化学能和电能一．选择题：（共12小题，每小题4分，计48分）1.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1367.0kJ/mol(燃烧热)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和热)C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8kJ/mol(反应热)D．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ/mol(反应热)2.下列说法正确的是( )A．如图可表示水分解过程中的能量变化B．若2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0kJ/mol，则碳的燃烧热为110.5kJ/molC．需要加热的反应一定是吸热反应，常温下能发生的反应一定是放热反应D．已知Ⅰ：反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－akJ/mol，Ⅱ： 且a、b、c均大于零，则断开1molH—Cl键所需的能量为(－a－b－c)kJ/mol3.银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是( )\nA．处理过程中银器一直保持恒重B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl4.CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法中错误的是( )A．负极的电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2B．工作时电极b作正极，O2－由电极a向电极b移动C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极bD．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高5.有关如图装置的叙述中，正确的是( )A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外接电源的阴极保护法B．若X为碳棒，Y为饱和NaOH溶液，开关K置于N处，保持温度不变，则溶液的pH保持不变C．若X为银棒，Y为硝酸银溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶液中银离子浓度将减小D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铁电极移动6.盖斯定律认为能量总是守恒的，不管化学反应过程是一步完成或分几步完成，整个过程的热效应是相同的。已知：①H2O(g)===H2O(l) ΔH1＝－Q1kJ·mol－1②C2H5OH(g)===C2H5OH(l)\n ΔH2＝－Q2kJ·mol－1③C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝－Q3kJ·mol－1若使23g液态无水酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(单位：kJ)( )A．Q1＋Q2＋Q3B．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3D．0.5(Q1＋Q2＋Q3)7.下列各组热化学方程式的ΔH前者大于后者的是( )①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH52H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH8A．①B．④C．②③④D．①②③8.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )A．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为放热反应，则SO2的能量定高于SO3的能量B．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，则金刚石比石墨稳定C．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3kJD．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g) ΔH,2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2，则ΔH1<ΔH29.有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应 ⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是( )A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>EC．C>A>B>D>ED．B>D>C>A>E10.某兴趣小组设计如图所示微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1\n，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是( )A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为2H＋＋2Cl－Cl2↑＋H2↑B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极11.两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时，(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)电极上析出银的质量最大为( )A．27mg B．54mgC．106mgD．216mg12.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法错误的是( )A．阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2B．AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu\nC．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2D．CD段相当于电解水二．非选择题：（计52分）13.(1)25℃、101kPa时，1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态水，放出22.68kJ热量，则该反应的热化学方程式为__________________。(2)0.3mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在O2中燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5kJ热量，则该反应的热化学方程式为_______________________________________________。(3)肼(N2H4)是一种高效清洁的火箭燃料。0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ热量，则肼燃烧的热化学方程式为_____________________________________。14.(1)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：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)，铜片，铁片，锌片和导线。①完成原电池甲的装置示意图(如图所示)，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。②以铜片为电极之一，CuSO4(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________。③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___________________________________。(2)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(1)的材料中应选________作阳极。15.把适合题意的图象填在横线上(用A、B、C、D表示)\n(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图象是________。16.在如图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则(1)电源E为________极，F为________极。(2)A极的电极反应式为____________________________，析出物质________mol。(3)B极的电极反应式为____________________________，析出气体________mL(标准状况)。(4)C极的电极反应式为____________________________，析出的物质________mol。(5)D极的电极反应式为____________________________，析出气体________mL(标准状况)。(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，________(填“A”或“B”)极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液。1.解析 此题考查热化学方程式的书写。A项，考查燃烧热，生成物水的状态不是稳定状态；B项，因中和反应为放热反应，故ΔH<0；D项，未注明各物质的聚集状态。\n答案 C2.解析 本题考查了化学反应过程中的能量变化，意在考查考生对化学反应中能量变化的有关概念的理解以及对图象的分析能力。A项，水的分解为吸热反应，生成物的总能量大于反应物的总能量，且催化剂可有效降低活化能，正确；B项，燃烧热概念中强调完全反应且生成稳定的氧化物，而该项反应中生成物为CO，错误；C项，常温下能发生的反应不一定是放热反应，如在常温下Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应，需要加热的反应也不一定是吸热反应；D项，根据化学反应的过程为旧化学键断裂和新化学键生成的过程，且断裂化学键吸收能量，生成化学键放出能量，可知断开1molH—Cl键所需的能量为(a＋b＋c)kJ/mol。答案 A3.解析 根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理，铝质容器作负极，电极反应为2Al－6e－===2Al3＋；银器作正极，电极反应为3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－；继而Al3＋和S2－发生互相促进的水解反应：2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，故原电池的总反应为3Ag2S＋2Al＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，故C项错误。黑色褪去的原因是Ag2S被还原为Ag，此过程中银器质量逐渐减小，故A、D项错误，B项正确。答案 B4.解析 正极为电极b，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，负极CO失电子，需要与O2－结合，故O2－由电极b向电极a移动，B项错误。答案 B5.解析 Fe比Cu活泼，总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A、B错误；Fe(OH)3胶体粒子带正电荷，在电场作用下向阴极移动，C正确；根据电流方向可知，a为直流电源的正极，电解精炼铜时，c极为粗铜，d极为纯铜，D错误。A项，若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，该装置是原电池，锌作负极被腐蚀，铁被保护，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，错误；B项，若X为碳棒，Y为饱和NaOH溶液，开关K置于N处，该装置是电解池，碳棒是阳极，铁棒是阴极，保持温度不变，电解后溶液的体积减小，氢氧化钠的浓度不变，则溶液的pH不变，正确；C项，若X为银棒，Y为硝酸银溶液，开关K置于N处，该装置是电镀池，铁棒质量将增加，但溶液中银离子浓度将不变，错误；D项，若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铁作负极被腐蚀，铜棒上铜离子得电子析出铜而使铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动，错误。答案 CB6.解析 根据盖斯定律，1mol液态无水酒精完全燃烧的ΔH＝ΔH1×3－ΔH2＋ΔH3＝(－3Q1＋Q2－Q3)kJ·mol－1。23g(0.5mol)液态无水酒精完全燃烧，最后恢复到室温，放出的热量为(1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3)kJ，B项正确。\n答案 B7.解析 ①前面反应式减去后面反应式可得：CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1－ΔH2，该反应为放热反应，即ΔH1－ΔH2＜0，所以ΔH1＜ΔH2；②等量的固态硫变为硫蒸气时吸热，故在与O2反应生成同样的SO2时，气态硫放出的热量多，即ΔH3＞ΔH4；③发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5＞ΔH6；④碳酸钙分解吸收热量，ΔH7＞0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8＜0，显然ΔH7＞ΔH8。答案 C8.解析 A项说明2molSO2和1molO2的总能量比2molSO3的能量高，但不能说SO2的能量高于SO3的能量，A项不正确；石墨转化为金刚石吸收能量，则金刚石的能量高于石墨，能量越高越不稳定，B项不正确；酸碱中和反应的热效应不仅与生成H2O的物质的量有关，还与酸、碱的浓度及强弱有关，C项不正确；碳完全燃烧比不完全燃烧放出的能量多，但比较ΔH时应带符号比较，故ΔH1<ΔH2，D项正确。答案 D9.解析 金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H＋在正极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。在题述原电池中，A－B原电池，A为负极；C－D原电池，C为负极；A－C原电池，A为负极；B－D原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。综上可知，金属活动性：A>C>D>B>E。答案 B10.解析 断开K2，闭合K1时，构成电解池，反应的离子方程式为2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－，石墨电极为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；铜电极为阴极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，所以铜电极附近溶液变红。断开K1，闭合K2时，构成原电池，其中石墨电极为正极。答案 D11.解析 首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极Ag＋＋e－===Ag，电解的总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(H＋)＝n(HNO3)＝n(Ag)＝(10－3mol·L－1－10－6mol·L－1)×0.5L≈5×10－4mol，m(Ag)＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54mg。答案 B12.解析 由于两种溶液的体积相等，物质的量浓度也相等，即溶质的物质的量相等，设CuSO4和NaCl的物质的量各1mol，电解分3个阶段：[第一阶段]阳极：1mol氯离子失1mol电子，阴极：0.5mol铜离子得1\nmol电子，因为铜离子水解使溶液显酸性，随着电解的进行，铜离子的浓度降低，酸性减弱，pH将增大。[第二阶段]阳极：1mol氢氧根离子失1mol电子(来源于水的电离)，阴极：0.5mol铜离子再得1mol电子，因为氢氧根离子消耗，使水溶液中氢离子浓度增大，pH迅速减小。[第三阶段]阳极：氢氧根离子失电子，阴极：氢离子得电子，它们都来源于水的电离，实质是电解水，导致溶液的体积减小，使溶液中氢离子浓度增大，pH继续减小。答案 C13.解析 (3)先写出肼燃烧的化学方程式：N2H4＋O2===N2＋2H2O，据0.25molN2H4(g)完全燃烧生成N2和H2O(g)，放出热量133.5kJ，则1molN2H4完全燃烧放出的热量为534kJ。答案 (1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76kJ·mol－1(2)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－2165kJ·mol－1(3)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－114.解析 (1)①因为题给图中电子流向为从左到右，故左侧为原电池的负极，右侧为正极；所以设计原电池时可以在左侧烧杯内盛放ZnSO4溶液，电极选用锌片，右侧烧杯内放CuSO4溶液，电极选用铜片。②由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应)，反应的现象是负极逐渐溶解。③以Zn和Cu作电极为例，如果不用盐桥则除了发生电化学反应外，还会使Zn和CuSO4直接反应，不能转化为电能，而盐桥的使用，可以避免Zn和Cu2＋的接触，从而避免电量损失，提高电池效率，提供稳定的电流。(2)根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，比其活泼的金属作阳极，即应选Zn作为阳极。答案 (1)①(或其他合理答案)②金属逐渐溶解 ③\n甲 甲电池(使用盐桥)可以避免锌和铜离子的接触，从而避免能量损失，提高电池效率，提供稳定的电流(2)Zn15.解析 加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋===CH3COOH，a中c(H＋)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。答案 (1)A (2)B (3)C16.解析 由电解一段时间后A极比C极重，可知A极上有Ag析出，C极上有Cu析出，若A极上析出银的物质的量为n(Ag)，则C极上析出Cu的物质的量为n(Ag)，有关系式108g·mol－1·n(Ag)－64g·mol－1·n(Ag)×＝1.9g，n(Ag)＝0.025mol。由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两池电极反应式分别为：A极：Ag＋＋e－===Ag；B极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；C极：Cu2＋＋2e－===Cu；D极：2Cl－－2e－===Cl2↑。A、C两极析出物质的物质的量分别为0.025mol和0.0125mol；B极析出O2的体积为0.00625mol×22.4L·mol－1＝0.14L＝140mL；D极析出Cl2的物质的量为0.0125mol×22.4L·mol－1＝0.28L＝280mL。答案 (1)负 正(2)4Ag＋＋4e－===4Ag 0.025(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 140(4)Cu2＋＋2e－===Cu 0.0125(5)2Cl－－2e－===Cl2↑ 280(6)B HNO3
