高中化学化学反应与能量转化一课一练

这是一份高中化学化学反应与能量转化一课一练，共19页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．化学与生活关系密切，下列说法正确的是
A．用白糖腌制果脯可防止果脯变质，原因是白糖能使蛋白质变性
B．二氧化氯、臭氧均具有强氧化性，因此可用作自来水消毒剂
C．打印机黑色的墨粉中含有铁的氧化物，这种氧化物是氧化铁
D．钢管表面镀锌可以防止钢管被腐蚀，镀层破损后，钢管反而会加速腐蚀
2．在实验室进行中和热测定实验，下列有关叙述错误的是
A．大小烧杯之间塞满碎泡沫，目的是减少热量损失
B．测量终止温度时，应当记录混合溶液的最高温度
C．为了使酸碱充分反应，应当缓慢分次倒入溶液并搅拌
D．可用塑料材质的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒
3．电解精炼铜的废液中含有大量的、，下图为用惰性电极回收废液中铜、浓缩溶液的装置示意图。下列说法正确的是
A．交换膜m为阴离子交换膜
B．若电极a改为Cu，仍可达到预期实验目的
C．b极电极反应式：
D．当获得1L 0.5 溶液时，最多回收25.6g Cu
4．将二氧化碳通过电化学方法转化成燃料(原理如图所示)，为碳化学品的生产提供了一种有前景的替代途径，下列说法正确的是
A．a为电源的负极
B．电解一段时间后，阳极区的pH值会显著变大
C．Cu电极上产生C2H4的反应为：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O
D．导线中每通过2ml电子时，就能得到1mlCO
5．H2与N2在催化剂表面生成NH3，反应历程及能量变化示意如下图。下列说法错误的是
A．该反应为放热反应
B．①→②：断开H −H键和N≡N时需要吸收能量
C．②→③：原子重新组合形成了N −H键
D．选择不同的催化剂会改变此反应∆H的数值
6．氢气和氧气发生反应的过程用如下模型表示“-”表示化学键)，下列说法正确的是
A．过程I是放热过程
B．过程III一定是吸热过程
C．a的总能量大于d的总能量
D．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行
7．我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电原理为，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是
A．放电时，电流由镁极经外电路流向石墨极
B．放电时，正极的电极反应式为
C．充电时，阴极上放出，发生还原反应
D．充电时，当阳极质量净减12g时，转移了4ml电子
8．用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是
9．微生物电化学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示(左侧CH3COO-转化为CO2和H+，右侧CO2和H+转化为CH4)。有关说法正确的是
A．电源a为负极
B．该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
C．外电路中每通过lml e-与a相连的电极将产生2.8L CO2
D．b电极的反应为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
10．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 ml化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O=O为500、N-H为391，则形成1 ml N-N所需的能量(kJ) 是
A．194B．391C．154D．658
11．下列有关反应热的说法不正确的是
A．在等温、等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变(△H)
B．反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=−184.6 kJ·ml−1，表示每摩尔反应放出184.6 kJ的热量
C．在等温条件下，酸碱中和反应是放热反应，反应体系内能减少
D．所有反应的反应热都可以通过量热计直接测量
12．甲烷分子结构具有高对称性且断开1mlC－H键需要吸收440kJ能量。无催化剂作用下甲烷在温度达到1200℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH4可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A．甲烷催化裂解成C和需要吸收1760kJ能量
B．步骤②、③反应均为放热反应
C．催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
D．使用该催化剂，反应的焓变不变
二、填空题（共4小题）
13．已知某反应器中存在如下反应：
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用_______反应的ΔH。
14．海洋是一个巨大的宝藏，海水淡化是重要的化学研究课题。
(1)蒸馏法获取淡水，历史悠久，操作简单，图中符合模拟蒸馏海水的装置是___(填序号)。
a.b.
c.d.
蒸馏前，应向烧瓶中加入沸石或碎瓷片，目的是___，冷凝水一般不采用“上进下出”，其原因是____。
(2)电渗析法的技术原理如图(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)：
某地海水中主要含Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO、SO等，则淡化过程中，甲室的电极反应式为___，产生水垢最多的是___室，淡水的出口为____(填“a”、“b”或“c”)。
(3)离子交换法获取淡水模拟图如图：
经过阳离子交换树脂后水中阳离子数目____(填“增加”“不变”或“减少”)，阴离子交换树脂中发生了离子反应，其离子方程式为___。
15．I．完成下列问题
(1)由、、氢氧化钠溶液组成原电池，其负极材料为___________。
(2)由、、浓硝酸组成原电池，其正极的电极反应式为___________。
(3)某熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、乙醇为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池。该熔融盐电池负极的电极反应式为___________。
Ⅱ．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为。
(4)放电时负极附近溶液的如何变化___________。(填“增大”“减小”或“不变”)
(5)放电时每转移电子，正极有___________物质被还原。
16．装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷。请回答：
(1)B极是电源的_______极，甲中溶液的pH_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)乙溶液中总反应的离子方程式是_______。一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐_______(填“变深”或“变浅”)。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是_______(填“铜”或“银”)。
(4)当外电路中通过0.04ml电子时，甲装置内共收集到0.448L气体(标准状况)，若甲装置内的液体体积为200mL(电解前后溶液体积不变)，则电解前CuSO4溶液的物质的量浓度是多少？(写出计算过程)_______
三、实验题（共3小题）
17．如图是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置示意图，试分析实验并回答下列问题：
(1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是_______。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)_______。
(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越_______(填“高”或“低”)越易腐蚀。
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_______。
(4)针对乙、丙装置研究的结果分析，可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀：_______(写出一点即可)。
18．实验小组对溶液分别与、溶液的反应进行探究。
已知：ⅰ．
ⅱ．
(1)推测实验Ⅰ产生的无色气体为，实验证实推测正确：用蘸有碘水的淀粉试纸接近试管口，观察到_______，反应的离子方程式为_______。
(2)对实验Ⅰ产生的原因进行分析，提出假设：
假设a：水解使溶液中增大；
假设b：存在时，与反应生成白色沉淀，溶液中增大。
①假设a不合理，实验证据是_______；
②实验表明假设b合理，实验Ⅰ反应的离子方程式有_______、。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ，提出假设：增强了的氧化性。
下述实验Ⅲ证实了假设合理，装置如图。
实验方案：闭合K，电压表的指针偏转至“X”处；向U形管_______(补全实验操作及现象)。
(4)将实验Ⅱ的溶液静置24小时或加热后，得到红色沉淀，经检验，红色沉淀中含有、和。
①通过实验Ⅳ证实红色沉淀中含有和。
实验Ⅳ：
证实红色沉淀中含有的实验证据是_______；
②有同学认为实验Ⅳ不足以证实红色沉淀中含有，设计实验Ⅳ的对比实验Ⅴ，证实了的存在，实验Ⅴ的方案和现象是(请画图表示实验过程)：_______。
19．某小组通过观察电流表的指针偏转探究电极上发生的氧化还原反应。
(1)连接装置(如图Ⅰ所示)，断开开关K时，将铁片和铜片同时插入稀硫酸中，Fe表面产生大量无色气泡，Cu表面无明显变化；闭合开关K，电流表指针向右偏转，Fe和Cu表面均产生大量无色气泡。
①欲验证铁电极发生氧化反应的产物，实验操作和现象是_______。
②分别用化学用语表示Fe和Cu表面均产生无色气泡的原因：_______；_______。
(2)该小组同学将(1)中装置的稀硫酸换成浓硝酸，两极均产生大量红棕色气体。改进实验装置(如图II所示)，闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转，约2秒后指针缓缓向左偏转，并在一段时间内电流表示数几乎不变。
①铜与浓硝酸反应的离子方程式为_______。
②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转的原因是_______(结合铜电极反应式说明)。
③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或等于)氧化膜的消耗速率。请设计实验方案证明：_______。
四、计算题（共2小题）
20．回答下列问题：
(1)合成氨一直是科学家研究的重要课题，已知破坏有关化学键需要的能量如表所示：
则反应生成2ml所释放出的热量为___________。
(2)32.0 g Cu 与 100 mL 10.0 ml·L-1的浓硝酸反应，标准状况下测得反应产生的 NO、NO2混合气体 6.72 L，且充分反应后铜仍有剩余。请计算：
①混合气体中 NO 与 NO2的物质的量之比为___________。
②向反应后的溶液中滴加稀硫酸可使铜完全溶解，离子方程式为___________。若该过程中只有 NO 气体生成，则还能产生 NO 的物质的量为___________。
21．回答下列问题
(1)下列变化过程属于放热反应的是_________。
①2Al + Fe2O32Fe + Al2O3 ②酸碱中和反应 ③浓H2SO4稀释 ④醋酸电离 ⑤NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O混合搅拌
(2)CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g) ΔH1 CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s) ΔH2
则ΔH1_______ΔH2(填“>”、“甲>丙 高 2H2O＋O2＋4e-=4OH- 将金属放在油脂或有机溶剂中【解析】铁粉-炭粉-食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀，故乙中液面最高；甲中铁粉中的少量碳也能发生吸氧腐蚀，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蚀得快，丙中乙醇为非电解质，铁粉、炭粉形不成原电池，Fe受到保护，故可把钢铁放在油脂或有机溶剂中进行防护，据此分析解答。
【解析】(1)甲为铁粉在氯化钠溶液中的腐蚀，乙为铁粉与碳形成原电池的腐蚀，而丙的腐蚀没有电解质溶液，所以腐蚀的速率大小为：乙＞甲＞丙，故过一段时间后液面最高的是乙，故答案为：乙；乙＞甲＞丙；
(2)甲中为铁粉，乙为铁粉与碳粉的混合物，甲的腐蚀速率小于乙的，通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，钢铁越易腐蚀，故答案为：高；
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子，正极氧气得到电子生成氢氧根离子，正极的电极反应式为：2H2O＋O2＋4e-=4OH-，故答案为：2H2O＋O2＋4e-=4OH-；
(4)金属的防护措施有牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，另外还有电镀、喷镀、喷油漆等方法使金属与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀，针对乙、丙装置研究的结果分析可知，将金属放在油脂或有机溶剂中
故答案为：将金属放在油脂或有机溶剂中。
18．(1) 蓝色褪去
(2) 实验Ⅰ、Ⅱ中c(Cu2+)相同，但实验Ⅱ中未见气泡
(3)右侧加入NaCl固体，待NaCl溶解后，电压表指针偏转变大
(4) 一段时间后，溶液由浅蓝色变为深蓝色
【解析】实验Ⅰ中，溶液和溶液反应生成CuCl沉淀、Na2SO4、H2SO4和HCl，离子方程式为，有H+生成，H+和反应生成SO2，离子方程式为。
(1)
淀粉试纸遇碘水变蓝，用蘸有碘水的淀粉试纸接近试管口时遇到SO2，SO2和I2反应生成和I-，蓝色褪去，离子方程式为；
(2)
①实验Ⅰ、Ⅱ中均含有Cu2+，但实验Ⅱ中并无气体产生，可知不是因为Cu2+水解生成SO2；
②存在时，与反应生成白色沉淀，溶液中增大，H+和反应生成SO2，离子方程式为、；
(3)
为证明增强了的氧化性，应向U形管右侧加入NaCl固体，待NaCl溶解后，Cu2+的氧化性增强，使得电池的电压增大，则电压表指针偏转变大；
(4)
①根据已知ⅰ．和ⅱ．，加入浓氨水后，沉淀溶解变为浅蓝色，露置在空气中一段时间后，溶液变为深蓝色，说明红色沉淀中含有；
②取少量纯净的Cu2O于试管中，滴加足量浓氨水，沉淀溶解，得到无色溶液，露置在空气中一段时间后，溶液变为深蓝色，用此实验可说明实验Ⅳ中存在，图示为。
19．(1) 取铁电极附近溶液少许于试管中，加入铁氰化钾溶液，产出蓝色沉淀 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2H++2e-= H2↑
(2) Cu+4H++2NO= Cu2++2NO2↑+2H2O 形成原电池，Fe比Cu相对活泼失电子做负极，铜片作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-= Cu(或NO+2H++e-= NO2↑+H2O) 电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应
【解析】（1）
①铁电极发生氧化反应会生成Fe2+，检验亚铁离子需要用铁氰化钾溶液，实验操作和现象是：取铁电极附近溶液少许于试管中，加入铁氰化钾溶液，产出蓝色沉淀；
②Fe表面产生无色气泡的原因是铁单质与稀硫酸发生化学反应生成硫酸亚铁和氢气，反应离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，Fe和Cu和稀硫酸形成原电池，Cu做正极，氢离子移至Cu表面得电子生成氢气，则Cu表面产生无色气泡的原因：2H++2e-= H2↑；
（2）
①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮和水，反应的离子方程式为Cu+4H++2NO= Cu2++2NO2↑+2H2O；
②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，形成原电池，铁做负极、铜做正极，电流从左流向右，则观察到指针快速向右偏转的原因是：形成原电池，Fe比Cu相对活泼失电子做负极，铜片作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-= Cu(或NO+2H++e-= NO2↑+H2O)；
③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或等于)氧化膜的消耗速率。设计实验方案证明：电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应。
20．(1)6b-(3a+d)
(2) 2：1 3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O 0.100ml
【解析】（1）
反应的△H=反应物键能和-生成物键能和=6b-(3a+d)kJ/ml，则生成2ml NH3(g)放出热量为6b-(3a+d)kJ；
（2）
①铜与浓硝酸反应的化学方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O， 铜与稀硝酸反应的化学方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，充分反应后铜仍有剩余，说明硝酸完全反应，设生成的NO的物质的量为xml，NO2的物质的量为yml，则有(x+y)ml×22.4L/ml= 6.72 L，(4x+2y)ml=10.0 ml·L-1×0.1L，联立两式解得x=0.2，y=0.1，混合气体中 NO 与 NO2的物质的量之比为0.2：0.1=2:1；
②向反应后的溶液中滴加稀硫酸后得到稀硝酸溶液，可与铜反应而完全溶解，离子方程式为3Cu+2+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；原先的硝酸消耗铜为0.05+=0.35ml，32.0 g Cu的物质的量为，则剩余0.5-0.35=0.15ml，由离子方程式为3Cu+2+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O可知还能产生 NO 的物质的量为0.100ml。
21．(1)①②
(2)>
(3)C6H6(l)+ O2(g)=6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—(78a+3b) kJ·ml－1
(4)ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
(5)(b—a) kJ·ml－1
(6)CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g) ΔH＝+247.4 kJ·ml－1
【解析】（1）
①铝与氧化铁高温条件下发生的铝热反应为放热反应；②酸碱中和反应为放热反应；③浓硫酸稀释为放热过程，不是放热反应；④醋酸电离为吸热过程，不是吸热反应；⑤氯化铵晶体与八水氢氧化钡混合搅拌的反应为吸热反应，不是放热反应，则属于放热反应的是①②，故答案为：①②；
（2）
碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳的反应为吸热反应，反应ΔH1大于0，氧化钙与水反应为放热反应，反应ΔH2小于0，则ΔH1大于ΔH2，故答案为：>；
（3）
由题意可知，苯燃烧生成气态水的热化学方程式为①C6H6(l)+O2(g)=6CO2(g)+3H2O(g)ΔH＝—78a kJ·ml－1，液态水转化为气态水的热化学方程式为②H2O(l)= H2O(g)ΔH=+bkJ·ml－1，由盖斯定律可知，①—②可得苯的燃烧热的化学方程式为C6H6(l)+ O2(g)=6CO2(g)+3H2O(l)则ΔH=ΔH1—3ΔH2=—(78a+3b) kJ·ml－1，故答案为：C6H6(l)+ O2(g)=6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—(78a+3b) kJ·ml－1；
（4）
由盖斯定律可知，反应得到反应④，则ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)，故答案为：ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)；
（5）
由题意可知，一氧化碳的燃烧热的化学方程式为①CO(g) +O2(g)= CO2(g)ΔH=—a kJ·ml－1，甲醇的燃烧热的化学方程式为②CH3OH(l) +O2(g)= CO2(g) +2H2O(l)ΔH=—b kJ·ml－1，由盖斯定律可知，②—①可得CH3OH(l) +2O2(g)= CO(g) +2H2O(l)，则ΔH=(b—a) kJ·ml－1，所以甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和1ml液态水的ΔH=(b—a) kJ·ml－1，故答案为：(b—a) kJ·ml－1；
（6）
，由盖斯定律可知，①×2—②可得重整反应的方程式为CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g)，则ΔH＝(+206.2 kJ·ml－1)×2—(+165.0 kJ·ml－1)=+247.4 kJ·ml－1，反应的热化学方程式为CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g) ΔH＝+247.4 kJ·ml－1，故答案为：CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g) ΔH＝+247.4 kJ·ml－1。