山东省济南市届高三化学寒假作业《化学反应与能量变化》含答案.docx
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山东省济南市届高三化学寒假作业《化学反应与能量变化》含答案
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山东省济南市2020届高三化学寒假作业《化学反应与能量变化》
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.深圳新能源汽车上有一种质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示,下列叙述正确的是 ( )
A.通入氧气的电极发生氧化反应
B.通入氢气的电极为正极
C.总反应式为O2+2H2
2H2O
D.正极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
2.变黑的银器可根据电化学原理进行翻新,其方法如下:
在铝制容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后黑色会褪去,该反应的化学方程式为:
2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3.下列关于说法正确的是( )
A.正极反应式:
Al﹣3e﹣+3H2O=Al(OH)3+3H+
B.放电过程中,Cl﹣向正极移动
C.每转移0.2mol电子,理论上生成0.1molH2S气体
D.处理过程中银器一直保持恒重
3.关于下列装置的叙述正确的是( )
A.装置①可用于模拟氯碱工业生产氯气
B.装置②的原理可用于潮汐能发电站钢阀门的保护
C.装置③可用于食盐水的蒸发结晶
D.装置④可用于二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气
4.已知在25℃,101kPa下,1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.4kJ能量。
表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g)ΔH=-48.4kJ/mol
B.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5517.6kJ/mol
C.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=+5517.6kJ/mol
D.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-48.4kJ/mol
5.甲醇燃料电池容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源.如图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型,下列有关说法正确的是( )
A.Y极为电池的负极
B.X极的电极反应式CH3OH+H2O﹣6e﹣=CO2+6H+
C.若常温下以该电池电解100mLKCl溶液至PH=12时,电池质子交换膜迁移的A为0.01mol
D.空气以20%为氧气计算,X极每消耗1mol甲醇,Y极必消耗168L空气中的氧气
6.如图为铜铁原电池示意图,下列有关说法正确的是( )
A.该装置能将电能转变为化学能
B.铜棒逐渐溶解
C.电子由铁棒通过导线流向铜棒
D.正极反应为Fe﹣2e﹣═Fe2+
7.已知如下两个热化学反应方程式:
下列说法错误的是( )
(1)+H2(g)→
(1)﹣Q①
(1)+2H2(g)→
(1)+Q②
A.反应①、②都属于加成反应
B.1,3﹣环己二烯比苯稳定
C.反应①、②的热效应说明苯环中含有的并不是碳碳双键
D.反应①、②中的所有有机物均可使溴水褪色,但褪色原理不完全相同
8.在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨,当有电流泄露入潮湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路时.就会引起后者的腐蚀.原理简化如图所示.则下列有关说法不正确的是( )
A.原理图可理解为两个串联电解装置
B.溶液中铁丝被腐蚀时,左侧有无色气体产生,附近产生少量白色沉淀,随后变为灰绿色
C.溶液中铁丝左端电极反应式为:
Fe﹣2e﹣═Fe2+
D.地下管线被腐蚀,不易发现,维修也不便,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
9.下图为一原电池装置,下列叙述中正确的是( )
A.该装置中电子由Zn极流向Cu极,溶液中的SO
通过盐桥移向Zn极
B.将上述装置中的Zn棒和Cu棒同时浸入CuSO4溶液,电流计的指针偏转幅度变小,且很快减弱
C.将烧杯内溶液对换,电流计指针也能发生偏转
D.将盐桥改为铜导线连接两种溶液,电流由Cu极移向Zn极
10.如图是研究铁钉腐蚀的装置图,下列说法正确的是( )
A.a是吸氧腐蚀,b是化学腐蚀
B.a的负极反应时Fe-3e-═Fe3+
C.a、b两处铁钉用导线联通有电流通过
D.b前期发生析氢腐蚀,后期发生吸氧腐蚀
二、双选题(共5小题,每小题6.0分,共30分)
11.(多选)化学反应A2+B2===2AB的能量变化如下图所示,则下列说法中正确的是( )。
A.该反应是放热反应
B.断裂1molA—A键和1molB—B键时能放出xkJ的能量
C.断裂2molA—B键时需要吸收ykJ的能量
D.2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量
12.(多选)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如右图,有关说法正确的是( )
A.电池工作时,Na+向正极移动
B.电子由电极2经外电路流向电极1
C.电池总反应为4NH3+3O2===2N2+6H2O
D.电极2发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O
13.下列有关说法正确的是( )
A.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)将减小
B.一定温度下,反应“2HI(g)=H2(g)+I2(g)△H>0”能自发进行,则该反应△S>0
C.向滴有酚酞的Na2CO3溶液中滴加BaCl2溶液,红色逐渐褪去,说明BaCl2溶液显酸性
D.如图电池放电时的正极反应式:
2Li++Li2O2+2e﹣=2Li2O
14.科学家们已研发出硅负极锂离子电池,在相同体积中,硅负极电池容量比石墨碳电池容量提升25%,反应原理为5LiMn2O4+Si
5Li0.12Mn2O4+Li4.4Si,LiPF6纯液体作电解质,下列有关说法正确的是( )
A.放电时的负极反应为Li﹣e﹣=Li+
B.若用该电池电解水,阴极生成3.52gO2,则该电池负极质量减少0.77g
C.锂离子电池充电时的阴极反应为Si+4.4e﹣+4.4Li+=Li4.4Si
D.放电时电解质LiPF6水溶液中的Li+移向正极
15.镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型.NiMH中的M表示储氢金属或合金.该电池在充电过程中的总反应方程式是:
Ni(OH)2+M=NiOOH+MH.已知:
6NiOOH+NH3+H2O+OH﹣=6Ni(OH)2+NO2﹣,下列说法正确的是( )
A.NiMH电池放电过程中,正极的电极反应式为:
NiOOH+H2O+e﹣=Ni(OH)2+OH﹣
B.充电过程中OH﹣离子从阳极向阴极迁移
C.充电过程中阴极的电极反应式:
H2O+M+e﹣=MH+OH﹣,H2O中的H被M还原
D.放电是OH﹣离子从正极向负极迁移
第Ⅱ卷
三、非选择题(共3小题,每小题10.0分,共30分)
16.合成氨工业的核心反应是N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=QkJ·mol-1。
反应过程中能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1、E2和ΔH的变化:
E1________,E2________,ΔH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500℃、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5molN2和1.5molH2,充分反应后,放出的热量________(填“<”、“>”或“=”)46.2kJ,理由是___________________________________________________。
(3)关于该反应的下列说法中,正确的是________(填字母)。
A.ΔH>0,ΔS>0B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS>0D.ΔH<0,ΔS<0
17.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。
该电池的电极材料分别为锂和碳,电解质是LiAlCl4-SOCl2。
电池的总反应可表示为:
4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2↑。
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为________,发生的电极反应为________________________________________。
(2)电池正极发生的电极反应为__________________________________________________________;
(3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。
如果把少量水滴到SOCl2中,实验现象是____________________,反应的化学方程式为______________________________;
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是________________________________________________________________________。
18.N2H4通常用作火箭的高能燃料,N2O4做氧化剂.请回答下列问题
已知:
①N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+akJ/mol
②N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=﹣bkJ/mol
③2NO2(g)
N2O4(g)△H=﹣ckJ/mol
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式
(2)工业上常用次氯酸钠与过量的氨气反应制各肼,该反应的化学方程式为
(3)N2、H2合成氨气为放热反应.800K时向下列起始体积相同的密闭容器中充入1molN2、3molH2,如图1,甲容器在反应过程中保持压强不变,乙容器保持体积不变,丙是绝热容器,三容器各自建立化学平衡.
①达到平衡时,平衡常数K甲 K乙 K丙(填“>”“<”或“=”)
②达到平衡时N2的浓度c(N2)甲 c(N2)乙 c(N2)丙(填“>”“<”或“=”)
③对甲、乙、丙三容器的描述,以下说法正确的是
A、乙容器气体密度不再变化时,说明此反应已达到平衡状态
B、在甲中充入稀有气体He,化学反应速率加快
C、向甲容器中冲入氨气,正向速率减小,逆向速率增大
D、丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态
(4)氨气通入如图2电解装置可以辅助生产NH4NO3该电解池的阴极反应式为 .
(5)在20mL0.2mol/L的NH4NO3溶液中加入10mL0.2mol/LNaOH溶液后显碱性,溶液中所有离子浓度大小关系为 .
答案解析
1.【答案】D
【解析】质子交换膜燃料电池中,H2在负极发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-=2H+;O2在正极发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O;燃料电池是将化学能转化为电能的装置,总反应式不能写“点燃”条件。
2.【答案】C
【解析】根据电池反应式知,Al元素化合价由0价变为+3价,Al失电子发生氧化反应而作负极,Ag元素化合价由+1价变为0价,所以Ag是正极,负极反应式为Al﹣3e﹣+3H2O=Al(OH)3+3H+,正极反应式为3Ag2S+6H++6e﹣═6Ag+3H2S↑,
A.负极上失电子发生氧化反应、正极上得电子发生还原反应,负极反应式为Al﹣3e﹣+3H2O=Al(OH)3+3H+,正极反应式为3Ag2S+6H++6e﹣═6Ag+3H2S↑,错误;
B.放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动,所以氯离子负极移动,错误;
C.2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3中每生成3mol硫化氢转移电子6mol,则每转移0.2mol电子,理论上生成0.1molH2S气体,正确;
D.处理过程中硫化银转化为Ag,所以质量会减小,错误.
3.【答案】B
【解析】A、如果铜与正极相连,铜放电生成铜离子,氯离子应在阳极放电,生成氯气,所以铜与负极相连,错误;
B、锌比铁活泼,所以锌做负极,钢铁作正极,被保护,所以可用于潮汐能发电站钢阀门的保护,正确;
C、食盐水的蒸发结晶在蒸发皿中进行,而不在坩埚中进行,错误;
D、二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热,而生成的气体有毒不用排空气法,而用排饱和食盐水的方法收集,错误.
4.【答案】B
【解析】辛烷燃烧是一个放热反应,ΔH<0,故C项错误;在25℃,101kPa下,1molC8H18燃烧生成CO2和液态水时放出热量为:
×114g=5517.6kJ,故B项正确;A项中水的状态标错,且ΔH数值错误;D项中ΔH数值错误。
5.【答案】B
【解析】A.根据质子移动方向知,放电时,电解质溶液中氢离子向正极移动,所以Y为正极,错误;
B.X电极为负极,负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为CH3OH+H2O﹣6e﹣=CO2+6H+,正确;
C.根据2KCl+2H2O
2KOH+H2↑+Cl2↑知,若常温下以该电池电解100mLKCl溶液至pH=12时,生成n(KOH)=0.01mol/L×0.1L=0.001mol,根据KOH和氢离子之间的关系式知,电池质子交换膜迁移的A为0.001mol,错误;
D.温度和压强未知,无法计算氧气体积,错误.
6.【答案】C
【解析】A.该装置为铜锌原电池,是把化学能转化为电能的装置,错误;
B.铜铁原电池中,铜是电池的正极,Fe是负极,Fe逐渐溶解,错误;
C.铜铁原电池中,铜是电池的正极,Fe是负极,电子由Fe流向Cu,正确;
D.Fe作负极,Fe原子失去电子发生氧化反应,则负极的反应为Fe﹣2e﹣=Fe2+,错误.
7.【答案】B
【解析】A.依据两个反应方程式可知,苯与氢气发生的属于加成反应,故A正确;
B.由反应1可知,该反应为吸热反应,所以苯的能量低于1,3﹣环己二烯,稳定性强于1,3﹣环己二烯,且苯中含有大π键,结构更稳定,故B错误;
C.同是加成反应,反应①是吸热反应,反应②是放热反应,说明苯环中含有的并不是碳碳双键,故C正确;
D.苯、环己烷能够使溴水褪色是因为发生萃取;1,3﹣环己二烯能够使溴水褪色是因为发生加成反应,所以褪色原理不全相同,故D正确.
8.【答案】C
【解析】A、由装置图可知,左边铁与正极相连为阳极,铁丝左边应为阴极,形成电解装置,铁丝右边为阳极,右边的铁为阴极又组成电解装置,所以可理解为两个串联电解装置,正确;
B、由装置图可知,左边铁与正极相连为阳极,发生Fe﹣2e﹣═Fe2+,铁丝左边应为阴极,反应式为2H++2e﹣═H2↑,消耗氢离子导致碱性增强与阳极生成的二价铁结合成白色的氢氧化亚铁沉淀,后被氧化成灰绿色,正确;
C、由装置图可知,左边铁与正极相连为阳极,发生Fe﹣2e﹣═Fe2+,铁丝左边应为阴极,反应式为2H++2e﹣═H2↑,错误;
D、为了保护地下管线被腐蚀,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜,正确.
9.【答案】B
【解析】Zn作负极,Cu作正极,在外电路中电子由Zn电极流向Cu电极,在内电路的盐桥中Cl-移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液,A错误;若将Zn棒和Cu棒同时浸入CuSO4溶液,也构成原电池产生电流,但效率不高,电流会很快衰减,B正确;若将溶液对换,则Zn直接将Cu置换附着在Zn表面,形不成电流,C错误;因Cu导线不能传递离子,用其替换盐桥不能构成闭合电路,不产生电流,D错误。
10.【答案】D
【解析】A、a中电解质溶液显中性,为铁钉的吸氧腐蚀,b中电解质溶液为稀硫酸,显酸性为析氢腐蚀,错误;B、a的负极反应时Fe-2e-═Fe2+,错误;C、a、b两处铁钉用导线联通后,因为是断路所以没有电流产生,错误;D、b中电解质溶液为稀硫酸,前期发生析氢腐蚀,随着氢离子的消耗,当溶液显示中性时,铁钉会发生吸氧腐蚀,正确.
11.【答案】AC
【解析】由图示可知:
1molA2和1molB2的总能量高于2molAB的总能量,故该反应为放热反应,A正确,D错;断裂化学键时需要吸收能量,B错,C正确。
12.【答案】AC
【解析】电极1的变化是NH3―→N2,电极反应是2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O,电极2的电极反应是O2+2H2O+4e-===4OH-,总反应式是4NH3+3O2===2N2+6H2O,Na+向电极2移动,电子由电极1经外电路流向电极2。
13.【答案】BD
【解析】A、Mg(OH)2的悬浊液中存在溶解平衡,氢氧根离子浓度减小,平衡正向移动,c(Mg2+)将增大,错误;
B、该反应的△H>0,反应能够自发进行,说明△H﹣T△S<0,所以必须△S>0,正确;
C、碳酸根离子浓度减小最后消失,没有水解的离子,溶液碱性消失,错误;
D、该原电池的负极反应式为2Li﹣2e﹣=2Li+,正极反应式为2Li++Li2O2+2e﹣=2Li2O,正确.
14.【答案】AC
【解析】A、根据放电时的电池反应,负极上是失电子的氧化反应,Li﹣e﹣=Li+,正确;
B、若用该电池电解水,阴极生成3.52g即0.22molO2,根据电极反应:
4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑,转移电子是0.88mol,根据负极反应:
Li﹣e﹣=Li+,
该电池负极质量减小0.88mol×7g/mol=6.16g,错误;
C、锂离子电池充电时,阴极发生得电子的还原反应,阴极反应为Si+4.4e﹣+4.4Li+=Li4.4Si,正确;
D、LiPF6纯液体作电解质,不是水溶液,错误.
15.【答案】AD
【解析】镍氢电池中主要为KOH作电解液充电时,阳极反应:
Ni(OH)2+OH﹣=NiOOH+H2O+e﹣、阴极反应:
M+H2O+e﹣=MH+OH﹣,总反应:
M+Ni(OH)2=MH+NiOOH;
放电时,正极:
NiOOH+H2O+e﹣=Ni(OH)2+OH﹣,负极:
MH+OH﹣=M+H2O+e﹣,总反应:
MH+NiOOH=M+Ni(OH)2,以上式中M为储氢合金,MH为吸附了氢原子的储氢合金,
A.正极的电极反应式为:
NiOOH+H2O+e﹣═Ni(OH)2+OH﹣,正确;
B.电解时阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,所以OH﹣离子从阴极向阳极,错误;
C.H2O中的H得电子,不是被M还原,错误;
D.放电时负极的电极反应式为:
MH+OH﹣﹣e﹣=H2O+M,所以放电是OH﹣离子从正极向负极迁移,正确.
16.【答案】
(1)减小 减小 不变
(2)< 此反应为可逆反应,0.5molN2和1.5molH2不可能完全反应,所以放热小于46.2kJ (3)D
【解析】
(1)在反应体系中加入催化剂,降低了活化能,故E1和E2均减小,但ΔH不变。
(3)根据题给的图像可以看出合成氨的反应为放热反应,故ΔH<0;又因为合成氨的反应为气体体积减小的反应,故ΔS<0;所以选D。
17.【答案】
(1)Li Li-e-===Li+
(2)2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2↑
(3)出现白雾,有刺激性气味气体生成
SOCl2+H2O===SO2↑+2HCl↑
(4)因为构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应,SOCl2也与水反应
【解析】
(1)分析反应的化合价变化,可得Li为还原剂(作负极),失电子:
Li-e-===Li+。
(2)SOCl2为氧化剂,得电子,从题给电池反应可推出产物:
Cl-、S、SO2。
(或用总反应减去负极反应)。
(3)题中已给出信息:
碱液吸收时的产物是Na2SO3和NaCl,则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl,进而推出现象。
18.【答案】
(1)2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g),△H=﹣(a﹣c+2b)kJ/mol;
(2)NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O;
(3)①=,>;②>,<;③CD;
(4)NO+5e﹣+6H+=NH4++H2O;
(5)c(NO3﹣)>c(NH4+)>c(Na+)>c(OH﹣)>c(H+).
【解析】
(1)由①N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+akJ/mol
②N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=﹣bkJ/mol
③2NO2(g)
N2O4(g)△H=﹣ckJ/mol
根据盖斯定律可知②×2﹣①﹣③得2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g),△H=﹣(a﹣c+2b)kJ/mol;
(2)次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼,依据原子守恒写出化学方程式为:
NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O;
(3)①甲乙容器温度不变,平衡常数不变,丙容器绝热,温度升高平衡逆向进行,平衡常数减小,故K甲=K乙>K丙;
②甲容器在反应过程中保持压强不变,故容器体积减小,氮气的浓度增大;乙容器保持体积不变,随着反应的进行,压强减小;丙容器绝热,温度升高平衡逆向进行,故达到平衡时N2的浓度c(N2)甲>c(N2)乙<c(N2)丙;
③A.密度=
,总质量一定,体积一定,故乙容器气体密度不再变化时,不能说明此反应已达到平衡状态,错误;
B.在甲中充入稀有气体He,体积增大,原体系的压强减小,化学反应速率减慢,错误;
C.向甲容器中冲入氨气,体积增大,氢气和氮气的浓度减小,氨气的浓度增大,故正向速率减小,逆向速率增大,正确;
D.丙容器绝热,故丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态,正确;
(4)电解NO制备NH4NO3,阳极反应为NO﹣3e﹣+2H2O=NO3﹣+4H+,阴极反应为:
NO+5e﹣+6H+=NH4++H2O;
(5)在20mL0.2mol/L的NH4NO3溶液中加入10mL0.2mol/LNaOH溶液后显碱性,NH4NO3与氢氧化钠反应生成硝酸钠和一水合氨,所得溶液的溶质为等物质的量浓度的硝酸铵、硝酸钠和一水合氨,溶液显碱性,说明一水合氨的电离大于硝酸铵的水解,故离子浓度大小关系为c(NO3﹣)>c(NH4+)>c(Na+)>c(OH﹣)>c(H+).
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