2020版高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量章末检测 11页

第六章 化学反应与能量 章末检测 一、选择题(本题包括12个小题，每小题4分，共48分。)‎ ‎1．下列装置中，将电能转化为化学能的是(　　)‎ A.火力发电 B.硅太阳能电池 C.用手机打电话 D.用食盐水自制消毒液 解析：火力发电是将化学能转化成电能，故A错误；硅太阳能电池是将光能转化为电能，故B错误；用手机打电话是将电能转化为声能，故C错误；用食盐水自制消毒液是将电能转化为化学能，故D正确。‎ 答案：D ‎2．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是(　　)‎ A．氢氧燃料电池的负极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋‎ D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式Fe－2e－===Fe2＋‎ 解析：O2＋2H2O＋4e－===4OH－是氢氧燃料电池的正极反应，A不正确；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，C不正确；Fe－2e－===Fe2＋是钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式，D不正确。‎ 答案：B ‎3．有如下3个实验：‎ 实验1‎ 将金属X与金属Y用导线连接，浸入电解质溶液中，Y不易腐蚀 实验2‎ 将片状的金属X、W分别投入等浓度盐酸中都有气体产生，W比X反应剧烈 实验3‎ 用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和金属Z的硝酸盐混合溶液，在阴极上首先析出单质Z 依据上述实验现象，下列推测正确的是(　　)‎ A．金属的活动性顺序：Y>Z>X>W B．实验1中，Y作正极 11‎ C．Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出 D．用X、Z和稀硫酸可构成原电池，X作正极 解析：由实验1，2，3分别得到金属的活泼性为X>Y，W>X，Y>Z，综合可得W>X>Y>Z，故A错误；实验1中，Y作正极，故B正确；用X、Z和稀硫酸可构成原电池，X作负极，故D错误；Z和Cu的活泼性无法比较，故C错误。‎ 答案：B ‎4．锂－空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．该电池放电时，正极的反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O B．该电池充电时，阴极发生了氧化反应：Li＋＋e－===Li C．电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替 D．正极区产生的LiOH可回收利用 解析：正极的反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A项错误；电池充电时，阴极发生还原反应，B项错误；有机电解液不能用稀盐酸代替，因为金属锂与稀盐酸能发生反应，C项错误。‎ 答案：D ‎5．Zn－ZnSO4－PbSO4－Pb电池装置如图，下列说法错误的是(　　)‎ A．SO从右向左迁移 B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===Pb C．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变 D．若有‎6.5g锌溶解，有0.1 mol SO通过离子交换膜 解析：锌是负极，SO从右向左迁移，A正确；电池的正极反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，B错误；左边锌失去电子转化为硫酸锌，ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C 11‎ 正确；若有‎6.5 g锌即0.1 mol锌溶解，根据电荷守恒可知有0.1 mol SO通过离子交换膜，D正确。‎ 答案：B ‎6．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H‎2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)‎ A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 解析：根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A正确；不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B正确；阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e－===H2↑，故C错误；根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D正确。‎ 答案：C ‎7．航天燃料从液态变为固态，是一项重要的技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知‎1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是(　　)‎ A．Be＋O2===BeO　ΔH＝－564.3 kJ·mol－1‎ B．Be(s)＋O2(g)===BeO(s)ΔH＝＋564.3 kJ·mol－1‎ C．Be(s)＋O2(g)===BeO(s)ΔH＝－564.3 kJ·mol－1‎ D．Be(s)＋O2(g)===BeO(g)ΔH＝－564.3 kJ·mol－1‎ 解析：A项，没有写上状态，错误；B项，燃烧是放热反应，ΔH＜0，错误；氧化铍是固体，C正确，D错误。‎ 答案：C ‎8．如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列分析正确的是(　　)‎ 11‎ A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－―→H2↑‎ B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法 D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体 解析：K1闭合形成原电池，铁作负极，失电子被腐蚀，石墨电极是正极，氧气得电子变为OH－，pH逐渐升高，A错误、B正确；K2闭合，铁棒作阴极被保护，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C错误；K2闭合形成电解池，两极分别产生氯气和氢气，电路中通过0.002NA个电子时，每极上产生0.001 mol气体，共0.002 mol气体，D错误。‎ 答案：B ‎9．LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式，正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，负极：Li－e－===Li＋。下列说法中正确的是(　　)‎ A．充电时，电池反应为FePO4＋Li===LiFePO4‎ B．充电时，动力电池上标注“＋”的电极应与外接电源的正极相连 C．放电时，电池内部Li＋向负极移动 D．放电时，在正极上是Li＋得到电子被还原 解析：放电时的总反应式为FePO4＋Li===LiFePO4，充电时总反应式为放电时的逆反应，A错误；放电时，Li＋向正极移动，C错误；由放电时正极反应式可知Li＋价态不变，D错误。‎ 答案：B ‎10．如图为两种途径制备硫酸的过程(反应条件略)，下列说法不正确的是(　　)‎ A．途径②增大O2浓度可提高SO2转化率 B．含1 mol H2SO4的浓溶液与足量NaOH反应，放出的热量即为中和热 C．途径②中SO2和SO3均属于酸性氧化物 D．若ΔH1＜ΔH2＋ΔH3，则2H2O2(aq)===2H2O(1)＋O2 (g)为放热反应 解析：A项，增大一种反应物的浓度可以增大另外一种反应物的转化率，故途径②增大O2浓度可提高SO2转化率，正确；B项，中和热的定义：强酸与强碱的稀溶液混合生成1 mol水放出的热量为中和热，含1 mol H2SO4的浓溶液与足量NaOH反应生成2 mol水，且浓溶液溶于水放热，错误；C项，二氧化硫与三氧化硫均属于酸性氧化物，正确；D项，焓值小于0为放热反应，正确。‎ 答案：B 11‎ ‎11．(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 解析：依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。‎ 答案：C ‎12．甲装置中所含的是物质的量之比为1∶2的CuSO4和NaCl的混合溶液，电解过程中溶液的pH随时间t变化的示意图如乙所示(不考虑电解产物与水的反应)。试分析下列叙述中正确的是(　　)‎ A．该混合溶液中的SO导致A点溶液的pH小于B点 B．AB段与BC段在阴极上发生的反应是相同的，即Cu2＋＋2e－===Cu C．BC段阴极产物和阳极产物的体积之比为2∶1‎ D．在整个电解的过程中会出现少量蓝色的Cu(OH)2沉淀 解析：由题意，没有电解前，溶液中的铜离子水解，溶液显酸性，开始时电解CuCl2即AB段，当CuCl2电解完后，溶液是硫酸钠溶液，显中性，这时再电解就是电解水，即BC段，AB段阴极生成铜，BC段阴极生成氢气；BC段电解水，阴极产物氢气和阳极产物氧气的体积之比为2∶1；在整个电解的过程中不会出现蓝色的Cu(OH)2沉淀，A、B、D错误。‎ 答案：C 二、非选择题(本题包括4个小题，共52分)‎ ‎13．(13分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，‎ 11‎ 怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。‎ Ⅰ.已知：Fe2O3(s)＋‎3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)‎ ΔH＝a kJ·mol－1‎ CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝b kJ·mol－1‎ C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝c kJ·mol－1‎ 则反应：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)的焓变ΔH＝________kJ·mol－1。‎ Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。‎ A．C(s)＋CO2(g)===2CO(g)‎ B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)‎ C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)‎ D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ 若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应可以设计成一个原电池，请写出该原电池的电极反应。负极：______________________‎ ‎_____________________________________________________，‎ 正极：________________________________________________。‎ ‎(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下：‎ 已知：电解过程中发生的反应为NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑，NCl3中氮元素为＋3价。‎ ‎①写出电解时阴极的电极反应式______________________。‎ ‎②在阳极上放电的物质(或离子)是________。‎ 解析：Ⅰ.①Fe2O3(s)＋‎3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)‎ ΔH＝a kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝b kJ·mol－1‎ ‎③C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝c kJ·mol－1‎ 由盖斯定律(③－②)×6－①×2得4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝6(c－b)－‎2a kJ·mol－1‎ Ⅱ.‎ 11‎ ‎(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应。A项是非自发进行的氧化还原反应，不选；B项反应是复分解反应，不是氧化还原反应，不选；C项反应是非自发进行的氧化还原反应，不选；D项是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池。‎ D反应是甲烷燃料电池，在碱溶液中甲烷燃料电池中燃料在负极发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应；负极：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；‎ ‎(2)NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑，NCl3中氮元素为＋3价。‎ ‎①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；‎ ‎②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成NCl3。‎ 答案：Ⅰ.6(c－b)－‎‎2a Ⅱ.(1)D　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)①2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎②NH4Cl(NH)‎ ‎14．(12分)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。‎ ‎(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应，生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为___________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(2)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为H2＋NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式__________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(3)Cu2O是一种半导体材料，可通过如图所示的电解装置制取，电解总反应式为2Cu＋H2O===Cu2O＋H2↑，阴极的电极反应式是________________________。用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有1 mol H2消耗时，Cu2O的理论产量为________g。‎ 11‎ ‎(4)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的____________腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的________(填“正”或“负”)极相连。利用______________保护法防止其被腐蚀。‎ 解析：(1)1 mol C8H18(l)完全燃烧生成9 mol水蒸气放出的热量是569.1 kJ×9＝5 121.9 kJ，所以该反应的热化学方程式为C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)‎ ΔH＝－5 121.9 kJ·mol－1；‎ ‎(2)混合动力车上坡或加速时，应是放电过程，根据图示可知，乙电极中由NiOOH转化为Ni(OH)2，发生还原反应，电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，所以乙电极周围的溶液的氢氧根离子浓度增大，pH增大；‎ ‎(3)电解总反应式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，可知电解池的阴极发生的是水中的氢离子放电生成氢气，所以电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当电池中有1 mol H2被消耗时，电路中转移电子的物质的量是2 mol，所以Cu2O的理论产量是1 mol，质量是‎144 g；‎ ‎(4)海水为中性溶液，所以钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀；为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与铅酸蓄电池这样的直流电源的负极相连，作电解池的阴极，利用外加电流的阴极保护法防止其被腐蚀。‎ 答案：(1)C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)‎ ΔH＝－5 121.9 kJ·mol－1　(2)增大　NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－　(3)2H＋＋2e－===H2↑　144‎ ‎(4)吸氧　负　外加电流的阴极 ‎15．(14分)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。‎ ‎(1)①V2O5可用于汽车催化剂，汽车尾气中含有CO与NO气体，用化学方程式解释产生NO的原因____________________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎②汽车排气管内安装了钒(V)及其化合物的催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的气体排出。已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋180.5 kJ/mol ‎2C‎(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ/mol C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol 尾气转化的反应之一：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)‎ 11‎ ΔH＝________。‎ ‎(2)全钒液流储能电池结构如下图，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H＋和SO。电池放电时，负极的电极反应为V2＋－e－===V3＋。‎ ‎①电解质溶液交换膜左边为VO/ VO2＋，右边为V3＋/ V2＋电池放电时，正极反应式为_________________________________________‎ ‎_____________________________________________________，‎ H＋通过交换膜向________移动(填“左”或“右”)。‎ ‎②充电时，惰性电极N应该连接电源________极，充电时，电池总的反应式为____________________________________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(3)若电池初始时左右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活。充电过程分两步完成：第一步VO2＋转化为V3＋，第二步V3＋转化为V2＋，则第一步反应过程中阴极区溶液pH________(填“增大”“不变”“减小”)，阳极区的电极反应式为 ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：(1)②按题干顺序给3个热化学方程式编号，由盖斯定律③×2－①－②得2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝[－393.5×2－180.5－(－221.0)]kJ/mol＝－746.5 kJ/mol。‎ ‎(3)充电激活过程就是电解过程，阴极得电子，V化合价下降，H＋浓度下降，pH增大。‎ 答案：(1)①N2＋O22NO　②－746.5 kJ/mol ‎(2) ①VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O　左 ‎②负　V3＋＋VO2＋＋H2O===V2＋＋VO＋2H＋‎ ‎(3)增大　VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋‎ ‎16．(13分)某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，试回答下列问题：‎ 11‎ ‎(1)通O2的Pt电极为电池________极(填电极名称)；其电极方程式为______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(2)若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则X电极材料为________；电解质溶液为__________。‎ ‎(3)若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是____________。‎ ‎(4)若B电池的电解质溶液为500 mL 1.0 mol·L－1的NaCl溶液，X、Y皆为惰性电极，当电池工作一段时间断开电源K，Y电极有560 mL(标准状况)无色气体生成(假设电极产生气体完全逸出，溶液体积不变)，此时B电池溶液的pH＝________；要使该溶液恢复到原来的状态，需加入(填物质并注明物质的量)_______________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(5)若X、Y均是铜，电解质溶液为NaOH溶液，电池工作一段时间，X极附近生成红色沉淀，查阅资料得知是Cu2O，试写出该电极发生的电极反应式：_____________________________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 解析：(1)如图所示的装置中，A装置是原电池，B装置是电解池。其中对于A装置来说，通入O2的电极为正极，正极发生还原反应，电极方程式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；通入H2的电极为负极，负极发生氧化反应，负极的电极反应式是H2－2e－===2H＋。(2)若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，应该镀件与电源的负极连接，作阴极，镀层金属与电源的正极连接作阳极。因此X电极材料为镀层金属Ag；电解质溶液为含有Ag＋的溶液，如AgNO3溶液。‎ ‎(3)若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，电解精炼铜时，阳极发生反应：Cu－2e－===Cu2＋，活动性比铜强的金属Zn、Fe也失去电子，发生氧化反应，变为金属阳离子进入溶液，活动性比铜弱的金属以固体形式沉在阳极底部，俗称阳极泥。因此该电池阳极泥的主要成分是Ag、Au。(4)Y是阴极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，n(H2)＝‎0.56 L÷‎22.4 L·mol－1＝0.025 mol，根据电解总反应方程式：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑‎ 11‎ ‎＋2NaOH可知：每反应产生1 mol氢气，会同时反应产生2 mol NaOH，由于n(H2)＝0.025 mol，所以n(NaOH)＝2×0.025 mol＝0.05 mol，溶液的体积是500 mL，则c(NaOH)＝0.05 mol÷‎0.5 L＝0.1 mol·L－1，所以pH＝13；在阴极产生0.025 mol H2，在阳极就同时反应产生0.025 mol Cl2，二者反应产生0.05 mol HCl气体，因此要使该溶液恢复到原来的状态，需加入0.05 mol HCl。(5)若X、Y均是铜，由于Cu是活性电极，所以在阳极Cu失去电子变为Cu＋，再与溶液中的OH－结合发生反应。该电极发生的电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O。‎ 答案：(1)正　O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎(2)Ag　AgNO3溶液 ‎(3)Ag、Au　(4)13　0.05 mol HCl ‎(5)2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O 11‎