化学选修四第一章.docx
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化学选修四第一章
化学选修四第一章
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[第1章 化学反应与能量转化］
（满分１0０分时间90分钟）
一、选择题（本题包括1６小题，每题3分，共48分）
1.在生产和生活中，人们广泛利用着化学反应释放的能量。
下列说法正确的是（ ）
A．物质发生化学变化并不一定都伴随着能量变化
B.用实验方法和理论方法研究反应热的化学称为热化学
C.有能量变化的都是化学变化
D．任何反应中的能量变化都表现为热量变化
解析：
物质发生化学变化时一定伴随着能量变化，A错;灯泡发光的过程中有能量
变化，但该过程不是化学变化，C错；化学反应中的能量变化大部分表现为热量变
化,但也有其他能量变化,如热能、光能，D错。
答案：
B
2．废电池的污染引起人们的广泛重视,废电池中对环境形成污染的主要物质是（）
A．石墨 ﻩﻩＢ.二氧化锰
C.锌 ﻩﻩﻩﻩD．汞
解析：
废电池中的重金属如镉、汞等对环境会造成严重污染。
答案:
D
3．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。
据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pＨ
平均为3．２。
在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。
对此条件下铁的腐蚀的叙述不正
确的是（ ）
A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B.发生电化学腐蚀时的正极反应为
２H2Ｏ+O2+４e-=＝=4OH－
Ｃ.在化学腐蚀过程中有氢气产生
Ｄ.发生电化学腐蚀时的负极反应为Ｆe－2e-=＝=Fe2＋
解析:
由于该城市出现了严重的酸雨,因此铁制品既可以直接与H+反应生成H２，
也可以形成原电池,发生析氢腐蚀,正极反应为２H++２e-===H2↑。
答案：
B
4.（20１１·海南高考）已知2Zn（ｓ）+Ｏ2（ｇ）＝==2ZnO（s）
ΔH=－70１．0 kＪ·mol－1
2Hg（l）＋Ｏ2（g）２HｇO（s）
ΔH=－１81.6 ｋＪ·mｏl-1
则反应Zn（ｓ）+HｇO（s）＝==ZnＯ（s）＋Ｈg（l）的ΔH为（ ）
Ａ.＋5１9．4 ｋJ·ｍol－１ B．＋2５9.７ kJ·mol－1
C．－25９.７kJ·ｍol-1 ﻩﻩD.－51９.4kJ·mｏl－1
解析：
由盖斯定律,第一个式子减去第二个式子除以２得：
Ｚn（s）＋ＨgO（s）＝=＝ZnＯ（s）+Hg（l）
ΔＨ=（-701.0ｋJ·ｍol-１＋1８１．6kＪ·mｏl-1）/２
＝-2５９.7kJ·ｍoｌ－1。
答案:
C
5.如图为某反应的焓变示意图，下列有关该反应的说法中正确的是（ ）
Ａ．ΔH>0
Ｂ.X能量一定高于M
C．该反应为放热反应
Ｄ．该反应一定不必加热就可以发生
解析：
反应物Ｘ、Y的能量高于生成物M、N，该反应为放热反应,ΔH＜0,放热反
应有时也需要加热才可以发生。
答案：
Ｃ
6．关于如图所示装置的叙述,正确的是（ ）
Ａ．铜是阳极,铜片上有气泡产生
Ｂ．铜片质量逐渐减少
C．电流从锌片经导线流向铜片
Ｄ.铜离子在铜片表面被还原
解析：
Zｎ比Cu活泼,Zn为负极Ｃu为正极,电流由铜片经导线流向锌片,Zn片
质量逐渐减少，Cｕ片质量不断增加，Cu2+在铜片表面得电子被还原为铜。
答案：
Ｄ
7.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是（ ）
A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：
2Cl－-2e－===Cl2
B.氢氧燃料电池的负极反应式：
O2＋2H2Ｏ+4e－==＝4OＨ－
C．粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为:
Cu－2e-=＝=Cu2+
D．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式:
Fe－3e－＝=＝Fe３+
解析：
电解饱和食盐水时,阳极上Ｃl－放电：
２Cl－-2ｅ-＝=＝Cl２；氢氧燃料电池的负
极发生氧化反应,应是Ｈ２失电子;精炼铜时,粗铜与电源正极相连;钢铁发生电
化学腐蚀的负极反应式为Fe-２e－＝==Fe2+。
答案:
Ａ
８.把等物质的量的Na２SＯ4、NaCl、AgＮO3混合物放入足量水中,经充分搅拌后，将
所得溶液用石墨电极进行电解,阳极生成的物质是（ ）
A．H２ ﻩﻩﻩB．Ag
Ｃ．Cl2ﻩﻩﻩﻩＤ.O２
解析:
将等物质的量的NaCl和AgNO３混合物放入水中，发生反应：
NaCl＋
AgＮＯ３==＝NaNO3＋ＡgCｌ↓，所得溶液为NaNＯ3和Nａ２ＳO４的混合液，用石墨电极
电解时,实质是电解水,阳极上生成的物质是O2。
答案：
D
９.［双选题]下列说法正确的是（ ）
A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀
B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用原电池原理来减缓金属的腐
蚀
C.钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同,引起的正极反应不
同
Ｄ．无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化
解析:
金属的腐蚀就是金属失电子被氧化的过程,因此Ｄ正确；析氢腐蚀和吸氧腐
蚀是由于水膜酸性不同,正极反应就不同,C正确;原电池反应既可以加快金属的
腐蚀,也可用于防止金属的腐蚀，如轮船外壳镶嵌锌块;不锈钢、镀锌铁等中的Fe
均不易被腐蚀,A、B不正确。
答案：
CD
１0．下列说法或表示方法正确的是（）
Ａ．若将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量多
B.由“C（石墨）===Ｃ（金刚石） ΔH=1．９ｋＪ·mol”可知,金刚石比石墨稳定
C．在１0１kPａ时,２gH２完全燃烧生成液态水,放出285.８ ｋJ热量,氢气燃烧的
热化学方程式表示为:
2H２（ｇ）＋Ｏ2（ｇ）===2H2O（l）
ΔＨ=-285.8ｋJ/moｌ
Ｄ.在稀溶液中：
H＋＋ＯＨ-==＝Ｈ2O ΔH＝-57.3kＪ·mol,若将含1mｏlH2ＳO4与
含2mol ＮａOH的溶液混合,放出的热量等于114.6ｋＪ
解析:
S（g）转化成S（ｓ）需要放出热量，因此燃烧等量的硫蒸气放出的热量多于硫固
体，Ａ错;由石墨转变为金刚石需吸收热量,说明石墨的能量低于金刚石,石墨比
金刚石稳定，B错；2ｍolＨ２的质量为4g,因此ΔＨ=－57１．6ｋJ/mol,C错；1mol
H2SＯ4与２ molNaＯH反应生成2molH2O,放出的热量等于114.6kＪ，D对。
答案:
D
1１．[双选题]烧杯A中盛放0．1ｍol·L-1的H2SO4溶液,烧杯B中盛放０.1 mol·L-1的
ＣuCl2溶液（两种溶液均足量）,装置如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A.A为原电池,Ｂ为电解池
B.A为电解池，B为原电池
Ｃ.当A烧杯中产生0.1ｍｏl气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 ｍｏl
D.一段时间后,B烧杯中溶液的浓度增大
解析:
由A、B两装置可知,A为原电池,B为电解池。
A、B两池产生气体关系为：
H2~Cl2~2e－,故n（H2）=n（Cl２），电解ＣuＣl2溶液的反应式为CuCｌ２Cu+
Ｃl2↑,故浓度减小。
答案:
BD
1２．将金属a放入ｂ（ＮＯ3）2溶液中发生如下反应：
a＋b2+==＝a２++b,则下列说法正确
的是ﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩ（ ）
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中一定构成原电池
D.用惰性电极电解a（NＯ3）2与b（NO3）2的混合液,在阳极先析出b
解析：
金属a放入b（NO３）２溶液中能把b置换出来,说明a的活泼性大于b,而且a、
b都不能与水反应,因为若a或b能与水反应，盐溶液首先会与水反应而不会生成
单质,A错误;若a的活泼性大于H,则能与b、Ｈ2SO4形成原电池,反之则不能
形成原电池，B错误；由于ａ能与ｂ（NＯ3）2自发反应，故a、b与b（NO３）２一定能构
成原电池，Ｃ正确；用惰性电极电解a（NO3）2与b（NO3）2的混合液,在阴极上ｂ先
析出,Ｄ错误。
答案:
C
13.燃料电池是燃料（如CＯ、H2、CH4）等跟O2（或空气）起反应将化学能转变为电能的
装置,电解质溶液是强碱（如KＯH）溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法中不正确
的是（ ）
A．通入氧气的一极发生还原反应，通入甲烷的一极发生氧化反应
Ｂ.负极的电极反应式为CH４＋1０OＨ--8ｅ－=＝=CＯ
+7H2Ｏ
C.随着反应的进行,电解质溶液的pＨ保持不变
Ｄ．甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的大
解析：
甲烷燃料电池的负极燃气是CH4，发生氧化反应，通入O２的一极为正极,
发生还原反应，正极反应式为2Ｏ2+4H2Ｏ+８e-==＝８OＨ－,负极需消耗10OH－,因
此电解质溶液中的OＨ-深度下降，pＨ降低。
答案:
C
１4.某蓄电池放电、充电时的反应为
Fe＋Nｉ２O３＋3H２O
Fe（ＯH）2＋2Ni（OＨ）2
下列推断中正确的是（）
①放电时，Fe为正极,Ni2O3为负极②充电时,阴极上的电极反应式是：
Fｅ（OH）2
+2ｅ－=＝=Fe+2OH－ ③充电时,Ｎi（OH）２为阳极 ④该蓄电池的电极必须是浸在某
种碱性电解质溶液中
A．①②③ ﻩﻩﻩB．①②④
C.①③④ﻩﻩﻩﻩＤ.②③④
解析：
根据元素化合价变化，放电时Fe为负极，Ni2Ｏ3为正极,①错;充电时，阴
极发生还原反应,②对;充电时,Ni（OＨ）2中Ni元素的化合价升高,因此Ni（OH）２
为阳极，
③对;因Fｅ、Ｎi２O３、Fe（OH）2、Ｎi（OH）2均可以与酸反应，因此该蓄电池的电极必
须浸在碱性电解质溶液中。
答案：
D
15．（2０12·泰安检测）通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量或形成1mｏｌ某化学
键所释放的能量看作该化学键的键能,键能的大小可用于估算化学反应的反应热
（ΔH）,已知
化学健
H-H
Ｃl－Cl
Ｈ－Cl
键能
4３6kJ·moｌ-１
243ｋJ·ｍｏl－1
43１kＪ·mol－1
则下列热化学方程式不正确的是（ ）
Ａ．H2（g）+
Cl2（g）===HCl（g）
ΔH＝-91.5kJ·ｍol－1
Ｂ.H2（g）+Ｃl2（ｇ）===2ＨCl（g）
ΔH＝-１8３kJ·mol-１
C.H２（g）＋
Cｌ2（g）＝=＝ＨCl（g）
ΔH=91.5kJ·mol-1
D.２HＣl（ｇ）===H2（g）+Cl2（g）
ΔH=183kJ·mol-１
解析:
化学反应的实质是旧键断裂,新键生成，断键吸热，成键放热,根据各化学
键的键能可知H2和Cｌ２的反应是放热反应,Ｃ错误，A、B、Ｄ中ΔH的数据与化
学方程式中的系数关系是正确的。
答案：
Ｃ
1６．用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间，
假设电解时温度不变,且用惰性电极,下列说法不正确的是（ ）
Ａ.当电池负极消耗ｍg气体时，电解池阴极同时有mｇ气体生成
B.电池的正极反应式为:
O2+２Ｈ２O＋4e-==＝4OH－
C.电解后c（Na２CO3）不变，且溶液中有晶体析出
D．电池中c（KOH）不变;电解池中溶液pH变大
解析:
氢氧燃料电池负极反应为2H2＋4OH－-4e－===4Ｈ２Ｏ,正极反应为O2+2H2O
+4e-=＝=４OH－，总反应为2H2+O２===2H2Ｏ，n（ＫＯH）不变，c（KOH）变小；电解
Nａ2CＯ3溶液实质是电解水,阴极反应为４Ｈ++４e－==＝2H2↑,由电子守恒知与电
池负极消耗的H2的量相等，由于Na2ＣO3溶液是饱和的，水减少，溶液中会有晶
体析出,但溶液的浓度不变,且温度不变,其pH不变。
答案:
D
二、非选择题（本题包括６小题,共５2分）
１7.（6分）用ＣH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如：
CH4（ｇ）＋4NＯ２（ｇ）===4NO（g）+CO2（g）＋2H2O（g）ΔH=-574kＪ·ｍｏl-1
CH4（g）+4NO（g）===2N2（ｇ）＋CＯ2（g）+2Ｈ2O（ｇ）ΔH=-11６0kJ·mol-1
若用标准状况下4.48 LCH4还原ＮO２至N2,整个过程中转移电子总数为_＿___＿（阿
伏加德罗常数的值用NA表示）,放出的热量为___＿＿_kJ。
解析:
将两热化学方程式相加得
2ＣH4（g）＋4ＮO2（ｇ）==＝２N2（ｇ）＋2ＣO２（g）＋４H2O（ｇ）
ΔH=－１734kJ·mol-1
可以看出2×22.４ＬCＨ4被氧化转移电子总数为16ＮA，放出热量17３4kJ.故4.48L
转移电子总数为1.6NＡ,放出热量１７3.4 kJ。
答案：
1.6０NA（或１.6NA） 1７3.4
18．（６分）将1L含有０．４molCuSO４和0.2ｍolNaＣl的水溶液用惰性电极电解一段时
间后。
（1）若在一个电极上得到０.1mol Cu,另一电极上析出气体（在标准状况下）的体积
是_＿＿＿＿＿＿＿Ｌ。
（2）若在一个电极上恰好得到０．４mｏlＣu，另一电极上再析出气体（在标准状况下）
的体积是_____＿__L。
解析:
（１）设另一电极上析出气体在标准状况的体积为x,根据题意得，在另一电极
上得到的气体全是Cl2,电解方程式为:
Cu2++2Cl-
Ｃｕ+Cｌ2↑
１ mol 22.4 L。
０.1molx
ｘ＝2.２4L。
（2）当再析出另外0．3moｌCu时，其阳极反应为:
４OH--4e-===2H2O＋Ｏ2↑
即２Cｕ~ 4e- ~ O２
n（O2）=
n（Cｕ）＝0．１5moｌ，
Ｖ（Ｏ２）=0.15 mol×２2.4L·mol－1＝3.36Ｌ。
答案：
（1）2.2４
（2）3.３6
19．（8分）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四
分之一。
请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
（1）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀___＿＿＿_______＿__。
（２）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。
装置示意图如图。
请回答:
①A电极对应的金属是__＿_____（写元素名称）,B电极的电极反应式是_______＿_______＿_＿___＿__。
②镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因
___＿_＿_＿_________＿__＿______＿_＿＿_＿___＿_＿＿_______＿_＿_＿______＿_＿＿_______＿_
＿＿＿__＿__＿＿__＿__＿__________＿___＿_＿___＿＿＿_＿＿_______＿＿_＿__＿＿＿__。
解析：
铁作原电池的正极或电解池的阴极时可防止被腐蚀,B为原电池,锌作负极
被腐蚀，铁作正极被保护，D为电解池,铁与电源的负极相连，作阴极被保护；
在铁件上镀铜时，铜作阳极,与正极相连，铁件作阴极,Cu２+得电子生成Cu：
Cu2++2e－=＝=Ｃu,镀层破损后，镀铜铁形成的原电池中铁作负极，腐蚀加快,镀
锌铁形成的原电池中铁作正极被保护。
答案：
（1）BD
（2）①铜Cu2++2e-===Cu
②镀层破损后,镀铜铁形成的原电池中铁作负极被腐蚀,镀锌铁形成的原电池中铁
作正极被保护。
20．（9分）某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fｅ、Ｃu的金属活动性,他们提出
了以下两种方案。
请你帮助他们完成有关实验项目:
方案Ⅰ：
有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸（或稀盐酸）中,观察产生气泡的快慢,据此确定它们的活动性。
该原理的离子方程式为
____＿__＿_＿＿_＿___＿__＿___＿＿__＿__＿＿＿_____＿_＿_________＿＿___＿_＿_＿_＿____。
方案Ⅱ:
有人利用Fｅ、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。
试在下面
的方框内画出原电池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反
应式。
正极反应式：
_＿_＿_____＿_＿_____＿_＿__＿____＿_____＿_＿______＿___＿_________。
负极反应式：
_＿_＿_＿__＿_＿___＿_＿____＿＿______________＿______________＿___。
方案Ⅲ：
结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fｅ、Cu活动性的简单实验方
案（与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同）:
_＿＿___＿＿___＿＿_＿______＿,用离子方程式表示其反应原理:
_______＿_＿＿_＿__________＿_______＿＿______＿_＿＿＿_＿_＿_____＿＿＿＿_＿__。
解析:
方案Ⅰ：
铁与酸反应而铜与酸不反应。
Ｆe+2Ｈ＋＝==Ｆe2+＋H2↑
方案Ⅱ：
设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液应能与电极反应,实验现象应
比较明显。
方案Ⅲ:
设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同,且现象明显，操
作简单。
答案：
方案Ⅰ:
Fｅ＋2H+===Fe2++Ｈ2↑
方案Ⅱ：
方案Ⅲ：
将铁片置于ＣuＳO4溶液，若铁棒表面覆盖一层铜,说明Fe比Ｃu活动性强
Fe+Ｃu2＋=＝=Ｆe2＋+Ｃu（合理即可）
21．（11分）请按要求回答下列问题。
（1）根据图1回答①②:
①若断开Ｋ2,闭合K1。
A电极可观察到的现象＿___＿__________＿____________＿___＿____＿_＿____＿__＿；
B极的电极反应式为_＿_＿＿______________＿______＿______________＿＿＿＿_＿__＿。
②若断开Ｋ1,闭合K２,A电极可观察到的现象是_____＿__＿_＿＿_＿_＿;B极的电极
反应式为_____＿______。
（2）根据图2回答③④:
③将较纯净的CｕSＯ４溶液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应
式为_＿___________＿__，电解反应的离子方程式为＿＿＿_＿＿_＿_＿_＿____。
④实验完成后，铜电极增重aｇ，石墨电极产生标准状况下的气体体积___＿___＿L。
解析：
（1）①断开K2，闭合K1，则构成原电池。
Zｎ为负极,失去电子变为Ｚｎ２＋进入
溶液;Ｃｕ为正极,其电极反应式为Cu2++２e－==＝Cｕ。
②断开Ｋ１,闭合K2,则构成
电解池，A极为阴极，有红色铜在Zn极表面析出；Ｂ极为阳极，Cu失去电子变成
Cｕ2+进入溶液。
（2）①图２中石墨为阳极，其电极反应式为4ＯＨ--4ｅ－=＝＝2H2O+O2↑,总电解反应
式为
2Cu2＋+2H2O
2Cu+O２↑＋4H＋。
②根据转移电子守恒得,
×２＝
×４
V＝０.175aL。
答案:
（1）①锌不断溶解
Cu２+＋２e－＝==Cu
②锌极镀上一层红色的铜
Cu-２e－===Ｃu2＋
（2）①4OH-－4e-==＝2Ｈ2O＋Ｏ２↑
2Ｃu２++2H2O２Ｃu＋O2↑＋4H＋ ②0.１75a
２2.（１2分）
（1）合成氨反应的热化学方程式：
N2（ｇ）＋3H2（ｇ）2NＨ3（ｇ）ΔH=-92.2
kJ·mol-１
已知合成氨反应是一个反应物不能完全转化为生成物的反应，在某一定条件下,N2
的转化率仅为１0%,要想通过该反应得到９2．2 kＪ的热量,至少在反应混合物中
要投放Ｎ2的物质的量为_______＿mｏｌ。
（2）肼（N2H4）－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是２0%~30％的KＯH
溶液。
肼-空气燃料电池放电时：
正极的电极反应式：
_＿_____＿_＿_＿_＿＿____＿_＿_＿＿_,
负极的电极反应式:
＿＿____＿_＿_＿_＿__＿__＿_＿＿_＿__。
（3）如图是一个电解过程示意图。
①锌片上发生的电极反应式是:
___________＿＿＿__＿_＿__＿__＿＿______________
_＿__＿＿____＿＿__＿_＿______＿＿_________＿_＿_＿___＿_______＿__＿＿________。
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源,铜片质量变化为12８g，则肼－
空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气＿_＿_____L（假设空气中氧气体积分数为
20%）。
解析：
（1）据热化学方程式可知,1mol N2完全反应才能得到92．2ｋJ的热量，而Ｎ2
转化率为1０%,则实际需要投入10molＮ2才能转化1 molＮ2。
（2）肼－空气燃料电池中,Ｏ2在正极放电，生成OH-。
（３）电解池中,Cｕ做阳极,自身放电生成Cｕ2＋,由电子守恒得Cｕ～O2～2e－,ｎ（Ｃu）
=２ mol,消耗n（O２）＝1mol,则Ｖ空气=112 L（标准状况）。
答案：
（1）１0
（2）O2＋4e-＋2H2Ｏ==＝4ＯH－
N2H４+4OＨ-－4e-===4H2O＋N2↑
（3）①Cu２++２e-===Cu ②1１2
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