1、1化学反应与能量变化(时间：60 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题包括 15 小题，每小题 3 分，共 45 分)1下列与能源及能量变化相关的叙述正确的是( )A同一个化学反应，无论是一步还是分几步完成，其反应焓变相同B铝热剂焊接钢轨主要利用的是光能C1 g 氢气燃烧生成液态水，放出的热量为 142.9 kJ，故氢气的标准燃烧热为 285.8 kJDH 2SO4与 Ca(OH)2反应的中和热是 NaOH 与 HCl 的反应中和热的两倍2下列关于能量转换的认识中不正确的是( )A电解水生成氢气和氧气时，电能转化成化学能B煤燃烧时化学能主要转变成热能C绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学
2、能D白炽灯工作时电能全部转变成光能3为了测定中和反应的反应热，计算时至少需要的数据是( )酸的浓度和体积 碱的浓度和体积 比热容反应后溶液的质量 生成水的物质的量 反应前后溶液温度变化 操作所需的时间A BC D全部425 、101 kPa 下：2Na(s)1/2O 2(g)=Na2O(s) H414 kJmol 1 2Na(s)O 2(g)=Na2O2(s) H511 kJmol 1下列说法不正确的是( )A反应均为放热反应B反应中反应物的总能量大于生成物的总能量C反应中反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量D25 、101 kPa 下：Na 2O(s)1/2O 2(g)=Na2O2(
3、s) H97 kJ/mol5已知：CH 3OH(g) O2(g) CO 2(g)2H 2(g) H190 kJ/mol。12下列说法正确的是( )2ACH 3OH 的标准燃烧热为 H190 kJ/molB该反应说明 CH3OH 比 H2稳定C反应中的能量变化与反应体系的温度和压强无关DCO 2(g)2H 2(g) CH 3OH(g) O2(g) H190 kJ/mol126下面有关电化学的图示，完全正确的是( )7已知：2CO(g)O 2(g)=2CO2(g) H566 kJ/molNa2O2(s)CO 2(g)=Na2CO3(s) O2(g)12 H226 kJ/mol根据以上热化学方程式判
4、断下列说法正确的是( )ACO 的燃烧热为 283 kJB右图可表示由 CO 生成 CO2的反应过程和能量关系C2Na 2O2(s)2CO 2(s)=2Na2CO3(s)O 2(g) H452 kJ/molDCO 2(g)与 Na2O2(s)反应放出 113 kJ 热量时，电子转移数为 6.0210238用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( )A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液 pH 不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗 OH ，故溶液 pH 减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 12D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 119镍镉(NiCd
5、)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为 KOH 溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H 2O Cd(OH)22Ni(OH) 2，有关该电池的说法正确的是( )A充电时阳极反应：Ni(OH) 2e OH =NiOOHH 2O3B充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的 OH 向正极移动10(2015天津高考)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的 c(SO )减小24C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳
6、离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡11用 H2O2和 H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：Cu(s)2H (aq)=Cu2 (aq)H 2(g) H64.39 kJmol 12H2O2(l)=2H2O(l)O 2(g) H196.46 kJmol 1H2(g) O2(g)=H2O(l) H285.84 kJmol 112在 H2SO4溶液中，Cu 与 H2O2反应生成 Cu2 (aq)和 H2O(l)的反应热 H 等于( )A417.91 kJmol 1B319.68 kJmol 1C546.69 kJmol 1D448.46 kJmol 112粗铜中
7、一般含有锌、铁、银、金等杂质。在下图所示的装置中，甲池的总反应方程式为：2CH 3OH3O 24KOH= =2K2CO36H 2O 接通电路一段时间后，纯 Cu 电极质量增加了3.2 g。在此过程中，下列说法正确的是( )A乙池中 CuSO4溶液的浓度不变B甲池中理论上消耗标准状况下空气的体积是 2.8 L(空气中 O2体积分数以 20%计算)C甲池是电能转化为化学能的装置，乙池是化学能转化为电能的装置4D甲池通入 CH3OH 一极的电极反应为：CH 3OH6e 2H 2O=CO 8H 2313下列说法不正确的是( )A 总反应的离子方程式为：2Fe 3 Cu= =Cu2 2Fe 2B 甲电极
8、上的电极反应为：2Cl 2e =Cl2C Pt 电极上的电极反应为：O 22H 2O4e =4OHD 通电一段时间后，搅拌均匀，溶液的 c(H )减小14某小组利用下列装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确是( )AX 和 Y 与电流表连接，电子由 Cu 极流向 Zn 极BX 和 Y 与电流表连接，将 Zn 换成 Fe 测得电流更大CX 和 Y 分别与电源“” 、 “”极相连，Cu 极质量减轻DX 和 Y 分别与电源“” 、 “”极相连，Zn 极质量减轻15(大纲全国卷)电解法处理酸性含铬废水(主要含有 Cr2O )时，以铁板作阴、阳27极，处理过程中存在反应 Cr2O 6Fe 2 1
9、4H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O，最后 Cr3 以27Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是( )A阳极反应为 Fe2e =Fe2B电解过程中溶液 pH 不会变化C过程中有 Fe(OH)3沉淀生成5D电路中每转移 12 mol 电子，最多有 1 mol Cr2O 被还原27二、非选择题(本题包括 5 小题，共 55 分)16(8 分)H 2SO4溶液和 KOH 溶液反应时有热量放出，并已知反应物的总能量为 E1，生成物的总能量为 E2。试回答下列问题：(1)用离子方程式表示中和反应的实质_。(2)判断 E1和 E2的大小关系： E1_E2。(3)已知 H (aq)OH (aq)=H
10、2O(l) H57.3 kJmol 1 ，计算下列中和反应中放出的热量。用 20 g NaOH 配成稀溶液跟足量的稀盐酸反应，能放出_ kJ 的热量。用 0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液跟足量的稀硝酸反应，能放出_ kJ 的热量。17(8 分)大型运动会的火炬常常用丙烷作燃料。试回答下列问题：如图是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 的热量。若
11、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 的热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为_。(2)运用盖斯定律回答下列问题：已知：H 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 23 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)在氧气供应不充分时，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
12、 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_。18(12 分)铁生锈是比较常见的现象，某实验小组，为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：6首先检查制氧气装置的气密性，然后按图示连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续 3 分钟左右，观察到的实验现象为直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。试回答以下问题：(1)由于接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_。能表示其原理的反应方程式为_。(2)仪器 A 的名称为_，其中装的药品可以是_，其作用
13、是_。(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为_。决定铁生锈快慢的一个重要因素是_。19(11 分)电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，其中 a 为电解质溶液，X、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)X 的电极名称是_(填“阳极”或“阴极”)。(2)若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，一段时间后，Y 极上的电极反应式为_。(3)若 X、Y 都是惰性电极，a 是 CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为 0.224 L(标准状况下)，则阴极上析出金属的质量为_ g。(4)若要用该装置电解精炼粗
14、铜，电解液 a 选用 CuSO4溶液，则 Y 电极的材料是_。(5)若要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，应该选择的方案是_。(填字母编号)方案 X Y a 溶液A 银 石墨 AgNO3B 银 铁 AgNO37C 铁 银 Fe(NO3)3D 铁 银 AgNO320.(16 分)(广东高考)化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。(1)在实验室中用浓盐酸与 MnO2共热制取 Cl2并进行相关实验。下列收集 Cl2的正确装置是_。将 Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是_。设计实验比较 Cl2和 Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和 CCl4
15、于试管中，_。(2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备 Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO 4(aq)，FeSO 4(aq)，CuSO 4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图(见图)，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一，CuSO 4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_。(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2
16、)的材料中应选_作阳极。阶段质量检测(一)1选 A 选项 A 描述的是盖斯定律，正确；焊接钢轨时局部熔化钢轨，故利用的是热能，B 错；燃烧热的单位是 kJ/mol，C 错；中和热是固定值，与反应物无关，D 错。2选 D 白炽灯工作时会发热，所以电能也转化为热能，选项 D 不正确。3选 A 在本题中，生成 H2O 的量可由酸、碱的量决定，而反应的热效应可先由公式8Q cm(T2 T1)求算热量。由于酸、碱的稀溶液的密度可近似认为是 1 gcm3 ，因此当知道时，也就确定了溶液的质量，再利用溶液的比热容和反应前后的温度变化值，即可求出反应的反应热。4选 C 反应中反应物断键吸收的能量小于生成物成键
17、放出的能量，所以该反应放热，故选 C。5选 D 标准燃烧热的定义必须生成稳定的氧化物，该反应没有生成二氧化碳和液态水，A 选项错误；该反应为吸热反应，反应物的总能量小于生成物，反应物总体的稳定性小于生成物，不能单一反应物与生成物进行比较，B 选项错误；反应中的能量变化与压强和温度有关，C 选项错误；该反应的逆过程为放热反应，只要反应的物质的量无变化，热效应的数值不变，D 选项正确。6选 D 在 CuZn 原电池中，Zn 为负极，A 项错误；电解精炼铜时粗铜为阳极，精铜为阴极，B 项错误；在铁上镀锌时，应让镀层金属锌作阳极，镀件铁作阴极，C 项错误；电解饱和食盐水时阳极上产生 Cl2，可用淀粉碘
18、化钾溶液检验，阴极上产生的 H2可用向下排空气法收集后点燃验证，生成的 NaOH 用酚酞检验，D 项正确。7选 C A 错，燃烧热的单位应是 kJ/mol；B 项，图中没有标注物质的物质的量；C项，由 CO2(s)=CO2(g) H0 及盖斯定律可知 C 项正确；D 项，当反应放出 113 kJ 热量时，参加反应的 CO2为 0.5 mol，电子转移数为 0.56.021023。8选 D 前 3 项均为电解质水，溶质浓度增大，阴阳两有产物物质的量之比为 21，电解 CuCl2溶液，在阴、阳两极上分别析出 Cu 和 Cl2，二者的物质的量之比为 11。9选 A 充电时相当于电解池，充电过程中是电
19、能转化为化学能的过程，B 项错误；充电时阳极发生氧化反应：Ni(OH) 2e OH =NiOOHH 2O，A 项正确；放电时相当于原电池，电解质溶液中的阴离子 OH 向负极移动，负极发生反应：Cd2e 2OH =Cd(OH)2，负极附近溶液的碱性减弱，C、D 项错误。10选 C 由图像可知该原电池反应原理为 ZnCu 2 =Zn2 Cu，故 Zn 电极为负极失电子发生氧化反应，Cu 电极为正极得电子发生还原反应，A 项错误；该装置中为阳离子交换膜，只允许阳离子和水分子通过，故两池中 c(SO )不变，B 项错误；电解过程中溶24液中 Zn2 由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中 Cu2 2e
20、 =Cu，故乙池中为Cu2 Zn 2 ，摩尔质量 M(Zn2 ) M(Cu2 )，因此乙池的溶液的总质量增加，C 项正确；该装置中为阳离子交换膜，只允许阳离子和水分子通过，电解过程中溶液中的 Zn2 由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液中电荷平衡，阴离子并不通过交换膜，D 项错误。11选 B 根据盖斯定律将热化学方程式 Cu(s)2H (aq)=Cu2 (aq)H 2(g) H64.39 kJmol1 、H 2(g) O2(g)=H2O(l) H285.84 12kJmol1 、 (2H2O2(l)=2H2O(l)O 2(g) H196.46 kJmol1 )叠加可得该反应129Cu(s)H
21、 2O2(l)2H =Cu2 (aq)2H 2O(l) H319.68 kJmol 1 。12选 B A 项，粗铜含比铜活泼的杂质，杂质在阳极失电子，阴极始终是铜离子得电子，故铜离子浓度降低；B 项，3.2 g 铜析出，说明转移电子 0.1 mol，消耗氧气 0.56 L，则空气为 2.8 L；C 项，甲池是化学能变为电能；D 项，溶液显碱性不可能生成 H ，应该OH 参加反应，生成了水。13选 D A 项装置构成原电池，正确；根据电子的流向，可知甲电极为阳极，B 正确；C 装置发生的反应为铁的吸氧腐蚀，正确；用惰性电极电解稀硫酸，实质是电解水，硫酸浓度增大， c(H )增大，D 错。14选
22、C A 项，在原电池中较活泼的一极做负极，电子由负极流向正极；B 项，两极活泼性差距越大，反应速率越快，而 Zn 比 Fe 更活泼，故 Zn 产生的电流更大；C 项和 D 项，X 和 Y 分别与电源“” 、 “”极相连，Cu 做电解池的阳极，Cu 失电子变成 Cu2 ，故质量减轻。15选 B 本题以含铬废水的处理为切入点，考查电解原理、氧化还原反应等，意在考查考生处理信息、分析和解决问题的能力。以铁板作阴、阳极，所以铁在阳极被氧化，A 项正确；由题目提示的离子方程式可知，阳极产生的 Fe2 被氧化，同时有氢离子参与反应，所以电解过程中溶液的 pH 会升高，B 项错误；因为氢离子在阴极放电，不断
23、产生氢氧根离子，所以反应过程中会有 Fe(OH)3沉淀生成，C 项正确；从题目提供的离子方程式可知，1 mol Cr2O 参与反应转化成 Cr3 时，需 6 mol Fe2 ，故电路中需转移 12 mol 电子，D27项正确。16解析：(1)中和反应的实质是：H (aq)OH (aq)=H2O(l)；(2)因为酸与碱中和有热量放出，所以反应物总能量大于生成物总能量，即 E1E2；(3) n(NaOH)0.5 mol， n(H2O)0.5 mol， Q0.5 mol57.3 kJ/mol28.65 kJ； n(OH )0.2 mol， n(H2O)0.2 mol， Q0.2 mol57.3 kJ
24、/mol11.46 kJ。答案：(1)H (aq)OH (aq)=H2O(l) (2) (3)28.65 11.4617解析：(1)因反应物能量高于生成物的能量，故该反应为放热反应， H0。因为 1 mol C3H8完全燃烧生成 4 mol H2O，所以放出热量为 553.75 kJ42 215 kJ，所以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 kJ/mol。 所以 C3H8与二甲醚物质的量之比为19057013。(2)设已知三个方程式分别为 a、 b、 c，则据盖斯定律知： c b3 a 得到：C 2H5OH(l)3O 2(
25、g)=2CO2(g)3H 2O(l)反应热 H Q3( Q2)3( Q1)( Q3 Q23 Q1) kJ/mol 所以 23 g(即 0.5 mol)液态乙醇完全燃烧生成液态 H2O 时放出10热量为 0.5(Q3 Q23 Q1) kJ。C(s)O 2(g)=CO2(g) H1CO(g) O2(g)=CO2(g) 12 H2两式相减得：C(s) O2(g)=CO(g) H H1 H2故所需数据为：C(s)和 CO(g)12的标准燃烧热。答案：(1) C 3H8(g)5O 2(g)=3CO2(g)4H 2O(l) H2 215 kJ/mol 13 (2)0.5( Q3 Q23 Q1) C(s)和
26、 CO(g)的标准燃烧热18解析：钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象说明，潮湿是铁生锈的必须前提，而没有潮湿程度对生锈快慢的影响，直形管实验与烧杯实验的对比，则说明 O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。答案：(1)电化学腐蚀(或吸氧腐蚀) 负极：Fe2e =Fe2 ，正极：2H2OO 24e = 4 OH (2)球形干燥管 碱石灰(或无水氯化钙) 干燥 O2 (3)与 O2接触，与水接触 氧气浓度19解析：(1)X 电极与电源的负极相连，为阴极。(2)Y 电极连接电源的正极，故为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl 2e =Cl2。(3)阳极反应为：4OH 4e
27、 =O22H 2O，生成 0.224 L 氧气，失电子的物质的量为：40.04 mol，阴极反应为：Cu 2 2e =Cu，根据电子守恒，析出铜的0.224 L22.4 Lmol 1质量为： 64 gmol1 1.28 g。(4)电解精炼铜时，粗铜为阳极连接电源的正0.04 mol2极，即为 Y 电极。(5)电镀时，镀件为阴极；镀层金属为阳极，A、B 项错误，C、D 项合理，而含镀层金属离子的溶液为电镀液，C 项错误，D 项正确。答案：(1)阴极 (2)2Cl 2e =Cl2 (3)1.28 g (4)粗铜 (5)D20解析：本题考查 Cl2的制备和性质实验、原电池的设计等，意在考查考生对 C
28、l2的制备原理、原电池工作原理的理解能力。(1)收集 Cl2可选择向上排空气法，同时要吸收尾气，故选择装置 C。Cl 2通入水中，部分 Cl2与 H2O 反应生成 HCl、HClO，具有氧化性的含氯粒子为 Cl2、HClO、ClO 。可以利用置换反应比较 Cl2、Br 2的氧化性，需要加入NaBr(或 KBr)溶液。(2)根据电子的流向知，左烧杯中电极为负极，右烧杯中电极为正极。负极可以是 Zn 或 Fe, 可以观察到负极逐渐溶解。 甲电池能更有效地将化学能转化为电能。(3)利用牺牲阳极的阴极保护法原理，减缓铁片的腐蚀时，选择比 Fe 活泼的 Zn 作阳极。答案：(1)C Cl 2、HClO、ClO 加入 NaBr(或 KBr)溶液，振荡，静置，溶液分层，上层无色，下层呈橙红色11(2)如图所示(合理即可)逐渐溶解(质量减少) 甲 甲使用了盐桥，避免负极金属直接与溶液中的铜离子反应而造成能量损失 (3)锌片12
