鲁科版 (2019)选择性必修1微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案——化学反应中能量及物质的转化利用课时训练

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修1微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案——化学反应中能量及物质的转化利用课时训练，共17页。试卷主要包含了单选题，共15小题，非选择题，共5小题等内容，欢迎下载使用。
化学反应中能量及物质的转化利用（四）
一、单选题，共15小题
1．下列关于下图所示电化学装置的分析正确的是

A．若X为直流电源，Y为铜棒接正极，则Fe棒上镀铜
B．若X为直流电源，Y为碳棒接负极，则Fe棒被保护
C．若X为电流计，Y为锌棒，则SO42－移向Fe棒
D．若X为导线，Y为铜棒，则Fe棒发生还原反应
2．在298 K、101 kPa时，已知：
①2H2 (g)＋O2 (g)=2H2O(g) ΔH1
②Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g) ΔH2
③2Cl2(g)＋2H2O(g)=4HCl(g)＋O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是（ ）
A．ΔH3＝2ΔH2－ΔH1 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
3．已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ•mol-1，如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是

A．电极a上发生的电极反应式为：H2S - 2e- = S+2H+
B．电池工作时，电流从电极b经过负载流向电极a
C．电路中每流过1 mol电子，电池内部释放158 kJ的热能
D．每11.2 LH2S参与反应，有1 mol H+经固体电解质膜进入正极区
4．下列关于化学反应的描述中正确的是( )
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．已知NaOH(aq)+HCl(aq) =NaCl(aq)+H2O(1)△H=-57.3 kJ·mol-1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出57.3 kJ的热量
C．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1，则表示CO(g)的燃烧热的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-283.0 kJ·mol-1
D．已知C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=a；2C(s) +O2(g)=2CO(g) △H=b，则b＞2a
5．科学家研发了一种新型锂空气电池，结构如图所示。已知：①电解质由离子液体（离子能够自由移动，非溶液）和二甲基亚砜混合制成，可促进过氧化锂生成；②碳酸锂薄层的作用是让锂离子进入电解质，并阻止其他化合物进入；③二硫化钼起催化作用。下列叙述不正确的是（ ）

A．放电时，a极发生氧化反应
B．放电时的总反应是2Li+O2=Li2O2
C．充电时，Li+在电解质中由b极移向a极
D．充电时，b极的电极反应式为：Li2O2+2e-=2Li+ O22-
6．Li—SOCl2电池(如图)具有很高的比能量(单位质量所能输出的电能)，其中的选择性透过膜只允许Cl-通过。该电池的总反应为。下列有关该电池的说法正确的是


A．Li电极为正极
B．放电时Cl-通过选择性透过膜从右往左迁移
C．C电极发生的电极反应式为2SOCl2-4e-=SO2↑+S+4Cl-
D．若有7gLi参加反应，则有1mol电子通过电解质溶液
7．对于反应中的能量变化，下列表述正确的是

A．断开化学键的过程会放出能量
B．加热才能发生的反应一定是吸热反应
C．如图所示可能为Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
D．石墨转化为金刚石需要吸收能量，说明金刚石比石墨稳定
8．沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）

A．碳棒b的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
B．光照强度对电池的输出功率有影响
C．外电路的电子方向：碳棒a→碳棒b
D．酸性增强不利于菌落存活，故工作一段时间后，电池效率降低
9．下列对反应热的描述中，正确的是
A．甲烷的燃烧热△H =－890.3 kJ·mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H =－890.3 kJ·mol-1
B．一定条件下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3放热akJ，其热化学方程式为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H =－2a kJ·mol-1
C．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则水分解的热化学方程式表示为：2H2O(l) =2H2(g)+O2(g) △H =+571.6 kJ·mol-1
D．HCl和NaOH反应中和热△H =－57.3 kJ·mol-1，则CH3COOH和NaOH反应生成1mol水时放出的热量为57.3kJ
10．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池如图所示，电池总反应为：

Zn + Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2。下列叙述中正确的是（ ）
A．在使用过程中，电解质KOH不断被消耗
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．正极反应式为：Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
11．反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示，下列说法错误的是

A．该正反应是吸热反应
B．反应物的总键能大于生成物的总键能
C．加入催化剂后，化学反应加快，△E减小
D．反应达到平衡时，升高温度，A的转化率增大
12．用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol－1
下列说法不正确的是
A．由反应①、②可推知：CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867kJ·mol－1
B．等物质的量的甲烷分别参与反应①、②，则反应转移的电子数相等
C．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为3.2NA
D．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4 kJ
13．等物质的量的N2、O2、CO2的混合气体，通过Na2O2后，相同条件下测得混合气体的体积是原来的8/9，则此时混合气体中的三者物质的量之比是（ ）
A．1:1:0 B．3:4:0.5 C．1.5:2:0.5 D．3:3:2
14．工业废气H2S经资源利用后可回收能量并得到单质硫。反应原理如图所示。下列说法不正确的是

A．电极a为电池的负极
B．电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O
C．若电路中通过2mol电子，则电池内部释放632kJ热量
D．若有17gH2S参与反应，则会有1molH+经质子膜进入正极区
15．在298.15 K、100 kPa条件下，N2(g) +3H2 (g)=2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1，N2 (g) 、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K-1·mol-1。一定压强下，1 mol反应中，反应物[N2(g) +3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是
A． B．
C． D．


二、非选择题，共5小题
16．按要求填空。
（1）氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
①与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_____________________(至少答出两点)。
②利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为____________。
（2）有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：
ΔH＝＋88.6 kJ·mol－1。则M、N相比，较稳定的是____________。
（3）火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛一定比例混合高温下煅烧，产物可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)ΔH＝－1 176 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为______________。
（4）在一定温度下，4 L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图：

①该反应的化学方程式为____________________________。
②若t2＝2 min，计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为______________。
③t2时刻，反应物的转化率为______________。
17．(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是__________。
A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H>0
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △HBr->Cl->OH->含氧酸根(NO3->SO4 2-)>F-；阴极：溶液中阳离子得电子，得电子能力：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H2O（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+（即活泼型金属顺序表的逆向）。
18．D 4 E 2 A 12 C 8 2CO(g) + O2(g) == 2CO2(g) ΔH2 =－566.0 kJ·mol-1 H2S（g）+2O2（g）=SO42﹣（aq）+2H+（aq）△H=﹣806.39 kJ•mol﹣1
【详解】
I、本题考查常见几种晶体的晶胞，（1）金刚石属于原子晶体，以正四面体形式向外延伸的空间网状结构，即D为金刚石结构，金刚石晶体中，每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻的4个碳原子结合，即每个碳原子与4个碳原子最接近且距离相等；（2）石墨是层状平面六元并环结构，即B为石墨的结构，每一个碳原子被3个六元环共用，根据均摊法，属于一个六元环的的碳原子平均为6×1/3=2；（3）氯化钠属于离子晶体，表示氯化钠结构的是A，根据氯化钠的晶胞，与Na＋最近且距离相等的钠离子同层有4个，上层有4个，下层有4个，因此与最近且距离相等的Na＋的个数为12个；（4）氯化铯为离子晶体，Cs＋位于晶胞内部，表示氯化铯结构的是C，Cs＋位于体心，Cl－位于8个顶点，因此每个Cs＋与8个Cl－紧邻；II、本题考查热化学反应方程式的书写，（1）1molCO燃烧时放出的热量为kJ=283kJ，因此CO燃烧的热化学反应方程式为CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－2283kJ·mol－1或2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) △H=－566.0kJ·mol－1；（2）利用盖斯定律，反应热只与始态和终态有关，与反应途径无关，因此H2S（g）+2O2（g）=SO42﹣（aq）+2H+（aq）△H=(－221.19－585.20)kJ·mol－1=﹣806.39 kJ•mol﹣1。
19．热值大 无污染 原料充足 CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） △H＝－890kJ/mol N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H＝－92kJ/mol 1﹕1
【详解】
（1）单位质量的氢气和其他燃料相比，燃烧产生的热量多，氢气燃烧产物是水，无污染，而且氢气可以用水为原料制取，原料充足。所以氢气和其他化石燃料相比，具有热值大、无污染、原料充足等优点。
（2）4 g甲烷的物质的量为0.25mol，在氧气中燃烧生成CO2和液态水，放出222.5 kJ热量，那么1mol甲烷完全燃烧放出222.5kJ×4=890kJ的热量，所以甲烷燃烧的热化学方程式为CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） △H＝－890kJ/mol。
（3）拆开1mol H－H键、1mol N－H键、1mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）的△H＝946 kJ+3×436 kJ-6×391 kJ=－92kJ，所以合成氨反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H＝－92kJ/mol。
（4）设炭粉的物质的量为xmol，则氢气的物质的量为0.2-x，根据氢气和碳燃烧的热化学方程式：393.5x+241.8(0.2-x)=63.53，解得x=0.1，则混合物中C和H2 的物质的量均为0.1mol ，C与H2的物质的量之比为1﹕1。
20．①② ③ 242kJ O2(g)+2H2S(g)=2H2O(g)+2S(g) ΔH=-444kJ•mol-1 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+182.6 kJ/mol 否
【详解】
(1)放热反应中ΔH＜0，吸热反应中ΔH＞0，上述反应中属于放热反应的是①②，属于吸热反应的是③；
(2)2gH2的物质的量为1mol，根据反应①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-242kJ•mol-1可知，1molH2完全燃烧生成气态水时放出的热量为242kJ，则2gH2完全燃烧生成气态水放出的热量为242kJ；
(3)已知：①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-242kJ•mol-1
②H2(g)+S(g)=H2S(g) ΔH=-20kJ•mol-1
根据盖斯定律：(①-②)×2可得O2与H2S反应生成S的热化学方程式O2(g)+2H2S(g)=2H2O(g)+2S(g) ΔH=-444kJ•mol-1；
(4)根据图示，反应物为N2和O2，生成物为NO，反应物的总能量小于生成物的总能量，该反应为吸热反应，ΔH=+182.6 kJ/mol，则该热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+182.6 kJ/mol；
(5)催化剂只改变反应速率和反应历程，不改变反应的焓变。