教育最新K12学年高中化学 同步章末综合测评1 化学反应与能量转化 鲁科版选修4.docx
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教育最新K12学年高中化学同步章末综合测评1化学反应与能量转化鲁科版选修4
章末综合测评
（一） 化学反应与能量转化
（时间：
90分钟 满分：
100分）
一、选择题（本题包括16小题，每小题3分，共48分）
1．如图是一次性加热杯的示意图。
当水袋破裂时，水与固体碎块混合，杯内食物温度逐渐升高。
制造此加热杯可选用的固体碎块是（ ）
A．硝酸铵 B．生石灰
C．氯化镁D．食盐
B [只有固体碎块与水反应放出热量，才满足加热杯加热食物所需要的条件。
题中所给选项中只有生石灰与水反应能放出大量的热。
]
2．下列叙述不正确的是（ ）
A．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应
B．原电池跟电解池连接后，电子从原电池的负极流向电解池的阴极，经过溶液到达电解池的阳极，然后再回流到原电池的正极
C．电镀时，电镀池中的阳极发生氧化反应
D．用惰性电极电解饱和食盐水时，在阴极区得到氢氧化钠溶液和氢气
B [电解池中阳极上失去电子发生氧化反应，阴极上得到电子发生还原反应，A项正确；电子不能通过溶液，电子的流向是从原电池的负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向原电池的正极，B项错误；电镀池属于电解池，则电镀池中的阳极发生氧化反应，C项正确；用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气，阴极区溶液中氢氧根离子浓度增大，与钠离子结合生成氢氧化钠，D项正确。
]
3．已知在298K、1×105Pa的条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式书写正确的是（ ）
【导学号：
41722062】
A．H2O（g）===H2（g）＋
O2（g） ΔH＝242kJ·mol－1
B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－484kJ·mol－1
C．H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） ΔH＝242kJ·mol－1
D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH＝484kJ·mol－1
A [2molH2燃烧生成水蒸气的反应的ΔH＜0，则H2O（g）分解生成H2（g）和O2的反应的ΔH＞0。
B项中H2O的状态不正确；C、D项中ΔH不正确。
]
4．若NA表示阿伏加德罗常数的值，下列关于热化学方程式C2H2（g）＋
O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l） ΔH＝－1300kJ·mol－1的说法正确的是（ ）
A．转移10NA个电子时，放出1300kJ的能量
B．生成NA个液态水分子时，吸收1300kJ的能量
C．有2NA个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ的能量
D．有10NA个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ的能量
A [2.5molO2参与反应时转移电子的物质的量为10mol，此时反应生成1molH2O，放热1300kJ，A项正确，B项错误；1molCO2中含有2molC===O键，共4mol碳氧共用电子对，故生成2molCO2时有8mol碳氧共用电子对生成，C、D项错误。
]
5．已知下列反应的热化学方程式：
6C（s）＋5H2（g）＋3N2（g）＋9O2（g）===2C3H5（ONO2）3（l）ΔH1
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH2
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH3
则反应
4C3H5（ONO2）3（l）===12CO2（g）＋10H2O（g）＋O2（g）＋6N2（g）的ΔH为（ ）
【导学号：
41722063】
A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1
B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3
C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1
D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3
A [将第1个热化学方程式乘2，并颠倒书写，将第2个热化学方程式乘5，将第3个热化学方程式乘12；然后将3个热化学方程式相加可以得到要求的反应热化学方程式。
]
6．如图所示，装置A的烧杯中盛放的是0.1mol·L－1的H2SO4溶液，装置B的烧杯中盛放的是0.1mol·L－1的CuCl2溶液（两种溶液均足量），下列说法不正确的（ ）
A．A为原电池，B为电解池
B．A为电解池，B为原电池
C．当装置A的烧杯中产生0.1mol气体时，装置B的烧杯中产生气体的物质的量也为0.1mol
D．一段时间后，装置B的烧杯中溶液的浓度减小
B [由图中A、B两装置可知，A为原电池，B为电解池。
A中的电池反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，B中的电池反应为CuCl2
Cu＋Cl2↑，则装置A、B产生气体的物质的量关系为n（H2）＝n（Cl2），电解CuCl2溶液时，CuCl2的量不断减少，故溶液的浓度减小。
]
7．用石墨作电极电解下列溶液，其实质不是电解水的是（ ）
A．NaNO3溶液
B．NaOH溶液
C．Na2SO4溶液
D．NaCl溶液
D [题述四种溶液中所含阳离子相同，阳离子放电顺序为H＋＞Na＋，阴离子放电顺序为Cl－＞OH－＞含氧酸根，因此D项的NaCl溶液在阳极上为Cl－放电，D项符合题意。
]
8．工业上电解熔融NaCl与电解食盐水都能直接得到的物质是（ ）
【导学号：
41722064】
A．NaB．Cl2
C．H2D．NaOH
B [2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑，2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。
]
9．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，则下列说法正确的是（ ）
①有5.6g金属被腐蚀 ②有6.5g金属被腐蚀 ③在标准状况下有2.24L气体放出 ④在标准状况下有1.12L气体放出
A．①②B．②③
C．①④D．③④
B [本题的易错之处是不清楚析氢腐蚀的电极反应。
镀锌铁发生析氢腐蚀时，锌作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，该过程若有0.2mol电子发生转移，则有0.1molZn被腐蚀；铁作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，根据电子守恒可知，该过程生成0.1molH2。
故本题选B。
]
10．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。
下列有关该燃料电池的说法正确的是（ ）
【导学号：
41722065】
A．在熔融电解质中，O2－移向正极
B．电池总反应式：
2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是负极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应式为C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O
B [解答本题的关键是判断原电池的正负极，同时注意判断电极产物。
该电池是依据丁烷的燃烧设计成的燃料电池，电池总反应式为2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，B项正确；在原电池中阴离子向负极移动，A项错误；在该氧化还原反应中丁烷是燃料，应该在负极上发生氧化反应，D项错误；空气中的氧气在正极上发生还原反应，C项错误。
]
11．甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。
乙图是一种家用环保型消毒液发生器，用惰性电极电解饱和食盐水。
下列说法中不正确的是（ ）
A．装置乙的a极要与装置甲的X极连接
B．装置乙中b极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M极发生的电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
D．N电极发生还原反应，当N电极消耗5.6L（标准状况下）气体时，则有2NA个H＋通过离子交换膜
D [由题甲图分析得出M（或X）为负极，N（或Y）为正极，由乙图分析得出a为阴极，b为阳极。
乙的a极要与甲的X极相连接，A项正确；乙的b极为阳极，氯离子放电，B项正确；因图甲中传递的是质子，葡萄糖在M极放电，故电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，C项正确；氧气在N电极得到电子，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故消耗标准状况下5.6L氧气时，转移1mol电子，即有NA个H＋通过离子交换膜，D项错误。
]
12．将金属A放入B（NO3）2溶液中发生反应：
A＋B2＋===A2＋＋B，则下列说法正确的是（ ）
A．常温下，A或B可以与水发生反应
B．A与B用导线连接插入稀H2SO4中，则形成原电池且B极上有H2放出
C．A与B用导线连接插入B（NO3）2溶液中一定能构成原电池
D．用惰性电极电解A（NO3）2与B（NO3）2的混合溶液，在阳极上先析出B
C [金属A放入B（NO3）2溶液中能把金属B置换出来，说明金属A的活泼性大于金属B，而且常温下A、B都不能与水反应，A项错误；若A能与H2SO4反应，则能形成原电池，反之则不能形成原电池，B项错误；由于A与B（NO3）2的反应能自发进行，故A、B与B（NO3）2溶液一定能构成原电池，C项正确；用惰性电极电解A（NO3）2与B（NO3）2的混合溶液，在阳极上水电离出的OH－放电析出O2，D项错误。
]
13．由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。
下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。
①a处通入的气体是氢气，b处通入的气体是氧气；②该装置中只涉及两种形式的能量变化；③电池正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；④P型半导体连接的是电池负极。
上述说法中正确的是（ ）
A．①②B．①③
C．③④D．②④
B [根据电子的流向可知，a极是电子流出的一极（负极），所以a处通入H2，b处通入O2，①正确；该装置至少涉及化学能、电能、光能的转化，②错误；碱性条件时，电池正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，③正确；P型半导体连接的是电池正极，④错误。
综合得到正确选项是B。
]
14．可用于电动汽车的铝 空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。
下列说法正确的是（ ）
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，负极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al－3e－===Al3＋
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极
D [A项，所给电极反应在正极发生；B项，以NaOH为电解液时，不应生成Al3＋，而应生成[Al（OH）4]－；C项，电解液的pH应减小；D项，电子通过外电路从负极流向正极。
]
15．锂离子电池的正极材料是含锂的钴酸锂（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，用LiC6表示。
电池反应为CoO2＋LiC6
LiCoO2＋C6，下列说法正确的是（ ）
A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－===Li＋＋C6
B．放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2
C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低
B [充电时为电解池，电池负极即为电解池阴极，发生还原反应：
Li＋＋C6＋e－===LiC6，A项错误；放电时为原电池，电池正极发生还原反应，B项正确；单质锂较活泼，易与羧酸、醇等反应，C项错误；锂的相对原子质量小，密度小，所以锂离子电池的比能量高，D项错误。
]
16．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。
用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。
下列说法中正确的是（ ）
【导学号：
41722066】
A．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过
B．从A口出来的是NaOH溶液
C．阴极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．Na2SO4溶液从G口加入
A [阴极是氢离子放电，产生氢氧化钠，则b是阳离子交换膜，允许Na＋通过，A正确；阳极氢氧根放电，产生硫酸，即从A口出来的是硫酸溶液，B错误；阴极是氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；Na2SO4溶液从F口加入，D错误。
]
二、非选择题（本题包括6小题，共52分）
17．（8分）
（1）图Ⅰ是1molNO2（g）和1molCO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）过程中的能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
________。
图Ⅰ
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
①CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g）
ΔH＝49.0kJ·mol－1
②CH3OH（g）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）
ΔH＝－192.9kJ·mol－1
又知：
③H2O（g）===H2O（l） ΔH＝－44kJ·mol－1
则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
（3）下表是部分化学键的键能数据：
化学键
P—P
P—O
O＝O
P＝O
键能/kJ·mol－1
a
b
c
x
图Ⅱ
已知1molP4（g）完全燃烧生成P4O10（g）放出的热量为dkJ，P4和P4O10的结构如图Ⅱ所示，则上表中x＝________（用含有a、b、c、d的代数式表示）。
[解析]
（1）观察图像，该反应的热化学方程式为NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g） ΔH＝134kJ·mol－1－368kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1。
（2）根据盖斯定律，由3×②－①×2＋③×2可得：
CH3OH（g）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝3×（－192.9kJ·mol－1）－2×49.0kJ·mol－1＋（－44kJ·mol－1）×2＝－764.7kJ·mol－1。
（3）P4（g）＋5O2（g）===P4O10（g）
ΔH＝－dkJ·mol－1，由于反应热＝反应物键能总和－反应产物键能总和，故6a＋5c－（4x＋12b）＝－d，可得x＝
（d＋6a＋5c－12b）。
[答案]
（1）NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g） ΔH＝－234kJ·mol－1
（2）CH3OH（g）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－764.7kJ·mol－1 （3）
（d＋6a＋5c－12b）
18．（10分）某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了下列实验，实验结果记录如下：
实验编号
电极材料
电解质溶液
检流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al电极
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu电极
3
Al、石墨
稀盐酸
偏向石墨电极
4
Mg、Al
NaOH溶液
偏向Mg电极
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al电极
根据上表中的实验现象完成下列问题：
【导学号：
41722067】
（1）实验1、2中Al的电极名称分别是________________________。
（2）指出实验3中铝和石墨的电极名称，并写出相应的电极反应和电池总反应。
铝为________，电极反应式为_______________________________；
石墨为________，电极反应式为_______________________________。
电池总反应式为
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
（3）实验4中的铝作正极还是负极？
为什么？
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
（4）请解释实验5中检流计指针偏向铝电极的原因：
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
[解析] 本题的易错之处是简单认为活泼金属作负极，没有理解原电池的工作原理。
实验1中Mg较活泼，故Mg电极作负极；实验2中Al较活泼，故Al电极作负极；实验3中Al电极作负极被氧化，氢离子在石墨电极上被还原；实验4中Mg虽然比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反应，而Al可以与NaOH溶液反应，故Al电极作负极；实验5中Al虽然比Zn活泼，但常温下，Al遇浓硝酸发生钝化，阻止内部的金属继续与酸反应，故Zn电极为负极。
[答案]
（1）正极、负极
（2）负极 2Al－6e－===2Al3＋ 正极 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
（3）负极。
因为Mg虽然比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反应，而Al可以与NaOH溶液反应
（4）Al虽然比Zn活泼，但常温下，Al遇浓硝酸发生钝化，阻止内部的金属继续与酸反应，故Zn电极为负极，检流计指针偏向铝电极
19．（10分）已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解（电解液足量），测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2g。
请回答下列问题：
【导学号：
41722068】
（1）A是铅蓄电池的________极，铅蓄电池正极反应式为
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
（2）Ag电极的电极反应式是________________________________，
该电极的电极产物共________g。
（3）Cu电极的电极反应式是________________________________，
CuSO4溶液的浓度________（填“减小”“增大”或“不变”）。
（4）如图表示电解进行过程中某个量（纵坐标x）随时间的变化曲线，则x表示________。
a．各U形管中产生的气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加量
[解析] 根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－－2e－===Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。
[答案]
（1）负 PbO2＋4H＋＋SO
＋2e－===PbSO4＋2H2O
（2）H＋＋2e－===H2↑ 0.4
（3）Cu－2e－===Cu2＋ 不变
（4）b
20．（8分）在如图所示的装置中，通电5min后，铜电极的质量增加2.16g。
试回答下列问题：
（1）电源中X极为直流电源的________极。
（2）溶液pH的变化情况：
A__________，B__________，C________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）通电5min后，B装置中共收集224mL（标准状况下）气体，溶液体积为200mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________（设电解前后溶液体积无变化）。
[解析] 根据实验现象分析出电源的正负极，进而确定三个电解池中电极的名称。
（1）三个装置是串联的电解池。
质量增加的铜电极是阴极，电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，则银电极是阳极，故Y极是电源的正极，X极是电源的负极。
（2）电解KCl溶液生成KOH，溶液的pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液的pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋的浓度基本不变，溶液的pH不变。
（3）通电5min后，C中析出0.02molAg，电路中通过0.02mol电子。
B装置中共收集0.01mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，与事实不符。
因此，B装置中的电解过程分为两个阶段，先电解CuSO4溶液生成O2，然后实质是电解水，生成O2和H2，即B装置中收集到的气体是O2和H2的混合物。
设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，生成H2的物质的量为2y，则4x＋4y＝0.02mol（电子守恒），x＋3y＝0.01mol，解得x＝y＝0.0025mol，所以n（CuSO4）＝2×0.0025mol＝0.005mol，c（CuSO4）＝0.005mol÷0.2L＝0.025mol·L－1。
[答案]
（1）负
（2）增大 减小 不变 （3）0.025mol·L－1
21．（8分）人工肾脏可采用电化学方法除去代谢产物中的尿素，其原理如图所示。
（1）电源的负极为________（填“A”或“B”）。
（2）阳极室中发生的反应依次为________、________。
（3）电解结束后，阴极室中溶液的pH与电解前相比将________（填“升高”“降低”或“不变”）；若两极共收集到气体13.44L（标准状况下），则除去的尿素为________g（忽略气体的溶解）。
[解析]
（1）根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律，并结合本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极。
（2）阳极室中发生的反应依次为2Cl－－2e－===Cl2↑，CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。
（3）阴极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，同时在阳极室发生反应CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl，根据上述反应可以看出在阴、阳极上产生的OH－、H＋的数目相等，阳极室中反应产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室与OH－恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；由上述反应可以看出，转移6mole－时，阴极产生3molH2，阳极产生1molN2和1molCO2，故电解收集到的13.44L气体中V（N2）＝V（CO2）＝
＝2.688L，即n（N2）＝n（CO2）＝0.12mol，根据方程式CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl可知，生成0.
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