2020届高考化学一轮复习化学反应与能量作业(2)

2020届高考化学一轮复习化学反应与能量作业(2)

高频考点专攻练(六)‎ ‎(第六章)‎ 考点1　反应热及盖斯定律 ‎1.已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH1=+180.5 kJ·mol-1　①‎ ‎2C‎(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2=-221.0 kJ·mol-1　②‎ C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH3=-393.5 kJ·mol-1　③‎ 则能表示汽车尾气转化的热化学方程式为 (　　)‎ A.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　 ΔH=-746.5 kJ·mol-1‎ B.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　 ΔH=+746.5 kJ·mol-1‎ C.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　 ΔH=-1 493 kJ·mol-1‎ D.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　 ΔH=+1 493 kJ·mol-1‎ ‎【解析】选A。能表示汽车尾气转化的反应方程式为:2NO+2CON2+2CO2,则根据盖斯定律:③×2-①-②即可得出要求的反应,其ΔH=2ΔH3-ΔH1-ΔH2=‎ ‎-746.5 kJ·mol-1,所以NO与CO反应的热化学方程式为:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.5 kJ·mol-1。‎ ‎2.能源问题是人类社会面临的重大课题,H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质,它们的燃烧热依次为285.8 kJ·mol-1、282.5 kJ·mol-1、726.7 kJ·mol-1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为 (　　)‎ A.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)‎ ΔH=-127.4 kJ·mol-1‎ B.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)‎ ΔH=+127.4 kJ·mol-1‎ C.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)‎ ΔH=-127.4 kJ·mol-1‎ D.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)‎ ΔH=+127.4 kJ·mol-1‎ ‎【解析】选A。根据题给三种物质的燃烧热可以写出:‎ H2(g)+O2(g)H2O(l)‎ ΔH1=-285.8 kJ·mol-1①‎ CO(g)+O2(g)CO2(g)‎ ΔH2=-282.5 kJ·mol-1②‎ CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)‎ ΔH3=-726.7 kJ·mol-1③‎ 运用盖斯定律进行计算,即①×2+②-③可得:‎ CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)　ΔH=2ΔH1+ΔH2-ΔH3=2×(-285.8 kJ·mol-1) +(-282.5 kJ·mol-1)-(-726.7 kJ·mol-1)=-127.4 kJ·mol-1。‎ 考点2　新型化学电源 ‎1.2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是 (　　)‎ A.a为电池的正极 B.电池充电反应为:LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移 ‎【解析】选C。锂离子电池中,b电极为Li,放电时,Li失电子为负极,LiMn2O4得电子为正极,所以a为电池的正极,故A正确;充电时,Li+在阴极得电子,LiMn2O4在阳极失电子,电池充电反应为:LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLi,故B正确;放电时,a为正极,正极上Li1-xMn2O4中锰元素得电子,所以锂的化合价不变,故C错误;放电时,溶液中阳离子向正极移动,即溶液中Li+从b向a迁移,故D正确。‎ ‎2.(2019·鹤壁模拟)微生物电解池(MEC)是一项潜在的有吸引力的绿色电解池,其制取氢气的原理如图所示:‎ 下列说法正确的是 (　　)‎ A.MEC可在高温下工作 B.电解池工作时,化学能转变为电能 C.活性微生物抑制反应中电子的转移 D.阳极的电极反应式为:CH3COO-+4H2O-8e-2HC+9H+‎ ‎【解析】选D。由于微生物的蛋白质在高温下变性失去活性,A错误;该装置是在外接电源供电下进行的,故电能转变为化学能,B错误;微生物作催化剂促进反应中电子的转移,C错误;阳极上醋酸根离子被氧化为碳酸氢根离子,D正确。‎ 考点3　电解池工作原理及其应用 ‎1.(2019·佛山模拟)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制阳极电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法不正确的是 (　　)‎ A.钛(Ti)电极表面发生氧化反应 B.阳极附近溶液的pH逐渐减小 C.离子交换膜宜采用阴离子交换膜 D.阳极表面总反应式是2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O ‎【解析】选A。钛(Ti)电极为阴极,氢离子得电子,发生还原反应,A项错误;阳极附近溶液的氢氧根离子参加电极反应,pH逐渐减小,B项正确;离子交换膜宜采用阴离子交换膜,氢氧根离子能从阴极区移动到阳极区,C项正确;阳极电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,D项正确。‎ ‎2.以‎10 L 0.1 mol·L-1铬酸钾(K2CrO4)溶液为原料,电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置如图所示,下列说法不正确的是 (　　)‎ A.在阳极室,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区H+浓度增大,使平衡2Cr+2H+Cr2+H2O向右移动 B.在阴极室,通电后KOH溶液不断变浓,并产生气体H2 ‎ C.Cr通过离子交换膜从阳极区域迁移到阴极区域 D.电解一段时间后测定阳极液中K和Cr的物质的量之比为d,则导线中转移电子的物质的量为(2-d) mol ‎【解析】选C。阳极电极反应为:2H2O-4e-4H++O2↑,阳极区氢离子浓度增大,A正确;阴极电极反应为:2H2O+2e-2OH-+H2↑,通电后KOH溶液不断变浓,B正确;Cr为阴离子,无法通过阳离子交换膜,C错误;加入反应容器内的K2CrO4为1 mol,设反应过程中有x mol K2CrO4转化为K2Cr2O7,阳极区剩余K2CrO4∶1-x mol, n(K)=2(1-x) mol,n(Cr)=(1-x) mol,生成的K2Cr2O7 mol,n(K)=x mol,n(Cr)=x mol,即=d,解得x=2-d,每转移1个e-,生成1个H+,结合2Cr+2H+ Cr+H2O可知,电路中转移的电子数等于消耗K2CrO4的物质的量,即电路中转移了2-d mol e-,D正确。‎ 考点4　金属腐蚀与防护 ‎1.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 (　　)‎ A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护 B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀 C.钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀 D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是:Fe-3e-Fe3+‎ ‎【解析】选B。在外加电流保护时,被保护的金属要与电源的负极相连,A项错。铁与铜接触易构成原电池,铁作负极,铁更易被腐蚀,C项错。铁发生析氢腐蚀时,负极反应是:Fe-2e-Fe2+。‎ ‎2.铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如图。下列说法不正确的是 (　　)‎ A.腐蚀过程中铜极上始终只发生: 2H++2e-H2↑‎ B.若水膜中溶有食盐将加快铁铆钉的腐蚀 C.若在金属表面涂一层油脂能防止铁铆钉被腐蚀 D.若将该铜板与直流电源负极相连,则铁铜均难被腐蚀 ‎【解析】选A。A.根据图示可知左侧Cu上发生吸氧腐蚀,右侧Cu上发生析氢腐蚀,则两个铜极上的反应是2H++2e-H2↑,O2+4e-+4H+2H2O,故A错误;B.若水膜中溶有食盐,增加吸氧腐蚀介质的电导性,将加快铁铆钉的腐蚀,故B正确;C.在金属表面涂一层油脂,能使金属与氧气隔离,不能构成原电池,所以能防止铁铆钉被腐蚀,故C正确;D.若将该铜板与直流电源负极相连,相当于外界电子由铜电极强制转送给铁,从而抑制铁失电子而不易腐蚀,故D正确。‎ 考点5　电化学在生产生活等方面的应用 ‎1.海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁,下列有关该电解过程的叙述中,正确的是 (　　)‎ A.两个电极必须都用惰性电极 B.阳极可以用金属电极,阴极必须是惰性电极 C.电解熔融状态的氯化镁 D.电解氯化镁的水溶液 ‎【解析】选C。电解MgCl2获取金属镁,也就是说镁离子需要得电子,如果在水溶液中,水电离的氢离子会优先得电子,因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应,对电极材料没有要求,在阳极上发生失电子的反应,如果使用活性电极时会优先失电子,所以阳极必须用惰性电极。‎ ‎2.某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图)。通电后,溶液中产生白色沉淀,且较长时间不变色。下列说法中正确的是 (　　)‎ A.电源中a为负极,b为正极 B.电解池中的电解液不可以是NaCl溶液 C.B电极发生的反应:2H++2e-H2↑‎ D.A、B两端都必须使用铁作电极 ‎【解析】选C。根据图示,B电极是阴极,产生H2,驱赶原溶液中溶解的氧,A电极为Fe,作阳极,产生Fe2+,OH-与Fe2+反应生成Fe(OH)2沉淀;电源a为正极,b为负极;为了增强导电性,电解液可以是NaCl溶液;D项,阳极必须用铁,阴极可用石墨等。‎ ‎3.Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置:‎ ‎(1)该电池放电时正极的电极反应式为 ________________________________; ‎ 若维持电流强度为‎1 A,电池工作10 min,理论消耗Zn__________g(已知F=‎ ‎96 ‎500 C·mol-1,计算结果保留小数点后一位)。 ‎ ‎(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向__________(填“左”或“右”,下同)池移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向__________移动。 ‎ ‎(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有____________________________________________________。 ‎ Ⅱ.第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力降低汽油的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。‎ ‎(4)混合动力车的内燃机以汽油为燃料,汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应,生成1 mol 水蒸气放热550 kJ;若‎1 g水蒸气转化为液态水放热2.5 kJ,则辛烷燃烧热的热化学方程式为 ________________________________。 ‎ ‎(5)混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图,其总反应式为:H2+2NiOOH2Ni(OH)2。‎ 根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,乙电极周围溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”),该电极的电极反应式为________________。 ‎ ‎(6)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的__________腐蚀。为防止这种腐蚀,通常把船体与浸在海水里的Zn块相连,或与像铅蓄电池这样的直流电源的__________(填“正”或“负”)极相连,铅蓄电池放电时的总反应式为________________。 ‎ Ⅲ.(7)市售一次电池品种很多,除熟知的普通锌锰干电池外,还有碱性锌锰电池,锂电池等。碱性锌锰电池的正极材料为____________,该电池放电时的电极反应式为________________。 ‎ ‎【解析】Ⅰ.(1)根据电池装置,Zn作负极,C为正极,高铁酸钾的氧化性很强,左边烧杯只能生成三价铁,三价铁离子在碱溶液中沉淀下来,正极上高铁酸钾发生还原反应生成氢氧化铁,正极电极反应式为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3↓+5OH-,若维持电流强度为‎1 A,电池工作十分钟,通过电子为‎1 A×600 s÷‎ ‎(96 ‎500 C·mol-1),则理论消耗Zn为‎1A×600 s÷(96 ‎500 C·mol-1)××‎ ‎65 g‎·mol-1=‎0.2 g;‎ ‎(2)盐桥中阴离子向负极移动,盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路,使两溶液保持电中性,起到平衡电荷的作用,构成闭合回路,放电时盐桥中氯离子向右移动,若用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向左移动;‎ ‎(3)由图可知高铁电池的优点有:使用时间长、工作电压稳定;‎ Ⅱ.(4)辛烷C8H18和氧气充分反应,生成1 mol水蒸气放热550 kJ,当生成9 mol水蒸气则会放出550 kJ×9=4 950 kJ的能量;若‎1 g水蒸气转化为液态水放热2.5 kJ,则9 mol水蒸气转化为液态水放出的热量是2.5 kJ×9×18=405 kJ,因此辛烷燃烧热的热化学方程式为C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)　ΔH=‎ ‎-5 355 kJ·mol-1;(5)混合动力车上坡或加速时,发生的是放电过程,在乙电极,发生电极反应:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,该极附近氢氧根浓度增大,所以碱性增强,电极周围溶液的pH增大;(6)钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,在电解池中,阴极是被保护的电极,可以把船体与浸在海水里的Zn块相连,或与电源的负极相连;铅蓄电池放电时的总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O;‎ Ⅲ.(7)碱性锌锰电池的正极材料为MnO2,该电池放电时的电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-。‎ 答案:(1)Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-　0.2‎ ‎(2)右　左　(3)使用时间长、工作电压稳定 ‎(4)C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)　 ΔH=-5 355 kJ·mol-1‎ ‎(5)增大　NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-‎ ‎(6)吸氧　负　Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O ‎(7)MnO2　2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-‎