1、 化学反应与能量变化本试卷分第卷(选择题)和第卷( 非选择题) 两部分。满分 100分。考试时间 90 分钟。第 卷( 选择题 共 46 分)一、选择题(本题包括 5 个小题，每题 2 分，共 10 分，每题只有一个选项符合题意。)1(2012潍坊一模) 染料敏化太阳能电池(简称 DSC)工作时类似叶绿素的染料吸收太阳光，产生电子，电子再被电极收集，然后通过外电路，回到反电极产生光电流。该过程中的能量转化形式为( )A太阳能化学能 B太阳能电能C化学能电能 D电能化学能答案 B解析 染料敏化太阳能电池吸收太阳光( 太阳能) ，经过一系列变化，产生光电流(电能)。故 B 为正确答案。2(2012
2、济南) 有关 X、Y、Z、W 四种金属进行如下实验： 将 X 和 Y 用导线连接，浸入电解质溶液中，Y 不易腐蚀将片状的 X、W 分别投入等浓度盐酸中都有气体产生，W 比 X反应剧烈用惰性电极电解等物质的量浓度的 Y 和 Z 的硝酸盐混合溶液，在阴极上首先析出单质 Z根据以上事实，下列判断或推测错误的( )AZ 的阳离子氧化性最强B W 的还原性强于 Y 的还原性CZ 放入 CuSO4 溶液中一定有 Cu 析出D用 X、Z 和稀硫酸可构成原电池，且 X 做负极答案 C解析 由 得 XY，得 WX，得 YZ，则活泼性顺序为WXYZ。3(2012烟台一模) 已知 EA、E B、E C、E D 分别
3、表示A、B 、C 、D 所具有的能量，则对于放热反应 AB =CD ，以下说法正确的是( )AE AEBB EAEC EDCE AE BECE DDE AE BECE D，故 C 项正确。4(2012威海一模) 一种化学冰袋中含有 Na2SO410H2O(96 g)、NH4NO3(50 g)、 (NH4)2SO4(40 g)、 NaHSO4(40 g)。将Na2SO410H2O 和其他三种盐分别盛于 2 只塑料袋中，用时使它们混合并用手搓揉就可制冷，制冷效果能维持 23 h。以下关于制冷原因的猜测肯定错误的是( )ANa 2SO410H2O 脱水是吸热过程B较长时间制冷是由于 Na2SO410
4、H2O 脱水是较慢的过程C铵盐在该条件下发生复分解反应是吸热过程DNH 4NO3 溶于结晶水会吸收热量答案 C5Li/SO 2 电池具有输出功率高和低温性能好等特点，其电解质是 LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，电池反应式为 2Li2SO 2Li2S2O4。下列说法正确的是( )放 电 充 电A该电池反应为可逆反应B放电时，Li 向负极移动C充电时，阴极反应式为 Li e =LiD该电池的电解质溶液可以换成 LiBr 的水溶液答案 C解析 本题考查电化学知识。电池的放电和充电是在不同的反应条件下发生的，故该电池反应不能叫可逆反应，A 项错误。放电时，阳离子 Li 向正极移动，B 项错误。充电时
5、，阴极发生还原反应：Li e =Li，C 项正确。若电解质溶液换成 LiBr 的水溶液，则碱金属锂会和水发生反应，D 项错误。二、选择题(本题包括 12 个小题，每题 3 分，共 36 分，每题只有一个选项符合题意。)6(2012济宁一模) 如图表示某可逆反应分别在使用和未使用催化剂时，反应过程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是( )A该反应为吸热反应B a 与 b 相比，a 的反应速率更快Ca 与 b 相比，反应的平衡常数一定不同D反应物吸收的总能量小于生成物释放的总能量答案 D解析 本题结合图像考查化学反应中能量的变化。由图可知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应是放热反应，A 错
6、；由于使用了催化剂，降低了反应的活化能，化学反应速率加快，所以b 的反应速率更快， B 错；反应的平衡常数只是温度的函数，当温度不变时，平衡常数一定不变，C 错。7(2012临沂一模) 下列有关电化学装置完全正确的是 ( )A B C D铜的精炼 铁上镀银 防止 Fe 被腐蚀 构成铜锌原电池答案 C解析 电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，精铜作阴极，故 A错误。铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，故 B 错误。C 是外接电源的阴极保护法，正确。铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，故 D 错误。8(2012青岛一模) 灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体，已知：S
7、n(s，白)2HCl(aq)= =SnCl2(aq)H 2(g) H1a kJmol 1 ；Sn(s，灰)2HCl(aq)= =SnCl2(aq)H 2(g) H2b kJmol 1 ；Sn(s，灰) Sn(s，白) 13.2 bB a b2.1C灰锡转化为白锡的反应是放热反应D锡制器皿长期处在低于 13.2的环境中，会自行毁坏答案 D解析 根据盖斯定律，由得：Sn(s，灰 )=Sn(s，白)H3H 2H 1(b a)kJmol1 2.1 kJmol 1 ，据此可知 H1890.3 kJ/mol；B 项由反应是可逆反应，可知放出 19.3 kJ 的热量时生成 NH3的量一定小于 1 mol，故
8、 N2(g)3H 2(g)2NH3(g) H0 631.5 1 200 kJmol 1解析 (1)空燃比较小时，汽油燃烧不充分，有毒气气体主要是CO。(2)一个反应要能自发进行，须满足 G0，则需要 S0，且要达到一定温度时才可以自发进行；由反应 N2(g)O 2(g)=2NO(g) H180 kJmol1 ，断开反应物的化学键要吸热，共吸热：946 kJ497 kJ 1 443 kJ，则 NO 分子中化学键键能为(1 443 kJmol1 180 kJmol1 )2631.5 kJmol1 ， 若将题目中所给的 4 个热化学方程式依次编号为，则由 4(22)即可得：4CO(g)2NO 2(g
9、)=4CO2(g)N 2(g)，故该反应的 H4( 393.5)2( 221)68 1 200(kJmol1 )。19(本小题满分 10 分)一种新型锂离子电池是将尖晶石型Li4Ti5O12 作为电池的正极材料，在嵌锂过程中变为盐岩型Li7Ti5O12。请回答下列问题：(1)Li4Ti5O12 中 Ti 元素的化合价为 _，锂离子电池的突出优点是_。(2)该锂离子电池是一种二次电池，电池在充电时的阳极反应式为_。(3)将金红石(TiO 2)与 Li2CO3 混合后在空气中加热到 1 073K，可得到 Li4Ti5O12，该反应的化学方程式为 _。(4)TiO2 的水化物 H4TiO4 不溶于水
10、，但在一定条件下既能溶于强酸，又能溶于强碱。请用电离方程式解释 H4TiO4 既能溶于强酸又能溶于强碱的原因：_。(5)已知： Ti(s)2Cl 2(g)=TiCl4(l) H804.2 kJ/mol ，2Na(s)Cl 2(g)=2NaCl(s) H882.0 kJ/mol，Na(s)=Na(l) H2.6 kJ/mol，则 TiCl4(l)4Na(l) =Ti(s)4NaCl(s) H_kJ/mol 。答案 (1) 4 体积小，比能量高，携带方便(2)Li7Ti5O123e =Li4Ti5O123Li (3)5TiO22Li 2CO3 Li4Ti5O122CO 2= = = = =1 07
11、3K (4)H HTiO H 2OH4TiO4Ti4 4OH 3(5)970.2解析 (1)锂呈 1 价，氧呈 2 价，由此可确定钛为4 价。由于金属锂的摩尔质量小，因此锂离子电池的比能量特别高。(2)根据题意锂离子电池的嵌锂过程即为放电过程，其负极反应式为Li e =Li ，正极反应式为 Li4Ti5O12 3Li 3e =Li7Ti5O12，现题中要求写出充电时的阳极反应式，阳极发生氧化反应，由此可得电极反应式为 Li7Ti5O123e =Li4Ti5O123Li 。(3)根据钛的化合价可判断该反应是非氧化还原反应，在高温下碳酸根离子转化为CO2气体，由此可得化学方程式。(4)H 4TiO
12、4不溶于水，则电离方程式中应用可逆符号表示，其两性电离可与 Al(OH)3相类比。(5)可根据盖斯定律计算。20(本小题满分 12 分)(2012潍坊一模)自洁面料就是在普通的面料纤维中加入一层薄薄的纳米二氧化钛。以含有 Fe2O3 的钛铁矿(主要成分为 FeTiO3，Ti 的最高价为4)为原料制取纳米级 TiO2 的流程如下：(1)步骤 中发生的主要反应是_( 用离子方程式表示) 。(2)上述制备二氧化钛的过程中，可以利用的副产物是_；考虑成本和废物综合利用等因素，废液中应加入_处理。(3)由金红石制备单质钛，涉及的步骤为：TiO 2 TiCl 4 Ti。 镁 /800 /Ar 已知：C(s
13、) O 2(g)=CO2(g) H393.5kJmol 1；2CO(g) O2(g)=2CO2(g) H566.0kJmol 1；TiO 2(s)2Cl 2(g)=TiCl4(s)O 2(g) H141.0kJmol 1。则 TiO2(s)2Cl 2(g)2C(s)= =TiCl4(s)2CO(g) 的H_kJmol 1 。反应 TiCl42Mg= =2MgCl2Ti 的氩气气氛中进行的理由是_。(4)TiO2 的白色粉末，不溶于水，也不溶于酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸。请写出 TiO2 与浓硫酸反应的化学方程式_。答案 (1)2Fe3 Fe= =3Fe2(2)FeSO47H2O(或绿矾)
14、生石灰(或碳酸钙、废碱)(3)80.0 防止高温下镁和钛与空气中的氧气(或二氧化碳、或氮气) 作用(4)TiO22H 2SO4(浓) Ti(SO4)2 2H2O或= = = = = TiO2H 2SO4(浓) TiOSO4H 2O= = = = = 解析 (1)步骤 中主要发生 Fe3 和 Fe 的反应：2Fe3 Fe= =3Fe2 。 (2)制备过程中得到的 FeSO4 7H2O 可以利用。废液中含有少量的 TiO2 、Fe 2 ，可加入生石灰( 或碳酸钙、废碱)降低 H 的浓度，使之转化为沉淀析出，进行循环利用。(3) 根据盖斯定律，由2得：TiO 2(s)2Cl 2(g)2C(s)= =
15、TiCl4(s)2CO(g) H80.0 kJmol1 。该反应在氩气气氛中进行是为了防止高温下镁和钛与空气中的氧气等作用。(4)根据钛铁矿加入浓硫酸得到 TiO2 、SO ，则 TiO2与热的浓硫酸反应时可生成24TiOSO4，继续反应可得到 Ti(SO4)2。21(本小题满分 11 分)全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。下图是钒电池基本工作用原理示意图：请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2) 钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价
16、态的钒离子(V 2 、V 3 、VO 2 、VO )为正极和负极电极反应的活性物质， 2电池总反应为 VO2 V 3 H 2O V2 VO 2H 。放电时充 电 放 电 2的正极反应式为_，充电时的阴极反应式为_。放电过程中，电解液的 pH_(选填“升高” 、“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是_。aVO 、VO 2 混合液 bV 3 、V 2 溶液 2cVO 溶液 dVO 2 溶液 2eV 3 溶液 fV 2 溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。答案 (1)电解质溶液 抑制硫酸亚铁的水解(2)VO 2H e =VO2 H 2O
17、 2V3 e =V2(3)acd (4)H 解析 (1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为 VO 2H e =VO2 H 2O；充电时， 2阴极反应为还原反应，故为 V3 得到电子生成 V2 的反应。(3) 充电时阳极反应式为 VO2 H 2Oe =VO 2H ，故充电完毕的 2正极电解液为 VO 溶液，而放电完毕的正极电解液为 VO2 溶液， 2故正极电解液可能是选项 acd。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷
18、作用的是加入的酸，故 H 可以通过隔膜。22(本小题满分 12 分)含铬(Cr)工业废水的处理原理是将Cr2O 转化为 Cr3 ，再将 Cr3 转化为沉淀。转化过程中，废水27pH 与 Cr2O 转化为 Cr3 的转化率的关系如图 1 所示，实验室模27拟工业电解法处理含铬废水的装置如图 2 所示：请根据以上回答下列问题：(1)含铬废水预处理的方法是_。(2)写出下列反应的离子方程式：电解过程中的阴极反应式_；Cr 2O 转化为 Cr3 的离子方程式27_ _。(3)当废水颜色不再发生明显变化时，切断电源，取出电极，再调节电解液的 pH 至 8 左右。调节 pH 的目的是_。(4)含铬废水国家
19、排放标准为 含量0.1000mg/L。取上述电Cr 6 解后的废水 200.00mL，调节 pH1 后置于锥形瓶中，用浓度为0.0001mol/L 的 KI 溶液滴定，至滴定终点时，用去 KI 溶液9.00mL。已知酸性条件下，I 被 Cr2O 氧化的产物为 I2。用计算27所得数据说明上述电解法处理后的废水是否符合国家排放标准：_。答案 (1)调节废水 pH 为 1 左右 (2) 2H 2e =H2 6Fe2 Cr 2O 14H =6Fe3 2Cr 3 7H 2O (3)使溶液中的27Fe3 、 Cr3 全部转化为氢氧化物沉淀 (4)经计算知，上述电解后的废水中 含量为 0.0780mg/L，符合国家排放标准Cr 6 解析 由图 1 可知，当 pH 约为 1 时，转化率最高，含铬废水预处理的方法是调节废水 pH 为 1 左右，以提高转化率。(2)电解的原理是铁作阳极失电子生成 Fe2 ，Fe 2 将 Cr2O 还原为 Cr3 ，27阴极为溶液中的 H 放电。(3)由信息可知，最终是将 Cr3 转化为沉淀，调节 pH 的目的是使溶液中的 Fe3 、Cr 3 全部转化为氢氧化物沉淀。(4) 由电子守恒得：Cr 2O 3I 26I ，得 含量为27 Cr 6 52g/mol21000mg/g0.0780mgL1 。
