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。