高考化学一轮总复习 第六章 化学反应与能量章末检测

第六章化学反应与能量[选题细目表]
一、选择题(本题包括7个小题，每小题6分，共42分，每小题仅有一个选项符合题意)
1．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。

反应过程的示意图如下：
下列说法正确的是( )
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O形成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
解析：A项，状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。

B项，从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键。

C项，由图示可以看出，CO和O2生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键。

D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。

答案：C
2．(2017·德州模拟)化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是( )
A．氢氧燃料电池的负极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式：
2Cl－－2e－===Cl2↑
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：
Fe－2e－===Fe2＋
解析：O2＋2H2O＋4e－===4OH－是氢氧燃料电池的正极反应式，A不正确；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，C不正确；Fe－2e－===Fe2＋是钢铁发生电化学腐蚀的负极反应
式，D不正确。

答案：B
3．有如下3个实验：
A．金属的活动性顺序：Y>Z>X>W
B．实验1中，Y作正极
C．Z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，X作正极
解析：由实验1，2，3分别得到金属的活泼性为：X>Y，W>X，Y>Z，综合可得W>X>Y>Z，故选项A错误；实验1中，Y作正极，故选项B正确；用X、Z和稀硫酸可构成原电池，X 作负极，故选项D错误；Z和Cu的活泼性无法比较，选项C错误。

答案：B
4．如右图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。

下列分析正确的是( )
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002N A个电子时，两极共产生0.001 mol气体
解析：K1闭合形成原电池，铁作负极，失电子被腐蚀，石墨电极是正极，氧气得电子变为OH－，pH逐渐升高，A错误、B正确；K2闭合，铁棒作阴极被保护，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C错误；K2闭合形成电解池，两极分别产生氯气和氢气，电路中通过0.002N A个电子时，每极上产生0.001 mol气体，共0.002 mol气体，D错误。

答案：B
5．(2016·邯郸模拟)锂－空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．该电池放电时，正极的反应式为
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B．该电池充电时，阴极发生了氧化反应：Li＋＋e－===Li
C．电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替
D．正极区产生的LiOH可回收利用
解析：正极的反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A项错误；电池充电时，阴极发生还原反应，B项错误；有机电解液不能用稀盐酸代替，因为金属锂与稀盐酸能发生反应，C项错误。

答案：D
6．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJ·mol－1
已知：(1)硫的燃烧热：ΔH1＝a kJ·mol－1
(2)S(s)＋2K(s)===K2S(s)
ΔH2＝b kJ·mol－1
(3)2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)
ΔH3＝c kJ·mol－1
则x为( )
A．3a＋b－c B．c＋3a－b
C．a＋b－c D．c＋a－b
解析：已知硫的燃烧热为ΔH1＝a kJ·mol－1，则硫的燃烧热化学方程式为，①S(s)＋O2(g)===SO2 (g) ΔH1===a kJ·mol－1，②S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol－1，根据盖斯定律，可得ΔH＝3ΔH1＋ΔH2—ΔH3，即x＝3a＋b－c。

答案：A
7．甲装置中所含的是物质的量之比为1∶2的CuSO4和NaCl的混合溶液，电解过程中
溶液的pH随时间t变化的示意图如乙所示(不考虑电解产物与水的反应)。

试分析下列叙述中正确的是( )
A．该混合溶液中的SO2－4导致A点溶液的pH小于B点
B．AB段与BC段在阴极上发生的反应是相同的，即Cu2＋＋2e－===Cu
C．BC段阴极产物和阳极产物的体积之比为2∶1
D．在整个电解的过程中会出现少量蓝色的Cu(OH)2沉淀
解析：由题意，没有电解前，溶液中的铜离子水解，溶液显酸性，开始时电解CuCl2即AB段，当CuCl2电解完后，溶液是硫酸钠溶液，显中性，这时再电解就是电解水，即BC段，AB段阴极生成铜，BC段阴极生成氢气；BC段电解水，阴极产物氢气和阳极产物氧气的体积之比为2∶1；在整个电解的过程中不会出现蓝色的Cu(OH)2沉淀，A、B、D错误。

答案：C
二、非选择题(本题包括4个小题，共58分)
8．(14分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。

Ⅰ.已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1
CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1
C(石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1
则反应：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)的焓变ΔH＝________kJ·mol－1。

Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。

A．C(s)＋CO2(g)===2CO(g)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应可以设计成一个原电池，请写出该原电池的电极反应。

负极：____________________，正极：____________________。

(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。

ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水。

实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下：
已知：电解过程中发生的反应为：NH 4Cl ＋2HCl=====电解
NCl 3＋3H 2↑，NCl 3中氮元素为＋3价。

①写出电解时阴极的电极反应式________________________。

②在阳极上放电的物质(或离子)是____________。

解析：Ⅰ.①Fe 2O 3(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH ＝a kJ ·mol －1
②CO(g)＋1/2O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝b kJ ·mol －1
③C(石墨)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝c kJ ·mol －1
由盖斯定律(③－②)×6－①×2得4Fe(s)＋3O 2(g)===2Fe 2O 3(s) ΔH ＝6(c －b )－2a kJ ·mol －1
Ⅱ.(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应。

A 项是非自发进行的氧化还原反应，不选；B 项反应是复分解反应，不是氧化还原反应，不选；C 项反应是非自发进行的氧化还原反应，不选；D 项是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池。

D 反应是甲烷燃料电池，在碱溶液中甲烷燃料电池中燃料在负极发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应；负极：CH 4－8e －
＋10OH －
===CO 2－
3＋7H 2O ；正极：O 2＋2H 2O ＋4e －
===4OH －
；
(2)NH 4Cl ＋2HCl=====通电
NCl 3＋3H 2↑，NCl 3中氮元素为＋3价，
①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极的电极反应式为：2H ＋
＋2e －
===H 2↑； ②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成NCl 3。

答案：Ⅰ.6(c －b )－2a
Ⅱ.(1)D CH 4－8e －
＋10OH －
===CO 2－
3＋7H 2O O 2＋2H 2O ＋4e －
===4OH －
(2)①2H ＋
＋2e －
===H 2↑ ②NH 4Cl(NH ＋
4)
9．(14分)纳米级Cu 2O 由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu 2O 的三种方法：
(1)2若控温不当易生成________而使Cu 2O 产率降低。

(2)已知：①C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝a kJ ·mol －1
；
②2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH ＝b kJ ·mol －1；
③2Cu 2O(s)＋O 2(g)＝4CuO(s) ΔH ＝c kJ ·mol －1。

方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体，写出制备反应的热化学方程式 ______________________________________________________。

(3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH －
的浓度而制备纳米Cu 2O ，装置如图所示，该电池的阳极生成Cu 2O 反应式为_________。

(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N 2H 4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu 2O ，同时放出N 2。

该制法的化学方程式为___________。

解析：(1)在高温下，炭有可能把氧化铜还原生成铜，而使Cu 2O 产率降低。

(2)根据盖斯定律可知，①—②×12－③×1
2即得到反应的热化学方程式为2CuO(s)＋C(s)===Cu 2O(s)＋
CO(g) ΔH ＝12(2a —b —c ) kJ·mol －1。

(3)铜电极和电源的正极相连，做阳极，失去电子，
则电极反应式是2Cu －2e －
＋2OH －
===Cu 2O ＋H 2O 。

(4)根据原子守恒可知，生成物还有水生成，所以反应的化学方程式是4Cu(OH)2＋N 2H 4=====△
2Cu 2O ＋N 2↑＋6H 2O 。

答案：(1)铜或Cu
(2)2CuO(s)＋C(s)===Cu 2O(s)＋CO(g) ΔH ＝12(2a —b —c ) kJ·mol －1
(3)2Cu －2e －
＋2OH －===Cu 2O ＋H 2O (4)4Cu(OH)2＋N 2H 4=====△
2Cu 2O ＋N 2↑＋6H 2O
10．(15分)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。

(1)①V2O5可用于汽车催化剂，汽车尾气中含有CO与NO气体，用化学方程式解释产生NO的原因___________________________。

②汽车排气管内安装了钒(V)及其化合物的催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的气体排出。

已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)
ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
ΔH＝－221.0 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
尾气转化的反应之一：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝____________。

(2)全钒液流储能电池结构如下图，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H＋和SO2－4。

电池放电时，负极的电极反应为V2＋－e－===
V3＋。

①电解质溶液交换膜左边为VO＋2/VO＋2，右边为V＋3/V＋2，电池放电时，正极反应式为________________________，H＋通过交换膜向________移动(填“左”或“右”)。

②充电时，惰性电极N应该连接电源________极，充电时，电池总的反应式为___________________________________________。

(3)若电池初始时左右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活。

充电过程分两步完成：第一步VO2＋转化为V3＋，第二步V3＋转化为V2＋，则第一步反应过程中阴极区溶液pH________(填“增大”“不变”“减小”)，阳极区的电极反应式为____________________。

解析：(1)②按题干顺序给3个热化学方程式编号，由盖斯定律③×2－①－②得2NO(g)＋2CO(g) N 2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝[－393.5×2－180.5－(－221.0)]kJ·mol－1＝－746.5 kJ·mol－1。

(2)全钒液电池正极为V(Ⅳ)和V(Ⅴ)之间的转换，负极为V(Ⅱ)和V(Ⅲ)之间的转换，放电时，H＋向正移动；放电时的负极在充电时也应该接负极，充电时电池总反应就是V(Ⅲ)和V(Ⅳ)反应生成V(Ⅱ)和V(Ⅴ)。

(3)充电激活过程就是电解过程，阴极得电子，V 化合价下降，H ＋
浓度下降，pH 增大。

答案：(1)①N 2＋O 2=====高温
2NO ②－746.5 kJ·mol －1
(2) ①VO ＋
2＋e －
＋2H ＋
===VO 2＋
＋H 2O 左 ②负 V 3＋
＋VO 2＋
＋H 2O===V 2＋
＋VO ＋
2＋2H ＋
(3)增大 VO ＋
2＋H 2O －e －
===VO ＋
2＋2H ＋
11．(2016·济南模拟)(15分)能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。

(1)在25 ℃、101 kPa 时，16 g CH 4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.3 kJ ，则CH 4燃烧的热化学方程式为______________。

(2)已知：C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－437.3 kJ ·mol －1
H 2(g)＋1
2O 2(g)===H 2O(g)
ΔH ＝－285.8 kJ ·mol －1 CO(g)＋1
2O 2(g)===CO 2(g)
ΔH ＝－283.0 kJ ·mol －1
则煤气化反应C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g)的焓变ΔH ＝________kJ ·mol －1。

(3)如图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH 4为负极，O 2和CO 2的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a 、b 为石墨，b 极上有红色物质析出，CuSO 4溶液的体积为200 mL 。

①甲装置中气体A 为________(填“CH 4”或“O 2和CO 2”)，d 极上的电极反应式为____________________。

②乙装置中a 极上的电极反应式为_____________________ ________________。

若在a 极产生112 mL(标准状况)气体，则甲装置中消耗CH 4________mL(标准状况)，乙装置中所得溶液的pH ＝________(忽略电解前后溶液体积变化)。

③如果乙中电极不变，将溶液换成饱和Na2SO4溶液，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na2SO4·10H2O晶体析出，若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为__________________(用含w、a的表达式表示，不必化简)。

解析：甲装置为原电池，乙装置为电解池，b极上析出的红色物质是铜，b极为阴极，c 极为负极，d极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO2－3；a极为阳极，析出氧气，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；a极产生112 mL氧气，转移电子0.112÷22.4×4＝0.02(mol)，消耗甲烷0.02÷8×22.4×1 000＝56(mL)乙装置中所得氢离子的浓度为0.02 mol÷0.2 L＝0.1 mol·L－1，pH＝1。

答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1(2)131.5
(3) ①CH4O2＋4e－＋2CO2===2CO2－3
②4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 56 1
③(w×142/322)/(w＋18a)×100%。