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1、专题1化学反应与能量变化单元检测题一、单选题1关于如图所示转化关系，下列说法正确的是AH20BH1H3CH3 =H1+H2DH1=H2+H32锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法错误的是A0t1时，铁可能发生了析氢腐蚀Bt1t2时，铁一定发生了吸氧腐蚀C负极反应为：Fe-3e-=Fe3+D用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性3一定条件下，有关有机物生成环己烷的能量变化如图所示，下列说法正确的是A苯分子中不存在3个完全独立的碳碳双键，故BC反应，反应物总能量低于生成物总能量D苯与氢气反应过程中有键生成4以铜作催化剂的一种铝硫电
2、池的示意图如图所示，电池放电时的反应原理为。下列说法错误的是(阳离子交换膜只允许阳离子通过)A充电时，Cu/CuxS电极为阳极B充电时，阳极区的电极反应式为C放电时，K+通过阳离子交换膜向Cu/CuxS电极移动D放电时，每转移1mol电子，负极区电解质溶液质量减轻30g5如图所示的装置，通电较长时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16g，乙池中某电极上析出0.64g某金属。下列说法中正确的是A甲池是b电极上析出金属银，乙池是c电极上析出某金属B甲池是a电极上析出金属银，乙池是d电极上析出某金属C该盐溶液可能是CuSO4溶液D该盐溶液可能是Mg(NO3)2溶液6中国文化源远流长，三星堆出土了大量
3、文物，下列有关说法正确的是。A测定文物年代的与互为同素异形体B三星堆出土的青铜器上有大量铜锈，可用明矾溶液除去C青铜是铜中加入铅，锡制得的合金，其成分会加快铜的腐蚀D文物中做面具的金箔由热还原法制得7游泳池水质普遍存在尿素超标现象，一种电化学除游泳池中尿素的实验装置如下图所示(样品溶液成分见图示)，其中钌钛常用作析氯电极，不参与电解。已知：，下列说法正确的是A电解过程中不锈钢电极会缓慢发生腐蚀B电解过程中钌钛电极上发生反应为C电解过程中不锈钢电极附近pH降低D电解过程中每逸出22.4LN2，电路中至少通过6mol电子8下列事实不能用原电池原理解释的是A白铁(镀锌)制品比一般铁器耐腐蚀B铁片、铝
4、片在冷的浓硫酸中钝化C工程施工队在铁制水管外刷一层“银粉”D纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量溶液后反应速率加快9根据所示的能量图，下列说法正确的是A断裂和的化学键所吸收的能量之和小于断裂的化学键所吸收的能量B的总能量大于和的能量之和C和的能量之和为D10“天朗气清，惠风和畅。”研究表明，利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO，简化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热H = -283 kJmol-1，则2N2O(g)=2N2(g) + O2(g)的反应热H (kJmol-1)为A-152B-76C+76D+15211用下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测得具支
5、锥形瓶中压强、溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列分析错误是A压强增大主要是因为产生了H2BpH=4时正极只发生：O2+ 4e+ 4H+2H2OC负极的反应都为：Fe-2e- Fe2+D都发生了吸氧腐蚀12关于下列的判断正确的是A，BCD，二、填空题13城镇地面下常埋有纵横交错的多种金属管道，地面上还铺有铁轨等。当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置，请分析其工作的原理_。14相同金属在其不同浓度的盐溶液中可形成浓差电池。现用此浓差电池电解Na2SO4溶液(电极a和b均为石墨电极)可以制得O2、H2、H2SO4
6、、NaOH。(1)当电路中转移1mol电子时，电解池理论上能产生标况下的气体_L。(2)电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得NaOH_g。15二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H1=+41kJmol-1CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) H2=-90kJmol-1总反应的H=_kJmol-1；若反应为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_(填标号)，判断的理由是_。A B C D16下图各烧杯中盛有等浓度的食盐水，铁在其中被
7、腐蚀的速率由快至慢的顺序为_。A B C三、计算题17氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。(1)如图是(g)和(g)反应生成1mol(g)过程中能量的变化示意图，请写出和反应的热化学方程式_(2)若已知下列数据化学键H-HN=N键能/kJmol-1435943试根据表中及图中数据计算NH的键能_kJmol-1(3)用催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。已知：若1mol还原NO至，则该反应过程中的反应热H3_kJ/mol(用含a、b的式子表示)。(4)捕碳技术(主要指捕获)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前和已经被用作工业捕碳剂，它们与可发生如下
8、可逆反应：反应I：反应II：反应：则H3与H1、H2之间的关系是H3=_。18、某实验小组用100mL0.55molLNaOH溶液与100mL0.5molL盐酸进行中和热的测定，装置如图所示。(1)回答下列问题：图中装置缺少的仪器是_。若将盐酸改为相同体积、相同浓度的醋酸，测得中和热为H1，NaOH溶液与盐酸反应中和热为H，则H1_H (填写、=)；若测得该反应放出的热量为2.84kJ，请写出盐酸与NaOH溶液反应的中和热的热化学方程式：_、已知1g的甲烷完全燃烧生成液态水放出akJ的热量。(2)写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式为_。、发射卫星可用肼做燃料，二氧化氮做氧化剂，两者反应生成氮气和
9、水蒸气。已知：kJmolkJmol(3)写出肼和二氧化氮反应的热化学方程式为：_。(4)有科学家预言，氢能将成为21世纪的主要能源，而且是一种理想的绿色能源。若1mol氢气完全燃烧生成1mol气态水放出241kJ的热量，已知H-O键能为463kJmol，O=O键能为498kJmol，计算H-H键能为_kJmol。四、工业流程题19铑(Rh)是在1803年由WllamWllston发现的一种铂系金属，铑及其合金、配合物可用于制醛类和醋酸的催化剂等。下图是一种从废铑催化剂(含铑、有机杂质和少量Cu)中回收铑的工艺流程：已知：铑的氧化物性质稳定且极难溶解；氢氧化铑是一种两性氢氧化物，KspRh(OH
10、)3=110-23(1)焚烧的目的是_和将Cu转化为CuO。(2)实验室探究焚烧温度对铑回收率的影响，结果如图，当焚烧温度高于320时，铑的回收率降低的可能原因是_。(3)“加热至熔融”步骤的主要目的是将焚烧后的铑单质转化成可溶性的Rh2(SO4)3，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：2，则该反应还原产物为_。(4)用氨水沉淀铑元素的离子方程式为_；此步骤中，pH不能太高(实际调节pH在8左右)的原因是_。(5)电解还原时，析出铑的电极与外电源的_(填“正”或“负”)极相连接。(6)铑的配合物离子Rh(CO)2I2-可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述正确的是_(填序号)。AC
11、H3COI是反应中间体B甲醇羰基化反应为CH3OH+COCH3CO2HC反应过程中Rh的成键数目保持不变20以钛铁矿(主要成分为，还含有等杂质)为原料合成锂离子电池的电极材料钛酸锂()和磷酸亚铁锂()的工艺流程如图所示。回答下列问题：(1)“溶浸”后溶液中含有金属元素的阳离子主要包括、_。“滤液”经加热水解后转化为富钛渣(钛元素主要以形式存在)，写出上述转化的离子方程式：_。(2)“溶钛”过程反应温度不能太高，其原因是_。(3)“沉铁”过程反应的化学方程式为_，“沉铁”后的滤液经处理后可返回_工序循环利用。(4)“煅烧”制备的过程中，理论上投入和的物质的量之比为_。(5)以和作电极组成电池，充
12、电时发生反应：，阳极的电极反应式为_。(6)从废旧电极中可回收锂元素。用硝酸充分溶浸废旧电极，测得浸取液中，加入等体积的碳酸钠溶液将转化为沉淀，若沉淀中的锂元素占浸取液中锂元素总量的90%，则反应后的溶液中的浓度为_ 已知，假设反应后溶液体积为反应前两溶液体积之和。试卷第9页，共10页学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司参考答案：1D【解析】ACO（g）+O2（g）=CO2（g）为CO的燃烧，放出热量，H20，故A错误；BC不充分燃烧生成CO，充分燃烧生成CO2，充分燃烧放出的热量大于不充分燃烧，焓变为负值，则H1Fe，则Fe做正极被保护，所以白铁(镀锌)制品比一般铁器耐腐蚀，
13、A不选；B铁、铝常温下与冷的浓硫酸反应生成致密的氧化膜而钝化，不能用原电池原理解释，B选；C铁外刷一层“银粉”，阻止与氧气接触，破坏了原电池的构成条件，保护铁不被腐蚀，C不选；D锌与少量溶液反应置换单质Cu，形成Zn-Cu原电池，可加快反应速率，D不选；故选：B。9B【解析】A右图示可知，该反应为吸热反应，故断裂和的化学键所吸收的能量之和大于断裂的化学键所吸收的能量，A错误；B右图示可知，该反应为吸热反应，故生成物的总能量高于反应物的总能量，即的总能量大于和的能量之和，B正确；C由图示可知，和的键能之和为，C错误；D反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能，故该反应的热化学方程式为：，D错误
14、；故答案为：B。10A【解析】已知CO(g)的燃烧热H = -283 kJmol-1，可得，由图可得N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)H=-330+123-229+77=-359kJ/mol，由盖斯定律，(反应-)2可得反应2N2O(g)=2N2(g) + O2(g)，反应热H =( -359+283)2 =-152kJmol-1，故选：A。11B【解析】ApH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A正确；B若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的压强会有下降；而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不
15、变，说明除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，B错误；C锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反应式为：Fe-2e-Fe2+，C正确；D由题干溶解氧随时间变化曲线图可知，三种pH环境下溶解氧的浓度都有减小，则都发生了吸氧腐蚀，D正确；故答案为：B。12C【解析】A反应1为化合反应，是放热反应，则，反应2是水的电离，是吸热反应，A错误；B反应1的为负数，反应2为正数，则，B错误；C由盖斯定律反应1+反应2得到反应3，则，C正确；D未知、的绝对值大小，无法判断是否大于0，D错误；故选：C。13钢铁输水管与镁块相连
16、形成原电池，镁作负极，发生氧化反应被腐蚀，钢铁输水管作正极，受到保护【解析】根据牺牲阳极的阴极保护法分析解答。【解析】镁比铁活泼，根据图示，钢铁输水管与镁块相连形成原电池，镁作负极，发生氧化反应被腐蚀，钢铁输水管作正极，受到保护，避免了钢铁输水管的腐蚀，故答案为：钢铁输水管与镁块相连形成原电池，镁作负极，发生氧化反应被腐蚀，钢铁输水管作正极，受到保护。14(1)16.8(2)160【解析】浓差电池中左侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，所以Cu(1)电极为正极、电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2+2e-=Cu，则Cu (2 )电极为负极，电极反应式为Cu+2e-=Cu2+；电解槽
17、中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为2H2O-4e- =O2+4H+，阴极上水发生得电子的还原反应生成氢气，电极反应为2H2O+2e-=H2+2OH-，则钠离子通过离子交换膜c生成NaOH、为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、为阴离子交换膜，以此来解析；(1)电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为2H2O-4e- =O2+4H+，阴极上水发生得电子的还原反应生成氢气，电极反应为2H2O+2e-=H2+2OH-，根据电子守恒有O2eH2可知1mold电子，生成0.25molO2和0.5molH2；总共0.75
18、mol，V=0.75mol22.4L/mol=16.8L；(2)电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5mol/L，正极析出Cu:( 2.5-1.5 ) mol/L2L=2mol，正极反应为Cu2+2e-=Cu，阴极反应为2H2O+2e-=H2+2OH-，根据电子守恒有Cu2e2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n(NaOH)=2n(Cu)=4mol，则m(NaOH) =nM=4mol40g/mol=160g。15 -49 A H1为正值，H2和H为负值，反应活化能大于反应的【解析】根据盖斯定律，总反应=反应+反应，则；反应为吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，反应
19、和总反应为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，又知反应为慢反应，所以反应的活化能更高，A正确；判断的理由是H1为正值，H2和H为负值，反应活化能大于反应的。16B、A、C【解析】C中铁做阴极，电极表面发生还原反应受到保护，腐蚀最慢；A属于化学腐蚀，腐蚀较慢；B中Fe比Cu活泼，做原电池的负极导致铁腐蚀很快，综上分析铁在其中被腐蚀的速率由快至慢的顺序为：B、A、C。17 390 【解析】(1)先求出此反应的焓变，根据热化学方程式的书写规则再写出热化学方程式；(2)根据反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能计算；(3)利用盖斯定律计算；(4)利用盖斯定律计算。【解析】(1)反应物总能量大于
20、生成物总能量，应为放热反应，生成1mol氨气放出46kJ热量，则反应的热化学方程式为；故答案为；(2)反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，设N-H的键能为x，则，解得x=390kJ/mol；故答案为390；(3)已知利用盖斯定律将-3可得H=3b-akJmol1，则1mol还原NO至的反应热为；故答案为(4)根据反应反应：反应：反应：可知：反应=反应II2-反应I，因此H3=2H2-H1；故答案为2H2-H1。18(1) 环形玻璃搅拌棒 HCl(aq)NaOH(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H56.8kJ/mol(2)kJ/mol(3)kJ/mol(4)436【解析】（1）由图可
21、知，图中缺少让氢氧化钠溶液和盐酸完全反应的环形玻璃搅拌棒，故答案为：环形玻璃搅拌棒；醋酸是一元弱酸，在溶液中电离时会吸收热量，所以将盐酸改为相同体积、相同浓度的醋酸，会使测得的中和热H1大于氢氧化钠溶液与盐酸反应的中和热H；100mL0.55mol/L氢氧化钠溶液与100mL0.5mol/L盐酸完全反应生成0.05mol水，由测得该反应放出的热量为2.84kJ可知，中和热H=56.8kJ/mol，则反应的热化学方程式为HCl(aq)NaOH(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H56.8kJ/mol，故答案为：；HCl(aq)NaOH(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H56.8kJ/mol
22、；（2）由1g的甲烷完全燃烧生成液态水放出akJ的热量可知，反应的反应热H=16a kJ/mol，则反应的热化学方程式为kJ/mol，故答案为：kJ/mol；（3）将已知反应依次编号为，由盖斯定律可知，反应得到肼和二氧化氮反应，则反应热H=(534kJ/mol) (+66.4kJ/mol)=567.2kJ/mol，则反应的热化学方程式为kJ/mol，故答案为：kJ/mol；（4）设氢氢键的键能为akJ/mol，由1mol氢气完全燃烧生成1mol气态水放出241kJ的热量可得：2463kJ/mol(akJ/mol+498kJ/mol)=241kJ，解得a=436，故答案为：436。19 除去有机
23、杂质 温度过高，铑转化为性质稳定且极难溶解的氧化物，影响后续铑的回收 SO2 Rh3+3NH3H2O=Rh(OH)3+3 防止碱性强Rh(OH)3溶解，导致铑的损失 负 AB【解析】废铑催化剂(杂质主要为有机杂质和少量Cu)，焚烧除去有机杂质和将Cu转化为CuO，加热熔融，加入KHSO4，生成Rh2(SO4)3、CuSO4，加入氨水调节pH，生成Rh(OH)3沉淀和Cu(NH3)4SO4溶液，过滤，用盐酸溶解Rh(OH)3得Rh3+的盐溶液，电解生成Rh单质。【解析】(1)由题意可知废铑催化剂(杂质主要为有机杂质和少量Cu)，焚烧的目的是通过燃烧除去有机杂质和将Cu转化为CuO。(2)铑的氧化
24、物性质稳定，因此在焚烧时需注意控制温度为320，温度过低则达不到完全灰化的目的，大量有机杂质仍然滞留在其中；温度过高，铑会被氧化成铑的氧化物(性质稳定，难溶解)，影响后续铑的回收。(3)熔融下铑和KHSO4反应生成Rh2(SO4)3，Rh元素化合价升高，化合价下降的元素是S，根据氧化剂与还原剂的物质的量之比=3：2和电子得失守恒，还原产物为SO2，其方程式为2Rh+12KHSO4=Rh2(SO4)3+3SO2+6K2SO4+6H2O。(4)用氨水调pH，NH3H2O电离产生的OH与Rh3+反应生成Rh(OH)3沉淀，其离子方程式为Rh3+3NH3H2O=Rh(OH)3+3，氢氧化铑是一种两性氢
25、氧化物，此步骤中，pH不能太高(实际调节pH在8左右)是为了防止碱性强Rh(OH)3溶解，导致铑的损失。(5)加盐酸使Rh(OH)3溶解，电解还原时，溶液中的Rh3+得电子在阴极析出得到粗铑粉，析出铑的电极与外电源的负极相连，再经过酸洗、水洗、焙烧得到纯铑粉。(6)题干中明确指出，铑的配合物Rh(CO)2I2充当催化剂的作用，用于催化甲醇羰基化。由题干中提供的反应机理图可知，铑配合物在整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，甲醇羰基化反应所需的反应物除甲醇外还需要CO，最终产物是乙酸；因此，凡是出现在历程中的，既非反应物又非产物的物种如CH3COI以及各种配离子等，都
26、可视作中间产物。由上述分析可推知正确答案为AB。【点睛】本题以废铑催化剂(含铑、有机杂质和少量Cu)回收铑为载体，考查化学工艺流程，明确流程中各步的反应原理是解题关键，熟悉常见元素化合物的性质，培养学生应用知识解决问题的能力。20(1) (2)因温度过高而分解，氨水因温度过高而挥发(3) 溶浸(4)1:1(5)(6)0.4【解析】钛铁矿和足量盐酸反应后，其中SiO2和盐酸不反应，其他成分转化为盐酸盐，过滤后的滤液中含有溶于水的氯酸盐，加热过程中，TiOCl+水解生成TiO2.H2O沉淀，过滤得到含TiO2.H2O的钛渣，加入双氧水、氨水后得到氧钛化合物，煅烧后得到TiO2，然后和Li2CO3反
27、应得到Li4Ti5O12；富铁液加入双氧水和磷酸后，Fe2+转化为FePO4沉淀，然后和Li2CO3、H2C2O4高温煅烧生成LiFePO4，据此分析；【解析】（1）钛铁矿的成分中只有SiO2与盐酸是不反应的， FeO 、TiO2、MgO、CaO与盐酸反应后产生的阳离子有 Mg2+、TiOCl+、等。 TiOCl+水解成 TiO2 2H2O，温度越高水解越完全，水解离子方程式是 ；（2）“溶钛”过程加入的试剂会因温度过高而分解，氨水易挥发，故该过程温度不能太高；（3）由流程图可知，H2O2为氧化剂，H3PO4为沉淀剂，则“沉铁”步骤反应的化学方程式为2FeCl2+H2O2+2H3PO4=2FePO4+4HCl+2H2O，根据流程图，生成的盐酸可返回溶浸工序循环使用；（4）结合分析可知，FePO4、Li2CO3、H2C2O4高温煅烧生成LiFePO4，则反应的化学方程为： ，结合放出式可知Li2CO3和 H2C2O4的理论投入量的物质的量之比为1:1；（5）充电时装置为电解池，阳极发生氧化反应，根据 可知，生成的过程中发生氧化反应，则阳极的电极反应式为：；（6）浸取液中，加入等体积的碳酸钠溶液将转化为沉淀，若沉淀中的锂元素占浸取液中锂元素总量的90%，设浸取液的体积为VL，则沉淀后的，则，故。答案第17页，共8页