第1章化学反应与能量转化 单元同步练习题-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 单元同步练习题
一、单选题
1．以锂硫电池(电池的总反应为2Li + xS= Li2Sx )为电源，电解含(NH4)2SO4的废水制备硫酸和化肥的原理如图(不考虑其他杂质离子的反应)。下列说法正确的是
A．膜1是阳离子交换膜，膜2是阴离子交换膜
B．电解一段时间后，原料室中溶液的pH会增大
C．N室的电极反应式为2H2O－4e－=O2↑+4H＋
D．锂硫电池每消耗2.8g锂，理论上M室产生2.24L气体
2．电还原法是指利用电解原理合成不同的有机产物，因其条件温和、操作简便，该技术有着广泛的应用。如图是酸性条件下利用CO2电还原制备CH4的示意图，下列判断错误的是
A．电子由b极流出，流入a极
B．b极的电极反应式为：
C．离子交换膜为阳离子交换膜
D．b极的副产物可能是H2
3．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。下列说法错误的是
A．图中a极要连接电源的正极
B．C口流出的物质是较浓硫酸
C．a极发生还原反应
D．放电的电极反应式为H2O+－2e－=+2H+
4．某兴趣小组用铅酸蓄电池为电源，电解溶液制备，电解的工作原理如图，下列叙述错误的是
A．铅酸蓄电池中的电极为电源的X电极
B．该电解装置实现了反应：
C．该装置工作一段时间之后，理论上Ｍ室的变小
D．理论上每生成1，铅酸蓄电池中Y极增加的质量为96g
5．一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所示，I室、Ⅱ室、Ⅲ室均为HGPE凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是
A．交换膜1、2分别为氯离交换膜和阳离子交换膜
B．放电时，b为正极，发生还原反应
C．充电时，a电极反应为：
D．充电时，每转移1mol电子，b电极增重35.5g
6．新型电池工作温度为300℃，其截面结构如图所示，LLZTO导体管只允许通过。当用电压充电后，电池正极材料中S、Fe的原子个数比为1.02(不计，下同)；电压充电后，S、Fe的原子个数比为2.01。下列说法错误的是
A．绝缘体隔离正负极，减少能量损失，提高电池效率
B．电池工作时，负极发生反应：
C．电池正极材料的变化为
D．电池总反应可表示为
7．下列图像均表示化学反应中的能量变化，其中描述正确的是
A．图甲可以表示反应的能量变化
B．图乙说明金刚石比石墨稳定
C．根据图丙可以判断　
D．图丁中断裂反应物中化学键所需的总能量低于形成生成物中化学键所释放的总能量
8．一种微生物电池可以将废水中的氯乙烯(CH2=CHCl)转换成对环境无害的产物，其装置图如图甲所示，同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法正确的是
A．电极M上的电势高于电极N上的电势
B．镀铜时，Y极与铁相连
C．若铜电极质量减少32g，则N极区溶液质量增加8g
D．M电极的电极反应式为：CH2=CHCl-10e-+4H2O=2CO2+11H++Cl-
9．某学习小组按下图探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是
A．若b为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极的阴极保护法
B．相同条件下，若X为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速度更慢
C．若X为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多，腐蚀最严重的位置则是F
D．若在X溶液中预先加入适量的K4[Fe(CN)6]溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果
10．是一种火箭燃料。已知在25℃、101 kPa下，完全燃烧生成氮气和液态水时放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程中正确的是
A．
B．
C．
D．
11．二次电池液体锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等特点，其示意图如图。下列说法不正确的是
A．放电过程中，由正极向负极迁移
B．放电过程中，正极的电极反应：
C．充电时，左侧电极连接外电路直流电源的正极
D．充电时，阴极的电极反应：
12．氧及其化合物具有广泛用途。在氧气中燃烧产生的高温可用于焊接金属，燃烧热为。可用于水处理，约为8时，可与反应生成、和。是一种绿色氧化剂，电解饱和溶液产生的经水解可制得。下列化学反应表示正确的是
A．乙炔的燃烧：
B．电解法制备时的阳极反应：
C．处理含废水的反应：
D．水解制得的反应：
13．已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)=2CO(g)，ΔH=-221kJ/mol
②稀溶液中，H＋(aq)＋OH-(aq)=H2O，ΔH=-57.3kJ/mol
下列结论正确的是
A．碳的燃烧热大于110.5kJ/mol
B．①的反应热为221kJ/mol
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6kJ/mol
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量
14．白磷和红磷(结构复杂用“P”表示)与氧气的反应过程中生成的能量变化如图。下列说法正确的是
A．白磷比红磷稳定
B．白磷燃烧是吸热反应
C．红磷转变为白磷是放热反应
D．固态红磷完全燃烧生成放出热量
二、非选择题
15．在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂(H2O2)，当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。
(1)写出H2O2的电子式： 。
(2)写出该反应的热化学方程式 。
(3)已知H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol-1，则16g液态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是 kJ。
(4)上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是 。
(5)已知N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)；△H=+67.7kJ·mol-1，N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)；△H=-534kJ·mol-1，根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式 。
(6)已知：2NO2(g)＋2N2H4(l)=2N2(g)＋2H2O(g) △H=-1018.3kJ/mol
N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) △H=-543kJ/mol
1/2H2(g)＋1/2F2(g)=HF(g) △H=-269kJ/mol
H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g) △H=-242kJ/mol
有人认为若用氟代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放能量更大，写出液态肼和氟反应的热化学方程式： 。
16．氧化还原反应原理在研究物质性质及物质转化等方面具有重要的价值。回答下列问题：
(1)用惰性电极电解饱和食盐水可以得到NaOH、、，写出该反应的化学方程式： 。
(2)亚硝酸钠具有致癌作用，许多腌制食品中含。酸性溶液与反应的化学方程式为，将它改写为离子方程式并用双线桥表示电子转移的方向和数目： 。
(3)新储氢材料-碳纳米管可利用电弧法合成，合成过程中会伴随大量的碳纳米颗粒杂质，这种碳纳米颗粒杂质可用氧化气化法提纯，反应方程式为。
①该反应中，生成物X的化学式为 ；
②该反应中，氧化剂为 （填化学式）；
③该反应中，表现出 （填字母）；
A．酸性 B．还原性 C．氧化性
④该反应中，每生成3个，转移 个电子。
17．电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知N2H4是一种重要的清洁高能燃料，根据如图所示装置完成(1)-(4)小题。（C1～C6均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变）：
(1)甲装置C2电极为 极（填“正”“负”“阳”或“阴”），C1电极上的电极反应式为 。
(2)若乙装置中溶液体积为400mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04mol电子时，溶液pH约为 。
(3)丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X为 交换膜（填“正离子”“负离子”或“质子”），当电极上通过0.04mol电子时，中间硫酸钠废水的质量改变 g（假定水分子不能通过膜X和膜Y）。
(4)电解一段时间后，丁装置的电解质溶液中能观察到的现象是 ，丁装置中电解反应的总化学方程式为 。
18．为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如下图：
回答下列问题：
(1)根据原电池原理填写下表：
装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向
甲
乙
丙
丁
戊
(2)电极类型除与电极材料的性质有关外，还与 有关。
(3)根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应？ (填“是”“否”或“不一定”)，请举例说明： 。
(4)指出下列电池的放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲酸性 ，丙碱性 。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【分析】由于电解含(NH4)2SO4的废水可制备硫酸和化肥，结合题图知，原料室中的和应分别移向M室和N室，则a为正极，b为负极，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜。
【详解】A．经分析知，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，A错误；
B．(NH4)2SO4属于强酸弱碱盐，其溶液显酸性，电解一段时间后，溶液浓度降低，酸性减弱，pH会升高，B正确；
C．N室为阴极区，发生还原反应，电极反应式应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，C错误；
D．没有给出气体的温度和压强，无法计算其物质的量，D错误；
故选B。
2．A
【分析】如图是酸性条件下利用CO2电还原制备CH4的电解装置，由图可知电极b表面CO2通过电还原生成CH4，碳元素化合价+4降低-4价，得电子，则电极b为阴极，电极反应式：；电极a为阳极，电极反应式：2H2O-4e-=O2+4H+，H+由阳极区经离子交换膜进入阴极区；
【详解】A．电极a为阳极，发生失电子的氧化反应，电子流入b极，故A错误；
B．结合分析可知b极的电极反应式为：，故B正确；
C．H+由阳极区经离子交换膜进入阴极区，说明离子交换膜为阳离子交换膜，故C正确；
D．H+由阳极区经离子交换膜进入阴极区，可能在阴极得电子生成氢气，故D正确；
答案选A。
3．A
【分析】由离子移动方向可知，a为阴极、b为阳极；a极水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，b极亚硫酸根离子放电发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为H2O+-2e-=+2H+。
【详解】A．图中a极为阴极，要连接电源的负极，故A错误；
B．b极亚硫酸根离子放电发生氧化反应生成硫酸根离子，在C口流出的物质是较浓硫酸，故B正确；
C．a极水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，故C正确；
D．由分析可知，b极亚硫酸根离子放电发生氧化反应生成硫酸根离子，放电的电极反应式为H2O+-2e-=+2H+，故D正确；
故选A。
4．D
【分析】电解溶液制备，根据图示，原料室中 通过Ⅱ膜进入产品室、M室中H+通过Ⅰ膜进入产品室，H+和反应生成B(OH)3；则M是阳极室，M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，N室是阴极室，发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-；原料室中钠离子通过Ⅲ膜进入N室生成氢氧化钠，则X是电源正极、Y是负极。
【详解】A．M是阳极室，则X为正极，铅酸蓄电池中的电极为电源的正极，故A正确；
B．则M是阳极室，M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，N室是阴极室，发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-；原料室中钠离子通过Ⅲ膜进入N室生成氢氧化钠，原料室中 通过Ⅱ膜进入产品室、M室中H+通过Ⅰ膜进入产品室，H+和反应生成B(OH)3；该电解装置实现了反应：，故B正确；
C．M极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，氢离子减弱产品室，M室消耗水，硫酸浓度增大，所以该装置工作一段时间之后，理论上Ｍ室的变小，故C正确；
D．理论上每生成1，电路中转移1mol电子；铅酸蓄电池中Y极是负极，负极发生反应Pb-2e-+=PbSO4↓，负极增加的质量为48g，故D错误；
选D。
5．C
【分析】从图中可以看出放电时b发生氧化反应是负极、a发生还原反应是正极，故充电时a为阳极，b为阴极。放电时氯离子的移动方向为：I室→Ⅱ室→Ⅲ室，充电时氯离子移动与放电时相反，因此交换膜1、2均为阴离子交换膜。
【详解】A．据分析，交换膜1、2均为阴离子交换膜，故A错误；
B．据分析，放电时b是负极，发生氧化反应，故B错误；
C．放电时a是正极，因此充电时a是阳极，发生氧化反应：，故C正确；
D．充电时，b电极是阴极，每转移1mol电子，b电极有1molCl-解离下来向a极移动而减少35.5g，故D错误；
故选C。
6．D
【分析】根据LLZTO导体管只允许通过，因此电池工作时，负极Li失电子，Li为负极；为正极材料，根据电子转移进行分析；
【详解】A．为防止漏电减少能量损耗，需要用绝缘体隔离正负极，选项A正确；
B．根据LLZTO导体管只允许通过，因此电池工作时，负极发生反应：，选项B正确；
C．根据用电压充电后，电池正极材料中S、Fe的原子个数比为1.02(不计，下同)；电压充电后，S、Fe的原子个数比为2.01，说明电池正极材料的变化为F，选项C正确；
D．根据题意，电池总反应可表示为，选项D错误；
答案选D。
7．C
【详解】A．(aq)和HCl(aq)的反应为吸热反应，图像描述的为放热反应，故A错误；
B．能量越低越稳定，由图知石墨更稳定，故B错误；
C．中B为气体，气体能量高于液体，结合图像可知，故C正确；
D．反应物断键吸热，生成物成键放热，图像描述的为吸热反应，故断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量，故D错误；
故选C。
8．D
【分析】根据题给信息可知，甲装置是将化学能转化为电能的原电池，由甲图可知，N极氧气得电子变成水，是正极，则M是负极，电解质溶液为酸性溶液；乙装置是电解池，在铁上镀铜，Cu做阳极与甲中正极相连，Fe做阴极与甲中M极相连。
【详解】A．N电极氧气得电子，为电池的正极，M为电池的负极，M极电势更低，故A错误；
B．镀铜时，铁为阴极，X连接铁电极，故B错误；
C．当铜电极质量减少32g时，根据Cu~2e-，转移电子物质的量为1mol，N极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，转移1mole-，N极溶液增加的质量为0.5molH2O，即9g，故C错误；
D．M极氯乙烯转化成无害的二氧化碳和HCl，电极反应式为：CH2=CHCl-10e-+4H2O=2CO2+11H++Cl-，故D正确；
故答案为D。
9．C
【分析】K连接A时，可形成外加电流阴极保护法，被保护金属Fe应作为阴极；K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，形成牺牲阳极的阴极保护法，即牺牲Zn，保护Fe，据此解答。
【详解】A．牺牲阳极的阴极保护法原理为原电池，无外加电流；若b为正极，K连接A时，铁棒成为电解池的阳极，加速腐蚀速率，A错误；
B．K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，Zn作负极，Fe作正极，即牺牲Zn，保护Fe，所以后者铁棒的腐蚀速度更慢，B错误；
C．此时F位置腐蚀最严重，但 Fe不是变成铁锈， E点(界面处)氧气浓度较大，生成的OH-浓度最大，而Fe (OH)2经氧化才形成铁锈，所以是E点铁锈最多，C正确；
D．Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，通过观察沉淀量的多少判断铁棒腐蚀或防腐的效果，应加K3[Fe(CN)6]溶液，不是K4[Fe(CN)6]溶液，D错误；
故选C。
10．D
【详解】8gN2H4(l)的物质的量为=0.25mol，根据热化学方程式的意义以及热化学方程式的书写方法，则0.25mol N2H4(l)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出 133.5kJ热量，则 1molN2H4(l)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ×4=534kJ的热量，热化学方程式为：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H=-534kJ·mol-1，故选D。
11．A
【分析】从图中可以看出，在Zn电极，Zn→，则Zn极为负极；在MnO2电极，MnO2→Mn2+，则MnO2电极为正极。
【详解】A．放电过程中，阳离子向正极移动，由分析可知，MnO2为正极，则由负极(Zn电极)向正极(MnO2电极)迁移，A不正确；
B．放电过程中，正极MnO2得电子产物与电解质反应，生成Mn2+等，电极反应：，B正确；
C．放电时左侧电极为正极，则充电时，左侧电极为阳极，连接外电路直流电源的正极，C正确；
D．放电时，Zn电极为负极，则充电时Zn电极为阴极，阴极的电极反应：，D正确；
故选A。
12．B
【详解】A．燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成指定的产物，则乙炔的燃烧：2C2H2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2599.2kJ/mol，故A错误；
B．过二硫酸铵中含有过氧键(-O-O-)，有2个呈-1价的氧原子，阳极上中1个氧原子化合价由-2升高至-1，因此电解H2SO4与混合溶液制备过二硫酸铵时的阳极反应：，故B正确；
C．由题意可知O3可与CN-反应生成、和，O3处理含CN-废水的反应：5O3+2CN-+H2O═2+N2+5O2，故C错误；
D．水解制得的反应中应该是水不是氢氧根离子参加反应，离子反应为，故D错误；
故选：B。
13．A
【详解】A．C的燃烧热是101kPa，1molC燃烧生成二氧化碳气体时放出的热量，故碳的燃烧热大于110.5kJ/mol，故A正确；
B．①的反应热为-221kJ/mol，故B错误；
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3kJ/mol，故C错误；
D．醋酸是弱酸，电离要吸热，稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出热量小于57.3kJ，故D错误；
故选A。
14．D
【详解】A．白磷能量高于红磷，所以红磷比白磷稳定，故A错误；
B．据图像可知，白磷燃烧是放热反应，故B错误；
C．白磷能量高于红磷，所以红磷转变为白磷是吸热反应，故C错误；
D．图示表示生成的能量变化，固态红磷完全燃烧生成，则放出热量，故D正确；
故选D。
15．(1)
(2)
(3)
(4)对环境无污染
(5)
(6)
【详解】（1）H2O2的电子式：；
（2）已知0.4mol液态肼和足量H2O2（l）反应生成氮气和水蒸气时放出256.64kJ的热量，依据热化学方程式的书写原则，结合定量关系写出，1mol肼和过氧化氢反应生成氮气和水蒸气放出的热量：，热化学方程式为：；
（3）16g液态肼物质的量：；①；②；根据盖斯定律，①－②×4得，所以0.5mol液态肼与足量双氧水反应生成氮气和液态水时，放出的热量为；
（4）反应应用于火箭推进器，除释放出大量热量和快速生成大量气体产生巨大推力外，反应的生成物是氮气和水，很突出的优点是对环境无污染；
（5）①；②；将方程式②×2-①得；
（6）①N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) △H=-543kJ/mol；②1/2H2(g)＋1/2F2(g)=HF(g) △H=-269kJ/mol；③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g) △H=-242kJ/mol；根据盖斯定律，①＋②×4－③×2得；
16．(1)
(2)
(3) A 12
【详解】（1）用惰性电极电解饱和食盐水可以得到NaOH、、，写出该反应的化学方程式：；
（2）该反应，+7价的锰得电子变为+2价，+3价的N失去电子，变为+5价的硝酸根，写为离子方程式并用双线桥表示电子转移的方向和数目为：；
（3）①该反应，+6价的Cr得电子变为+3价的Cr，做氧化剂，根据系数可知转移电子数为12mol，C转化为CO2，转移12mol，根据得失电子守恒和元素守恒可知X为；
②根据①分析可知该反应中，氧化剂为；
③该反应中各元素化合价都没有发生变化，表现出酸性；
④该反应中，0价的C变为+4价的，每生成3个，转移12个电子；
17．(1) 正
(2)1
(3) 负离子 2.84
(4) 有白色沉淀生成（若多答“沉淀变色及产生气泡”、“铁电极溶解”也可）
【详解】（1）甲装置为燃料电池，C2电极通入氧气，氧气得电子发生还原反应，C2电极为正极，C1电极为负极，肼失电子发生氧化反应生成氮气，负极上的电极反应式为。
（2）乙装置为电解池，总反应为 ，若乙装置中溶液体积为400mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04mol电子时，生成0.04molHNO3，c(H+)=，溶液pH约为1。
（3）丙装置为电解池，用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，C4为阳极，电极反应式为，所以阳极室生成硫酸，向左移动，膜X为负离子交换膜，根据电荷守恒，当电极上通过0.04mol电子时，0.02mol移入阳极室、0.04molNa+移入阴极室，中间硫酸钠废水的质量改变。
（4）丁装置是电解池，铁作阳极，发生反应Fe-2e-=Fe2+，C4为阴极，发生反应，Fe2+、OH-反应生成白色沉淀氢氧化亚铁，电解质溶液中能观察到的现象是有白色沉淀生成，丁装置中电解反应的总化学方程式为。
18．(1) Al Mg-2e-=Mg2＋ 铝极 Pt Fe-2e-=Fe2＋ 铂极 Mg Al-3e-＋4OH-=＋2H2O 镁极 Al Cu-2e-=Cu2＋ 铝极 石墨 CH4-8e-＋10OH-=＋7H2O 石墨
(2)电解质溶液的性质
(3) 不一定 上述五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极发生了氧化反应
(4) 减弱 减弱
【详解】（1）甲电池：在稀硫酸中，镁比铝活泼，镁为负极，发生氧化反应，铝为正极，H＋在铝极上发生还原反应；乙电池：铁比铂活泼，铁为负极；丙电池：在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝失去电子，发生氧化反应，铝离子与氢氧化钠反应生成偏铝酸根离子和水；丁电池：常温下，浓硝酸使铝钝化，铜溶解，铜为负极；
（2）通过比较甲、丙电池可知，电极都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极名称不同，即电极类型与电极材料、电解质溶液都有关；
（3）上述五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极发生了氧化反应；
（4）甲池反应过程中消耗氢离子，酸性减弱；丙池反应过程中消耗氢氧根离子，碱性减弱；
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页