综合拔高练-《精讲精练》26版高中同步新教材化学苏教版（2019）选必修1

综合拔高练
高考真题练
考点1　　反应热、焓变、盖斯定律
1.(2021浙江1月选考,20)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键 H—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g) O2(g)的ΔH为(　　)
A.428 kJ·mol-1　　　　　　B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1　　　　　　D.-498 kJ·mol-1
2.(2022浙江6月选考,18)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/kJ·mol-1 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是(　　)
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOOD.H2O(g)+O(g) H2O2(g)　ΔH=-143 kJ·mol-1
3.(2022全国乙,28节选)已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g) 3S2(g)+4H2O(g)　ΔH2=94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·mol-1
计算H2S热分解反应④2H2S(g) S2(g)+2H2(g)的ΔH4=　　　　　kJ·mol-1。
考点2　　一次电池和二次电池
4.(2023广东,6)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
5.(2021山东,10)以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池,下列说法正确的是(　　)
A.放电过程中,K+均向负极移动
B.放电过程中,KOH物质的量均减小
C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大
D.消耗1 mol O2时,理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
6.(2022湖南,8)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是(　　)
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂—海水电池属于一次电池
7.(2023新课标,10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池,其示意图如下所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是　(　　)
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O
8.(2023辽宁,11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
考点3　　电解原理的应用
9.(2021江苏,12)通过下列方法可分别获得H2和O2:①通过电解获得NiOOH和H2(装置示意图如图所示);②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(　　)
A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B.电解时阳极电极反应式:Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O
C.电解的总反应方程式:2H2O 2H2↑+O2↑
D.电解过程中转移4 mol电子,理论上可获得22.4 L O2
10.(2023辽宁,7)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是　(　　)
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e-生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生:Cl-+H2O-2e- HClO+H+
11.(2023湖北,10)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是(　　)
A.b电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1
高考模拟练
应用实践
1.中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。
几种物质中化学键的键能如表所示。
化学键 H—O H—H O—O
键能/(kJ/mol) 463 496 436 138
若反应过程中分解了2 mol H2O,则下列说法不正确的是　(　　)
A.总反应为2H2O 2H2↑+O2↑
B.过程Ⅰ吸收了926 kJ能量
C.过程Ⅱ放出了574 kJ能量
D.过程Ⅲ属于放热反应
2.一种浓差电池的放电原理是利用电解质溶液的浓度不同而产生电流。某浓差电池装置示意图如图所示,该电池使用前将开关K先与a连接一段时间后再与b连接。下列说法不正确的是(　　)
A.交换膜应当选择阳离子交换膜
B.K与a连接的目的是形成两电极区溶液的浓度差
C.K与b连接时,电极B上发生的反应为Cu2++2e- Cu
D.K与b连接时,导线中通过2 mol电子,约有1 mol离子通过交换膜
3.盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂,其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用图1所示的方法制备。其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化,下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时,Pt电极是正极
B.图2中,A为H+和e-,B为NH3OH+
C.电池工作时,每消耗2.24 L NO(标准状况下),左室溶液质量增加3.3 g
D.电池工作一段时间后,正、负极区溶液的pH均下降
4.生物天然气是一种廉价的生物质能,它是由秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵后产生的,其主要成分为CH4,甲烷燃烧时的能量变化如图所示。
(1)下列说法正确的是　　　　(填序号)。
A.该反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-802 kJ·mol-1
B.甲烷完全燃烧时化学能全部转化为热能
C.为充分利用甲烷,通入的空气越多越好
(2)若1 g水蒸气转化为液态水放热2.444 kJ,则CH4标准燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(3)用CH4催化还原NOx,可消除氮氧化物的污染。
已知:①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2
若1 mol CH4将NO2还原为N2生成气态水,整个过程中放出的热量为867 kJ,则ΔH2=　　　　　。
(4)甲烷可用于生产合成气,其反应为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+ 3H2(g)　ΔH=+206.4 kJ·mol-1,已知化学键键能如下表:
化学键 H—H O—H C—H C← O
键能/(kJ/mol) 436 465 a 1 076
则a=　　　　。
5.装置如图所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:
(1)B极是电源的　　　　极,C极的电极反应式为　　　　　　　,一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐　　　(填“变深”或“变浅”)。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成,对应单质的物质的量之比为　　　　　　。
(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是　　　　(填“铜”或“银”),电镀液是　　　　　溶液。常温下,当乙中溶液的c(OH-)=0.1 mol·L-1时(此时乙中溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为　　　　g,甲中溶液的酸性　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若丙装置是在铁件表面镀铜,已知电镀前两电极质量相同,电镀完成后将它们取出,洗净、烘干、称量,发现二者质量相差5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为　　　　mol。
迁移创新
6.一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)
图1
电催化还原CO2的装置示意图如图1所示。控制其他条件相同,将一定量的CO2通入该电催化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。
(1)b电极生成HCOOH的电极反应式为　　　　　　　　　　　。
(2)科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究,其目的是　　　　　　　　　　　　。
(3)控制电压为0.8 V,电解时转移电子的物质的量为　　　mol。
答案与分层梯度式解析
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高考真题练
1.D　根据2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-482 kJ·mol-1,可得ΔH=反应物总键能-生成物总键能=2×436 kJ·mol-1+OO键键能-4×463 kJ·mol-1=-482 kJ·mol-1,得到OO键键能为498 kJ·mol-1,而形成化学键放热,所以2O(g) O2(g)的ΔH=-498 kJ·mol-1,D正确。
2.C　H(g)+H(g)H2(g)的ΔH=(0-218×2)kJ·mol-1=-436 kJ·mol-1,即H2的键能为436 kJ·mol-1,A正确;O(g)+O(g)O2(g)的ΔH=(0-249×2)kJ·mol-1=-498 kJ·mol-1,即O2的键能为498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,故O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍,B正确;HO(g)+O(g) HOO(g)的ΔH=(10-39-249)kJ·mol-1=-278 kJ·mol-1,即HOO中氧氧单键的键能为278 kJ·mol-1, H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,故解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2,C错误;H2O(g)+O(g) H2O2(g)的ΔH=[-136-(-242+ 249)]kJ·mol-1=-143 kJ·mol-1,D正确。
3.答案　170　
解析　根据盖斯定律可知,反应④可由-③得到,故ΔH4=-ΔH3=-(-484 kJ·mol-1)=+170 kJ·mol-1。
4.B　Ag失去电子发生氧化反应,作原电池负极,A错误;电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;溶液显酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e- 2H2O,C错误;每消耗标准状况下11.2 L的O2,转移电子2 mol,依据负极反应Ag-e-+Cl- AgCl,可知最多去除 2 mol Cl-,D错误。
5.C　原电池放电时,阳离子向正极移动,故K+均向正极移动,A项错误;CH3OH-O2和(CH3)2NNH2-O2放电时产生的二氧化碳与KOH反应,KOH的物质的量减小,N2H4-O2放电时电池总反应式为N2H4+O2 N2+2H2O,放电过程中KOH的物质的量不变,B项错误;三种燃料转移电子数关系为CH3OH~6e-,N2H4~4e-,(CH3)2NNH2~16e-,1 g CH3OH、N2H4、(CH3)2NNH2分别转移 mol、 mol、 mol电子,故消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大,C项正确;根据N2H4-O2放电时电池总反应式:N2H4+O2 N2+2H2O,可知消耗1 mol O2时,理论上气体产物的体积在标准状况下为22.4 L,D项错误。
6.B　海水能导电,故起电解质溶液作用,A正确。N为电池正极,除了H2O,海水中溶解的O2也可能得电子,电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-, B错误。玻璃陶瓷的作用:一是传导离子,形成闭合回路;二是防水,阻止Li与H2O反应,C正确。根据电池结构可知该电池属于一次电池,D正确。
7.C　由题意可知,放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O,则Zn为负极,V2O5为正极,故A项正确;Zn2+为阳离子,放电时阳离子由负极向正极迁移,故B项正确;充电过程为放电过程的逆过程,充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O xZn+V2O5+nH2O,故C项错误;放电时正极反应为xZn2++V2O5+nH2O+2xe- ZnxV2O5·nH2O,则充电时阳极反应为ZnxV2O5·nH2O-2xe- xZn2++V2O5+nH2O,故D项正确。
8.B　该储能电池放电时,Pb为负极,失电子结合硫酸根离子生成PbSO4,则多孔碳电极为正极,正极上Fe3+得电子转化为Fe2+,H+由左侧通过质子交换膜进入右侧;充电时,多孔碳电极为阳极,Fe2+失电子生成Fe3+,PbSO4电极为阴极,PbSO4得电子生成Pb和S,H+由右侧通过质子交换膜进入左侧。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上,负极质量增大,A错误;储能过程中,该装置为电解池,将电能转化为化学能,B正确;放电时,右侧多孔碳电极为正极,电解质溶液中的阳离子向正极移动,左侧的H+通过质子交换膜移向右侧,C错误;充电时,总反应为PbSO4+2Fe2+ Pb+S+2Fe3+,D错误。
9.B　电解的总反应式为2Ni(OH)22NiOOH+H2↑,故电解后KOH溶液的物质的量浓度不变,A、C项错误;电解时阳极上Ni(OH)2被氧化为NiOOH,电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O,B项正确;未指明是否在标准状况下测定,故无法计算O2的体积,D项错误。
10.D　由题图可知,右侧电极产生氢气,则右侧钛箔-MnOx电极为阴极,b电极为负极,左侧钛网-PRT电极为阳极,a电极为正极,以此解题。由分析可知,a为正极,b为负极,则a端电势高于b端电势,A错误;阴极发生反应2H2O+2e- H2↑+2OH-,则理论上转移2 mol e-时,生成H2 2 g,B错误;高选择性催化剂PRT可抑制O2产生,则阳极上的电极反应式为Cl-+H2O-2e- HClO+H+,结合阴极反应式可知,电解后海水pH不会下降,C错误,D正确。
11.D　由题图可知,该装置为电解水制取氢气的装置,a电极与电源正极相连,为电解池的阳极,b电极与电源负极相连,为电解池的阴极,阴极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,阳极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,总反应为2H2O 2H2↑+O2↑,据此解答。b电极为阴极,发生还原反应,b电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,故A正确;该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,阳极发生的电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,为保持OH-浓度不变,则阴极产生的OH-要通过离子交换膜进入阳极室,即离子交换膜应为阴离子交换膜,故B正确;PTFE膜可透汽但不透液态水,电解时电解槽中不断有水被消耗,海水中动能高的水分子即气态水可穿过PTFE膜,为电解池补水,使KOH溶液的浓度不变,故C正确;由电解总反应可知,每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O,生成H2的速率为x mol·h-1,则补水的速率也应是x mol·h-1,故D错误。
高考模拟练
1.D　利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,则总反应为2H2O 2H2↑+O2↑,故A正确;断裂化学键吸收能量,结合表中数据可知,过程Ⅰ吸收了463 kJ×2=926 kJ能量,故B正确;形成化学键释放能量,则过程Ⅱ放出了436 kJ+138 kJ=574 kJ能量,故C正确;过程Ⅲ为1 mol H2O2分解成1 mol O2和1 mol H2,即断裂2 mol H—O键和1 mol O—O键,形成1 mol 键和1 mol H—H键,吸收的总能量为463 kJ×2+138 kJ=1 064 kJ,放出的总能量为496 kJ+ 436 kJ=932 kJ,吸收的总能量大于放出的总能量,则过程Ⅲ为吸热反应,故D错误。
2.A　将开关K与a连接后电极B为阳极,电极反应式为Cu-2e- Cu2+,电极A为阴极,电极反应式为Cu2++2e- Cu,一段时间后右侧溶液中Cu2+浓度增大,而左侧溶液中Cu2+浓度减小,为了保持Cu2+的浓度差必须保证Cu2+不能通过交换膜,故交换膜是阴离子交换膜,A项错误,B项正确;一段时间后K与b连接,电极A为负极,电极反应式为Cu-2e- Cu2+,电极B为正极,电极反应式为Cu2++2e- Cu,C项正确;交换膜为阴离子交换膜,故K与b连接时,导线中通过2 mol电子,约有1 mol S通过交换膜,D项正确。
3.C　含Fe的催化电极上发生转化NO→NH3OHCl,N元素化合价降低,含Fe的催化电极作正极,Pt电极上发生转化H2→H+,H元素化合价升高,Pt电极作负极,A项错误;NH2OH具有类似NH3的弱碱性,可以和盐酸反应生成NH3OHCl,所以缺少的一步反应为NH2OH+H+ NH3OH+,图2中,A为H+,B为NH3OH+,B项错误;含Fe的催化电极为正极,其电极反应式为NO+3e-+4H+ NH3OH+,4个H+中有1个是左侧溶液中盐酸提供的,3个是右侧溶液迁移过来的,标准状况下2.24 L NO的物质的量为=0.1 mol,则左室溶液增加的质量为0.1 mol NO和0.3 mol H+的质量,即增加质量为3.3 g,C项正确;负极电极反应式为H2-2e- 2H+,生成的H+通过氢离子交换膜进入正极区,负极区pH不变,正极电极反应式为NO+3e-+4H+ NH3OH+,消耗4 mol H+时,只有3 mol H+从负极区进入正极区,正极区H+浓度减小,pH增大,D项错误。
4.答案　(1)A　
(2)CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1　
(3)-1 160 kJ·mol-1　(4)415.1
解析　(1)反应物总能量高于生成物总能量,该反应放热,热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-(882-80)kJ·mol-1=你-802 kJ·mol-1,A正确;甲烷完全燃烧时化学能不能完全转化为热能,也有部分能量转化为光能,B错误;过量的空气会带走一部分热量,导致热效率降低,C错误。(2)1 g水蒸气转化为液态水放热2.444 kJ, 1 mol CH4反应生成2 mol液态水,放出的热量应为802 kJ+2 mol× 18 g/mol×2.444 kJ/g≈890 kJ,则表示CH4标准燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1。(3)1 mol CH4将NO2还原为N2,生成气态水,整个过程中放出的热量为867 kJ,则有③CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH3= -867 kJ·mol-1,根据盖斯定律③×2-①可得CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=-867 kJ·mol-1×2-(-574 kJ·mol-1)= -1 160 kJ·mol-1。(4)已知CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH= +206.4 kJ·mol-1,206.4=(4a+465×2)-(1 076+436×3),a=415.1。
答案　(1)负　2H2O-4e- O2↑+4H+　变浅　(2)1∶2∶2∶2　
(3)铜　AgNO3　5.4　变大　(4)0.08
解析　C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,将直流电源接通后,F极附近呈红色,则F电极附近有碱生成,则F电极上水电离出的H+得到电子发生还原反应生成氢气,F为串联电解池的阴极,所以C、E、G、X是阳极,D、F、H、Y是阴极,连接阳极的电极A是电源的正极、连接阴极的电极B是电源的负极。(1)电极B是电源的负极;C极为串联电解池的阳极,水电离出的OH-在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气,电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+;Fe(OH)3胶粒带正电荷,通电一段时间后,氢氧化铁胶粒向阴极Y移动,则电极X附近的颜色逐渐变浅。(2)C、D、E、F电极发生的电极反应分别为2H2O-4e- O2↑+4H+、Cu2++2e- Cu、2Cl--2e- Cl2↑、2H2O+2e- H2↑+ 2OH-,当电路中转移1 mol电子时,各电极生成单质的量分别为 0.25 mol、0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol,则对应单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)电镀装置中,镀层金属作阳极,镀件作阴极,所以H应该是镀件铜;电解质溶液中含Ag+,应为AgNO3溶液;当乙中溶液的c(OH-)=0.1 mol·L-1时,由电极反应2H2O+2e- H2↑+2OH-可知,转移电子0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,丙中镀件上析出银的质量=108 g·mol-1×0.05 mol=5.4 g;甲中电解CuSO4溶液生成Cu、H2SO4和O2,溶液中H+浓度增大,酸性变大。(4)电镀前两电极质量相同,电镀完成后二者质量相差5.12 g,说明阳极溶解的铜的物质的量为=0.04 mol,则电路中通过的电子为0.04 mol×2=0.08 mol。
6.答案　(1)CO2+2e-+2H+ HCOOH
(2)确定阴极上生成的含碳化合物源自二氧化碳而非有机多孔电极材料
(3)2.8
解析　(1)b电极为阴极,二氧化碳得到电子在酸性环境下发生还原反应生成HCOOH,电极反应式为CO2+2e-+2H+ HCOOH。(2)有机多孔电极材料中含有碳元素,科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究,其目的是确定阴极上生成的含碳化合物源自二氧化碳而非有机多孔电极材料。(3)控制电压为0.8V,电解时生成0.2 mol乙醇和0.2 mol氢气,电极反应式为2CO2+12e-+12H+ CH3CH2OH+3H2O、2H++2e- H2↑,则转移电子的物质的量为0.2 mol×12+0.2 mol×2=2.8 mol。
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