内容正文:
2025~2026学年高二(上)月考1试卷
化学
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Al-27 Ni-59
一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分,每小题只有一个选项符合题意)
1. 美国科学家设计出生产氢气的人造树叶,原理为2H2O(g)2H2(g)+O2(g)。下列有关该反应的说法错误的是
A. 该反应的反应热>0
B. 该反应最终是将太阳能转化为电能
C. 该反应为充分利用太阳能开辟了广阔前景
D. 氢能是理想的绿色能源
【答案】B
【解析】
【详解】A.已知H2在O2中燃烧是一个放热反应,则水分解需要吸收能量(如太阳能),ΔH>0,A正确;
B.该反应中将太阳能直接转化为氢气的化学能,未涉及电能转化,B错误;
C.太阳能制氢技术具有环保和应用潜力,则该反应为充分利用太阳能开辟了广阔前景,C正确;
D.氢能清洁无污染,是理想能源,D正确;
故答案为:B。
2. 用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定量的另一种物质(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是
A. CuCl2[CuSO4] B. NaOH [NaOH]
C. NaCl [HCl] D. CuSO4[Cu(OH)2]
【答案】C
【解析】
【分析】电解池中,要想使电解质溶液复原,遵循的原则是:电解后从溶液中减少的物质是什么,就利用元素守恒来加什么物质。
【详解】A.电解氯化铜时,阳极放出氯气,阴极生成金属铜,所以应加氯化铜让电解质溶液复原,A错误;
B.电解氢氧化钠时,阳极产生氧气,阴极产生氢气,所以应加水让电解质溶液复原,B错误;
C.电解氯化钠时,阳极产生氯气,阴极产生氢气,所以应加氯化氢让电解质溶液复原,C正确;
D.电解硫酸铜时,阳极产生氧气,阴极产生金属铜,所以应加氧化铜让电解质溶液复原,加入氢氧化铜相当于多加入水,D错误;
故合理选项是C。
【点睛】本题考查了电解池原理,掌握电解原理,弄清两个电极上产生的物质,是本题解答的关键,本着“出什么加什么”的思想可使电解质复原。
3. 某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:,设计了盐桥式的原电池,如图所示,盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列叙述中正确的是
A. 甲烧杯的溶液中发生还原反应
B. 乙烧杯中发生的电极反应为
C. 电池工作时,盐桥中的移向乙烧杯
D. 外电路的电流方向为从b到a
【答案】D
【解析】
【分析】氧化性: ,所以原电池反应为亚铁离子和重铬酸钾在酸性条件下反应生成铁离子、铬离子和水,则Cr2O在b极得电子发生还原反应,b是正极;Fe2+在a极失去电子发生氧化反应生成Fe3+,a是负极。
【详解】A.据分析,甲烧杯中Fe2+在a极失电子发生氧化反应生成Fe3+,a是负极,故A错误;
B.乙烧杯中Cr2O在b极得电子发生还原反应生成Cr3+,b电极反应为Cr2O+14H++6 e-=2Cr3++7H2O,故B错误;
C.a是负极、b是正极,电池工作时,盐桥中的SO移向甲烧杯,故C错误;
D.a是负极、b是正极,外电路的电流方向为从b到a,故D正确;
答案选D。
4. 已知热化学方程式:
① C2H2(g) +O2(g) = 2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1301.0 kJ•mol-1
② C(s)+ O2(g) = CO2(g) △H2=-393.5 kJ•mol-1
③ H2(g)+O2(g) = H2O(l) △H3 = -285.8 kJ·mol-1
则反应④ 2C(s)+ H2(g) = C2H2(g)的△H为
A. +228.2 kJ·mol-1 B. -228.2 kJ·mol-1
C. +1301.0 kJ·mol-1 D. +621.7 kJ·mol-1
【答案】A
【解析】
【详解】已知:① C2H2(g) +O2(g) = 2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1301.0 kJ•mol-1
② C(s)+ O2(g) = CO2(g) △H2=-393.5 kJ•mol-1
③ H2(g)+O2(g) = H2O(l) △H3 = -285.8 kJ·mol-1
根据盖斯定律②×2+③-①可得2C(s)+ H2(g) = C2H2(g)的△H=-393.5 kJ•mol-1×2+(-285.8 kJ·mol-1)-(-1301.0 kJ•mol-1)=+228.2 kJ·mol-1,故答案为A。
5. 下列实验能达到相应目的的是
A. 验证反应的吸放热
B. 验证铁钉发生析氢腐蚀
C. 电解精炼铝
D. 探究熔融条件下烧碱的导电性
【答案】A
【解析】
【详解】A.反应吸放热会导致集气瓶中空气的气压改变,从而影响U形管中红墨水的液面,故可以达到实验目的,A正确;
B.析氢腐蚀需在酸性条件,不能达到实验目的,B错误;
C.电解精炼铝,应电解熔融氧化铝,不能达到实验目的,C错误;
D.坩埚属于陶瓷仪器,主要成分SiO2,能与NaOH反应,故加热NaOH不能用坩埚,不能达到实验目的,D错误;
故答案选A。
6. 以为催化剂的光热化学循环分解的反应机理如图所示;已知:常温常压下,由最稳定的单质合成l mol某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成焓,最稳定的单质的摩尔生成焓为0。和CO的摩尔生成焓分别为、。
下列说法错误的是
A. 过程①吸收能量
B. 反应过程中Ti元素的化合价未发生变化
C. 该过程中存在的能量转化形式;光能→化学能,热能→化学能
D. 二氧化碳分解的热化学方程式为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由反应机理图可以看出过程①有旧化学键的断裂需要吸收能量,A正确;
B.由反应机理图可以看出反应过程中Ti元素的成键数发生变化,化合价也发生变化,B错误;
C.由反应机理图可以看出该过程中存在的能量转化形式有光能→化学能,还有热能→化学能,C正确;
D.和CO的摩尔生成焓分别为、,可以写出热化学方程式①②,根据盖斯定律②-①可以得出,D正确;
故选B。
7. 高锰酸钾在化工医药、水处理等方面有重要应用,可以用电解法制备,装置如下。直流电源采用乙烷-空气碱性燃料电池。下列说法不正确的是(已知电流效率)
A. 电源负极的电极反应式为:C2H6-14e-+18OH-= 2CO+12H2O
B. 该离子交换膜为阳离子交换膜
C. a极为直流电源的负极
D. 若消耗 产生 ,则
【答案】C
【解析】
【分析】由题图中的反应物和生成物可以分析电极,右边进入的是稀KOH溶液,出去的是浓KOH溶液,左边进入K2MnO4溶液,可提供K+,可分析得,K+从左边通过阳离子交换膜进入右边使得K+浓度增大,右边还会生成OH-,该装置为电解池,所以左边为阳极,电源a为正极。由此解题。
【详解】A.电源负极乙烷发生氧化反应,碱性条件下生成,电极反应式为C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O,电荷、原子守恒,A正确;
B.电解池中阳极(生成KMnO4)Mn(Ⅵ)→Mn(Ⅶ)失电子,阴极发生还原反应生成OH-,为维持电荷平衡,阳极区K+需通过阳离子交换膜移向阴极区,该膜为阳离子交换膜,B正确;
C.制备KMnO4时Mn(Ⅵ)→Mn(Ⅶ)发生氧化反应(阳极),阳极需接电源正极,a极连接阳极,则a极为电源正极,C错误;
D.消耗,在燃料电池正极转移的电子总数为;电解池阳极反应为,生成,即生成目标产物转移的电子数为,则电流效率,D正确;
故答案选C。
8. 和反应生成 过程中能量变化的情况如图所示,下列说法错误的是
A. 2 mol氢原子结合生成 时放出436kJ 能量
B. 该反应的热化学方程式为
C. 的总能量为2267 kJ
D. 若C-H键能为,则碳碳双键的键能比碳碳单键的键能大
【答案】C
【解析】
【详解】A.的键能为断裂1 mol H-H键吸收436 kJ能量,故2 mol H原子结合生成1 mol 时放出436 kJ能量,A正确;
B.反应热的计算式为(2267+436)-2816=,该反应的热化学方程式为 ,B正确;
C.“吸收能量2267 ”为1 mol 中所有化学键断裂吸收的总键能,而非的总能量,二者概念不同,C错误;
D.总键能=碳碳单键键能+6×C-H键能=2816 ,可得碳碳单键键能=2816-6×414=332 ,同理可得碳碳双键的键能为611 kJ/mol,二者差值为(611-332)kJ/mol=279 ,D正确;
故答案选C。
9. 有一种节能的氯碱工业新工艺,将电解池与燃料电池组合,相关流程如图所示(电极未标出),下列说法不正确的是
A. 气体B为
B. 相同条件下,当电解池中生成2L,理论上燃料电池应消耗1L
C. 极室1与极室2之间的离子交换膜为阳离子交换膜
D. 图中
【答案】D
【解析】
【详解】A.电解池中生成氢气的一极为电解池的阴极,溶液中氢离子得到电子生成氢气,在氢氧化钠溶液中,电解池阴极的电极反应式为,所以气体B为,A正确;
B.根据电极反应、及得失电子守恒可得:,则相同条件下,当电解池中生成2L,理论上燃料电池应消耗1L,B正确;
C.极室1中通入的是饱和NaCl溶液,排出的是稀NaCl溶液,所以极室1为阳极,电极反应式为,钠离子移向极室2,所以极室1与极室2之间的离子交换膜为阳离子交换膜,C正确;
D.燃料电池中的阳离子交换膜只允许阳离子通过,而燃料电池中正极上氧气得到电子产生,所以反应后NaOH溶液的浓度升高,即,负极上的电极反应为氢气失电子消耗氢氧根离子,所以反应后NaOH溶液的浓度降低,即,则,D错误;
答案选D。
10. 2020年7月10日正式上市的比亚迪“汉”汽车,让电动汽车安全达到一个新高度,其配制磷酸铁锂“刀片电池”放电时的总反应:,工作原理如图所示。下列说法正确的是
A. 放电时,铝箔作负极
B. 充电时,由铜箔向铝箔移动
C. 用充电桩给汽车电池充电的过程中,阴极质量减小
D. 充电时的阳极反应式为:
【答案】D
【解析】
【分析】由“刀片电池”图可知,原电池放电时在负极铜箔发生失去电子的氧化反应,,正极铝箔反应为,放电时阳离子移向正极嵌入;充电时的阳极反应和原电池中正极反应相反,阴极反应和原电池中负极反应相反。
【详解】A.放电时为原电池,负极发生氧化反应。根据总反应,为负极材料(左侧铜箔),铝箔一侧为正极(发生还原反应),A错误;
B.充电时为电解池,向阴极移动。原电池负极(铜箔)为充电时的阴极,原电池正极(铝箔)为充电时的阳极,故Li+应从铝箔(阳极)向铜箔(阴极)移动,B错误;
C.充电时阴极反应为放电时负极反应的逆反应:,阴极生成,质量增大,C错误;
D.充电时阳极是原电池正极的逆反应,原电池正极反应为,故阳极反应为,D正确;
故答案选D。
二、非选择题(本题包括5 小题,共60分)
11. 研究化学反应时,既要关注物质变化,又要关注能量变化。请回答以下问题:
(1)下列反应中能量变化与图一致的是_______(填字母)。
A. 甲烷燃烧 B. 生石灰与水反应
C. 镁与稀硫酸的反应 D. 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应
(2)如图是1 mol 和1 mol 反应生成1 mol 和1 mol 过程中能量变化示意图。
①请写出该反应的热化学方程式:_______。
②若在该反应体系中加入催化剂,则对反应热_______(填“有”或“没有”)影响。
(3)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。
已知: kJ⋅mol-1
共价键
键能/(kJ·mol)
436
247
则H-Cl的键能为_______kJ⋅mol-1。
(4)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石()转化为,再进一步还原得到钛。转化为有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式如下:
(ⅰ)直接氯化: kJ⋅mol-1
(ⅱ)碳氯化: kJ⋅mol-1
反应的为_______kJ⋅mol-1
(5)“氧弹量热仪”可以测定蔗糖的燃烧热,“氧弹”是一个耐高温高压可通电点火的金属罐,将蔗糖和足量氧气冲入“氧弹”中点燃,产生的热量被氧弹外的水吸收,通过测定水温的变化从而计算出蔗糖的燃烧热。已知:蔗糖的质量为1.71g,(已知蔗糖的摩尔质量是342克/摩)量热计中水的质量为3.00kg,水的比热容为c J·g-1·C-1,忽略金属“氧弹”吸收的热量。反应前后所测水温如表,请计算:
序号
点火前温度/℃
燃烧后测得的最高温度/℃
1
20.73
22.63
2
20.76
21.25
3
20.72
22.82
①反应放出的热量Q=_______J。
②蔗糖燃烧的热化学方程式:_______。
【答案】(1)D (2) ①. kJ/mol ②. 没有
(3)434 (4)-223
(5) ①. 6000c ②. kJ/mol
【解析】
【小问1详解】
能量变化图中显示,反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应为吸热反应。
A. 甲烷燃烧时放出热量,该反应为放热反应,A不符合题意;
B. 生石灰与水反应能够放出热量,该反应为放热反应,B不符合题意;
C. 镁与稀硫酸反应,生成硫酸镁和氢气,该反应为放热反应,C不符合题意;
D. 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体发生复分解反应,需要从周围环境中吸收热量,该反应为吸热反应,D符合题意;
故选D。
【小问2详解】
①该反应中,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,放出的热量为386kJ-134kJ=252kJ,该反应的热化学方程式: kJ/mol。
②若在该反应体系中加入催化剂,只改变反应途径,不改变反应的热效应,则对反应热没有影响。
【小问3详解】
设H-Cl的键能为x,则436 kJ⋅mol-1+247 kJ⋅mol-1-2x=-185 kJ⋅mol-1,x=434 kJ⋅mol-1,从而得出H-Cl的键能为434kJ⋅mol-1。
【小问4详解】
(ⅰ)直接氯化: kJ⋅mol-1
(ⅱ)碳氯化: kJ⋅mol-1
利用盖斯定律,将反应ⅱ-ⅰ得,反应的为-51 kJ⋅mol-1-172 kJ⋅mol-1=-223kJ⋅mol-1。
【小问5详解】
①利用表中数据,计算三次实验中反应前后的温度变化分别为:实验1——1.9℃,实验2——0.49℃,实验3——2.1℃,由于实验2的测定结果与另两次实验的误差过大,数据不能采用。反应放出的热量Q= c J·g-1·C-1×3000g×℃=6000cJ。
②蔗糖的物质的量为=0.005mol,则1mol蔗糖燃烧放出的量为=1.2×106cJ=1200ckJ,蔗糖燃烧的热化学方程式: kJ/mol。
【点睛】做平行实验时,需对实验结果进行评估,以去除偏差过大的实验结果。
12. Cl2是一种重要的化工原料,在生产和生活中应用十分广泛。
(1)实验室可用MnO2和浓盐酸反应制取Cl2,反应的化学方程式为___________。
(2)工业上可采取电解饱和食盐水的方法制取Cl2,阳极的电极反应式为___________。
(3)以 HCl为原料,用O2氧化制取 Cl2可提高效益,减少污染。反应如下:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) -115.4kJ/mol
上述反应在同一反应器中,通过控制合适条件,分两步循环进行,可使 HCl的转化率接近100%。其基本原理如图所示:
过程Ⅰ的反应为: 2HCl(g)+CuO(s)=CuCl2(s)+H2O(g) -120.4kJ/mol
①过程Ⅱ反应的热化学方程式为___________。
②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测,氯化初期主要为不含HCl的气体,判断氯化结束时溶液的现象为___________。
③相同条件下,若将氯化温度升高至300℃,溶液中出现上述现象的时间将缩短,其原因为___________。
【答案】(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)2Cl--2e-=Cl2↑
(3) ①. 2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g) ΔH2=+125.4kJ⋅mol-1 ②. 溶液由红色变为无色 ③. 温度升高,反应速率加快,且氯化程度减少
【解析】
【小问1详解】
实验室可用MnO2和浓盐酸反应制取Cl2,反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
【小问2详解】
工业上可采取电解饱和食盐水的方法制取Cl2,电解池中阳极发生氧化反应,故阳极的电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;
【小问3详解】
①由图可知,过程Ⅱ的反应为,2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g),另总方程式为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.4kJ⋅mol-1,过程Ⅰ的方程式为2HCl(g)+CuO(s)⇌CuCl2(s)+H2O(g) ΔH1=-120.4kJ⋅mol-1,根据盖斯定律,总方程式-过程Ⅰ×2=过程Ⅱ,所以有2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g) ΔH2=(-115.4kJ⋅mol-1)-(-120.4kJ⋅mol-1)×2=+125.4kJ⋅mol-1,故答案为:2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g) ΔH2=+125.4kJ⋅mol-1;
②后期HCl与NaOH发生中和反应,酚酞遇碱变红,则氯化初期主要为不含HCl的气体,判断氯化结束时溶液的现象为溶液由红色变为无色,故答案为:溶液由红色变为无色;
③相同条件下,若将氯化温度升高到300℃,溶液中出现上述现象的时间将缩短,其原因为温度升高,反应速率加快,且氯化程度减少,故答案为:温度升高,反应速率加快,且氯化程度减少。
13. 对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是___________(用离子方程式表示)。为将碱洗后槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的_______________________。
A.NH3 B.CO2 C. NaOH D.HNO3
②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极的电极反应式为_________________________________。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是__________________。
(3)利用图装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于__处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为___________。
【答案】 ①. ②. B ③. ④. 补充溶液中的,保持溶液中的浓度恒定 ⑤. N ⑥. 牺牲阳极的阴极保护法
【解析】
【详解】(1)①铝能与强碱反应产生氢气,Al(OH)3具有两性,既能与强碱反应也能与强酸反应生成盐和水,碱洗槽液中有AlO2-,故应通入CO2来回收Al(OH)3,发生反应2AlO2-+3H2O+CO2═2Al(OH)3↓+CO32-或CO2+2H2O+AlO2-═HCO3-+Al(OH)3↓,若加HNO3,生成的沉淀还会继续溶解,故答案为2Al+2OH-+2H2O═2AlO+3H2↑;B;
②铝为阳极,会发生氧化反应,表面形成氧化膜,必须有水参加,所以电极反应式为:2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+,故答案为2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+
(2)电镀铜时用铜做阳极,阳极上铜被氧化,电解质溶液浓度不变,用铜作电极可及时补充电镀液中消耗的Cu2+,保持其浓度恒定,采用石墨无法补充Cu2+,故答案为补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定;
(3)金属的电化学防护有牺牲阳极的阴极保法和外加电源的阴极保护法,若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,K置于N处,必须让被保护的金属接电源负极作阴极;若开关K置于M处,形成原电池,锌作负极,为牺牲阳极的阴极保护法。故答案为N;牺牲阳极的阴极保护法。
【点睛】本题考查较为综合,做题时注意把握好Al、AlO2-、Al(OH)3等物质的性质,掌握电解、电镀等知识的原理,了解金属的防护措施。
14. 某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。请回答:
Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代 Cu 作电极的是___________(填字母)。
A. 石墨 B. 铝 C. 铂 D. 银
(2)N极发生的电极反应为___________。
Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中,观察到与第一组实验不同的现象:两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料得知,高铁酸根离子()在溶液中呈紫红色。
(3)中 Fe元素的化合价为___________,电解过程中,X极区溶液中的___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)电解过程中,Y极发生的电极反应之一为Fe-6e-+8OH-=+4H2O,若在X极收集到672mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的体积),则Y电极(铁电极)的质量减小___________g。
(5)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,该电池负极发生的电极反应为___________。
【答案】(1)B (2)2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-)
(3) ①. +6 ②. 增大
(4)0.28 (5)3Zn-6e-+10OH-=ZnO+2+5H2O
【解析】
【分析】由题干装置图可知,图1中左图装置为原电池,Zn电极为负极,电极反应为:Zn-2e-=Zn2+,Cu电极为正极,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,右装置为电解池,M即与正极相连,是阳极,电极反应为:Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2,N为与负极相连,是阴极,电极反应为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,图2中X为阴极,电极反应为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,Y为阳极,电极反应为:Fe-6e-+8OH-=+4H2O,据此分析解题。
【小问1详解】
在保证电极反应不变的情况下,仍然是锌作负极,则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属,铝是比锌活泼的金属,所以不能代替铜,故答案为:B;
【小问2详解】
N电极连接原电池负极,所以是电解池阴极,阴极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为:2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-),故答案为:2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-);
【小问3详解】
中O的化合价为-2价,结合化合价代数和为-2可知, Fe元素的化合价为+6,电解过程中,X极与电源负极相连,阴极上氢离子放电生成氢气,则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度,溶液呈碱性,X极区溶液中的增大,故答案为:+6;增大;
【小问4详解】
X电极上析出的是氢气,Y电极上析出的是氧气,且Y电极失电子进入溶液,设铁质量减少为xg,根据转移电子数相等得=+,解得x=0.28g,故答案为:0.28;
【小问5详解】
在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,原电池中负极发生氧化反应,即Zn转化为ZnO和,则该电池负极发生的电极反应为:3Zn-6e-+10OH-=ZnO+2+5H2O,故答案为:3Zn-6e-+10OH-=ZnO+2+5H2O。
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化学
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Al-27 Ni-59
一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分,每小题只有一个选项符合题意)
1. 美国科学家设计出生产氢气的人造树叶,原理为2H2O(g)2H2(g)+O2(g)。下列有关该反应的说法错误的是
A. 该反应的反应热>0
B. 该反应最终是将太阳能转化为电能
C. 该反应为充分利用太阳能开辟了广阔前景
D. 氢能是理想的绿色能源
2. 用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定量的另一种物质(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是
A. CuCl2[CuSO4] B. NaOH [NaOH]
C. NaCl [HCl] D. CuSO4[Cu(OH)2]
3. 某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:,设计了盐桥式的原电池,如图所示,盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列叙述中正确的是
A. 甲烧杯的溶液中发生还原反应
B. 乙烧杯中发生的电极反应为
C. 电池工作时,盐桥中的移向乙烧杯
D. 外电路的电流方向为从b到a
4. 已知热化学方程式:
① C2H2(g) +O2(g) = 2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1301.0 kJ•mol-1
② C(s)+ O2(g) = CO2(g) △H2=-393.5 kJ•mol-1
③ H2(g)+O2(g) = H2O(l) △H3 = -285.8 kJ·mol-1
则反应④ 2C(s)+ H2(g) = C2H2(g)的△H为
A. +228.2 kJ·mol-1 B. -228.2 kJ·mol-1
C. +1301.0 kJ·mol-1 D. +621.7 kJ·mol-1
5. 下列实验能达到相应目的的是
A. 验证反应的吸放热
B. 验证铁钉发生析氢腐蚀
C. 电解精炼铝
D. 探究熔融条件下烧碱的导电性
6. 以为催化剂的光热化学循环分解的反应机理如图所示;已知:常温常压下,由最稳定的单质合成l mol某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成焓,最稳定的单质的摩尔生成焓为0。和CO的摩尔生成焓分别为、。
下列说法错误的是
A. 过程①吸收能量
B. 反应过程中Ti元素的化合价未发生变化
C. 该过程中存在的能量转化形式;光能→化学能,热能→化学能
D. 二氧化碳分解的热化学方程式为
7. 高锰酸钾在化工医药、水处理等方面有重要应用,可以用电解法制备,装置如下。直流电源采用乙烷-空气碱性燃料电池。下列说法不正确的是(已知电流效率)
A. 电源负极的电极反应式为:C2H6-14e-+18OH-= 2CO+12H2O
B. 该离子交换膜为阳离子交换膜
C. a极为直流电源的负极
D. 若消耗 产生 ,则
8. 和反应生成 过程中能量变化的情况如图所示,下列说法错误的是
A. 2 mol氢原子结合生成 时放出436kJ 能量
B. 该反应的热化学方程式为
C. 的总能量为2267 kJ
D. 若C-H键能为,则碳碳双键的键能比碳碳单键的键能大
9. 有一种节能的氯碱工业新工艺,将电解池与燃料电池组合,相关流程如图所示(电极未标出),下列说法不正确的是
A. 气体B为
B. 相同条件下,当电解池中生成2L,理论上燃料电池应消耗1L
C. 极室1与极室2之间的离子交换膜为阳离子交换膜
D. 图中
10. 2020年7月10日正式上市的比亚迪“汉”汽车,让电动汽车安全达到一个新高度,其配制磷酸铁锂“刀片电池”放电时的总反应:,工作原理如图所示。下列说法正确的是
A. 放电时,铝箔作负极
B. 充电时,由铜箔向铝箔移动
C. 用充电桩给汽车电池充电的过程中,阴极质量减小
D. 充电时的阳极反应式为:
二、非选择题(本题包括5 小题,共60分)
11. 研究化学反应时,既要关注物质变化,又要关注能量变化。请回答以下问题:
(1)下列反应中能量变化与图一致的是_______(填字母)。
A. 甲烷燃烧 B. 生石灰与水反应
C. 镁与稀硫酸的反应 D. 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应
(2)如图是1 mol 和1 mol 反应生成1 mol 和1 mol 过程中能量变化示意图。
①请写出该反应的热化学方程式:_______。
②若在该反应体系中加入催化剂,则对反应热_______(填“有”或“没有”)影响。
(3)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。
已知: kJ⋅mol-1
共价键
键能/(kJ·mol)
436
247
则H-Cl的键能为_______kJ⋅mol-1。
(4)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石()转化为,再进一步还原得到钛。转化为有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式如下:
(ⅰ)直接氯化: kJ⋅mol-1
(ⅱ)碳氯化: kJ⋅mol-1
反应的为_______kJ⋅mol-1
(5)“氧弹量热仪”可以测定蔗糖的燃烧热,“氧弹”是一个耐高温高压可通电点火的金属罐,将蔗糖和足量氧气冲入“氧弹”中点燃,产生的热量被氧弹外的水吸收,通过测定水温的变化从而计算出蔗糖的燃烧热。已知:蔗糖的质量为1.71g,(已知蔗糖的摩尔质量是342克/摩)量热计中水的质量为3.00kg,水的比热容为c J·g-1·C-1,忽略金属“氧弹”吸收的热量。反应前后所测水温如表,请计算:
序号
点火前温度/℃
燃烧后测得的最高温度/℃
1
20.73
22.63
2
20.76
21.25
3
20.72
22.82
①反应放出的热量Q=_______J。
②蔗糖燃烧的热化学方程式:_______。
12. Cl2是一种重要的化工原料,在生产和生活中应用十分广泛。
(1)实验室可用MnO2和浓盐酸反应制取Cl2,反应的化学方程式为___________。
(2)工业上可采取电解饱和食盐水的方法制取Cl2,阳极的电极反应式为___________。
(3)以 HCl为原料,用O2氧化制取 Cl2可提高效益,减少污染。反应如下:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) -115.4kJ/mol
上述反应在同一反应器中,通过控制合适条件,分两步循环进行,可使 HCl的转化率接近100%。其基本原理如图所示:
过程Ⅰ的反应为: 2HCl(g)+CuO(s)=CuCl2(s)+H2O(g) -120.4kJ/mol
①过程Ⅱ反应的热化学方程式为___________。
②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测,氯化初期主要为不含HCl的气体,判断氯化结束时溶液的现象为___________。
③相同条件下,若将氯化温度升高至300℃,溶液中出现上述现象的时间将缩短,其原因为___________。
13. 对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是___________(用离子方程式表示)。为将碱洗后槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的_______________________。
A.NH3 B.CO2 C. NaOH D.HNO3
②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极的电极反应式为_________________________________。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是__________________。
(3)利用图装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于__处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为___________。
14. 某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。请回答:
Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代 Cu 作电极的是___________(填字母)。
A. 石墨 B. 铝 C. 铂 D. 银
(2)N极发生的电极反应为___________。
Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中,观察到与第一组实验不同的现象:两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料得知,高铁酸根离子()在溶液中呈紫红色。
(3)中 Fe元素的化合价为___________,电解过程中,X极区溶液中的___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)电解过程中,Y极发生的电极反应之一为Fe-6e-+8OH-=+4H2O,若在X极收集到672mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的体积),则Y电极(铁电极)的质量减小___________g。
(5)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,该电池负极发生的电极反应为___________。
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