专题六 化学反应与能量 能力提升检测卷 教师版

学而优·教有方专题六能力提升检测卷一、选择题(本题共15小题，每小题4分，共60分)1．已知断裂1molH2(g)中的H—H键需要吸收436.4kJ的能量，断裂1molO2(g)中的共价键需要吸收498kJ的能量，生成H2O(g)中的1molH—O键能放出462.8kJ的能量。下列说法正确的是()A．断裂1molH2O中的化学键需要吸收925.6kJ的能量B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－480.4kJ·mol－1C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝471.6kJ·mol－1D．H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－240.2kJ·mol－1【答案】B【解析】未说明1molH2O的状态，不能计算能量变化，A错误；2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝436.4kJ·mol－1×2＋498kJ·mol－1－4×462.8kJ·mol－1＝－480.4kJ·mol－1，B正确；气态水转化为液态水时放出的热量未知，不能计算焓变，C错误；根据B中分析可知H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－240.2kJ·mol－1，D错误。2．某同学进行下列实验：操作现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是()A．生铁片发生吸氧腐蚀B．中心区的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O=4Fe(OH)3＋8H＋【答案】D【解析】生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－=4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C选项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋(Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]变蓝)，Fe－2e－=Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，故D项不合理。3．发射运载火箭使用的是以液氢为燃烧剂、液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：①H2(g)=H2(l)ΔH1＝－0.92kJ·mol－1②O2(g)=O2(l)ΔH2＝－6.84kJ·mol－1下列说法正确的是()A．H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)放热483.6kJ·mol－1B．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8kJ·mol－1C．火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)=2H2O(g)ΔH＝－474.92kJ·mol－1D．H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－88kJ·mol－1【答案】C【解析】由题图可知，每2molH2(g)与1molO2(g)反应生成2molH2O(g)放热483.6kJ，选项中未指明反应物的物质的量，故A错误；氢气的燃烧热ΔH＝－eq\f(483.6＋88,2)kJ·mol－1＝－285.8kJ·mol－1，故B错误；由盖斯定律可知，火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1－(－0.92×2－6.84)kJ·mol－1＝－474.92kJ·mol－1，故C正确；H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1，故D错误。4．用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是()选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH－－4e－=O2↑＋2H2OC负极CuCl2溶液b管中有气体逸出D负极NaOH溶液溶液pH降低【答案】C【解析】电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酚酞遇酸不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋得电子发生还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－失电子发生氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H＋放电，阳极上是OH－放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。5．已知：①2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1；②H2(g)＋S(g)=H2S(g)ΔH＝－20.1kJ·mol－1，下列判断正确的是()A．若反应②中改用固态硫，则消耗1molS(s)反应放出的热量小于20.1kJB．从焓变数值知，单质硫与氧气相比，更容易与氢气化合C．由①②知，水的热稳定性弱于硫化氢D．氢气的燃烧热为241.8kJ·mol－1【答案】A【解析】固体变为气体，吸收热量，若反应②中改用固态硫，则消耗1molS(s)反应放出的热量小于20.1kJ，A项正确；由热化学方程式可知，1mol氢气与氧气反应放出的热量比1mol氢气与硫反应放出的热量多221.7kJ，说明氧气与单质硫相比更容易与氢气化合，B项错误；无法直接比较热稳定性，C项错误；燃烧热为标准状况下，1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，反应①生成的是气态水而不是液态水，D项错误。6．关于图中装置说法正确的是()A．装置中电子移动的方向：负极→Fe→M溶液→石墨→正极B．若M为滴加酚酞的NaCl溶液，通电一段时间后，铁电极附近溶液显红色C．若M为CuSO4溶液，可以实现在石墨上镀铜D．若将电源反接，M为NaCl溶液，可以用于制备Fe(OH)2并使其较长时间保持白色【答案】B【解析】电子不能进入溶液中，A错误；由图可知铁电极为阴极，水电离出的氢离子在阴极得电子生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，阴极附近OH－浓度增大，碱性增强，使酚酞溶液变红，B正确；若M为CuSO4溶液，Cu在铁电极表面析出，C错误；若将电源反接，铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，石墨作阴极，水电离出的氢离子在阴极得到电子生成氢气，溶液中的OH－浓度增大，Fe2＋和OH－反应生成氢氧化亚铁沉淀，但是溶液中的氧气能够将氢氧化亚铁氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀，则氢氧化亚铁不能较长时间保持白色，D错误。7．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池中c(SOeq\o\al(2－,4))减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡【答案】C【解析】A项，由锌的活泼性大于铜可知，铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池中c(SOeq\o\al(2－,4))不变，错误；C项，在乙池中发生反应Cu2＋＋2e－=Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过阳离子交换膜的，错误。8．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁【答案】D【解析】氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。9．一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是()A．放电时，Mg(液)层的质量减小B．放电时正极反应为Mg2＋＋2e－=MgC．该电池充电时，Mg－Sb(液)层发生还原反应D．该电池充电时，Cl－向中层和下层分界面处移动【答案】C【解析】A项，放电时，负极Mg失电子生成镁离子，则Mg(液)层的质量减小，正确；B项，正极镁离子得电子生成Mg，则放电时正极反应为Mg2＋＋2e－=Mg，正确；C项，该电池充电时，Mg－Sb(液)层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，错误；D项，该电池充电时，阴离子向阳极移动，即Cl－向中层和下层分界面处移动，正确。10．下列说法正确的是()A．图①：通电一段时间后，搅拌均匀，溶液的pH增大B．图②：此装置可实现铜的精炼C．图③：盐桥中的K＋移向FeCl3溶液D．图④：若观察到甲烧杯中石墨电极附近先变红，则乙烧杯中铜电极为阳极【答案】C【解析】电解硫酸溶液，实质是电解其中的水，电解一段时间后，溶剂水减少，溶液中硫酸浓度增加，整体溶液的pH减小，A错误；电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，纯铜与电源负极相连，B错误；此原电池中铜电极为负极，石墨电极为正极，阳离子K＋向正极移动，C正确；甲烧杯中石墨电极附近先变红，说明甲烧杯中石墨电极附近有OH－生成，则此电极为阴极，铁电极为阳极，所以直流电源M为正极，N为负极，与N负极相连的铜电极为阴极，D错误。11．锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是()A．充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧B．放电时每转移1mol电子，负极区溶液质量减少65gC．充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－=2Br－D．若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变【答案】A【解析】充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜向阴极定向迁移，故由左侧流向右侧，A正确；放电时，负极Zn溶解生成Zn2＋，Zn2＋通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极区溶液质量不变，B错误；充电时阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－=Zn，C错误；若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不会改变，Zn仍是负极，D错误。12．在不同电压下，用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO，实验结果如下：实验①②③电压U1U2U3现象a极产生少量气泡，b极无明显气泡a极产生较多气泡，b极产生少量气泡a极产生大量气泡，b极逸出大量黄绿色气体下列分析不正确的是()A．①②③中，a极均发生了还原反应B．①②③中均能发生Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2OC．电解时，OH－由b极向a极移动D．不宜采用实验③的电压制备NaClO【答案】C【解析】本题考查电解饱和NaCl溶液制备NaClO的原理。实验①～③中a极是阴极，均发生还原反应，A正确；实验①～③中，b极是阳极，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极反应产生NaOH，Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，B正确；电解时，阴离子向阳极移动，则OH－由a极向b极移动，C错误；实验③中产生大量黄绿色气体，说明电解速率过快，产生的Cl2并未与NaOH反应，故不宜采用该实验的电压制备NaClO，D正确。13．在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总反应化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是()A．铁片发生还原反应而被腐蚀B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀【答案】D【解析】A项，在铁的吸氧腐蚀过程中，铁片发生氧化反应而被腐蚀；B项，铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多；C项，铁片腐蚀中负极反应式应为Fe－2e－=Fe2＋。14．某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是()A．X极的电极反应式：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4B．铅蓄电池工作时，每转移2mol电子，消耗98gH2SO4C．电解池的反应仅有2Al＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Al(OH)3↓＋3H2↑D．每消耗103.5gPb，理论上电解池阴极上有11.2LH2生成【答案】A【解析】由图可知，电解池中，Al电极上发生氧化反应生成Al3＋和O2，H2O在Fe电极上被还原生成H2，则Al电极是阳极，Fe电极是阴极，Y极是正极，X极是负极，则X极的电极反应式为Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4，A正确；铅蓄电池工作时，电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，则转移2mol电子时消耗2molH2SO4，其质量为196g，B错误；由图可知，Al电极上除生成Al3＋外，还生成O2，Fe电极上生成H2和OH－，故电解池中还发生反应：2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑，C错误；消耗103.5g(即0.5mol)Pb时，电路中转移1mol电子，则阴极上逸出0.5molH2，题目未指明气体所处状况，H2的体积不确定，D错误。15．用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li＋xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)，电解池两极材料分别为Fe和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是()A．X是铁电极，发生氧化反应B．电子流动的方向：B→Y，X→AC．正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4D．锂电极减重0.14g时，电解池中溶液减重0.18g【答案】D【解析】电解法制备Fe(OH)2，则铁作阳极，根据题给总反应可知，金属锂发生氧化反应，作电池的负极，所以Y为阴极，故X是铁电极，故A项正确；电子从原电池的负极流至电解池的阴极，然后从电解池的阳极流回到原电池的正极，即电子从B电极流向Y电极，从X电极流回A电极，故B项正确；由图示可知，电极A发生了还原反应，即正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4，故C项正确；锂电极减重0.14g，则电路中转移0.02mol电子，电解池中发生的总反应为Fe＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Fe(OH)2＋H2↑，所以转移0.02mol电子时，电解池中溶液减少0.02molH2O，即减轻0.36g，故D项错误。二、非选择题(本题共4小题，每小题10分，共40分)16．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)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：。(2)NO与CO反应的热化学方程式可以表示为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝akJ·mol－1，但该反应的速率很小，若使用机动车尾气催化转化器，尾气中的NO与CO可以转化成无害物质排出。上述反应在使用“催化转化器”后，a(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－akJ·mol－1①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1②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)已知下列各组热化学方程式①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－25kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－47kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝＋640kJ·mol－1请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：。【答案】(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1(2)不变(3)eq\f(3b－a,4)(4)FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－218kJ·mol－1【解析】本题主要考查热化学方程式。(1)N2和H2反应的热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1。(2)催化剂只改变反应速率，不改变反应的反应热，所以2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝akJ·mol－1，使用机动车尾气催化转化器后，a不变。(3)①－②×3得4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g)ΔH1－3ΔH2＝(3b－a)kJ·mol－1，若1molNH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝eq\f(3b－a,4)kJ·mol－1。(4)①×eq\f(1,2)－②×eq\f(1,6)－③×eq\f(1,3)得FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－218kJ·mol－1。17．电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：(1)以铜为阳极，石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为________________________，阴极反应式为___________________。(2)某同学设计如图1所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是______(填字母)。a．②区铜片上有气泡产生b．③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑c．最先观察到变成红色的区域是②区d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))CH3CH2OH＋CH3COOH，其装置如图2所示。①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入____________(填化学式)，电极反应式为______________________________。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量______(填“增大”“减小”或“不变”)。②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1m3乙醛含量为3000mg·L－1的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。【答案】(1)2Cu＋H2O－2e－=Cu2O＋2H＋2H＋＋2e－=H2↑(2)d(3)①CH4CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O不变②1.9【解析】(1)由于阳极材料为铜，所以铜自身失电子被氧化，由题可知，氧化产物为Cu2O，可得阳极反应式为2Cu＋H2O－2e－=Cu2O＋2H＋，阴极上阳离子放电，即溶液中H＋被还原成清洁能源H2。(2)左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，电极反应式为负极(Fe)：Fe－2e－=Fe2＋，正极(Cu)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，右半区是电解池装置，电极反应式为阳极(Fe)：Fe－2e－=Fe2＋，阴极(Cu)：2H＋＋2e－=H2↑。由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，故a、b、c三项均错误。(3)①根据电解液中阳离子的迁移方向可知直流电源上a为正极，通入O2，b为负极，通入CH4，在碱性条件下CH4的氧化产物为COeq\o\al(2－,3)。在电解过程中，由于SOeq\o\al(2－,4)没能参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。②阴极区发生还原反应，即CH3CHO转化成CH3CH2OH，设生成的乙醇为xkg，根据碳原子守恒可得关系式：CH3CHO～CH3CH2OH4446eq\f(3000×103,106)×60%x解得x≈1.9。18．(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示：①HS－在硫氧化菌作用下转化为SOeq\o\al(2－,4)的电极反应式是______________________________。②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是______________。(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放电过程中，Li＋向________(填“负极”或“正极”)移动。②负极反应式为__________________________________。③电路中每转移0.2mol电子，理论上生成________gPb。(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。①a电极的电极反应式是_______________________________________________________；②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是_________________。【答案】(1)①HS－＋4H2O－8e－=SOeq\o\al(2－,4)＋9H＋②HS－、SOeq\o\al(2－,4)浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子(2)①正极②Ca＋2Cl－－2e－=CaCl2③20.7(3)①2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O②发生反应4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH【解析】(1)①酸性环境中反应物为HS－，产物为SOeq\o\al(2－,4)，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS－＋4H2O－8e－=SOeq\o\al(2－,4)＋9H＋；②从质量守恒角度来说，HS－、SOeq\o\al(2－,4)浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。(2)③根据方程式，电路中每转移0.2mol电子，生成0.1molPb，即20.7g。(3)①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O