2019届高考化学一轮复习化学反应与能量作业(3) 8页

化学反应与能量 ‎1.(改编)已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)‎ ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1;H—H、和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a为(　　)。‎ A.-332　　B.-118　　C.+350　　D.+130‎ 解析▶　①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=a kJ·mol-1,‎ ‎②2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1。‎ 根据盖斯定律,由①×2-②可得2H2O(g)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+(2a+220) kJ·mol-1‎ 根据H—H、和O—H键的键能数据,得:‎ ‎4×462 kJ·mol-1-2×436 kJ·mol-1-496 kJ·mol-1=(2a+220) kJ·mol-1,解得a=+130。‎ 答案▶　D ‎2.(改编)肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):键为942、键为500、N—N键为154。则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是(　　)。‎ A.194 B.391 C.516 D.658‎ 解析▶　1 mol N—N键断裂,共吸收154 kJ能量;4 mol N—H键断裂,共吸收4x kJ能量;1 mol OO键断裂,共吸收500 kJ能量,由图示可知,断裂1 mol N2H4和1 mol O2中的化学键需吸收2752 kJ-534 kJ=2218 kJ能量,则154+4x+500=2218,x=391。‎ 答案▶　B ‎3.(2018年白银市一中模拟)已知:‎ ‎①C6H12O6(s)2C2H5OH(l)+2CO2(g)　ΔH1‎ ‎②6CO2(g)+6H2O(g)C6H12O6(s)+6O2(g)　ΔH2‎ ‎③2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)　ΔH3‎ ‎④2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(l)+3H2O(g)　ΔH4‎ 下列有关说法正确的是(　　)。‎ A.H2的燃烧热为ΔH‎3‎‎2‎ B.反应①使用催化剂,ΔH1将减小 C.标准状况下,反应②生成1.12 L O2,转移的电子数为0.1NA D.2ΔH4=ΔH1+ΔH2-6ΔH3‎ 解析▶　由反应③可得H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g) H2O(g)　ΔH=-‎1‎‎2‎HΔ3,但氢气的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成液态水时所放出的热量,所以‎1‎‎2‎HΔ3不是氢气的燃烧热,A项错误;催化剂不能改变反应的焓变,B项错误;反应②每生成6 mol O2转移电子24 mol,则在标准状况下,生成1.12 L O2,转移的电子数为0.N2A,C项错误;根据盖斯定律,由①+②-6×③得反应4CO2(g)+12H2(g) 2C2H5OH(l)+6H2O(g)　2HΔ4=HΔ1+HΔ2-6HΔ3,D项正确。‎ 答案▶　D ‎4.(改编)酸性废水中的NH‎4‎‎+‎可在一定条件下利用硝酸盐菌转化为NO‎3‎‎-‎,再用如图所示的电化学装置除去NO‎3‎‎-‎,下列有关说法正确的是(　　)。‎ A.a端是直流电源的负极 B.该装置把化学能转化为电能 C.图中离子交换膜应为阴离子交换膜 D.阴极的电极反应式为2NO‎3‎‎-‎+12H++10e-N2↑+6H2O 解析▶　由图可知,电解池的右侧 NO‎3‎‎-‎转化为N2,N元素的化合价由+5价降为0价,说明右侧为电解池的阴极,因此b为电源的负极,a为电源的正极,A项错误;该装置是电解池,把电能转化为化学能,B项错误;左侧为阳极,发生的电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,为保持电荷平衡,产生的H+通过离子交换膜进入右侧,所以离子交换膜为阳离子交换膜,C项错误;右侧为电解池的阴极,发生的电极反应为2NO‎3‎‎-‎+12H++10e-N2↑+6H2O,D项正确。‎ 答案▶　D ‎5.(改编)NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂,工业上可采用电解法制备,工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　)。‎ A.若直流电源为铅蓄电池,则b极为Pb B.阳极反应式为ClO2+e-ClO‎2‎‎-‎ C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变,气体X为Cl2‎ D.制备18.1 g NaClO2时,理论上有0.2 mol Na+由交换膜左侧向右侧迁移 解析▶　左边通入ClO2,ClO2得电子产生ClO‎2‎‎-‎,故左边电极为阴极,连接电源的负极,铅蓄电池中Pb极为负极,则a极为Pb,A项错误;阳极Cl-失电子产生Cl2,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,B项错误;交换膜左侧NaOH不参与电极反应,物质的量不变,根据B项分析可知气体X为Cl2,C项正确;电解池中阳离子向阴极移动,则制备18.1 g(0.2 mol)NaClO2时,转移电子0.2 mol,理论上有0.2 mol Na+由交换膜右侧向左侧迁移,D项错误。‎ 答案▶　C ‎6.(改编)硼酸(H3BO3)为一元弱酸,已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3+OH-B(OH‎)‎‎4‎‎-‎,H3BO3可以通过电解的方法制备,其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法错误的是(　　)。‎ A.a为阳极 B.阳极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+‎ C.B(OH‎)‎‎4‎‎-‎穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室 D.当电路中通过3 mol电子时,可得到1 mol H3BO3‎ 解析▶　a与电源的正极相连接,为阳极,A项正确;阳极发生氧化反应,硫酸中的阴离子有OH-和SO‎4‎‎2-‎,因为还原性OH->SO‎4‎‎2-‎,所以失去电子的是OH-,OH-来自水的电离,故阳极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,B项正确;电解时阴极上水得电子生成H2和OH-,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,原料室中的Na+通过阳膜进入阴极室,B(OH‎)‎‎4‎‎-‎通过阴膜进入产品室,C项正确;阳极室中氢离子通过阳膜进入产品室,理论上每生成1 mol H3BO3,需要1 mol H+、1 mol B(OH‎)‎‎4‎‎-‎,故需要转移1 mol电子,D项错误。‎ 答案▶　D ‎7.(改编)铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图1所示,工作原理为Fe3++Cr2+放电充电Fe2++Cr3+。图2为利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫的质子膜燃料电池。下列说法正确的是(　　)。‎ A.图1电池放电时,Cl-从负极穿过选择性透过膜移向正极 B.图1电池放电时,电路中每通过0.1 mol电子,Fe3+浓度降低0.1 mol·L-1‎ C.用图2电池给图1装置充电时,图2中电极a接图1的正极 D.用图2电池给图1装置充电时,每生成1 mol S2(s),图1装置中就有4 mol Cr3+被还原 解析▶　根据原电池工作原理,内电路中的阴离子向负极移动,A项错误;电池放电时,电路中每通过0.1 mol电子,Fe3+的物质的量减小0.1 mol,但其浓度降低多少由溶液体积决定,B项错误;图2中在电极a上,H2S失去电子生成S2,所以电极a为负极,应连接图1的负极,C项错误;在图2中每生成1 mol S2(s)转移4 mol电子,则图1中就有4 mol Cr3+被还原为Cr2+,D项正确。‎ 答案▶　D ‎8.某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。下列说法正确的是(　　)。‎ A.正极反应式为AgCl+e-Ag+Cl-‎ B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变 D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 解析▶　A项, 正极发生Cl2得电子生成Cl-的反应,错误;B项,左侧Ag被氧化,生成的Ag+转化为AgCl,故左侧溶液中有大量白色沉淀生成,错误;C项,若用NaCl溶液代替盐酸,电池总反应不变,错误;D项,当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧产生的0.01 mol Ag+与盐酸中的Cl-结合生成AgCl沉淀,同时约有0.01 mol H+通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中,故左侧溶液共约减少0.02 mol离子,正确。‎ 答案▶　D ‎9.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)。‎ A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移 B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-xLi++C6‎ C.充电时,若转移1 mol e-,石墨(C6)电极将增重7x g D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+Li+‎ 解析▶　充电时石墨电极的电极反应式为xLi++C6+xe-LixC6,转移1 mol e-,石墨(C6)电极将增重7 g,C项错误。‎ 答案▶　C ‎10.全钒液流电池装置如图所示,电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法错误的是(　　)。‎ A.充电时,氢离子通过交换膜移向右侧 B.充电时,电源负极连接a电极 C.放电时,装置发生的总反应为VO‎2‎‎+‎+V2++2H+VO2++V3++H2O D.质子交换膜可阻止VO‎2‎‎+‎与V2+直接发生反应 解析▶　根据图示的箭头和物质化合价变化,可推知放电时a为正极,b为负极;充电时a为阳极,b为阴极。充电时阳离子向阴极移动,A项正确;充电时,电源负极连接b电极,B项错误;根据放电箭头方向的反应物和产物,可以写出放电时的总反应,C项正确;质子交换膜只允许氢离子通过,VO‎2‎‎+‎与V2+不能通过质子交换膜,因此无法接触发生反应,D项正确。‎ 答案▶　B ‎11.依据信息书写热化学方程式。‎ ‎(1)在25 ℃、101 kPa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ,其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀,则乙醇燃烧的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)已知25 ℃、101 kPa时,Mn(s)+O2(g)MnO2(s)　ΔH=-520 kJ·mol-1;‎ S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-297 kJ·mol-1;‎ Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)　ΔH=-1065 kJ·mol-1。‎ SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是　。 ‎ ‎(3)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。该转化可通过如图所示的催化循环实现。‎ 其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s)H2O(g)+CuCl2(s)　ΔH1‎ 反应②生成1 mol Cl2的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。 ‎ ‎(4)NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化如图所示,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:　。 ‎ 解析▶　(1)因生成的CO2用过量饱和石灰水完全吸收,可得100 g (1 mol) CaCO3沉淀,由碳元素守恒可知,二氧化碳的物质的量也为1 mol,即生成1 mol二氧化碳放出的热量为Q kJ,而完全燃烧1 mol无水乙醇时生成2 mol二氧化碳,则放出的热量为Q kJ×2=2Q kJ,热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-2Q kJ·mol-1。‎ ‎(2)将已知的热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,由③-②-①可得MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)　ΔH=-248 kJ·mol-1。‎ ‎(3)由图示可知,整个过程为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g),反应①为2HCl(g)+CuO(s)H2O(g)+CuCl2(s)　ΔH1,反应②的热化学方程式为CuCl2(s)+‎1‎‎2‎O2(g)CuO(s)+Cl2(g)　ΔH2,根据盖斯定律,由①+②可得总反应的热化学方程式为2HCl(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(g)+Cl2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2。‎ ‎(4)该反应的焓变ΔH=E1-E2=134 kJ·mol-1-368 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1,热化学方程式为NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1。‎ 答案▶　(1)C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-2Q kJ·mol-1‎ ‎(2)MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)　ΔH=-248 kJ·mol-1‎ ‎(3)2HCl(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(g)+Cl2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2‎ ‎(4)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1‎ ‎12.(1)电解尿素[化学式为CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置如图1所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)间接电化学方法除去尿素[CO(NH2)2]的原理如图2所示。阳极室中发生的反应依次为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”);若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为　　　　g(忽略气体的溶解)。 ‎ 解析▶　(2)右室消耗氢离子,左侧等量的氢离子移向右室,pH不变。‎ 答案▶　(1)CO(NH2)2-6e-+8OH-CO‎3‎‎2-‎+N2↑+6H2O ‎(2)2Cl--2e-Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2OCO2+N2+6HCl　不变　7.2‎ ‎13.特殊情境电解池电极反应式的书写。‎ ‎(1)以铝棒为阳极,在H2SO4 溶液中电解,铝棒表面形成氧化膜,阳极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)MnO2的生产方法之一是电解酸化的MnSO4溶液,阳极反应式是　　　　　 　　　　　。 ‎ ‎(3)电解精炼银的装置如图1所示,　　　　(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为　。  ‎ 图1‎ ‎(4)图2所示装置可用于制备N2O5 。‎ 图2‎ ‎①N2O5在电解池的阳极区生成,其电极反应式为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②阴极区产生的无色气体被氧化为红棕色后可以转化为N2O4,当电路中通过6 mol e-时整个电解槽中参加反应的硝酸为　　　　mol。 ‎ 答案▶　(1)2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+‎ ‎(2)Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+‎ ‎(3)a　NO‎3‎‎-‎+e-+2H+NO2↑+H2O ‎(4)①N2O4-2e-+2HNO32N2O5+2H+‎ ‎②8‎ ‎14.请根据化学学科中的基本理论,回答下列问题:‎ ‎(1)纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂,火法还原CuO可制得Cu2O。已知:1 g C(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2 kJ,Cu2O(s)与O2(g)反应的能量变化如图1所示。请写出用足量炭粉还原CuO(s)制备Cu2O(s)的热化学方程式:　。 ‎ 图1‎ ‎(2)以甲醇燃料电池为电源,用电解法制备Cu2O的装置如图2所示:‎ ‎①气体A的化学式为　　　　　　。 ‎ ‎②电解池中,阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③电解一段时间后,欲使电解池溶液恢复原来的组成,应向其中补充一定量的　　　　　(填化学式)。 ‎ 解析▶　(1)已知1 g C(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2 kJ,则24 g(2 mol)C(s)燃烧全部生成一氧化碳时放出热量220.8 kJ,热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-220.8 kJ·mol-1(①式),依据图1书写热化学方程式2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)　ΔH=-292 kJ·mol-1(②式)。‎ 根据盖斯定律,由‎①-②‎‎2‎得2CuO(s)+C(s)CO(g)+Cu2O(s)　ΔH=+35.6 kJ·mol-1。‎ ‎(2)①燃料电池中通氧气的一极为正极,连接电解池的阳极(铜电极),可知气体A为氧气。‎ ‎②电解池的阳极是铜被氧化,电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O。‎ ‎③电解池内发生的总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑,可知需要补充的物质是水。‎ 答案▶　(1)2CuO(s)+C(s)CO(g)+Cu2O(s)　ΔH=+35.6 kJ·mol-1‎ ‎(2)①O2‎ ‎②2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O ‎③H2O