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第六章 化学反应与能量
(考试时间:75 分钟 试卷满分:100 分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O16 Na 23 Mg 24 Cl 35.5 Fe 56
一、选择题(每小题只有一个正确选项,共15×3 分)
1.(2025·内蒙古·一模)在某温度和催化剂作用下,
和
同时发生如下反应:
反应1(主反应):
反应2(副反应):
且主反应的速率大于副反应,则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.(24-25 高三上·辽宁沈阳二中·期中)下列热化学方程式中,正确的是( )
A.甲烷燃烧热为
,则表示甲烷燃烧的热化学方程式为:
B.稀硫酸和澄清石灰水混合,其热化学方程式为:
C.
燃烧热为
,则液态水分解的热化学方程式为:
D.500℃、30MPa 下,将0.5mol
和1.5mol
置于密闭的容器中充分反应生成
,放热19.3kJ,
其热化学方程式为:
3.(2025·吉林·一模)卤化铵(
)的能量关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.
,
B.相同条件下,
的
比
的大
C.相同条件下,
的
比
的小
1
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D.
4.(2025·吉林辽源·一模)埋地管道所处环境特殊,当其通过不同的土壤时会发生电化学腐蚀,对管道的正
常运行造成很大危害。下图为地下管道经过黏土(含氧量少)和沙土(含氧量多)时发生腐蚀的示意图。下列说
法不正确的是( )
A.该管道发生电化学腐蚀时,负极上的电极反应式:Fe-2e−=Fe2+
B.掩埋在黏土部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快
C.如果沙土供氧充分,则黏土中铁管腐蚀会加剧
D.若采用外接电流的阴极保护法进行防腐,所用阳极材料需为金属性强于铁的单质
5.(24-25 高三上·吉林省延吉市二中 ·期中)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(
)
能量
24
9
218
39
10
0
0
已知:
中氧氧单键的键能为
。下列说法正确的是( )
A.
的键能为
B.表中的
C.
D.
6.(2025·黑龙江·一模)我国科研团队研发的强酸单液流电池通过多电子转移,提高了电池的安全性和能量
密度,其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
2
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A.放电时,电极
的电势高
B.放电时,每消耗
,右室有
生成
C.充电时,
向电极
区移动,阴极区
减小
D.充电时,阳极区存在反应:
7.(25-26 高三上·辽宁省丹东市二中·期中)钠离子电池工作原理与锂离子电池类似,其工作原理如图。该
钠离子电池总反应式为NaxTMO2+Na1-xC
NaTMO2+C,下列说法正确的是( )
A.钠离子半径比锂离子大导致钠离子在刚性结构中相对比较稳定,更容易可逆脱嵌
B.锂离子电池放电时,外电路通过a mol e-时,A 电极电解质损失a mol Li+
C.钠离子电池充电时,外电路中每转移0.1 mol e-,理论上硬碳电极将增重2.3 g
D.单位质量的负极材料钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量
8.(2025·内蒙古·一模)羟基自由基(
)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种
用羟基自由基将苯酚氧化为
和
的原电池-电解池组合装置(如图所示),实现发电、环保二位一体。
下列说法错误的是( )
A.d 极是阳极
B.a 电极的电极反应式:
C.d 极区苯酚被氧化的化学方程式为
D.系统工作时,每转移
消耗1mol 苯酚
3
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9.(2025·东北师范大学附属实验学校·一模)可充电水系锌-二氧化碳
电池,当闭合
时,其原
理如图所示。已知复合膜(由
、膜复合而成,
膜只允许
通过,膜只允许
通过)层间的
解
离成
和
,在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。下列有关说法错误的是( )
A.闭合
,锌电极反应式为
B.闭合
,一段时间后,阴极区的
不变
C.闭合
,
从
电极流向复合膜
D.闭合
,若理论上阳极生成
的体积换算为标况标准下,其数值为
,则外电路转移
电
子
10.(2025·辽宁·一模)为了减少工业烟气中余热与
的排放,科研人员设计了一种热再生电池——二氧
化碳电化学还原池系统,消除
的同时产生
和CO,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.装置中A 电极作正极
B.工作时,
从左向右移动
C.阴极的电极反应为
D.工作时,C 电极生成2.24L(标准状况)氧气,A 电极质量减少12.8g
11.(2025·吉林长春·三模)在新型能源技术里,直接过氧化氢燃料电池(DPPFC)备受关注。它独特之处在
于用
同时作燃料和氧化剂,能高效转换能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行电解质溶液
处理,其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
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A.该电池表明
在酸性环境中的氧化性强于碱性环境
B.电池的总反应为
C.当外电路通过
时,中间室生成
的质量为
D.
分解产生的
在石墨2 电极也可以放电,因此
的分解不会影响电池效率
12.(2025·辽宁·一模)MFC-电芬顿技术不需要外加能量即可发生,通过产生羟基自由基(·OH)处理有机污
染物,可获得高效的废水净化效果,其耦合系统原理示意图如图,下列说法错误的是( )
A.甲池中H+移动的方向从M 室到N 室
B.电子移动方向为a→Y,X→b
C.乙池的可在酸性较弱的环境中使用
D.Y 电极上得到双氧水的反应为 O2 + 2e- + 2H+ =H2O2
13.(2025·黑龙江大庆·一模)某兴趣小组通过数字化实验装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究,测定
具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶氧量随时间变化关系,实验装置及数据记录如图所示。下列说法
正确的是( )
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A.整个过程中,正极电极反应式为2H++2e-=H2↑
B.pH=2.0 的酸溶液中,具支锥形瓶内只发生了析氢腐蚀
C.pH=4.0 的酸溶液中,具支锥形瓶内既发生析氢腐蚀也发生吸氧腐蚀,且消耗的氧气量与生成的氢气量
基本相当
D.1LpH=6.0 的酸溶液中,到A 点整个电化学腐蚀转移的电子数为
14.(2025·辽宁抚顺·二模)利用有机电化学合成1,2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室
NaCl 溶液的浓度通过调整保持不变,电解时阴极生成气体的速率为x mol·h-1,下列说法错误的是( )
A.电源中电势比较:b>a
B.离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜,离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
C.合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl
D.中间室补充NaCl 的速率为2x mol·h-1
二、非选择题(共4 小题,共55 分)
15.(12 分)根据键能计算反应热。
(1)已知NO2和N2O4的结构式分别是NOO 和NOONOO。实验测得N—N 键键能为167 kJ·mol-1,NO2中氮
氧双键的平均键能为466 kJ·mol-1,N2O4中氮氧双键的平均键能为438.5 kJ·mol-1。写出NO2转化为N2O4的
热化学方程式:_________________________________。
(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)
\s\up2()2CO(g)+2H2(g)。已知上述反
应中相关的化学键键能数据如下:
化学键
C—H
C===O
H—H
C≡O(CO)
键能/ (kJ·mol-1)
413
745
436
1 075
则该反应的ΔH=____________。
(3)已知:2NH3(g)+3Cl2(g)===N2(g)+6HCl(g) ΔH=-456 kJ·mol-1
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断开1 mol H—Cl 键与断开1 mol H—N 键所需能量相差约为________kJ,NH3中的H—N 键比HCl 中的H
—Cl 键________(填“强”或“弱”)。
(4)近几年,大气污染越来越严重,雾霾天气对人们的生活、出行、身体健康产生许多不利的影响。汽车尾
气是主要的大气污染源。降低汽车尾气危害的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生的反应为
2CO(g)+2NO(g)
2CO2(g)+N2(g)。已知:
则2CO(g)+2NO(g)
2CO2(g)+N2(g),ΔH=__________________(用含a、b、c、d 的式子表示)。
16.(15 分)按要求回答下列问题:
(1)工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示:
反应CO2(g)+H2(g)
HCOOH(g)的焓变ΔH=________kJ·mol-1。
(2)1 mol CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下,
CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式:
_____________________________________________________________________________。
(3)如图表示在CuO 存在下HCl 催化氧化的反应过程,则总反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)已知用NaAlO2制备α-Al(OH)3及能量转化关系如图:
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反应②的热化学方程式为__________________________________________________________。
(5)在α-Fe(Ⅲ)铁原子簇表面,以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下:
H
①
2(g)===2H(g) ΔH1
N
②
2(g)+2H(g)
2(NH)(g) ΔH2
(NH)(g)
③
+H(g)
(NH2)(g) ΔH3
(NH
④
2)(g)+H(g)
NH3(g) ΔH4
总反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH。则ΔH4=_____________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH 的式子表
示)。
17.(16 分)金属腐蚀在生活中随处可见,常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀。
某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率,将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于
锥形瓶底部,塞上瓶塞,如图1 所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。
(1)请完成以下实验设计(完成表中空格):
编号
实验目的
炭粉质量/g
铁粉质量/g
醋酸质量分数/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
____
36.0
③
____________
0.2
2.0
90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生
了________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀,请在图3 中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向;此时,
炭粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是
_____________________________________。
(3)图4 中U 形管左端红墨水柱先下降,一段时间后又上升,请解释开始下降的原因是
________________________________________________________________________。
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(4)图5 为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中,负极是____(填“a”“b”或“c”)。
②环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极生成物和负极生成物作用生成多孔粉状锈[Cu2(OH)3Cl],其离子方程
式为______________________________________________________________。
18.(15 分)回答下列问题。
(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备,装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜,在直流电的作用
下,阴、阳膜复合层间的H2O 解离成H+和OH-;A、B 为离子交换膜。
B
①
膜最佳应选择________________。
②阳极的电极反应式是________________________________________________________。
③少量的I-因浓度差通过BPM 膜,若撤去A 膜,其缺点是______________________________。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH,使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效,装置如
图所示。已知a 极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH 并迅速与苯酚反应。
9
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b
①极连接电源的________极(填“正”或“负”)。
a
②极的电极反应式为___________________________________________________________。
③除电极反应外,电解液中主要发生的反应方程式有_______________________________________。
10