6.1 化学反应与能量变化 综合测试题
2023-2024学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册
一、单选题
1.下列各变化中,属于原电池反应的是( )
A.在空气中金属铝表面迅速氧化成保护层
B.白铁(含锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化
C.红热的铁丝与水接触表面形成的保护层
D.铁与H2SO4反应时,加入少量ZnSO4溶液时,可使反应加速
2.人造地球卫星上使用的一种高能电池(银锌蓄电池),其电池的电极反应式为:Zn+2OH--2e- =ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- =2Ag+2OH-。据此判断氧化银是( )
A.正极,被还原 B.负极,被氧化
C.正极,被氧化 D.负极,被还原
3.下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( )
A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 B.乙醇燃烧
C.铝粉与氧化铁粉末反应 D.NaOH溶液与盐酸反应
4.下列化学反应的原理不能设计成原电池的是( )
A.
B.
C.
D.
5.下列诗句或谚语中包含吸热反应过程的是( )
A.野火烧不尽,春风吹又生
B.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
C.千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲
D.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
6.一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示,其中在VB2电极发生反应: 该电池工作时,下列说法错误的是( )
A.负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C.电池总反应为
D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
7.下列装置中能组成原电池的是( )
A. B.
C. D.
8.298K时,N2与H2反应的能量变化曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.形成6 mol N—H键,吸收600 kJ能量
B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C.该反应的ΔH=-92 kJ mol-1
D.加入催化剂,能提高N2的转化率
9.下列物质间的反应,其能量变化符合如图的是( )
A.碳酸钙的分解
B.灼热的炭与水蒸气反应
C.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合
D.钠与水反应
10.反应①2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)+Q1和反应②2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)+Q2,都是分解得到H2和O2,下列判断错误的是( )
A.反应①中太阳能转化为化学能
B.反应②中电能转化为化学能
C.Q1>0、Q2<0
D.Q1=Q2
11.如图所示是和形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡上的记录如下。则卡片上的描述合理的是( )
2021.6.18,实验后的记录:
①为正极,为负极
②极上有气泡产生,发生还原反应
③向极移动
④若有0.5电子流经导线,则可产生0.25气体
⑤电子的流向是:
⑥正极反应式:,发生氧化反应
A.①②④ B.②④ C.②③④ D.③④⑤
12.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )
A.该装置工作时,H+从a极区向b极区迁移
B.该装置将化学能转化为光能和电能
C.a电极的反应式为3CO2+18H+-18e-=C3H8O+5H2O
D.每生成3 mol O2,有88 g CO2被还原
13.一种以氨气的催化氧化反应为原理设计的原电池装置,其工作原理如图。下列说法错误的是( )
A.Pt(Ⅱ)电极为正极
B.理论上消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3
C.原电池工作时,电子由Pt(Ⅰ)电极经外电路流向Pt(Ⅱ)电极
D.Pt(Ⅰ)电极的电极反应式为2NH3+6e-+6OH-=N2+6H2O
14.某兴趣小组利用电化学原理降解酸性废水中的NO ,装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.Pt电极可用Cu电极代替
B.负极反应式为:2NO +10e-+12H+=N2+6H2O
C.溶液中电子通过质子交换膜由Ag电极向Pt电极移动
D.若外电路转移1mol电子,则膜两侧电解液质量共减少38.3g
15.甲烷与氯气发生取代反应分别生成相关有机物的能量变化如图所示:
已知键能分别为,下列说法不正确的是( )
A.的能量在比的能量其多
B.由图可知与的取代反应是放热反应
C.,说明与的四步取代反成,难易程度相当
D.
16.如图所示装置,若要使装置中电流计的指针发生偏转,则向容器中加入的物质是( )
A.植物油 B.酒精
C.蔗糖溶液 D.稀硫酸
17.常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是( )
A.t1时刻前,Al片的电极反2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+
B.t1时,因Al在浓硝酸中钝化,氧化膜阻碍了Al继续反应
C.t1之后,负极Cu失电子,电流方向发生改变
D.烧杯中发生的离子反应为:2NO2+2OH-=2NO3-+H2O
18.纽扣电池可用作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池,其电极分别为Zn和Ag2O,用KOH溶液作电解质溶液,电池的总反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO,关于该电池下列叙述不正确的是( )
A.正极的电极反应为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
B.Zn极发生氧化反应,Ag2O极发生还原反应
C.使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极,Zn是负极
D.使用时溶液中OH—离子向Ag2O极移动
19.某小组同学在实验室利用下图装置制备水处理剂高铁酸钾(K2FeO4),反应的化学方程式为:2FeCl3 + 3Cl2 + 16KOH 2K2FeO4 + 12KCl + 8H2O。
已知:参与原电池反应的氧化剂(还原剂)氧化性(还原性)越强,原电池的电压越大。
下列说法不正确的是( )
A.右侧的电极反应式为:Fe3+-3e- + 8OH-= FeO42-+ 4H2O
B.再向右侧烧杯中加入KOH固体,电压表示数会变大
C.盐桥中的阴离子向左侧烧杯中移动
D.其他条件相同时,选用Fe(NO3)3代替FeCl3,也可以制备K2FeO4
20.下列反应中,属于氧化还原反应,且在反应过程中能量的变化如图所示的是
A.由Zn和稀H2SO4制氢气
B.CaCO3分解反应
C.Ba(OH)2 8H2O晶体和NH4Cl晶体混合
D.灼热的炭粉与二氧化碳反应
二、综合题
21.电能是现代社会应用最广泛的能源之一。
(1)某原电池装置如图所示。
其中,Zn电极为原电池的 极(填“正”或“负”),电极反应式是 。Cu电极上发生的反应属于 (填“氧化”或“还原”) 反应,当铜表面析出4.48 L氢气(标准状况)时,导线中通过了 mol电子。
(2)下列反应通过原电池装置,可实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。
①CaO+H2O=Ca(OH)2
②2H2+O2 =2H2O
③2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2
22.回收利用炼铜工业产生的排放物,既能节约资源,又能保护环境.
(1)用足量氨水吸收尾气中的SO2后,再加入硫酸,可获得SO2和(NH4)2SO4两种产品.相关反应的化学方程式为 、 .
(2)烟灰中金属元素以硫酸盐和氧化物形态存在,其中锌、铅的含量最大,其次为铜、铁等.烟灰的回收利用工艺如下:
①“沉铜”可得到单质铜,该步骤应加入的试剂是 .
② “一次浸取”铜浸出率较低,原因是烟灰中部分铜元素以 (填化学式)残留在浸出渣中,“二次浸取”应选择 (填化学式)作浸取剂.
(3)从贵金属阳极泥中可提取粗银.电解法精炼粗银时采用AgNO3和HNO3的混合液作电解液,阴极的主要电极反应式为 .阴极还有少量副反应发生,产生的气体遇空气迅速变为红棕色,该副反应的电极反应式为 .
23.依据原电池原理,回答下列问题:
(1)图1是依据氧化还原反应:Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)设计的原电池装置。
①电极X的材料是 (填化学名称);电极Y的材料是 (填化学名称)。
②Y电极发生的电极反应式为: 。
(2)图2是使用固体电解质的燃料电池,装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导正极生成的O2-离子(O2+4e―→2O2-)。
①c电极为 极。(填“正”或“负”)
②d电极上的电极反应式为 。
③如果消耗甲烷160g,假设化学能完全转化为电能,则转移电子的数目为 (用NA表示),需要消耗标准状况下氧气的体积为 L。
24.化学反应与能量密不可分,回答下列问题:
(1)已知31g白磷变为31g红磷时释放能量。试回答:
①31g白磷的能量 (填“”或“<”)31g红磷的能量。
②上述变化属于 (填“物理”或“化学”变化。
(2)A,B,C三个烧杯中分别盛有200mL相同物质的量浓度的稀硫酸:
①分别写出B、C装置中负极的电极反应式:B ,C
②一段时间后,C中产生3.36L(标准状况下)气体时,硫酸恰好消耗完。最终,三个烧杯中液体质量由大到小的顺序为 (填字母),原溶液中稀硫酸的物质的量浓度为 。
25.在化学反应中,不仅有物质的变化,还伴随着能量的变化,除转化为热能外,还可转化为电能等。
(1)图中,表示放热反应能量变化的是 填字母。
(2)从微观角度分析化学反应中能量变化的原因:
图中①和②分别为 、 填“吸收”或“释放”,从微观角度判断该反应为放热反应的证据是 。
(3)如下图所示:按照构成原电池的基本要素来看,的作用是填字母,下同 ,稀硫酸的作用是 。
负极反应物 负极材料 正极反应物 正极材料 离子导体 电子导体
(4)根据上图回答下列问题:
①在原电池中,片上发生 反应填“氧化”或“还原”片上发生的电极反应式为 。
②外电路中电子流向 极填“正”或“负”,下同,内电路溶液中移向 极。
③能证明化学能转化为电能的实验现象为 。
(5)某原电池的总反应为,该原电池正确的组成是____。
A B C D
A.A B.B C.C D.D
答案解析部分
1.【答案】B
【解析】【解答】A.没有两个活泼性不同的电极,所以不能构成原电池,铝和氧气直接接触发生反应生成致密的氧化铝保护层,故A不符合题意;
B.铁、锌和合适的电解质溶液符合原电池构成条件,所以能构成原电池,发生的反应为原电池反应,锌为负极,被腐蚀,铁为正极被保护,故B符合题意;
C.没有两个活泼性不同的电极,所以不能构成原电池,红热的铁丝和水反应生成黑色的Fe3O4,同时生成H2,故C不符合题意;
D.铁与H2SO4反应时,加入少量ZnSO4溶液时,由于铁不能置换出锌,所以不能形成原电池,没有原电池反应,故D不符合题意;
故答案为:B
【分析】根据原电池形成的条件判断是否组成原电池即可,注意:电极、电解质溶液、闭合回路的存在。
2.【答案】A
【解析】【解答】根据化合价可知,电极反应Ag2O+H2O+2e- =2Ag+2OH-中银元素的化合价由+1价降低为0价,被还原,所以氧化银为正极,
故答案为:A。
【分析】原电池,负极材料失去电子发生氧化反应,正极得到电子发生还原反应
3.【答案】A
【解析】【解答】A、反应过程需要吸收大量热,为吸热反应,A符合题意;
B、乙醇燃烧属于放热反应,B不符合题意;
C、铝热反应属于放热反应,C不符合题意;
D、酸碱中和反应属于放热反应,D不符合题意;
故答案为:A
【分析】生成物总能量高于反应物总能量,则该反应为吸热反应。
4.【答案】C
【解析】【解答】A.H2与Cl2反应产生HCl的反应是放热反应,反应过程中元素化合价发生了变化,因此反应属于氧化还原反应,该反应可以设计为原电池,A不符合题意;
B.C完全燃烧的反应是放热反应,反应过程中元素化合价发生了变化,因此反应属于氧化还原反应,故该反应可以设计为原电池,B不符合题意;
C.酸、碱中和反应是放热反应,但反应过程中元素化合价不变,因此该反应不能设计为原电池,C符合题意;
D.FeCl3与Cu反应产生FeCl2和CuCl2,该反应是氧化还原反应,反应发生放出热量,因此可以设计为原电池,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】原电池必须是能自发进行的氧化还原反应。
5.【答案】C
【解析】【解答】A. 草木燃烧是放热反应,A不符合题意;
B. 蜡烛燃烧是放热反应,B不符合题意;
C. 石灰石在高温下分解时吸热反应,C符合题意;
D. 黑火药爆炸是放热反应,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.燃烧都属于放热反应;
B.蜡烛的燃烧属于放热反应;
C.碳酸钙高温分解属于吸热反应;
D.爆炸属于放热反应;
6.【答案】B
【解析】【解答】A.当负极通过0.04mol电子时,正极也通过0.04mol电子,根据正极的电极方程式,通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气,在标况下为0.224L,A不符合题意;
B.反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高,负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低,B符合题意;
C.根据分析,电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8 +4 ,C不符合题意;
D.电池中,电子由VB2电极经负载流向复合碳电极,电流流向与电子流向相反,则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】根据图示的电池结构,左侧VB2发生失电子的反应生成 和 ,反应的电极方程式如题干所示,右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-,反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-,电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8 +4 ,据此分析。
7.【答案】A
【解析】【解答】A.锌作负极发生氧化反应,溶液中铜离子在铜电极得到电子发生还原反应生成铜单质,能组成原电池,故A正确;
B.乙醇不是电解质,没有构成闭合回路,不满足原电池的形成条件,不能构成原电池,故B错误;
C.两个电极材料相同,且银和硝酸银不能发生自发进行的氧化还原反应,不能构成原电池,故C错误;
D.没有形成闭合回路,不能构成原电池,故D错;
故答案为:A。
【分析】原电池构成条件是:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④能自发的进行氧化还原反应。
8.【答案】C
【解析】【解答】A.形成化学键释放能量,故A不符合题意;
B.加入催化剂降低活化能,不改变反应热,故a曲线是加入催化剂,故B不符合题意;
C. ΔH=旧键断裂吸收的总能量-新键形成释放的总能量=508-600=-92 kJ mol-1,故C符合题意;
D.催化剂只改变反应速率,不影响平衡移动,不能提高N2的转化率,故D不符合题意。
【分析】A.形成化学键放出热量;
B.加入催化剂可降低活化能;
C.ΔH=旧键断裂吸收的总能量-新键形成释放的总能量;
D.催化剂只能改变反应速率,而不能使平衡发生移动。
9.【答案】D
【解析】【解答】A. 碳酸钙的分解是吸热反应,故A不符合题意;
B. 灼热的炭与水蒸气反应是吸热反应,故B不符合题意;
C. Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合是吸热反应,故C不符合题意
D. 钠与水反应是放热反应,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】从图上分析,反应物总能量高于生成物总能量,反应是放热反应,常见的放热反应有:所有的燃烧反应,金属与酸或水的反应、酸碱中和反应、多数的化合反应等,其△H<0。常见的吸热反应:Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl晶体混合反应、水解反应、大多数的分解反应、以C、CO、H2作为还原剂的反应等据此分析。
10.【答案】C
【解析】【解答】A. 反应①中太阳能转化为化学能,是吸热反应,贮存能量,故A不符合题意;
B. 反应②中电能转化为化学能,是吸热反应,贮存能量,故B不符合题意;
C. 反应的开始状态和末状态相同,反应的焓变相同,故C符合题意;
D. 反应的开始状态和末状态相同,反应的焓变相同,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】反应①、反应②均为吸热反应,且吸收的热量相同, Q1=Q2 >0.
11.【答案】A
【解析】【解答】①根据分析可知,Zn为负极,Cu为正极,故①符合题意;
②根据分析,Cu电极上发生的电极反应为:2H++2e-=H2↑,所以Cu极上有气泡产生,发生还原反应,故②符合题意;
③原电池中,阴离子向负极移动,Zn为负极,则向Zn极移动,故③不符合题意;
④由2H++2e-=H2↑可知,有0.5mol电子流向导线,产生氢气0.25mol,故④符合题意;
⑤原电池外电路,电子由负极经导线流向正极,电流与电子运动方向相反,电流由正极流向负极,Zn为负极,Cu为正极,则电流的流向是:Cu→Zn,故⑤不符合题意;
⑥根据分析,负极反应式:Zn-2e-= Zn2+,发生氧化反应,正极反应式:2H++2e-=H2↑,发生还原反应,故⑥不符合题意;
综上所述①②④符合题意,
故答案为:A。
【分析】Zn和Cu形成原电池,Zn比Cu活泼,Zn作负极失电子发生氧化反应,电极反应式为Zn 2e =Zn2+,Cu作正极发生还原反应,电极反应式为2H++2e =H2↑,据此作答。
12.【答案】D
【解析】【解答】A. a与电源负极相连,所以a是阴极,而电解池中氢离子向阴极移动,所以H+从阳极b极区向阴极a极区迁移,A不符合题意;
B. 该装置是电解池装置,是将电能转化为化学能,所以该装置将光能和电能转化为化学能,B不符合题意;
C. a与电源负极相连,所以a是阴极,发生还原反应,电极反应式为:3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O,C不符合题意;
D. 电池总的方程式为:6CO2+8H2O 2C3H8O+9O2,即生成9mol的氧气,阴极有6mol的二氧化碳被还原,也就是3mol的氧气,阴极有2mol的二氧化碳被还原,所以被还原的二氧化碳为88g,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、与电源正极相连的是电解池的阳极,负极相连的是电解池的阴极,a与电源负极相连,所以a是阴极,而电解池中氢离子向阴极移动;
B、电解池是将电能转化为化学能;
C、a与电源负极相连,所以a是负极阴极,二氧化碳得电子发生还原反应生成C3H8O;
D、根据方程式分析解答。
13.【答案】D
【解析】【解答】A.据图可知Pt(Ⅱ)电极上O2转化为H2O,发生还原反应,所以为正极,A不符合题意;
B.据图可知NH3转化为N2,N元素化合价升高3价,O2转化为H2O,一个O2分子整体降低4价,根据电子守恒可知理论上消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3,B不符合题意;
C.Pt(Ⅱ)电极为正极,Pt(Ⅰ)电极上NH3被氧化为N2,所以为负极,电子由负极流向正极,即由Pt(Ⅰ)电极经外电路流向Pt(Ⅱ)电极,C不符合题意;
D.Pt(Ⅰ)电极上NH3失电子被氧化为N2,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,D符合题意;
故答案为D。
【分析】根据氨气到氮气,其中化合价升高,发生的是氧化反应,即可写出负极的电极式。故I为负极,II为正极,电子的流向是由I到II,根据电极反应即可写出总的反应,结合选项进行判断即可
14.【答案】D
【解析】【解答】A.由于Cu比Ag活泼,故Pt电极不可用Cu电极代替,否则Cu直接与酸性条件下的NO 反应,不构成原电池,A不符合题意;
B.根据原电池中负极发生氧化反应,正极发生还原反应,故负极反应式为:Cl-+Ag-e-=AgCl↓,而2NO +10e-+12H+=N2+6H2O是正极反应式,B不符合题意;
C.由分析可知,Pt电极是正极,Ag为负极,故溶液中H+通过质子交换膜由Ag电极向Pt电极移动,电子只能在导线上定向移动而不能通过溶液,C不符合题意;
D.根据电池的总反应可知,10Ag+10Cl-+12H++2NO =10AgCl↓+N2+6H2O,转移10mol电子两极质量减少:(10×35.5+28)g,故若外电路转移1mol电子,则膜两侧电解液质量共减少38.3g,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】由装置示意图中可知Pt电极上NO 转化为N2,发生还原反应,故Pt电极为正极,则Ag电极为负极,发生的电极反应为:Cl-+Ag-e-=AgCl↓,据此分析解题。
15.【答案】A
【解析】【解答】A:由图可知,甲烷和氯气反应生成 CH2Cl2 ( g )的同时还会生成HCl,故不能说明 ImolCH4 ( g )的能量比 Imol CH2Cl2 ( g )的能量多197kJ,故A符合题意;
B:焓变为负值,故为放热反应,故B不符合题意;
C: ,说明与的四步取代反成,难易程度相当,故C不符合题意;
D: 已知键能分别为, 则△H2={4E(C—H)+E(Cl—Cl)} - {3E(C—H)+E(C—Cl)+E(H—Cl)}=-99kJ·mol-1,即E(C—H) + E(Cl—Cl) - E(C—Cl) + E(H—Cl)=-99kJ·mol-1,将键能带入该式,得E(C—H)+243kJ·mol-1 - 327kJ·mol-1 -E(H—Cl)=-99kJ·mol-1,即
E(C—H)-E(H—Cl)=-15kJ·mol-1=△H,故D不符合题意;
故答案为:A
【分析】化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的生成。
△H<0,反应为放热反应;△H>0,反应为吸热反应;
△H=反应物键能之和-生成物的键能之和。
16.【答案】D
【解析】【解答】根据原电池的条件是必须有电解质溶液,植物油、酒精、蔗糖溶液属于非电解质,硫酸是电解质,故D符合题意。
【分析】原电池的构成条件之一必须有电解质溶液。
17.【答案】D
【解析】【解答】A.t1时刻前,铝片做负极反应,Al发生氧化反应,负极发生2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+,故A不符合题意;
B.t1时,随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行,故B不符合题意;
C.随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行,铜做负极反应,电流方向相反,故C不符合题意;
D. NO2溶解于NaOH溶液生成NaNO3和NaNO2,烧杯中发生的离子反应为:2NO2+2OH-=NO3-+NO2-+H2O,故D符合题意;
故答案为D。
【分析】理解原电池原理及铝的特殊化学性质是解题关键,0-t1时,Al在浓硝酸中发生钝化过程,Al为负极,氧化得到氧化铝,应有水参加,根据电荷守恒可知,有氢离子生成,Cu为正极,硝酸根放电生成二氧化氮,应由氢离子参与反应,同时有水生成,随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行,t1时,铜做负极反应,Al为正极。
18.【答案】D
【解析】【解答】A、Ag2O是正极,得电子发生还原反应,电极反应为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-,A不符合题意;
B、Zn是负极,Zn极失电子发生氧化反应,Ag2O为正极,Ag2O极得电子发生还原反应,B不符合题意;
C、Zn是负极,Ag2O是正极,使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极,C不符合题意;
D、溶液中阴离子移向负极,使用时溶液中OH-离子向Zn极移动,D符合题意;
故答案为:D
【分析】A. 原电池正、负极的判断,发生氧化反应的一极是负极,发生还原反应的一极是正极,正极的电极反应;
B. 负极发生氧化反应,正极发生还原反应;
C. 电子由负极经外电路流向正极;
D. 阴离子向正极移动。
19.【答案】C
【解析】【解答】A、由分析可知,右侧电极为负极,发生氧化反应,电极反应式为Fe3+-3e- + 8OH-= FeO42-+ 4H2O ,故A不符合题意;
B、溶液碱性较强,增强+3价铁的还原性,向右侧烧杯中加入KOH固体,增强右侧溶液的碱性,电压表示数会变大,故B不符合题意;
C、盐桥中的阴离子移向负极,右侧电极为负极,则阴离子向右侧烧杯中移动,故C符合题意;
D、 酸性条件下,硝酸根也具有强氧化性,铁离子具有还原性,则其他条件相同时,选用Fe(NO3)3代替FeCl3,也可以制备K2FeO4,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】根据总反应可知,铁元素化合价升高,发生氧化反应,则右侧电极为负极,电极反应式为 Fe3+-3e- + 8OH-= FeO42-+ 4H2O ,左侧电极为正极。
20.【答案】D
【解析】【解答】A.金属与酸反应是放热反应,故A不符合题意;
B.碳酸钙分解属于吸热反应,但该反应中不存在化合价变化,不属于氧化还原反应,故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,但不是氧化还原反应,故C不符合题意;
D.灼热碳粉与二氧化碳为吸热反应,其反应方程式为C+CO22CO,存在化合价变化,属于氧化还原反应,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】由图可知,该反应反应物的总能量低于生成物的总能量,属于吸热反应;
常见的放热反应有:绝大多数的化合反应(灼热的炭与二氧化碳反应除外)、燃烧反应、金属与水或酸的反应、酸碱中和,铝热反应等;
常见的吸热反应有:绝大多数的分解反应、个别的化合反应(如灼热的炭与二氧化碳反应)、少数的复分解反应(如盐酸与碳酸氢钠反应)、以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应反应等。
21.【答案】(1)负;Zn-2e-=Zn2+;还原;0.4
(2)②③
【解析】【解答】(1)在原电池中,由于金属活动性Zn>Cu,所以Zn电极为原电池的负极,负极失去电子,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+;Cu电极为正极,正极上发生的反应为还原反应;当铜表面析出4.48 L氢气(标准状况)时,n(H2)= 4.48 L÷22.4L/mol=0.2mol,则电子转移n(e-)=0.2mol×2=0.4mol,所以导线中通过了0.4 mol电子。(2)可实现化学能直接转化为电能的装置的反应是氧化还原反应,①CaO+H2O=Ca(OH)2是非氧化还原反应,不能设计成原电池;②2H2+O2 =2H2O是氧化还原反应,可以设计为原电池;③2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2是氧化还原反应,可以设计为原电池,故答案为:②③。
【分析】(1)在原电池中,活动性强的为负极,活动性弱的为正极。负极发生氧化反应,正极上发生还原反应,在同一闭合回路中电子转移数目相等。(2)原电池是可以把化学能转化为电能的装置,发生的反应必须为氧化还原反应。
22.【答案】(1)SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3+H2O;(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O
(2)锌粉(或铁粉);CuO;H2SO4
(3)Ag++e-=Ag;NO3-+4H++3e-=NO↑+2H2O
【解析】【解答】(1)SO2溶于水后形成H2SO3,具有酸性,能与氨水反应,该反应的化学方程式为: SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3+H2O;形成的(NH4)2SO3溶液中加入硫酸后,由于酸性H2SO4>H2SO3,故能反应生成SO2,该反应的化学方程式为: (NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O;
(2)①沉铜过程中主要是将盐溶液中的Cu2+转化为Cu,故所加试剂应为比铜活泼的金属,故可加入铁粉或锌粉;
②“一次浸取”所加试剂为水,而烟灰中的CuO不溶于水,故铜元素以CuO的形式沉积在浸出渣中;“二次浸取”时,是为了将CuO溶解成铜离子的溶液,故应加入酸溶液,结合最后说的产物3PbO·PbSO4·H2O可知,所加酸溶液为H2SO4;
(3)电解过程中,阴极发生Ag+得电子的还原反应,其电极反应式为:Ag++e-=Ag;由于HNO3具有氧化性,易被还原为NO,故该副反应的电极反应式为:NO3-+4H++3e-=NO+2H2O;
【分析】(1)SO2的水溶液显酸性,能与氨水溶液反应;根据强酸制弱酸原理书写反应的化学方程式;
(2)①根据金属活动性确定所加试剂;
②CuO不溶于水;结合二次浸取后所得产物的化学式确定二次浸取所加试剂;
(3)电解过程中,阴极发生Ag+得电子的还原反应,同时由于HNO3的氧化性,易得电子变为NO;
23.【答案】(1)铜;碳(石墨、金、铂、银);2Fe3++2e-=2Fe2+
(2)正;CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O;80NA;448
【解析】【解答】(1)由Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)可知:Cu失去电子,化合价升高,是电子流出的一极,为原电池的负极,故电极X的材料是铜,电极Y是原电池的正极,发生Fe3+得电子的还原反应,可选择惰性电极碳或比铜活波性弱的材料做电极,如碳(石墨、金、铂、银)做正极,原电池正极的电极反应式为:2Fe3++2e-=2Fe2+;
故答案为:铜,碳(石墨、金、铂、银);2Fe3++2e-=2Fe2+(或Fe3++e-=Fe2+)。(2)有图2电流方向可以看出,①c电极是燃料电池电子流入的一级,为正极;②d电极为电子流出的电极,为燃料电池的负极,负极发生CH4失电子的氧化反应,电极反应式为:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O;③根据电池反应式,CH4 2O2=CO2 2H2O,160g CH4的物质的量为,n(CH4)= =10mol,设有xmol电子转移,则1:8=10:X,解得X=80mol,转移电子电子数目为80NA,消耗O2的物质的量为:n(O2=)20mol,体积V(O2)=20mol 22.4L/mol=448L;
故答案为:正 , CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O ,80NA ,448。
【分析】(1)在原电池中,负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子,发生还原反应,在电解液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极;
(2)①c极是氧气,根据总反应方程式可知氧气做的是正极;
②甲烷一极发生的是氧化反应,失去电子,结合氧二负离子得到二氧化碳和水;
③ 根据总反应方程式中的电子转移关系可以得出甲烷160g,转移电子的数目一极消耗的氧气的体积。
24.【答案】(1)>;化学
(2)Fe-2e-=Fe2+;Zn-2e-=Zn2+;C>A=B;0.75mol·L-1
【解析】【解答】(1)①由于白磷转化为红磷的过程中放出热量,因此白磷所具有的的能量大于红磷所具有的的能量;
②白磷转化为红磷的过程中,有新物质生成,属于化学变化;
(2)①B装置中,金属活动性Fe>Sn,因此Fe做负极,发生失电子的氧化反应,其电极反应式为: Fe-2e-=Fe2+ ;C装置中,金属活动性Zn>Fe,因此Zn做负极,发生失电子的氧化反应,其电极反应式为: Zn-2e-=Zn2+ ;
②C中产生的气体为H2,其物质的量,则所用200mL稀硫酸中n(H2SO4)=n(H2)=0.15mol,因此所用稀硫酸的物质的量浓度;
由于三个烧杯中所用稀硫酸的物质的量相同,且完全反应,因此反应后,A烧杯内溶液质量的变化为:m(Fe)-m(H2);B烧杯内溶液质量的变化为:m(Fe)-m(H2);C烧杯内溶液质量的变化为:m(Zn)-m(H2);由于反应生成的m(H2)相等,三个烧杯中参与反应的金属的物质的量相等,因此最终所得三个烧杯中溶液质量的大小关系为:C>A=B;
【分析】(1)①根据物质能量与放热吸热之间的关系分析;
②根据物理变化和化学变化的区别分析;
(2)①在原电池中,活泼性较强的金属做负极,发生失电子的氧化反应,据此写出电极反应式;
②根据公式计算产生气体的物质的量,进而求出所用稀硫酸的物质的量浓度;
根据烧杯所发生的反应,结合差量法分析;
25.【答案】(1)a
(2)吸收;释放;反应物断裂化学键吸收的总能量小于生成物形成化学键释放的总能量
(3);
(4)氧化;;正;负;片上有气泡或电流表指针发生偏转
(5)A;C
【解析】【解答】(1) 放热反应,生成物总能量低于反应物总能量,a符合题意;
(2) 断键需要吸收能量、形成化学键放出能量,①和②分别是吸收能量、释放能量,断裂化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量,是放热反应;
(3) 失去电子发生氧化反应,电子从锌极流出,锌是负极、负极反应物、电子导体,选abf,H+在正极得电子生成H2,稀硫酸是电解质溶液导电,选ce;
(4)①在原电池中,Zn失去电子,发生氧化反应;Cu片上H+得到电子生成H2,电极反应式为 。
②外电路中电子由负极流向正极,内电路阴离子向负极迁移, 移向负极;
③能证明化学能转化为电能实验现象是Cu片上有气泡或电流表指针发生偏转;
(5)总反应为 ,锌为负极,正极上Cu2+得电子生成铜,电解质是硫酸铜溶液,选AC;
【分析】(1) 放热反应,生成物总能量低于反应物总能量;
(2) 断键需要吸收能量、形成化学键放出能量;
(3) 失去电子发生氧化反应,电子从负极流出,正极得电子发生还原反应;
(4)①电极反应式的书写 。
②外电路中电子由负极流向正极,内电路阴离子向负极迁移;
③化学能可转化为电能;
(5) 原电池的判断。