高中化学选修4专题1化学反应与能量变化单元测试

(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括14个小题，每题4分，共56分)1．下列措施不符合节能减排的是()A．大力发展火力发电，解决电力紧张问题B．在房顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水C．用石灰对煤燃烧后形成的烟气脱硫，并回收石膏D．用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气，作家庭燃气解析：选A。节能减排的最终目的在于提高化石燃料的利用率，开发新能源替代化石燃料，从而减少环境污染物的排放，A项中大力发展火力发电，会增加化石燃料的使用量，增加环境污染物的排放，不正确；B、D项均有利于减少化石燃料的使用量，减少环境污染物的排放，正确；C项用石灰对煤燃烧后形成的烟气脱硫，可减少SO2的排放。2．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A．生成物总能量一定低于反应物总能量B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同解析：选C。放热反应的特点是生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应的特点是生成物总能量高于反应物总能量，A选项错误；反应速率受反应物本身的性质、压强、温度、浓度、催化剂等因素影响，与反应放热或吸热无直接关系，B选项错误；盖斯定律表明：焓变与反应过程无关，只与反应始态和终态有关，C选项正确；同温同压下，同一反应的ΔH不因反应条件的改变而改变，D选项错误。3．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A．纯银器的表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀解析：选D。纯银器的表面在空气中易生成硫化物失去光泽；当镀锡铁制品镀层破损时，由于铁比锡活泼，形成原电池时，铁作原电池的负极，加快铁的腐蚀；锌比铁活泼，当在海轮外壳上连接锌块后，锌失电子而海轮外壳被保护；要采用电解原理保护金属，应将金属与电源的负极相连，即作电解池的阴极。4．下列热化学方程式正确的是()A．甲烷的标准燃烧热为890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up10(500℃，30MPa),\s\do5(催化剂))2NH3(g)ΔH＝－38.6kJ·mol－1C．已知在120℃、101kPa下，1gH2燃烧生成水蒸气放出121kJ热量，其热化学方程式为H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－242kJ·mol－1D．25℃，101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，硫酸溶液与氢氧化钾溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)＋2KOH(aq)=K2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1解析：选C。燃烧热是指在25℃、101kPa下，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，A项中热化学方程式的ΔH＝－890.3kJ·mol－1，方程式中水应为液态，不正确；B项合成氨的反应为可逆反应，给定的反应物不能完全转化为产物，放出的热量比完全转化时放出的热量少，即B项中的ΔH>－38.6kJ·mol－1，不正确；中和热是指强酸、强碱在稀溶液中反应生成1mol水时放出的热量，而题给方程式中生成2mol水，ΔH的数值应为57.3×2＝114.6。5．分析如图所示的四个原电池装置，结论正确的是()A．(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极B．(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋D．(4)中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑解析：选B。(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极，发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，Mg不与NaOH反应；(3)中铁遇浓HNO3钝化，Cu与浓HNO3反应，Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；(4)中铁作负极，为中性环境，发生吸氧腐蚀。6．用如图Ⅰ所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图Ⅱ所示装置，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升。下列说法正确的是()A．同温、同压下，装置Ⅰ中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多B．用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2C．用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑D．装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低解析：选B。装置Ⅰ是电解10%NaCl溶液的装置，石墨连接到电源的正极，溶液中的Cl－在该极失去电子产生Cl2：2Cl－－2e－=Cl2↑，铁电极上产生H2：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，由于有OH－生成，故溶液的pH升高。因Cl2能溶解在水中，且与H2O发生反应：Cl2＋H2O=HCl＋HClO，而H2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少。装置Ⅱ是原电池装置，Fe为负极，失去电子产生Fe2＋，Fe2＋再与溶液中的OH－反应生成Fe(OH)2：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2，正极为Cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为Cl2＋2e－=2Cl－(或HClO＋H＋＋2e－=Cl－＋H2O)。综合上述，只有选项B正确。7．液态锂离子电池是一种被采用的车载电池，该电池的电极反应为正极：6C＋xLi＋＋xe－=LixC6，负极：LiNiO2－xe－=Li1－xNiO2＋xLi＋。则有关该电池的下列说法中正确的是()A．放电时，电子从正极流向电源的负极B．放电时，Li＋向负极移动C．该电池的总反应为LiNiO2＋6Ceq\o(,\s\up10(放电),\s\do5(充电))Li1－xNiO2＋LixC6D．充电时，阳极发生的电极反应为Li1－xNiO2＋xLi＋＋xe－=LiNiO2解析：选C。放电时，电子从电池的负极流向电池的正极，A不正确；Li＋应向正极移动，B不正确；充电时，阳极应失去电子，D不正确。8.电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O，下列说法不正确的是()A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．电解结束时，右侧溶液中含有IOeq\o\al(－,3)C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))KIO3＋3H2↑D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变解析：选D。结合题给电解槽装置，利用电解原理进行分析、解决问题。该电解槽的两极均为惰性电极(Pt)，在一定条件下通电，发现左侧溶液变蓝色，说明发生电极反应：2I－－2e－=I2，由淀粉溶液遇单质碘显蓝色可知，左侧为阳极，右侧为阴极，阴极上溶液中的H＋得电子发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－=H2↑)，A项正确。阴极周围溶液中产生的OH－经阴离子交换膜移向左侧，并与左侧电极上产生的I2发生反应：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O，一段时间后，蓝色逐渐变浅，电解结束时，左侧溶液中的IOeq\o\al(－,3)经阴离子交换膜进入右侧溶液，B项正确。结合阴、阳极发生的反应及I2与OH－的反应可知，电解槽内总反应为I－＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))IOeq\o\al(－,3)＋3H2↑，C项正确。若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内总反应为2I－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))I2＋H2↑＋2OH－，D项错。9.用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是()A．a端是直流电源的负极B．通电使CuCl2发生电离C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－=CuD．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体解析：选A。A.铜离子应移向阴极，则a为负极。B.CuCl2发生电离是在水分子的作用下完成的，并非通电才能发生。C.反应Cu2＋＋2e－=Cu应在阴极上发生，阳极上发生的反应应为2Cl－－2e－=Cl2↑。D.通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色气体。10．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中，正确的有()①该溶液的pH可能增大②该溶液的pH可能减小③该溶液的pH可能不变④该溶液的浓度可能增大⑤该溶液的浓度可能不变⑥该溶液的浓度可能减小A．三种 B．四种C．五种 D．六种解析：选C。若电解的是不饱和的强碱(如NaOH)溶液，则电解后溶液的pH增大，浓度增大；若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸(如H2SO4)，则对应溶液的pH将降低，浓度增大；若电解的是活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)的饱和溶液，则溶液pH保持不变，浓度不变。11．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O=O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是()A．194 B．391C．516 D．658解析：选B。由题图可知ΔH3＝－(ΔH2－ΔH1)＝－[－2752kJ/mol－(－534kJ/mol)]＝＋2218kJ/mol，断裂1molN—H键所需能量＝(2218kJ－500kJ－154kJ)×eq\f(1,4)＝391kJ。12．已知下列反应的热化学方程式：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)ΔH12H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3则反应4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为()A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3解析：选A。分别给已知方程式编号为①②③，由盖斯定律可知所给方程式由③×12＋②×5－①×2得到，故ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1。13.如图所示，将纯Fe棒和石墨棒插入1L饱和NaCl溶液中。下列说法正确的是()A．M连接电源负极，N连接电源正极，如果把烧杯中的溶液换成1LCuSO4溶液，反应一段时间后，烧杯中产生蓝色沉淀B．M连接电源正极，N连接电源负极，将C电极换成Cu电极，电解质溶液换成硫酸铜溶液，则可实现在铁上镀铜C．M连接电源正极，N连接电源负极，当两极产生气体总量为22.4mL(标准状况)时，则生成0.001molNaOHD．去掉电源，将M、N用导线直接相连，在溶液中滴入酚酞试液，C电极周围溶液变红解析：选D。M连接电源负极，N连接电源正极，如果把烧杯中的溶液换成1LCuSO4溶液，工作一段时间后，铜在铁电极上析出，溶液中不会出现蓝色沉淀，A项错误；若实现在铁上镀铜，则应该M连接电源负极，N连接电源正极，将C电极换成Cu电极，电解质溶液换成硫酸铜溶液，B项错误；M连接电源正极，N连接电源负极，只有碳棒上产生气体，不会生成NaOH，C项错误；将M、N用导线直接相连，在溶液中滴入酚酞试液，则会发生吸氧腐蚀，碳棒为正极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，碳棒周围溶液呈碱性，溶液变红。14．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl­KCl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。下列有关说法正确的是()A．正极反应式：Ca＋2Cl－＋2e－=CaCl2B．放电过程中，Li＋向负极移动C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPbD．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转解析：选D。仔细分析题给信息，结合原电池工作原理进行分析判断。A.分析电池总反应，Ca在反应中失电子，所以Ca应作负极；PbSO4中的Pb2＋得电子生成单质铅，所以正极反应物应是PbSO4，所以A项错误。B.放电过程中，负极失电子，电子通过导线流向正极，所以正极表面聚集大量电子，能够吸引电解质中的阳离子向正极移动，所以B项错误。C.根据方程式知，每转移0.1mol电子，生成0.05mol铅，其质量为10.35g，所以C项错误。D.根据题给信息，该电池为热激活电池，常温下，无水LiCl­KCl为固态，没有自由移动的离子，该装置不能形成闭合回路，处于非工作状态，所以没有电流产生，即电流表或检流计的指针不会发生偏转。二、非选择题(本题包括3个小题，共44分)15．(14分)某反应过程中的能量变化如图所示：(1)写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在溶液中进行化学反应中的物质，其状态标为“aq”，已知0.5molH2SO4在溶液中与足量氢氧化钠反应放出57.3kJ的热量，用离子方程式写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)合成氨反应的热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1已知合成氨反应是一个反应物不能完全转化为生成物的反应，在某一定条件下，N2的转化率仅为10%，要想通过该反应得到92.2kJ的热量，至少在反应混合物中要投放N2的物质的量为__________mol。解析：(1)由图可知，反应物总能量高于生成物总能量，可判断所给反应是一个放热反应，据图可写出反应的热化学方程式。(3)据热化学方程式可知，1molN2完全反应才能得到92.2kJ的热量，而N2转化率为10%，则实际需要投入10molN2才能转化1molN2。答案：(1)A(g)＋2B(g)=C(l)＋3D(l)ΔH＝－432kJ·mol－1(2)H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1(3)1016．(15分)钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此国家每年损失大量资金。请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)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，请在图中虚线框内所示位置作出修改，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)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是________________________________________________________________________。②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在中性溶液中钢铁发生吸氧腐蚀，将虚线中改为直流电源，这属于外加电源的阴极保护法，外加电源后石墨电极为阳极，氯离子失电子生成氯气。(2)在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1mol铜时两电极的质量差为64＋64＝128(g)，转移2mol电子，当质量差为5.12g时，电路中通过的电子为0.08mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀。答案：(1)①O2＋4e－＋2H2O=4OH－②如图所示③2Cl－－2e－=Cl2↑(2)①铜Cu2＋＋2e－=Cu②0.08③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他答案合理也正确)17．(15分)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：(1)写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。(2)科学家制造出一种使用固