2019届高考化学一轮复* 第6章 化学反应与能量转化章末综合检测(六)鲁科版

发布于:2021-09-18 14:51:16

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第 6 章 化学反应与能量转化
章末综合检测(六) (时间:60 分钟;满分:100 分) 一、选择题(本题包括 9 小题,每小题 5 分,共 45 分) 1.(2018·杭州一模)碳酸钙分解的反应需要在高温下持续加热,根据如图所示的反应 判断下列说法中错误的是( )

A.1 mol CO2(g)和 1 mol CaO(s)的总能量大于 1 mol CaCO3(s)的总能量 B.该反应的焓变大于零 C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能 量 D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应 解析:选 D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应,所以 1 mol CO2(g)和 1 mol CaO(s)的总 能量大于 1 mol CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,A、B 正确;在 CaCO3 中,Ca 和 CO3 之间 存在离子键,CO3 中 C 与 O 之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂,旧化 学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,C 正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热 反应,如碳的燃烧需要加热,但该反应是放热反应,D 错误。 2. (2018·天津河西区模拟)通过以下反应均可获取 H2。 下列有关说法不正确的是( ①太阳光催化分解水制氢: 2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) Δ H1=571.6 kJ/mol ②焦炭与水反应制氢: C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) Δ H2=131.3 kJ/mol ③甲烷与水反应制氢: CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) Δ H3=206.1 kJ/mol A.由反应①知 H2 的燃烧热为 571.6 kJ/mol B.反应②中生成物的总能量高于反应物的总能量 C.反应③若改用新催化剂,Δ H3 不变化 D.反应 CH4(g)===C(s)+2H2(g)的 Δ H=74.8 kJ/mol 解析:选 A。A.在一定条件下,1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量
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2- 2+ 2-

)

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是燃烧热,由反应①知 H2 的燃烧热为 285.8 kJ/mol,A 错误;B.反应②的焓变大于 0,说 明该反应为吸热反应,生成物的总能量高于反应物的总能量,B 正确;C.反应③使用催化 剂, 可以加快反应速率, 但是催化剂不影响反应热, 所以改用新催化剂后 Δ H3 不变, C 正确; D. 根据盖斯定律, ③-②可得: 反应 CH4(g)===C(s)+2H2(g)的 Δ H=206. 1 kJ/mol-131. 3 kJ/mol=74.8 kJ/mol,D 正确。 3.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和 NaCl 的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。下列叙述正确的是( )

A.a 中铁钉附*呈现红色 B.b 中铁钉上发生还原反应 C.a 中铜丝上发生氧化反应 D.b 中铝条附*有气泡产生 解析:选 B。a、b 两装置中金属接触中性电解质溶液,都发生吸氧腐蚀。a 中铁钉作负 极,铜丝作正极,正极上的反应为 O2+2H2O+4e ===4OH ,碱性增强,铜丝附*呈红色,故 A、C 两项错;b 中形成的原电池 Al 作负极,电极反应为 Al-3e ===Al ,故 D 项错;b 中 铁钉作正极,发生还原反应,故 B 项正确。 4.
- 3+ - -

(2018·滨州统考)利用电解原理净化含有机物的废水, 其原理是在电解条件下将较低价 态的金属离子(Co )氧化成较高价态的金属离子(Co ),利用较高价态的金属离子将废水中 的有机物氧化成 CO2。装置如图所示。下列说法正确的是( A.锌极为负极,发生氧化反应 B.石墨极上发生的电极反应式为 Co -e ===Co C.电解过程中,阴极附*溶液 pH 减小 D.氧化 1 mol HCHO 时电路中至少转移 3 mol 电子 解析:选 B。根据图示知,锌为阴极、石墨为阳极,阴极发生还原反应,A 项错误;石 墨极发生氧化反应,电极反应式为 Co -e ===Co ,B 项正确;锌极的电极反应式为 2H +
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2+ - 3+ + 2+ - 3+ 2+ 3+

)

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2e ===H2↑,阴极附*溶液 pH 增大,C 项错误;4Co +HCHO+H2O===CO2↑+4H +4Co ,氧 化 1 mol HCHO 时至少要转移 4 mol 电子,D 项错误。 5.(2018·重庆一中月考)现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶 液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是( )



3+



2+

A.左槽中发生的反应为 2Cl -2e ===Cl2↑ B.右槽中的反应式:2H +2e ===H2↑ C.H 从电解池左槽迁移到右槽 D.FeCl3 溶液可以循环利用 解析:选 A。根据装置图可知 Fe 在电解池的左槽中被氧化生成 Fe ,则左槽是电解池 的阳极,右槽是电解池的阴极。阳极(左槽)的电极反应式为 Fe -e ===Fe ,A 项错误;阴 极(右槽)的电极反应式为 2H +2e ===H2↑,B 项正确;电解池中 H 从电解池阳极(左槽)迁 移到阴极(右槽), C 项正确;反应池中的反应为 2FeCl3+H2S===2FeCl2+2HCl+S↓, 故 FeCl3 溶液可以循环利用,D 项正确。 6 .(2018·辽宁五校联考 ) 对下列由电极和电解质溶液构成的装置叙述不正确的是 ( )
+ - + 2+ - 3+ 2+ 3+ + + -





A.若 X、M、Q 分别是 H2SO4、Pb 和 PbO2,a、b 连接后两极都有 PbSO4 生成 B.若 X、M、Q 分别是滴加酚酞的 Na2SO4、C 和 Fe,a,b 分别连接电池的正、负极,则 通电后 Q 周围溶液颜色变红 C.若 X、M、Q 分别是 CuSO4、Cu 和 Fe,a、b 分别连接电源的正、负极,则可在铁上镀 铜 D.若 X、M、Q 分别是 NaCl、C 和 Fe,则 a、b 连接后,M 电极上有气体产生 解析:选 D。A 项构成的是铅蓄电池,在正极和负极均生成 PbSO4,A 项正确;B 项为电 解池,Q 与电源负极相连作阴极,阴极 H2O 电离出的 H 放电,Q 极周围 OH 浓度增大,溶液 遇酚酞变成红色, B 项正确; C 项为电镀池, Cu 和 Fe 分别为阳极和阴极, 能实现 Fe 上镀 Cu, C 项正确;D 项电解质溶液呈中性,Fe 发生吸氧腐蚀,M 电极的电极反应式为 O2+2H2O+4e ===4OH ,D 项错误。
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- - + -

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7. (2018·湖北四校联考)用固体氧化物作电解质的甲醇?氧气燃料电池电解 Na2SO4 溶液 制备白色的 Fe(OH)2。其原理如图所示:

下列有关说法正确的是( A.Fe 为阴极

)

B.碳棒 Y 上的电极反应式为 O2+4e +4H ===2H2O C.碳棒 X 上的电极反应式为 CH3OH-6e +3O ===CO2↑+2H2O D.C 电极的表面观察到 Fe(OH)2 白色沉淀 解析:选 C。选项 A 中 Fe 失电子提供 Fe ,发生氧化反应,作阳极,A 项错误。选项 B 中以固体氧化物作为电解质,因此电极反应式中不应出现 H ,B 项错误。选项 D 中 Fe(OH)2 白色沉淀应在两极之间形成,而不是在电极表面,D 项错误。 8. (2018·福州一模)我国对“可呼吸”的钠?二氧化碳电池的研究取得突破性进展。 该 电池的总反应式为 4Na + 3CO2 放电 充电 2Na2CO3 + C ,其工作原理如图所示 ( 放电时产生的 )
+ 2+ - 2-





Na2CO3 固体储存于碳纳米管中)。下列说法不正确的是(

A.放电时,*鹗羝鞲杭寄擅坠茏髡 B.充电时,阳极反应为 2Na2CO3+C-4e ===3CO2↑+4Na C.放电时,Na 从负极区向正极区移动 D.该电池的电解质溶液也可使用 NaClO4 的水溶液 解析:选 D。根据电池的总反应式可知,放电时 Na 发生氧化反应,则*鹗羝鞲杭 碳纳米管作正极, A 项正确; 充电时, 阳极上发生氧化反应, C 转化为 CO2, 电极反应为 2Na2CO3 +C-4e ===3CO2↑+4Na ,B 项正确;放电时,Na 从负极区向正极区移动,C 项正确;金 属钠能与水反应,故电解质溶液不能使用 NaClO4 的水溶液,D 项错误。 9.(2016·高考浙江卷)金属(M)?空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点, 有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为 4M + nO2 +
- + + + - +

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2nH2O===4M(OH)n。 已知: 电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。 下列 说法不正确的是( )

A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电 极表面 B.比较 Mg、Al、Zn 三种金属?空气电池,Al?空气电池的理论比能量最高 C.M?空气电池放电过程的正极反应式:4M +nO2+2nH2O+4ne ===4M(OH)n D.在 Mg?空气电池中,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 解析:选 C。A 项,采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积,且有利于氧 气扩散至电极表面,正确;B 项,根据“已知”信息知铝的比能量比 Mg、Zn 的高,正确;C 项,M?空气电池放电过程中,正极为氧气得到电子生成 OH ,错误;D 项,为了避免正极生 成的 OH 移至负极,应选用阳离子交换膜,正确。 二、非选择题(本题包括 5 小题,共 55 分) 10.(6 分)从 NO3 、SO4 、Cl 、Cu 、Ba 、Ag 、H 等中选出适当的离子组成电解质, 采用惰性电极对其溶液进行电解。 (1)若两极分别放出 H2 和 O2,电解质的化学式为______________________。 (2)若阴极析出金属,阳极放出氧气,电解质的化学式为______________________。 (3) 若 两 极 分 别 放 出 气 体 , 且 体 积 比 为 1∶1 , 电 解 质 的 化 学 式 为 ______________________。 解析:(1)两极分别放出 H2 和 O2,即 H 和 OH 放电,实质是电解 H2O,水中的溶质应起 导电作用,它可以是 HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2 中的任意一种,但不是 BaSO4。 (2)阴极析出金属,即 Ag 或 Cu 放电;阳极放出 O2,即 OH 放电。水中的溶质可以是 AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4 中的任意一种。 (3)两极都生成气体,且气体体积比为 1∶1,则放电的离子应是 Cl 和 H 。水中的溶质 可以是 HCl、BaCl2 中的任意一种。 答案:(1)HNO3[或 H2SO4 或 Ba(NO3)2] (2)AgNO3[或 Cu(NO3)2 或 CuSO4] (3)HCl(或 BaCl2) 11.(12 分)(1)常温下,0.5 mol 甲醇在氧气中完全燃烧生成 CO2 和液态水,放出热量
- + + 2+ - + - - 2- - 2+ 2+ + + - -

n+



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363.3 kJ。写出该反应的热化学方程式:_______________________________________。 (2)请设计一个燃料电池:电解质溶液为强碱溶液,Pt 作电极,在电极上分别通入甲醇 和氧气。 通入甲醇的电极应为________极(填“正”或“负”), 该电极上发生的电极反应式 为________________________________________________________________________。 (3)用 Pt 作电极电解 1 L pH=6 的硝酸银溶液,如图甲所示,则右边电极上发生的电极 反应式为__________________________________________________。

(4)某化学学*兴趣小组为了研究金属的腐蚀现象, 将一枚铁钉放在“84”消毒液(有效 成分为 NaClO)中,某同学设计了如图乙所示实验装置,写出石墨电极上发生的电极反应式: ________________________________________________________________________。

解析:(2)通入燃料的电极为负极,在强碱性溶液中甲醇的氧化产物应为碳酸盐;(3) 用惰性电极电解硝酸银溶液时,阳极是水失去电子产生氧气;(4)“84”消毒液中 ClO 在正 极得电子生成 Cl 。 3 -1 答案:(1)CH3OH(l)+ O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) Δ H=-726.6 kJ·mol 2 (2)负 CH3OH+8OH -6e ===CO3 +6H2O (3)2H2O-4e ===O2↑+4H
- - - + - - 2- - -

(4)ClO +H2O+2e ===Cl +2OH





12.(12 分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入 CH4 和 O2, 电解质为 KOH 溶液。 某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源, 进行电解饱和氯化钠 溶液实验,如图所示。

回答下列问题: (1) 甲烷燃料电池正极、负极的电极反应式分别为 __________________________ 、
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________________________________________________________________________。 (2)闭合 K 开关后, a、 b 电极上均有气体产生, 其中 b 电极上得到的是________________, 电解饱和氯化钠溶液的总反应方程式为____________________________________________。 (3)若每个电池甲烷通入量均为 1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的 电量为________________________________________________________________________ ________________(法拉第常数 F=9.65×10 C·mol ,列式计算),最多能产生的氯 气体积为________L(标准状况)。 解析:(1)甲烷燃料电池的总反应方程式为 CH4+2O2+2OH ===CO3 +3H2O,正极反应式 为 2O2+4H2O+8e ===8OH ,负极反应式由总反应式减去正极反应式即可得到;(2)由图示可 知,甲烷燃料电池中通入 CH4 的一极为负极,因而与之相连的 b 电极为阴极,产生的气体为 氢气;(3)1 mol 甲烷被氧化失去电子 8 mol,电量为 8×9.65×10 C,题中虽有两个燃料 电池,但电子的转移只能用一个电池的甲烷量计算,可根据 CH4~8e ~4Cl2 计算出标准状况 下产生氯气的体积为 4 L。 答案:(1)2O2+4H2O+8e ===8OH CH4+10OH -8e ===CO3 +7H2O 通电 (2)H2 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 1 L 4 -1 4 (3) 4 -1×8×9.65×10 C·mol =3.45×10 C 22.4 L·mol 13.(12 分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,怎样充分利用好能 源是摆在人类面前的重大课题。 Ⅰ.已知:Fe2O3(s)+3C(石墨,s) ===2Fe(s)+3CO(g) Δ H=a kJ·mol CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) Δ H=b kJ·mol
-1 -1 - - 2- - - - 4 - - - 2- 4 -1

C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) Δ H=c kJ·mol

-1

则反应:4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s)的焓变 Δ H=________kJ·mol 。 Ⅱ. (1) 依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 ________(填序号)。 A.C(s)+CO2(g)===2CO(g) B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) C.2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) D.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) 若以 KOH 溶液为电解质溶液, 依据所选反应可以设计成一个原电池, 请写出该原电池的 电极反应式。 负极:____________________________________________________________________, 正极:____________________________________________________________________。
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-1

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(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2 是一种黄绿色气体,易溶于 水。实验室以 NH4Cl、盐酸、NaClO2 为原料制备 ClO2 流程如下:

电解 已知:电解过程中发生的反应为 NH4Cl+2HCl=====NCl3+3H2↑,NCl3 中氮元素为+3 价。 ① 写 出 电 解 时 阴 极 的 电 极 反 应 式 :

______________________________________________。 ②在阳极上放电的离子是________。 解析:Ⅰ.①Fe2O3(s)+3C(石墨,s)===2Fe(s)+3CO(g) Δ H=a kJ·mol ②CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) Δ H=b kJ·mol
-1 -1

③C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) Δ H=c kJ·mol

-1

由盖斯定律(③-②)×6-①×2 得 4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) Δ H=[6(c-b)-2a] kJ·mol 。 Ⅱ.(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应。A 项是非自发进行的氧化还原 反应,不选;B 项是复分解反应,不是氧化还原反应,不选;C 项是非自发进行的氧化还原 反应,不选;D 项是自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池。D 项反应可设计成甲烷 燃料电池, 在碱溶液中甲烷在负极失去电子发生氧化反应, 氧气在正极得到电子发生还原反 应。负极:CH4-8e +10OH ===CO3 +7H2O;正极:2O2+4H2O+8e ===8OH 。 (2)①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气,阴极的电极反应式为 2H +2e ===H2 ↑; ②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成 NCl3。 答案:Ⅰ.6(c-b)-2a Ⅱ.(1)D CH4-8e +10OH ===CO3 +7H2O 2O2+4H2O+8e ===8OH (2)①2H +2e ===H2↑ ②NH4
+ + - - - 2- - - + - - - 2- - - -1

14.(13 分)(2018·南通一模)电解法处理含氮氧化物的废气,可回收硝酸,具有较高 的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收 NOx 的装置如图所示(图中电极均为石墨电 极)。

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(1)若用 NO2 气体进行模拟电解法吸收实验。 ①写出电解时 NO2 发生反应的电极反应式:_________________________________ ________________________________________________________________________。 ②若在标准状况下有 2.24 L NO2 被吸收,通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的 H


为________mol。 (2)某小组在右室装有 10 L 0.2 mol·L 硝酸,用含 NO 和 NO2(不考虑 NO2 转化为 N2O4)
-1

的废气进行模拟电解法吸收实验。 ①实验前,配制 10 L 0.2 mol·L 质量分数为 63%的浓硝酸。 ②电解过程中, 有部分 NO 转化为 HNO2。 实验结束时, 测得右室溶液中含 3 mol HNO3、 0. 1 mol HNO2,同时左室收集到标准状况下 28 L H2。计算原气体中 NO 和 NO2 的体积比(假设尾气 不含氮氧化物,写出计算过程)。 解析:(1)①从题图知,NOx 在电解时会转化成 HNO3,则 NO2 中 N 由+4 价升高至+5 价, 失去 1 个 e ,用 H *衡电荷可写出电极反应式:NO2-e +H2O===NO3 +2H 。②由电极反应 式知,0.1 mol NO2 参与反应生成 0.1 mol NO3 和 0.2 mol H ,由电荷守恒可知,需要向 左室流入 0.1 mol H 后才能维持右室中溶液为电中性。(2)①质量分数为 63%的浓硝酸,其 1 000×1.4×63% -1 -1 -1 中 c(HNO3)= mol·L =14 mol·L ,根据 c1V1=c2V2 有 0.2 mol·L ×10 63 L=14 mol·L ×V2,得 V2=0.142 9 L=142.9 mL。②由 N 原子守恒知,最终生成的 HNO3 和 HNO2 中的总 N 原子数等于 NO 和 NO2 中所含 N 原子数与右室中原 HNO3 中 N 原子数总和,故
-1 + - + - + - - + -1

硝酸需量取________mL、密度为 1.4 g·mL 、

-1

n(HNO3)+n(HNO2)=n(NO)+n(NO2)+10 L×0.2 mol·L-1 Ⅰ;电解过程中左、右两室中
得失电子是守恒的,左室为 H 得电子生成 H2,右室为 NO2 失电子生成 HNO3,部分 NO 失电子 28 L 生成 HNO2, 部分 NO 失电子生成 HNO3, 故 -1×2=1×n(NO2)+1×n(HNO2)+[n(NO) 22.4 L·mol -n(HNO2)]×3 Ⅱ,结合题中数据,联立Ⅰ、Ⅱ可求出 NO 和 NO2 的物质的量,相同状态下 NO2 和 NO 物质的量之比即为其体积比。 答案:(1)①NO2-e +H2O===NO3 +2H (2)①142.9 ②根据原子守恒:n(NO)+n(NO2)=3 mol-0.2 mol·L ×10 L+0.1 mol=1.1 mol; 28 L 根据得失电子守恒:0.1 mol×1+[n(NO)-0.1 mol]×3+n(NO2)×1= -1 22.4 L·mol ×2; 解得:n(NO)=0.8 mol,n(NO2)=0.3 mol;
-1 - - + +

②0.1

V(NO)∶V(NO2)=n(NO)∶n(NO2)=0.8 mol∶0.3 mol=8∶3。

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