章末检测卷(六) 化学反应与能量转化(时间:60分钟 分值:100分)一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.下列为四个常用的电化学装置,关于它们的叙述正确的是( )A.图(a)中,MnO2的作用是催化剂B.图(b)所示电池放电过程中,两极板的质量不断增大C.图(c)所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变D.图(d)所示电池充电过程中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中还原为Ag2.氮是生命的基础,氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。工业上用氨的催化氧化生产硝酸,其热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-904kJ·mol-1。生产硝酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物,可用石灰浆等碱性溶液吸收处理,并得到Ca(NO3)2、Ca(NO2)2等化工产品。对于反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列有关说法正确的是( )A.ΔS<0B.该反应的正反应的活化能小于逆反应的活化能C.4molNH3和5molO2充分反应放出的热量为904kJD.达到平衡时,增大容器的容积,v(正)增加、v(逆)减小3.国内某动力电池研究院运用FFC剑桥工艺实现熔盐电解SiO2制备硅材料,装置如图。下列说法错误的是( )\nA.阳极的电极反应为C-4e-+2O2-CO2↑B.SiO2电极减重60g时,生成CO2的体积为22.4LC.电解过程中,熔盐中的Ca2+移向SiO2所在电极的方向D.若用其他惰性电极代替石墨,可能会生成O2、Cl24.(2021山东烟台高三一模)2020年,天津大学化学团队以CO2和辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成,装置工作原理如下图(隔膜a只允许OH-通过)。下列说法错误的是( )A.Ni2P电极与电源正极相连B.In/In2O3-x电极上发生氧化反应C.电解过程中,OH-由In/In2O3-x电极区向Ni2P电极区迁移D.Ni2P电极上发生的电极反应为CH3(CH2)7NH2+4OH--4e-CH3(CH2)6CN+4H2O5.(2021山东泰安全真模拟)氨硼烷(NH3·BH3)电池装置如图所示(起始未加入氨硼烷之前,两极室内液体质量相等),该电池工作时的总反应为NH3·BH3+3H2O2NH4BO2+4H2O。下列说法不正确的是( )A.正极反应为3H2O2+6H++6e-6H2OB.当消耗6.2gNH3·BH3时,左右两极室内液体质量差为3.8gC.电池工作时,H+通过质子交换膜向左移动D.其他条件不变,向酸性H2O2溶液中加入适量硫酸能增强溶液导电性6.(2021湖南师大附中一模)苯乙烷与Cl2在光照条件下发生一氯取代,生成两种一取代物的速率如图Ⅰ,反应基本历程如图Ⅱ,下列说法不正确的是( )+Cl2\n +反应速率: 14.5 ∶ 1图Ⅰ图Ⅱ [图中(A)的稳定性大于(B)]A.①②③的ΔH>0,④⑤⑥的ΔH<0B.光照条件下,得到等物质的量的(A)和(B)时,生成(A)时需要能量更少C.使用恰当的催化剂,可以使②的程度减小,③的程度增大D.在相同条件下,由分别制备等物质的量的和,ΔH相等7.(2021山东济宁二模)环氧乙烷是重要的有机合成原料,2020年《Science》报道科研人员研发了一种将乙烯高效转化为环氧乙烷的电化学合成方法。反应在KCl电解液的流动池中进行,工作原理如图。电解结束后,将阴阳极电解液输出混合,便可生成环氧乙烷。下列说法错误的是( )A.反应前后氯离子浓度不变B.离子交换膜应为阴离子交换膜C.泡沫镍电极为阳极,连接电源正极D.当生成0.5mol环氧乙烷时,阴极区溶液质量减少36.5g二、非选择题:本题共4小题,共58分。8.(14分)科学家在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到反应产物的过程中经过一个高能量过渡态。分析图中信息,回答下列问题:(1)如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式: 。 \n(2)在反应体系中加入催化剂,对反应热 (填“有”或“没有”)影响,原因是 。 (3)根据下列要求写出热化学方程式。已知:①Fe(s)+O2(g)FeO(s) ΔH1=-272.0kJ·mol-1②2Al(s)+O2(g)Al2O3(s) ΔH2=-1675.7kJ·mol-1写出Al和FeO发生反应的热化学方程式: 。 (4)已知:化学键Si—O键Si—Cl键H—H键H—Cl键Si—Si键Si—C键460360436431176347则:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)的反应热ΔH= kJ·mol-1。(已知1molSi中含有2molSi—Si键) 9.(15分)研究大气中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的转化具有重要意义。(1)高湿条件下,写出大气中SO2转化为HS的方程式: 。 (2)土壤中的微生物可将大气中H2S经两步反应氧化成S,两步反应的能量变化示意图如下:\n1molH2S(g)全部氧化成S(aq)的热化学方程式为 。 (3)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含的SO2快速启动,其装置示意图如下:①质子的流动方向为 (填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应为 。 (4)燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。SO2烟气脱除的一种工业流程如下:①用纯碱溶液吸收SO2将其转化为HS,反应的离子方程式是 。 ②若石灰乳过量,将其产物再排回吸收池,其中可用于吸收SO2的物质的化学式是 。 10.(14分)(2021清华大学附属中学月考)高铁电池作为新型可充电电池,具有放电曲线平坦,高能高容量,原料丰富,绿色无污染等优点。Ⅰ.下图为简易的高铁电池的工作装置。已知,放电后两极都产生红褐色悬浮物。请回答下列问题:(1)该电池放电时的总反应为 。 (2)放电时,此盐桥中阴离子的运动方向是 (填“从左向右”或“从右向左”)。 (3)该电池充电时阳极反应的电极反应方程式为 \n。 Ⅱ.现用蓄电池Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2为电源,制取少量高铁酸钾。反应装置如下图所示:(1)电解时,石墨电极连接的a极上放电的物质为 (填“Fe”或“NiO2”)。 (2)写出电解池中铁电极发生的电极反应式 。 (3)当消耗掉0.1molNiO2时,生成高铁酸钾 g。 11.(15分)(2021江苏南京十三中调研)H2S、SO2是严重危害环境的气体,多种方法可减少H2S、SO2的排放并加以资源利用。(1)H2S与CO2发生如下反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g) ΔH相关的化学键键能数据如下表:化学键CO(CO2)CO(COS)CSH—OH—S803742577465339由此计算ΔH= kJ·mol-1。 (2)氨水可以脱除烟气中的SO2。氨水脱硫的相关热化学方程式如下:2NH3(g)+H2O(l)+SO2(g)(NH4)2SO3(aq) ΔH=akJ·mol-1(NH4)2SO3(aq)+H2O(l)+SO2(g)2NH4HSO3(aq)ΔH=bkJ·mol-12(NH4)2SO3(aq)+O2(g)2(NH4)2SO4(aq) ΔH=ckJ·mol-1反应NH3(g)+NH4HSO3(aq)+O2(g)(NH4)2SO4(aq)的ΔH= kJ·mol-1。 (3)高温下CO可将SO2还原成硫蒸气,反应体系中各组分的物质的量与反应时间的关系如图所示。写出该反应的化学方程式: 。 (4)用NaOH吸收SO2后,所得NaHSO3溶液经电解后可制取Na2S2O4溶液,\n反应装置如甲所示。电解时的阴极反应式为 。 甲乙(5)20世纪80年代某科研人员首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2的技术:将烟气预氧化使SO2转化为SO3,再将预氧化后的烟气通入如图乙所示装置进行反应。阳极的电极反应式为 。 参考答案章末检测卷(六) 化学反应与能量转化1.B 解析该电池反应中二氧化锰得到电子被还原,不是催化剂,A错误;铅蓄电池放电时,正极的电极反应为PbO2+4H++2e-+SPbSO4+2H2O,负极的电极反应为Pb-2e-+SPbSO4,两极板的质量不断增大,B正确;电解时粗铜中有铜和其中比其活泼的金属溶解,纯铜上只有铜离子得电子,所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜,所以溶液中铜离子浓度降低,C错误;充电时,阳极上银失电子生成氧化银,发生氧化反应生成Ag2O,D错误。2.B 解析由化学方程式可知,该反应是一个熵增的反应,ΔS>0,A错误;该反应为放热反应,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,B正确;该反应为可逆反应,则4molNH3和5molO2反应放出的热量小于904kJ,C错误;达到平衡时,增大容器的容积,容器中气体压强减小,正、逆反应速率均减小,D错误。3.B 解析石墨电极生成二氧化碳,所以石墨电极为阳极,阳极的电极反应为C-4e-+2O2-CO2↑,A正确;CO2所处的温度和压强未知,不能通过物质的量计算气体的体积,B错误;电解过程中阳离子移向阴极,SiO2所在的电极为阴极,所以熔盐中的Ca2+移向SiO2所在电极的方向,C正确;若用其他惰性电极代替石墨作阳极,可能是O2-、Cl-失电子生成O2、Cl2,D正确。4.B 解析由图中In/In2O3-x电极上CO2→HCOO-可知,CO2\n发生得电子的还原反应,In/In2O3-x电极为阴极,阴极反应为CO2+2e-+H2OHCOO-+OH-,则Ni2P电极为阳极,辛胺在阳极上发生失电子的氧化反应生成辛腈,电极反应为CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-CH3(CH2)6CN+4H2O。Ni2P电极上发生氧化反应,则为阳极,与电源正极相连,故A正确;In/In2O3-x电极为阴极,电极上发生还原反应,故B错误;电解过程中,阴离子向阳极移动,则OH-由In/In2O3-x电极区向Ni2P电极区迁移,故C正确;由图可知,Ni2P电极为阳极,阳极反应为CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-CH3(CH2)6CN+4H2O,故D正确。5.C 解析由氨硼烷(NH3·BH3)电池工作时的总反应可知,左侧电极通入NH3·BH3为负极,发生失电子的氧化反应,电极反应为NH3·BH3+2H2O-6e-NH4BO2+6H+,右侧酸性H2O2溶液所在电极为正极,发生得电子的还原反应,电极反应为3H2O2+6H++6e-6H2O。由分析可知,正极的电极反应为3H2O2+6H++6e-6H2O,A正确;未加入氨硼烷之前,两极室质量相等,消耗6.2g即0.2molNH3·BH3后,转移的电子的物质的量为1.2mol,由电极反应可知左室质量增加6.2g-1.2g=5g,右室质量增加1.2g,即两室质量相差3.8g,B正确;电池内部阳离子向正极移动,右侧电极为正极,则电池工作时H+通过质子交换膜进入右侧极室,C错误;由于H2SO4是强电解质,其他条件不变,向酸性H2O2溶液中加入适量硫酸能增大溶液中自由移动离子的浓度,故能增强溶液导电性,D正确。6.D 解析①②③均断裂化学键,吸收能量,ΔH>0,④⑤⑥均形成新的化学键,放出能量,ΔH<0,A正确;已知(A)的稳定性大于(B),则(A)的能量更低,生成A、B的过程吸收能量,则得到等物质的量的(A)和(B)时,生成(A)时需要能量更少,B正确;使用恰当的催化剂,可以改变反应的选择性,可以使②的程度减小,③的程度增大,C正确;反应物相同,但是反应产物不同,故ΔH不同,D错误。7.A 解析由题图可知,总反应为CH2CH2+H2O+H2,则反应前后Cl-的物质的量不变,但反应会消耗水,因此反应后,Cl-浓度增大,A错误;阳极上Cl-失去电子发生氧化反应:2Cl--2e-Cl2↑,阴极上水得电子发生还原反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-,为维持溶液电中性,需阴离子从阴极向阳极定向移动,故离子交换膜应为阴离子交换膜,B正确;根据题图可知,泡沫镍电极为阳极,应该连接电源正极,C正确;由总反应可知,生成0.5mol环氧乙烷时,生成0.5molH2,则转移1mole-,阴极应有1molCl-移向阳极区,则溶液质量减少35.5g·mol-1×1mol+0.5mol×2g·mol-1=36.5g,D正确。8.答案(1)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH=-234kJ·mol-1(2)没有 催化剂只改变反应的途径,对反应热没有影响(3)2Al(s)+3FeO(s)Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH=-859.7kJ·mol-1(4)+236解析(1)根据图像分析,该反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH=134kJ·mol-1-368kJ·mol-1=-234kJ·mol-1。(2)催化剂只改变反应的途径,对反应热没有影响。(3)根据盖斯定律分析,有②-①×3得Al和FeO发生反应的热化学方程式:2Al(s)+3FeO(s)Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH=-1675.7kJ·mol-1+272.0kJ·mol-1×3=-859.7kJ·mol-1。(4)根据反应热等于反应物的键能总和与反应产物的键能总和之差计算,得该热化学方程式的反应热ΔH=(360×4+436×2-176×2-431×4)kJ·mol-1=+236kJ·mol-1。9.答案(1)SO2+H2OH2SO3、H2SO3H++HS\n(2)H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH=-806.39kJ·mol-1(3)①从A到B ②SO2-2e-+2H2OS+4H+(4)①H2O+2SO2+C2HS+CO2 ②NaOH、Ca(OH)2解析(1)二氧化硫为酸性氧化物,与水反应生成亚硫酸,亚硫酸为弱电解质,部分电离产生氢离子与亚硫酸氢根离子,方程式为SO2+H2OH2SO3、H2SO3H++HS。(2)由题图可知,第一步反应的热化学方程式为H2S(g)+O2(g)S(s)+H2O(g) ΔH=-221.19kJ·mol-1;第二步反应的热化学方程式为S(s)+O2(g)+H2O(g)2H+(aq)+S(aq) ΔH=-585.20kJ·mol-1;依据盖斯定律,第一步反应与第二步反应的热化学方程式相加得H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH=-806.39kJ·mol-1。(3)①二氧化硫发生氧化反应,氧气发生还原反应,所以二氧化硫所在电极为负极,氧气所在电极为正极,原电池中阳离子移向正极,所以质子移动方向为从A到B。②二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应,电极反应为SO2-2e-+2H2OS+4H+。(4)①亚硫酸的酸性大于碳酸,向碳酸钠溶液中通入过量的二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳,离子方程式为H2O+2SO2+C2HS+CO2。②再生池中,亚硫酸氢钠可以与石灰乳反应生成亚硫酸钙沉淀和氢氧化钠,二氧化硫为酸性氧化物,能够与碱反应,故NaOH和过量的Ca(OH)2可以用于吸收二氧化硫。10.答案Ⅰ.(1)Fe+K2FeO4+4H2O2Fe(OH)3+2KOH(2)从右向左(3)Fe(OH)3-3e-+5OH-Fe+4H2OⅡ.(1)Fe (2)Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O\n(3)6.6解析Ⅰ.(1)由装置图可知,左侧铁为负极,右侧石墨为正极,高铁酸钾为正极反应物,已知放电后两极都产生红褐色悬浮物,则两电极产物均为氢氧化铁,则总反应为Fe+K2FeO4+4H2O2Fe(OH)3+2KOH。(2)原电池电解质溶液中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则盐桥中的阴离子向负极铁移动,即由右向左移动。(3)充电时阳极反应为原电池正极反应的逆过程,则充电时阳极的电极反应式为Fe(OH)3-3e-+5OH-Fe+4H2O。Ⅱ.(1)由题意可知,通过电解制备高铁酸钾,铁应为电解池的阳极,阳极Fe失电子产生高铁酸根离子,则石墨为阴极,石墨所连电极为原电池的负极,电源负极Fe失电子。(2)由题意可知电解池中铁电极失电子应得到高铁酸根,电极反应为Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O。(3)当消耗掉0.1molNiO2时,转移电子物质的量为0.2mol,结合阳极反应Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O,转移0.2mol电子时,产生的高铁酸根离子为mol,则产生的高铁酸钾的质量为×198g·mol-1=6.6g。11.答案(1)+35 (2)(3)4CO+2SO24CO2+S2(4)2HS+2H++2e-S2+2H2O(5)2S-4e-2SO3↑+O2↑解析(1)反应热=反应物总键能-反应产物总键能,故ΔH=2×339kJ·mol-1+2×803kJ·mol-1-2×465kJ·mol-1-577kJ·mol-1-742kJ·mol-1=+35kJ·mol-1。(2)已知:①2NH3(g)+H2O(l)+SO2(g)(NH4)2SO3(aq) ΔH=akJ·mol-1,②(NH4)2SO3(aq)+H2O(l)+SO2(g)2NH4HSO3(aq) ΔH=bkJ·mol-1,③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)2(NH4)2SO4(aq) ΔH=ckJ·mol-1,根据盖斯定律,由可得反应NH3(g)+NH4HSO3(aq)+O2(g)(NH4)2SO4(aq) ΔH=kJ·mol-1。(3)反应物是二氧化硫和一氧化碳,根据图像可知,\n物质的量减小的是反应物,tmin时两种反应物转化量之比为(4-1)∶(2-0.5)=2∶1,两种生成物转化量之比为3∶0.75=4∶1,可以推知,CO可将SO2还原成硫蒸气的化学方程式为4CO+2SO24CO2+S2。(4)电解时阴极得电子发生还原反应,由装置图可知,阴极上HS得电子生成S2,电极反应式为2HS+2H++2e-S2+2H2O。(5)由题图信息可知,阳极进入的是S,失电子后转化为SO3和氧气,则阳极的电极反应式为2S-4e-2SO3↑+O2↑。
