苏教版选修四专题一 化学反应与能量变化（练习）

专题1《化学反应与能量变化》
江苏省江阴市祝塘中学 赵忠波
高考资源网一、选择题(每小题只有1-2个答案符合题意)
1.下列过程中△H小于零的是 （ ）
A．氯酸钾分解制氧气 B．氯化铵加热制备氨气
C．氢气还原氧化铜 D．实验室制备氢气
2.同温同压下，已知下列各反应为放热反应，下列各热化学方程式中热量数值最小的是 ( ）
A．2A ( l ) + B ( l ) = 2C (g ) △H1
B．2A ( g ) + B ( g ) = 2C (g ) △H2
C．2A ( g ) + B ( g ) = 2C ( l ) △H3
D．2A ( l ) + B ( l ) = 2C ( l ) △H4
3.下列说法正确的是 （ ）
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.任何放热反应在常温条件下一定能够发生
C.反应物和生成物所具有的总能量的差决定了化学反应是放热还是吸热
D.吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生
4.关于热化学方程式：2H2(g)+02(g)＝2H20(1)， H＝-571.6 kJ·mol-1，下列有关叙述不正确的是 （ ）
A．2mol H2完全燃烧生成液态水时放出571.6 kJ的热
B．1mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8kJ的热
C．2个氢分子完全燃烧生成液态水时放出571.6 kJ的热
D．上述热化学方程式可表示为H2(g)+ O2(g)＝H20(1)， H＝-285.8 kJ·mol-1
5.在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：
2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)；△H =-566kJ CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)；△H =-890kJ
由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为( )。
A．2912kJ B．2953kJ C．3236kJ D．3867kJ
6.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 ( )
A．电解氢氧化钠稀溶液，溶液浓度增大pH变小
B．电解氯化钠溶液，溶液浓度减小pH不变
C．电解硝酸银溶液，要消耗OH－-溶液pH变小
D．电解稀硫酸，实质是电解水，溶液pH不变
7.有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总
反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是 ( )
①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-
②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O
③负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-
④电池放电后，溶液pH不断升高
A．①② B．①③ C．①④ D．③④
8.下列事实不能用电化学理论解释的是 ( )
A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B．铝片不用特殊方法保存
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D．镀锌的铁比镀锡的铁耐用
9.将氢气.甲烷.乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极.电解质.燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是 ( )
A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气.甲烷.乙醇等物质
B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用
C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH－12e－＝2CO2↑＋3H2O
D．甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
10.一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料说法正确的是
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．电池的总反应是：2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e- = 2O2-
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e- + 13O2 = 4CO2 + 5H2O
11.如右图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同.质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化） ( )
A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低
D．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高
12.以Fe为阳极，Pt为阴极，对足量的 Na2SO4 溶液进行电解，一段时间后得到4 mol Fe(OH)3沉淀，此间共消耗水的物质的量为 ( )
A．6mol B．8mol C．10mol D．12mol
13.有甲.乙两位同学，他们一起做了水果电池的实验，测得数据如下：
实验次数 电极材料 水果品种 电极间距/cm 电压/mV
1 锌 铜 菠萝 3 900
2 锌 铜 苹果 3 650
3 锌 铜 柑 3 850
4 锌 铜 西红柿 3 750
5 锌 铝 菠萝 3 650
6 锌 铝 苹果 3 450
甲同学提出的问题，乙同学解释不正确的是 ( )
甲同学 乙同学
A 实验6中的负极电极反应如何写？ 铝为负极：Al－3e－＝Al3＋
B 实验1,5电流方向为什么相反？ 1中锌为负极，电流由铜经导线到锌，5中铝为负极，铝失去电子，电流由锌经导线流向铝
C 水果电池的电压与哪些因素有关？ 只跟水果的类型有关
D 实验中发光二极管不太亮，如何使它更明亮起来？ 可用铜锌作电极，用菠萝作介质，并将多个此电池串联起来
14.某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如右图)。通电后，溶液中产生白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是 ( )
A．电源中“a”为负极，“b”为正极
B. 电解池中的电解液不可以是NaCl溶液
C．B电极发生的反应：2H 2O+2e-=H2↑+2OH-
D．A.B两端都必须使用铁作电极
15.据报道，氢燃料电池公交汽车已经驶上北京街头。下列说法正确的 （ ）
A．电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法
B．发展氢燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术
C．氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染
D．氢燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能
16.下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，
下列有关说法中不正确的是 ( )
A．该能量转化系统中的水也是可以循环的
B．燃料电池系统产生的能量实际上来自于水
C．水电解系统中的阳极反应：4OH－―4e－＝2H2O＋O2↑
D．燃料电池放电时的负极反应：H2－2e－＋2OH－＝2H2O
17.下列说法正确的是 ( )
A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl－ －2e－=　Cl2 ↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH－
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜
D．钢铁发生电化腐蚀的正极反应式：Fe－2e－ == Fe2+
18.已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“—”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是 ( )
A．充电时作阳极，放电时作正极 B．充电时作阳极，放电时作负极
C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极
19.在理论上可用于设计原电池的化学反应是 ( ) A．2Al(s)十2NaOH(aq)+2H2O(1)＝2NaAlO2(ag)+3H2(g)；△H <0
B．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)＝BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(1)；△H >0
C．CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g)；△H <0
D．FeCl3(aq)十3H2O(1) Fe(OH)3(s)+3HCl(aq)；△H >0
二、填空题
20.某研究性学习小组，为了探究电极与原电池的电解质之间关系，设计了下列实验方案：用铝片、铜片、镁片作电极，分别与下列溶液构成原电池，并接电流表。
(1)若电解质溶液为0.5mol/L硫酸，电极为铜片和铝片，则电流计指针偏向 （填“铝”或“铜”）。铝片上的电极的反应式为 ；
(2)若用浓硝酸作电解质溶液，电极为铜片和铝片，则电流计指针偏向 （填“铝”或“铜”），铝片为 极（填“正”或“负”）。铜极上电极反应式为： ,正极上发生的电极反应式为 ；
(3)若电解质溶液为0.5mol/L氢氧化钠溶液，电极为镁片和铝片，则正极发生的电极反应为 。
通过上述实验探究，你受到的启示是 。
21. 如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时 热量，△H 0；反之，如果反应物所具有的总能量 生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时 热量，△H 0。
22.化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。
⑴蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体，我国南海海底有极其丰富的“可燃冰”资源。
将“可燃冰”从海底取出，“可燃冰”将融化并放出甲烷气体。请你所学的物质结构知识加以解释： 。
⑵设计出燃料电池使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入液化石油气（以C4H10表示）电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－离子。
①已知该电池的负极反应为C4H10＋13O2――26e―＝4CO2＋5H2O，则该电池的正极反应式为 ，电池工作时，固体电解质里的O2－向 极移动。
②液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全而产生的 （填写物质的名称）堵塞电极的气体通道。
⑶能源的紧缺在很大程度上制约了我省的经济发展，请你提出解决江苏省能源紧缺问题的两点建议 。
23.将洁净的金属片A.B .C.D 分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。在每次实验时，记录电压指针的移动方向和电压表的读数如右表所示：
已知构成原电池两电极的金属活动性相差越大，电压表读数越大。请判断：
(1)A、B、C、D四种金属中活泼性最强的是_____________(用字母表示)
(2)若滤纸改用NaOH溶液浸润一段时间后，则在滤纸上能看到有白色物质析出，后迅速变为灰绿色，最后变成褐色。则滤纸上方的金属片为___________(用字母表示)，此时对应的电极反应式为：负极____________________________________
正极___________________________________________
24.铁生锈是比较常见的现象，某实验小组，为研究铁生锈的条件，设计了以下快速.易行的方法：
首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③中潮湿的铁丝依然光亮。
试回答以下问题：
(1)由于与接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于___________。
能表示其原理的反应方程式为_____________________________________
(2)仪器A的名称为______________，其中装的药品可以是_____ __________，其作用是___________________________________________
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为_______________________________________。决定铁生锈快慢的一个重要因素是_____________________________________________
25.X.Y.Z.W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。
已知：①X可分别与Y.W形成X2Y，X2Y2.XW等共价化合物；
②Z可分别与Y.W形成Z2Y.Z2Y2.ZW等离子化合物。
请回答：
(1)Z2Y的化学式是 。
(2)Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是 。
(3)如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C（Ⅰ）.C（Ⅱ）为多孔石墨电极。接通S1后，C（Ⅰ）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：C（I）的电极名称是 （填写正极或负极）；C（II）的电极反应式是 。
(4)铜屑放入稀硫酸不发生反应，若在稀硫酸中加入X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是 。
26.(1)肼(N2H4)又称联氨，在常温下是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在l0lkPa时，32．0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O，放出热量624kJ(25℃时)，N2H4完全燃烧的热化学方程式是 。
(2)肼一空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。肼一空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是 ；负极的电极反应式是 。
(3)下图是一个电解过程示意图。
①锌片上发生的电极反应式是 。
②假设使用肼一空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128g，则肼一空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气 L(假设空气中氧气体积分数为20％)。
(4)传统制备肼的方法是以NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液，该反应的离子方程式是 。
三、计算题
27. 常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息回答下列问题。
⑴通过计算推测：
①原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度。
②t2时所得溶液的pH。
⑵实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。
28. 通常人们把拆开1mol化学键所吸收的能量看成键能，键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应中的反应热（△H），化学反应中的△H等于反应中断裂的化学键的键能之和与反应中形成新的化学键的键能之和的差
化学键 Si—Cl H—H H—Cl Si—Si
键能/KJ.mol 360 436 431 176
工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)+2H2(g)==Si(s)+4HCl(g)，该反应的反应热△H为多少？
参考答案
1．D 2．A 3．CD 4．C 5．B
6.C 解析：电解氢氧化钠相当于电解水，溶液浓度增大pH变大；电解氯化钠生成氢
氧化钠，pH变大；电解稀硫酸，相当于电解水，pH变小。
7.A 解析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的
正负极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应，即CH4 →CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，O2在正极上获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。虽然正极产生OH-，负极消耗OH-，但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH值不断下降。
8.B。解析：A选项是通过构成Zn—Fe原电池，在船壳上加Zn块构成原电池负极，从而保护船体不被腐蚀。B选项是靠氧化膜保护铝。C选项Zn＋Cu2+====Cu＋Zn2+，生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。D选项中Zn—Fe原电池Zn为负极，而Fe—Sn原电池中Fe为负极，故前者Zn被氧化保护了铁。
9.C 解析：燃料电池中O2作正极发生还原反应，燃料作负极发生氧化反应；C在碱性介质中CO2和OH-反应生成CO32-，C不正确。
10.BC。解析：该燃料电池利用丁烷，氧气的反应：2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O依据原电池反应规律：还原剂C4H10在负极被氧化，所以D错误；氧化剂O2在正极被还原O2 + 4e- = 2O2-。电子由负极流出沿外电路流入正极，所以负极正阴离子(O2-)向负极移动。所以A错误。
11.D 解析：若杠杆为导体则构成原电池，铁作负极失电子而溶解：Fe-2e- = Fe2+，溶液中Cu2+在正极(铜极)得电子生成铜，质量增大，而下降，A端低，B端高；若杠杆为绝缘体，则铁球和CuSO4溶液发生置换反应生成Cu覆于表面质量增加，下降，A端高，B端低。
12.C 解析：已知反应Fe + 2H2O = Fe(OH)2 + H2，4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，生成4mol Fe(OH)3，需水10 mol。
13.C 解析：实验6中铝作负极得电子，A正确；实验1中锌作负极，实验5中锌作正极所以电流相反；C中电压除和水果类型有关还和构成原电池的金属等有关，C不正确。
14.B 解析：本题是有关Fe(OH)2的制备，关健是Fe(OH)2极易氧化，本题可以采用
电解过程中生成的H2排除O2在H2环境中反应，所以H2应在B极生成，B极为阴极，b为负极；阳极是铁电极，阴极可为铁电极，也可为其它电极；电解液可能为NaOH也可为NaCl溶液因为铁作电极，活性电极优先反应，铁失电子。
15.C 解析：电解水制氢气需消耗大量的电能不是理想的方法；由于氢是气态，发展
氢燃料的关健是储氢技术；C中氢燃料电池生成水减少污染；原电池是将化学能转化为电能。
16.B 解析：燃料电池系统产生的能量实际上来自于太阳。
17.A 解析：B中氢氧燃料电池H2作负极；粗铜精炼时粗铜作阳极，与电源正极相连；
钢铁发生电化腐蚀时负极反应为：Fe－2e－ = Fe2+。
18.A 解析：“+”表示正极发生还原反应。电解池的阳极发生氧化反应，故充电时“+”接线柱作阳极。
19.A 解析：能设计成原电池的是氧化还原反应。
20.答案：（1）铝；2Al+6H+=2Al3++3H2↑;
(2)铜；正，Cu-2e-=Cu2+.2NO3-+2e-+4H+=2NO2↑+2H2O
(3)2H2O+2e-=2OH-+H2↑ 启示1，电极类型与电解质溶液性质有关；启示2，金属活泼性相对某溶液而言，不同的物质相对同一种金属，可能活泼性发生变化；启示3，根据电极类型比较金属活泼性不一定正确；启示4，可以通过电流流向确定金属的相对活泼性。
解析：在稀硫酸溶液中铝比铜活泼，构成原电池时铜为正极，铝为负极；而在浓硝酸中，铝被钝化，铜溶解，所以铜为负极，电流总是由正极流向负极；在氢氧化钠溶液中镁不失去电子，而铝失去电子。
21.放出，<，小于，吸收，>
22.解析：(1)的关健是从物质结构的角度去解释，晶体是分子晶体，熔沸点低。(2) ①O2在正极反应结合介质可知生成O2-，或结合电子守恒由总方程式减去负极反应可得正极反应，正极生成O2-，负极消耗，向负极移动。
⑴该晶体是分子晶体，各分子间存在较弱的分子间作用力，故“可燃冰”熔沸点较低
⑵①O2＋4e＝2 O2– 向负极移动 ②固体碳（或炭粒）
⑶寻找新能源，提高燃料的燃烧效率等
23.解析：由电子流动方向可判断金属的相对活泼性，可知A.C.D的活泼性比Fe强，由电压大小判断出C最强。由题可知有Fe(OH)2生成说明Fe作负极生成Fe+则可知金属片比B，负极反应：2Fe – 4e- = 2Fe2+ 正极发生类似于吸氧腐蚀的反应：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。
(1)C (2)B 负极：2Fe – 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
24. 解析：钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化腐蚀。此实验在直形管中的现象说明，潮湿是铁生锈的必须前提，而没有潮湿程度对生锈快慢的影响，直形管实验与烧杯实验的对比，则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。
(1)电化腐蚀 (1分) 负极： Fe – 2e- = Fe2+，正极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水氯化钙) 干燥O2(3)①与O2接触 ②与水接触 氧气浓度
25.解析：这种将不同版块的知识（如周期表和电解）联合起来考察已是理科二卷试题的典型考法，在解答时，应将知识联系起来进行解答。符合A2B2类型的化合物常见的有H2O2.Na2O2，根据X2Y2是共价化合物，Z2Y2是离子化合物，确定出X是H元素，Y是O元素，Z为Na元素，XW.ZW中W元素为—1价，可知W为ⅦA族元素，它的原子序数比Na大，且处于短周期，可确定为Cl元素。接通S1时，图示装置为电解池，其中阴极反应为：2H2O+2e—==H2+2OH—，阳极反应为2Cl——2e—=Cl2↑，阴极附近C（OH—）的浓度增大，使酚酞变红，因此，C（Ⅰ）是阴极，C（Ⅱ）是阳极。断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转，说明图示装置为原电池，各电极上发生的反应与之前正好相反，C（Ⅰ）：H2+2OH——2e— = 2H2O，
C（Ⅱ）：Cl2—2e— =2Cl—，即C（Ⅰ）是负极，C（Ⅱ）是正极。过氧化氢有氧化性，能将Cu氧化为Cu2+，发生的反应为Cu＋H2O2＋2H＋＝Cu2＋＋2H2O。
答案：（1）Na2O（2）2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑（3）负极 Cl2＋2e－＝2Cl－
（4）Cu＋H2O2＋2H＋＝Cu2＋＋2H2O
26.解析：本题的难点有两个：一是由氧化还原反应的方程式写电极反应式，氧化反应为原电池的负极反应，如（2）中N2H4在负极失电子。还原反应为原电池的正极反应，如O2在正极得电子生成OH-；二是根据氧化还原反应的原理写化学方程式，注意反应中一定要有氧化剂、还原剂、氧化产物以及还原产物。如（4）中的NaClO作氧化剂，被还原成Cl-。
答案：(1)N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）；△H=-264kJ/mol
(2)O2+2H2O+4e-=4OH-；N2H4+4OH-—4e-=4H2O+N2↑
(3)①Cu2+ +2e-= Cu ②112
(4)ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O
三、计算题
27. 解析：本题的关健是对图象的解读。刚开始时阴极Cu2+得电子，无气体放出，Cu2+反应完溶液中的H+放电，Ⅰ是H2，阳极先是溶液中的Cl-放电，反应完后溶液中的OH-放电，计算时抓住电子守恒。
⑴c(NaCl)＝0.1mol/L c(CuSO4)＝0.1mol/L ②pH＝1 ⑵产生的氯气和氧气在水中的溶解度明显大于氢气
28. ΔH=+236KJ/mol
a
电
源
b
A
B