第四章 化学反应与电能 单元训练题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章《化学反应与电能》单元训练题 一、单选题 1．在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应 ①  ； ②  ； ③  ；   ，则的正确表达式为 A． B． C． D． 2．根据如下能量关系示意图，下列说法正确的是 A．反应中每生成吸收热量 B．由的热化学方程式为： C．反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．根据图像可知，相同条件下，比稳定 3．下列热化学方程式中说法正确的是 A．的燃烧热是，则： B．已知液态肼和足量液态过氧化氢反应生成氮气和水蒸气时放出的热量，则： C．，则含的稀溶液与过量浓硫酸完全反应，放出的热量为 D．，在密闭容器中充入，充分反应后放出的热量 4．如图所示装置测反应热，将溶液与溶液混合，温度从升高到。下列说法正确的是 A．配制溶液定容时仰视，会使该反应热偏大 B．若量热计的保温瓶绝热效果不好，则所测偏小 C．搅拌器可选用铜质搅拌器 D．若选用同浓度同体积的盐酸，完全反应后溶液温度不超过 5．关于热化学方程式，下列说法正确的是 A．稀盐酸和稀氢氧化钠溶液混合，其热化学方程式为：   B．已知  ，  ；则 C．甲烷的燃烧热，则   D．已知：500℃、30下，  ；将1.5和过量的在此条件下充分反应，放出热量为46.2 6．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机。有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是 A．该构想只涉及了太阳能与电能的转换 B．氢能源是一次能源，目前已被普遍使用 C．氢气不易贮存和运输、无开发利用价值 D．相同条件下，具有的总能量低于和具有的总能量 7．下列说法正确的是 A．△H＞0，说明反应物总键能大于生成物总键能 B．需要高温条件才能发生的反应一定是吸热反应 C．已知稀溶液中，∆H=—57.3kJ/mol，，则稀硫酸与氢氧化钡稀溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量 D．相同条件下，等质量的固态硫和气态硫完全燃烧，固态硫放出的热量多 8．下列反应属于氧化还原反应且的是 A．铝热反应 B．和的混合物溶于水 C．灼热的木炭与CuO反应 D．镁条在CO₂中燃烧 9．金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的，下列说法正确的是 A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生析氢腐蚀 B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为电化学腐蚀 C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．马铁是在薄钢板表面镀上一层锡，白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，马铁破损时比白铁皮破损时腐蚀更快 10．下列现象与电化学腐蚀无关的是 A．银质物品久置表面变暗 B．船体上镶嵌锌块，船体不易被腐蚀 C．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 D．用锡焊接的铜质器件，焊接处易生锈 11．应用电解法对煤进行脱硫处理的基本原理如图所示。转化为，与煤中的含硫物质发生反应：，下列说法错误的是 A．a为电源正极 B．阴极的电极反应式为： C．电解处理120g，电路中转移15电子 D．电解过程，混合溶液升高 12．劳动有利于“知行合一”。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 家务劳动：热纯碱液浸泡油烟机滤网 升温促进碳酸钠水解 B 社区服务：使用氯化铵溶液清洗铁锈 氯化铵可分解产生 C 帮厨活动：餐后将洗净的铁锅擦干 铁锅在潮湿环境下容易发生电化学腐蚀 D 学农活动：野炊时将煤炭碾碎使用 增大煤炭与空气接触面积，加快燃烧 A．A B．B C．C D．D 13．已知反应，若向该溶液中加入含的某溶液反应机理如下所示：①；②。 下列有关该反应的说法错误的是 A．反应①是吸热反应 B．反应②可以设计成原电池 C．等量的生成或参与反应时，能量变化为反应①<反应② D．是该反应的催化剂，可以增大该反应中的平衡转化率 14．一种锌-二氧化碳可充电电池装置如下图所示。其中双极膜中水电离出的和在电场作用下可以向两极迁移，下列说法正确的是 A．放电时，纳米片发生氧化反应 B．放电时，外电路通过电子，理论上双极膜中水减少 C．充电时，阴极发生的电极反应为 D．放电和充电时的电势均是电极高于纳米片电极 二、非选择题 15．电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。如图所示装置，所有电极材料均为，回答下列问题： (1)甲装置是 (填“原电池”或“电解池”)，b极电极反应式为 。 (2)乙装置中c为 极，电解过程中向 (填“c”或“d”)电极移动。 (3)丙装置用来电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾，气体C为 (写化学式，下同)。其中M、N为离子交换膜，只允许某些离子通过，则溶液A中的溶质为 ，M为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 (4)电解一段时间后，若向乙池剩余溶液中加入恰好使之恢复到电解前的状态，则甲装置中消耗 。 16．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，同学们常常通过设计实验和查阅资料的方式学习化学电源的相关知识。 (1)甲同学为了解化学反应中的能量转化，设计了一组对比实验（实验装置如图Ⅰ和图Ⅱ）。预计产生气体的速率Ⅰ Ⅱ（、或），温度计的示数Ⅰ Ⅱ（、或）。 (2)乙同学用如图装置推算铜锌原电池工作时产生的电流量。供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。则a电极的电极反应式为 ，当量筒中收集到336mL（标准状况下）气体时，通过导线的电子的物质的量为 。 (3)丙同学了解到潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池的工作原理如下图所示： 电极b是 （填“正极”或“负极”）。电极a的电极反应式为 ，该电池工作时消耗11.2L（标准状况下），则电极b通过 mol氧气。 17．回答下列问题： (1)双极膜（BP）是一种能将水分子解离为和的特殊离子交换膜。应用双极膜制取聚合硫酸铁净水剂（简称PFS）的电化学装置如图所示。回答下列问题： ①图中a、b均为石墨电极，b极的电极反应式为 。 ②M为 （填“阴离子”或“阳离子”）交换膜，图中甲是 （填“”或“”）。 ③电流过大，会使PFS产品的纯度降低，原因可能是 。 (2)工业上常用连二亚硫酸钠消除烟气中的，通过电解可使再生，装置如图所示。吸收塔内发生的离子反应方程式为 。吸收塔内每吸收11.2L的，理论上电极上会放出 L气体（体积均为标准状况）。 18．合成尿素[]是利用的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现反应 Ⅰ：    Ⅱ： (1)密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数()与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的 (填“=0”或“>0”或“<0”)。 (2)催化电解吸收的溶液可将转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。 其中，，表示电解生成还原产物所转移电子的物质的量，表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物为 (填化学式)。 ②当电解电压为时，阴极由生成的电极反应式为 。 ③当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 (写出计算过程)。 19．草酸（H2C2O4）是最简单的有机二元羧酸，常温下为无色透明结晶，草酸和草酸盐可通过氧化还原反应转化成二氧化碳和水。 (1)草酸分子的结构简式为 ，所含官能团名称为 。 (2)稀释的草酸溶液可用于去除物件上被酸性高锰酸钾染色而形成的褐色色渍。该氧化还原过程的半反应可表示如下，请补充半反应式②： 半反应①：H2C2O4 -2e- = 2CO2 + 2H+ 半反应②： ； 该过程中被还原的元素为 ，草酸作 剂，草酸每失去0.4 mol电子，可反应掉高锰酸钾 mol。 (3)某同学将上述反应原理设计成如下双液原电池，让电池正常运作还需的部件名称为 ，该装置将 能转化为 能。根据图示，A池石墨作 极，B池发生的半反应为 （填“半反应①”或“半反应②”）。 (4)家用铁锅多为碳素钢打造，洗涤后不及时干燥容易发生电化学腐蚀而最终生锈，此过程中作正极的材料是 ，该处发生的电极反应为 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C B A B D A C D A 题号 11 12 13 14 答案 D B D C 1．A 【详解】由盖斯定律可知，反应得到反应，则，故选A。 2．C 【详解】A．根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，每生成1 mol CO2(g)放出393.5 kJ热量，A错误； B．由图可知，1molC(s)和0.5molO2(g)转化为1mol的CO(g)，放出热量为：393.5 kJ－282.9 kJ＝110.6 kJ，所以2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221.2 kJ·mol－1 ，B错误； C．根据图像可知为放热反应，所以反应物的总能量高于生成物的总能量，C正确； D．由图可知，1molCO(g)和0.5molO2(g)的总能量大于1molCO2(g)，无法判断1moCO(g)和1molCO2(g)的能量大小，则在相同条件下，无法判断CO (g)和CO2(g)的稳定性，D错误； 故选C。 3．B 【详解】A．CO的燃烧热是283.0kJ/mol，一氧化碳燃烧生成二氧化碳是放热反应，其逆反应二氧化碳分解生成一氧化碳和氧气是吸热，2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) ΔH=+2×283.0kJ/mol，故A错误； B． 1g液态肼的物质的量为：1/32mol，则1mol液态肼完全反应放出的热量为：20.05kJ×=641.6kJ，该反应的化学方程式为：N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) ΔH＝−641.6kJ·mol-1，故B正确； C．，即在稀溶液中1molNaOH与强酸完全反应生成1mol水时，放出57.4kJ热量，但浓硫酸稀释时需要放热，则含20gNaOH的稀溶液与过量浓硫酸完全反应，放出的热量应大于28.7kJ，故C错误； D．该反应为可逆反应，不能完全进行到底，因此0.5molN2、1.5molH2反应放出的热量小于47.2kJ，选项D错误； 故选B。 4．A 【详解】A．配制溶液定容时仰视，会使醋酸溶液浓度偏低，反应时放出的热量减少，该反应焓变为负值，所以该反应热ΔH偏大，A项正确； B．中和反应为放热反应，焓变为负值，若量热计的保温瓶绝热效果不好，则所测ΔH偏大，B项错误； C．搅拌器一般选用导热性差的玻璃搅拌器，尽力减少热量损失，C项错误； D．醋酸为弱酸，电离过程会吸收热量导致热量损失，若选用同浓度同体积的盐酸，则溶液温度将升高至超过27.7℃，D项错误； 故选A。 5．B 【详解】A．物质反应过程的能量变化不仅与反应的物质的多少有关，也与物质的存在状态有关，因此要注明物质的存在状态，稀硫酸和稀氢氧化钠溶液混合产生水的热化学方程式为：   ，A错误； B．碳完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量多，为负值，，B正确； C．甲烷的燃烧热为1甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，气态水的能量高于液态水，则1甲烷完全燃烧生成二氧化碳和气态水的反应热，C错误； D．合成氨反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，则1.5氢气和过量的氮气反应放出热量小于46.2，D错误； 故选B。 6．D 【详解】A．H2O在太阳能、光分解催化剂下分解为H2、O2涉及太阳能转化为化学能，故A错误； B．氢能源是二次能源，且尚未被普遍使用，故B错误； C．氢气不易贮存和运输，但能消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，且缓解能源危机，所以具有很大的开发价值，故C错误； D．H2O分解反应是吸热反应，所以反应物总能量小于生成物总能量，故D正确； 故选D。 7．A 【详解】A．由方程式可知，石墨转化为金刚石的反应为反应为总能量小于生成物总能量的吸热反应，则反应物总键能大于生成物总键能，故A正确； B．需要高温条件才能发生的反应不一定是吸热反应，有些放热反应也需要加热来引发反应，如铝热反应是高温条件下才能发生的放热反应，故B错误； C．稀硫酸与氢氧化钡稀溶液反应生成硫酸钡和水，反应生成硫酸钡沉淀时会产生沉淀热，则稀硫酸与氢氧化钡稀溶液反应生成生成1mol水时放出的热量大于57.3kJ，故C错误； D．固态硫的能量低于气态硫，则同条件下，等质量的固态硫和气态硫完全燃烧，气态硫放出的热量多，故D错误； 故选A。 8．C 【详解】A．铝热反应属于放热反应，故，故A错误； B．与溶于水反应吸收热量，属于吸热反应，但反应过程中元素化合价没有发生变化，不属于氧化还原反应，故B错误； C．灼热的木炭与CuO反应属于吸热反应，反应过程中有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，故C正确； D．镁条在中燃烧放出热量，属于放热反应，故D错误； 故答案为：C。 9．D 【详解】A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生吸氧腐蚀，A项错误； B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为化学腐蚀，B项错误； C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，不能阻止钢铁继续发生腐蚀，C项错误。 D．活动性锌大于铁大于锡，故形成原电池后，锡会加速铁锈蚀，而锌会保护铁，D正确； 故选D。 10．A 【详解】A．银质物品久置表面变暗，因为单质银被氧气氧化，未形成原电池，A符合题意； B．船体上镶嵌锌块，锌比铁活泼，更容易被腐蚀而失去电子，同时船体一直浸泡在水中，形成了原电池，B不符合题意； C．生铁中含有碳，铁比碳化学性质活泼，二者同时暴露在空气中，空气中存在水蒸气，可以形成原电池，铁作负极，容易被氧化变质，C不符合题意； D．用锡焊接的铜质器件，焊接处，铜与锡形成电池时，锡比铜活泼，锡作负极，加快腐蚀，D不符合题意； 故选A。 11．D 【分析】该电解池中，Mn元素化合价从+3价降低至+2价，发生还原反应，则左侧石墨电极为阴极，阴极与外接电源的负极相连，Fe化合价从+2价升高至+3价，发生氧化反应，右侧石墨电极为阳极，与外接电源的正极相连，总电极反应式为：。 【详解】A．由分析可知，a为电源的正极，故A项正确； B．由分析可知，电解刚刚开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生：2H++2e-=H2↑，故B项正确； C．反应中，共转移15个电子，120gFeS2的物质的量为1mol，则电路中转移15mol电子，故C项正确； D．由分析可知，混合液中发生反应：，故电解过程中，混合溶液中H+的物质的量浓度将增大，混合溶液pH降低，故D项错误； 故本题选D。 12．B 【详解】A．温度升高会促进纯碱的水解，纯碱水解显碱性，油脂在碱性条件下发生水解，所以用热纯碱溶液浸泡油烟机滤网，与所述的化学知识有关联，故A项正确； B．氯化铵水解，溶液呈酸性，可以用来清洗铁锈，并不是氯化铵可分解产生HCl，与所述的化学知识没有关联，故B项错误； C．铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀，形成铁锈，所以餐后将洗净的铁锅擦干可以减缓铁的锈蚀，与所述的化学知识有关联，故C项正确； D．将煤炭碾碎可以增大煤炭与空气接触面积，加快燃烧，与所述的化学知识有关联，故D项正确； 故本题选B。 13．D 【详解】A．反应物总能量低于生成物总能量，所以为吸热反应，A正确； B．该反应是氧化还原反应，涉及到电子的转移，所以反应②可以设计成原电池，B正确； C．由图可知，等量的生成或参与反应时，反应①吸收的能量小于反应②放出的能量，则能量变化为反应①<反应②，C正确； D．催化剂只改变反应速率不改变平衡，D错误； 故选D。 14．C 【分析】由图可知，放电时为原电池，Zn为负极发生失电子的氧化反应 ，纳米片为正极，发生还原反应，CO2发生得电子的还原反应转化为C2H5OH，H2O电离出的H+和OH-分别由双极膜移向正极、负极；充电时为电解池，原电池正负极分别与电源正负极相接，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，据此分析作答。 【详解】A．放电时为原电池，Zn为负极发生失电子的氧化反应，纳米片为正极，发生还原反应，故A错误； B．当外电路通过0.2mol电子时，理论上有0.2molH+和0.2molOH-分别向正极和负极移向，即有0.2mol水参与电离，双极膜中水减少3.6g，故B错误； C．充电时，Zn为阴极，四羟基合锌离子得电子生成锌和氢氧根离子，电极反应为，故C正确； D．放电时正极电势大于负极，充电时阳极电势大于阴极，则放电和充电时的电势均是Zn电极低于纳米片电极，故D错误； 故选C。 15．(1) 原电池 2H2O+O2+4e-=4OH- (2) 阳 d (3) H2 H2SO4 阴 (4)0.1 【分析】甲装置为甲醇燃料电池，即原电池，b极通入O2，为正极，a极通入的是甲醇，为负极，乙池中c极与燃料电池正极相连，为阳极，阳极为氢氧根离子放电；丙池左边加入含硫酸的水，右侧加入含KOH的水，说明左边制硫酸，右边制备KOH溶液，氢氧根离子在阳极放电，同时电解后溶液呈酸性，氢离子在阴极放电，同时电解后溶液呈碱性，C为氢气，B为氧气； 【详解】（1）甲装置为甲醇燃料电池，即原电池，b极通入O2，为正极，电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-； （2）乙池中c极与燃料电池正极相连，为阳极，电解过程中向阴极移动，即向d电极移动； （3）题图中左边加入含硫酸的水，右侧加入含KOH的水，说明左边制H2SO4，则A出口导出的溶液溶质为H2SO4，右边制备KOH溶液，氢氧根离子在阳极放电，同时电解后溶液呈酸性，硫酸根离子通过离子交换膜M移向阳极，即离子交换膜M为阴离子交换膜，氢离子在阴极放电，同时电解后溶液呈碱性，阴极上氢离子放电生成氢气，所以C为H2，B为氧气； （4）Cu(OH)2可改写为CuO•H2O，根据CuO•H2O知，阳极上OH-放电生成O2，阴极上Cu2+和H+放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n(O2)=n[Cu(OH)2]=0.15mol，则转移电子的物质的量=0.15mol×4=0.6mol，甲装置中负极电极反应方程式为CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，故转移0.6mol电子，消耗0.1molCH3OH。 16．(1) (2) 0.03mol (3) 正极 0.375 【详解】（1）①Ⅰ为Zn与稀硫酸反应生成氢气，Ⅱ中Zn、Cu与稀硫酸构成原电池，H+在正极上得电子生成氢气，原电池结构有助于加速化学反应，故产生气体的速率Ⅰ<Ⅱ； ②装置Ⅰ中Zn与稀硫酸反应放热，化学能主要转化为热能，Ⅱ中化学能主要转化为电能，放热量少，因此温度计的示数Ⅰ>Ⅱ； （2）①从图示装置可知，b电极上生成气体，则b电极为正极，a电极为负极，a电极上Zn失电子生成Zn2+，电极反应为Zn-2e-=Zn2+； ②量筒中收集到336mL气体时，生成氢气0.015mol，正极上电极反应为2H++2e-=H2↑，生成0.015mol氢气转移电子数为0.03mol； （3）①液氨-液氧燃料电池，电极a是负极失电子发生氧化反应，电极b是正极得电子发生还原反应； ②液氨-液氧燃料电池，电极a是负极得电子发生还原反应，电极反应式为； ③该电池工作时消耗11.2L，对应物质的量为0.5mol，电极反应式为流经得电子的物质的量为1.5mol，电极b是正极得电子发生还原反应，电极反应式为：，流经得电子的物质的量为1.5mol，消耗氧气的物质的量为0.375mol。 17．(1) 2H2O-4e-=O2+4H+ 阴离子 H+ 电流密度过大，产生的OH-浓度过高，与Fe3+形成氢氢化铁沉淀 (2) 2+2NO+4OH-=4+N2+2H2O 5.6 【详解】（1）①由图示可知该装置与外接电源相连，属于电解池，b与电源正极相连作阳极，水中的氢氧根离子在阳极失电子产生氧气，阳极发生的反应为：2H2O-4e-=O2+4H+； ②由图中信息可知，M右侧电极室中通入稀硫酸产生浓硫酸，则硫酸根离子应能透过交换膜M从左侧进入右侧，则M应为阴离子交换膜；甲应为水通电解离产生的H+通过阳离子膜进入硫酸溶液中； ③电流密度过大，解离的水的量多产生的氢氧根离子浓度高，氢氧根进入硫酸铁溶液中能与铁离子结合成氢氧化铁沉淀，会使PFS产品的纯度降低。 （2）由装置图可知，吸收塔内，与NO反应生成和氮气，N元素化合价从+2价降低为0，中S元素化合价从+3价升高为+4价，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平该反应的离子反应方程式为2+2NO+4OH-=4+N2+2H2O；Pt2电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，吸收塔内每吸收11.2L的NO，即0.5molNO，0.5molNO被吸收得电子0.5mol×2=1mol，根据得失电子守恒可知，理论上了Pt2电极上会放出氧气物质的量为0.25mol，在标准状况下体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L。 18．(1)< (2) H2 或； 1∶2 【详解】（1）由图可知升高温度反应Ⅰ的lgK减小，说明温度升高平衡逆向移动，故正反应为放热反应，其<0； （2）①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，说明二氧化碳为得电子，为氢离子得电子变成H2； ②当电解电压为时，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知碱性条件下阴极由生成的电极反应式为或； ③当电解电压为时，电解过程中还原产物的为24%，还原产物的为8%，每生成1mol转移12mole-，每生成1mol转移2mole-，故电解生成的和的物质的量之比为。 19．(1) HOOCCOOH 羧基 (2) +8H++5e-=Mn2++4H2O Mn 还原 0.08 (3) 盐桥 化学 电 负 半反应② (4) 碳 O2+2H2O+4e-=4OH- 【详解】（1）草酸为最简单的有机二元羧酸，其结构简式为HOOCCOOH。其所含的官能团名称为羧基。 （2）草酸与高锰酸钾反应的离子方程式为2+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O，则半反应式②为高锰酸钾得电子生成Mn2+和水，反应式为+8H++5e-=Mn2++4H2O。该反应中高锰酸根中的Mn元素得电子被还原，草酸失电子作还原剂。草酸每失去0.4mol电子，则高锰酸钾共得到0.4mol电子，根据反应方程式可知，反应掉高锰酸钾0.08mol。 （3）该装置尚未形成闭合回路，还需要盐桥。该装置为原电池，将化学能转化为电能。根据图示可知，电子从A池石墨向B池石墨移动，因此A池石墨作负极，B池石墨做正极，发生半反应②。 （4）铁锅生锈发生的是铁的吸氧腐蚀，此过程中Fe、C和水形成原电池，此过程中碳做正极，发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$