高中化学单元测试——专题1化学反应与能量变化（适中版02）

高中化学单元测试 —— 专题1 化学反应与能量变化 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）铜锌原电池的装置如图所示，下列叙述错误的是 A．锌片逐渐溶解，质量减轻 B．锌片为负极, 铜片为正极 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置可以将化学能转化为电能 2．（本题3分）用石墨、铁作电极电解熔融 NaCl 时，下列说法正确的是 A．铁电极(接电源负极)上发生氧化反应 B．石墨电极(接电源正极)上 Cl⁻失电子生成 Cl2 C．电子从石墨电极经熔融 NaCl 流向铁电极 D．Na⁺向阳极移动，Cl⁻向阴极移动 3．（本题3分）一艘满载着精选铜矿砂的货轮，在海上行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精选铜矿砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是 A．精铜矿砂装载过多导致沉船 B．运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力 C．在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀 D．在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀 4．（本题3分）废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料可实现碳循环内的零排放。下列表示甲醇燃烧热的热化学方程式正确的是(已知1g甲醇完全燃烧时放出22．68kJ热量) A．2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)  △H=-1451.52kJ/mol B．CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)  △H=-22.68kJ/mol C．CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  △H=-725.76kJ/mol D．CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)  △H=-725.76kJ/mol 5．（本题3分）用的盐酸与的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应的反应热。下列说法错误的是 A．环形玻璃搅拌棒的作用是使盐酸与氢氧化钠溶液充分混合 B．氢氧化钠溶液浓度较大的原因是保证盐酸充分反应 C．为了使反应充分发生，可向酸溶液中分次加入碱溶液 D．若用同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验，所测得的中和反应的反应热偏大 6．（本题3分）镁燃料电池在处理海水富营养化的同时可以得到磷酸铵镁()产品。某小组以((水溶液呈碱性)为电解质模拟含磷海水制备的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．金属镁为负极 B．正极反应式： C．一段时间后，镁极附近可能会生成 D．电池工作时，电子流动方向为金属镁→用电器→石墨烯 7．（本题3分）我国政府承诺力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和。研究小组通过人工光合作用，以和为原料制备草酸（）和的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电子经导线由电极流向电极 B．该装置将太阳能转化为电能与化学能 C．电极b发生的反应为 D．外电路转移电子，理论上极区溶液质量减少 8．（本题3分）我国科研人员设计了一种可处理含污水的新型尿素燃料电池(如图所示)。下列说法错误的是 A．体系中每转移，最多可产生1 mol N2 B．工作时电子从电极2通过外电路向电极1转移 C．工作时负极区pH降低 D．a是阴离子交换膜 9．（本题3分）某兴趣小组用铅酸蓄电池模拟工业处理含镍废水的装置如图所示，下列说法正确的是 A．甲装置放电时正极反应式为 B．交换膜b为阳离子交换膜 C．乙装置N室的电极反应式为 D．当浓缩室得到1 L 1.1 的盐酸时，理论上M室溶液的质量变化为9 g(溶液体积变化忽略不计) 10．（本题3分）反应 ，可经两步完成，反应进程中能量变化如图所示，反应①为 。下列说法错误的是 A．总反应的焓变 B．反应①中有键的断裂和键、键的形成 C．反应②的热化学方程式为 D．的键能低于与的键能之和 11．（本题3分）已知在25℃、下，1mol 分解生成和需能量285.8kJ。反应过程中能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．图像说明甲为气态水 B．甲→乙和丙→丁的变化都属于吸热反应 C．甲乙丙丁物质所具有的总能量大小关系为丙>丁>乙>甲 D．由甲→丁的热化学方程式为   12．（本题3分）硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Cu2+酸性硫酸盐废水，结合电解法可同时实现有机废水(用含CH3COO-的溶液模拟)的处理，原理如题10图所示，下列说法正确的是 A．电极a与直流电源的正极相连 B．电解时，H+向电极b移动 C．电解后，该酸性硫酸盐废水的pH增大 D．电极b上产生0.1 mol CO2时，可产生4.8 g CuS 13．（本题3分）电化学装置在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是 A．甲：锌作负极，发生氧化反应 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：放电过程中，铅电极质量会增加 D．丁：电解精炼铜，当电路中共有2 mol电子转移时， a电极上一定溶解64 g Cu 14．（本题3分）钠离子电池在大规模储能领域的应用得到广泛关注，钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，遵循脱嵌式的工作模式，主要依靠钠离子在正极和负极之间脱嵌来工作。一种钠离子电池的工作原理为，装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．放电时，电极a为正极 B．充电时，钴元素的化合价升高，钠离子在阳极上嵌入 C．放电时，负极反应式为 D．充电时，外电路中转移，理论上阴极质量增加92 g 二、填空题 15．（本题14分）能源是现代文明的原动力，化学电池在生产、生活中有着广泛的应用，人们根据原电池原理可制造不同的电池以满足不同的需求。请回答下列问题： Ⅰ.为了探究原电池的正、负极与电解质溶液及金属活动性的关系，有同学设计了如下4个实验装置。 (1)实验1、2中Al电极的作用是否相同？_______(填“相同”或“不相同”)。 (2)实验3中电池总反应为_______；实验4中Al电极的电极反应式为_______。 (3)根据以上实验结果，在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极，受到哪些因素的影响？_______。 Ⅱ．铅酸蓄电池常用作汽车的启动电源，其结构如图示，放电时发生的反应为 。 (4)放电时，电解质溶液中的H⁺移向_______(填“Pb”或极，写出 电极上的电极反应式：_______，当铅酸蓄电池向外电路提供0.1mol电子时，理论上负极板的质量_______(填“增大”或“减小”)_______g。 (5)该电池工作一段时间后，电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 Ⅲ．燃料电池有广阔的应用前景，甲烷燃料电池装置如图所示。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的燃料理论上能释放出的最大电能。 (6)电极b发生_______反应；通入( 一端的电极反应式为_______。 (7)当反应 时，外电路中转移6mol电子，则电池的能量转化率为_______。 16．（本题14分）开发新能源是未来的重要方向，请回答以下有关能源的问题。 (1)未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列能源中符合未来新能源标准的是_______(填字母)。 ①天然气   ②煤   ③核能   ④石油   ⑤太阳能   ⑥生物质能   ⑦风能   ⑧氢能 A．①②③④ B．③⑤⑥⑦⑧ C．⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧ (2)运动会上使用的火炬的燃料一般是丙烷()。 ①已知44 g丙烷()在298 K和101 kPa条件下完全燃烧生成和液态水时放出的热量为2220 kJ，请写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式____________________。 ②丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。 已知： 则相同条件下，反应的_____。 ③已知的燃烧热为，则和的混合气体完全燃烧，放出的热量为_________________kJ。 (3)已知：H—H的键能为，N—H的键能为，、101 kPa时，。 ①N≡N的键能为__________。 ②、101 kPa时，向恒容容器中通入和，充分反应后恢复原温度时放出的热量______________(填“大于”“小于”或“等于”)92.4 kJ。 17．（本题15分）回答下列问题： (1)下图装置通电一段时间后，乙烧杯中电极质量增加。 ①直流电源M为_______极。 ②乙烧杯中电解足量硫酸铜溶液的总离子方程式为：_______，停止通电，要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前状态，可加入_______(填化学式)。 ③停止电解，取出电极，洗涤、干燥、称量、电极增重，甲烧杯中产生的气体(忽略气体溶解)标准状况下总体积为_______。 (2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，下图为工作示意图。通过控制开关连接或，可交替得到和。 ①制时，连接_______，产生的电极反应式是_______。 ②改变开关连接方式，可得。 ③写出制时电极3的电极反应式_______。 (3)研究表明可以用电解法以为氨源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式：_______。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ⅱ，原因是_______。 ③人工固氮是高能耗的过程，结合分子结构解释原因_______，此方法为的直接利用提供了一种新的思路。 18．（本题15分）根据要求回答以下问题： Ⅰ．如图所示是某兴趣小组利用甲烷燃料电池进行电解原理(图中E、F为惰性电极)应用的探究实验设计。 (1)乙为Fe上镀Cr装置，则Fe应为___________(填“A”或“B”)电极材料。若反应一段时间后，Fe棒质量增加5.2 g，则理论上消耗甲烷的体积为___________mL(标准状况下)。 (2)丙为粗铜的精炼装置，电解后硫酸铜溶液的浓度___________(填“增大”，“减小”或“不变”)。 (3)丁为探究氯碱工业原理的实验装置，使用阳离子交换膜的优点(任写一条)：___________________________________________________。 Ⅱ．煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2+转化为Mn3+，Mn3+再将煤中的含硫物质(主要成分是FeS2)氧化为Fe3+和，即。 已知：两电极为完全相同的惰性电极。 (4)P电极上的电极反应式为__________________________。 (5)电解池工作时，观察到R电极上有无色气体产生，当转移电子的物质的量为0.4 mol时，则生成的无色气体在标准状况下的体积为___________L。 (6)电解池工作时，往___________(填“P”或“R”)极移动。 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 2 / 2 $ 高中化学单元测试 —— 专题1 化学反应与能量变化 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）铜锌原电池的装置如图所示，下列叙述错误的是 A．锌片逐渐溶解，质量减轻 B．锌片为负极, 铜片为正极 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置可以将化学能转化为电能 【答案】C 【分析】锌-铜原电池锌作负极，铜作正极，负极失电子化合价升高，正极得电子化合价降低，原电池都是化学能转化为电能。 【详解】A．因Zn作负极，则Zn失去电子发生氧化反应，锌片逐渐溶解，A正确； B．锌作负极，铜作正极，B正确； C．Zn作负极，Cu作正极，则电子由锌片通过导线流向铜片，C错误； D．该装置通过化学反应将化学能转变为电能，D正确； 故选C。 2．（本题3分）用石墨、铁作电极电解熔融 NaCl 时，下列说法正确的是 A．铁电极(接电源负极)上发生氧化反应 B．石墨电极(接电源正极)上 Cl⁻失电子生成 Cl2 C．电子从石墨电极经熔融 NaCl 流向铁电极 D．Na⁺向阳极移动，Cl⁻向阴极移动 【答案】B 【详解】A．铁电极是活性电极，应接电源负极为阴极，发生还原反应，故A错误； B．石墨电极(接电源正极)为阳极，阴离子发生氧化反应，即Cl-失电子生成Cl2，故B正确； C．电子不能在熔融 NaCl中流动，故C错误； D．Na⁺向阴极移动，Cl⁻向阳极移动，故D错误； 答案选B。 3．（本题3分）一艘满载着精选铜矿砂的货轮，在海上行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精选铜矿砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是 A．精铜矿砂装载过多导致沉船 B．运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力 C．在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀 D．在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀 【答案】C 【详解】A．由题干可知，是船体漏水导致的沉船，不是由于承载过多，故A错误； B．铜即使在潮湿的环境中与空气的反应也很慢，故不可能是铜与氧气直接反应导致，故B错误； C．精铜砂在潮湿的环境下与船体形成原电池，在此原电池中，船体做负极，被腐蚀，导致漏水，故C正确； D．精铜砂在潮湿的环境下与船体形成原电池，没有外加电源，不可能形成电解池，故D错误； 答案选C。 4．（本题3分）废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料可实现碳循环内的零排放。下列表示甲醇燃烧热的热化学方程式正确的是(已知1g甲醇完全燃烧时放出22．68kJ热量) A．2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)  △H=-1451.52kJ/mol B．CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)  △H=-22.68kJ/mol C．CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  △H=-725.76kJ/mol D．CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)  △H=-725.76kJ/mol 【答案】C 【分析】1g甲醇完全燃烧时放出22.68kJ热量，则放出热量为22.68kJ，以此分析； 【详解】A．1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量为燃烧热，A错误； B．25℃时液态水为稳定状态，B错误； C．燃烧放出热量为22.68kJ，则，C正确； D．甲醇完全燃烧生成二氧化碳，D错误； 故答案为：C。 5．（本题3分）用的盐酸与的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应的反应热。下列说法错误的是 A．环形玻璃搅拌棒的作用是使盐酸与氢氧化钠溶液充分混合 B．氢氧化钠溶液浓度较大的原因是保证盐酸充分反应 C．为了使反应充分发生，可向酸溶液中分次加入碱溶液 D．若用同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验，所测得的中和反应的反应热偏大 【答案】C 【详解】A．中和热测定装置中，通过上下移动环形玻璃搅拌棒使盐酸和氢氧化钠溶液充分混合，A项正确； B．为了保证的盐酸完全被氢氧化钠溶液中和，采用稍过量的氢氧化钠溶液，B项正确； C．为了使反应充分发生，同时减少热量损失，应向酸溶液中一次性快速加入碱溶液，C项错误； D．醋酸为弱酸，电离时吸收热量，导致最终放出的热量减少，使反应热数值偏低，偏大，D项正确； 答案选C。 6．（本题3分）镁燃料电池在处理海水富营养化的同时可以得到磷酸铵镁()产品。某小组以((水溶液呈碱性)为电解质模拟含磷海水制备的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．金属镁为负极 B．正极反应式： C．一段时间后，镁极附近可能会生成 D．电池工作时，电子流动方向为金属镁→用电器→石墨烯 【答案】B 【分析】氨气极易溶于水，在水中生成的氨主要以一水合氨的形式存在，电池总反应为 【详解】A．观察图示，石墨烯为正极，镁为负极，A正确； B．正极上氧气发生还原反应生成，在磷酸铵中生成一水合氨，正极的电极反应式为，B不正确； C．一段时间后，镁离子浓度增大，生成的氢氧根移向镁极，有可能生成，C正确； D．燃料电池工作时，电子从负极（金属镁）经由用电器流向正极（石墨烯），D正确。 故选B。 7．（本题3分）我国政府承诺力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和。研究小组通过人工光合作用，以和为原料制备草酸（）和的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电子经导线由电极流向电极 B．该装置将太阳能转化为电能与化学能 C．电极b发生的反应为 D．外电路转移电子，理论上极区溶液质量减少 【答案】C 【详解】A．电极a上失电子生成，为负极，电子由负极经导线流向正极b，A正确； B．该装置利用太阳能反应生成新物质，实现了太阳能向电能、化学能的转化，B正确； C．电极b为正极，得电子生成，反应式应为，选项给出的反应为失电子的氧化反应，不符合正极反应规律，C错误； D．外电路转移电子时，a极消耗（质量为），生成的和迁移到b极的总质量为，故a极区溶液质量减少，D正确； 故本题选C。 8．（本题3分）我国科研人员设计了一种可处理含污水的新型尿素燃料电池(如图所示)。下列说法错误的是 A．体系中每转移，最多可产生1 mol N2 B．工作时电子从电极2通过外电路向电极1转移 C．工作时负极区pH降低 D．a是阴离子交换膜 【答案】B 【详解】A．中为价，生成时共失去电子，故转移最多产生，A正确； B．电极1上失电子生成，为负极，电极2上得电子生成，为正极，电子应从负极（电极1）经外电路流向正极（电极2），B错误； C．负极反应为，生成使增大，降低，C正确； D．负极区生成后正电荷增多，需通过a膜进入负极区平衡电荷，故a为阴离子交换膜，D正确； 故选B。 9．（本题3分）某兴趣小组用铅酸蓄电池模拟工业处理含镍废水的装置如图所示，下列说法正确的是 A．甲装置放电时正极反应式为 B．交换膜b为阳离子交换膜 C．乙装置N室的电极反应式为 D．当浓缩室得到1 L 1.1 的盐酸时，理论上M室溶液的质量变化为9 g(溶液体积变化忽略不计) 【答案】D 【详解】A．铅酸蓄电池的电解质是硫酸，放电时正极生成难溶的，正确的正极反应为，不会生成游离的，A错误； B．浓缩室要得到浓盐酸，需要从M室穿过交换膜a进入浓缩室、从N室穿过交换膜b进入浓缩室，因此交换膜b是允许阴离子通过的阴离子交换膜，B错误； C．乙装置中M室连接铅酸蓄电池正极，为阳极；N室连接铅酸蓄电池负极，为阴极，不会发生失电子生成的反应，N室的电极反应式为：，C错误； D．浓缩室原有盐酸，最终得到盐酸，说明新增了 和 。转移电子时，M室（阳极）发生反应，阳极生成的 进入浓缩室，同时生成 （质量8g）逸出，因此M室溶液总质量减少，D正确； 故选D。 10．（本题3分）反应 ，可经两步完成，反应进程中能量变化如图所示，反应①为 。下列说法错误的是 A．总反应的焓变 B．反应①中有键的断裂和键、键的形成 C．反应②的热化学方程式为 D．的键能低于与的键能之和 【答案】D 【详解】A．根据盖斯定律，总反应的焓变，A正确； B．反应①为，丙烷转化为丙烯，过程中会断裂丙烷的键，同时形成丙烯中的双键，以及氢气中的键，B正确； C．由能量图可知，反应②的反应物为，生成物为，反应为吸热反应，，热化学方程式书写正确，C正确； D．反应①是吸热反应，焓变反应物总键能生成物总键能，即的键能大于与的键能之和，D错误； 故选D。 11．（本题3分）已知在25℃、下，1mol 分解生成和需能量285.8kJ。反应过程中能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．图像说明甲为气态水 B．甲→乙和丙→丁的变化都属于吸热反应 C．甲乙丙丁物质所具有的总能量大小关系为丙>丁>乙>甲 D．由甲→丁的热化学方程式为   【答案】C 【详解】A．乙转化为甲的过程放热，气态水液化为液态水的过程放热，因此甲为液态水，乙为气态水，A错误； B．甲→乙为液态水汽化，属于吸热过程；丙→丁为原子结合形成分子，有化学键生成，属于放热过程，B错误； C．乙→甲放热，则能量乙甲；乙→丙为断裂化学键的过程，吸热，则能量丙乙；丙→丁为形成化学键的过程，放热，则能量丙丁；1mol乙（气态水）分解生成丁的过程吸热，则能量丁乙，因此总能量大小关系为丙丁乙甲，C正确； D．甲为液态水，甲→丁的热化学方程式应为，选项中反应物状态标注错误，D错误； 答案选C。 12．（本题3分）硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Cu2+酸性硫酸盐废水，结合电解法可同时实现有机废水(用含CH3COO-的溶液模拟)的处理，原理如题10图所示，下列说法正确的是 A．电极a与直流电源的正极相连 B．电解时，H+向电极b移动 C．电解后，该酸性硫酸盐废水的pH增大 D．电极b上产生0.1 mol CO2时，可产生4.8 g CuS 【答案】C 【分析】电极b上转化为，C元素化合价升高，失电子，故b为阳极，与电源正极相连；a为阴极，与电源负极相连。 【详解】A．电极a为阴极，应与直流电源负极相连，A错误； B．电解池中阳离子向阴极移动，应向电极a移动，B错误； C．外电路每转移电子，就有通过质子交换膜从阳极迁移到阴极区，阴极反应之一为，另一个反应为，根据转移电子数等于移动的电荷数，故转移来的恰好参与了两个电极反应，故硫酸盐废水的浓度是由于极反应生成了水导致浓度降低，pH增大，C正确； D．阳极反应为，生成时转移电子；被还原为时，每生成转移电子，故转移电子时生成，质量为，但因为存在你竞争反应导致产生的CuS小于4.8g，D错误； 故选C。 13．（本题3分）电化学装置在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是 A．甲：锌作负极，发生氧化反应 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：放电过程中，铅电极质量会增加 D．丁：电解精炼铜，当电路中共有2 mol电子转移时， a电极上一定溶解64 g Cu 【答案】D 【详解】A．甲为碱性锌锰干电池，锌活泼性强，作负极，失去电子发生氧化反应，A正确； B．乙为纽扣式银锌电池，正极Ag2O得电子被还原，电解质为KOH溶液，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O = 2Ag+2OH-，B正确； C．丙为铅酸蓄电池，放电时Pb为负极，发生反应：，生成的PbSO4附着在电极上，导致铅电极质量增加，C正确； D．丁为电解精炼铜，a电极为阳极（粗铜），粗铜中含Fe、Zn等活泼杂质，杂质会先于Cu放电，电路中转移2 mol电子时，溶解的Cu质量不等于64 g，D错误； 故选D。 14．（本题3分）钠离子电池在大规模储能领域的应用得到广泛关注，钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，遵循脱嵌式的工作模式，主要依靠钠离子在正极和负极之间脱嵌来工作。一种钠离子电池的工作原理为，装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．放电时，电极a为正极 B．充电时，钴元素的化合价升高，钠离子在阳极上嵌入 C．放电时，负极反应式为 D．充电时，外电路中转移，理论上阴极质量增加92 g 【答案】D 【分析】由图，放电时为原电池，阳离子（Na+）向正极移动，根据装置图中“放电”时Na+箭头指向右边（电极b），可知电极b为正极，电极a为负极；负极发生氧化反应，放电过程中发生的电极反应为：NaxCn-xe-=Cn+xNa+，充电时，a与电源负极相连为阴极，电极反应为：Cn+xNa++xe-=NaxCn；正极发生还原反应，电极反应为：Na1-xCoO2+xe-+xNa+=NaCoO2，充电时，b与电源正极相连作阳极，电极反应为：NaCoO2-xe-=Na1-xCoO2+xNa+； 【详解】A．通过分析可知，放电时，电极a为负极，A错误； B．充电时为电解池，总反应逆向进行，NaCoO2转化为Na1−xCoO2，Co元素化合价从+3升高到3+x（氧化反应），故含Co的电极b为阳极，阳极反应为NaCoO2-xe−=Na1−xCoO2+xNa+，Na+从阳极脱嵌而非嵌入，B错误； C．放电时负极发生氧化反应，电极a为负极，反应式应为NaxCn-xe−=Cn+xNa+，C错误； D．充电时阴极反应为Cn+xNa++xe−=NaxCn，转移xmole−时阴极结合xmolNa+，质量增加23x g，转移4mol e−时，增加4mol Na+，质量为4mol×23g/mol=92 g，D正确； 故选D。 二、填空题 15．（本题14分）能源是现代文明的原动力，化学电池在生产、生活中有着广泛的应用，人们根据原电池原理可制造不同的电池以满足不同的需求。请回答下列问题： Ⅰ.为了探究原电池的正、负极与电解质溶液及金属活动性的关系，有同学设计了如下4个实验装置。 (1)实验1、2中Al电极的作用是否相同？_______(填“相同”或“不相同”)。 (2)实验3中电池总反应为_______；实验4中Al电极的电极反应式为_______。 (3)根据以上实验结果，在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极，受到哪些因素的影响？_______。 Ⅱ．铅酸蓄电池常用作汽车的启动电源，其结构如图示，放电时发生的反应为 。 (4)放电时，电解质溶液中的H⁺移向_______(填“Pb”或极，写出 电极上的电极反应式：_______，当铅酸蓄电池向外电路提供0.1mol电子时，理论上负极板的质量_______(填“增大”或“减小”)_______g。 (5)该电池工作一段时间后，电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 Ⅲ．燃料电池有广阔的应用前景，甲烷燃料电池装置如图所示。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的燃料理论上能释放出的最大电能。 (6)电极b发生_______反应；通入( 一端的电极反应式为_______。 (7)当反应 时，外电路中转移6mol电子，则电池的能量转化率为_______。 【答案】(1)不相同 (2) （或） (3)金属本身的还原性、电解质溶液的成分 (4) PbO2 增大 4.8 (5)增大 (6) 还原 (7)75% 【详解】（1）实验1：Al的金属活动性强于石墨，Al作负极（失电子，发生氧化反应），石墨作正极；实验2：Mg的金属活动性强于Al，Mg作负极，Al作正极（仅导电，不参与反应），因此Al电极的作用不同； （2）实验3：Al的金属活动性强于Cu，Al作负极，Cu作正极，电解质为稀盐酸，总反应为Al与盐酸的置换反应：（或）；实验4：Mg与NaOH溶液不反应，Al能与NaOH溶液反应，因此Al作负极，失电子并与OH⁻结合生成四羟基合铝酸根：； （3）实验2（稀盐酸）中Mg比Al活泼，Mg作负极；实验4（NaOH溶液）中Al能与碱反应、Mg不能，Al作负极，说明电解质溶液的性质会改变正负极判断，所以影响因素有金属本身的还原性、电解质溶液的成分等； （4）根据总反应可知，Pb电极是电池负极，PbO2电极是电池正极，放电时，Pb转变为PbSO4，质量增加；电解质溶液中的H+移向电池正极PbO2，正极发生还原反应，电极反应式为；负极反应：，Pb电极反应生成PbSO4沉淀附着在电极表面，因此负极极板质量增大；质量变化计算：转移2 mol e-时负极生成1 mol PbSO4，质量增加：m（）=96 g/mol ×1 mol=96 g；若转移0.1 mol e-，增加的质量为：96 g ×=4.8 g； （5）根据电池反应知，反应中消耗硫酸，电解质溶液的pH增大； （6）电极b通入氧气，化合价降低，发生还原反应为正极；碱性条件下，通入CH4一端的电极由于CH4生成，碳元素化合价由-4价变为＋4价，升高8，根据电荷守恒，配平的电极反应式为； （7）根据总反应式知，反应 时理论上转移8 mol电子，所以当外电路中转移6 mol电子时，电池的能量转化率为×100%=75%。 16．（本题14分）开发新能源是未来的重要方向，请回答以下有关能源的问题。 (1)未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列能源中符合未来新能源标准的是_______(填字母)。 ①天然气   ②煤   ③核能   ④石油   ⑤太阳能   ⑥生物质能   ⑦风能   ⑧氢能 A．①②③④ B．③⑤⑥⑦⑧ C．⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧ (2)运动会上使用的火炬的燃料一般是丙烷()。 ①已知44 g丙烷()在298 K和101 kPa条件下完全燃烧生成和液态水时放出的热量为2220 kJ，请写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式____________________。 ②丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。 已知： 则相同条件下，反应的_____。 ③已知的燃烧热为，则和的混合气体完全燃烧，放出的热量为_________________kJ。 (3)已知：H—H的键能为，N—H的键能为，、101 kPa时，。 ①N≡N的键能为__________。 ②、101 kPa时，向恒容容器中通入和，充分反应后恢复原温度时放出的热量______________(填“大于”“小于”或“等于”)92.4 kJ。 【答案】(1)C (2) (3) 小于 【详解】（1）①天然气是不可再生的化石能源； ②煤是不可再生的化石能源； ③核能是不可再生的新能源； ④石油是不可再生的化石能源； ⑤太阳能是资源丰富、污染小、可再生的新能源； ⑥生物质能是资源丰富、污染小、可再生的新能源； ⑦风能是资源丰富、污染小、可再生的新能源； ⑧氢能是资源丰富、污染小、可再生的新能源； 则属于未来新能源标准的是⑤⑥⑦⑧，故选C； （2）①由题意可知，丙烷的燃烧热为：ΔH=-=-2220 kJ/mol，则表示燃烧热的热化学方程式为：； ②将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知，反应①-反应②=目标反应，则反应的焓变为：ΔH=ΔH1-ΔH2= (+156.6 kJ/mol)- (+32.4 kJ/mol)= +124.2 kJ/mol； ③由题意可知，2 mol丙烷和3 mol甲烷的混合气体完全燃烧放出的热量为：2220 kJ/mol ×2 mol +890 kJ/mol ×3 mol =7110kJ； （3）①反应的焓变ΔH=反应物的键能之和生成物的键能之和，则由方程式可得：[E(N≡N)+ 3×436 kJ/mol]-6×391 kJ/mol=-92.4 kJ/mol，解得：E(N≡N)= 945.6 kJ/mol ； ②由方程式可知，1 mol氮气完全反应放出的热量为92.4 kJ，而合成氨为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以1 mol氮气和3 mol氢气不能完全反应，实际放出的热量小于完全反应对应的92.4 kJ。 17．（本题15分）回答下列问题： (1)下图装置通电一段时间后，乙烧杯中电极质量增加。 ①直流电源M为_______极。 ②乙烧杯中电解足量硫酸铜溶液的总离子方程式为：_______，停止通电，要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前状态，可加入_______(填化学式)。 ③停止电解，取出电极，洗涤、干燥、称量、电极增重，甲烧杯中产生的气体(忽略气体溶解)标准状况下总体积为_______。 (2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，下图为工作示意图。通过控制开关连接或，可交替得到和。 ①制时，连接_______，产生的电极反应式是_______。 ②改变开关连接方式，可得。 ③写出制时电极3的电极反应式_______。 (3)研究表明可以用电解法以为氨源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式：_______。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ⅱ，原因是_______。 ③人工固氮是高能耗的过程，结合分子结构解释原因_______，此方法为的直接利用提供了一种新的思路。 【答案】(1) 正 或 112 (2) (3) 反应iii生成将氧化成更易转化成 中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 【详解】（1）①乙烧杯中电极质量增加，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则左侧石墨电极为阳极，连接电源的正极，即M端为正极，N端为负极； ②乙烧杯电解硫酸铜溶液，根据上述分析可知，左侧的石墨为阳极，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，电解的总反应为； 在电解过程中，铜从溶液中析出和氧气从体系中逸出，溶液为硫酸，故加入CuO或CuCO3使电解质复原； ③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.32g，则生成Cu的物质的量为，转移的电子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol，甲烧杯产生气体的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，根据电子守恒可知n(H2)=0.005mol，标准状况下的体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL。 （2）①制H2时，水电离出的H+在阴极得电子生成H2，则应连接K1。产生H2的电极方程式是2H2O+2e-=H2↑+2OH-。 ③连接K2时，电极2为阳极，水电离出的氢氧根离子放电生成氧气，电极3上NiOOH得电子生成Ni(OH)2，电极3发生：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。 （3）①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为； ②反应iii生成，将氧化成，更易转化成。 ③中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。 18．（本题15分）根据要求回答以下问题： Ⅰ．如图所示是某兴趣小组利用甲烷燃料电池进行电解原理(图中E、F为惰性电极)应用的探究实验设计。 (1)乙为Fe上镀Cr装置，则Fe应为___________(填“A”或“B”)电极材料。若反应一段时间后，Fe棒质量增加5.2 g，则理论上消耗甲烷的体积为___________mL(标准状况下)。 (2)丙为粗铜的精炼装置，电解后硫酸铜溶液的浓度___________(填“增大”，“减小”或“不变”)。 (3)丁为探究氯碱工业原理的实验装置，使用阳离子交换膜的优点(任写一条)：___________________________________________________。 Ⅱ．煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2+转化为Mn3+，Mn3+再将煤中的含硫物质(主要成分是FeS2)氧化为Fe3+和，即。 已知：两电极为完全相同的惰性电极。 (4)P电极上的电极反应式为__________________________。 (5)电解池工作时，观察到R电极上有无色气体产生，当转移电子的物质的量为0.4 mol时，则生成的无色气体在标准状况下的体积为___________L。 (6)电解池工作时，往___________(填“P”或“R”)极移动。 【答案】(1) B 840 (2)减小 (3)防止氢气氯气混合爆炸（或得到纯度较高NaOH） (4) (5) (6)P 【分析】Ⅰ．甲为甲烷燃料电池，通电极为负极，通电极为正极，作为电源给各个电解池供电，因此A、C、E为阳极，B、D、F为阴极； 【详解】（1）电镀时待镀金属作阴极，Fe上镀Cr，Fe作阴极，对应B电极；阴极反应，，转移电子。甲烷燃料电池中1mol 参与反应转移8mol电子，若按阴极反应，转移0.3mol电子时，消耗，标况下体积为； （2）粗铜精炼，阳极粗铜中Zn、Fe等活泼杂质先于Cu溶解，阴极只有析出Cu。阳极溶解Cu的量小于阴极析出Cu的量，溶液中被消耗，硫酸铜溶液浓度减小； （3）氯碱工业中阳极，阴极，总反应为，阳离子交换膜可防止、混合爆炸，也可避免与NaOH反应，得到较纯净NaOH； （4）由图可知，P电极失电子被氧化为，因此P为阳极，电极反应：； （5）R为阴极，酸性条件下放电生成，反应。转移电子，生成，标况下体积为； （6）电解池中阴离子向阳极移动，P是阳极，因此向P极移动。 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 2 / 2 $