2023届人教版高考化学一轮复习化学反应与能量单元测试含答案

化学反应与能量

一、选择题：本题包括10小题，每小题只有一个选项最符合题意。

1．在25 ℃ 101 kPa时，下列关于反应热的说法不正确的是(　　)

A．1 mol 钠与2 mol 钠完全燃烧时，燃烧热相同

B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ/mol，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔH＝－(2×283.0)kJ/mol

C．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol，若将含1 mol HNO3的稀溶液与含1 mol Ba(OH)2的稀溶液混合，放出的热量为57.3 kJ

D．2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol

D　[燃烧热是以1 mol 物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为基准，故1 mol 钠与2 mol 钠完全燃烧时，燃烧热相同，A项正确；CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ/mol，则2 mol CO(g)完全燃烧放出热量为2×283.0 kJ，热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔH＝－(2×283.0)kJ/mol，B项正确；含1 mol HNO3的稀溶液与含1 mol Ba(OH)2的稀溶液混合生成1 mol H2O(l)，故放出的热量为57.3 kJ，C项正确；2 g H2为1 mol，完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol，D项错误。]

2．根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是(　　)

A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－(b－a)kJ·mol－1

B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－(a－b)kJ·mol－1

C．2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g) ΔH＝2(a＋b－c)kJ·mol－1

D．2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g) ΔH＝2(b＋c－a)kJ·mol－1

D　[由图可知，0.5 mol N2(g)＋1.5mol H2(g)→1 mol NH3(g)断键吸收a kJ热量，成键释放b kJ热量，据此可得热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－2(b－a)kJ·mol－1，A、B项均错误；逆向分析，1 mol NH3(l)→1 mol NH3(g)吸收c kJ热量，1 mol NH3(g)→1 mol N＋3 mol H 吸收b kJ热量，1 mol N＋3 mol H →0.5 mol N2(g)＋1.5 mol H2(g)放出a kJ热量，据此可得1 mol NH3(l)→0.5 mol N2(g)＋1.5 mol H2(g)要吸收(b＋c－a) kJ热量，据此可得热化学方程式：2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g) ΔH＝2(b＋c－a)kJ·mol－1，D项正确，C项错误。]

3．下图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)

A．氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应

B．电极Ⅱ上发生还原反应，作原电池的正极

C．该原电池的总反应式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋

D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，K＋移向负极区

C　[双液原电池中，氧化剂在正极区，还原剂在负极区，并非直接接触，A项错误；Pt电极是惰性电极，则电极Ⅱ(Cu)是负极，发生氧化反应，B项错误；负极上Cu被氧化生成Cu2＋，正极上Fe3＋被还原生成Fe2＋，则电池总反应式为：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，C项正确；原电池中，阳离子向正极区移动，则盐桥中K＋移向正极区，D项错误。]

4．保护海水中钢闸门的一种方法如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．锌板作牺牲阳极

B．钢闸门作正极(阴极)

C．锌板发生的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋

D．电子由钢闸门向锌板移动

D　[钢闸门与锌板相连浸泡在海水中，形成原电池，采取牺牲阳极法，锌板作负极，即牺牲阳极，钢闸门作正极(阴极)，A、B项正确；锌板是负极，被氧化生成Zn2＋，C项正确；原电池中电子由负极流向正极，则电子由锌板向钢闸门移动，D项错误。]

5．环己酮(O)在生产生活中有重要的用途，可在酸性溶液中用环己醇间接电解氧化法制备，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．a 极与电源负极相连

B．a 极电极反应式是 2Cr3＋－6e－＋14OH－===Cr2O＋7H2O

C．b 极发生氧化反应

D．理论上生成 1 mol 环己酮时，有 1 mol H2生成

D　[根据原理图可知，a极为电解池的阳极，Cr3＋失电子发生氧化反应，电极反应式是2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋，b极为阴极，氢离子得电子发生还原反应生成氢气，结合转移电子数相等计算。由上述分析可知，A、B、C项错误；理论上由环己醇(C6H12O)生成1 mol环己酮(C6H10O)，转移2 mol电子，根据电子守恒可知，阴极有1 mol氢气放出，D项正确。]

6．H2与 ICl 的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列叙述中错误的是(　　)

A．反应①、反应②均为放热反应

B．反应①、反应②均为氧化还原反应

C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关

D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1

C　[根据图中物质能量的相对高低可知，反应①和②均为放热反应，A项正确；反应①有单质参加，反应②有单质生成，则反应①和②均为氧化还原反应，B项正确；一般来说，正反应的活化能越大，反应速率越慢，反应①正反应活化能大于反应②的，则反应①比反应②慢，C项错误；H2与 ICl 的反应分①、②两步进行，根据盖斯定律及图像可知，反应①和②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，D项正确。]

7．Zulema Borjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．该装置可以在高温下工作

B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜

C．该装置工作时，电能转化为化学能

D．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋

D　[高温下，硫还原菌会死亡，电池效率降低，A项错误；负极上CH3COO－被氧化生成CO2，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，负极消耗CH3COO－生成H＋，为维持负极区溶液呈电中性，Cl—向负极区迁移，则X为阴离子交换膜；正极通入空气(氧气)，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，为维持正极区电解质溶液呈电中性，海水中Na＋向正极区迁移，则Y是阳离子交换膜，B项错误，D项正确；该装置为原电池，可将化学能转化为电能，C项错误。]

8．用水吸收 NOx的相关热化学方程式如下：

①2NO2 (g)＋H2O(l) ===HNO3 (aq)＋HNO2 (aq)  ΔH＝－116.1 kJ/mol

②3HNO2 (aq) ===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)   ΔH＝＋75.9 kJ/mol

则反应 3NO2 (g)＋H2O(l)=== 2HNO3 (aq)＋NO(g)的ΔH等于(　　)

A．＋136.2 kJ/mol　　　　　　 B．－136.2 kJ/mol

C．－40.2 kJ/mol     D．＋40.2 kJ/mol

B　[分析已知热化学方程式及目标热化学方程式，确定中间产物是HNO2。由①×＋②×可得：3NO2 (g)＋H2O(l)===2HNO3 (aq)＋NO(g)，根据盖斯定律，则有ΔH＝×(－116.1 kJ/mol)＋75.9 kJ/mol×＝－136.2 kJ/mol。]

9．乙炔选择性加氢是工业上重要催化反应之一。原子级分散的Cu催化剂Cu1/ND@G在乙炔氢化反应中，可有效促进乙炔的活化和乙烯的脱附，过程如下图所示。下列说法错误的是(　　)

A．乙炔加氢制乙烯的反应是放热反应

B．B→C过程的能量变化为1.36 eV

C．Cu1/ND@G不会使乙炔加氢制乙烯反应的ΔH发生改变

D．反应中间产物乙烯脱附能垒(1.08 eV)小于乙烯进一步加氢能垒(1.27 eV)，有利于乙烯脱附而避免乙烯进一步过度加氢

B　[由图可知，乙炔具有能量高于乙烯具有能量，则乙炔制乙烯是放热反应，A项正确；由图可知，B→TS1过程的能量变化为1.36 eV，B项错误；Cu1/ND@G是催化剂，只能加快反应速率，不能改变反应的ΔH，C项正确；乙烯脱附能垒小于乙烯进一步加氢能垒，说明前者反应速率大于后者，故有利于乙烯脱附而避免乙烯进一步过度加氢，D项正确。]

10．2-萘酚(OH)在生产环境中主要以粉尘、气溶胶形式存在，可采用催化剂(Ag@AgBr/mpTiO2，其中mpTiO2为介孔二氧化钛，具有大的比表面积和渗透能力)条件下的光降解法除去环境中的该污染物，工作原理如图。下列判断正确的是(　　)

A．该除去方法中的能量转化只有化学能转化为电能

B．mp-TiO2可加快O2的失电子速率

C．负极反应：－46e－＋23O2－===10CO2＋4H2O

D．该法降解144 g 2萘酚时，装置吸收空气约为1 288 L

C　[由原理图可知，太阳能参与了该降解方法，即存在太阳能转化为化学能，A项错误；O2在该装置中得电子，B项错误；负极2萘酚被氧化，失电子生成二氧化碳和水，C项正确；由正负极反应可知关系式：2～23O2，144 g 2萘酚为1 mol，降解1 mol  2萘酚时，消耗11.5 mol O2，空气中O2约占，即消耗空气为57.5 mol，即标准状况下的1 288 L，但该选项缺少标准状况条件，故消耗的空气体积不确定，D项错误。]

二、非选择题：本题包括3小题。

11．(1)CuCl(s)与 O2反应生成 CuCl2(s)和一种黑色固体。在 25 ℃、101 kPa 下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s) ，放热44.4 kJ ，该反应的热化学方程式为_____________________________________________。

(2)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂 N2O4反应生成 N2和水蒸气。

已知：①N2 (g)＋2O2 (g)=== N2O4(l)

ΔH1＝－19.5 kJ/mol

②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)

ΔH2＝－534.2 kJ/mol

写出肼和N2O4反应的热化学方程式_______________________________。

(3)饮用水中的NO主要来自 NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化如下图所示：

①分别写出第一步反应和第二步反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

②1 mol NH全部被氧化成NO的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

解析　(2)将②×2－①可得反应：2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，根据盖斯定律，该反应的ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝2×(－534.2 kJ/mol)－(－19.5 kJ/mol)＝－1048.9 kJ/mol。

(3)根据两步反应的能量变化写出第一步、第二步反应的热化学方程式，将两步反应相加可得反应：NH(aq)＋2O2(g)=== NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)，根据盖斯定律，该反应的ΔH＝(－273 kJ/mol)＋(－73 kJ/mol)＝－346 kJ/mol。

答案　(1)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6 kJ/mol

(2)2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1048.9 kJ/mol

(3)①NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－273 kJ/mol

NO(aq)＋O2(g)=== NO(aq)　ΔH＝－73 kJ/mol

②NH(aq)＋2O2(g)=== NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－346 kJ/mol

12．新能源汽车所用蓄电池分为铅酸蓄电池、二次锂电池、空气电池等类型。请回答下列问题：

(1)2019年诺贝尔化学奖授予了为锂离子电池发展做出贡献的约翰·班宁斯特·古迪纳夫等三位科学家。如图所示为水溶液锂离子电池体系。

①放电时，电池的负极是_______(填a或b)，电极反应式为________________________。

②放电时，Li2SO4溶液中Li＋从______迁移(填“a向b”或“b向a”)。

(2)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电池总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。

①放电时，正极的电极反应式是___________________________________________，电解质溶液中c(H2SO4)

_________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②用该蓄电池作电源，进行粗铜(含Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼。如图所示，电解液c选用____________溶液，A电极的材料是_______，B电极反应式是___________________。

③用该蓄电池作电源，A、B为石墨电极，c为氯化钠溶液，进行电解。如上图所示，则A电极产生的气体是________，B电极的电极反应式为____________________________。

解析　(1)Li是活泼金属，放电时，Li作负极被氧化为Li＋，电极反应为Li－e－===Li＋。Li2SO4溶液中Li＋向负极移动。

(2)①放电时，PbO2在正极发生还原反应，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，反应中消耗H2SO4，溶液中c(H2SO4)减小。

②根据图中电流的流向判断，A是阳极，B是阴极。电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解液是CuSO4或CuCl2等。

③电解氯化钠溶液，A电极是阳极，Cl－放电产生Cl2；B电极是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。

答案　(1)①b　Li－e－===Li＋　②b向a

(2)①PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　 减小

②CuSO4(或CuCl2等)　粗铜　Cu2＋＋2e－===Cu

③Cl2　2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

13．某化学兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合K时，观察到电流表的指针发生了偏移。

请回答下列问题：

(1)乙装置的名称是________；Zn为________极。

(2)写出电极反应：Cu极：___________________________________；

石墨棒极：______________________。

(3)当甲中产生0.1 mol气体时，乙中产生的气体在标准状况下的体积应为________。

(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，闭合K一段时间后，乙中溶液的颜色________(填“变深”“变浅”或“不变”)。

(5)若乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，闭合K一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；乙中溶液的pH将________。

(6)若乙中电极不变，将其溶液换成饱和Na2SO4溶液，闭合K一段时间，当阴极上有a mol气体生成时，同时有ω g Na2SO4·10H2O析出，假设温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为__________________(用含ω、a的表达式表示，不必化简)。

解析　(1)乙中Pt、石墨棒都是惰性电极，甲中Zn和Cu都是活性电极，则甲是原电池，Zn是负极，Cu是正极；乙是电解池，Pt是阳极，石墨棒是阴极。

(2)甲中电解液是稀硫酸，Cu极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；石墨棒阴极上Cu2＋发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。

(3)甲中Cu电极产生H2，产生0.1 mol气体时，电路中通过0.2 mol电子；乙中Pt电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，则转移0.2 mol 电子时生成0.1 mol Cl2，在标准状况下的体积为2.24 L。

(4)铜电极是活性电极，乙为电镀池，在石墨棒上电镀铜，电解液中c(Cu2＋)不变，则乙中溶液的颜色不变。

(5)甲中电池总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，溶液的pH增大；乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电池总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，反应生成NaOH，溶液的pH增大。

(6)利用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，电池总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，阴极上析出H2，则阴极上有a mol气体生成时，消耗a mol H2O，同时有ω g Na2SO4·10H2O析出，剩余溶液仍为饱和Na2SO4溶液，故a mol H2O和ω g Na2SO4·10H2O也形成饱和Na2SO4溶液，ω g Na2SO4·10H2O中含有Na2SO4的质量为 g，因此剩余溶液中溶质的质量分数为＝×100%。

答案　(1)电解池　负　(2)2H＋＋2e－===H2↑　Cu2＋＋2e－===Cu

(3)2.24 L　(4)不变

(5)增大　增大　(6)×100%