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第一章化学反应与能量转化 同步习题(含答案)2022-2023学年高二化学鲁科版(2019)选择性必修1

1、第一章第一章化学反应与能量转化化学反应与能量转化 一、单选题一、单选题 1定量实验是学习化学的重要途径,下列操作规范且能达到定量实验目的的是 A用图 1 所示装置测定中和反应的反应热 B用图 2 所示装置测定硫酸溶液的浓度 C用图 3 所示装置配制 100mL 一定物质的量浓度的硫酸溶液 D用图 4 所示装置加热硫酸铜晶体测定晶体中结晶水的含量 2H2与 N2在催化剂表面生成 NH3,反应历程及能量变化示意如下图。下列说法错误的是 A该反应为放热反应 B:断开 H H 键和 NN 时需要吸收能量 C:原子重新组合形成了 N H 键 D选择不同的催化剂会改变此反应H 的数值 3某新型燃料电池以乙

2、醇为燃料,空气为氧化剂,强碱溶液为电解质组成,有关该电池的说法正确的是 A放电时正极发生氧化反应 B放电时负极电极反应为:C2H5OH16OH12e=2CO2-311H2O C消耗 0.2 mol 乙醇,有 1.2 mol e转移 D放电一段时间后,正极附近溶液的 pH 减小 4下列有关装置的说法正确的是 A装置 I 中Mg为原电池的负极 B装置 IV 工作时,电子由锌通过导线流向碳棒 C装置 III 可构成原电池 D装置 II 为一次电池 5石墨燃烧过程中的能量变化可用下图表示。下列说法正确的是 A石墨的燃烧热为1110.5kg mol B反应 C(s,石墨)2CO (g)2CO(g)在任何

3、温度下均能自发进行 C由图可知:222CO(g)O (g)2CO (g) 1H=566.0kJ mol D已知 C(s,金刚石)=C(s,石墨)H”“0, S0,常温下不能自发进行,在高温下能自发进行, B 错误; C结合选项 C 可知:222CO(g)O (g)2CO (g) 1H=566.0kJ mol,C 正确; D 已知 C(s,金刚石)=C(s,石墨)HH+X3+ 【解析】 (1) 由题中图示可知,与电源的负极相连的电极 X 极是阴极,该电极上氢离子发生得电子的还原反应,电极反应式为 2H+2e-=H2,所以该电极附近氢氧根浓度增大,碱性增强,滴入几滴酚酞试液会变红;答案为放出气体,

4、溶液变红。 电解饱和食盐水得到的产物是氢氧化钠、氢气和氯气,反应的离子方程式为 2Cl-+2H2O通电2OH-+Cl2+H2;答案为 2Cl-+2H2O通电2OH-+Cl2+H2。 (2) 电解方法电解精炼铜,电解池的阴极 X 材料是纯铜,电极反应为 Cu2+2e-=Cu,阳极 Y 是粗铜,电极反应为 Cu-2e -=Cu2+,其中粗铜中比金属铜活泼的金属(Zn、Fe、Ni)优先放电,电解一段时间后,CuSO4溶液浓度会降低;答案为纯铜;减小。 (3) X、Y 都是惰性电极,a 是溶质为 Cu(NO3)2和 X(NO3)3,且均为 0.1 mol 的混合溶液,通电一段时间后,由图 2 可知,通

5、电后就有固体生成,当通过电子为 0.2mol 时,析出固体质量达最大,证明此时析出的固体是铜,如果是 X3+析出,电子数应该是 0.3mol,则氧化能力为 Cu2+X3+,当电子超过 0.2mol 时,固体质量没变,说明这时阴极 H+放电,阳极仍然是 OH-放电,即电解水,说明氧化能力 H+X3+,所以氧化能力为 Cu2+H+X3+;答案为 Cu2+H+X3+。 17 保证盐酸完全被中和,使生成水的量更精确 散热太快 相等 中和热是强酸和强碱在稀溶液中反应生成 1mol 液态水时放出的热,与酸碱的用量无关 H=-210.418 TT kJ0.025mL【解析】(1)NaOH 的浓度大于 HCl

6、 的浓度可以保证盐酸完全被中和,使生成水的量更精确;当室温低于 10 时进行,反应放出的热量散失过快,造成结果不准确; (2)中和热是强酸和强碱在稀溶液中反应生成 1mol 液态水时放出的热,与酸碱的用量无关,所以所求中和热相等; (3)混合溶液总体积为 100mL,则总质量为 100g,所以放出的总热量为4.18 J/(g)100g(T2-T1)=0.418(T2-T1)kJ,盐酸的物质的量为 0.05L 0.50mol/L=0.025mol,则生成的水为0.025mol,所以 H=-210.418 TT kJ0.025mL。 18(1) 2H2O+2e-=H2+2OH- Mg-2e-=Mg

7、2+ ba (2)D (3) CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 4.48L 【解析】(1) 铝、镁、氢氧化钠溶液构成原电池时,镁的金属性虽然比铝强,但镁不与氢氧化钠溶液反应,铝与氢氧化钠溶液反应,因此铝失电子作负极、即 a 为负极,镁作正极、即 b 为正极,正极上水得电子生成氢气,所以 b 极电极反应式为 2H2O+2e-=H2+2OH-; 铝、镁、浓硫酸构成原电池时,镁失电子作负极,负极电极反应式为:2+Mg2eMg,铝作正极,而电子是由负极经导线流向正极,因此电子流向为:ba; (2) A银电极是正极,正极上银离子得电子生成单质银,发生还原反应,选项 A 错误; B 铜电极是负极,

8、 负极上铜失电子生成铜离子, 因此电池工作一段时间后, 铜电极质量减小, 选项 B 错误; C取出盐桥后,不能形成原电池,电流计不发生偏转,选项 C 错误; D电池的总反应为:Cu+2Ag+=Cu2+2Ag,电池工作时,每转移 0.1mol 电子,铜电极的质量减小0.1mol64g/mol2=3.2g,银电极上析出银的质量为 0.1mol108g/mol=10.8g,则两电极质量差会增加3.2g+10.8g=14g,选项 D 正确; 答案选 D; (3) 乙烯燃料电池中,乙烯为负极、失电子,生成二氧化碳,负极电极反应式为:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+; 酸性条件下, 乙烯失电子生成

9、二氧化碳, 则 B 为二氧化碳, 依据碳原子守恒, 当消耗 2.8g 即 0.1molCH2=CH2时,生成二氧化碳 0.2mol,标准状况下 0.2mol 二氧化碳的体积为 0.2mol22.4L/mol=4.48L。 19(1)S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-216 kJ mol-1 (2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ mol-1 (3)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.4kJ mol-1 (4)N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) H=-641.6kJ mol-1 (5)2C2H2(g)+5O2(

10、g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=-4b kJ mol-1 【解析】(1) 4g 硫粉的物质的量为18mol,在 O2中燃烧时放出 27kJ 的热量,1mol 硫在 O2中充分燃烧时放出的热量为2711kJ/mol=216kJ/mol8,所以硫燃烧的热化学方程式为 S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-216 kJ mol-1; (2) 1molH2在 O2中完全燃烧时, 消耗 O2的物质的量为12mol, 故 H2的燃烧热 H 为571.6kJ/mol=-285.8kJ/mol2,表示 H2燃烧热的热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ

11、mol-1; (3) 依据酸碱中和热概念是强酸强碱稀溶液反应生成 1mol 水放出的热量计算分析,含 20.0gNaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出 28.7kJ 的热量,40g 氢氧化钠完全反应放热 57.4kJ,则该反应的热化学方程式为:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.4kJ mol-1; (4) 已知 0.4mol 液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出 256.65kJ 的热量, 1mol 液态肼反应放出的热量为:(256.650.4)641.63kJkJ,则肼和双氧水反应的热化学方程式:N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) H

12、=-641.6kJ mol-1; (5) 燃烧 ag 乙炔气体时生成 lmol 二氧化碳气体和液态水,并放出热量 bkJ , 由物质的物质的量与反应放出的热量成正比可知,生成 4mol 二氧化碳气体和液态水,并放出热量 4bkJ ,故乙炔燃烧的热化学方程式为:2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=-4b kJ mol-1。 20 CH3OH(l)+ 32O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-726.5kJ/mol 变小 不变 -93 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=(2b-a) kJ/mol【解析】(1)燃烧热是 1m

13、ol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,据此分析书写; (2)催化剂降低反应的活化能,但不改变焓变;根据H=反应物总键能-生成物总键能计算; (3)根据盖斯定律分析解答。 【解析】(1)16gCH3OH 在氧气中燃烧生成 CO2和液态水,放出 363.25kJ 热量,则 32gCH3OH 即 1molCH3OH在氧气中燃烧生成 CO2和液态水,放出 726.5kJ 热量,则H=-726.5kJ/mol,则甲醇燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(l)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-726.5kJ/mol,故答案为:CH3OH(l)+ 32O2(g)=CO2(g)+2H

14、2O(l)H=-726.5kJ/mol; (2)催化剂能够降低反应的活化能,加快反应速率,但不改变焓变,则加催化剂会使图中 E 变小,图中H不变,故答案为:变小;不变; N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=反应物总键能-生成物总键能=945kJmol-1+436kJmol-1 3-391kJmol-1 6=-93kJmol-1=akJmol-1,解得 a=-93,故答案为:-93; (3) N2(g)+2O2(g)2NO2(g) H1a kJ mol-1,N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) H2b kJ mol-1,根据盖斯定律,将 2-得:2N2H4(g)-N2(g)

15、=2N2(g)+4H2O(g)-2NO2(g) H=2H2-H1,整理得:2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=(2b-a) kJ/mol,故答案为:2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=(2b-a) kJ/mol。 【点睛】本题的易错点为(2),要转移 1 个氨气分子中含有 3 个 N-H 键。 21 CH4(g)C(s)+2H2(g) H=+75 kJ/mol 1068 179.6 CO*+4H*= CO*+2H2(g)或 4H*= 2H2(g)【解析】 【解析】(1)CH4(g)分解生成 C(s)和 H2(g) 的方程式为 CH

16、4(g)C(s)+2H2(g) 根据C(s)H2O(g)=CO(g)+H2(g) H1=+131kJ/mol CH4 (g)H2O(g)=CO(g)+3H2 (g) H3=+206kJ/mol 将-得:CH4(g)C(s)+2H2(g) H=H3-H1=(+206kJ/mol)-(+131kJ/mol)=+75 kJ/mol,故答案为:CH4(g)C(s)+2H2(g) H=+75 kJ/mol; (2)反应热=反应物总键能-生成物总能键能,根据 CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2 (g) H2=+254kJ/mol,则H2=(4 414+2 803-2x-2 436) kJ/

17、mol =+254 kJ/mol,解得:x=1068kJ/mol,故答案为:1068; (3)方式所需活化能更低,所以甲醇脱氢反应的主要历程的方式应为;由图象可知,该历程中最大能垒(活化能)E正=113.9 kJ/mol -(-65.7 kJ/mol)=179.6 kJ/mol, 该步骤的化学方程式为 CO*+4H*= CO*+2H2(g)或 4H*= 2H2(g),故答案为:;179.6;CO*+4H*= CO*+2H2(g)或 4H*= 2H2(g)。 【点睛】本题的易错点和难点为(3),要注意理解能垒的含义和图象的解读。 22(1) 放热 (E2-E1)kJ/mol (2)ab (3)=

18、 (4)H2 (5)132.6 (6)2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=-1135.7kJ/mol (7) N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92kJ/mol 小于 【解析】 (1) 根据图示,反应物的总能量大于生成物的总能量,图示反应为放热反应;该反应的H=生成物的总能量-反应物的总能量=(E2-E1)kJ/mol;答案为:放热;(E2-E1)kJ/mol。 (2) a铝与盐酸的反应为放热反应,符合示意图; b生石灰溶于水的反应为放热反应,符合示意图; c盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应,不符合示意图; d高温煅烧石灰石的反应为吸热反应,不符合示意

19、图; 答案选 ab。 (3) 相同条件下反应的H只与反应物的总能量和生成物的总能量、方程式中的化学计量数有关,与反应条件无关,故同温同压下,H2(g) +Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H1=H2;答案为:=。 (4) 键能越大,分子越稳定,键能由大到小的顺序为 HH 键HCl 键ClCl 键,H2、Cl2、HCl 三种分子的稳定性最强的是 H2;答案为:H2。 (5) 反应 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g)中,C 元素的化合价由 0 价升至+2 价,N 元素的化合价由 0价降至-3 价, 反应消耗 6molC、 2molN2转移 12

20、mol 电子时放出 1591.2kJ 的热量, 则反应每转移 1mol 电子,可放出的热量为1591.2kJ1mol12mol=132.6kJ;答案为:132.6。 (6) 对题给反应编号,N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) H = +67.7 kJ mol-1, N2H4(g) +O2(g)= N2 (g) +2H2O(g) H =-534 kJ mol-1, 根据盖斯定律,将 2-得 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=(-534kJ/mol) 2-(+67.7kJ/mol)=-1135.7kJ/mol,N2H4(g) 与 NO2(g)完全反应生成

21、N2(g)和 H2O(g)的热化学方程式为 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=-1135.7kJ/mol; 答案为: 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=-1135.7kJ/mol。 (7) 合成氨的反应为 N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应的H=反应物的键能总和-生成物的键能总和=946kJ/mol+3 436kJ/mol-6 391kJ/mol=-92kJ/mol,合成氨的热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92kJ/mol;由于该反应为可逆反应,故 0.5molN2和足量的 H2在一定条

22、件下充分反应放出的热量小于生成 1molNH3所吸收或放出的热量;答案为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92kJ/mol; 小于。 23 4725.8 kJ 3: 1 【解析】 (1)释放的总热量11571.61molkJ mol2mol 2220kJ mol4725.8kJ2Q。 (2)设混合气体中 H2、C3H8的物质的量分别为x、y,则: x+y=1 mol;x mol571.22kJ/mol+ y mol 2220 kJ/mol=769.4 kJ,两式联立,解得 x=0.75 mol,y=0.25 mol,所以 x:y=3:1,即 n(H2):n(C3H8)=3:1。

23、24(1)KCl (2)石墨 (3)0.09mol L-1 (4) Fe3+e-=Fe2+ Fe-2e-=Fe2+ Fe3+ Fe (5)取少量溶液,滴入 KSCN 溶液,不出现血红色 【解析】(1) 根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应,以及 Fe3+3HCO Fe(OH)3+3CO2、Ca2+SO CaSO4,可排除HCO 、Ca2+,再根据 FeSO4溶液显酸性,而 NO 在酸性溶液中具有氧化性,可排除 NO 。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近,可知选择 KCl 作盐桥中的电解质较合适; (2) 电子由负极流向正极,结合电子由铁电极流向石墨电极,可知铁电极为负极,石墨电极为正极,盐

24、桥中的阳离子流向正极(石墨电极)溶液中; (3) 由题意知负极反应为 Fe-2e-Fe2+,正极反应为 Fe3+e-Fe2+,则铁电极溶液中 c(Fe2+)增加 0.02mol L-1时,石墨电极溶液中 c(Fe2+)增加 0.04mol L-1,故此时石墨电极溶液中 c(Fe2+)0.09mol L-1; (4) 石墨电极的电极反应式为 Fe3+e-Fe2+, 铁电极的电极反应式为 Fe-2e-Fe2+, 故验证了氧化性: Fe3+Fe2+,还原性:FeFe2+; (5) 该活化反应为 Fe+2Fe3+3Fe2+,故通过检验 Fe3+是否存在可说明活化反应是否完成,具体操作为取少量活化后溶液

25、于试管中,滴加几滴 KSCN 溶液,若溶液不变血红色,则说明活化反应已完成。 25(1) 上下搅动 Cu 是热的良导体,传热快,热量损失大 (2)1337.6 (3)abe (4)不同意,因为不同的温度计误差不同 (5)偏小 (6) 不相等 相等 【解析】(1) 实验时为防止打断温度计,玻璃搅拌器的使用方法是上下搅动;Cu 是热的良导体,传热快,热量损失大,所以不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器,故答案为:上下搅动;Cu 是热的良导体,传热快,热量损失大; (2) 三次温度差分别为:3.2、3.1、3.3,温度的平均值为 3.2,溶液的总质量为 100g,该实验测得反应放出的热量为 Q=10043

26、.2.18-1-1gJ g=1337.6J,故答案为:1337.6; (3) a用量筒量取盐酸的体积时仰视读数,使盐酸的体积不准确,会导致实验结果出现偏差,故 a 选; b把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中,会使热量散失,会导致实验结果出现偏差,故 b 选; c将 50mL0.55molL-1氢氧化钠溶液取成了 50mL0.55molL-1氢氧化钾溶液,氢氧根的量不变,对实验结果没有影响,故 c 不选; d做本实验的当天室温较高,但测量的是温度差,与室温无关,对实验结果没有影响,故 d 不选; e大烧杯的杯盖中间小孔太大,会使热量散失,会导致实验结果出现偏差,故 e 选; 故答案为:abe

27、; (4) 因为不同的温度计误差不同,所以不能使用两支温度计分别测量酸和喊的温度,故答案为:不同意,因为不同的温度计误差不同; (5) 如果将 NaOH 溶液换成等量的 NaOH 固体,由于氢氧化钠固体溶解会放出热量,导致放热增多,使实验测得中和反应的反应热( H)偏小,故答案为:偏小; (6) 如果用 60mL0.50molL-1盐酸与 50mL0.55molL-1NaOH 溶液进行实验,由于试剂的量不同,所放出的热量与上述实验不相等,但中和热是换算成生成 1mol 水时放出的热量,所求的中和反应的反应热( H)与上述反应相等,故答案为:不相等;相等。 26 铁 342NO8e10HNH3H

28、 O FeO OH不导电, 阻碍电子转移 本实验条件下,2Fe不能直接还原3NO; 在 Fe 和2Fe共同作用下能提高3NO的去除率 234Fe2FeO OHFe O2H,2Fe将不导电的FeO OH转化为可导电的34Fe O,利于电子转移 初始 pH 低时,产生的2Fe充足;初始 pH 高时,产生的2Fe不足【解析】(1) NO3-在正极得电子发生还原反应产生 NH4+ ,根据图 2 信息可知为酸性环境;(2)pH 越高 Fe3+越易水解生成 FeO(OH) ; (3)根据图 2 中的三个实验结果进行分析; 结合(2)题中的铁的最终物质形态结果差异进行分析; 【解析】(1) Fe 还原水体中

29、3NO,则 Fe 作还原剂发生氧化反应,失去电子,作负极, 故答案为:铁; 3NO在正极得电子发生还原反应产生4NH,根据图 2 信息可知为酸性环境,则正极的电极反应式为:342NO8e10HNH3H O,故答案为:342NO8e10HNH3H O; (2)加入2Fe可以显提高3NO的去除率,pH 越高,3Fe越易水解生成FeO OH,而FeO OH不导电,阻碍电子转移,所以3NO的去除率低,故答案为:FeO OH不导电,阻碍电子转移; (3)从图 2 的实验结果可以看出,单独加入2Fe时,3NO的去除率为 0,因此得出2Fe不能直接还原3NO;而 Fe 和2Fe共同加入时3NO的去除率比单独

30、 Fe 高,因此可以得出结论:本实验条件下,2Fe不能直接还原3NO; 在 Fe 和2Fe共同作用下能提高3NO的去除率, 故答案为: 本实验条件下,2Fe不能直接还原3NO;在 Fe 和2Fe共同作用下能提高3NO的去除率; 同位素示踪法证实了2Fe能与FeO OH反应生成34Fe O, 离子方程式为:234Fe2FeO OHFe O2H,2Fe将不导电的FeO OH转化为可导电的34Fe O, 利于电子转移, 故答案为:234Fe2FeO OHFe O2H,2Fe将不导电的FeO OH转化为可导电的34Fe O,利于电子转移; (4)根据实验结果可知2Fe的作用是将不导电的FeO OH转化

31、为可导电的34Fe O,而3NO的去除率由铁的最终物质形态确定, 因此可知实验初始 pH 会影响2Fe的含量, 故答案为: 初始 pH 低时, 产生的2Fe充足;初始 pH 高时,产生的2Fe不足。 27(1)加速溶解 (2) Na2SO4 Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl (3)ABCD (4)会引入新的杂质 (5)Na2CO3 (6) 2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2+Cl2 黄绿色 淀粉碘化钾试纸 【解析】粗盐除 NaCl 外,还含有 MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质,加水溶解后,加入过量的 BaCl2溶液,沉淀溶液中的硫酸根离子,再加入过量的

32、NaOH 溶液,沉淀溶液中的 Mg2+,再加入过量的 Na2CO3溶液,沉淀溶液中的 Ca2+,同时沉淀过量的 Ba2+,过滤,滤去 BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3沉淀以及泥沙,向滤液中加入盐酸,中和过量的 NaOH 和 Na2CO3溶液,将得到的 NaCl 溶液进行蒸发浓缩,同时使过量的 HCl 挥发掉,然后冷却结晶,洗涤、烘干、得到纯净的 NaCl 晶体,据此解答。 (1) 第步粗盐溶解操作中用玻璃棒搅拌,可加速粗盐的溶解,故答案为:加速溶解; (2) 根据以上分析可知第步操作加入过量的 BaCl2目的是除去粗盐中的 Na2SO4,反应的方程式为Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl; (3) 通过过滤可把溶液中的不溶物除去,则可以除去的物质有泥沙、BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3,答案选 ABCD; (4) 提纯的是氯化钠,若用氢氧化钾会引入新的杂质氯化钾; (5) 根据以上分析可知在利用粗盐制备精盐过程的第步操作中,加入适量盐酸的目的是除去滤液中的 NaOH和 Na2CO3。 (6) 电解饱和食盐水的化学方程式为 2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2+Cl2;电解过程中,阳极氯离子放电,有黄绿色氯气产生,氯气具有强氧化性,可用湿润的淀粉碘化钾试纸试纸检验该气体。