广西专用2022年高考化学一轮复习单元质检卷6化学反应与能量含解析新人教版

单元质检卷(六)　化学反应与能量

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个选项符合题目要求)

1.下列关于热化学反应的描述正确的是(　　)。

A.CO的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=+283.0 kJ·mol-1

B.HCl与NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4与Ba(OH)2的反应热ΔH=2×(-57.3) kJ·mol-1

C.等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量少

D.已知:H—H键的键能为a kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为b kJ·mol-1,H—Cl键的键能为c kJ·mol-1,则生成1 molHCl放出的能量为 kJ

答案:C

解析:CO的燃烧热是283.0kJ·mol-1,可知CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0kJ·mol-1,则2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=+566.0kJ·mol-1,A项错误;生成硫酸钡放热,焓变为负值,则H2SO4与Ba(OH)2的反应热ΔH<2×(-57.3)kJ·mol-1,B项错误;生成物相同,反应物中硫蒸气的能量高,燃烧为放热反应,则等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量少,C项正确;断裂化学键吸收能量,形成化学键释放能量,则生成1molHCl放出的能量为kJ,D项错误。

2.(2020浙江选考)关于下列ΔH的判断正确的是(　　)。

C(aq)+H+(aq)HC(aq)　ΔH1

C(aq)+H2O(l)HC(aq)+OH-(aq)　ΔH2

OH-(aq)+H+(aq)H2O(l)　ΔH3

OH-(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H2O(l)　ΔH4

A.ΔH1<0　ΔH2<0

B.ΔH1<ΔH2

C.ΔH3<0　ΔH4>0

D.ΔH3>ΔH4

答案:B

解析:碳酸氢根的电离属于吸热过程,则C(aq)+H+(aq)HC(aq)为放热反应,所以ΔH1<0;C(aq)+H2O(l)HC(aq)+OH-(aq)为碳酸根水解的离子方程式,C的水解反应为吸热反应,所以ΔH2>0;OH-(aq)+H+(aq)H2O(l)为放热反应,所以ΔH3<0;醋酸与强碱的中和反应为放热反应,所以ΔH4<0;但由于醋酸是弱酸,电离过程中会吸收部分热量,所以ΔH4>ΔH3;综上所述,只有ΔH1<ΔH2正确,故答案为B。

3.肼(N2H4)在不同条件下的分解产物不同,200 ℃时在Cu表面分解的机理如图1所示。已知200 ℃时,反应Ⅰ:3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g)　ΔH1=-32.9 kJ·mol-1,反应Ⅱ:N2H4(g)+H2(g)2NH3(g)　ΔH2=-41.8 kJ·mol-1,下列说法不正确的是(　　)。

图1

图2

A.图1所示过程①②都是放热反应

B.反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示

C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量

D.200 ℃时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2H4(g)N2(g)+2H2(g)　ΔH=+50.7 kJ·mol-1

答案:A

解析:题图所示过程①对应反应Ⅰ,为放热反应,过程②为氨气分解生成氮气和氢气,根据盖斯定律,由Ⅰ-3×Ⅱ即可判断反应为吸热反应,A项错误;反应Ⅱ为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,能量过程示意图正确,B项正确;反应Ⅰ为放热反应,则断开3molN2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化学键释放的能量,C项正确;200℃时,根据盖斯定律,肼分解生成氮气和氢气的反应为Ⅰ-2×Ⅱ,可得到N2H4(g)N2(g)+2H2(g)　ΔH=+50.7kJ·mol-1,D项正确。

4.有关下列四个常用电化学装置的叙述中,正确的是(　　)。

A.图Ⅰ所示电池中,MnO2的作用是催化剂

B.图Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大

C.图Ⅲ所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变

D.图Ⅳ所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag

答案:D

解析:碱性锌锰电池反应中二氧化锰得到电子被还原,二氧化锰为原电池的正极,A项错误;铅蓄电池放电时电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,该反应中浓硫酸参加反应,所以浓度降低,B项错误;粗铜中不仅含有铜,还含有其他金属,电解时,粗铜中铜和其他活泼性金属失电子,纯铜上只有铜离子得电子,所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜,所以溶液中铜离子浓度降低,C项错误;银锌原电池工作过程中,正极上氧化银得电子生成银,所以氧化银作氧化剂,发生还原反应,D项正确。

5.传统接触法制取硫酸能耗大,污染严重,将燃料电池引入硫酸生产工艺可有效解决能耗和环境污染问题,同时提供电能。以燃料电池为电源电解硫酸铜溶液的工作原理示意图如下所示。

下列说法不正确的是(　　)。

A.b极为正极,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O

B.H+由a极通过质子交换膜向b极移动

C.该燃料电池的总反应式为2SO2+O2+2H2O2H2SO4

D.若a极消耗2.24 L(标准状况)SO2,理论上c极有6.4 g铜析出

答案:D

解析:b极为燃料电池正极,电解质溶液为稀硫酸,故电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,A项正确;原电池内部阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,B项正确;由上面分析可知该燃料电池的总反应式为2SO2+O2+2H2O2H2SO4,C项正确;d极与电源负极相连,为电解池阴极,Cu2+在该极上得电子析出单质铜,所以应该是若a极消耗标准状况下2.24LSO2,理论上在d极有6.4g铜析出,D项错误。

6.利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响,可设计浓差电池。下图为一套浓差电池和电解质溶液再生的配套装置示意图,闭合开关K之前,两个Cu电极的质量相等。下列有关这套装置的说法中错误的是(　　)。

A.循环物质E为水

B.乙池中Cu电极为阴极,发生还原反应

C.甲池中的电极反应式为Cu2++2e-Cu

D.若外电路中通过1 mol电子,两电极的质量差为64 g

答案:B

解析:由阴离子S的移动方向可知,右边Cu电极为负极,发生反应Cu-2e-Cu2+,Cu电极失去电子,发生氧化反应;左边的电极为正极,发生反应Cu2++2e-Cu,当电路中通过1mol电子,左边电极增加32g,右边电极减少32g,两极的质量差变为64g。电解质再生池是利用太阳能将CuSO4稀溶液蒸发,分离为CuSO4浓溶液和水后,再返回浓差电池。通过上述分析可知循环物质E为水,使稀硫酸铜溶液变为浓硫酸铜溶液,则A、C、D项正确,B项错误。

7.H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备,其工作原理如图,下列叙述错误的是(　　)。

A.M室发生的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+

B.N室中:a%<b%

C.b膜为阴膜,产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸

D.理论上每生成1 mol产品,阴极室可生成标准状况下5.6 L气体

答案:D

解析:M室为阳极室,阳极室中发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,故A正确;N室为阴极室,溶液中水电离的H+得电子,发生还原反应生成H2,促进水的电离,溶液中OH-的浓度增大,即a%<b%,故B正确;阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的[B(OH)4]-穿过阴膜扩散至产品室,两者反应生成H3BO3,符合强酸制弱酸的原理,故C正确;每生成1mol产品,转移的电子数为1mol,阴极室生成0.5mol氢气,其标准状况下的体积为11.2L,故D错误。

8.(2020四川成都第七中三诊模拟)锌-空气燃料电池有比能量高、容量大、使用寿命长等优点,可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,放电时发生反应:2Zn+O2+4OH-+2H2O2[Zn(OH)4]2-。下列说法正确的是(　　)。

A.放电时,负极反应为Zn-2e-Zn2+

B.该隔膜为阳离子交换膜,允许K+通过

C.充电时,当0.1 mol O2生成时,流经电解质溶液的电子个数约为1.204×1022

D.采用多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面

答案:D

解析:由放电时总反应2Zn+O2+4OH-+2H2O2[Zn(OH)4]2-和装置图可知,金属Zn为负极,放电时负极上发生反应为Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-;多孔炭为正极,放电时正极上发生反应为O2+4e-+2H2O4OH-,可知该隔膜为阴离子交换膜,允许OH-通过,A、B项错误。充电时总反应为2[Zn(OH)4]2-2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,金属Zn为阴极,多孔炭为阳极。不论放电还是充电,电子不会流经电解质溶液,C项错误。采用多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面,D项正确。

二、非选择题(本题共3个小题,共52分)

9.(12分)(1)已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJ·mol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为　　　　　　　 kJ。 

(2)由N2O与NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示,若生成1 mol N2,其ΔH=　　　　　　 kJ·mol-1。 

(3)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g)2ClF3(g)　ΔH=-313 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为　　　　 kJ·mol-1。 

答案:(1)299　(2)-139　(3)172

解析:(1)由键能求反应热的公式为ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则ΔH=2EH—I-436kJ·mol-1-151kJ·mol-1=11kJ,则EH—I=299kJ·mol-1。

(2)由图示信息可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,故该反应为放热反应,ΔH=209kJ·mol-1-348kJ·mol-1=-139kJ·mol-1。

(3)根据反应:Cl2(g)+3F2(g)2ClF3(g)　ΔH=-313kJ·mol-1,化学键断裂需要吸收能量,形成化学键会放出能量,故反应中Q吸=3×159kJ·mol-1+242kJ·mol-1=719kJ·mol-1,Q放=719kJ·mol-1+313kJ·mol-1=1032kJ·mol-1,故ClF3中Cl—F键的平均键能==172kJ·mol-1。

10.(20分)Ⅰ.近年,又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨的新思路,反应原理为:

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(aq)+3O2(g)　ΔH

已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH1

2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH2

NH3(g)NH3(aq)　ΔH3

则ΔH=　　　　　　　　　　　(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表示)。 

Ⅱ.燃料的使用和防污染是社会发展中一个无法回避的问题。

(1)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境污染。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

已知:①CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH1=-867.0 kJ·mol-1

②2NO2(g)N2O4(g)　ΔH2=-66.9 kJ·mol-1

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(g)、CO2的热化学方程式:　　　　　　　　　　。 

(2)如将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如下图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。

电极a、b表面发生电极反应。其中电极a为　　　　　极,电极b上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:Ⅰ.2ΔH1-3ΔH2+4ΔH3

Ⅱ.(1)CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=-800.1 kJ·mol-1

(2)负　CO2+2H++2e-HCOOH

解析:Ⅰ.给题中已知的热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,由2×①-3×②+4×③可得目标反应,对应的ΔH=2ΔH1-3ΔH2+4ΔH3。

Ⅱ.(1)根据盖斯定律,反应①-反应②即可得热化学方程式:CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-867.0kJ·mol-1+66.9kJ·mol-1=-800.1kJ·mol-1。

(2)根据题意可知电极a为负极,电极b为正极,电极b上的电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH。

11.(20分)按要求回答下列问题。

(1)有人研究了用电化学方法把CO2转化为CH3OH,其原理如图1所示:

图1

则图中A电极接电源　　　　极。已知B电极为惰性电极,则在水溶液中,该极的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)以连二亚硫酸盐(S2)为还原剂脱除烟气中的NO,并通过电解再生,装置如图2。阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　,电解槽中的隔膜为　　　　(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 

图2

图3

(3)甲醛超标会危害人体健康,需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图3所示,b极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　;当电路中转移4×10-4mol电子时,传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为　　　　 mg。 

答案:(1)负　2H2O-4e-4H++O2↑

(2)2S+4H++2e-S2+2H2O　阳

(3)HCHO-4e-+H2OCO2+4H+　3

解析:(2)阴极上亚硫酸根离子得电子生成S2,电极反应式为2S+4H++2e-S2+2H2O;阳极上水失电子生成氧气和氢离子,右侧多余的氢离子通过离子交换膜进入左侧,所以交换膜为阳离子交换膜。

(3)由图可知,甲醛气体传感器利用原电池原理,b极为负极,甲醛发生氧化反应生成CO2,电极反应式为HCHO-4e-+H2OCO2+4H+;由反应式可知,当电路中转移4×10-4mol电子时,传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为×30g·mol-1=3×10-3g=3mg。