高优指导2021版高三化学一轮复习第6单元化学反应与能量转化单元质检卷鲁科版.doc

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7小题,每小题8分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列叙述不正确的是(　　)

A.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应
B.热化学方程式中的化学计量数表示物质的量,可以是分数
C.应用盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应焓变
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件下ΔH不同
答案:D
解析:反应的吸放热与反应条件无关,有些放热反应也需要加热,如燃烧反应等,故A项正确;热化学方程式中物质前的化学计量数表示物质的量,故B项正确;某些难以直接测量的反应焓变,可以通过盖斯定律进行计算求得,故C项正确;在相同条件下,对于固定的化学方程式其焓变(ΔH)是不变的,故D项错误。

2.(2015山东潍坊模拟)利用如图装置进行实验,开始时,a、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。下列说法中不正确的是(　　)
A.a管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀
B.一段时间后,a管液面高于b管液面
C.a处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小
D.a、b两处具有相同的电极反应式:Fe-2e-Fe2+
答案:C
解析:a管中生铁发生吸氧腐蚀,总反应为2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,Fe(OH)2难溶于水,该侧溶液pH变化不大;b管中生铁发生析氢腐蚀,总反应为Fe+2H+Fe2++H2↑,该侧溶液的pH增大,而不是减小。

3.用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是(　　)
A.a端是直流电源的负极
B.通电使CuCl2发生电离
C.阳极上发生的反应:Cu2++2e- Cu
D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体
答案:A
解析:阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动,可知a为负极、b为正极,A选项正确;阳极发生失电子的反应生成Cl2、阴极发生得电子的反应生成Cu,C、D选项错误;电解质的电离与是否通电无关,B选项错误。
4.(2015福建理综)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)

A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原
D.a电极的反应为3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O〚导学号95380320〛
答案:B
解析:由模拟“人工树叶”电化学实验装置图知为电解装置,故为电能转化为化学能,A选项错误;b侧连接电源的正极为阳极,a侧连接电源的负极为阴极,在电解池中H+向阴极移动,B选项正确;右侧H2O→O2发生的是氧化反应,每生成1 mol O2,转移4 mol e-,C3H8O中碳的化合价是-2价,故3CO2→C3H8O,转移18 mol e-,依据得失电子守恒,反应中2CO2→3O2,生成1 mol O2消耗 mol CO2,C选项错误;a电极发生的是还原反应:3CO2+18H++18e- C3H8O+5H2O,D选项错误。
5.电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是(　　)
A.阳极反应为Fe-2e-Fe2+
B.电解过程中溶液pH不会变化
C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr2被还原
答案:B
解析:铁板作阳极,则阳极上Fe失电子,A项正确;电解过程中有OH-生成,所以pH变大,B项错误;生成的OH-会与Fe3+结合生成Fe(OH)3,C项正确;电路中每转移12 mol电子,生成6 mol Fe2+,则有1 mol Cr2被还原,D项正确。
6.(2015安徽合肥期末)电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1∶2,下列有关说法中正确的是(　　)

(说明:阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)
A.a电极反应式为2H++2e-H2↑
B.产物丙为硫酸
C.d为阴离子交换膜
D.Na2SO4溶液浓度增大〚导学号95380321〛
答案:B
解析:a电极上为OH-放电,产生氧气;B项,a电极为阳极,阳极上OH-放电,S向阳极移动,因此产物丙为硫酸;C项,b为阴极,阴极上H+放电,Na+向阴极移动,则d为阳离子交换膜;D项,装置图中充入了丙、丁的稀溶液,二者相当于Na2SO4的稀溶液,因此Na2SO4的浓度减小。
7.(2015湖北联考)电化学降解N的原理如图所示。下列说法中不正确的是(　　)

A.铅蓄电池的A极为正极,电极材料为PbO2
B.铅蓄电池工作过程中负极质量增加
C.该电解池的阴极反应为2N+6H2O+10e-N2↑+12OH-
D.若电解过程中转移2 mol电子,则交换膜两侧电解液的质量变化(Δm左-Δm右)为10.4 g
答案:D
解析:A项,根据图知,电解槽右边部分N化合价由+5价变为0价,所以硝酸根离子发生还原反应,则Ag-Pt电极为阴极、Pt电极为阳极,所以A是铅蓄电池的正极,其电极材料是PbO2;B项,铅蓄电池工作时,负极由Pb转化为PbSO4,质量增加;C项,阴极上硝酸根离子得电子发生还原反应,电极反应式为2N+6H2O+10e-N2↑+12OH-;D项,转移2 mol电子时,阳极(阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+)消耗1 mol水,产生2 mol H+进入阴极室,阳极室质量减少18 g;阴极的电极反应式为2N+6H++10e-N2↑+6OH-,转移2 mol电子,阴极室中放出0.2 mol N2(5.6 g),同时有2 mol H+(2 g)进入阴极室,因此阴极室质量减少3.6 g,故膜两侧电解液的质量变化(Δm左-Δm右)=18 g-3.6 g=14.4 g。
二、非选择题(本题包括3小题,共44分)
8.(2015湖北联考)(14分)

Ⅰ.(1)研究钢铁的防腐蚀措施意义重大。利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护,其中Y为NaCl。为减缓铁的腐蚀:
①若X为碳棒,开关K应置于　　　　　　(填字母,下同)处,此时X极发生的电极反应式为　。 
②若X为锌,开关K应置于　　　　处,此时铁极发生的电极反应式为　。 
(2)在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,地上还铺有地铁、城铁的铁轨,当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道形成回路时,就会引起后者的腐蚀。为表示其原理,某班级的学生绘制了下列装置图(假设电极材料均为铁,电解质均为NaCl溶液)。

你认为其中能合理模拟金属管道的腐蚀原理的是　　　　　　　　　　　　　　　　　;c(Ⅱ)的总反应方程式是　　　　　　　　　　　;若图d中接通电源,则平放的铁丝附近产生的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;请你为防止地下金属管道腐蚀提供一种策略:　 
　。 
Ⅱ.1 L某溶液中含有的离子如下表:
离子
Cu2+
Al3+
N
Cl-
物质的量浓度/
(mol·L-1)
2
1
4
x

用惰性电极电解该溶液,当电路中有5 mol e-通过时,溶液的pH=　　　　(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。 
答案:Ⅰ.(1)①N　2Cl--2e-Cl2↑　②M　O2+2H2O+4e-4OH-　(2)acd　Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑　铁丝左侧有无色的气体产生,附近产生少量白色沉淀,随后变为灰绿色　将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(塑料或油漆等)　Ⅱ.0
解析:Ⅰ.(1)①若X为碳棒,则利用电解池原理防护Fe,故K与N相连,Fe作阴极,碳棒作阳极,阳极上Cl-发生氧化反应:2Cl--2e-Cl2↑。②若X为Zn,则利用原电池原理防护Fe,故K与M相连,Fe为正极,发生还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-。(2)图b中不能形成闭合回路,不能表示Fe的电化学腐蚀原理,而其他三个图均能表示。c(Ⅱ)中用铁作阳极,电解NaCl溶液,电解总反应为Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑。d中平放的铁丝上有白色Fe(OH)2沉淀生成,随后变为灰绿色。Ⅱ.根据电荷守恒,可以计算出x=3。阳极上先是Cl-放电:2Cl--2e-Cl2↑,3 mol Cl-转移3 mol电子,后是OH-放电:4OH--4e-O2↑+2H2O,则转移2 mol电子,生成2 mol H+,而阴极上先是Cu2+得e-:Cu2++2e-Cu,2 mol Cu2+转移4 mol电子,后是H+得e-:2H++2e-H2↑,则转移1 mol电子,消耗1 mol H+,故溶液中生成H+的物质的量为2 mol-1 mol=1 mol,c(H+)=1 mol·L-1,pH=0。
9.(2015西安模拟)(14分)(1)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41 kJ·mol-1
已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-484 kJ·mol-1,写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式: 

　。 
(2)近年来磷酸铁锂(LiFePO4)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。
回答下列问题:
①LiFePO4中铁元素的化合价是　　　　　。 
②以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解一定浓度的(NH4)2HPO4和LiCl的混合溶液,溶液中析出LiFePO4沉淀,则阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)磷酸铁锂动力电池(LFP)是一种高效、长寿命的二次电池,其工作原理为C6Li(1-x)+(1-x)FePO4+xLiFePO4C6Li+FePO4。
已知:电池充电时,阳极中的Li+通过聚合物隔膜向阴极迁移;放电时,负极中的Li+通过隔膜向正极迁移。
①放电时正极上反应的物质是　　　　,充电时阴极的电极反应式是　; 
②用该电池电解精炼铜,阴极质量增重12.8 g时,则电池中通过聚合物隔膜迁移的Li+数目为　　　　。 
答案:(1)2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1
(2)①+2　②Fe-2e-+HP+Li+LiFePO4+H+
(3)①FePO4　C6Li(1-x)-xe-+xLi+C6Li　②0.4NA
解析:(1)设CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1为①,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-484 kJ·mol-1为②,①×2+②即得方程式2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1。
(2)①LiFePO4是磷酸盐,则铁元素和锂元素的化合价之和是+3,锂是+1价,则铁是+2价。
②铁作阳极会失电子生成Fe2+,再结合HP、Li+生成LiFePO4,再根据电荷守恒、原子守恒配平。
(3)①放电时正极上发生得电子的还原反应,是FePO4生成LiFePO4的反应,充电时阴极也发生得电子的还原反应,是C6Li(1-x)得e-再结合Li+生成C6Li的反应。②根据Cu~2e-~2Li+,阴极质量增重12.8 g时即生成0.2 mol Cu,则应有0.4 mol Li+转移。
10.(16分)某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。

图1

图2
请回答:
Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是　　　　(填字母序号)。 
A.铝 B.石墨 C.银 D.铂
(2)N极发生反应的电极反应式为 
　。 
(3)实验过程中,S　　　　　　　　(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(Fe)在溶液中呈紫红色。
(4)电解过程中,X极区溶液的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe+8OH--6e-Fe+4H2O和4OH--4e-2H2O+O2↑,若在X极收集到1 344 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少　　　　　　　　 g。〚导学号95380322〛 
答案:Ⅰ.(1)A　(2)2H++2e-H2↑
(3)从右向左　滤纸上有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可)
Ⅱ.(4)增大　(5)0.84
解析:Ⅰ.(1)由图1可知,左边装置是原电池,Cu电极是正极,电极材料不发生反应,要保证电极反应不变,代替铜电极的材料只能比锌稳定才可以,铝比锌活泼,故A项不可以。
(2)N极连接原电池的负极锌,则N极为电解池的阴极,其电解的是NaOH溶液(实质是电解水),电极反应为2H++2e-H2↑。
(3)原电池中,阴离子向负极移动,故S从右向左移动。铁作电解池的阳极,失电子生成Fe2+,Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成红褐色沉淀,因此滤纸上会有红褐色斑点产生。
Ⅱ.(4)图2装置是电解池,X极为阴极,电极反应为2H++2e-H2↑,故pH增大。
(5)根据电子转移守恒可得关系式:×2=×4+n(Fe)×6,解得n(Fe)=0.015 mol,m(Fe)=0.84 g。

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