第一章:化学反应与能量转化(含解析)同步习题2023-2024学年上学期高二化学鲁科版(2019)选择性必修1

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名称 第一章:化学反应与能量转化(含解析)同步习题2023-2024学年上学期高二化学鲁科版(2019)选择性必修1
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版(2019)
科目 化学
更新时间 2024-01-04 20:35:58

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第一章:化学反应与能量转化 同步习题
一、单选题
1.近日,一种新型水系可充电无隔膜Zn/MnO2液流电池倍受关注,该电池具有成本低、高离子导电率、高安全性和环境友好性等特点。电池以锌箔、石墨毡为集流体,ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液。下列说法错误的是
A.过程Ⅰ是充电过程,过程Ⅱ是放电过程
B.充电时锌箔和电源的负极相连
C.充电时阳极反应为Mn2+-2e- +2H2O=MnO2↓+4H+
D.放电时,当外电路转移1 mol e-时,两极板质量变化的差值为22 g
2.下列热化学方程式中,ΔH1<ΔH2的是
A.2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH1;2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)ΔH2
B.H2(g)+Cl2(l)=2HCl(g)ΔH1;H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH2
C.4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)ΔH1;4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH2
D.2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)ΔH1;2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)ΔH2
3.我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池,其原理如图所示。下列说法不正确的是
A.放电时A电极反应式为:
B.充电时电解质储罐中离子总浓度减小
C.M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜
D.充电时,A极增重时,C区增加离子数为
4.盐酸羟胺(NH2OH HCl)在水中完全电离为NH3OH+和Cl ,可利用如下装置来制备盐酸羟胺。以盐酸为离子导体,向两电极分别通入NO和H2。下列说法正确的是
A.铂电极为正极
B.离子交换膜为阴离子交换膜,Cl 从左室移向右室
C.含铁催化电极上的反应为:NO+3e +4H+=NH3OH+
D.每生成1mol盐酸羟胺电路中转移4mol e
5.已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
②H2(g)+S(g)=H2S(g) ΔH=-20.1 kJ·mol-1
下列判断正确的是
A.1 mol氢气完全燃烧生成液态水吸收热量241.8 kJ
B.1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量相差221.7 kJ
C.由①②知,水的热稳定性强于硫化氢
D.若反应②中改用固态硫,则1 mol S(s)完全反应放出的热量小于20.1 kJ
6.化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是
A.氢气燃烧是将热能转化为化学能
B.在船底镶嵌的锌块作负极,以防船底被腐蚀
C.聚乙炔可用于制备导电高分子材料,是由于聚乙炔是电解质
D.煤、石油、天然气和沼气等都是生活中常用的能源,且均为不可再生能源
7.电化学甘油氧化反应是一种具有前景的电化学反应,其反应原理如图所示。电解时,下列说法正确的是
A.化学能主要转化为电能
B.b电极附近溶液的pH减小
C.K+通过阳离子交换膜向阳极室移动
D.a电极上的电极反应式:C3H8O3-8e-+11OH-=3HCOO-+8H2O
8.下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用用
B.当镀锌铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作
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阴极相连以保护它不受腐蚀
9.化学与生活息息相关,生活中的化学随处可见。下列说法错误的是
A.镀锌铁板镀层破损后,会使铁板腐蚀更快
B.氢氟酸可以用来刻蚀玻璃,雕刻花纹
C.茶艺文化中沏泡功夫茶涉及到浸取、过滤等操作
D.金属锂常保存在石蜡中
10.双极膜能够在直流电场作用下将解离为和。以维生素C的钠盐(C6H7O6Na)为原料制各维生素C(,具有弱酸性和还原性)的装置如图。下列说法正确的是

A.a离子是,b离子是
B.此装置最终既可以得到维生素C,又可以得到NaOH
C.将X极区的替换为,可以提高维生素C的产率
D.极的电极反应式为
11.下列说法不正确的是( )
A.钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性,发生吸氧腐蚀
B.钢铁表面水膜酸性较强,发生析氢腐蚀
C.外加电流的阴极保护法中钢铁作为阴极而受到保护
D.牺牲阳极的阴极保护法中将锌板换成铜板对钢铁保护效果更好
12.第十一届全国少数民族传统体育运动会2019年9月8-16日在郑州举行,运动会上火炬传递使用的燃料是丙烷(C3H8)。已知丙烷在298K,101kPa条件下的燃烧热为2220kJ·mol-1。下列有关丙烷的说法正确的是
A.在298K、101kPa条件下,表示丙烷燃烧热的热化学方程式为:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) △H=-2220kJ·mol-1
B.已知CH3CH=CH2(丙烯)和H2的燃烧热分别为2049kJ·mol-1和285.8kJ·mol-1,则相同条件下,反应C3H8(g)→CH3CH=CH2(g)+H2(g)的△H=+114.8kJ·mol-1
C.以丙烷和空气为原料、稀硫酸为电解质溶液,能形成燃料电池,则通入空气的电极发生的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
D.丙烷气体用作便携式固体氧化物燃料电池的燃料时,电路中每通过5mol电子,有5.6L丙烷被氧化
二、填空题
13.矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。
利用膜电解技术(装置如图所示),以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应的化学方程式为:4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑,则Na2Cr2O7在 (填“阴”或“阳”)极室制得,电解时通过膜的离子主要为 。
14.Ⅰ.铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述 (填装置序号)装置原理进行防护;装置③中总反应的离子方程式为 。
(2)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用为 。
Ⅱ.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,采用肼(N2H4)燃料电池为电源,用离子交换膜控制电解液中c(OH-)制备纳米Cu2O,其装置如图甲、乙。
(1)上述装置中D电极应连接肼燃料电池的 极(填“A”或“B”),该电解池中离子交换膜为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。
(2)该电解池的阳极反应式为 。
(3)当反应生成14.4 g Cu2O时,至少需要肼 mol。
15.根据原电池原理和电解原理进行如图回答。请回答:用如图所示装置进行实验(K闭合)。
(1)Zn极为 极;实验过程中,SO (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动,Cu极的电极反应式为: 。
(2)y极为 极;x的电极反应现象为 ;写出右边装置的总反应式: 。
(3)写出生活中对钢闸门的一种电化学保护方法 。
(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以O2、CH4为电极反应物,以NaOH为电解质溶液制取新型燃料电池,请写出该电池的正极反应式 。
16.回答下列问题
I.下列物质:①16O和18O②红磷和白磷③CH3CH3和CH3CH2CH2CH3④CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2⑤O2和O3⑥和⑦石墨和金刚石
(1)属于同素异形体的是(填序号,下同) ,
(2)属于同分异构体的是 ,
(3)属于同系物的是 ,
(4)属于同一物质的是 。
II.如图所示为CH4—O2—KOH溶液燃料电池的装置(A、B为多孔碳棒):
(5) (填A或B)处电极入口通O2,该燃料电池中负极的极反应式为 ;
(6)当消耗甲烷的体积为2.24L(标准状况下)时,消耗KOH的质量为 g。
17.正确认识和使用电池有利于我们每一个人的日常生活。
I.电化学法处理SO2是目前研究的热点。利用双氧水氧化吸收SO2可消除SO2污染,设计装置如图所示(已知石墨只起导电作用,质子交换膜只允许H+通过)。
(1)石墨2为 (填“正极”或“负极”),负极的电极反应式为 。
(2)反应的总方程式为 。
(3)放电时H+迁移向 。(填“正极”或“负极”)
(4)某同学关于原电池的笔记中,不合理的有 。
①原电池两电极材料可以相同
②原电池负极材料参与反应,正极材料都不参与反应
③Fe-浓硝酸-Cu原电池,Fe是负极
④原电池是将化学能转变为电能的装置
Ⅱ.航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。
(1)某碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液,则其负极反应为 。
(2)氢氧燃料电池用于航天飞船,电极反应产生的水,经过冷凝后可用作航天员的饮用水,当得到1.8g饮用水时,转移的电子的物质的量为 。
18.氮是地球上含量丰富的一种元素,其单质及化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是 1 mol NO2(g)和 1 mol CO(g)反应生成 1 mol CO2(g)和 1 mol NO(g)过程中能量变化示意图。
①该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
②请写出反应的热化学方程式 。
③若在该反应体系中加入催化剂对反应热 (填“有”或“没有”)影响。
(2)已知,可逆反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH = 56.9 kJ/mol。在乙烧杯中投入一定量的CaO固体,此烧杯中NO2球的红棕色变深。根据现象,补全CaO与H2O反应过程的能量变化示意图 。
19.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物对我们的生产、生活有重要的影响。回答下列问题:
(1)机动车发动机工作时会引发与的反应,该反应是吸热反应,与的总能量比2molNO的总能量 (填“高”或“低”)。
(2)已知: , 。下列能量变化示意图中,正确的是___________(填字母)。
A. B.
C. D.
(3)NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的上万倍,在大气中的寿命可长达740年,如表所示是断裂1mol某些化学键所需要的能量数据:
化学键
键能 946 154.8 283
根据上述数据分析最稳定的物质是 (填“N2”“F2”或“NF3”),写出N2和F2生成NF3的热化学方程式: 。
(4)已知:①


则: ΔH= 。
20.氮及其化合物在化肥、医药、材料和国防工业中具有广泛应用。回答下列问题:
(1)氮元素在周期表中的位置为 ,N2的电子式为 。
(2)自上个世纪德国建立了第一套合成氨装置,合成氨工业为解决人类的温饱问题作出了极大贡献。写出实验室制备氨气的方程式 。
(3)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以、为电极反应物,以为电解质溶液制造出一种既能提供电能,又能实现氮固定的新型燃料电池,如图所示。
①a电极是该电池的 (填正极或者负极);该电池正极的电极反应式是 。
②该电池在工作过程中的浓度将不断 (填增大或减小),假设放电过程中电解质溶液的体积不变,当溶液中的物质的量改变时,理论上电池能为外电路提供 mol电子。
21.化学反应过程中发生物质变化的同时,常常伴有能量的变化。
(1)在微生物作用的条件下,NH经过两步反应被氧化成NO,两步反应的能量变化示意图如图。
①第一步反应是 (填“放热”或“吸热”)反应
②1mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)热化学方程式为 。
(2)已知红磷比白磷稳定,且有反应:
P4(白磷,s)+5O2(g) =2P2O5(s) △H1
4P(红磷,s)+5O2(g) =2P2O5(s) △H2
△H1 △H2(填写“>”、“<”或“=”)
(3)研究表明,化学反应能量变化与征键能有关。下列是部分化学键的键能数据。
化学键 P-P P-O O=O P=O
键能(KJ·mol-1) 197 360 499 x
已知:P4(s) +5O2(g)=P4O10(s) △H=-2378.0 kJ·mol-1,白磷(P4)及P4O10的结构如图,则x=
(4)充分燃烧一定量丁烷(C4H10)放出热量161.9 kJ,且生成的CO2,恰好能与100mL2.5mol·L-1氢氧化钡溶液完全反应生成沉淀,则燃烧1mol丁烷放出的热量为 kJ。
22.根据要求,回答下列问题:
(1)有机物 M 经过太阳光光照可转化成有机物 N,转化过程如下:
两者稳定性大小是:N M(填“>”“<”或“=”)。
(2)已知:CH3OH(l)的燃烧热△H1=-726.5 k·mol-1; △H2。则△H1 △H2(填“>”“<”或“=”)。
(3)使 Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g)和 CO2(g)。每消耗1mol Cl2(g)放出 145 kJ 热量,则该反应的热化学方程式为 。
(4)火箭和导弹表面的涂层是耐高温的物质。将铝粉、二氧化钛粉和石墨粉按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,反应的热化学方程式为 △H =-1176 kJ·mol-1。则反应过程中,每转移 2 mol 电子,放出的热量为 kJ。
23.I.某小组同学设想利用燃料电池和电解池组合,设计一种制备硫酸和氨的装置,相关的物质及工作原理示意图如下图。a、b、c、d均为惰性电极,电解池中d上有可催化N2放电的纳米颗粒,固体氧化物电解质只允许O2 在其中迁移。
(1)燃料电池制备硫酸。
①a为 (填“正极”或“负极”),电极反应式为 。
②H+的迁移方向为 (填“a→b”或“b→a”)。
③电池总反应的化学方程式为 。
(2)电解池制备氨。下列关于电解过程的说法正确的是 。
A.d上,N2被还原
B.c的电极反应:
C.固体氧化物中O2 的迁移方向为d→c
(3)燃料电池中每消耗48gSO2,在电解池中,理论上产生的NH3在标准状况下的体积为 L。
Ⅱ.我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除,装置如下图所示。
其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯。
(4)ZnO@石墨烯是 极(填“阳”或“阴”)。
(5)石墨烯电极区发生反应为:
i.
ii. 。
(6)协同转化总反应的化学方程式为 ,
(7)工作时,ZnO@石墨烯电极区的pH基本保持不变,结合化学用语解释原因 。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【分析】从图中可以看出,过程I左侧形成了沉积锌,即锌离子得电子生成锌,故过程I为充电过程,过程II为放电过程。
【详解】A.根据分析,过程Ⅰ是充电过程,过程Ⅱ是放电过程,A正确;
B.充电时锌箔上锌离子得电子生成锌,为阴极,与电源负极相连,B正确;
C.充电时阳极为锰离子失去电子生成二氧化锰,电极反应为:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+,C正确;
D.放电时:左侧锌箔为负极,Zn-2e-=Zn2+,当外电路转移1 mol e-时,左侧电极质量减少,正极的电极反应为:MnO2↓+4H++2e-=Mn2++2H2O,右侧电极质量减少,两电极质量变化的差值为11g,D错误;
故选D。
2.C
【详解】A.相同物质的量的C完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量多,放热ΔH小于零,则ΔH1>ΔH2,A不符题意;
B.1molCl2(l)的能量比1mol Cl2(g)的能量低,1mol Cl2(g)与氢气反应放出的热量多,放热ΔH小于零,则ΔH1>ΔH2,B不符题意;
C.①4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)ΔH1;②4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH2,反应①-反应②得4Al(s)+ 2Fe2O3(s)= 2Al2O3(s)+4Fe(s) ΔH1-ΔH2,由于铝热反应是放热反应,故ΔH1-ΔH2<0,因此ΔH1<ΔH2,C题意;
D.①2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)ΔH1;②2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)ΔH2,反应②-反应①得2O2(g)+2S(s)=2SO2(g) ΔH2-ΔH1,S燃烧是放热反应,则ΔH2-ΔH1<0,因此ΔH2<ΔH1,D不符题意;
选C。
3.C
【分析】由装置图可知,放电时,A电极即Zn是负极,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,B是正极,反应式为I2+2e-=2I-,外电路中电流由正极经过导线流向负极,充电时,阳极反应式为2I--2e-=I2、阴极反应式为Zn2++2e-=Zn,据此分析解答。
【详解】A.放电时锌失去电子被氧化,A电极即Zn是负极,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,A正确;
B.放电时,左侧即负极,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,充电时则为阴极区,电极反应为Zn2++2e-=Zn,所以储罐中的离子总浓度减小,B正确;
C.离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生反应,负极区生成Zn2+、正电荷增加,正极区生成I-、负电荷增加,所以Cl-通过M膜进入负极区,K+通过N膜进入正极区,所以M为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜,C错误;
D.充电时,A极反应式Zn2++2e-=Zn,A极增重65g转移2mol电子,所以C区增加2molK+、2molCl-,离子总数为4NA,D正确;
故选C。
4.C
【分析】该装置的目的是制备盐酸羟胺,所以NO会被还原为NH3OH+,则通入NO的电极为正极,通入氢气的电极为负极,酸性环境中氢气被氧化为H+。
【详解】A.铂电极上通入氢气,发生氧化反应,为负极,A错误;
B.根据分析可知左侧电极上产生NH3OH+,与Cl 结合生成盐酸羟胺,而Cl 有向右(负极)移动的趋势,未避免Cl 都移动到右侧,离子交换膜应选用阳离子交换膜,B错误;
C.该装置工作时含铁催化电极上NO被还原为NH3OH+,根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为NO+3e +4H+=NH3OH+,C正确;
D.含Fe的催化电极反应式为NO+3e +4H++Cl-=NH2OH HCl,每生成1mol盐酸羟胺电路中转移3mol e ,D错误;
综上所述答案为C。
5.D
【详解】A.1 mol氢气完全燃烧生成气态水放出热量241.8 kJ,A错误;
B.1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量无法比较,B错误;
C.由①②不能得到水的热稳定性强于硫化氢,C错误;
D.固态硫变为气体硫会吸收热量,若反应②中改用固态硫,则1 mol S(s)完全反应放出的热量小于20.1 kJ,D正确;
故选D。
6.B
【详解】
A.燃烧是将化学能转化为热能和光能,所以 ,A错误;
B. 在船底镶嵌的锌块,锌做负极,此方法为牺牲阳极法,B正确;
C. 聚乙炔结构中存在共轭结构,电子可以自由移动,所以可以导电,但由于它是混合物,所以并不是电解质,C错误;
D. 沼气通过秸秆等发酵可再生,D错误;
故选B。
7.D
【分析】该装置为电解池,由a电极甘油转化为HCOO-,C元素化合价升高,可知a为阳极,电极反应式为C3H8O3-8e-+11OH-=3HCOO-+8H2O,b为阴极,电极反应式为2H++2e-=H2,
【详解】A.该装置有外接电源,为电解池,是将电能转化为化学能,故A错误;
B.b为阴极,氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2,消耗氢离子pH增大,故B错误;
C.电解池中阳离子移向阴极,则K+通过阳离子交换膜向阴极室移动,故C错误;
D.a电极甘油转化为HCOO-,C元素化合价升高,发生氧化反应,电极反应式为C3H8O3-8e-+11OH-=3HCOO-+8H2O,故D正确;
故选:D。
8.A
【详解】A选项,当镀锡铁制品的镀层破损时,铁作负极,锡作正极,镀层不能对铁制品起保护作用,故A错误;
B选项,当镀锌铁制品的镀层破损时,锌作负极,铁作正极,镀层仍能对铁制品起保护作用,故B正确;
C选项,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,在外壳上焊接一块比铁活泼性强的金属作阳极,故C正确;
D选项,可将地下输油钢管与外加直流电源的阴极相连以保护它不受腐蚀,是外加电流的阴极保护法,故D正确。
综上所述,答案为A。
【点睛】金属腐蚀一般顺序:电解池阳极 > 原电池负极 >一般腐蚀 >原电池正极 >电解池阴极
9.A
【详解】A.镀锌铁板镀层破损后,构成了原电池,但锌的活泼性大于铁,先腐蚀锌,A错误;
B.玻璃的主要成分是SiO2,可以与SiO2反应,故可以用来HF做雕花玻璃,B正确;
C.泡茶过程中,将茶叶浸泡在水中,为浸取,茶叶与茶汤分离的过程为过滤,C正确;
D.金属锂的化学性质活泼,密度比石蜡小,需要保存在固体石蜡中,D正确;
故答案为:A。
10.B
【分析】由装置图知,X极区产生氧气,为阳极,在X电极,水失去电子生成氧气,同时生成氢离子,钠离子通过阳离子交换膜进入右侧区域与a离子即氢氧根离子构成NaOH,则b离子为氢离子,与结合为,Y极区产生氢气,为阴极,水得到电子生成氢气,同时生成氢氧根离子。
【详解】A.a离子是,b离子是,A错误;
B.由分析知,此装置最终既可以得到维生素C,又可以得到NaOH,B正确;
C.若将X极区的Na2SO4替换为C6H7O6Na,一方面生成的导电能力弱,另一方面维生素C易被生成的氧气氧化,不能提高维生素C的产率,C错误;
D.X极为阳极,发生氧化反应,电极反应式为,D错误;
故选B。
11.D
【详解】A.当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时,铁在负极放电,氧气在正极上放电,发生的是钢铁的吸氧腐蚀,A正确;
B.当钢铁表面的水膜酸性较强时,铁在负极放电,水膜中的氢离子在正极放电生成氢气,发生的是析氢腐蚀,B正确;
C.在电解池中,阴极被保护,故要保护钢铁,应使钢铁作电解池的阴极,C正确;
D.在原电池中,正极被保护,当将锌板换成铜板后,铜板作正极被保护,钢铁作负极被腐蚀,起不到对钢铁的保护作用,D错误;
答案选D。
12.B
【详解】A.燃烧热指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物和液态水放出的热量,该方程式中是气态水,A错误;
B.已知CH3CH=CH2(丙烯)和H2的燃烧热分别为2049kJ·mol-1和285.8kJ·mol-1,则 C3H6(g)+4.5O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2049kJ·mol-1、 H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ·mol-1,又因为 C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ·mol-1,根据盖斯定律,--得到反应C3H8(g)→CH3CH=CH2(g)+H2(g)的△H=+114.8kJ·mol-1,B正确;
C. 以丙烷和空气为原料、稀硫酸为电解质溶液,能形成燃料电池,则通入空气的电极发生的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,C错误;
D. 丙烷气体用作便携式固体氧化物燃料电池的燃料时,电路中每通过5mol电子,有5.6L丙烷被氧化,没有指明丙烷气体状态无法计算物质的量,D错误;
答案选B。
13. 阳 Na+
【详解】由4Na2CrO4+4H2O4Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑可知,电解过程中实质是电解水,阳极上OH-失去电子生成H2O和O2,阴极上H+得到电子生成H2,则在pH减小的电极室中制得,结合电极反应可知,阳极上OH-失去电子生成H2O和O2,pH降低,即Na2Cr2O7在阳极室产生;电解过程中,阳极室中pH减小,结合c与pH的关系图数据,c()减小,c()增大,为提高制备Na2Cr2O7的效率,Na+通过离子交换膜移向阳极;答案为阳;Na+。
14. ②③ 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 作电解质溶液(或导电) B 阴 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O 0.05
【详解】Ⅰ.(1)①装置为原电池铁为负极被腐蚀;②装置为原电池锌做负极被腐蚀,铁做正极被保护;③装置为电解池,铁做阴极被保护;装置③中发生的是电解饱和食盐水的反应,阳极是氯离子失电子生成氯气,阴极是氢离子得到电子发生还原反应,反应离子方程式为:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑;
(2)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,是利用原电池原理,用铝置换出银,食盐水的作用为做电解质溶液,形成原电池。
Ⅱ. (1)燃料电池正极通氧化剂,负极通燃料,即A极为负极,B极为正极。图乙为电解池装置,电解目的为制备Cu2O,则D极作阳极,接电池正极(B极),铜被氧化。阳极反应为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O,反应消耗OH-,采用阴离子交换膜使OH-向阳极移动。
(2)根据上述分析,阳极反应为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O;
(3)根据电极反应2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O和N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O可知,Cu2O与N2H4的数量关系式为2Cu2O~N2H4~4e-,当反应生成14.4 g Cu2O(0.1mol)时,至少需要肼为0.05mol。
15. 负 从右向左 Cu2++2e-=Cu 阳 有气泡冒出,同时产生白色沉淀 2Al3++6Cl-+6H2O=3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓ 外加电流的阴极保护法(或牺牲阳极的阴极保护法) O2+2H2O+4e-=4OH-
【详解】(1)根据图中装置可知,锌为该原电池的负极,铜为正极;电流在外电路中从铜流向锌,则电解质溶液中硫酸根离子向锌电极移动,即由右向左移动,铜为正极,铜离子得电子生成铜单质,电极反应式为Cu2++2e-=Cu,故答案为:负;从右向左;Cu2++2e-=Cu;
(2)根据图示可知,铜为原电池的正极,与电源正极相连的电极为阳极,所以y极为阳极,x电极为阴极,氢离子放电生成氢气,同时产生氢氧化铝白色沉淀,所以x电极的现象为有气泡冒出,同时产生白色沉淀,电离反应式为2Al3++6Cl-+6H2O=3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓,故答案为:阳;有气泡冒出,同时产生白色沉淀;2Al3++6Cl-+6H2O=3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓;
(3)保护钢闸门的方法有电解池的原理,作电解池的阴极,叫外加电流的阴极保护法;有原电池的原理,作正极,叫牺牲阳极的阴极保护法,故答案为:外加电流的阴极保护法(或牺牲阳极的阴极保护法);
(4)正极反应物为氧气,得电子,生成氢氧根,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-。
16.(1)②⑤⑦
(2)④
(3)③
(4)⑥
(5) A CH4+10OH--8e-=CO+7H2O
(6)11.2
【分析】(1)
同素异形体是同种元素形成的不同单质,故为②⑤⑦;
(2)
同分异构体是分子式相同而结构不同的化合物,故为④;
(3)
同系物是结构相似,在分子组成上相差1个或若干个CH2原子团的化合物,故为③;
(4)
属于同一物质的是⑥;
(5)
根据电子的流向知,B为负极,A为正极;燃料电池中正极通入氧气,故为A;B极通入甲烷,负极的电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO+7H2O;
(6)
根据总反应式中CH4+2O2+2OH-=+3H2O,故当甲烷的物质的量为时,KOH的物质的量为0.2mol,则质量为0.2mol×56g/mol=11.2g。
17. 正极 SO2-2e-+2H2O=SO+4H+; SO2 +H2O2 =H2SO4 正极 ②③ H2 -2e- +2OH- =2 H2O 0.2mol
【分析】原电池的负极发生氧化反应,工作时阳离子向正极移动;在氢氧碱性燃料电池中负极上H2发生氧化反应,在碱性条件下生成水,根据电子守恒计算。
【详解】I.(1)该原电池中,通入二氧化硫的电极上失电子发生氧化反应,则通入二氧化硫的电极是负极,即石墨1为负极,电极反应式为SO2-2e-+2H2O=SO+4H+,则通入双氧水的电极石墨2为正极;
(2)H2O2有强氧化性,SO2有还原性,二者反应生成H2SO4,化学方程式为SO2+H2O2=H2SO4;
(3)原电池工作时,H+的迁移方向为正极;
(4)①燃料电池两电极材料可为石墨等惰性电极,所以原电池两电极材料活泼性可能不同,也可能相同,故①合理;
②燃料电池两电极材料可为石墨等惰性电极,电极材料均不参与反应,所以原电池负极材料不一定参与反应,正极材料不一定不参与反应,也可能均参与反应,如铅蓄原电池,故②不合理;
③Fe-浓硝酸-Cu原电池中,Fe发生钝化作正极,Cu作负极,故③不合理;
④原电池是将化学能转变为电能的装置,故④合理;
故答案为②③;
II.(1)碱式氢氧燃料电池中,H2失去电子与OH-结合生成水,电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O;
(2)氢氧燃料电池的总反应为O2+2H2=2H2O,每生成36g时,转移电子4mol,则得到1.8g饮用水时,转移电子=0.2mol。
【点睛】原电池原理、电极反应书写、电池的分析应用等知识点,为高频考点,明确电极反应式的书写方法是解本题关键,书写电极反应式要结合电解质溶液酸碱性,这是易错点。
18. 放热 NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) △H=-234 kJ/mol 没有
【详解】(1)①根据图示可知:反应物的能量比生成物的能量高,因此物质发生反应时放出热量,即该反应为放热反应;
②反应热等于反应物活化能与生成物活化能的差,则反应热△H=134 kJ/mol-368 kJ/mol=-234 kJ/mol,故该反应的热化学方程式为:NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) △H=-234 kJ/mol;
③催化剂不能改变反应物、生成物的总能量,而反应热等于反应物活化能与生成物活化能的差,因此催化剂对反应热无影响,即若在该反应体系中加入催化剂,该反应的反应热不发生变化;
(2)在乙烧杯中投入一定量的CaO固体,此烧杯中NO2球的红棕色变深,说明c(NO2)增大,可逆反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH = 56.9 kJ/mol的化学平衡逆向移动,由于该反应的正反应是放热反应,△H<0,则乙烧杯内反应后温度升高,说明CaO与H2O反应放出热量,该反应为放热反应,△H<0,证明生成物Ca(OH)2的能量比反应CaO与H2O的总能量低,用图像表示为:。
19.(1)低
(2)A
(3)
(4)
【详解】(1)由题意可知,氮气与氧气的反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应,则1mol氮气与1mol氧气的总能量低于2mol一氧化氮的总能量,故答案为:低;
(2)由方程式可知,二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,气态四氧化二氮的能量高于液态四氧化二氮的能量,则符合题意的图示为A,故答案为:A;
(3)物质的键能越大,能量越低,越稳定,由表格数据可知,氮氮三键的键能大于氮氟键键能的三倍,所以氮气的能量最低,最稳定;由反应热与反应物的键能 之和与生成物的键能之和的差值相等可知,氮气与氟气生成三氟化氮反应的反应热为ΔH=946kJ/mol+154.8kJ/mol×3—283kJ/mol×3×2=—287.6kJ/mol,则反应的热化学方程式为,故答案为:;;
(4)由盖斯定律可知,反应①+②×4—③×2可得反应,则反应ΔH=—534kJ/mol+(—269kJ/mol)×4—(—242kJ/mol)×2=—1126kJ/mol,故答案为: 1126 kJ/mol。
20. 第二周期第VA族 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 正极 N2+8H++6e-=2 减小 2.4
【详解】(1)氮元素原子序数为7,核外电子排布为2、5,位于第二周期VA族,氮气的电子式为:,故答案为:第二周期第VA族;;
(2)实验室制取氨气利用的是熟石灰与氯化铵的混合固体加热,反应方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;
(3)①该电池的的原理为氮气和氢气在HCl做电解质的条件下发生反应最终生成氯化铵,a极区氮气在电极上得电子反应还原反应,作正极,电极反应为:N2+8H++6e-=2,b极上氢气失电子发生氧化反应,作负极,故答案为:正极;N2+8H++6e-=2;
②该电池的总反应为: ,由总反应可知反应过程中消耗氢离子,溶液中的浓度减小,由反应可知每消耗2mol氢离子,转移6mol电子,当溶液中的物质的量改变时,转移电子的物质的量为2.4mol,故答案为:减小;2.4。
21.(1) 放热 NH(aq)+2O2(g)=NO(aq) +2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346kJ/mol
(2)<
(3)433.75
(4)2590.4
【详解】(1)①根据第一步反应,反应物总能量高于生成物总能量,因此第一步反应为放热反应,故答案为放热;
②第一步反应的热化学反应方程式为NH(aq)+O2(g)=NO(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-273kJ/mol;第二步反应的热化学反应方程式为NO(aq)+O2(g)=NO(aq) ΔH=-73kJ/mol;总反应为NH(aq)+2O2(g)=NO(aq) +2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346kJ/mol;故答案为NH(aq)+2O2(g)=NO(aq) +2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346kJ/mol;
(2)红磷比白磷稳定,红磷的能量比白磷能量低,根据ΔH与能量的关系:ΔH=生成物总能量-反应物总能量,根据发生的反应,两个反应均为放热反应,ΔH<0,两个反应中生成物总能量相同,氧气的能量相同,推出ΔH1<ΔH2;故答案为<;
(3)根据ΔH与键能的关系:ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=6×197kJ/mol+5×499kJ/mol-[12×360kJ/mol+4×xkJ/mol]=-2378.0 kJ/mol,x=433.75kJ/mol;故答案为433.75;
(4)产生CO2恰好能与Ba(OH)2溶液完全反应生成沉淀,即反应方程式为CO2+Ba(OH)2=BaCO3↓+H2O,得出丁烷燃烧产生n(CO2)=n(BaCO3)=n[Ba(OH)2]=100mL×10-3L/mL×2.5mol/L=0.25mol,丁烷燃烧的方程式为C4H10+O2→4CO2+5H2O,因此燃烧1mol丁烷放出的热量为=2590.4kJ;故答案为2590.4。
22. < < △H=-290 kJ·mol-1 196
【详解】(1)有机物 M 经过太阳光光照可转化成有机物 N,△H>0,吸收能量,能量越低越稳定,故两者稳定性大小是:N (2)燃烧热为完全燃烧生成稳定化合物,中水为气态,气态水转为液态水需要放出热量,故△H1<△H2;故答案为:<;
(3)使 Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g)和 CO2(g)。每消耗1mol Cl2(g)放出 145 kJ 热量,则该反应的热化学方程式为: △H=-290 kJ·mol-1;故答案为: △H=-290 kJ·mol-1;
(4) △H =-1176 kJ·mol-1,由反应方程式可知,反应过程中,每转移12mol电子,放出1176kJ的热量,所以每转移 2 mol 电子,放出的热量为:×2=196kJ,故答案为:196。
23.(1) 负极 a→b
(2)ABC
(3)11.2
(4)阴
(5)
(6)
(7)ZnO@石墨烯为阴极,电极反应为,当阴极反应消耗2molH-时,外电路通过2mol电子,阳极区有2molH+通过质子交换膜进入阴极区,阴极区c(H+)几乎不变
【分析】I.电解池中d上有纳米颗粒可催化N2放电生成NH3,N元素化合价降低,N2被还原,则d为阴极,电极方程式为:N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-,c为阳极,电极方程式为:2O2--4e-=O2↑;燃料电池中,b为正极,电极方程式为:O2+4e-=2O2-,a为负极,SO2失去电子生成SO,电极方程式为:2H2O +SO2-2e-=SO+4H+。Ⅱ.由图可知这是一个利用光伏电池将太阳能转化为电能,继而在通电条件下,两极周围发生氧化还原反应的电解过程。
【详解】(1)①由分析可知,a为负极,电极方程式为:2H2O +SO2-2e-=SO+4H+;
②燃料电池中a为负极,b为正极,阳离子由负极移向正极,则H+的迁移方向为a→b;
③由分析可知,燃料电池中,b为正极,电极方程式为:O2+4e-=2O2-,a为负极,电极方程式为:2H2O +SO2-2e-=SO+4H+,电池总反应的化学方程式为2H2O+2SO2+O2=2H2SO4。
(2)A.电解池中d上有可催化N2放电生成NH3,N元素化合价降低,N2被还原,故A正确;
B.c为阳极,电极方程式为:2O2--4e-=O2↑,故B正确;
C.电解池中阴离子移向阳极,固体氧化物中O2-的迁移方向为d→c,故C正确;
故选ABC。
(3)燃料电池中每消耗48gSO2,n(SO2)= =0.75mol,SO2失去电子生成SO,电极方程式为:2H2O +SO2-2e-=SO+4H+,转移1.5mol电子,d上有可催化N2放电生成NH3,电极方程式为:N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-,转移1.5mol电子时,产生0.5mol NH3,标况下体积为11.2L。
(4)左侧ZnO@石墨烯上CO2得电子被还原,则ZnO@石墨烯是阴极。
(5)ii.反应中H2S转变为H+和S,则反应为:2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+。
(6)由图可知协同总反应是将CO2和H2S转化为CO和S,则协同转化总反应的化学方程式为。
(7)工作时,ZnO@石墨烯电极区的pH基本保持不变,结合化学用语解释原因为:ZnO@石墨烯为阴极,电极反应为,当阴极反应消耗2molH-时,外电路通过2mol电子,阳极区有2molH+通过质子交换膜进入阴极区,阴极区c(H+)几乎不变。
答案第1页,共2页
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