2020_2021学年新教材高中化学第1章化学反应与能量转化单元素养评价一含解析鲁科版选择性必修1

2020_2021学年新教材高中化学第1章化学反应与能量转化单元素养评价一含解析鲁科版选择性必修1

单元素养评价(一) ‎ ‎(第1章)‎ ‎(90分钟　100分)‎ 一、选择题:本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。‎ ‎1.下列我国科技创新的产品设备在工作时,由化学能转变成电能的是 (　　)‎ ‎【解析】选D。火箭升空时,将燃料的化学能转化为火箭的机械能,故A错误;太阳能电池板,将太阳能转化为电能,故B错误;动车在行驶时主要的能量转化是电能转化为机械能,故C错误;手机电池放电是将化学能转化为电能,故D正确。‎ ‎2.(2020·长沙高二检测)根据如图所示示意图,下列说法不正确的是 (　　)‎ A.反应的热化学方程式可表示为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　‎ ΔH=(b-a) kJ·mol-1‎ B.该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量 C.a mol C和a mol H2O反应生成a mol CO和a mol H2吸收的热量一定为 ‎131.3 a kJ D.1 mol C(g)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ ‎【解析】选C。由图可知,该反应为吸热反应,反应的热化学方程式可表示为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=(b-a)kJ·mol-1,A正确;该反应过程中反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量,B正确;没有指明水的状态,C不正确;由图可知,1 mol C(g)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ,D正确。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎　　(2020·三亚高二检测)已知反应NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是 (　　)‎ - 17 -‎ A.图中A→B的过程为放热过程 B.该反应为氧化还原反应 C.1 mol NO2和1 mol CO的键能总和大于1 mol NO和1 mol CO2 的键能总和 D.1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量 ‎【解析】选B。 图中A→B的过程,能量升高,为吸热过程,故A错误;反应前后化合价发生变化,则为氧化还原反应,故B正确;由图可知,该反应为放热反应,则反应物的键能之和小于生成物的键能之和,故C错误;由图可知,该反应为放热反应,则反应物的总能量大于生成物的总能量,故D错误。‎ ‎3.(2020·惠州高二检测)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。‎ 已知:几种物质中化学键的键能如下表所示。‎ 化学 键 H2O中 H—O键 O2中 OO 键 H2中 H—H键 H2O2中 O—O键 H2O2中 O—H键 键能 kJ·‎ mol-1‎ ‎463‎ ‎496‎ ‎436‎ ‎138‎ ‎463‎ 若反应过程中分解了2 mol水,则下列说法不正确的是 (　　)‎ A.总反应为2H2O2H2↑+O2↑‎ B.过程Ⅰ吸收了926 kJ能量 C.过程Ⅱ放出了574 kJ能量 D.过程Ⅲ属于放热反应 ‎【解析】选D。由图可知,总反应为水分解生成氢气和氧气,实现了光能向化学能的转化,‎ - 17 -‎ 反应的方程式为2H2O2H2↑+O2↑,故A正确;过程Ⅰ为2 mol H2O分子变成2 mol氢原子和2 mol羟基的过程,吸收的能量=463 kJ×2=926 kJ,故B正确;过程Ⅱ为2 mol氢原子和2 mol羟基生成1 mol氢气和1 mol过氧化氢,放出的能量=436 kJ +138 kJ=574 kJ,故C正确;过程Ⅲ为1 mol过氧化氢变成1 mol氧气和1 mol氢气,断开1 mol H2O2中2 mol H—O键和1 mol O—O键,形成1 mol O2中OO 键和1 mol H2中H—H键,吸收的能量=463 kJ×2 +138 kJ =1 064 kJ,放出的能量=496 kJ +436 kJ =932 kJ,吸收的能量大于放出的能量,该过程为吸热反应,故D错误。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎(2020·岳阳高二检测)科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子,其结构为正四面体(如图所示),与白磷分子相似。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量,断裂1 mol N≡N键吸收941 kJ热量,则 (　　‎ A.N4的熔点比P4高 B.1 mol N4气体转化为N2时要吸收724 kJ能量 C.N4是N2的同系物 D.1 mol N4气体转化为N2时要放出724 kJ能量 ‎【解析】选D。N4与白磷(P4)结构相似,均以分子形式存在,由于N4相对分子质量小于P4,故其分子间作用力弱于P4,其熔点低于P4,A错;N4与N2互为同素异形体,而不是同系物,C错;从结构图中可看出,一个N4分子中含有6个N—N键,根据N4(g)2N2(g)　ΔH,有ΔH=6×193 kJ·mol-1-2×941 kJ·mol-1=-724 kJ·mol-1,故B项错误,D项正确。‎ ‎4.(2020·北京东城区高二检测)丙烯是重要的有机化工原料。以丁烯和乙烯为原料反应生成丙烯的方法被称为“烯烃歧化法”,主要反应为C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g),已知相关摩尔燃烧焓数据:‎ ‎①C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)‎ ΔH1=-1 411 kJ·mol-1‎ ‎②C3H6(g)+O2(g)3CO2(g)+3H2O(l)‎ ΔH2=-2 049 kJ·mol-1‎ - 17 -‎ ‎③C4H8(g)+6O2(g)4CO2(g)+4H2O(l)‎ ΔH3=-2 539 kJ·mol-1‎ 下列说法不正确的是 (　　)‎ A.消耗等物质的量的原料,反应③的放热最显著 B.放出相等的热量,反应①产生的CO2最少 C.“烯烃歧化”反应中消耗1 mol C4H8(g),放热148 kJ D.“烯烃歧化”反应中断键吸收的能量比成键放出的能量多 ‎【解析】选C。据摩尔燃烧焓的概念及简单计算、盖斯定律、反应热与键能的关系分析判断。燃烧各1 mol C2H4、C3H6、C4H8,反应③放热最多,A项正确;反应①②③各生成1 mol CO2时,分别放热705.5 kJ、683 kJ、634.8 kJ,则放出相等的热量时反应①产生的CO2最少,B项正确;据盖斯定律,①+③-②×2得C4H8(g)+C2H4(g)‎ ‎2C3H6(g)　ΔH=+148 kJ·mol-1,反应中消耗1 mol C4H8(g),吸热148 kJ,C项错误;“烯烃歧化”反应是吸热反应,断裂反应物中的化学键吸收的能量比形成生成物中的化学键放出的能量多,D项正确。‎ ‎5.近年来,许多城市都全面禁止燃放烟花爆竹,爆竹中用到的炸药——黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)　ΔH=x kJ·mol-1‎ 已知:碳的摩尔燃烧焓ΔH1=a kJ·mol-1‎ S(s)+2K(s)K2S(s)　ΔH2=b kJ·mol-1‎ ‎2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)‎ ΔH3=c kJ·mol-1‎ 则x为 (　　)‎ A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b ‎【解析】选A。由碳的摩尔燃烧焓,可得热化学方程式:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1　①,对题目中的热化学方程式依次编号:②③④,根据盖斯定律,②=①×3+③-④,则ΔH=ΔH1×3+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c,故A项正确。‎ ‎6.(2020·潍坊高二检测)将铝片和铜片用导线连接,一组插入浓硝酸中,一组插入稀氢氧化钠溶液中,分别形成原电池,在这两个原电池中,负极分别为(　　)‎ - 17 -‎ A.铝片、铜片 B.铜片、铝片 C.铝片、铝片 D.铜片、铜片 ‎【解析】选B。将Al片和Cu片用导线连接和浓硝酸组成的原电池中,Al遇浓硝酸发生钝化,而Cu可以和浓硝酸反应失去电子,即在浓硝酸中Cu活泼,所以负极应是Cu;而将Al片和Cu片用导线连接和稀氢氧化钠溶液组成的原电池中,Al与氢氧化钠溶液反应,而Cu不反应,所以Al是负极。‎ ‎【互动探究】(1)写出铝片和铜片插入浓硝酸组成的原电池的正极电极反应式。‎ 提示:N+e-+2H+NO2↑+H2O。‎ ‎(2)写出铝片和铜片插入稀氢氧化钠溶液组成的原电池的负极电极反应式。‎ 提示:Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-。‎ ‎(3)若将铝片和铜片插入稀硝酸组成的原电池,写出电池的正负极电极反应式。‎ 提示:铝比铜活泼,因此铝为负极,电极反应式为Al-3e-Al3+,铜为正极,电极反应式为N+3e-+4H+NO↑+2H2O。‎ ‎7.一种碳纳米管(氢气)二次电池原理如图,该电池的电解质为6 mol·L-1KOH溶液,下列说法不正确的是 (　　)‎ A.储存H2的碳纳米管放电时为负极,充电时为阴极 B.放电时,电池反应为2H2+O22H2O C.放电时电池正极的电极反应为NiO(OH)+H2O+e-Ni(OH)2+OH-‎ D.放电时负极附近pH减小 ‎【解析】选B。A、H2在反应中失e-变为H+,所以储存H2的碳纳米管作电池负极,在反应中发生失电子的氧化反应,充电时为阴极,A正确;B、放电时,燃料电池的反应为2NiO(OH)+H22Ni(OH)2,B错误;C、在原电池中,正极上发生得电子的还原反应,NiO(OH)+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,C正确;D、放电时是原电池的工作原理,氢气在负极发生失电子的氧化反应,‎ - 17 -‎ 即:H2+2OH--2e-2H2O,消耗氢氧根离子,负极附近pH减小,D正确。‎ ‎8.(2020·丰台区高二检测)水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,反应的总方程式为2Cu+Ag2OCu2O+2Ag。下列说法正确的是 (　　)‎ A.负极材料是银 B.负极的电极反应式为 ‎2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O C.测量原理示意图中,电流从Cu经过导线流向Ag2O D.电池工作时,溶液中OH-向正极移动 ‎【解析】选B。在该氧化还原反应中还原剂是铜,铜作负极,A错误;铜为负极、Ag2O为正极,负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,电流从Ag2O经过导线流向铜,B正确,C错误;电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,D错误。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎(2020·厦门高二检测)下图是在载人航天器舱内利用氢氧燃料电池进行二氧化碳浓缩富集的装置。下列说法正确的是 (　　)‎ A.a极为电池的正极 B.b极的电极反应:2CO2 + O2 + 4e- 2C C.该装置工作时电能转化成了化学能 D.C向b极移动 ‎【解析】选B。氢氧燃料电池中通入氢气的为负极,因此a是负极,b是正极,故A错误;b - 17 -‎ 是正极,正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为2CO2+O2+4e- 2C,故B正确;该装置为原电池,工作时化学能转化成了电能,故C错误;在原电池中,阴离子向负极移动,因此C向a极移动,故D错误。‎ ‎9.加“碘”食盐中添加较多的是碘酸钾(KIO3),碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极材料,以KI溶液为电解液,在一定条件下进行电解,反应的化学方程式为KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列有关说法不正确的是 (　　)‎ A.转移3 mol电子,理论上可制得107 g KIO3‎ B.电解时,石墨作阳极,不锈钢作阴极 C.阳极的电极反应式为I-+3H2O-6e-I+6H+‎ D.电解过程中,电解液的pH减小 ‎【解析】选D。根据电解的总反应方程式可知,转移6 mol电子,生成1 mol碘酸钾,则转移3 mol电子,理论上可得到0.5 mol(即107 g)KIO3,A项正确;根据电解的总反应方程式可知,阳极应为惰性电极,所以电解时石墨作阳极,不锈钢作阴极,B项正确;电解时,阳极发生氧化反应,电极反应式为I-+3H2O-6e-I+‎ ‎6H+,C项正确;根据电解的总反应方程式可知,电解过程中电解液的pH基本不变,D项错误。‎ ‎10.(2020·天水高二检测)氢氧化钠溶液吸收二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,其中阴阳膜组合循环再生机理如图所示,下列有关说法不正确的是 ‎(　　)‎ A.阳极区酸性增强 B.阴极的电极反应为2H++2e-H2↑‎ C.该过程中的副产品主要为H2SO4‎ - 17 -‎ D.电解时两个电极都只能用惰性电极 ‎【解析】选D。电解池中,阳极不是活性电极时,放电的是阴离子,因HS、S的放电能力比OH-强,故阳极的电极反应为HS+H2O-2e-S+3H+,‎ S+H2O-2e-S+2H+,故H+浓度增大,酸性增强,A项正确;电解池中,阴极区是溶液中的H+放电,产生H2,电极反应为2H++2e-H2↑,B项正确;该过程中的副产品主要为H2SO4,C项正确;阴极区阳离子的放电顺序与电极材料无关,故阴极区电极可以为活性电极,D项错误。‎ 二、选择题:本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。‎ ‎11.(双选)(2020·临沂高二检测)由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。根据如图所示装置,判断下列说法不正确的是 (　　)‎ A.该装置中Cu极为阴极 B.当铜片的质量变化了12.8 g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L C.该装置中b极的电极反应式是H2+2OH--2e-2H2O D.该装置中a极为正极,发生氧化反应 ‎【解析】选A、D。左池为燃料电池,通入氧气的a电极为正极,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;b电极为负极,发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O。右池为电解池,铜为阳极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,当铜片溶解12.8 g转移0.4 mol电子时,a电极则消耗0.1 mol氧气,其标准状况下的体积为2.24 L。‎ ‎12.(2020·深圳高二检测)某地海水中主要离子的含量如下表,现利用“电渗析法”进行淡化,技术原理如图所示(两端为惰性电极,阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过)。下列有关说法错误的是 (　　)‎ 离子 Na+‎ K+‎ Ca2+‎ Mg2+‎ Cl-‎ S HC 含量 ‎9360‎ ‎83‎ ‎200‎ ‎1100‎ ‎16000‎ ‎1200‎ ‎118‎ - 17 -‎ mg·L-1‎ A.甲室的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑‎ B.淡化过程中易在戊室形成水垢 C.乙室和丁室中部分离子的浓度增大,淡水的出口为 b D.当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时,通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为2 mol ‎【解析】选D。 由图可知,甲室电极与电源正极相连,为阳极室,Cl-放电能力大于OH-,所以阳极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,故A正确;由图可知,戊室电极与电源负极相连,为阴极室,开始电解时,阴极上水得电子生成氢气同时生成OH-,生成的OH-和HC反应生成C,C可以与Ca2+转化为CaCO3沉淀,OH-和Mg2+生成Mg(OH)2,CaCO3和Mg(OH)2是水垢的成分,故B正确; 阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过,电解时丙室中阴离子移向乙室,阳离子移向丁室,所以丙室中物质主要是水,则淡水的出口为b出口,故C正确;根据B项的分析,戊室收集到的是H2,当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时,则电路中转移2 mol电子,通过甲室阳膜的离子为阳离子,既有+1价的离子,又有+2价的离子,所以物质的量不是2 mol,故D错误。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎　　(2020·静安区高二检测)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示,图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示,咸水中的主要溶质为NaCl。下列有关说法正确的是 (　　)‎ A.a为原电池的负极 B.b电极附近溶液的pH减小 C.a电极反应式:C6H10O5+24e-+7H2O6CO2↑+24H+‎ - 17 -‎ D.中间室:Na+移向左室,Cl-移向右室 ‎【解析】选A。a极生成CO2,碳元素化合价升高,发生氧化反应,a为原电池的负极,故A正确;b电极的电极反应为2N+10e-+12H+N2↑+6H2O,附近溶液氢离子浓度减小,pH增大,故B错误;a电极反应式应为C6H10O5-24e-+7H2O6CO2↑+24H+,故C错误;中间室:Na+移向正极右室,Cl-移向负极左室,故D错误。‎ ‎13.(2020·黄山高二检测)某兴趣小组设计如图微型实验装置。实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生:一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是 (　　)‎ A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为2H++2Cl-Cl2↑+H2↑‎ B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红 C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应为Cl2+2e-2Cl-‎ D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极 ‎【解析】选D。由题意知,断开K2,闭合K1时,两极均有气泡产生,则说明铜电极没有参与反应,则铜电极一定作阴极,石墨电极作阳极,所以总反应的离子方程式应为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,铜电极附近溶液变红,故A、B项均错误;断开K1,闭合K2时,氯气在石墨电极上得到电子生成Cl-,氢气在铜电极上失去电子生成氢离子,所以此时石墨电极作正极,铜电极作负极,故C项错误,D项正确。‎ ‎14.(2020·淮安高二检测)下列叙述中正确的是 (　　)‎ A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应 B.用惰性电极电解Na2SO4溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2‎ C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液,若有1 mol电子转移,则生成1 mol NaOH D.镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 ‎【解析】选C。选项A中在电解池的阴极是阳离子得到电子,发生的是还原反应;选项B中用惰性电极电解Na2SO4溶液,实际上是电解水,在阴极上:4H++4e-‎ - 17 -‎ ‎2H2↑,在阳极上:4OH--4e-2H2O+O2↑,所以阴阳两极产物的物质的量之比为2∶1;选项C中2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,每生成2 mol的NaOH转移电子2 mol,所以转移1 mol电子,生成的NaOH就是1 mol;选项D中镀层破损后,镀锡铁组成的原电池,Fe作负极而被腐蚀,镀锌铁组成的原电池,Zn作负极,所以镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更容易被腐蚀。‎ ‎15.(双选)某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如图a 所示装置,图a的铁棒末端分别连上一块Zn片和Cu片,并静置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如下图b所示)发生了变化,已知Fe2+可用K3Fe(CN)6来检验(呈蓝色)。则下列说法不正确的是 (　　)‎ A.甲区发生的电极反应式:Fe-2e-Fe2+‎ B.乙区产生Zn2+‎ C.丙区呈现蓝色 D.丁区呈现蓝色 ‎【解析】选A、C。铁棒末端连上Zn片时,Zn片端(乙区)作负极,乙区发生的电极反应式:Zn-2e-Zn2+;铁棒另一端(甲区)作正极,甲区发生的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-。铁棒末端连上Cu片时,Cu片端(丙区)作正极,丙区发生的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,溶液呈碱性,酚酞变红。铁棒另一端(丁区)作负极,丁区发生的电极反应式:Fe-2e-Fe2+,遇K3Fe(CN)6呈现蓝色,综上,A、C错误。‎ 三、非选择题:本题包括5小题,共60分。‎ ‎16.(14分)(2020·菏泽高二检测)为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如下三套实验装置:‎ ‎(1)上述3个装置中,不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 ___________________________。 ‎ ‎(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),‎ - 17 -‎ 在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是  ____________, ‎ 说明该反应属于____________(填“吸热”或“放热”)反应。 ‎ ‎(3)为探究固体M溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。‎ ‎①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是__________________ ___; ‎ ‎②若观察到烧杯里产生气泡,则说明M溶于水_________________________(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”); ‎ ‎③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,则M可能是________________________。 ‎ ‎【解析】(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热;装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热;装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置,不能证明该反应是放热反应还是吸热反应。‎ ‎(2)氢氧化钡与硫酸的反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液柱降低,右端液柱升高。‎ ‎(3)①若M为钠,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应为放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气体压强增大,所以右边烧杯中有气泡产生;反应结束,冷却后大试管中温度降低,压强减小,右边烧杯中的导管会形成一段液柱。‎ ‎②若观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水放出热量,由于放热反应一定属于化学变化,而有热量放出的反应不一定为化学变化,所以不一定属于放热反应,如浓硫酸溶于水会放出热量,但是不属于放热反应。‎ ‎③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明M溶于水后导致大试管中温度降低,压强减小,证明M溶于水为吸热过程,溶于水能够吸收热量的物质有硝酸铵等。‎ 答案:(1)Ⅲ ‎(2)左端液柱降低,右端液柱升高　放热 ‎(3)①产生气泡,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的导管内形成一段液柱　②可能是放热反应　③硝酸铵(或其他合理答案)‎ ‎17.(10分)(2020·吉大附中高二检测)“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的气是指天然气,其主要成分是甲烷。工业上将C与水在高温下反应制得水煤气,水煤气的主要成分是CO和H2,两者的体积比约为1∶1。‎ 已知:1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量;1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量;1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。‎ ‎(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式:‎ - 17 -‎ ‎ ___________________________________________________; ‎ 若1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量____________(填“>”“=”或“<”)890 kJ。 ‎ ‎(2)忽略水煤气中其他成分,相同状况下若得到相等的热量,所需水煤气与甲烷的体积比约为___________________________; 燃烧生成的CO2的质量比约为__________________。 ‎ ‎(3)以上数据和计算说明,以天然气代替水煤气作民用燃料,突出的优点是 ‎ _______________________________________。 ‎ ‎【解析】(1)1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,根据热化学方程式的书写要求,则 ‎2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1。‎ 因气态水变为液态水要放热,故1 mol CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气,放出的热量小于890 kJ。‎ ‎(2)设放出的热量为890 kJ,所需CH4的体积为Vm,则所需水煤气的体积为 ‎×2Vm≈3Vm 故==。‎ 由CO～CO2,CH4～CO2知3体积水煤气得1.5体积CO2,1体积甲烷得1体积CO2,故燃烧生成的CO2质量比为=。(3)使用天然气作燃料,摩尔燃烧焓值高,且减少了CO2的排放。‎ 答案:(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(l)‎ ΔH=-571.6 kJ·mol-1　<‎ ‎(2)3∶1　3∶2　(3)摩尔燃烧焓值高,减少了CO2的排放量,有利于保护环境 ‎18.(12分)(2020·福州高二检测)如图所示装置,C、D、E、F都是惰性电极,A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:‎ ‎(1)电源电极A名称为____________。 ‎ ‎(2)写出C和F的电极名称和发生的电极反应式。‎ - 17 -‎ C:___________________________, ‎ F:___________________________。 ‎ ‎(3)若装置中通过0.02 mol电子时,通电后甲池溶液体积为200 mL,则通电后所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为____________mol·L-1。 ‎ ‎(4)若装置中通过0.02 mol电子时,丁池中电解足量R(NO3)x溶液时,某一电极析出了a g金属R,则金属R的相对原子质量的计算公式为____________(用含a、x的代数式表示)。 ‎ ‎(5)现用丙池给铜件镀银,则H应该是____________(填“铜件”或“银”)。 ‎ ‎【解析】(1)C、D、E、F都是惰性电极,A、B为外接直流电源的两极,将直流电源接通后,F电极附近呈红色,说明F电极附近OH-浓度增大,溶液呈碱性,则F为阴极,所以C、E、G、I为阳极,D、F、H、J为阴极,A为正极、B为负极,C电极上OH-放电、D电极上Cu2+放电、E电极上Cl-放电、F电极上H+放电。(2)C为阳极,F为阴极,根据放电顺序书写电极反应式。(3)根据电解方程式:2CuSO4+2H2OO2↑+2Cu+2H2SO4,结合c=计算即可。(4)由得失电子守恒可知,电解R(NO3)x溶液时,某一极析出了a g金属R,结合Rx++xe-R进行计算。(5)电镀装置中,镀层金属必须作阳极,镀件作阴极,电镀液含有镀层金属阳离子。‎ 答案:(1)正极 ‎(2)阳极,4OH--4e-O2↑+2H2O 阴极,2H++2e-H2↑‎ ‎(3)0.05　(4)50ax ‎(5)铜件 ‎19.(10分)现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。‎ ‎(1)试从图中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号)是A接_______________, B接__________________。  ‎ - 17 -‎ ‎(2)铁棒接直流电源的________________________极;碳棒上发生的电极反应为_____________________。  ‎ ‎(3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是 _____________________。  ‎ ‎(4)假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略),当测得的氢气为5.6 mL(标准状况)时,溶液的pH为__________________。 ‎ ‎【解析】由电解产生的氢气的体积约6 mL和检验氯气的氧化性可知,铁棒作阴极,铁棒上产生的是氢气;碳棒作阳极,从B口导出的是氯气,碳棒上发生的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑。当产生的氢气为5.6 mL即为2.5×10-4 mol时,产生的氢氧根离子为2×2.5×10-4 mol=5×10-4 mol,所以氢氧根离子浓度为 =0.01 mol·L-1,根据水的离子积可求出氢离子的浓度为1×‎ ‎10-12 mol·L-1,pH为12。‎ 答案:(1)G、F、I　D、E、C ‎(2)负　2Cl--2e-Cl2↑‎ ‎(3)淀粉KI溶液变成蓝色　(4)12‎ ‎20.(14分)(2020·海淀区高二检测)Ⅰ.肼(N2H4)又称联氨,常温时是一种可燃性液体,可用作火箭燃料。‎ ‎(1)已知在25 ℃、101 kPa时,16 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出312 kJ的热量,则N2H4完全燃烧的热化学方程式是___。 ‎ Ⅱ.如图所示,某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼(N2H4)-空气燃料电池(如图甲)并探究某些工业原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜(即只允许阳离子通过)。‎ 根据要求回答相关问题:‎ - 17 -‎ ‎(2)甲装置中通入____________气体的一极为正极,其电极反应式为___ ___。 ‎ ‎(3)乙装置中石墨电极为____________极,其电极反应式为___ _________; ‎ 可以用_____________________检验该反应产物,电解一段时间后,乙池中的溶液呈____________性。 ‎ ‎(4)图中用丙装置模拟工业中的_____________________原理,如果电解后丙装置精铜质量增加3.2 g,则理论上甲装置中肼消耗质量为____________g。 ‎ ‎(5)如果将丙中的粗铜电极换为Pt电极,则丙中总化学方程式为 _________‎ ‎______________________________。 ‎ ‎【解析】(1)16.0 g肼(N2H4)物质的量为n(N2H4)=16 g÷32 g·mol-1=0.5 mol,在氧气中完全燃烧生成氮气和水,放出热量312 kJ,1 mol肼(N2H4)燃烧放热624 kJ,反应的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-624 kJ·mol-1;‎ ‎(2)甲装置中通入空气的电极为正极,正极上空气中的氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-;‎ ‎(3)根据装置图可知:乙装置中石墨电极连接甲装置的正极,作阳极,在阳极上是氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑;检验氯气的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸,若观察到湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,就证明有氯气产生;阳极为惰性电极,电解饱和食盐水的总反应方程式为2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,可见电解一段时间后,乙池中的溶液呈碱性;‎ ‎(4)丙装置中粗铜连接电源的正极,作阳极,精铜连接电源的负极,作阴极,离子导体为硫酸铜溶液,因此图中用丙装置模拟工业中的粗铜的精炼原理;由于在同一闭合回路中电子转移数目相等,所以根据关系式:N2H4～2Cu,n(Cu)=3.2 g÷‎ ‎64 g·mol-1=0.05 mol,所以n(N2H4)=n(Cu)=×0.05 mol=0.025 mol,则m(N2H4)=0.025 mol×32 g·mol-1=0.8 g。‎ ‎(5)如果将丙中的粗铜电极换为Pt电极,由于Pt电极为惰性电极,因此阳极上是溶液中的OH-失去电子,变为O2,阴极上,溶液中的Cu2+获得电子变为Cu单质,所以丙中总化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。‎ 答案:(1)N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-624 kJ·mol-1　‎ ‎(2)空气　O2+4e-+2H2O4OH-‎ ‎(3)阳　2Cl--2e-Cl2↑　湿润的淀粉碘化钾试纸　碱 ‎(4)粗铜的精炼　0.8‎ - 17 -‎ ‎(5)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4‎ - 17 -‎