1、1单元质检卷(六) 化学反应与能量转化(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 7 分,共 70 分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.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电解液中 OH-的浓度制备纳米级 Cu2O 的装置如图所示,发生的反应为 2Cu+H2O Cu2O+H2。下列说法正确的是( )A.钛电极发生氧化反应B.阳极附近溶液的 pH 逐渐增大C.离子交换膜应采用阳离子交换膜D.阳极反应为 2Cu+2OH-2e- Cu2O+H2O2.(2018 河南安阳第一次模拟)为了减少钢管因锈蚀而造成的损失,某城市拟用如图方
2、法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法错误的是( )A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生析氢腐蚀B.在潮湿的酸性土壤中金属棒 M 将电子通过导线流向钢管C.在潮湿的酸性土壤中 H+向金属棒 M 移动,抑制 H+与铁的反应D.金属棒 M 与钢管用导线连接后可使钢管表面的腐蚀电流接近于零3.(2018 安徽马鞍山第二次教学质量监测)美国麻省理工学院的唐纳德撒多维教授领导的小组研制出一种镁-锑液态金属储能电池。该电池的工作温度为 700 摄氏度,其工作原理如图所示:该电池所用液体密度不同,在重力作用下分为三层,充放电时中间层熔融盐的组成及浓度不变。下列说法正确的是( )A.该电池放电时,正极反应式为
3、 Mg2+-2e- Mg2B.该电池放电时,Mg(液)层生成 MgCl2,质量变大C.该电池充电时,Mg-Sb(液)层中 Mg 发生氧化反应D.该电池充电时,熔融盐中的 Cl-进入 Mg-Sb(液)层4.(2018 河南中原名校第五次联考)已知:1 mol 晶体硅中含有 2 mol SiSi 键。Si(s)+O 2(g)SiO2(s) H,其反应过程与能量变化如图所示。几种化学键断裂所需的能量如下,化学键 SiO O O SiSi断开 1 mol 共价键所需能量/kJ 460 500 176下列说法正确的是( )A.晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能的B.二氧化硅稳定性小于硅的稳定性C. H=
4、-988 kJmol-1D. H=a-c5.实验发现,在 FeCl3酸性溶液中加入少量锌粉后,Fe 3+立即被还原成 Fe2+。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是 ( )A.该原电池的正极反应是:Zn-2e - Zn2+B.Pt 电极表面生成大量气泡C.生成的 Fe2+通过盐桥可以和锌直接反应生成 FeD.左烧杯中溶液的红色逐渐褪去6.(2018 河南郑州一中测试)电解尿素CO(NH 2)2的碱性溶液可以制取氢气,其装置如下图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。下列有关说法中不正确的是( )3A.电解过程中 b 极附近溶液碱性明
5、显增强B.溶液中的 OH-逐渐向 a 极区附近移动C.若在 b 极产生标准状况下 224 mL 氢气,则消耗尿素 2 gD.a 极反应式为 CO(NH2)2+8OH-6e- C +N2+6H 2O2-37.(2018 河南郑州一中月考)用石墨作电极电解溶有物质的量之比为 31 的 NaCl 和 H2SO4的水溶液。根据反应产物,电解可明显分为三个阶段,下列叙述不正确的是( )A.电解的最后阶段为电解水B.阳极先逸出氯气后逸出氧气C.阴极逸出氢气D.电解过程中溶液的 pH 不断增大,最后 pH 为 78.用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解 Na2SO4溶液,已知固体氧化物在高温下允许氧离子
6、(O2-)在其间通过,其工作原理如图所示(c、d 均为惰性电极)。下列有关说法正确的是( )A.电路中电子流向为 adcbB.电极 b 为负极,电极反应式为 O2+4e- 2O2-C.电解后烧杯中溶液 pH 增大D.理论上 b 极消耗气体和 c 极生成气体质量相等9.(2018 山东潍坊一模)一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为 Al+3Cn(AlCl4)+4AlC 4Al2C +3Cn(Cn表示石墨)。-4 -7下列说法正确的是( )A.放电时负极反应为 2Al-6e-+7Cl- Al2C-7B.放电时 AlC 移向正极-44C.充电时阳极反应为 AlC -e-+Cn Cn(A
7、lCl4)-4D.电路中每转移 3 mol 电子,最多有 1 mol Cn(AlCl4)被还原10.(2018 河南师大附中测试)双级膜电渗析解离 NaCl 溶液制备酸碱的原理如图所示,为提高海水淡化的附加值提供了新的技术途径。已知 BP 为双级膜,A、C 阴阳膜界面可以解离 H+和 OH-,下列说法正确的是( )A.根据 Na+的移动方向可知,C 为阴离子交换膜B.当电路中通过 1 mol 电子的电量时,会有 1 mol H2生成C.阳极发生的电极反应为 4OH-+4e- O2+2H 2OD.该方法在淡化海水时可以得到 H2、O 2、NaOH、HCl 等物质二、非选择题(本题共 2 小题,共
8、 30 分)11.(15 分)课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法。某研究性学习小组利用下列装置进行实验,D、F、X、Y 都是铂电极,C、E 是铁电极。将电源接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在 F 极附近显红色。试回答下列问题:(1)电源 B 极的名称是 。 (2)甲装置中电解反应的总化学方程式为 。 (3)设电解质溶液过量,则同一时间内 C、D 电极上参加反应的单质或生成的单质的物质的量之比是 。 (4)欲用丙装置将粗铜(含少量铁、锌等杂质)精炼,G 极材料应该是 (填“粗铜”或“精铜”),电解质溶液中原电解质的物质的量浓度将 (填“变大”“变小”或“不变”)。 (5)设甲池中溶液的体
9、积在电解前后都是 500 mL,当乙池所产生气体的体积为 4.48 L(标准状况)时,甲池中所生成物质的物质的量浓度为 molL -1。 12.(15 分)能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。5(1)用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH 3)2NNH2,氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量,同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下,1 g 燃料完全燃烧释放出的能量为 42.5 kJ,请写出该反应的热化学方程式 。 (2)依据原电池构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 (填序号)。你选择的理由是 。 A.C(s)+CO2(g) 2CO
10、(g)B.NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l)C.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)D.2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)(3)若以熔融的 K2CO3与 CO2为反应的环境,依据所选反应设计成一个原电池,请写出该原电池的负极反应: 。 (4)工业上常采用如图所示电解装置,利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。通电电解,然后通入 H2S 时发生反应的离子方程式为 2Fe(CN)63-+2C +H2S 2Fe(CN)64-+2HC2-3+S 。电解时 ,阳极的电极反应式为 ;电解过程中阴极区溶液的-3pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
11、6单元质检卷(六) 化学反应与能量转化1.D 钛电极为阴极,发生还原反应,A 项错误;铜作阳极,阳极上铜发生失电子的氧化反应,阳极反应为 2Cu+2OH-2e- Cu2O+H2O,OH-由阴极区迁移到阳极区参与反应,离子交换膜应为阴离子交换膜,C项错误、D 项正确;由阴极区迁移过来的 OH-在阳极全部参与反应,阳极附近溶液的 pH 不变,B 项错误。2.C 在潮湿的酸性土壤中,铁和酸发生反应而加速被腐蚀,A 项正确;在潮湿的酸性土壤中金属棒 M可保护钢管,故 M 作负极,电子由负极通过导线流向正极钢管,B 项正确;在潮湿的酸性土壤中 H+向正极钢管移动,H +在正极得电子产生氢气,C 项错误;
12、金属棒 M 与钢管用导线连接后保护埋在酸性土壤中的钢管,可使钢管表面的腐蚀电流接近于零,D 项正确。3.C 由图中电子的流向可知,Mg 为负极。因为是储能电池,所以该电池可以放电也可以充电。放电时镁被氧化为 Mg2+,所以充电时,Mg 2+被还原为镁。该电池放电时,正极反应式为 Mg2+2e- Mg,A 项错误;该电池放电时,Mg(液)层生成 Mg2+进入熔融盐中,质量变小,B 项错误;该电池充电时,Mg-Sb(液)层中 Mg 发生氧化反应,C 项正确;根据题意,该电池充电时,熔融盐中的 Cl-不会进入 Mg-Sb(液)层,而是 Mg2+进入熔融盐中,D 项错误。4.C 晶体硅光伏发电是将太阳
13、能转化为电能,A 项错误;根据化学键的键能判断,断裂 1 mol 二氧化硅需要的能量为 4460 kJ=1 840 kJ,断裂 1 mol 晶体硅需要的能量为 2176 kJ=352 kJ,故二氧化硅的稳定性大于硅的稳定性,B 项错误;Si(s)+O 2(g) SiO2(s) H=(1762+500-4604) kJmol-1=-988 kJmol-1,C 项正确;根据图中信息可知, H=-c,D 项错误。5.D 该原电池的正极反应是 Fe3+e- Fe2+,负极反应为 Zn-2e- Zn2+,故 A 项错误;该原电池反应为 Zn+2FeCl3 2FeCl2+ZnCl2,该反应不生成气体,故
14、B 项错误;原电池中阳离子移向正极,则生成的Fe2+在左边的烧杯中,故 C 项错误;左边烧杯中的电极反应为 Fe3+e- Fe2+,则左烧杯中溶液的红色逐渐褪去,故 D 项正确。6.C 该电池反应时,氮元素化合价由-3 价变为 0 价,氢元素化合价由+1 价变为 0 价,则氮元素被氧化,氢元素被还原,所以生成氮气的电极 a 是阳极,生成氢气的电极 b 是阴极。阳极反应式为 CO(NH2)2+8OH-6e- C +N2+6H 2O,阴极反应式为 6H2O+6e- 3H2+6OH -。b 是阴极,由电极反应可知2-3阴极产生 OH-,b 极附近溶液的碱性明显增强,故 A 项正确;电解时,电解质溶液
15、中阴离子向阳极移动,根据 A 知,a 是阳极,所以氢氧根离子向 a 极移动,故 B 项正确;阴极 b 上水得电子生成氢气和氢氧根离子,电极反应式为 2H2O+2e- H2+2OH -,标准状况下 224 mL H2的物质的量为 0.01 mol,转移电子 0.02 mol,根据电极反应式 CO(NH2)2+8OH-6e- C +N2+6H 2O,可知消耗尿素 0.2 g,故 C 项2-3错误;a 极反应式为 CO(NH2)2+8OH-6e- C +N2+6H 2O,D 项正确。2-377.D 根据离子放电顺序可知,电解题给混合溶液时,在阳极离子放电的先后顺序为 Cl-、OH -、S,在阴极 ,
16、离子放电的先后顺序为 H+、Na +,所以整个电解过程分三个阶段:电解 HCl 溶液、电解2-4NaCl 溶液、电解 H2O,最后溶液呈碱性,D 项错误。8.D 在溶液中没有电子的流动,只有离子的流动,A 项错误;通入 O2的一极(电极 b)为电池的正极,发生还原反应,B 项错误;用惰性电极电解 Na2SO4溶液实质上是电解水,溶液的 pH 不变,C 项错误;c极生成 O2,根据得失电子守恒可知 D 项正确。9.C 根据总反应方程式可知 Al 失电子发生氧化反应,为电池的负极,石墨电极的 Cn(AlCl4)中存在氯原子,放电发生还原反应,作电池的正极。熔融盐中 Cl-是以 AlC 形式存在,放
17、电时负极反应式-4为 Al-3e-+7AlC 4Al2C ,A 项错误;放电时,带负电的阴离子 AlC 向负极移动,B 项错误;放-4 -7 -4电时石墨电极反应式为:C n(AlCl4)+e- AlC +Cn,充电时石墨电极为阳极发生氧化反应生成-4Cn(AlCl4):AlC -e-+Cn=Cn(AlCl4),则电路中通过 3 mol 电子,最多有 3 mol Cn(AlCl4)被还原,C 项-4正确、D 项错误。10.D 根据 Na+的移动方向可知,C 为阳离子交换膜,A 项错误;当电路中通过 1 mol 电子的电量时,会有 0.5 mol H2生成,B 项错误;阳极发生的电极反应为 4O
18、H-4e- O2+2H 2O,C 项错误;由题意及图示可知,该方法在淡化海水时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上是氢离子放电生成氢气,在 BP 膜和 A 膜之间可以得到盐酸,在 BP 膜和 C 膜之间可以得到氢氧化钠溶液,D 项正确。11.答案 (1)负极 (2)CuSO 4+Fe Cu+FeSO4 (3)11 (4)粗铜 变小 (5)0.4解析 (1)根据题意知将电源接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在 F 极附近显红色,说明溶液呈碱性,则F 为电解池的阴极,则电源 B 极的名称是负极。(2)甲装置是以铁为阳极、以铂为阴极电解硫酸铜溶液,电解反应的总化学方程式为 CuSO4+Fe Cu+FeS
19、O4。(3)根据(2)的反应方程式知同一时间内 C 极上参加反应的铁的物质的量与 D 电极上生成铜单质的物质的量相同,则物质的量之比是 11。(4)欲用丙装置将粗铜(含少量铁、锌等杂质)精炼,粗铜作阳极,精铜作阴极,G 极材料应该是粗铜,阳极上铜和铁、锌等金属失电子生成金属阳离子进入电解质溶液,阴极上铜离子得电子生成铜单质,根据电子守恒知电解质溶液中原电解质的物质的量浓度将变小。(5)乙池中 E 为阳极,电极反应为 Fe-2e- Fe2+,F 为阴极,电极反应为 2H+2e- H2,当乙池所产生氢气的体积为 4.48 L(标准状况)时,其物质的量为 0.2 mol,所以乙池转移电子为 0.4
20、mol,甲池中阳极是铁失电子生成亚铁离子,则生成硫酸亚铁的浓度为 =0.4 molL-1。0.20.5 12.答案 (1)C 2H8N2(l)+2N2O4(l) 2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l) H=-2 550 kJmol-1(2)C 该反应为氧化还原反应且放热反应(3)CO-2e-+C 2CO22-3(4)Fe(CN)64-e- Fe(CN)63- 变大8解析 (1)1 g 燃料完全燃烧释放出的能量为 42.5 kJ,则 1 mol 偏二甲肼完全燃烧释放出的能量为42.5 kJ60=2 550 kJ,该反应的热化学方程式为 C2H8N2(l)+2N2O4(l) 2CO2(g)+
21、3N2(g)+4H2O(l) H=-2 550 kJmol-1。(2)C(s)+H 2O(g) CO(g)+H2(g)为氧化还原反应,但该反应为吸热反应,不能设计为原电池,故 A 项错误;NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l)不属于氧化还原反应,不能设计为原电池,故 B 项错误;2CO(g)+O 2(g) 2CO2(g)为放热反应,且为氧化还原反应,故可以设计成原电池,故 C 项正确;2H 2O(l) 2H2(g)+O2(g)为吸热反应,不能设计成原电池,故 D 项错误。(3)若为一氧化碳燃料电池,在熔融的 K2CO3与 CO2为反应的环境中,传导离子为碳酸根离子,负极是一氧化碳失电子生成二氧化碳,则电极反应为 CO-2e-+C 2CO2。(4)电解时,阳极的电极反应式为Fe(CN) 62-34-e- Fe(CN)63-,电解时阴极反应式为 2HC +2e- H2+2C ,由于 C 的水解程度大于-3 2-3 2-3HC ,所以溶液碱性增强 ,则 pH 变大。-3
