高考化學一輪復習 專題檢測（四）化學反應與能量變化（含解析）-人教版高三化學試題

專題檢測（四）化學反應與能量變化一、選擇題(每小題有1～2個選項符合題意)1．下列電池工作時，O2在正極放電的是()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鎳鎘電池解析：選BA中正極放電的是MnO2，B中正極放電的是O2，C中正極放電的是PbO2，D中正極放電的是NiOOH。2．物質(zhì)(t－BuNO)2在正庚烷溶劑中發(fā)生如下反應：(t－BuNO)22(t－BuNO)ΔH＝＋50.5kJ·mol－1，Ea＝90.4kJ·mol－1。下列圖像合理的是()解析：選DΔH>0，此反應為吸熱反應，生成物的總能量大于反應物的總能量，B、C項錯誤；再根據(jù)Ea和ΔH的比例關(guān)系可知D項正確。3．(2019·常州一中模擬)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷電路板中的銅，其熱化學方程式為Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH。已知：①Cu(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2(g) ΔH1＝＋64kJ·mol－1②2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g) ΔH2＝－196kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l) ΔH3＝－286kJ·mol－1下列說法不正確的是()A．反應①可通過銅作電極電解稀H2SO4的方法實現(xiàn)B．反應②在任何條件下都能自發(fā)進行C．若H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH4，則ΔH4<ΔH3D．ΔH＝－320kJ·mol－1解析：選C用銅作電極電解稀H2SO4時，兩個電極的反應分別為Cu－2e－=Cu2＋、2H＋＋2e－=H2↑，總反應為Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))Cu2＋＋H2，A項正確；反應②的ΔH<0，ΔS>0，則在任何條件下均能自發(fā)進行，B項正確；因為H2O(g)所具有的能量較H2O(l)高，則反應H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)放出的熱量較少，ΔH4>ΔH3，C項錯誤；由蓋斯定律可得ΔH＝ΔH1＋eq\f(1,2)ΔH2＋ΔH3＝－320kJ·mol－1，D項正確。4．鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂電池放電時電壓高而平穩(wěn)。其中一種鎂電池的反應為xMg＋Mo3S4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))MgxMo3S4，下列說法錯誤的是()A．放電時Mg2＋向正極遷移B．放電時正極反應為Mo3S4＋2xe－=Mo3Seq\o\al(2x－,4)C．充電時Mo3S4發(fā)生氧化反應D．充電時陰極反應為Mg2＋＋2e－=Mg解析：選C電池放電時，相當于原電池，電解質(zhì)溶液中陽離子(Mg2＋)向正極遷移，A正確；放電時，正極上Mo3S4發(fā)生還原反應，B正確；充電時是電解池，Mo3S4是產(chǎn)物，C錯誤；充電時，陰極為陽離子(Mg2＋)發(fā)生還原反應，D正確。5．某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H＋，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示，電池總反應可表示為2H2＋O2=2H2O，下列有關(guān)說法正確的是()A．電子通過外電路從b極流向a極B．b極上的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗1.12L的H2D．H＋由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極解析：選D由電極反應式可知，H2通入的一極為負極，O2通入的一極為正極，故a為負極、b為正極，電子應該是通過外電路由a極流向b極，A錯誤；b極上的電極反應式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，B錯誤；沒有明確此時是否處于標準狀況，故無法計算消耗H2的體積，C錯誤。6．在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．X是電源的負極B．陰極的反應式：H2O＋2e－=H2↑＋O2－，CO2＋2e－=CO＋O2－C．總反應可表示為H2O＋CO2eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5())H2＋CO＋O2D．陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1解析：選DA．從圖示可看出，與X相連的電極發(fā)生H2O→H2、CO2→CO的轉(zhuǎn)化，均得電子，應為電解池的陰極，則X為電源的負極，A正確；B.陰極H2O→H2、CO2→CO均得電子發(fā)生還原反應，電極反應式分別為H2O＋2e－=H2↑＋O2－、CO2＋2e－=CO＋O2－，B正確；C.從圖示可知，陰極生成H2和CO的同時，陽極有O2生成，所以總反應可表示為H2O＋CO2eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5())H2＋CO＋O2，C正確；D.從總反應方程式可知，陰極生成2mol氣體(H2、CO各1mol)、陽極生成1mol氣體(氧氣)，所以陰、陽兩極生成的氣體物質(zhì)的量之比為2∶1，D錯誤。7．(2019·連云港模擬)用如圖裝置電解硫酸鉀溶液制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。從開始通電時，收集B和C逸出的氣體。1min后測得B口的氣體體積為C口處的一半，下列說法不正確的是()A．電源左側(cè)為正極B．電解槽左側(cè)的電極反應方程式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．D口導出的溶液為KOH溶液，且濃度比剛加入電解槽右側(cè)時的濃度小D．在標準狀況下，若1min后從C口處收集到的氣體比B口處收集到的氣體多2.24L，則有0.1NA個SOeq\o\al(2－,4)通過陰離子膜解析：選CD根據(jù)題意，電極應為惰性電極，左側(cè)電極為陽極，右側(cè)電極為陰極，電極反應式為陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－=O2↑＋4H＋)；陰極：4H＋＋4e－=2H2↑(或4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－)；A、B均正確；C項，右側(cè)由于H＋放電，產(chǎn)生KOH，所以其濃度比剛加入電解槽右側(cè)時的濃度大；D項，設(shè)產(chǎn)生O2為xmol，則產(chǎn)生H2為2xmol,2x－x＝0.1mol，x＝0.1mol，消耗的OH－為0.4mol，則有0.2NA個SOeq\o\al(2－,4)通過陰離子膜。8．用酸性甲醛燃料電池為電源進行電解的實驗裝置如圖所示，下列說法中正確的是()A．當a、b都是銅作電極時，電解的總反應方程式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2SO4＋2Cu＋O2↑B．燃料電池工作時，正極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．當燃料電池消耗22.4L甲醛氣體時，電路中理論上轉(zhuǎn)移2mole－D．燃料電池工作時，負極反應為HCHO＋H2O－2e－=HCOOH＋2H＋解析：選D由題中裝置圖可知，左邊是原電池裝置，右邊是電解池裝置。通入HCHO的一極是負極，通入O2的一極是正極，a是陰極，b是陽極。當a、b都是銅作電極時，a極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，b極反應為Cu－2e－=Cu2＋，A項錯誤；燃料電池工作時，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應，電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)，所以電極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，B項錯誤；沒有給出氣體所處的溫度和壓強，甲醛氣體的體積為22.4L時其物質(zhì)的量不一定為1mol，C項錯誤；燃料電池工作時，甲醛失去電子，發(fā)生氧化反應HCHO＋H2O－2e－=HCOOH＋2H＋，D項正確。二、非選擇題9．能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國目前使用的能源主要是化石燃料。(1)在25℃、101kPa時，16gCH4完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量是890.3kJ，則CH4燃燒的熱化學方程式為___________________________________________________。(2)已知：C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－437.3kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g) ΔH＝－285.8kJ·mol－1CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g) ΔH＝－283.0kJ·mol－1則煤氣化反應C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)的焓變ΔH＝______kJ·mol－1。(3)如圖所示組成閉合回路，其中，甲裝置中CH4為負極，O2和CO2的混合氣體為正極，稀土金屬材料為電極，以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)；乙裝置中a、b為石墨，b極上有紅色物質(zhì)析出，CuSO4溶液的體積為200mL。①甲裝置中氣體A為__________(填“CH4”或“O2和CO2”)，d極上的電極反應式為________________________________________________________________________。②乙裝置中a極上的電極反應式為__________________________________________。若在a極產(chǎn)生112mL(標準狀況)氣體，則甲裝置中消耗CH4________mL(標準狀況)，乙裝置中所得溶液的pH＝________。(忽略電解前后溶液體積變化)③如果乙中電極不變，將溶液換成飽和Na2SO4溶液，當陰極上有amol氣體生成時，同時有wgNa2SO4·10H2O晶體析出，若溫度不變，剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)應為________(用含w、a的表達式表示，不必化簡)。解析：甲裝置為原電池，乙裝置為電解池，b極上析出的紅色物質(zhì)是Cu，b極為陰極，c極為負極，d極為正極，電極反應式為O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)；a極為陽極，析出O2，電極反應式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；a極產(chǎn)生112mLO2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量＝eq\f(0.112L,22.4L·mol－1)×4＝0.02mol，消耗V(CH4)＝eq\f(0.02mol,8)×22.4L·mol－1＝0.056L，乙裝置中所得c(H＋)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1，pH＝1。電解飽和Na2SO4溶液相當于電解水，當陰極上有amol氫氣生成時，陽極生成氧氣的物質(zhì)的量為0.5amol，電解水的質(zhì)量為amol×2g·mol－1＋0.5amol×32g·mol－1＝18ag，剩余溶液仍然是飽和溶液，則溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為eq\f(142w,322w＋18a)×100%。答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1(2)131.5(3)①CH4O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)②4OH－－4e－=O2↑＋2H2O561③eq\f(142w,322w＋18a)×100%10．全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖：請回答下列問題：(1)硫酸在電池技術(shù)和實驗室中具有廣泛的應用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是________________，實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸，硫酸的作用是________________________。(2)釩電池由溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VOeq\o\al(＋,2))為正極和負極的活性物質(zhì)組成，電池總反應為VO2＋＋V3＋＋H2Oeq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))V2＋＋VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋。放電時的正極反應式為______________________，充電時的陰極反應式為__________________________。放電過程中，電解液的pH________(填“升高”“降低”或“不變”)。(3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是________。a．VOeq\o\al(＋,2)、VO2＋混合液 b．V3＋、V2＋混合液c．VOeq\o\al(＋,2)溶液 d．VO2＋溶液e．V3＋溶液f．V2＋溶液(4)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是________。解析：(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應生成氫氣，故硫酸為電解質(zhì)溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質(zhì)。(2)正極反應是還原反應，由電池總反應可知放電時的正極反應為VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O；充電時，陰極反應為還原反應，故為V3＋得電子生成V2＋的反應。(3)充電時陽極反應式為VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，故充電完畢的正極電解液為VOeq\o\al(＋,2)溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，故正極電解液可能是選項a、c、d。(4)充電和放電過程中，正極電解液與負極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H＋可以通過隔膜。答案：(1)電解質(zhì)溶液抑制硫酸亞鐵的水解(2)VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2OV3＋＋e－=V2＋升高(3)acd(4)H＋11．甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景。(1)已知：CH3OH(g)=HCHO(g)＋H2(g)ΔH＝＋84kJ·mol－12H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－484kJ·mol－1①工業(yè)上常以甲醇為原料制取甲醛，請寫出CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式：______________________________________________。②在上述制備甲醛時，常向反應器中通入適當過量的氧氣，其目的________________________________________________________________________。(2)工業(yè)上可用如下方法合成甲醇，化學方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：化學鍵C—CC—HH—HC—OC≡O(shè)O—H鍵能/(kJ·mol－1)348413436358x463請回答下列問題：①該反應的ΔS________(填“>”或“<”)0。圖1中曲線a到曲線b的措施是_______________。②已知CO中的C與O之間為叁鍵，其鍵能為xkJ·mol－1，則x＝________。(3)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電。①該電池負極的電極反應式為_____________________________________________。②若以該電池為電源，用石墨作電極電解200mL含有如下離子的溶液。離子Cu2＋H＋Cl－SOeq\o\al(2－,4)c/(mol·L－1)0.5220.5電解一段時間后，當兩極收集到相同體積(相同條件下)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為________。(4)電解水蒸氣和CO2產(chǎn)生合成氣(H2＋CO)。較高溫度下(700～1000℃)，在SOEC兩側(cè)電極上施加一定的直流電壓，H2O和CO2在氫電極發(fā)生還原反應產(chǎn)生O2－，O2－穿過致密的固體氧化物電解質(zhì)層到達氧電極，在氧電極發(fā)生氧化反應得到純O2。由圖2可知A為直流電源的________(填“正極”或“負極”)，請寫出以H2O為原料生成H2的電極反應式：________________________________________________________________________。解析：(1)①第一個熱化學方程式×2＋第二個熱化學方程式，即可得到目標反應。②兩種反應物，一種稍過量，可以保證另一種充分反應，同時甲醇的催化氧化需要加熱，H2與O2化合放熱，提供反應所需的能量。(2)①該反應氣體分子數(shù)減少，ΔS<0；圖中曲線a的活化能大，而曲線b的活化能小，所以曲線a到曲線b的措施是加入催化劑。②根據(jù)圖像，可以寫出該反應的熱化學方程式為CO(g)＋2H2(g)C