1、1化学反应与能量变化(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.由右图分析，有关叙述正确的是( )AA BC 和 BC A 两个反应吸收或放出的能量不等BA BC 是放热反应CA 具有的能量高于 B 和 C 具有的能量总和DA BC 是吸热反应，则 BC A 必然是放热反应2根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是( )ACO 2(g)和 CaO(s)的总能量大于 CaCO3(s)的总能量B该反应的焓变大于零C该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量D由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反
2、应3已知：H 2(g) O2(g)=H2O(g) H1 a kJmol1122H 2(g)O 2(g)=2H2O(g) H2 b kJmol1H 2(g) O2(g)=H2O(l) H3 c kJmol1122H 2(g)O 2(g)=2H2O(l) H4 d kJmol1下列关系式中正确的是( )A ad0C2 a b04化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为 N2(g)和 O2(g)反应生成 NO(g)过程中的能量变化：下列说法中正确的是( )2A1 mol N 2(g)和 1 mol O2(g)反应放出的能量为 180 kJ
3、B1 mol N 2(g)和 1 mol O2(g)具有的总能量大于 2 mol NO(g)具有的总能量C由于上述反应为放热反应，常温下即可发生D上图表示的热化学方程式为 N2(g)O 2(g)=2NO(g) H180 kJmol 15下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )A已知 2SO2(g)O 2(g)2SO 3(g)为放热反应，则 SO2的能量一定高于 SO3的能量B已知 C(s，石墨)= =C(s，金刚石) H0，则金刚石比石墨稳定C已知 H (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1 ，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJD已知 2C(s)2O 2(
4、g)=2CO2(g) H1，2C(s)O 2(g)=2CO(g) H2，则 H1 H26氯原子对 O3的分解有催化作用：O3Cl = = ClOO 2 H1ClOO = = ClO 2 H2大气臭氧层的分解反应是 O3O= =2O2 H，该反应的能量变化如图：下列叙述中，正确的是( )A反应 O3O = = 2O2的 H E1 E3 BO 3O = = 2O2是吸热反应C H H1 H2 D2O 2= O3O 是放热反应7甲醇属于可再生能源，可代替汽油作为汽车的燃料。已知 101 kPa、常温下 32 g 甲醇完全燃烧放出 736.3 kJ 的热量，下列能正确表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式的
5、是( )ACH 3OH(l) O2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H736.3 kJmol 132BCH 3OH(l) O2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H736.3 kJmol 132CCH 3OH(l) O2(g)=CO2(g)2H 2O(g) H675.3 kJmol 132D2CH 3OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)4H 2O(l) H1 472.6 kJmol 18标准燃烧热是指在 101 kPa 下 1 mol 可燃物充分燃烧生成稳定化合物时放出的热量。已知 H2(g)、C 2H4(g)和 C2H5OH(l)的标准燃烧热 H 分别是285.8 kJmol1 、
6、1 411.0 kJmol1 和1 366.8 kJmol 1 ，则由 C2H4(g)和 H2O(l)反应生成 C2H5OH(l)的 H 为( )3A44.2 kJmol 1 B44.2 kJmol 1C330 kJmol 1 D330 kJmol 19如图所示是 Zn 和 Cu 形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是( )201510.18, 实验后的记录：Cu 为负极，Zn 为正极Cu 极上有气泡产生，发生还原反应SO 向 Cu 极移动24若有 0.5 mol 电子流经导线，则可产生 0.25 mol 气体电子的流向是 CuZn正极反应式：Cu
7、2e =Cu2 ，发生氧化反应A BC D10将等质量的两份锌粉 a、b 分别加入过量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量的 CuSO4溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是( )11一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al3ClO 2OH =3Cl 2AlO H 2O。下列说法不正确的是( ) 2A该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换B该电池发生氧化反应的是金属铝C电极的正极反应式为 3ClO 3H 2O6e =3Cl 6OH D当有 0.1 mol Al 完全
8、溶解时，流经电解液的电子个数为 1.806102312. 执法交警最常用的一种酒精检测仪的工作原理示意图如图所示，其反应原理为CH3CH2OHO 2=CH3COOHH 2O，被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小4电流，该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法正确的是( )工作原理示意图Aa 极上的电极反应式为 CH3CH2OHH 2O4e =CH3COOH4H B电解质溶液中的 H 移向 a 电极Cb 为正极，电极反应式为 O22H 2O4e =4OHD呼出气体中酒精含量越高，微处理器中通过的电流越小13用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯
9、净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )AAgNO 3AgNO3 BNaOHH 2OCKClKCl DCuSO 4Cu(OH)214下列说法正确的是( )A电解 NaOH 溶液时，溶液浓度将减小，pH 增大 B电解 H2SO4溶液时，溶液浓度将增大，pH 增大C电解 Na2SO4溶液时，溶液浓度将增大，pH 不变 D电解 NaCl 溶液时，溶液浓度将减小，pH 不变15.某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理如图所示，下列说法不正确的是( )AA 为电源正极B阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr
10、3 6Fe 3 7H 2O27C阴极区附近溶液 pH 降低D若不考虑气体的溶解，当收集到 H2 13.44 L(标准状况)时，有 0.1 mol Cr2O 被27还原16Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意图如图所示，5电解总反应为 2CuH 2O Cu2OH 2。下列说法正确的是( )= = = = =通 电 A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16答案二、非选择题(本题包括
11、 5 小题，共 52 分)17(8 分)为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。(1)实验测得 5 g 甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出 113.5 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_。(2)由气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。化学键 HH NH NN键能(kJmol 1 ) 436 391 9
12、45已知反应 N2(g)3H 2(g)2NH 3(g) H akJmol1试根据表中所列键能数据估算 a 的值为_。(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：C(s，石墨)O 2(g)=CO2(g) H1393.5 kJmol 12H2(g)O 2(g)=2H2O(l) H2571.6 kJmol 12C2H2(g)5O 2(g)=4CO2(g)2H 2O(l) H32 599 kJmol 1根据盖斯定律，计算 298 K 时由 C(s，石墨)和 H2(g)生成 1 mol C2H2(g)反应的焓变为_。18(8 分)(1)丙烷热值较高，污染较小，是一种优
13、良的燃料。试回答下列问题：6如图是 101 kPa 下一定量丙烷完全燃烧生成 CO2和 1 mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“”或“” 。写出表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式：_。二甲醚(CH 3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol 二甲醚完全燃烧生成 CO2和液态水放出 1 455 kJ 热量。若 1 mol 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 1 645 kJ 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：不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题：已知：H
14、 2O(g)=H2O(l) H1 Q1 kJ/molC2H5OH(g)=C2H5OH(l) H2 Q2 kJ/molC2H5OH(g)3O 2(g)=2CO2(g)3H 2O(g) H3 Q3 kJ/mol若使 46 g 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。碳(s)在氧气供应不充足时，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 H。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的12 H，计算时需要测得的实验数据有_。19(12 分)利用反应 2Fe3 Zn= =2Fe2 Zn 2 设计一个带盐桥的原电池，并
15、在下面方框内画出实验装置图。并指出正极为_，电极反应式为_。负极为_，电极反应式为_。此装置中盐桥的作用为_。20(12 分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为 Cd2NiOOH2H 2O2Ni(OH)2Cd(OH) 2。 放 电 充 电已知 Ni(OH)2和 Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是_。以上反应是可逆反应 以上反应不是可逆反应 充电时化学能转变为电能 放电时化学能转变为电能7A BC D(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明，一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使
16、用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为_。(3)锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液，请用化学方程式表示其原因：_。21(12 分)从 H 、Cu 2 、Na 、SO 、Cl 五种离子中选择并恰当地组成电解质，按24下列要求进行电解：(1)以石墨为电极，使电解质质量减少，水质量不变，进行电解，则可采用的电解质是_。(2)以石墨为电极，使电解质质量不变，水质量减少，进行电解，则可采用的电解质是_。(3)以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水的质量都减少，进行电解，则电解质是_。(4)以石墨为电极进行电解，若阴极析出金属，阳极放出 O2时，电解质的化学
17、式可能是_。(5)以石墨为电极进行电解，两极分别放出气体，且体积比为 11 时，电解质的化学式可能是_。参考答案与解析1导学号 02490042 解析：选 D。本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，BC 的能量高于 A 的能量，则反应 BC A 一定是放热反应；反之，A BC 则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。2导学号 02490043 解析：选 D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应，CO 2(g)和CaO(s)的总能量大于 CaCO3(s)的总能量，焓变大于零，故 A、B 项正确；C 项，在 CaCO3中，Ca2 和 CO 之间存在离子键，CO 中，C 与
18、O 之间存在共价键，故反应中有离子键断裂23 23也有共价键断裂，断键吸收能量，成键放出能量，C 项正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧反应就是放热反应，D 项错误。3导学号 02490044 解析：选 C。该反应是放热反应， H0；与生成 H2O 的状态一样，但物质的计量数是 2 倍关系，2 a b；同理比较、得：2 c d，由于 H2O(g)=H2O(l)是放热的， H0，故 ca， db，综合考虑，仅 C 选项符合题意。84导学号 02490045 解析：选 D。根据题意可知，反应过程中吸收的总能量为 1 444 kJ，放出的总能量为 1 264 kJ，前者大于后者，该
19、反应为吸热反应，A、C 错误；由于反应为吸热反应，1 mol N 2(g)和 1 mol O2(g)具有的总能量小于 2 mol NO(g)具有的总能量，B 项错误；D 项热化学方程式中各物质的状态、计量数均与焓变数值一致，正确。5导学号 02490046 解析：选 D。A 项中 2 mol SO2(g)与 1 mol O2(g)的总能量比 2 mol SO3(g)的能量高，不能判断 SO2和 SO3能量的相对高低，错误；B 中金刚石比石墨能量高，不如石墨稳定，错误；从离子方程式的意义可知，只有强酸与强碱的稀溶液反应生成可溶性盐和 1 mol 水的热效应为57.3 kJ, C 项错误；等量的碳
20、完全燃烧放出的能量比其不完全燃烧放出的能量多，但比较 H 时应带“、”比较， H1 H2，D 正确。6导学号 02490047 解析：选 C。由能量变化图可知，O 3O = 2O2是放热反应， H E3 E2，其逆过程为吸热反应，A、B、D 错误；由盖斯定律可知， H H1 H2，C项正确。7导学号 02490048 解析：选 B。燃烧为放热反应， H0，A 选项不正确；标准燃烧热表示 1 mol 可燃物完全燃烧放出的热量，D 选项不正确；应生成稳定氧化物，C 选项H2O(g)不符合题意。8导学号 02490049 解析：选 A。解决本题要抓住两点：标准燃烧热的定义和盖斯定律。合理运用热化学方
21、程式的加减进行计算，注意改变反应方向时相应的反应热的符号也要改变。依据题意：H 2(g)1/2O 2(g)=H2O(l) H285.8 kJmol 1C 2H4(g)3O 2(g)=2CO2(g)2H 2O(l) H1 411.0 kJmol 1C 2H5OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)3H 2O(l) H1 366.8 kJmol 1则后两个方程式相减，便得到 C2H4(g)H 2O(l)=C2H5OH(l) H44.2 kJmol1 。9导学号 02490050 解析：选 B。在给定的原电池中，正极是 Cu，负极是 Zn，故错误。电子从负极 Zn 流出，流向正极 Cu，H 向正极移
22、动，在 Cu 电极上得电子：2H 2e =H2，负极失电子：Zn2e =Zn2 ，故 正确；错误。Zn 片作负极，SO向 Zn 极移动，错误。当有 0.5 mol 电子转移时，产生 H2 0.25 mol，正确。2410导学号 02490051 解析：选 A。加入 CuSO4溶液，Zn 置换出 Cu，形成铜锌原电池，加快反应速率，a 中 Cu2 与少量 Zn 反应，导致与 H 反应的 Zn 减少，H 2体积减小。11导学号 02490052 解析：选 D。该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后可以更换，A 项正确；金属铝是原电池的负极，发生氧化反应，B 正确；在正9极上发生还原
23、反应，电极反应为 3ClO 3H 2O6e =3Cl 6OH ，C 正确；电子只能流经导线，不能流经电解液，D 不正确。12导学号 02490053 解析：选 A。根据电池反应方程式和电解质溶液的酸碱性知，a 为负极，电极反应为 CH3CH2OHH 2O4e =CH3COOH4H ，A 项正确；b 为正极，电极反应为 O24e 4H =2H2O， C 项错误；电解质溶液中的 H 移向 b 电极，B 项错误；呼出气体中酒精含量越高，参与反应的乙醇越多，微处理器中通过的电流越大，D 项错误。13导学号 02490054 解析：选 B。A 项：4AgNO32H 2O 4AgO 24HNO 3，脱离反
24、应体系的物质是 4AgO 2，相当于= = = = =通 电 2Ag2O，所以应当加入适量 Ag2O 才能复原(加入 AgNO3会使 NO 的量增加)；B 项：2H 2O 32H2O 2，脱离反应体系的是 2H2O 2，相当于 2H2O，加入适量水可以= = = = =通 电 复原。C 项：2KCl2H 2O 2KOHH 2Cl 2，脱离反应体系的是 H2Cl 2，= = = = =通 电 相当于 2HCl，应通入适量 HCl 气体才能复原；D 项：2CuSO42H 2O 2H2SO42CuO 2，脱离反应体系的是 2CuO 2，相当于= = = = =通 电 2CuO，加入适量 CuO 可以
25、复原。14导学号 02490055 解析：选 C。本题考查电解规律。A、B、C 均为电解水，溶液浓度增大，pH 分别增大、减小、不变；电解 NaCl 溶液时，H 和 Cl 放电，NaCl 的浓度减小，pH 增大。15导学号 02490056 解析：选 C。根据图示，左侧铁板作阳极，A 为电源正极；右侧铁板作阴极，B 为电源负极。电极反应式为阳极：Fe2e =Fe2 ，阴极：2H 2e =H2，生成的 Fe2 与 Cr2O 反应：27Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O。由于在阴极区 c(H )减小，所以 pH 增大。27根据 6H26Fe 2 Cr 2O 得，当有
26、13.44 L(标准状况)H 2放出时，应有 0.1 mol Cr2O27被还原。2716导学号 02490057 解析：选 A。由电解总反应可知，Cu 参加了反应，所以 Cu 作电解池的阳极，发生氧化反应，B 选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的 H 放电，电极反应为 2H 2e =H2，A 选项正确；阴极与电源的负极相连，C 选项错误；阳极反应为 2Cu2OH 2e =Cu2O H2O，当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.05 mol Cu2O 生成，D 选项错误。17导学号 02490058 解析：(1)设 2 mol CH3OH(l)完全燃烧生成 CO2气体和液态水放出的热量为
27、 Q。则有 ，解得 Q1 452.8 kJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为5 g32 gmol 1113.5 kJ 2 molQ102CH3OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)4H 2O(l) H1 452.8 kJmol 1 。(2)反应热 H a kJmol1 E(反应物键能) E(生成物键能)3436 kJmol1 945 kJmol 1 6391 kJmol 1 93 kJmol 1 。(3)反应的热化学方程式为 2C(s，石墨)H 2(g)=C2H2(g) H，根据盖斯定律可得 H4 H1 H2 H324（ 393.5 kJmol 1） （ 571.6 kJmol 1）2（ 2 5
28、99 kJmol 1）2226.7 kJmol 1 。答案：(1)2CH 3OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)4H 2O(l) H1 452.8 kJmol 1(2)93 (3)226.7 kJmol 118导学号 02490059 解析：(1)丙烷完全燃烧生成 CO2和 1 mol H2O(l)的过程放热， H 为“” 。标准燃烧热是 1 mol 物质完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量，所以表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式为 C3H8(g)5O 2(g)=3CO2(g)4H 2O(l) H2 215.0 kJ/mol。 n(二甲醚)1 455 kJ/mol1 mol n(二甲醚)2 2
29、15.0 kJ/mol1 645 kJ，解得 n(二甲醚)0.75 mol，所以 n(丙烷)0.25 mol。(2)由盖斯定律可得 C2H5OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)3H 2O(l) H(3 Q1 Q2 Q3) kJ/mol，所以使 46 g 液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，整个过程中放出的热量为(3Q1 Q2 Q3) kJ。利用盖斯定律计算反应 C(s) O2(g)= CO(g)的 H，需要测得的实验数据有碳和12CO 的标准燃烧热。答案：(1)C 3H8(g)5O 2(g)=3CO2(g)4H 2O(l) H2 215.0 kJ/mol13(2)3 Q1 Q2 Q3 碳和
30、 CO 的标准燃烧热19导学号 02490060 解析：根据反应 Zn2Fe 3 =Zn2 2Fe 2 知，该反应中的氧化反应为 Zn2e =Zn2 ，应采用 Zn 片作负极，还原反应为 2Fe3 2e =2Fe2 ，故应选择比 Zn 不活泼的金属或非金属石墨等作正极，根据应选择与电极材料相同的金属阳离子的电解质溶液作电解液，故负极区应选含 Zn2 的盐溶液(如 ZnSO4溶液)，正极区选含 Fe3的溶液作电解液如 FeCl3、Fe 2(SO4)3溶液等。答案：装置图见下图 Pt(与装置对应即可) 2Fe 3 2e =2Fe2 Zn 11Zn2e =Zn2 使两个半电池连成一个通路；使电流持续
31、传导20导学号 02490061 解析：(1)镍镉电池充、放电是在不同条件下进行的，不属于可逆反应；从能量转化角度，充电是电能转化为化学能，放电是化学能转化为电能。(2)Ni(OH)2、Cd(OH) 2在酸性条件下会溶解，生成 Ni2 、Cd 2 ，污染土壤。(3)锂可以与水发生反应，不能用电解质的水溶液。答案：(1)B(2)Ni(OH)2和 Cd(OH)2能溶于酸性溶液(3)2Li2H 2O=2LiOHH 221导学号 02490062 解析：根据离子的放电顺序，阳离子：Cu 2 H Na ，阴离子：Cl OH SO ，(1)以惰性电极电解时，电解质质量减少，水质量不变，只电解24电解质，电
32、解质可能为 HCl、CuCl 2。(2)惰性电极电解时，电解质质量不变，水质量减少，只电解水，电解质可能为 H2SO4、Na 2SO4、NaHSO 4。(3)石墨为阳极，铁棒为阴极，电极材料不参加反应，电解质和水的质量都减少，既电解电解质又电解水，电解质可能为CuSO4、NaCl。(4)以石墨为电极进行电解，若阴极析出金属，阳极放出 O2时，电解质中阳离子放电，水中氢氧根离子放电，电解质可能为 CuSO4。(5)以石墨为电极进行电解，两极分别放出气体，且体积比为 11 时，这可能是氢离子在阴极放电，氯离子在阳极放电。答案：(1)HCl、CuCl 2(2)H2SO4、Na 2SO4、NaHSO 4(3)CuSO4、NaCl(4)CuSO4 (5)HCl、NaCl
