第1章 化学反应与能量转化（拔高练）-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册(鲁科版2019)

进阶 突破 第1章化学反应与能量转化 第1节化学反应的热效应 课时1》 化学反应的反应热 1.为探究NaHC0,Na,CO,与盐酸（浓度为1mol·L)反应过程中的热效应，实验测得的数据 如表所示： 序号 35mL试剂 固体 混合前温度/℃ 混合后温度/℃ ① 水 2.5 g NaHCO 20.0 18.5 ② 水 3.2 g NaCO, 20.0 24.3 ③ 盐酸 2.5 g NaHCO, 20.0 16.2 ④ 盐酸 3.2 g Na,CO, 20.0 25.1 由此得出的结论正确的是 A.Na,CO3固体与盐酸的反应是吸热反应 B.NaHCO,固体与盐酸的反应是放热反应 C.20.0℃时，含3.2gNa,C03的饱和溶液和35mL盐酸混合后的温度将低于25.1℃ D.20.0℃时，含2.5 g NaHC03的饱和溶液和35mL盐酸混合后的温度将低于16.2℃ 课时2》化学反应的内能变化与焓变热化学方程式 1.(2024·四川南充高二月考)写出下列反应的热化学方程式。 (1)1molC,H,(g)与适量02(g)反应，生成C02(g)和H,0(1),放出1411kJ的热量 (2)0.25molN2H,(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ热量 (3)1g碳与适量水蒸气反应生成C0和H2,吸收10.94kJ热量 (4)如图是298K、101kPa时，C0,和NH,合成尿素[C0(NH,),]的能量变化图，写出该反应 的热化学方程式： ↑E7J·my 2VIL(g+COAg) 159.47 CO(NH,b(sH+H,O(g) 72.49 NH,COONH(s) 反应历程 进阶突破·拔高练01 课时3》反应烩变的计算 1.(2024·河南开封高二期中节选)随着化石能源的减少，新能源的开发利用日益迫切。 (1)甲醇是一种新型的汽车动力燃料 ①以C0,(g)和H,(g)为原料合成甲醇，反应的能量变化如图1所示，则图中A处应填写的内 容为 ②工业上利用C0和H2来制备甲醇气体。已知某些化学键的键能数据如下表： 化学键 C-C C-H H一H C-0 C≡0 H-0 键能/(kJ·mol') 348 413 436 358 1072 463 设C0以C=0键构成，则工业制备甲醇的热化学方程式为 ①I mul S(s)..2ol0g)1 △f7=-297kJ·mm A=-50 kJ-mol- 1 mol 50,(g),1 mol O.(g)I △H 0.2 mol S0,(g) mol CH,OH(gH+1 mol H2O(g) 0.8rulS0gⅢ 0.6 mol 0.(g) 反应过程 0 反总过程 图1 图2 (2)恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图2所示： 已知：2S02(g)+02(g)—2S03(g)△H=-196.6kJ·mol ①表示硫的燃烧热的热化学方程式为 ②图中△H2= k·molf。 第2节化学能转化为电能 一电池 课时1 原电池的工作原理 1.已知反应As0+2T+2H一AsO+l2+H,0是可逆反应。设计如图装置(C1、C2均为石墨电 极)，分别进行下述操作： I.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸： 装有琼脂的饱 和K(G溶液 Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液。结果发现电流 C 计指针均发生偏转。 KT NaAs减0 (1)两次操作过程中指针为什么发生偏转？ A(04 (2)操作Ⅱ过程中，盐桥中的K移向 (填“A”或 “B”)烧杯溶液。 (3)I操作过程中，C,棒上发生的反应为 (4)设计一个电化学装置，实现反应：Fe+H2S0,一FeS0,+H2↑，请在右侧 方框内画出这个电化学装置图。 02黑白题化学1选择性必修第一册·LK 课时2》化学电源 1.磷酸亚铁锂(LiFePO)以其高倍率性、高比能量、高循环特性、高安全性、低成本、环保等优点 而逐渐成为“能源新星”。 请回答下列问题： (1)磷酸亚铁锂电池装置如图所示，其中正极材料橄榄石型LiFePO,通过黏合剂附着在铝箔 表面，负极石墨材料附着在铜箔表面，电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。 正极负极 (铝箔)（铜箔） LiFePO. 电解质 聚合物隔膜石墨 电池工作时的总反应式为LiFePO,+6C 充电山，-FeP0,+i,C。,则放电时，正极的电极反应式 放电 为 充电时，L迁移方向为 (填“由左向右”或“由右 向左”)，图中聚合物隔膜应为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。 (2)废旧磷酸亚铁锂电池的正极材料中的iFP0,难溶于水，可用H,SO4和H,02的混合溶 液浸取，发生反应的离子方程式为 第3节电能转化为化学能 一电解 课时1 电解的原理 1.(2024·江苏苏州高二期中节选)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。电解法合 成氨反应装置如图所示： 02、TH(0 NH ￥02 H,0 H.O a根 质子交换膜 b极 请回答下列问题： (1)写出a极电极反应式 (2)电解装置中质子交换膜的作用为 (3)若b极产生的02在一定条件下的体积为336L,a极中通入相同条件下N2的总体积为 672L,则N,的转化率为 %(保留两位有效数字)。 进阶突破·拔高练03 课时2○》电解原理的应用 1.氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的化学工业。如图是将电解池与燃料电池相组合电解 精制饱和食盐水的新工艺，可以节（电）能30%以上。相关物料的传输与转化关系如图所示， 其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。 洁制饱和NaC溶液 a%NII溶液 一离子膜 离子膜 稀Na溶液 VaOH溶液 %NaOH溶液 A(电解池 B(棋料电池) (1)图中X是 (填化学式)。 (2)Y在装置B中发生的电极反应式为 (3)写出A装置中发生的总反应的离子方程式： 比较图示中氢氧化钠溶液质量分数α%与b%的大小关系： (4)若用装置B作为装置A的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2L时.则装置 B可向装置A提供的电量约为 (一个e的电量为1.60×10"C:计算结果精确到0.01)。 2.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解 生成Fe(OH),沉淀。Fe(OH),有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极 产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或搬掉）浮渣层，即起到了浮选净化 的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如图所示。 控融 电 碳酸盐 空气 A+H.O 污水 (1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮 渣。此时，应向污水中加入适量的 A.H,SO B.BaSO C.Na,SO D.NaOH (2)电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式分别是：I. 1. (3)电极反应I和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH),沉淀的离子方程式是 (4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。 ①负极的电极反应式是 ②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部 分A物质参加循环（见上图）。A物质的化学式是 (5)实验过程中，若在阴极产生了44.8L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH,(标准 状况) Le 04黑白题化学1选择性必修第一册·LK 第4节金属的腐蚀与防护 1.(2023·上海高二月考节选)研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。 (1)已知：海水的pH约为8.1，图1的腐蚀过程属于 (填“吸氧腐蚀”或“析氢腐 蚀”)。图1插入海水中的铁棒（含碳量为10.8%）越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越 (填“轻微”或“严重”)。该实验说明 因素会影响铁的腐蚀速率。写出腐蚀时正极的电极反应式： 多 0 石墨 硫酸盐还原菌：壤 海水 溶液 图2 图3 (2)用图2所示装置研究铁的防腐过程： ①K,、K2、K3只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合 (填“K”“K2”或 “K”,下同)。 ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合 ,该防护法称为 ③只闭合K,石墨电极附近的pH将 (填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其电化学腐 蚀原理如图3所示，此腐蚀过程中，正极的电极反应式是 微项目设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案 化学反应中能量及物质的转化利用 1.(2023·山东济宁高二期中节选)“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池 帆板、镉镍蓄电池和应急电池。 (1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将 能转化 能，除供给飞船使 放电Cd(0H),+ 用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为Cd+2NiO0H+2H,0无电 2N(OH)2,当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，负极的电极反应式为 ,此时正极附近溶液的碱性 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为ZA+Ag,0+H,0霜2Ag+ZA(OH)2,其负 极的电极反应式为 进阶突破·拔高练05进阶突破·拔高练参考答案 第1章化学反应与能量转化 应生成氧气和氢离子，电极反应式为H20-4一01+4H”,电解装 第1节化学反应的热效应 置中质子交换膜只允许氢离子通过，不允许氧气和氨气通过，可以 阻爵氨气和氧气接触，从而防止制得的氨气中混有杂质。(3)由得 课时1化学反应的反应热 失电子数日守恒可知，阳极生成336L氧气时，阴极消耗氛气的物质 1,C解析：由表中数据可知，3.2gNaC03周体加人盐酸中，包括溶解 336L 2 和反应两个过程.其中溶解使温度升高到24.3℃，最终温度为 的量为224L:m口× 3 =10l.则氨气的转化率为 25.1℃，说惻Na,C0,固体与盐酸的反应是放热反应，故A错误： 10 mol 2.5 g NaHCO,固体加人盐酸中，包括溶解和反应两个过程，其中溶解 672L 一×100%=33% 使温度降低到18.5℃，最终温度为16.2℃，说明NaHC0,周体与盐酸 22.4L·mr可 的反应是吸热反应，故B猎误：20.0℃时，含3.2gNaC01的饱和溶液 课时2电解原理的应用 和35m山，盐酸涩合，由于缺少溶解的过程，则混合后的温度将低于 25.1℃.故C正确：NHC01同体溶于水的过程为吸热过程，20.0℃ 1.(1)a,(2)H:-2e+20—2H,0(3)20+2H,0电 时.含2.5gNHC01的饱和溶液和35mL盐酸混合，与周体相比较.缺 C2↑+H2↑+20Hb%>a%(4)1.93×10C 解析：A装置是电解池，B装置是原电池。电解氯化钠溶液的生成物 少溶解吸热的过程，混合后的温度将高于16.2℃，故D错误 是氯气，氢气和氢氧化钠，所以X是氯气，Y是氢气，在装置B中氢 课时2化学反应的内能变化与熔变热化学方程式 1.(1)C,H(g)+30(g)=2C0(g)+2H0(1)△H=-1411kU 气在负极失电子，氧气在正极通入得电子。(1)根据分析可知，X是 C1:。(2)氢气在负极发生的电极反应式为H2-2e+20H ·mm1(2)N2H,(g）+02(g)一N2(g)+2H,0(g)△1= 2H,0。(3)A装置中阳极是C失去电子生成C2,阴极是水电离出 -534kJ·mo1(3)C(s)+H,0(g)一C0(g)+H2(g)△H= 的H得到电子生成H2,发生的总反应的离子方程式是2C+2H20 +131.28kJ·molF1(4)2NH3(g)+C02(g)=C0(NH2),()+ H20(g)4H=-86.98kJ·mol' 道电，↑+H,1+20r。从电解池产生的a%的Na0H溶液进人原 课时3反应焓变的计算 电池中，在原电池的正极上氧气得到电子：02+4e+2H,0一 1.(1)DI mol COx(g)+3 mol H2(g)2C0(g)+2H(g)-CH,OH(g) 4OH,OH浓度增大，Na°又通过离子膜移动到正极室，所以正极室 △H=-116kJ·mo1(2)①s(s)+0(g)=S02(g)△H= 中NO川溶液的浓度增大，因此b%>%。(4)消耗标准状况下氧气 -297kJ·mol②-78.64 的体积为11.2L(即0.5m)时，转移电子2ol,则装置B可向装 第2节 化学能转化为电能—电池 置A提供的电量约为2mol×6.02×103md1×1.60×109C=1.93× 103C 课时1原电池的工作原理 1.(1)两次操作中均能形成原电池.化学能转变成电能(2)A 2.(1)C(2)Fe-2e=fe2440H-4e—2Hl,0+021 (3)4Fe2++10H,0+02—4Fe(0H)3↓+8r(4)①CH-8e+ 4C03-5C02+2H202C02(5)11,2 (3)2-2e 解析：(1)为了增强溶液的导电性，可选用易溶的强电解质溶液，排 4 除B项，考虑到保持污水的H在5.0~6.0，因此不能使用氢氧化销. 释戏晚 硫酸能将心(OH),溶解，因此应向污水中加入适量的硫酸钠 课时2化学电源 (2)电解时，筷作阳极，失电子发生反应F-2e一下e2·,同时溶液 1,(1)i,FP0+xli+xe=LiFePO,由左向右阳 中的0H失电子被氧化为02，因此，电极反应式为1.F-2e (2)2LiFP0,+2Hr+H202—2Li*+2Fe+2P0+2H20 Fe2“,Ⅱ.40H-4e一2H,0+021:(3)Fe2具有还原性，能被氧 气氧化为三价铁离子，那么得到F(OH),沉淀的离子方程式为 解析：(1)电德工作时的总反应式为iFFO,+6C充电i,FP0+ 4Fe2+10H,0+02一4Fe(0H)3↓+8Hm(4)①燃料电池中，负枚 i,C6,放电时.i,FPO:在正极上得电子发生还原反应，正极反应 上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为CH,-8e°+4C0片 为Li-FeP0,+xli+ae一fePO4:充电时，正极与外接电源的正 5C02+2H,0:②由电极反应可知电池工作时参加循环的物质为 极相连为阳极，阳离子向阴极移动，即由左向右移动：电解质为 C02。(5)阴极的电极反应式为2H'+2e一H,↑，阴极产生了 锂盐锂离子通过交换股向负极移动，所以交换眼应该为阳离子交 44.8L(即2al)气体，转移电子的物质的量为4ml.由CH4-8e+ 换膜。(2)LiFePO中亚铁离子在酸性条件下，被双氧水氧化为铁离 4C0号一5C0,+2H,0可知，当转移电子的物质的量为4m时， 子.则发生反应的离子方程式为2ifP04+2H+H02一 21i°+2Fe3+2P0月+2H20。 耗G,的体积=a=4mx24L·od=2L 第3节电能转化为化学能—电解 第4节金属的腐蚀与防护 课时1电解的原理 1.(1)吸氧腐蚀轻微氧气的浓度02+4e+2H,0一40H 1.(1)N,+6e+6H'一2NH1(2)为质子的迁移和输送提供通道.并 (2)①K,②K,外加电流阴极保护法3变大(3)S0子+8e+ 且阴码阴，阳两极产物接触(3)33 9H=HS+4H,0 解析：(1)由图可知，a极为电解池的阴极，氢离子作用下氨气在阴极 解析：(1)酸性条件下，铁的腐蚀是析氢腐蚀.碱性或中性条件下，铁 得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为N,+6+6H 的腐蚀是吸氧腐蚀.海水的H约为81，呈弱碱性，所以图1的腐蚀 一2NH,。(2)b电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生还原反 过程属于吸氧腐蚀：铁的吸氧腐蚀中，氧气的浓度越大，其腐蚀速率 选择性必修第一册·LK黑白题54 越快，插人海水中的铁棒越靠近水面，蚀越严重，越靠近烧杯底部发 2正向 生电化学腐蚀就越轻微：该实验说明氧气的浓度会影响腐蚀的速 解析：(1)①油题干图示信息可知，当压强相同时随着温度的升高. 率：氧气在正极得电子生成OH,正极的电极反应式为O,+4 C0的平衡转化常逐新减小，即升高温度平衡逆向移动，故a<0,温度 +2H0一4OH。(2)①关闭K,,铁棒作阳极，被腐蚀：关闭K2,铁 相同时增大压强，上述反应平衡正向移动，即C0的平衡转化案增 棒作阴极，被保护：关闭K,铁棒作原电池的负极.被腐蚀：根据腐蚀 大，故西2的大小关系是川>2：②已知化学平衡常数仅仅是温度 速率大小关系：阳极>负极>正极>阴极，所以铁腐蚀的速度最快的是 的函数，A、B两点的温度相等，故K、=Kg,C点温度高于A、B点，由 只闭合K,:②为减缓铁的腐蚀，应使铁作正极或阴极，所以只闭合 ①分析可知，u<0,即升高温度平衡逆向移动，则平衡常数域小，故A、 K,就可以减缓铁的腐恤：该防护法称为外加电流阴极保护法：③只 B.C三点的平衡常数K、、Km,术的大小关系是K,=Km>人：③消 闭合K,,铁棒作原电池的负极，石墨作正极，电解质溶液是NC溶 耗H,和生成CHOH均表示正反应，故同一时间内，消耗 液，所以发生的腐蚀是吸氧腐蚀，石墨电极发生的反应是02+ 0.04molH2,生成0.02mlCH1OH不能说明反应达到化学平衡，a错 4e+2H,0一4OH,生成0H,附近的pH变大。(3)深埋在满湿 误：化学平衡的特征之一为反应体系的组分浓度，百分含量保持不 土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根离子腐蚀，根 变，故CH,OH的体积分数不再改变，说明反应达到化学平衡.b正 据图示：负极的电极反应式是F-2e一Fe2,正极上SO子得电子 确：根据反应方程式可知，反应前后气体的总物质的量一直在改变， 转化为H5,电极反应式为S0子+8+9H'一H5+4H20。 混合气体的质量一直不变，即混合气体的平均摩尔质量一直在改 微项目设计载人航天器用化学电池与 变，故混合气体的平均摩尔质量不再改变，说明反应达到化学平 衡，e正确。(2)在温度为T的条件下，往一容积为2L的密闭容器 氧气再生方案 中充入0.3mlC0与0.4molH1.发生反应生成CH0H,平衡时，测 一化学反应中能量及物质的转化利用 得CH3OH的物质的量为0.15.则有三段式分析： 1.(1)太用电Cd-2e+20H=Cd(0H)2增大(2)Zn- CO(g)+2H(g)CH0H(g) 2e+20H=7m(0H): 起始量(ml)0,30,4 0 解析：(1)太阳能电池帆板将太阳能转化为电能：镉银蓄电池工作原 转化量(ml)0.150.3 0.15 理为Cd+2八00H+2H,0位售Cd(0H)2+2Ni(0H2.根据总反应 平前量(mo)0.15 0.1 0.15 充电 据此分析解题： 式，隔像蓄电池放电时，负极Cd失电子生成C(OH)2,负极的电极 e(CH,OH) 反应式为Cd-2e+20H一Cd(0H)2:正极N00H得电子生成 ①温度为T时的化学平衡常数K= c(c0)·c(H,) Ni(0H)2,正极反应式为NiO0H+:+H,0一Ni(OH)2+ 0.15 0H,正极附近溶液的碱性增大。(2)应急电池工作原理为Zm+ 2.0 =400:如果向平衡后的容器中再通人1.0mdC0后重 dg20+H,0女电2Ag+Z(0H)2,根据总反应式，可知负极Zn尖 0.15/0.10 2.0 2.0 电子生成Zn(0H)2.负极的电极反应式为Zm-2e+20H 新到达平衡.化学平衡正向移动.H2的浓度减小.则H2的转化率增 Zn(OH)2 大，C0与CH,OH的浓度比 (CH,0Hc2H)人不变.e(H,)减 r(C0) 第2章化学反应的方向、限度与速率 第1节化学反应的方向 小，：0心带大：②若以不同比例投料，调得某时刻各物质的 1.1000℃4H2<4H,导致反应②的4G小 浓度：C0为0.1mo·L-、H2为0.2mol·L-、CH0H为 解断：△C<0时，反应能自发进行，故根据题图可知，反应①能自发进 e(CH,OH) 0.2 行的最低温度为1000℃。由于△G=△H-T1S,反应2的△H2<0,而 0.2l,L-1,此时Q= (C0)·2(H)0.1x02=50<K,反应还 反应①的△H1>0,△H2<△H1,△S>△S2,因此相同温度下反应2比反 在向正向进行。 应①的△G小的主要原因为△H<小H1。 第3节化学反应的速率 第2节化学反应的限度 课时1化学反应速率 课时1化学平衡常数平衡转化率 1.B解析：根据流程分析，HC1在基元反应C·+R一H一→R·+HCI 1.(1)①吸热②K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大 中生成，又与LFe(Ⅱ)反应生成LFe(Ⅲ)-C被消耗，故为中间产 裁模生产(2)①C②60%30.26(MPa)-2 物，A正确：循环过程中铁元素有+2和+3价的转化，B错误：根据流 课时2反应条件对化学平衡的影响 程图示，存在基元反应C·+R一H→R·+HCL,C正确： 1.A解析：恒容密闭容器中通入稀有气体Ne,反应体系各物质浓度不 LnF(Ⅲ)-C受光激发产生高活性的氯自由基C·参与反应，使 变，正，逆反应速率不变，故①平衡不移动，A错误：加人适量C(s,C 的浓度不变，反应①平衡不移动，C0、H2,H0(g)浓度均不变.故② 平衡也不移动，B正确：等小容器体积，反应①平衡逆向移动，导 Boe一N一N一Bo和R一H反应转化为 Boe,总的反应方 致H,0(g)的浓度增大，导致②平衡正向移动.C正确：若反应①② 均完全进行，期平衡时，的体积分数等于子，但由于反应①②均为 H 可逆反应，均不能完全进行，故平衡时H,的体积分数一定小于了 .2 程式为e一N一N一Be+R一H能化剂 Bc,D正确。 D正确 2.(1)①<>②Ka=Km>Ke③如(2)①400增大增大 2.(1)可以控制反应的发生与停止，同时能减小体积误差(2) 拔高练参考答案黑白题55