第1章 化学反应与能量转化
(基础过关卷)
一、选择题:本题包括16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题意。
1.生活和生产中人们采用多种方法防止金属腐蚀,其中保护轮船外壳的常用方法是
A.涂保护层 B.改变金属结构
C.牺牲阳极的阴极保护法 D.外加电流的阴极保护法
2.下图为反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图。下列说法正确的是
A.拆开2molH2 (g)和1 molO2(g)中的化学键成为H、O原子,共放出1368 kJ能量
B.由H、O原子形成2 molH2O(g),共吸收1852 kJ能量
C.2 molH2(g)和1 molO2 (g)反应生成2 mol H2O(1),共吸收484 kJ能量
D.2 molH2 (g)和1 molO2(g)反应生成2 moIH2O(g),共放出484 kJ能量
3.如图是电解饱和食盐水的装置,a、b为石墨电极。下列判断正确的是
A.a为正极,b为负极 B.a极上有氯气放出
C.b极上发生氧化反应 D.b极附近溶液显酸性
4.下列物质间的反应,其能量变化符合下图的是
A.由锌和稀硫酸制氢气
B.灼热的碳与二氧化碳反应
C.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合
D.碳酸钙的分解
5.SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S-F键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F-F、S-F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)+3F2(g)=SF6(g)的反应热ΔH为
A.-1780 kJ/mol B.-1220 kJ/mol C.-450 kJ/mol D.+430 kJ/mol
6.25℃、101kPa时,甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=Q 下列有关说法正确的是
A.Q值一定小于零 B.Q就是甲烷的燃烧热
C.甲烷燃烧的△H是定值 D.△H永远大于零
7.下列关于能源和作为能源的物质的叙述中,不正确的是
A.化石能源物质内部蕴藏着大量的能量
B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C.物质的化学能可以在不同条件下转为热能、电能为人类所利用
D.吸热反应没有利用价值
8.已知H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-242kJ·mol-1,断开1molO=O键和1mol H—O键所吸收的能量分别为496kJ和463kJ,则断开1molH—H键所吸收的能量为
A.920kJ B.557kJ C.436kJ D.188kJ
9.关于能量变化,下列说法正确的是
A.“冰,水为之,而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较,冰的能量高
B.化学反应在物质变化的同时,伴随着能量变化,其表现形式只有热量变化
C.生物光合作用中的能量转化:光能(太阳能)→生物质能(化学能)
D.化学反应遵循质量守恒,可以不遵循能量守恒
10.根据如图提供的信息,下列所得结论不正确的是
A.该反应为吸热反应
B.该反应一定有能量转化成了化学能
C.反应物比反应产物稳定
D.因为反应物的总能量低于反应产物的总能量,所以该反应需要加热才能发生
11.N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下,8gN2H4(l)完全燃烧生成氮气和液态水时,放出133.5kJ热量。则下列热化学方程中正确的是
A.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ/mol
B.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-133.5kJ/mol
C.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=+534kJ/mol
D.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534kJkJ/mol
12.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是
A.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl混合 B.Al和Fe2O3高温条件下反应
C.碳与水蒸气制取“水煤气” D.高温煅烧石灰石
13.已知某化学反应2B2A(g)=A2(g)+2B2(g)(B2A、A2、B2的分子结构分别为B—A—B、A=A、B—B)的能量变化如图所示,下列有关叙述不正确的是
A.该反应是吸热反应
B.该反应的ΔH=(E1 E2)kJ·mol 1
C.由2mol A(g)和4mol B(g)形成1molA=A键和2molB—B键,释放E2kJ能量
D.该反应中,反应物的键能总和小于生成物的键能总和
14.“自热”火锅的发热包主要成分有:生石灰、铁粉、焦炭粉、氯化钙……等。下列说法错误的是
A.生石灰与水反应放热
B.使用时须向发热包中加入沸水
C.铁粉发生缓慢氧化,辅助放热
D.氯化钙可以吸收微量的水,减缓发热包失效
15.甲烷分子结构具有高对称性且断开1molC-H键需要吸收440kJ能量。无催化剂作用下甲烷在温度达到1200℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下,CH4可在较低温度下发生裂解反应,甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A.甲烷催化裂解成C和需要吸收1760kJ能量
B.步骤②、③反应均为放热反应
C.催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
D.使用该催化剂,反应的焓变不变
16.依据如图所示能量关系判断下列说法正确的是
A.2molH2(g)与1molO2(g)所具有的总能量比2molH2O(g)所具有的总能量低
B.2molH2(g)完全燃烧,冷却到室温,放出的热量为483.6 kJ
C.H2O(g)变成H2O(l)时,断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量
D.液态水分解的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H=+571.6kJ mol-1
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17.(10分)金属由于其优良的物理化学性能,在工农业生产以及国防中被大量使用。钢铁是应用最广的金属材料,但是钢铁材料的腐蚀也使我们损失惨重,因此对其进行防护是十分必要的。防止或减少钢铁的腐蚀有多种方法,如制成耐腐蚀合金,表面“烤蓝”,电镀另一种金属以及电化学保护等方法。
(1)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀,请写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应:负极的电极反应式为________________,正极的电极反应式为_________________________。
(2)合金的性能多种多样,人们根据需要生产出种类繁多的合金材料。请回答
①作为建筑材料的铝合金的特性有____________________________________________________________(至少回答两点)。
②由于摄入较多的Al对人的健康有害,所以现在不主张使用铝制炊具。你认为生产炊具的材料最好是_________,理由是__________________________________。
(3)钢铁表面常电镀一层Cr达到防腐蚀的目的,这是由于Cr具有优良的抗腐蚀性能。请回答:
电镀过程中,阴极是________,电解质中一定含有________,阳极材料是________;电镀Cr时,不能使用或作为镀液,请说明原因:___________________________________________________。
18.(10分)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。下图表示一个电解池示意图,装有电解质溶液c;A、B分别是两块电极板,通过导线与直流电源相连。
(1)若A、B均是惰性电极,电解质溶液c是NaCl饱和溶液,电解开始时,同时在U形管两边各滴入几滴酚酞溶液,试判断:
①a是___________(填“正”或“负”)极,B是___________(填“阴”或“阳”)极;
②电解池中A电极上发生的电极反应为___________,B电极上发生的电极反应为___________;
③检验A电极反应产物的方法是___________。
(2)若用电解法精炼粗铜,电解质溶液c选用CuSO4溶液,则
①A电极的材料是___________,电极反应为___________;
②B电极的材料是___________,电极反应为___________。
(3)用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g,则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为___________;常温下,若将电解后的溶液稀释至1 L,则溶液的pH约为___________。
19.(10分)50ml0.55mol·L-1盐酸与50mL0.50mol·L-1NaOH溶液在如下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,尚缺少一种玻璃仪器,这玻璃仪器名称是_________。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是_______。
(3)若大烧杯上不盖硬纸板,求得的反应热数值_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中若改用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量(忽略测量误差,下同)_______(填“相等”或“不相等”),所求中和热_______(填“相等”或“不相等”)。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会_________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(6)仍按50ml0.55mol·L-1盐酸与50mL0.50mol·L-1NaOH溶液测定中和热。若三次平行操作测得数据中起始时盐酸与烧碱溶液平均温度相同,而终止温度与起始温度差t2-t1分别为①2.2℃ ②3.5℃ ③3.3℃,则最终代入计算式的温差均值应该为________。已知溶液的比热容4.18J/(g.℃),密度为1g/mL。计算所得中和热ΔH=__________kJ/mol(计算结果保留一位小数)。
20.(12分)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示:
(1)图中A极要连接电源的 ____(填“正”或“负”)极。
(2)精制饱和食盐水从图中_____位置补充,NaOH溶液从图中____位置流出。(填“a” “b” “c” “d” “e”或“f”)
(3)电解饱和食盐水的离子方程式是_____________________;
(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,盐酸的作用是______________________。
某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(5)如图为某实验小组依据的氧化还原反应:(用离子方程式表示)_________________设计的原电池装置,该装置中,盐桥的作用是_______________________ 。
(6)反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过_______mol电子。
21.(10分)当今社会,能源的发展已成为全世界共同关注的话题,乙烷、二甲醚的燃烧热较大,可用作燃料。如图表示乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化。请回答下列问题:
(1)________。
(2)乙烷的燃烧热________。
(3)等物质的量的比完全燃烧生成指定产物时放出的热量________(填“多”或“少”)。
(4)根据题图写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式:________。
(5)从环保角度分析,放出相同的热量时选择________(填“乙烷”或“二甲醚”)作为燃料产生的二氧化碳较少。
2 / 2第1章 化学反应与能量转化
(基础过关卷)
一、选择题:本题包括16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题意。
1.生活和生产中人们采用多种方法防止金属腐蚀,其中保护轮船外壳的常用方法是
A.涂保护层 B.改变金属结构
C.牺牲阳极的阴极保护法 D.外加电流的阴极保护法
【答案】C
【分析】
活泼金属为负极,正极上是氧气的还原反应,正极的金属不会参与化学反应,被保护,这种金属的保护方法称为牺牲阳极的阴极保护法;外加电流的阴极保护法防护金属的原理是:向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流,被保护结构物成为阴极,从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制,避免或减弱腐蚀的发生,据此分析作答。
【详解】
保护轮船外壳的常用方法是船壳上镶入一些活泼金属如锌块,锌块作负极,与船体、电解质溶液构成原电池,船体作原电池的正极,被保护,该方法利用的是牺牲阳极的阴极保护法,故C项符合题意。
答案选C。
2.下图为反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图。下列说法正确的是
A.拆开2molH2 (g)和1 molO2(g)中的化学键成为H、O原子,共放出1368 kJ能量
B.由H、O原子形成2 molH2O(g),共吸收1852 kJ能量
C.2 molH2(g)和1 molO2 (g)反应生成2 mol H2O(1),共吸收484 kJ能量
D.2 molH2 (g)和1 molO2(g)反应生成2 moIH2O(g),共放出484 kJ能量
【答案】D
【详解】
A.拆开化学键吸收能量,故A错误;
B.形成化学键放出能量,故B错误;
C.依据图象数据分析计算,2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g),而不是H2O(1),共放出484 kJ能量,故C错误;
D.依据图象数据分析计算,2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g),共放出484 kJ能量,故D正确;
故答案为C。
3.如图是电解饱和食盐水的装置,a、b为石墨电极。下列判断正确的是
A.a为正极,b为负极 B.a极上有氯气放出
C.b极上发生氧化反应 D.b极附近溶液显酸性
【答案】B
【分析】
电解装置中与电源正极所连电极为阳极,与电源负极所连电极为阴极,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
【详解】
A.a与电源正极相连为阳极,b与电源负极相连为阴极,故A错误;
B.a极为阳极,电极上发生反应:,故B正确;
C.b极为阴极发生还原反应,故C错误;
D.b极生发生反应:,b极附近溶液显碱性,故D错误;
故选:B。
4.下列物质间的反应,其能量变化符合下图的是
A.由锌和稀硫酸制氢气
B.灼热的碳与二氧化碳反应
C.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合
D.碳酸钙的分解
【答案】A
【详解】
A.由锌和稀硫酸制氢气的反应属于放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,A符合题意;
B.灼热的碳与二氧化碳反应属于吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,B不符合题意;
C.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合属于吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,C不符合题意;
D.碳酸钙的分解属于吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,D不符合题意;
故选A。
5.SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S-F键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F-F、S-F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)+3F2(g)=SF6(g)的反应热ΔH为
A.-1780 kJ/mol B.-1220 kJ/mol C.-450 kJ/mol D.+430 kJ/mol
【答案】B
【详解】
ΔH=反应物总键能-生成物总键能=(280+3×160-6×330)kJ/mol=-1220 kJ/mol,B满足题意;
答案选B。
6.25℃、101kPa时,甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=Q 下列有关说法正确的是
A.Q值一定小于零 B.Q就是甲烷的燃烧热
C.甲烷燃烧的△H是定值 D.△H永远大于零
【答案】A
【详解】
A.甲烷燃烧为放热反应,△H<0,故Q<0,A正确;
B.根据燃烧热的定义:25℃,101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量称为该物质的燃烧热,该反应中H2O(g)不是稳定氧化物,且这里的Q是负值,B错误;
C.燃烧热是在一定温度和压强下测定的,这里没有指明温度和压强,C错误;
D.该反应为放热反应,△H<0,D错误;
故答案选A。
7.下列关于能源和作为能源的物质的叙述中,不正确的是
A.化石能源物质内部蕴藏着大量的能量
B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C.物质的化学能可以在不同条件下转为热能、电能为人类所利用
D.吸热反应没有利用价值
【答案】D
【详解】
A.化石能源物质内部蕴含的最初能量来源于太阳能,具有大量能量,A项正确;
B.植物光合作用通过一系列生理变化,将太阳能转化为化学能储存在植物体内,B项正确;
C.能量可以相互转化,因此物质的化学能在不同的条件下可以转化为热能,电能等,C项正确;
D.任何反应都有其存在价值,吸热反应可以降低周围的温度,如利用氯化铵和氢氧化钙来降温,D项错误;
故选D。
8.已知H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-242kJ·mol-1,断开1molO=O键和1mol H—O键所吸收的能量分别为496kJ和463kJ,则断开1molH—H键所吸收的能量为
A.920kJ B.557kJ C.436kJ D.188kJ
【答案】C
【详解】
设断开1molH—H键所吸收的能量为x kJ,反应热ΔH=断裂反应物化学键吸收的能量-形成生成物化学键释放的能量=x kJ·mol-1+×496 kJ·mol-1-2×463 kJ·mol-1 =-242kJ·mol-1,解得x=436,故C正确;
故选C。
9.关于能量变化,下列说法正确的是
A.“冰,水为之,而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较,冰的能量高
B.化学反应在物质变化的同时,伴随着能量变化,其表现形式只有热量变化
C.生物光合作用中的能量转化:光能(太阳能)→生物质能(化学能)
D.化学反应遵循质量守恒,可以不遵循能量守恒
【答案】C
【详解】
A.由于液态水到固态水放热,所以水的能量高,故A错误;
B.化学反应还伴随着能量变化,通常表现为反应过程中的放热或吸热,也可以表现为其他形式的能量,故B错误;
C.光合作用是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水转化为有机物,并释放出氧气的生化过程,因此生物光合作用中的能量转化为:光能(太阳能)→生物质能(化学能),故C正确;
D.化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒,故D错误;
故选C。
10.根据如图提供的信息,下列所得结论不正确的是
A.该反应为吸热反应
B.该反应一定有能量转化成了化学能
C.反应物比反应产物稳定
D.因为反应物的总能量低于反应产物的总能量,所以该反应需要加热才能发生
【答案】D
【分析】
由图可知,生成物的总能量高于反应物的总能量,故一定有环境能量转化成了生成物的化学能;物质能量越低越稳定,据此回答问题。
【详解】
A.生成物能量高于反应物能量,该反应为吸热反应,A正确;
B.该反应为吸热反应,一定有能量转化成了化学能,B正确;
C.生成物能量高,不稳定,反应物比生成物稳定,C正确;
D.加热条件与反应是否吸热无关,是反应发生的条件,D错误;
答案为D。
11.N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下,8gN2H4(l)完全燃烧生成氮气和液态水时,放出133.5kJ热量。则下列热化学方程中正确的是
A.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ/mol
B.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-133.5kJ/mol
C.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=+534kJ/mol
D.N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534kJkJ/mol
【答案】D
【分析】
8gN2H4的物质的量为=0.25mol,0.25molN2H4燃烧生成液态水时,放出的热量为133.5kJ,可以求得1molN2H4燃烧生成液态水时,放出的热量,据此分析;
【详解】
根据上述分析,可以求得1molN2H4燃烧生成液态水时,放出的热量=534kJ,燃烧为放热反应,ΔH<0,即肼燃烧的热化学反应方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534kJkJ/mol,选项D正确;
答案为D。
12.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是
A.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl混合 B.Al和Fe2O3高温条件下反应
C.碳与水蒸气制取“水煤气” D.高温煅烧石灰石
【答案】C
【详解】
A.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl混合反应是吸热反应,但反应中没有元素化合价变化,是非氧化还原反应,A不符合;
B.Al和Fe2O3高温条件下反应放热,有元素化合价变化,是氧化还原反应,B不符合;
C.碳与水蒸气制取“水煤气”是吸热反应,反应中有元素化合价变化,是氧化还原反应,C符合;
D.高温煅烧石灰石是吸热反应,但反应中没有元素化合价变化,是非氧化还原反应,D不符合;
答案选C。
13.已知某化学反应2B2A(g)=A2(g)+2B2(g)(B2A、A2、B2的分子结构分别为B—A—B、A=A、B—B)的能量变化如图所示,下列有关叙述不正确的是
A.该反应是吸热反应
B.该反应的ΔH=(E1 E2)kJ·mol 1
C.由2mol A(g)和4mol B(g)形成1molA=A键和2molB—B键,释放E2kJ能量
D.该反应中,反应物的键能总和小于生成物的键能总和
【答案】D
【详解】
A.由图可知该反应反应物总能量低于生成物总能量,因此该反应为吸热反应,故A正确;
B.吸热反应的ΔH>0,因此该反应的ΔH=(E1 E2)kJ·mol 1,故B正确;
C.新化学键形成需要释放能量,故2molA(g)和4molB(g)形成1molA=A键和2molB-B键,放出E2kJ能量,故C正确;
D.该反应为吸收能量的反应,反应物的键能总和大于生成物的键能总和,故D错误;
综上所述,叙述不正确的是D项,故答案为D。
14.“自热”火锅的发热包主要成分有:生石灰、铁粉、焦炭粉、氯化钙……等。下列说法错误的是
A.生石灰与水反应放热
B.使用时须向发热包中加入沸水
C.铁粉发生缓慢氧化,辅助放热
D.氯化钙可以吸收微量的水,减缓发热包失效
【答案】B
【详解】
A.生石灰与水发生反应生成氢氧化钙,会放出大量的热,故A正确;
B.反应本身放热,无需加入沸水,故B错误;
C.铁粉缓慢氧化的过程也是放热反应,故C正确;
D.生石灰吸水会使发热包失效,氯化钙有吸水干燥作用,减缓发热包失效,故D正确;
故选B。
15.甲烷分子结构具有高对称性且断开1molC-H键需要吸收440kJ能量。无催化剂作用下甲烷在温度达到1200℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下,CH4可在较低温度下发生裂解反应,甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A.甲烷催化裂解成C和需要吸收1760kJ能量
B.步骤②、③反应均为放热反应
C.催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
D.使用该催化剂,反应的焓变不变
【答案】A
【详解】
A.断开1molC-H键需要吸收440kJ能量,1mol甲烷分子中有4molC-H键,完全断开需要吸收1760kJ能量,即1mol甲烷中的化学键完全断开需要吸收1760kJ能量,而不是甲烷催化裂解成C和 H2 需要吸收1760kJ能量,故A错误;
B.步骤②、③反应中,反应物的总能量均高于生成物的总能量,所以均为放热反应,故B正确;
C.从图中可以看出,甲烷在镍基催化剂上转化是在催化剂表面上发生的,催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积,堵塞了催化剂表面的活性中心,故C正确;
D.催化剂不影响反应物和生成物的总能量,使用该催化剂,反应的焓变不变,故D正确;
故选A。
16.依据如图所示能量关系判断下列说法正确的是
A.2molH2(g)与1molO2(g)所具有的总能量比2molH2O(g)所具有的总能量低
B.2molH2(g)完全燃烧,冷却到室温,放出的热量为483.6 kJ
C.H2O(g)变成H2O(l)时,断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量
D.液态水分解的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H=+571.6kJ mol-1
【答案】D
【详解】
A.由题图可知,2molH2(g)与1molO2(g)所具有的总能量比2molH2O(g)所具有的总能量高,A项错误;
B.2molH2(g)完全燃烧,冷却到室温,则生成液态水,放出的热量为(483.6+88)kJ=571.6 kJ,B项错误;
C.H2O(g)变成H2O(l)属于物理变化,不存在化学键的断裂和形成,C项错误;
D.由题图可知,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=(483.6+88) kJ mol-1=-571.6 kJ mol-1,所以液态水分解的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H=+571.6kJ mol-1,D项正确;
答案选D。
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17.(10分)金属由于其优良的物理化学性能,在工农业生产以及国防中被大量使用。钢铁是应用最广的金属材料,但是钢铁材料的腐蚀也使我们损失惨重,因此对其进行防护是十分必要的。防止或减少钢铁的腐蚀有多种方法,如制成耐腐蚀合金,表面“烤蓝”,电镀另一种金属以及电化学保护等方法。
(1)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀,请写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应:负极的电极反应式为________________,正极的电极反应式为_________________________。
(2)合金的性能多种多样,人们根据需要生产出种类繁多的合金材料。请回答
①作为建筑材料的铝合金的特性有____________________________________________________________(至少回答两点)。
②由于摄入较多的Al对人的健康有害,所以现在不主张使用铝制炊具。你认为生产炊具的材料最好是_________,理由是__________________________________。
(3)钢铁表面常电镀一层Cr达到防腐蚀的目的,这是由于Cr具有优良的抗腐蚀性能。请回答:
电镀过程中,阴极是________,电解质中一定含有________,阳极材料是________;电镀Cr时,不能使用或作为镀液,请说明原因:___________________________________________________。
【答案】(1)
(2)①强度较高、密度小、耐腐蚀
②不锈钢 强度高、耐腐蚀,无有害健康的物质进入食物
(3)镀件 铬 、均带有负电荷,电镀过程中向阳极移动,不能在阴极上放电析出Cr
【详解】
(1)钢铁是铁和碳的合金,吸氧腐蚀中,铁作负极失去电子,负极电极反应式为:,碳作正极,溶解于水中的O2得到电子,正极的电极反应式为:;
(2)①铝合金是生活中最常见的金属材料,其特性有:强度较高、密度小、耐腐蚀;
②生产炊具的材料最好是不锈钢。因为不锈钢强度高、耐腐蚀,无有害健康的物质进入食物;
(3)钢铁表面镀铬,钢铁作镀件,电镀时镀件作阴极,铬作阳极,失去电子生成Cr3+,进入溶液,溶液中的Cr3+在阴极得到电子生成Cr单质,覆盖在钢铁上,因而电解液中必须含有Cr3+。、均带有负电荷,电镀过程中向阳极移动,不能在阴极上放电析出Cr。
18.(10分)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。下图表示一个电解池示意图,装有电解质溶液c;A、B分别是两块电极板,通过导线与直流电源相连。
(1)若A、B均是惰性电极,电解质溶液c是NaCl饱和溶液,电解开始时,同时在U形管两边各滴入几滴酚酞溶液,试判断:
①a是___________(填“正”或“负”)极,B是___________(填“阴”或“阳”)极;
②电解池中A电极上发生的电极反应为___________,B电极上发生的电极反应为___________;
③检验A电极反应产物的方法是___________。
(2)若用电解法精炼粗铜,电解质溶液c选用CuSO4溶液,则
①A电极的材料是___________,电极反应为___________;
②B电极的材料是___________,电极反应为___________。
(3)用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g,则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为___________;常温下,若将电解后的溶液稀释至1 L,则溶液的pH约为___________。
【答案】(1)①正 阴
②2Cl--2e =Cl2↑ 2H++2e =H2↑
③用湿润的淀粉碘化钾试纸,Cl2能将I 氧化成I2,I2遇淀粉变蓝
(2)①粗铜 Cu 2e =Cu2+ ②精铜 Cu2++2e =Cu
(3)0.56 L 1
【详解】
(1)①电流从正极流出,流入电解池的阳极,所以a是正极,B是阴极;故答案为:正;阴;
②A电极上发生氯离子失电子生成氯气,电极反应为2Cl 2e =Cl2↑,B电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应为2H++2e =H2↑;故答案为:2Cl--2e =Cl2↑;2H++2e =H2↑;
③检验Cl2一般用湿润的淀粉碘化钾试纸,Cl2能将I 氧化成I2,I2遇淀粉变蓝;也可用湿润的有色布条或纸条,Cl2能使湿润的有色布条或纸条褪色,故答案为:用湿润的淀粉碘化钾试纸,Cl2能将I 氧化成I2,I2遇淀粉变蓝;
(2)电解精炼铜时,粗铜作阳极,电极方程式为:Cu 2e =Cu2+;精铜作阴极,电极方程式为:Cu2++2e =Cu;故答案为:粗铜;Cu 2e =Cu2+;阴极;Cu2++2e =Cu;
(3)电解的总反应为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。当阴极上析出3.2 g Cu时,物质的量为=0.05mol,产生的O2的物质的量为0.025mol,在标准状况下的体积为0.025mol22.4L/mol=0.56 L,同时产生的H+为0.05mol 2=0.1 mol,此时c(H+)=0.1 mol·L 1,故pH=1,故答案为:0.56 L;1。
19.(10分)50ml0.55mol·L-1盐酸与50mL0.50mol·L-1NaOH溶液在如下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,尚缺少一种玻璃仪器,这玻璃仪器名称是_________。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是_______。
(3)若大烧杯上不盖硬纸板,求得的反应热数值_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中若改用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量(忽略测量误差,下同)_______(填“相等”或“不相等”),所求中和热_______(填“相等”或“不相等”)。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会_________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(6)仍按50ml0.55mol·L-1盐酸与50mL0.50mol·L-1NaOH溶液测定中和热。若三次平行操作测得数据中起始时盐酸与烧碱溶液平均温度相同,而终止温度与起始温度差t2-t1分别为①2.2℃ ②3.5℃ ③3.3℃,则最终代入计算式的温差均值应该为________。已知溶液的比热容4.18J/(g.℃),密度为1g/mL。计算所得中和热ΔH=__________kJ/mol(计算结果保留一位小数)。
【答案】(1)环形玻璃搅拌棒
(2)保温(或隔热、或减少热量损失)
(3)偏小
(4)不相等 相等
(5)偏小
(6)3.4℃ -56.8kJ/mol
【详解】
(1)为了测得温度的最高值,应在最短的时间内让盐酸和氢氧化钠充分反应,故缺少环形玻璃搅拌棒;
(2)为了测得温度的最高值,应加强保温、隔热和防止热量散失措施,应在在大小烧杯间填满碎泡沬(或纸条),并使小烧杯口与大烧杯口相平;
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,会有一部分热量散失,求得的中和热数值将会减小;
(4)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,与原实验相比,用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行上述实验,生成水的量增多,所放出的热量偏高;中和热是指强酸和强碱在稀溶液中反应生成1mol水时放出的热,与酸碱的用量无关,所以与原实验相比,用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行上述实验测得中和热数值相等;
(5)一水合氨为弱碱,电离过程为吸热过程,所以用氨水代替稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量偏小;
(6)①2.2℃②3.5℃③3.3℃中,①误差较大,应舍弃,用②③3组数据计算平均值为;50mL0.55mol·L-1盐酸与50mL0.50mol·L-1NaOH溶液反应生成水的物质的量为0.5mol/L×0.05L=0.025mol,溶液质量为100mL×1g/mL=100g,温度变化为3.4℃,该反应放热Q=cm t=4.18J/(g.℃) ×100g×3.4℃=1.4212kJ,故 H=;
20.(12分)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示:
(1)图中A极要连接电源的 ____(填“正”或“负”)极。
(2)精制饱和食盐水从图中_____位置补充,NaOH溶液从图中____位置流出。(填“a” “b” “c” “d” “e”或“f”)
(3)电解饱和食盐水的离子方程式是_____________________;
(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,盐酸的作用是______________________。
某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(5)如图为某实验小组依据的氧化还原反应:(用离子方程式表示)_________________设计的原电池装置,该装置中,盐桥的作用是_______________________ 。
(6)反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过_______mol电子。
【答案】(1)负极
(2)a d
(3)
(4)提高H+浓度,降低Cl2的溶解度
(5)Cu2+ + Fe = Fe2+ + Cu 提供离子,平衡电荷,保持溶液的电中性
(6)0.2
【分析】
工业上用电解饱和食盐水制取氯碱,在阳极区域加入饱和食盐水,氯离子在阳极上放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,同时电极附近有氢氧化钠生成,所以在阴极区域产生氢氧化钠,阳离子交换膜只能阳离子通过,钠离子通过离子交换膜进入阴极区,则从d可导出氢氧化钠溶液;
【详解】
(1)由图知,钠离子从左侧区向右侧区移动,则左侧为阳极区,图中A极为阳极、要连接电源的正极。
(2)阳离子交换膜法电解饱和食盐水,氯离子在阳极放电、钠离子透过阳离子交换膜进入阴极区,阴极的反应式为: ;故精制饱和食盐水从图中a位置补充,NaOH溶液从图中d位置流出。
(3)电解饱和食盐水的离子方程式是;
(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,与饱和食盐水相比,氢离子浓度较大,可抑制氯气溶解;则盐酸的作用是提高H+浓度,降低Cl2的溶解度。
(5)如图所示为一个双液电池,该原电池装置的离子方程式为: Cu2+ + Fe = Fe2+ + Cu该装置中,盐桥的作用是提供离子,平衡电荷,保持溶液的电中性,能产生稳定的电流。
(6)反应前,电极质量相等,电池总反应为 ,每转移2mol电子,消耗1molFe,铁电极减少56g,同时正极生成1molCu,石墨电极增加64g,则两电极质量相差120 g,若一段时间后两电极质量相差12 g,则导线中通过0.2mol电子。
21.(10分)当今社会,能源的发展已成为全世界共同关注的话题,乙烷、二甲醚的燃烧热较大,可用作燃料。如图表示乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化。请回答下列问题:
(1)________。
(2)乙烷的燃烧热________。
(3)等物质的量的比完全燃烧生成指定产物时放出的热量________(填“多”或“少”)。
(4)根据题图写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式:________。
(5)从环保角度分析,放出相同的热量时选择________(填“乙烷”或“二甲醚”)作为燃料产生的二氧化碳较少。
【答案】
(1)
(2)
(3)少
(4)
(5)乙烷
【分析】
(1)依据原子守恒分析可知氢原子守恒,6a=2,a=,故答案为:。
(2)根据图象分析可知 1313mol乙烷完全燃烧放热520kJ,所以1mol乙烷完全燃烧放热为520kJ×3=1560kJ,则乙烷的燃烧热△H=,故答案为:。
(3)反应物气态比液态能量高,则等物质的量的比完全燃烧生成指定产物时放出的热量少,故答案为:少。
(4)结合状态及焓变可知二甲醚完全燃烧时放出热量485 kJ,则1 mol二甲醚完全燃烧的热化学方程式为 ,故答案为: 。
(5)图中生成等量二氧化碳时乙烷燃烧放热多,则从环保角度分析,放出相同的热量时选择乙烷作为燃料产生的二氧化碳较少,故答案为:乙烷。
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