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B．铜锌原电池工作时，电子从铜电极沿外电路流向锌电极C．铅蓄电池的负极为PbO2，属于二次电池D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析：A太阳能的光电转换材料的主要成分是晶体硅；B项电子流向从锌流向铜；C项铅蓄电池的负极的Pb。答案：D2．下列与能源及能量变化相关的叙述正确的是()A．同一个化学反应，无论是一步还是分几步完成，其反应焓变相同B．铝热剂焊接钢轨主要利用的是光能C．1g氢气燃烧生成液态水，放出的热量为142.9kJ，故氢气的标准燃烧热为285.8kJD．H2SO4与Ca(OH)2反应的中和热是NaOH与HCl的反应中和热的两倍解析：选项A描述的是盖斯定律，正确；焊接钢轨时局部熔化钢轨，故利用的是热能，B错；燃烧热的单位是kJ/mol，C错；中和热是固定值，与反应物无关，D错。答案：A3．(·华南师大附中三模)下列说法正确的是()A．金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程B．钢铁吸氧腐蚀时，负极反应式为：2H2O＋O2＋4e－=4OH－C．在铁上镀锌时应让锌作阴极，铁作阳极D．铝制品不需要特殊的防腐措施原因是铝易于被氧气氧化形成致密的氧化物保护膜解析：A项金属腐蚀的本质金属原子失电子被氧化的过程；B项写的是正极反应式；铁上镀锌应令铁作阴极，锌作阳极，C项不正确。答案：D4．(·海南高考)一种充电电池放电时的电极反应为H2＋2OH－－2e－=2H2O；NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是()A．H2O的还原 B．NiO(OH)的还原C．H2的氧化 D．Ni(OH)2的氧化解析：该充电电池的反应方程式为H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2。电池充电时，与外电源正极连接的电极为阳极，发生氧化反应，Ni(OH)2被氧化。答案：D5．(·迁安期中)下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧C．铝粉与氧化铁粉末反应 D．氧化钙溶于水解析：吸热反应中生成物总能量高于反应物总能量。物质的分解反应多为吸热反应。B、C、D属于放热反应，生成物总能量低于反应物总能量。答案：A6．下列叙述正确的是()A．已知2SO2＋O22SO3为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量B．热化学方程式前面的化学计量数代表分子个数C．S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1，S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2；则：ΔH1<ΔH2D．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)ΔH1；2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2；则ΔH1<ΔH2解析：2SO2＋O22SO3为放热反应，说明SO2和O2的总能量大于SO3的能量，单独SO2的能量不一定大于SO3，A错。热化学方程式前面的化学计量数只表示物质的量，B错。气态硫能量高于固态硫，气态硫燃烧放热多，放热越多ΔH越小，C错。炭不完全燃烧放热少，ΔH大，D对。答案：D7．(·福州期末)能够使反应Cu＋2H2O=Cu(OH)2＋H2↑发生的是()A．用铜片作阴、阳极，电解氯化铜溶液B．用铜片作阴、阳极，电解硫酸钾溶液C．铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀D．铜片和碳棒用导线相连后同时插入一盛有氯化铜溶液的烧杯中解析：本反应是不自发的反应，只能设置为电解池反应，铜发生氧化反应，只能用铜作电解池的阳极，溶液中水电离的氢离子放电，所以不能用氯化铜作电解质溶液。答案：B8．(·广州调研)已知下列数据：Fe(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=FeO(s)ΔH1＝－272kJ·mol－12Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH2＝－1675kJ·mol－1则2Al(s)＋3FeO(s)=Al2O3(s)＋3Fe(s)的ΔH是()A．＋859kJ·mol－1 B．－859kJ·mol－1C．－1403kJ·mol－1 D．－2491kJ·mol－1解析：题目的总反应可看作是②方程减去①方程的3倍，故有ΔH＝ΔH2－3ΔH1＝－1675－3×(－272)＝－859kJ·mol－1。答案：B9．(·盐城期末)化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中正确的是()A．氢氧燃料电池在碱性介质中的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．用铁棒作阳极、碳棒作阴极电解饱和氯化钠溶液的离子方程式为：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))H2↑＋Cl2↑＋2OH－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负极反应式：Fe－2e－=Fe2＋解析：氢氧燃料电池在碱性介质中的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A项错误；用铁棒作阳极时阳极上铁失电子，Cl－不能失电子，B项错误；粗铜精炼时，纯铜与电源负极相连，C项错误。答案：D10．近年来，科学家正在探索利用铝粉作燃料的可能性，以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的()A．铝质轻，便于运输、贮存，且安全B．铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效控制C．在地球上，铝矿资源丰富D．现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础解析：铝质轻，燃烧时放热多，在地壳中是含量最多的金属元素，铝矿资源丰富，这些都是用铝作为新型能源的优点。但是电冶铝需要浪费大量的电能，用该技术冶炼铝作为新能源是不合算的，故D项错误。答案：D11．(·盐城期末)下列关于热化学反应的描述中正确的是()A．HCl和NaOH反应生成1mol水放热57.3kJ，则1mol浓H2SO4和Ca(OH)2反应放热114.6kJB．CO的标准燃烧热是ΔH＝－283.0kJ/mol，则2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋566.0kJ/molC．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的标准燃烧热解析：硫酸与氢氧化钙反应时，除了水以外还生成了硫酸钙，因此其反应放出热量不等于114.6kJ。反应的热效应与反应条件无关，C项错误；标准燃烧热的产物必须是稳定的氧化物，对于水而言则应该是液态，因此D项错误，根据B项题目信息可判断CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)；ΔH＝－283.0kJ/mol。根据盖斯定律得2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)；ΔH＝＋566.0kJ/mol。答案：B12．今有如下3个热化学方程式：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH1＝－akJ·mol－1(1)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH2＝－bkJ·mol－1(2)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH3＝－ckJ·mol－1(3)关于它们在下列表述中原因和结论都正确的是()选项原因结论AH2的燃烧是放热反应a、b、c均大于零B方程式(1)和(2)的物质种类和计量数均相同a＝bC方程式(1)和(3)中H2O的状态不同，计量数不同a、c不会有任何关系D方程式(3)的计量数是(2)的2倍ΔH2<ΔH3解析：同一物质的能量高低为E(s)<E(l)<E(g)，状态由气→液→固变化时，会放出热量，反之则吸热，因此ΔH1>ΔH2，即b>a；若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍，因此c＝2b，ΔH2>ΔH3；B、C、D均错。答案：A13．(·南通第三次调研)电解NaCl溶液的装置如图所示，下列说法不正确的是()A．铁电极上的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋B．溶液中Na＋由石墨电极向铁电极移动C．通电一段时间后，可看到铁电极附近溶液变红D．通电一段时间后，可看到试管中溶液变蓝解析：电解时，电解质溶液中的Na＋(阳离子)由阳极(石墨)向阴极(铁)移动，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，产生的Cl2能使碘化钾淀粉溶液变蓝，阴极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，产生的OH－能使酚酞变红。答案：A14．[双选题](·天水一中检测)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂(如图)，在200℃左右时供电，电池总反应为：C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O，下列说法中正确的是()A．电池工作时，质子向电池的负极迁移B．电池工作时，乙醇发生还原反应C．a极上流出电子D．b极上发生的电极反应是O2＋4H＋＋4e－=2H2O解析：乙醇燃料电池工作时，a极上乙醇失电子发生氧化反应，b极上O2得电子，电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，质子向电池的正极迁移，故C、D正确。答案：CD15．(·黔西南模拟)右图中，两电极上发生的电极反应为：a极：Cu2＋＋2e－=Cub极：Fe－2e－=Fe2＋下列说法中不正确的是()A．该装置为原电池B．a极上发生还原反应C．电子由b→aD．该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能解析：该装置为原电池，a极发生还原反应，b极发生氧化反应，电子由负极(b)流出经导线流向正极(a)，该过程中能量由化学能转换为电能、热能、甚至是光能。答案：D16．[双选题](·厦门期末)将洁净的三种金属片X、Y和Z分别放置在浸有食盐溶液的滤纸上并压紧(如下图)。金属片电子流向电压(V)XX→Cu＋0.78YCu→Y－0.15ZZ→Cu＋1.35每次实验时，电压表指针的偏移方向和读数如上表。已知构成两电极的金属，活泼性相差越大，则电压越大。对X、Y、Z和铜四种金属的下列说法，不正确的是()A．Z金属可作为牺牲阳极保护法的阳极，保护Y金属B．Y金属不能从硫酸溶液中置换出氢气C．三种金属的活泼性顺序为X>Y>ZD．X和Y能构成电压最大的原电池解析：根据电子流向可证明金属的活动性，活动性强的作负极失去电子。金属的活泼性：X>Cu，Cu>Y，Z>Cu，所以三种金属的活泼性顺序为：Z>X>Y，故应该是Z和Y能构成电压最大的原电池。答案：CD二、非选择题(本题包括6小题，共52分)17．(8分)(1)氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。请写出电极反应式：负极：________________；正极：________________。(2)在中国古代的《淮南万毕术》里，就有湿法炼铜：“曾青得铁则化为铜”的记载。曾青又名空青、白青、石胆、胆矾等，其实都是天然的硫酸铜。请根据“湿法炼铜”的反应设计一个原电池装置，在下边方框中画出原电池的装置图，标出正、负极和电解质溶液。解析：(1)氢氧燃料电池在碱性电解质时，H2在负极失电子生成H＋，同时被OH－中和为H2O，电极反应为2H2－4e－＋4OH－=4H2O，O2在正极得电子，电极反应为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－。(2)该原电池反应为：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，所以铁为负极，正极是比Fe活泼性差的金属如Cu或能导电的非金属如石墨，电解质溶液为CuSO4溶液，装置为：答案：(1)2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)见解析18．(8分)(·山东学业水平测试)Ⅰ.(1)事实证明，原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列化学反应可以设计成原电池的是________；A．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH>0B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH<0C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH<0(2)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极反应式为______；Ⅱ.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示电解池，其中a为CuSO4溶液，X和Y是两块惰性电极板，则电解时的化学方程式为________________________________________________；通电一段时间后如果转移了0.4mole－，若想使电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，则需加入________g____________(填化学式)。解析：Ⅰ.(1)据题意知原电池反应通常是放热反应，即ΔH<0，且为氧化还原反应，所以只有C正确。(2)由(1)知C项构成氢氧燃料电池反应，又因为KOH为电解质，故负极反应为H2－2e－＋2OH－=2H2O。Ⅱ.用惰性电极电解CuSO4时，化学方程式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。得关系式2Cu－O2～4e－～2CuO，所以欲恢复原状态，应加入CuO为0.2mol×80g·mol－1＝16g。答案：Ⅰ.(1)C(2)H2－2e－＋2OH－=2H2OⅡ.2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO416CuO19．(10分)(·肇庆统测)(1)未用食用油炒咸菜的铁锅如果没有洗净，不久会出现红褐色锈斑。则铁锅的锈蚀属于________腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)；该腐蚀正极的电极反应式为________________；此反应每转移2mol电子消耗的O2在标准状况下的体积为__________L。(2)某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：Cu＋H2SO4(稀)=CuSO4＋H2↑。请在右边方框中画出能够实验这一反应的装置图(作必要的标注)；某同学做该实验时，看到碳棒上有气泡产生，铜棒上气泡更多且没有被腐蚀，其原因是____________________________________________________________________。解析：(1)钢铁在中性或者弱酸性环境下发生的是吸氧腐蚀，正极的电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。每转移2mol电子反应掉0.5molO2，在标准状况下的体积为11.2L。(2)铜与稀硫酸在通常条件下不反应，若使二者反应需要使之形成电解池，令铜作阳极，电解质溶液用稀硫酸，阳极铜失电子，阴极上溶液中的氢离子得电子，电解总反应式为：Cu＋H2SO4(稀)eq\o(=,\s\up7(通电))CuSO4＋H2↑。若实验中碳棒上有气泡产生，铜棒上气泡更多且没有被腐蚀，则必然是铜作阴极，阴极上溶液中的氢离子得电子生成氢气。答案：(1)吸氧2H2O＋O2＋4e－=4OH－11.2L(2)如右图两极与电源的正负极接反了(或铜棒接电源的负极等)20．(8分)某实验小组用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液进行中和反应反应热的测定。Ⅰ.配制0.50mol·L－1NaOH溶液(1)若实验中大约要使用245mLNaOH溶液，至少需要称量NaOH固体________g。(2)从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母)：________。名称托盘天平(带砝码)小烧杯坩埚钳仪器序号abc名称玻璃棒药匙量筒仪器序号defⅡ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液中和反应的反应热(1)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3kJ·mol－1)：______________________。(2)实验测得ΔH＝－53.5kJ·mol－1，与标准数值ΔH＝－57.3kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)________。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度解析：Ⅰ(1)要用245mLNaOH溶液，应配制至少250mL的溶液(因为没有245mL的容量瓶)，所以m(NaOH)＝0.5mol·L－1×0.25L×40g·mol－1＝5.0g。(2)配制溶液需用：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管等，而称量NaOH则只需a、b、e。Ⅱ.测得中和反应反应热数值偏大的原因是反应放热偏少，热量有损失。答案：Ⅰ.(1)5.0(2)a、b、eⅡ.(1)eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)=eq\f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1(2)a、c、d21．(10分)(1)广州亚运会主火炬内熊熊大火来源于丙烷的燃烧，丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题：①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋”或“－”。②写出表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________。③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ的热量。若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ的热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。(2)运用盖斯定律回答下列问题：①已知：H2O(g)=H2O(l)ΔH1＝－Q1kJ/molC2H5OH(g)=C2H5OH(l)ΔH2＝－Q2kJ/molC2H5OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH3＝－Q3kJ/mol若使23g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为________kJ。②碳(s)在氧气供应不充分时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)的ΔH。但可设计实验，利用盖斯定律计算出该反应的ΔH，计算时需要测得的实验数据有________。解析：(1)①因反应物能量高于生成物的能量，故该反应为放热反应，ΔH<0。②因为1molC3H8完全燃烧生成4molH2O，所以放出热量为553.75kJ×4＝2215kJ，所以丙烷标准燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2215kJ/mol。③所以C3H8与二甲醚物质的量之比为190∶570＝1∶3。(2)①设已知三个方程式分别为a、b、c，则据盖斯定律知：c－b＋3a得到：C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)反应热ΔH＝－Q3－(－Q2)＋3(－Q1)＝－(Q3－Q2＋3Q1)kJ/mol所以23g(即0.5mol)液态乙醇完全燃烧生成液态H2O时放出热量为0.5(Q3－Q2＋3Q1)kJ。②C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2两式相减得：C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO