内容正文:
高一化学冲刺一
一、单选题
1. 提出核式原子模型的是英国物理学家
A. 玻尔 B. 卢瑟福 C. 汤姆生 D. 道尔顿
2. 下列关于化学反应限度的叙述错误的是
A. 不同的化学反应,限度可能不同
B. 可以通过改变温度来控制化学反应的限度
C. 可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度
D. 当一个化学反应在一定条件下达到限度时,反应物转化率最大
3. 石墨比金刚石更稳定。下列说法正确的是( )
A. C(石墨, s) C(金刚石, s) ΔH = a kJ/mol,且 a > 0
B. 因为金刚石和石墨都由碳元素组成,所以二者的燃烧热相等
C. 金刚石在隔绝空气的条件下加热到 1000 ℃可以转变为石墨,此过程吸热
D. 等质量时,石墨的能量比金刚石的能量更高
4. 下列说法正确的是
A. 最外层电子数大于4的一定是非金属元素
B. 元素周期表有18纵列,7横行,故有18个族,7个周期
C. 第ⅠA族就是碱金属
D. 长周期可能含有18种元素,也可能含有32种元素
5. 科学家研制出了一种漂白效率极高的新型漂白剂(结构如图所示),其中W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。常温下,Z的氢化物是强酸,且Z与Y位于不同周期。下列有关叙述正确的是
A. 原子半径: B. 氢化物的沸点:
C. Z的氧化物对应的水化物是强酸 D. Y的某种单质具有杀菌消毒作用
6. 反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)=0.15mol/(L·s)②v(B)=0.6mol/(L·s)③v(C)=0.4mol/(L·s)④v(D)=0.45mol/(L·s)
该反应进行的快慢顺序为
A. ④>③=②>① B. ④>③>②>① C. ②>④>③>① D. ①>④>③>②
7. 硼烯具有优异的电学、力学、热学等属性,将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。科学家已成功合成多种结构的硼烯,如图为“皱褶”式硼烯的结构,下列说法错误的是()
A. “皱褶”式硼烯中每个硼原子共用3对电子
B. “皱褶”式硼烯中硼原子达到8电子稳定结构
C. 硼烯有望代替石墨烯作硼烯—锂离子电池的负极材料
D. 氧化硼的水化物是一种弱酸,与过量OH-反应可生成B(OH)4-或BO2-
8. 反应A+B=2C,在反应过程中,断裂1molA中的化学键消耗的能量为Q1kJ,断裂1molB中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1molC中的化学键释放的能量为Q3kJ;1molA所含化学能为E1kJ,1molB所含化学能为E2kJ,1molC所含化学能为E3kJ,下列说法中一定正确的是
A. 若E1+E2>E3,则反应为放热反应
B. 若Q1+Q2>Q3,则反应为放热反应
C. 若Q1+Q2<Q3,则反应为放热反应
D. 若E1+E2>E3,则反应为吸热反应
9. 已知:IBr+H2O=HBr+HIO。下列说法不正确的是( )
A. 该反应中IBr既不是氧化剂,也不是还原剂 B. IBr溶液有还原性
C. ICl能与H2O发生非氧化还原反应 D. Fe2+能在ICl溶液中大量存在
10. 科学家已获得了气态分子,其空间结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1mol N—N键吸收193kJ能量,断裂1mol N≡N键吸收946kJ能量。下列说法正确的是
A. 属于种新型化合物
B. 为吸热反应
C. 的过程中吸收772kJ能量
D. 以为原料替代合成等量时,可放出更多的热量
二、多选题
11. 电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是
A. 电极(a)为正极
B. NH3在电极(a)上发生氧化反应
C. 电子由电极(a)经导线移动向电极(b)
D. K+向电极(a)移动
12. 碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应方程式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列说法不正确的是( )
A. Zn作负极,失去电子
B. 电池工作时,MnO2得电子被还原
C. 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D. 理论上,锌的质量减小6.5g,通过外电路的电子为0.2mol
13. 已知取H2(g)+2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g),该反应分①②两步进行,其能量曲线如图所示,下列有关说法正确的是( )
A. 反应①为吸热反应
B. 反应①和②均是同种元素间发生的氧化还原反应
C. 反应①比反应②的速率慢,与相应正反应的活化能有关
D. H2(g) +2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g) △H=-218kJ/mol
14. 某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生反应:A(g)+xB(g)2C(g),达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度、反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是
A. 反应方程式中的x=1
B. 该反应20~40min平衡没移动
C. 30 min时改变的条件是加入催化剂
D. 前30 min内 A的反应速率为0.05 mol/(L·min)
15. 新型微生物电池可应用于酸性有机废水(含)的处理,其放电时的工作原理如图所示,其中交换膜为质子交换膜。下列说法正确的是
A. N极为电池负极
B. 工作时,氢离子从M极移向N极
C. N极的电极反应式
D. N极消耗(标况),M极产生的体积为(标况)
三、填空题
16. 下表是元素周期表的一部分,根据表中给出的12种元素,用元素符号或化学式回答下列问题:
主族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
C
N
O
3
Na
Mg
Al
Si
S
Cl
Ar
4
Ca
As
(1)金属性最强的短周期元素是___________;化学性质最不活泼的单质是___________;
(2)As的最高能层的电子数为___________;
(3)表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸是________(填名称);
(4)某离子的原子结构示意图为,其对应的离子符号是_______;
(5)硫有两种重要氧化物,分别为SO2和___________(填化学式);
(6)H2S和HCl中,热稳定性较强的是___________;
(7)Si是带来人类文明的重要物质之一,晶体硅的主要用途是___________(写出其中一种),其氧化物的化学式为___________;
(8)钠、铝最高价氧化物对应水化物之间反应的化学方程式是___________。
17. 如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点。人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。
(1)图中所构想的物质和能量的循环中,太阳能最终转化为_______能。
(2)人工光合作用的途径之一就是在催化剂和光照条件下将和转化为,该反应的化学方程式为:。一定条件下,在2L密闭容器内进行上述反应,测得随时间的变化如下表所示:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
0.00
0.04
0.07
0.09
0.10
0.10
0.10
①内,用的浓度变化表示的平均反应速率为_______。
②下列选项中能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填字母,下同)。
A.相同时间内,消耗的同时,生成
B.
C.容器内混合气体的质量保持不变
D.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
(3)为使该反应的反应速率增大,可采取下列措施中的_______。
A. 保持容器体积不变,通入氢气使压强增大 B. 降低温度
C. 缩小容器体积,增大压强 D. 增大浓度
(4)用人工光合作用得到的甲醇(CH3OH)、氧气和稀硫酸制作燃料电池,通入甲醇的一端电极反应式为_______。若消耗(标准状况下),则电路中转移_______mol电子。
18. 请根据有关知识,填写下列空白:
(1)已知拆开1 mol H-H键、1 mol I-I、1 mol H-I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ,则由1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI会放出_______kJ的热量
(2)某同学做如下实验,以检验反应中的能量变化。
①在实验中发现反应后(a)中温度升高,由此可以判断(a)中反应是_______热反应;
②根据能量守恒定律,(b)中反应物的总能量应该_______其生成物的总能量(填“>”或“<”)。
(3)下列过程中不一定放热的是_______ (填字母)。
a.铝热反应 b.炸药爆炸 c.燃料燃烧 d.分解反应 e.酸碱中和
(4)分别按下图 A、B、C 所示装置进行实验,三个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸。回答下列问题:
①下列叙述中,正确的是_______。
A.B 、C 中铁片均是为负极 B.三个烧杯中铁片表面均无气泡产生
C.产生气泡的速率 A 中比B中慢 D.C 溶液中SO向Fe片电极移动
②若把Ba(OH)2·8H2O 晶体与 NH4Cl晶体反应设计成原电池,你认为是否可行?_______(填“是”或“否”)。
19. I.把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中,在一定条件下发生反应:,经5min达到平衡,此时生成C为2mol,测定D的平均反应速率为0.1mol/(L·min),计算:
(1)B的转化率___________。
(2)恒温达平衡时容器内的压强与开始时压强比___________。
Ⅱ.化学电池在通讯,交通及日常生活中有着广泛的应用。
(3)碱性锌锰干电池(如图所示)是应用最普遍的电池之一,电池总反应为,碱性锌锰干电池的负极材料是___________(填名称),负极上发生的电极反应为___________。若反应消耗13g负极材料,则电池中转移电子的物质的量为___________mol。
(4)铅蓄电池是典型的可充电电池,它的正、负极格板都是惰性材料,电池总反应式为。下列说法正确的是___________(填标号)。
A. 电解液中H2SO4的浓度始终保持不变
B. 放电时正极上的电极反应式为
C. 放电时,当外电路通过1mol电子时,理论上负极质量增加48g
D. 放电时,溶液中的向正极移动
(5)镁铝电池的构造如图所示,当电解质溶液为NaOH溶液时,可知电池的负极材料为_______(填“Mg”或“Al”),正极上的电极反应式为___________。
20. 应用电化学原理,回答下列问题:
(1)上述三个装置中,负极反应的共同特点是_________。
(2)甲电池工作时,盐桥(装有含琼脂的KCl饱和溶液)中离子移动的方向是_________。
(3)乙中正极反应式为_________;若将H2换成CH4,则负极反应式为_________。
(4)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。按如图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应),进行实验:
a.K闭合时,指针偏移。放置一段时间后,指针偏移减小。
b.随后向U形管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液,发现电流计指针的变化依次为:偏移减小→回到零点→逆向偏移。
① 实验a中硝酸银一侧的电极作_________极。(填“正”或“负”)
② 综合实验a和b的现象,得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是_______。
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高一化学冲刺一
一、单选题
1. 提出核式原子模型的是英国物理学家
A. 玻尔 B. 卢瑟福 C. 汤姆生 D. 道尔顿
【答案】B
【解析】
【详解】A.玻尔提出波尔原子模型:电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动,故A不符合题意;
B.卢瑟福提出了带核的原子结构模型,即核式原子模型,故B符合题意;
C.汤姆生发现了电子,提出“葡萄干面包式”的原子结构模型,故C不符合题意;
D.道尔顿提出了近代原子学说,即原子是构成物质的基本粒子,它们是坚实的、不可再分的实心球,故D不符合题意;
答案选B。
2. 下列关于化学反应限度的叙述错误的是
A. 不同的化学反应,限度可能不同
B. 可以通过改变温度来控制化学反应的限度
C. 可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度
D. 当一个化学反应在一定条件下达到限度时,反应物转化率最大
【答案】C
【解析】
【详解】A.不同的化学反应,限度可能不同,例如通常情况下合成氨的反应限度很小,而中和反应的限度很大,A正确;
B.可以改变外界条件,如温度、压强等控制化学反应的限度,B正确;
C.化学反应的限度与反应时间无关,C错误;
D.当化学反应在一定条件下达到限度时,正、逆反应速率相等,反应物的浓度不再改变,转化率达到最大,D正确;
综上所述答案为C。
3. 石墨比金刚石更稳定。下列说法正确的是( )
A. C(石墨, s) C(金刚石, s) ΔH = a kJ/mol,且 a > 0
B. 因为金刚石和石墨都由碳元素组成,所以二者的燃烧热相等
C. 金刚石在隔绝空气的条件下加热到 1000 ℃可以转变为石墨,此过程吸热
D. 等质量时,石墨的能量比金刚石的能量更高
【答案】A
【解析】
【详解】A.石墨比金刚石更稳定,说明石墨的能量低,所以C(石墨, s) C(金刚石, s) ΔH = a kJ/mol,且a > 0,故A正确;
B.因为金刚石和石墨都由碳元素组成,但两者的能量不同,所以二者的燃烧热不相等,故B错误;
C.石墨比金刚石更稳定,说明石墨的能量低,金刚石在隔绝空气的条件下加热到 1000 ℃可以转变为石墨,此过程放热反应,故C错误;
D.石墨比金刚石更稳定,说明石墨的能量低,所以等质量时,石墨的能量比金刚石的能量低,故D错误;
故答案:A。
4. 下列说法正确的是
A. 最外层电子数大于4的一定是非金属元素
B. 元素周期表有18纵列,7横行,故有18个族,7个周期
C. 第ⅠA族就是碱金属
D. 长周期可能含有18种元素,也可能含有32种元素
【答案】D
【解析】
【详解】A.非金属元素的最外层电子数一般大于4,在反应中易得到电子,但某些金属元素的最外层电子数大于4,如锑和铋等,故A错误;
B.元素周期表有18纵列,7横行,第VIII族有3个纵列,所以有16个族,7个周期,故B错误;
C.第ⅠA族除H以外的元素是碱金属元素,故C错误;
D.第4、5周期含有18种元素,第6、7周期含有32种元素,故D正确;
故选D。
5. 科学家研制出了一种漂白效率极高的新型漂白剂(结构如图所示),其中W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。常温下,Z的氢化物是强酸,且Z与Y位于不同周期。下列有关叙述正确的是
A. 原子半径: B. 氢化物的沸点:
C. Z的氧化物对应的水化物是强酸 D. Y的某种单质具有杀菌消毒作用
【答案】D
【解析】
【分析】W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。Z的氢化物为强酸,且Z形成1个共价键,原子序数最大,则Z为Cl;从图中看出W成4根键,W为C,Y成两根键且与Cl在不同周期,Y为O,X成3根键,X为N,综上W、X、Y、Z分别为C、N、O、Cl。
【详解】A.电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小;故原子半径: Cl >C>N>O,A错误;
B.碳的氢化物可能是相对分子质量很大的烃,沸点可能很高;H2O中含氢键数目比NH3中多,H2O的沸点高于NH3,B错误;
C.HClO为弱酸,C错误;
D.臭氧具有杀菌消毒作用,D正确;
故选D。
6. 反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)=0.15mol/(L·s)②v(B)=0.6mol/(L·s)③v(C)=0.4mol/(L·s)④v(D)=0.45mol/(L·s)
该反应进行的快慢顺序为
A. ④>③=②>① B. ④>③>②>① C. ②>④>③>① D. ①>④>③>②
【答案】A
【解析】
【详解】同一化学反应中,用不同物质表示的反应速率比等于系数比。①v(A)=0.15mol/(L·s);②v(A)=v(B)=0.6mol/(L·s)×=0.2mol/(L·s);③v(A)=v(C)=0.4mol/(L·s) ×=0.2mol/(L·s);④v(A)=v(D)=0.45mol/(L·s) ×=0.225mol/(L·s);所以快慢顺序为④>③=②>①,故选A。
7. 硼烯具有优异的电学、力学、热学等属性,将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。科学家已成功合成多种结构的硼烯,如图为“皱褶”式硼烯的结构,下列说法错误的是()
A. “皱褶”式硼烯中每个硼原子共用3对电子
B. “皱褶”式硼烯中硼原子达到8电子稳定结构
C. 硼烯有望代替石墨烯作硼烯—锂离子电池的负极材料
D. 氧化硼的水化物是一种弱酸,与过量OH-反应可生成B(OH)4-或BO2-
【答案】B
【解析】
【详解】A.依据图示可知每个B原子与其它3个B相连,所以形成3个B-B共价键,共用3对电子,故A正确;
B.B最外层3个电子,要达到8电子结构,应共用5对电子,而图中B共用3对电子,所以不能达到8电子结构,故B错误;
C.硼烯是电和热的良导体,所以有望代替石墨烯作*硼烯-钠基*电池的负极材料,故C正确;
D.B与Al同主族,性质相似,B的氧化物为B2O3,依据氧化铝与氢氧化钠反应产物可推知与氧化硼过量OH-反应可生成B(OH)4-或BO2-,故D正确;
故答案为B。
8. 反应A+B=2C,在反应过程中,断裂1molA中的化学键消耗的能量为Q1kJ,断裂1molB中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1molC中的化学键释放的能量为Q3kJ;1molA所含化学能为E1kJ,1molB所含化学能为E2kJ,1molC所含化学能为E3kJ,下列说法中一定正确的是
A. 若E1+E2>E3,则反应为放热反应
B. 若Q1+Q2>Q3,则反应为放热反应
C. 若Q1+Q2<Q3,则反应为放热反应
D. 若E1+E2>E3,则反应为吸热反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.若E1+E2>2E3,则反应为放热反应,故A错误;
B.若Q1+Q2>Q3,则反应可能为放热反应也可能为吸热反应,故B错误;
C.若Q1+Q2<Q3<2Q3,则反应为放热反应,故C正确;
D.若E1+E2<2E3,则反应为吸热反应,故D错误,
答案为C。
9. 已知:IBr+H2O=HBr+HIO。下列说法不正确的是( )
A. 该反应中IBr既不是氧化剂,也不是还原剂 B. IBr溶液有还原性
C. ICl能与H2O发生非氧化还原反应 D. Fe2+能在ICl溶液中大量存在
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应前后没有元素化合价发生变化,是非氧化还原反应,故该反应中IBr既不是氧化剂,也不是还原剂,A项正确;
B.IBr溶液中存在HBr,其中溴元素处于最低价-1价,化合价容易升高被氧化,具有还原性,B项正确;
C.同族元素化学性质相似,因为IBr能与水发生非氧化还原反应,故ICl能与H2O发生非氧化还原反应ICl+H2O=HCl+HIO,C项正确;
D.ICl溶液中存在ICl+H2O=HCl+HIO生成的HIO,具有氧化性,所以Fe2+不能在ICl溶液中大量存在,D项错误;
故选D。
10. 科学家已获得了气态分子,其空间结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1mol N—N键吸收193kJ能量,断裂1mol N≡N键吸收946kJ能量。下列说法正确的是
A. 属于种新型化合物
B. 为吸热反应
C. 的过程中吸收772kJ能量
D. 以为原料替代合成等量时,可放出更多的热量
【答案】D
【解析】
【详解】A.N4为同种元素组成的纯净物,属于单质,故A错误;
B.反应N4(g)═2N2(g)的反应热ΔH=193kJ•mol-1×6-946kJ•mol-1x2=-734kJ•mol-1<0,为放热反应,故B错误;
C.N4(g)═4N(g)的过程中吸收193kJ×6=1158kJ热量,故C错误;
D.为放热反应,则以为原料替代合成等量时,可放出更多的热量,故D正确;
故选:D。
二、多选题
11. 电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是
A. 电极(a)为正极
B. NH3在电极(a)上发生氧化反应
C. 电子由电极(a)经导线移动向电极(b)
D. K+向电极(a)移动
【答案】BC
【解析】
【分析】通过分析在a极NH3反应之后生成N2,失去的电子通过导线流向正极让氧气得到电子,即a为负极、b为正极,在内部,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,形成闭合回路。
【详解】A.电极a为负极,A错误;
B.NH3在电极(a)上失去电子,发生氧化反应,B正确;
C.氨气失去的电子通过导线由电极(a)经导线移动向电极(b),氧气在电极(b)得到电子,C正确;
D.在原电池内部,阳离子向正极移动,即K+向电极(b)移动,D错误;
故选BC。
12. 碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应方程式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列说法不正确的是( )
A. Zn作负极,失去电子
B. 电池工作时,MnO2得电子被还原
C. 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D. 理论上,锌的质量减小6.5g,通过外电路的电子为0.2mol
【答案】C
【解析】
【分析】从电池总反应方程式Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)看,Zn由0价升高到+2价,失电子,Zn作负极;MnO2中的Mn元素由+4价降低到+3价,MnO2得电子,作正极。
【详解】A.在电池工作时,Zn失电子,价态升高,所以Zn作负极,A正确;
B.电池工作时,MnO2得电子生成Mn2O3,Mn元素价态降低,被还原,B正确;
C.电池工作时,负极产生电子,电子由负极通过外电路流向正极,C错误;
D.理论上,锌的质量减小6.5g,参加反应的Zn物质的量为0.1mol,通过外电路的电子为0.1mol ×2=0.2mol,D正确;
故选C。
13. 已知取H2(g)+2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g),该反应分①②两步进行,其能量曲线如图所示,下列有关说法正确的是( )
A. 反应①为吸热反应
B. 反应①和②均是同种元素间发生的氧化还原反应
C. 反应①比反应②的速率慢,与相应正反应的活化能有关
D. H2(g) +2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g) △H=-218kJ/mol
【答案】CD
【解析】
【详解】A. 由图象可知,反应①中的反应物的总能量均大于生成物的总能量,为放热反应,故A项错误;
B. 反应①中,氢元素化合价变化:0→+1,碘元素化合价变化:+1→-1;反应②中,HI中碘元素化合价变化:-1→0,ICl中碘元素化合价变化:+1→0,所以反应①、反应②不是同种元素间发生的氧化还原反应,故B项错误;
C. 反应①比反应②的速率慢,由图可知,反应①正反应的活化能比反应②的大,活化能越高则活化分子的百分数越小,化学反应速率越慢,故反应速率与相应正反应的活化能有关,故C项正确;
D. 焓变只与体系的始、末状态有关,而与反应的途径无关,由图象可知,反应前后总的能量变化为218 kJ/mol,所以反应①、反应②的焓变之和为△H=-218 kJ/mol,故D项正确;
综上所述,本题选CD。
14. 某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生反应:A(g)+xB(g)2C(g),达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度、反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是
A. 反应方程式中的x=1
B. 该反应20~40min平衡没移动
C. 30 min时改变的条件是加入催化剂
D. 前30 min内 A的反应速率为0.05 mol/(L·min)
【答案】AB
【解析】
【详解】A.20min达平衡时,,,浓度变化量之比等于化学计量数之比,,解得,A正确;
B.20~30min为平衡状态,30min时降低压强,该反应前后气体分子数相等,平衡不移动,30~40min仍为平衡状态,故20~40min平衡没移动,B正确;
C.加入催化剂不会改变物质的浓度,30min时B、C浓度均突然减小,改变的条件是扩大容器体积即降低压强,C错误;
D.前30min内,,D错误;
故选AB。
15. 新型微生物电池可应用于酸性有机废水(含)的处理,其放电时的工作原理如图所示,其中交换膜为质子交换膜。下列说法正确的是
A. N极为电池负极
B. 工作时,氢离子从M极移向N极
C. N极的电极反应式
D. N极消耗(标况),M极产生的体积为(标况)
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A.N电极上,O2转化为H2O,发生还原反应,则N极为电池正极,A项错误;
B.N极为正极,M为负极,阳离子向正极移动,则氢离子从M极移向N极,B项正确;
C.N电极上,O2转化为H2O,电极反应式为,C项正确;
D.由图可知,电池总反应为,N极消耗(标况),其物质的量为1mol,M极生成mol,标况下,其体积为19.2L,D项错误;
答案选AD。
三、填空题
16. 下表是元素周期表的一部分,根据表中给出的12种元素,用元素符号或化学式回答下列问题:
主族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
C
N
O
3
Na
Mg
Al
Si
S
Cl
Ar
4
Ca
As
(1)金属性最强的短周期元素是___________;化学性质最不活泼的单质是___________;
(2)As的最高能层的电子数为___________;
(3)表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸是________(填名称);
(4)某离子的原子结构示意图为,其对应的离子符号是_______;
(5)硫有两种重要氧化物,分别为SO2和___________(填化学式);
(6)H2S和HCl中,热稳定性较强的是___________;
(7)Si是带来人类文明的重要物质之一,晶体硅的主要用途是___________(写出其中一种),其氧化物的化学式为___________;
(8)钠、铝最高价氧化物对应水化物之间反应的化学方程式是___________。
【答案】(1) ①. Na ②. Ar
(2)5 (3)高氯酸
(4)Mg2+ (5)SO3
(6)HCl (7) ①. 半导体或芯片 ②. SiO2
(8)NaOH + Al(OH)3=Na[Al(OH)4 ]
【解析】
【小问1详解】
短周期为第1、2、3周期,同周期元素从左到右金属性减弱,同主族元素从上到下金属性增强,因此短周期中金属性最强的元素为Na;稀有气体原子最外层电子达到稳定结构,化学性质极不活泼,表中短周期的稀有气体单质为Ar;
【小问2详解】
As位于第四周期第ⅤA族,主族元素最高能层电子数等于最外层电子数,与主族序数相等,因此As最高能层电子数为5;
【小问3详解】
元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,F、O无最高正价,表中非金属性最强且存在最高正价的元素为Cl,其最高价氧化物对应水化物为高氯酸,酸性最强;
【小问4详解】
该离子质子数为12,对应Mg元素,核外电子数为10,说明Mg原子失去2个电子形成阳离子,离子符号为;
【小问5详解】
硫的常见正化合价为+4、+6,对应氧化物分别为(S为+4价)和(S为+6价);
【小问6详解】
同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,因此非金属性;非金属性越强,简单气态氢化物的热稳定性越强,因此HCl的热稳定性强于;
【小问7详解】
晶体硅是良好的半导体材料,可用于制作芯片、太阳能电池板等;硅的氧化物中Si显+4价,O显-2价,因此化学式为;
【小问8详解】
钠的最高价氧化物对应水化物为,铝的最高价氧化物对应水化物为,为两性氢氧化物,可与强碱发生反应生成盐和水,反应方程式为NaOH+Al(OH)=Na[Al(OH)4 ]。
17. 如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点。人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。
(1)图中所构想的物质和能量的循环中,太阳能最终转化为_______能。
(2)人工光合作用的途径之一就是在催化剂和光照条件下将和转化为,该反应的化学方程式为:。一定条件下,在2L密闭容器内进行上述反应,测得随时间的变化如下表所示:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
0.00
0.04
0.07
0.09
0.10
0.10
0.10
①内,用的浓度变化表示的平均反应速率为_______。
②下列选项中能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填字母,下同)。
A.相同时间内,消耗的同时,生成
B.
C.容器内混合气体的质量保持不变
D.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
(3)为使该反应的反应速率增大,可采取下列措施中的_______。
A. 保持容器体积不变,通入氢气使压强增大 B. 降低温度
C. 缩小容器体积,增大压强 D. 增大浓度
(4)用人工光合作用得到的甲醇(CH3OH)、氧气和稀硫酸制作燃料电池,通入甲醇的一端电极反应式为_______。若消耗(标准状况下),则电路中转移_______mol电子。
【答案】(1)热 (2) ①. 0.015 ②. AD (3)CD
(4) ①. ②. 0.8
【解析】
【小问1详解】
由据图可知,太阳能首先转化为化学能,其次化学能转化为热能;
【小问2详解】
①内,用的浓度变化表示的平均反应速率为;
②A.相同时间内,消耗的同时生成,说明正逆反速率相等,说明该反应已达到平衡状态,A正确;
B.不一定说明该反应已达到平衡状态,B错误;
C.由质量守恒定律可知,容器内混合气体的质量一直保持不变,不能说明该反应已达到平衡状态,C错误;
D.该混合气体的质量不变,物质的量改变,则容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变,说明该反应已达到平衡状态,D正确;
故选:AD;
【小问3详解】
A.保持容器体积不变,通入氢气使压强增大,但反应物的浓度不变,化学反应速率不变,A不选;
B.降低温度,化学反应速率减慢,B不选;
C.缩小容器体积,增大压强,化学反应速率加快,C选;
D.增大浓度,化学反应速率加快,D选;
故选:CD;
【小问4详解】
甲醇在稀硫酸酸性介质中失电子生成二氧化碳,甲醇的一端电极为负极,电极反应式为,标准状况下的物质的量为,正极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O,电路中转移0.8mol电子。
18. 请根据有关知识,填写下列空白:
(1)已知拆开1 mol H-H键、1 mol I-I、1 mol H-I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ,则由1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI会放出_______kJ的热量
(2)某同学做如下实验,以检验反应中的能量变化。
①在实验中发现反应后(a)中温度升高,由此可以判断(a)中反应是_______热反应;
②根据能量守恒定律,(b)中反应物的总能量应该_______其生成物的总能量(填“>”或“<”)。
(3)下列过程中不一定放热的是_______ (填字母)。
a.铝热反应 b.炸药爆炸 c.燃料燃烧 d.分解反应 e.酸碱中和
(4)分别按下图 A、B、C 所示装置进行实验,三个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸。回答下列问题:
①下列叙述中,正确的是_______。
A.B 、C 中铁片均是为负极 B.三个烧杯中铁片表面均无气泡产生
C.产生气泡的速率 A 中比B中慢 D.C 溶液中SO向Fe片电极移动
②若把Ba(OH)2·8H2O 晶体与 NH4Cl晶体反应设计成原电池,你认为是否可行?_______(填“是”或“否”)。
【答案】 ①. 11 ②. 放 ③. < ④. d ⑤. C ⑥. 否
【解析】
【分析】
【详解】(1)在反应H2+I22HI反应中,拆开1 mol H-H键、1 mol I-I、需要吸收的总能量为436 kJ+151 kJ=587 kJ,生成2 mol HI放出的总热量为2×299 kJ=598 kJ,放出热量大于吸收热量,故该反应为放热反应,则由1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI放出热量Q=598 kJ -587 kJ =11 kJ;
(2)①在实验中发现反应后(a)中温度升高,说明反应发生放出热量,使温度计升高温度,故可以判断(a)中反应是放热反应;
②将NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O混合并用玻璃棒搅拌,发现温度降低,说明该反应为吸热反应则根据能量守恒定律,(b)中反应物的总能量应该小于生成物的总能量;
(3)a.铝热反应发生时放出大量的热量,使产生的金属以熔融态形式存在,该反应为放热反应,a不符合题意;
b.炸药爆炸产生大量气体,同时放出大量热量,放出的热量使气体体积急剧膨胀发生爆炸,该反应为放热反应,b不符合题意;
c.燃料燃烧时放出大量热量,我们可以利用这些热量烧水、做饭、取暖等,故燃料燃烧反应为放热反应,c不符合题意;
d.分解反应可能是吸热反应,如CaCO3分解产生CaO、CO2,反应发生会吸收大量热量;也可能是放热反应,如H2O2在MnO2催化下分解产生H2O、O2,该反应发生放出热量,因此不一定是放热反应,d符合题意;
e.酸碱中和反应发生时会放出大量热,该反应为放热反应,e不符合题意;
故合理选项是d;
(4)①A.B、C装置构成原电池,由于金属活动性:Zn>Fe>Sn,所以B中Fe为负极,Sn为正极;而在C在Zn为负极,Fe为正极,A错误;
B.由金属活动性顺序可知:Fe>H,所以在装置A中Fe与硫酸发生置换反应,在Fe上有气泡产生;在装置B中,正极Sn上H+得到电子变为H2逸出而产生气泡,在Fe电极上几乎无气泡;在C上Zn为负极,Fe为正极,在Fe上H+得到电子变为H2逸出,Fe片上有气泡产生,B错误;
C.由于B中构成原电池,Fe为负极,Sn为正极,因此可以加快反应速率;而A中是Fe与硫酸直接接触发生反应,产生的气泡在Fe上聚集,阻碍H+得到电子,故其放出氢气速率不如构成原电池的快,C正确;
D.在装置C中,Zn为负极,失去电子发生氧化反应,电子由导线流向正极Fe,Zn失去电子产生的Zn2+在正极Zn电极附近,使其数目增多;带负电荷,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原理,可知会向正电荷较多的负极Zn电极移动,D错误;
故合理选项是C;
②该反应不是放热的氧化还原反应,因此不能设计为原电池。
19. I.把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中,在一定条件下发生反应:,经5min达到平衡,此时生成C为2mol,测定D的平均反应速率为0.1mol/(L·min),计算:
(1)B的转化率___________。
(2)恒温达平衡时容器内的压强与开始时压强比___________。
Ⅱ.化学电池在通讯,交通及日常生活中有着广泛的应用。
(3)碱性锌锰干电池(如图所示)是应用最普遍的电池之一,电池总反应为,碱性锌锰干电池的负极材料是___________(填名称),负极上发生的电极反应为___________。若反应消耗13g负极材料,则电池中转移电子的物质的量为___________mol。
(4)铅蓄电池是典型的可充电电池,它的正、负极格板都是惰性材料,电池总反应式为。下列说法正确的是___________(填标号)。
A. 电解液中H2SO4的浓度始终保持不变
B. 放电时正极上的电极反应式为
C. 放电时,当外电路通过1mol电子时,理论上负极质量增加48g
D. 放电时,溶液中的向正极移动
(5)镁铝电池的构造如图所示,当电解质溶液为NaOH溶液时,可知电池的负极材料为_______(填“Mg”或“Al”),正极上的电极反应式为___________。
【答案】(1)20% (2)1:1
(3) ①. 锌
②. Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 ③. 0.4mol (4)BC
(5) ①. Al ②. 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
【解析】
【小问1详解】
根据题意可列三段式:,B的转化率=;
【小问2详解】
由C和D的变化物质的量之比2:2=1:1可得x=2,反应式中反应前后气体物质的量相等,因此恒温达到平衡时,容器内的压强与开始的压强比为1:1;
【小问3详解】
根据总反应式可知金属锌失电子作负极;负极电极反应式为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2;每消耗65gZn转移2mol电子,则每消耗13gZn,电池中转移的电子物质的量为2÷5=0.4mol;
【小问4详解】
A.硫酸参与反应生成硫酸铅和水,硫酸浓度降低,A选项错误;B.PbO2得电子作正极,反应式为PbO2+2e−+4H++SO=PbSO4+2H2O,B选项正确;C.负极反应式为Pb-2e-+=PbSO4,每转移1mol电子,理论上负极质量增加96÷2=48g,C选项正确;D.原电池中阴离子向负极移动,D选项错误;故答案选BC;
【小问5详解】
该原电池中Al失电子作负极;正极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
20. 应用电化学原理,回答下列问题:
(1)上述三个装置中,负极反应的共同特点是_________。
(2)甲电池工作时,盐桥(装有含琼脂的KCl饱和溶液)中离子移动的方向是_________。
(3)乙中正极反应式为_________;若将H2换成CH4,则负极反应式为_________。
(4)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。按如图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应),进行实验:
a.K闭合时,指针偏移。放置一段时间后,指针偏移减小。
b.随后向U形管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液,发现电流计指针的变化依次为:偏移减小→回到零点→逆向偏移。
① 实验a中硝酸银一侧的电极作_________极。(填“正”或“负”)
② 综合实验a和b的现象,得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是_______。
【答案】(1)失电子被氧化,具有还原性(或发生氧化反应)
(2)钾离子移向硫酸铜溶液、氯离子移向硫酸锌溶液
(3) ①. O2 + 4e- +2H2O= 4OH- ②. CH4-8e-+ 10OH- = + 7H2O
(4) ①. 正 ②. Fe2++Ag+Fe3++Ag
【解析】
【小问1详解】
三个装置均为原电池,铜锌原电池负极Zn失电子生成锌离子,氢氧燃料电池负极H2失电子,铅蓄电池负极Pb失电子生成硫酸铅,负极反应物共同特点是均失去电子,化合价升高,发生氧化反应,作还原剂被氧化。
【小问2详解】
原电池工作时阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。甲中Cu电极为正极,所处溶液为硫酸铜溶液,Zn电极为负极,所处溶液为硫酸锌溶液,因此盐桥中阳离子K+移向硫酸铜溶液,阴离子Cl-移向硫酸锌溶液。
【小问3详解】
乙为碱性氢氧燃料电池,正极O2得电子发生还原反应,结合水生成氢氧根离子,配平得到正极反应式为O2 + 4e- +2H2O= 4OH-;替换为CH4作负极时,CH4中C为-4价,碱性条件下失8e-被氧化为碳酸根离子,结合电荷守恒、原子守恒配平得到负极反应式为CH4-8e-+ 10OH- = + 7H2O。
【小问4详解】
①实验a中,FeSO4一侧Fe2+失电子发生氧化反应作负极,AgNO3一侧Ag+得电子生成Ag单质,发生还原反应,因此该侧电极为正极。②加入浓Fe2(SO4)3后电流计指针逆向偏移,说明反应可逆向进行,证明该反应为可逆反应,因此离子方程式使用可逆符号,结合氧化还原反应产物得到对应离子方程式为Fe2++Ag+Fe3++Ag。
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