【解析】 在H2+Cl2===2HCl反应中,如1molH2参加反应,则吸热Q1+Q2,放热2Q3,因该反应为放热反应,则Q1+Q2<2Q3。
【答案】 D
5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,其充电和放电的过程可表示为
Ag2O+Zn+H2O
2Ag+Zn(OH)2
电池放电时,负极发生反应的物质及电池充电时阴极发生反应的物质分别是
( )
A.Ag、Ag2OB.Zn、Zn(OH)2
C.Ag2O、ZnD.Zn(OH)2、Ag2O
【解析】 二次电池放电时,是原电池,Zn为负极,充电时,是电解池,阴极发生还原反应,故阴极为Zn(OH)2,故选B。
【答案】 B
6.下列叙述不正确的是( )
A.铁表面镀锌,铁作阳极
B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀
C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应为:
O2+2H2O+4e-===4OH-
D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应为:
2Cl--2e-===Cl2↑
【解析】 本题考查电化学知识的应用,解题时应注意电化学装置类型及发生反应的特点。
选项A,如果铁作阳极,则铁要溶解,所以铁应该作阴极。
选项B,Zn的活泼性比Fe强,Zn失去电子而保护了船体。
选项C,钢铁吸氧腐蚀时,O2在正极获得电子。
选项D,Cl-的失电子能力大于OH-,电解饱和食盐水时,Cl-在阳极失去电子变为Cl2。
【答案】 A
7.如图是有关电化学的图示,其中完全正确的是( )
【解析】 A项中由于Zn失电子,故Zn做负极,所以A项错误;在精炼铜时,粗铜做阳极失电子转化为Cu2+,进而Cu2+在精铜上析出,故B项错误;铁片镀锌时,溶液中Zn2+应在铁片上析出,故铁片做阴极,与电源负极相连,故C项错误;D项中由电流的方向知碳棒做阳极,铁棒做阴极,所以在碳棒上产生Cl2,该实验正确,故D项正确。
【答案】 D
8.某学生为研究金属腐蚀的条件,用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个装置中,放置一星期后观察现象,下列描述错误的是( )
A.装置Ⅰ的U形管铁钉一侧的液面一定会上升
B.装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
C.比较U形管铁钉一侧的液面:
装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
D.装置Ⅲ中的铁钉几乎没有被腐蚀
【解析】 装置Ⅰ中发生的是化学腐蚀,装置Ⅱ中发生的是电化学腐蚀中的析氢腐蚀,装置Ⅲ中由于浓硫酸具有吸水性,使得铁丝处于干燥的环境中,所以装置Ⅲ中的铁丝几乎没有被腐蚀。
由于装置Ⅱ中铁被腐蚀的同时产生氢气,使得装置内的气体压强增大,使得U形管铁钉一侧的液面下降,而装置Ⅰ中由于铁钉的腐蚀,吸收了装置中的氧气,使得U形管铁钉一侧的液面上升。
故比较U形管铁钉一侧的液面:
应是装置Ⅰ比装置Ⅱ的高。
【答案】 C
9.工业上合成氨反应的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是( )
A.N2(g)+3H2(g)===2NH3(l)
ΔH=2(a-b-c)kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)
ΔH=2(b-a)kJ·mol-1
C.
N2(g)+
H2(g)===NH3(l)
ΔH=(b+c-a)kJ·mol-1
D.
N2(g)+
H2(g)===NH3(g)
ΔH=(a+b)kJ·mol-1
【解析】 由图可以看出,
molN2(g)和
molH2(g)吸收akJ能量得到1molN和3molH,1molNH3(g)吸收bkJ能量得到1molN和3molH,所以
N2(g)+
H2(g)===NH3(g) ΔH=(a-b)kJ·mol-1,而1molNH3(g)转化为1molNH3(l)放出的热量为ckJ,所以有:
N2(g)+
H2(g)===NH3(l) ΔH=(a-b-c)kJ·mol-1,即:
N2(g)+3H2(g)===2NH3(l) ΔH=2(a-b-c)kJ·mol-1。
【答案】 A
10.已知下列反应的反应热:
①CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH1=-870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5kJ/mol
③H2(g)+
O2(g)===H2O(l)
ΔH3=-285.8kJ/mol
则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( )
A.-870.3kJ/molB.-571.6kJ/mol
C.787.0kJ/molD.-488.3kJ/mol
【解析】 根据盖斯定律,设2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为ΔH4,则所求方程式=②×2+③×2-①
故ΔH4=2ΔH2+2ΔH3-ΔH1=2×(-393.5kJ/mol)+2×(-285.8kJ/mol)-(-870.3kJ/mol)=-488.3kJ/mol,故选D。
【答案】 D
11.将Ba(OH)2、CuCl2、AgNO3、Na2SO4按物质的量比1∶1∶2∶1混合均匀,取一定量该混合物放入水中,充分振荡,插入惰性电极,通电一段时间后,下列说法中正确的是( )
A.阴极、阳极所得的产物质量比为1∶8
B.通电过程中阳离子向阳极移动
C.阴极电极反应为:
Ag++e-===Ag
D.电解过程中溶液pH升高
【解析】 4种物质混合,离子的物质的量如下表所示:
离子
Ba2+
Cu2+
Ag+
Na+
OH-
Cl-
SO
NO
物质的量/mol
n
n
2n
2n
2n
2n
n
2n
电解质混合后,发生的离子反应有:
Ba2++SO
===BaSO4↓,Ag++Cl-===AgCl↓,Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓,最终,溶液的溶质是硝酸钠,电解硝酸钠溶液实质是电解水:
2H2O
2H2↑+O2↑,氢气在阴极产生,氧气在阳极产生,阴、阳极产生气体质量之比为4∶32=1∶8,A项正确;在电解池中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,B项错误;阴极反应为2H++2e-===H2↑或2H2O+2e-===2OH-+H2↑,C项错误;硝酸钠是强酸强碱盐,溶液呈中性,电解硝酸钠溶液,硝酸钠浓度虽增大,但仍呈中性,D项错误。
【答案】 A
12.如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K+通过,该电池充放电的化学方程式为:
2K2S2+KI3
K2S4+3KI,装置(Ⅱ)为电解池的示意图。
当闭合开关K时,X附近溶液先变红。
则下列说法正确的是( )
A.闭合K时,K+从右到左通过离子交换膜
B.闭合K时,A的电极反应式为:
3I--2e-===I
C.闭合K时,X的电极反应式为:
2Cl--2e-===Cl2↑
D.闭合K时,当有0.1molK+通过离子交换膜,X电极上产生标准状况下气体1.12L
【解析】 闭合开关K时,X附近溶液先变红,说明电极X上产生H2,发生的是还原反应,故电极X为阴极,与电极X相连的电极A为负极。
原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极,故K+是从左到右通过离子交换膜,A项错误;负极发生氧化反应,故A电极的电极反应式为:
2S
-2e-===S
,故B项错误;电极X为阴极,发生还原反应,故C项错误;电极X上产生的是H2,生成1molH2,电路中通过的电子数为2mol,根据关系可知D项正确。
【答案】 D
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(12分)
(1)有甲、乙、丙、丁四种金属,把甲、丙浸入稀硫酸中,用导线连接时丙为负极;把乙、丁分别浸入稀硫酸中,丁产生气泡的速率更大;把甲、乙用导线连接浸入稀硫酸中,甲上有气泡冒出;把丙浸入丁的硝酸盐溶液中,丙的表面有丁析出。
这四种金属的活泼性由强到弱的顺序是_________________。
(2)从H+、Cu2+、Na+、SO
、Cl-五种离子中选择适当的离子组成电解质,符合下列要求。
①以石墨棒为电极,电解时电解质质量减小,水量不变,应选用的电解质是________;
②以石墨棒为电极,电解时电解质质量不变,水量减小,应选用的电解质是________:
③以石墨棒为阳极,铁棒为阴极,电解时电解质质量和水量都减小,应选用的电解质是________。
【解析】
(1)甲、丙与H2SO4形成原电池,丙为负极,则金属活泼性:
丙>甲;乙、丁分别浸入H2SO4中,丁反应速率快,说明丁比乙活泼,即活泼性:
丁>乙;甲、乙与H2SO4形成原电池,甲冒气泡,则甲为正极,金属活泼性乙>甲;丙浸入丁的硝酸盐中,丙把丁置换出来,活泼性丙>丁,即:
丙>丁>乙>甲。
(2)①电解过程中H2O不变,电解质质量减小,实质是电解电解质,电解质为CuCl2,HCl。
②实质为电解H2O,电解质为Na2SO4、H2SO4。
③电解质和H2O都参与电解反应,电解质为:
NaCl、CuSO4。
【答案】
(1)丙>丁>乙>甲
(2)①CuCl2、HCl ②Na2SO4、H2SO4
③NaCl、CuSO4
14.(16分)按下图所示装置进行实验,并回答下列问题:
(1)判断装置的名称:
A池为________,B池为________。
(2)锌极为________极,电极反应式为________;铜极为________极,电极反应式为________;石墨棒C1为________极,电极反应式为________;石墨棒C2附近发生的实验现象为________。
(3)当C2极析出224mL气体(标准状况下)时,锌的质量变化为:
________,CuSO4溶液的质量变化为:
________。
【解析】 A池中Zn、Cu在CuSO4溶液中构成原电池,B池中两个电极均为石墨电极,在以A为电源的情况下构成电解池,即A原电池带动B电解池。
A池中Zn为负极,Cu为正极。
B池中C1为阳极,C2为阴极析出H2,周围OH-浓度相对增大,酚酞变红。
n(H2)=0.01mol,所以电路上转移电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol,根据得失电子守恒,锌极有0.01molZn溶解,即Zn极质量减少了0.01mol×65g·mol-1=0.65g,铜极上有0.01molCu析出,即CuSO4溶液的质量增加了0.01mol×(65g·mol-1-64g·mol-1)=0.01g。
【答案】
(1)原电池 电解池
(2)负 Zn-2e-===Zn2+ 正 Cu2++2e-===Cu 阳 2Cl--2e-===Cl2↑ 有气泡产生,附近溶液变为红色 (3)减少了0.65g 增加了0.01g
15.(8分)用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择的有4组电解质溶液,要满足下列要求:
组别
A槽
B槽
1
NaOH
CuSO4
2
AgNO3
CuCl2
3
Na2SO4
AgNO3
4
NaCl
AgNO3
①工作一段时间后A槽的pH增大,B槽的pH减小。
②b、c两极上反应的离子的物质的量相等。
(1)应选择的电解质溶液是上述四组中的第________组。
(2)当b极上析出7.1g电解产物时,a极上析出产物的质量为________g;若B槽电解质溶液为500mL,且忽略电解前后电解液的体积变化,则此时B槽中的c(H+)比电解前增加了________mol/L。
【解析】
(1)先分析A、B两槽电解一段时间后溶液的pH变化情况,见下表:
组别
A槽
B槽
1
增大
减小
2
减小
不显著
3
不变
减小
4
增大
减小
由此可知,符合条件①的有1、4组。
再分析1、4组中a、b、c、d四个电极上放电的离子,特别注意b、c两极上的反应。
组别
b极(阳极)
c极(阴极)
1
4OH-~O2↑
2Cu2+~2Cu
4
2Cl-~Cl2↑
2Ag+~2Ag
故符合要求①②的只有第4组。
(2)B槽中有1molOH-放电,即有1molH+生成,或从溶液电荷守恒考虑,因NO
不消耗,有1molAg+反应必有1molH+生成。
设a极上析出xgH2,B槽c(H+)增加了ymol/L,则:
Cl2 ~ H2~2OH-~2Ag+~2H+
71g 2g2mol
7.1gxg0.5L×ymol/L
列比例式求得x=0.2,y=0.4。
【答案】
(1)4
(2)0.2 0.4
16.(16分)
(1)2010年广州亚运会主火炬内熊熊大火来源于丙烷的燃烧,丙烷是一种优良的燃料。
试回答下列问题:
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)过程中的能量变化图,请在图中的括号内填入“+”或“-”。
②写出表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式:
___________________。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。
1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ的热量。
若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ的热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。
(2)盖斯定律认为:
不管化学反应是一步完成或分步完成的,整个过程的总热效应相同。
试运用盖斯定律回答下列问题:
①已知:
H2O(g)===H2O(l) ΔH1=-Q1kJ/mol
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH2=-Q2kJ/mol
C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g)
ΔH3=-Q3kJ/mol
若使23g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为________kJ。
②碳(s)在氧气供应不充分时,生成CO同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应:
C(s)+
O2(g)===CO(g)的ΔH。
但可设计实验,利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有________。
【解析】
(1)①因反应物能量高于生成物的能量,故该反应为放热反应,ΔH<0。
②因为1molC3H8完全燃烧生成4molH2O,所以放出热量为553.75kJ×4=2215kJ,
所以表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式为
C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2215kJ/mol。
所以C3H8与二甲醚物质的量之比为190∶570=1∶3。
(2)①设已知三个方程式分别为a、b、c,则据盖斯定律知:
c-b+3a得到:
C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) 反应热ΔH=-Q3-(-Q2)+3(-Q1)=-(Q3-Q2+3Q1)kJ/mol,
所以23g(即0.5mol)液态乙醇完全燃烧生成液态H2O时放出热量为0.5(Q3-Q2+3Q1)kJ。
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH2
两式相减得:
C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
故所需数据为:
C(s)和CO(g)的标准燃烧热。
【答案】
(1)①-
②C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2215kJ/mol
③1∶3
(2)①0.5(Q3-Q2+3Q1)
②C(s)和CO(g)的标准燃烧热