化学选修四第一章.docx

1、化学选修四第一章 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：B2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

2、的主要物质是()A石墨 B二氧化锰C锌 D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：D3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2H2OO24e=4OHC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Fe2e=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2H2e=H2。答案：B4(2011海南高考)已知2Zn

3、(s)O2(g)=2ZnO(s)H701.0 kJmol12Hg(l)O2(g) 2HgO(s)H181.6 kJmol1则反应Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的H为()A519.4 kJmol1 B259.7 kJmol1C259.7 kJmol1 D519.4 kJmol1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)H(701.0 kJmol1181.6 kJmol1)/2259.7 kJmol1。答案：C5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()AH0BX能量一定高于MC该反应为放热反应D该反应一定不

4、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，H0，放热反应有时也需要加热才可以发生。答案：C6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：D7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：2Cl2e=Cl2B氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e=4OHC

5、粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu2e=Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe3e=Fe3解析：电解饱和食盐水时，阳极上Cl放电：2Cl2e=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Fe2e=Fe2。答案：A8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()AH2 BAgCCl2 DO2解析：将等物质的量的NaCl和AgNO3混合物放入水中，发生反应：NaClAgNO3=NaNO3AgCl，所得溶液为NaNO

6、3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：D9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

7、确。答案：CD10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)H1.9 kJmol” 可知，金刚石比石墨稳定C在101 kPa时，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表示为：2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H285.8 kJ/molD在稀溶液中：HOH=H2OH57.3 kJmol ，若将含1 mol H2SO4与含2 mol NaOH的溶液混合，放出的热量等于114.6 kJ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

8、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；2 mol H2的质量为4 g，因此H571.6 kJ/mol，C错；1 mol H2SO4与2 mol NaOH反应生成2 mol H2O，放出的热量等于114.6 kJ，D对。答案：D11双选题烧杯A中盛放0.1 molL1的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 molL1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()AA为原电池，B为电解池BA为电解池，B为原电池C当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 molD一段时间后，B烧杯中溶液的浓度增大解析：由A、

9、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：H2Cl22e，故n(H2)n(Cl2)，电解CuCl2溶液的反应式为CuCl2CuCl2，故浓度减小。 答案：BD12将金属a放入b(NO3)2溶液中发生如下反应：ab2=a2b，则下列说法正确的是 ()A常温下，a或b可以与水发生反应Ba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Ca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

10、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：C13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CH410OH8e=CO7H2OC随着反应

11、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2O24H2O8e=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：C14某蓄电池放电、充电时的反应为FeNi2O33H2OFe(OH)22Ni(OH)2下列推断中正确的是()放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极充电时，阴极上的电极反应式是：Fe(OH)22e=Fe2OH充电时，Ni(OH)2为阳极该蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中A BC D解析：根据元素化合价变化，放电时Fe为负极，

12、Ni2O3为正极，错；充电时，阴极发生还原反应，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，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：D15(2012泰安检测)通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量或形成1 mol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(H)，已知化学健HHClClHCl键能436 kJmol1243 kJmol1431 kJmol1则下列热化学方程式不正确的是()A.H2(g)Cl2(g)=HCl(g)H91.5 kJmol

13、1BH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H183 kJmol1C.H2(g)Cl2(g)=HCl(g)H91.5 kJmol1D2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H183 kJmol1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H的数据与化学方程式中的系数关系是正确的。答案：C16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m g气体时，电解池阴极同时有m g气体生成B电池的正极反应式为：O22H2O4

14、e=4OHC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2H24OH4e=4H2O，正极反应为O22H2O4e=4OH，总反应为2H2O2=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4H4e=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

15、(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H1 160 kJmol1若用标准状况下4.48 L CH4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)H1734 kJmol1可以看出222.4 L CH4被氧化转移电子总数为16 NA，放出热量1 734 kJ.故4.48 L转移电子总数为1.6 NA，放出热量173.4 kJ。答案：1.60 NA(或1.6

16、NA)173.418(6分)将1 L含有0.4 mol CuSO4和0.2 mol NaCl 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0.1 mol 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0.4 mol Cu，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：Cu22ClCuCl2 1 mol22.4 L。 0.1 molxx2.24 L。(2)当再析出另外0.3 mol Cu时，其阳极反应为：4OH4e=2H2OO

17、2即2Cu4eO2n(O2)n(Cu)0.15 mol，V(O2)0.15 mol22.4Lmol13.36L。答案：(1)2.24(2)3.3619(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：A电极对应的金属是_(写元素名称)，B电极的电极反应式是_ _。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

18、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：Cu22e=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)铜Cu22e=Cu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：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

19、离子方程式为_。方案：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：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、不能雷同)：_，用离子方程式表示其反应原理：_。解析：方案：铁与酸反应而铜与酸不反应。Fe2H=Fe2H2方案：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：设计简单实验时注意原理与方案及方案的原理不同，且现象明显，操作简单。答案：方案：Fe2H=Fe2H2方案：方案：将铁片置于C

20、uSO4溶液，若铁棒表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强FeCu2=Fe2Cu(合理即可)21(11分)请按要求回答下列问题。(1)根据图1回答：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_。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：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_。实验完成后，铜电极增重a g，石墨电极产生标准状况下的气体体积_L。解析：(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

21、2e=Cu。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)图2中石墨为阳极，其电极反应式为4OH4e=2H2OO2，总电解反应式为2Cu22H2O2CuO24H。根据转移电子守恒得，24V0.175a L。答案：(1)锌不断溶解Cu22e=Cu锌极镀上一层红色的铜Cu2e=Cu2(2)4OH4e=2H2OO22Cu22H2O2CuO24H0.175a22(12分)(1)合成氨反应的热化学方程式：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.2 kJmol1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

22、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。锌片上发生的电极反应式是：_。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128 g，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，1 mol N2完全反应才能得到92.2 kJ的热量，而N2转化率为10%，则实际需要投入10 mol N2才能转化1 mol N2。(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CuO22e，n(Cu)2 mol，消耗n(O2)1 mol，则V空气112 L(标准状况)。