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专题1 化学反应与能量变化 检测卷
一、 单项选择题。
1 [苏州吴江高级中学检测]下列关于能量变化的说法正确的是(　　)
A. “冰，水为之，而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较，冰的能量高
B. 化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，其表现形式只有吸热和放热两种
C. 已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定
D. 化学反应遵循质量守恒的同时，也遵循能量守恒
2 [无锡南菁高级中学检测]下列有关各图所示装置的说法正确的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 图甲，验证铁的吸氧腐蚀
B. 图乙，保护水体中的钢铁设备
C. 图丙，在铁制品表面镀锌
D. 图丁，电池中MnO2的作用是作催化剂
3 [苏州一中月考]接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化，该反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 该反应的热化学方程式为SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝＋98 kJ/mol
B. 该反应断裂反应物中化学键消耗的能量比形成生成物中化学键放出的能量少
C. 使用高效催化剂可使反应ΔH的值增大
D. SO2(g)＋O2(g)===SO3(s) ΔH＞－98 kJ/mol
4 [苏州一中阶段练习]下列说法正确的是(　　)
A. 反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)，反应物的键能总和大于生成物的键能总和
B. 由反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－805 kJ/mol，可知甲烷的燃烧热为805 kJ/mol
C. 放电时铅蓄电池正、负极的质量都变重，正极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O
D. 充电时铅蓄电池正极(PbO2)连接外接电源的负极，H＋向电极PbO2移动
5 [扬州中学检测]下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　)
A. 铜锌原电池 B. 电解精炼铜 C. 在镀件上镀铜 D. 电解氯化铜溶液
6 [苏州中学阶段练习]氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是(　　)
A. 反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH<0
B. 氢氧燃料电池的负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C. 常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D. 反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和
7 [扬州期中]以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 燃料电池工作时，正极反应式为O2＋4H＋－4e－===2H2O
B. a极是铁，b极是铜时，能达到铁上镀铜的目的
C. a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同
D. a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为2∶7
8 [苏州木渎中学阶段练习]微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)，下列说法正确的是(　　)
A. 负极的电极反应：CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
B. 该电池可在高温环境下工作
C. 每消耗2.24 L(标准状况)的空气，有0.4 mol电子转移
D. Y为阴离子选择性交换膜
9 [镇江一中期中]实验室模拟组装ZnMnO2水系锌离子二次电池，以ZnSO4溶液为电解质，主要通过Zn2+在两极上“沉积/溶解”“脱出/嵌入”实现充放电。工作时总反应为Zn＋2MnO2ZnMn2O4。下列有关说法不正确的是(　　)
A. 充电时，阳极的电极反应为ZnMn2O4－2e－===2MnO2＋Zn2+
B. 充电时，Zn2+移向并嵌入MnO2电极
C. 放电时，电流从MnO2电极流出
D. 放电时，电解质溶液中Zn2+浓度不变
二、 非选择题。
10 [徐州三中月考]按照要求回答下列问题。
(1) 发射卫星可用肼为燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和水蒸气。
已知：①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋66.4 kJ/mol；
②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ/mol。
肼和二氧化氮反应的热化学方程式为__________________________________
______________________________________________________________________。
(2) 甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH。已知相关化学键的键能数据如下：
化学键 C—H C===O H—H C≡O
键能/(kJ/mol) a b d e
则ΔH＝________________ kJ/mol。
(3) 某研究小组用甲醇燃料电池(采用铂作为电极材料、电极上分别充入CH3OH和O2、CO2，电解质为熔融的K2CO3)作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，如下图所示。
①甲醇燃料电池工作时，其负极反应为________________________________。
②理论上，电池中充入O2、CO2的最佳体积比为________，若电池中甲醇的充入量为0.1 mol且完全反应、电池和电解池的效率均为100%，最多能产生________L(标准状况)的氯气。
(4) H2O2的电化学合成。阳离子交换膜和阴离子交换膜将装置分成三室，两电极反应产生的离子在多孔介质中生成H2O2的原理如下图所示，正极的电极反应式为______________________。用D2代替H2进行实验，酸性多孔介质中的H＋参与反应的证据是生成的过氧化氢中有____________(填分子式)。
12 Ⅰ. [南通、徐州等十校联考]氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。
(1) 分析比较图示中a%与b%的大小：a%________(填“＞”“＜”或“＝”)b%。
(2) 写出燃料电池B中的正极的电极反应：_____________________________
_____________________________。
(3) 图中X是____________(填化学式)，若电解产生11.2 L(标准状况)该物质，则至少转移电子________mol。
Ⅱ. [镇江中学期中]不同催化剂作用下NH3还原NOx的机理与效果是研究烟气(含NOx、O2、N2等)脱硝的热点。
(4) NH3还原NO的主反应为4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)。
已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.5 kJ/mol；
4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 269 kJ/mol。
上述主反应的ΔH＝________。
(5) 工业上含氮化合物污染物处理以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电池的正极反应式为_____________________。
专题1检测卷
1. D　
2. A　用食盐水浸泡过的铁钉在中性溶液中发生吸氧腐蚀，使具支试管中的气压降低，插入水中的导气管会产生液柱，A正确；铁比铜活泼，形成原电池时铁作负极发生氧化反应被腐蚀，则不能用此装置保护水体中的钢铁设备，B错误；在铁制品表面镀锌时，锌应作电镀池的阳极，铁制品作阴极，电解质溶液应选用硫酸锌溶液，若电解质溶液为硫酸亚铁溶液，由于Fe2+的氧化性强于Zn2+，因此不可能在铁制品表面镀锌，C错误；电池中MnO2得电子被还原，作用是作氧化剂，D错误。
3. B　由图知该反应属于放热反应，该反应的热化学反应方程式为SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－98 kJ/mol，A错误；该反应为放热反应，断裂反应物中化学键消耗的能量比形成生成物中化学键放出的能量少，B正确；催化剂不能改变反应的焓变，C错误；该反应为放热反应，且产物为气态三氧化硫，由气态转化为固态需要放热，则 SO2(g)＋O2(g)===SO3(s)　ΔH＜－98 kJ/mol，D错误。
4. C　氢气和氧气反应生成水的反应为放热反应，所以反应物的键能总和小于生成物的键能总和，A错误；甲烷的燃烧热为1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，题给热化学方程式中生成气态水，则甲烷的燃烧热数值大于 805 kJ/mol，B错误；铅蓄电池放电时，PbO2是铅蓄电池的正极，酸性条件下PbO2在正极得到电子发生还原反应生成PbSO4和水，电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，C正确；铅蓄电池充电时，与直流电源正极相连的PbO2为电解池的阳极，H＋向铅电极移动，D错误。
5. C　锌、铜和稀硫酸组成的原电池中，锌作负极，铜作正极，A正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，B正确；在镀件上镀铜时，镀件作阴极，与电源负极相连，镀层金属铜作阳极，与电源正极相连，C错误；电解氯化铜溶液时，铜电极不参与电极反应，因此铜只能作阴极，与电源负极相连，D正确。
6. A　氢气燃烧是放热反应，A正确；原电池中负极发生氧化反应，失电子，反应式为H2－2e－===2H＋(或H2－2e－＋2OH－===2H2O)，B错误；常温常压下11.2 L H2的物质的量不是0.5 mol，C错误；根据焓变的定义可知ΔH＝反应中断裂旧共价键的键能之和－反应中形成新共价键的键能之和，D错误。
7. B　燃料电池工作时，通入O2的电极为正极，O2得电子产物与电解质反应生成H2O，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A错误；往铁上镀铜，则右侧电池为电镀池，a极为阴极，应是铁，b极是阳极，应是铜，B正确；a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，但由于粗铜中混有铁、锌、金、银等杂质，在电解过程中，Fe、Zn等失电子，而溶液中只有Cu2+在阴极得电子，且粗铜中的金、银会形成阳极泥，所以两极质量变化不相同，C错误；a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体为O2，电池中消耗乙烷，依据得失电子守恒可建立如下关系式：7O2～28e－～2C2H6，同温同压下，二者的体积之比等于物质的量之比，则为7∶2，D错误。
8. A　负极上CH3COO－失电子发生氧化反应生成二氧化碳，同时生成H＋，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，A正确；该装置为微生物脱盐电池，温度过高会导致微生物死亡，海水淡化效果变差，B错误；标准状况下2.24 L空气中含有n(O2)＝×20%＝0.02 mol，每消耗1 mol氧气转移4 mol电子，据此计算消耗0.02 mol氧气转移电子物质的量＝0.02 mol×4＝0.08 mol，C错误；负极区生成H＋，需要Cl－；正极区消耗H＋，需要Na＋，所以Y是阳离子交换膜，D错误。
9. B　由工作时总反应可知，放电时MnO2作正极，电极反应式为Zn2+＋2MnO2＋2e－===ZnMn2O4，充电时MnO2极作阳极，ZnMn2O4失去2个电子转变成Zn2+和MnO2，A正确；充电时该装置是电解池，阳离子移向阴极，即Zn2+移向并嵌入Zn电极，B错误；放电时该装置是原电池，电流从正极流出，即电流从MnO2电极流出，C正确；由总方程式可知，溶液中的Zn2+没有发生变化，故放电时Zn2+浓度不变，D正确。
10. (1) N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－567.2 kJ/mol　(2) 4a＋2b－2e－2d
(3) ①CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O　②1∶2　6.72　(4) O2＋2e－＋H2O===HO＋OH－　HDO2或DHO2
解析：(1) 肼和二氧化氮反应，根据盖斯定律，②－①×得 N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ/mol－(＋66.4 kJ/mol)×＝－567.2 kJ/mol，热化学方程式为N2H4(l)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－567.2 kJ/mol。(2) 根据反应方程式CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，需断裂4个C—H、2个C===O，生成2个C≡O和2个H—H，ΔH1＝4a＋2b－2e－2d。(3) ①甲醇燃料电池工作时，甲醇为负极反应物失电子，在熔融电解质中生成二氧化碳和水：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O。②正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO，电池中充入O2、CO2的最佳体积比为1∶2；若电池中甲醇的充入量为0.1 mol且完全反应、电池和电解池的效率均为100%，则有0.6 mol电子转移，右侧电解池生成的氯气物质的量为0.3 mol，标准状况下氯气的体积为6.72 L。(4) 阳离子交换膜和阴离子交换膜将装置分成三室，两电极反应产生的离子在多孔介质中生成H2O2：H＋＋HO===H2O2，即两个电极分别产生H＋和HO，正极发生还原反应，电极反应式为O2＋2e－＋H2O===HO＋OH－；用D2代替H2进行实验，酸性多孔介质中的H＋参与反应的证据是生成的过氧化氢中有HDO2或DHO2。
11. Ⅰ.(1) <　(2) O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3) Cl2　1　Ⅱ.(4) －1 630 kJ/mol
(5) 2N2O5＋O2＋4e－===4NO
解析：燃料电池B中，通入空气的电极为正极，则通入Y的电极为负极；电解池A中，右侧电极与负极相连为阴极，则左侧电极为阳极。电解饱和食盐水时，阳极Cl－失电子生成Cl2，则X为Cl2，阴极水得电子生成H2和OH－，Na＋通过阳离子交换膜进入右侧阴极区；在B池中，通入的Y(H2)在左侧负极失电子与OH－结合成水；Na＋通过阳离子交换膜进入右侧正极区，在正极O2得电子产物与水作用生成OH－，此时正极区溶液中NaOH增多，浓度增大。(1) 由分析可知，a%

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