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化学反应与能量变化专题训练
一、选择题
1．下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则1 mol硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放热为 114.6 kJ
B．H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1
C．放热反应比吸热反应容易发生
D．1 mol丙烷燃烧生成水和二氧化碳所放出的热量是丙烷的燃烧热
2．如图是反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)进行过程中的能量变化曲线。下列相关说法正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．使用催化剂后反应热减小
C．热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－510 kJ·mol－1
D．曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂后的能量变化
3．根据下列热化学方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1
可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( )
A．ΔH＝＋244.1 kJ·mol－1 B．ΔH＝－488.3 kJ·mol－1
C．ΔH＝－996.6 kJ·mol－1 D．ΔH＝＋996.6 kJ·mol－1
4．下列叙述正确的是( )
A．纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应速率加快
B．甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中，
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其负极上发生的反应为：CH3OH＋6OH－＋6e－===CO2↑＋5H2O
C．在铁上镀铜时，金属铜作阴极
D．电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度不变
5．某小组为研究电化学原理，设计如图所示装置。下列叙述不正确的是( )
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
6．下列有关电化学的示意图中正确的是( )
7．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，某电极上产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法正确的是( )
A．可以用石墨作阳极，铁作阴极
B．除去CN－的反应式为：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
C．阴极的电极反应式为：Cl－＋2OH－＋2e－===ClO－＋H2O
D．阳极的电极反应式为：2CN－＋12OH－－10e－===N2↑＋2CO＋6H2O
8．用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中，正确的是( )
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A．燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．此装置用于铁表面镀铜时，a为铁
C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出
D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下，a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等
9．某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是( )
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
10．如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是( )
A．电源B极是正极
B．甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，相同时间内，生成各单质的物质的量之比为1∶2∶3∶2
C．欲用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液是AgNO3 溶液
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D．丁装置中X极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒带负电荷
二、非选择题
11．由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点。为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发。燃料电池的燃料选择有氢气、甲醇等。
(1)二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气合成为甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285 kJ·mol－1 ①
CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.0 kJ·mol－1 ②
写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇空气燃料电池。这种稀土金属氧化物在高温下能传导O2－。
①这个电池的正极发生的反应是______________________________；
负极发生的反应是_________________________________________。
②在稀土氧化物的固体电解质中，O2－的移动方向是_____________________________。
③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车。主要原因是_______________________________。
12．第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。
(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应，生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为___________________________。
(2)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2
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。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_________________。
(3)Cu2O是一种半导体材料，可通过如图所示的电解装置制取，电解总反应式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，阴极的电极反应式是_________________。
用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有1 mol H2被消耗时，Cu2O的理论产量为________g。
13．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择________(填字母)。
a．碳棒 b．锌板 c．铜板
用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因：______________________。
（2）图2中，钢闸门C作________极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应为________________________________________，
检测该电极反应产物的方法是________________________。
（3）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的________极(填“正”或“负”)。F电极上的电极反应为
________________________________________________________________________。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因：________________________________________________________________________
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化学反应与能量变化专题训练
1. B 解析 中和热是指生成1 mol H2O时放出的热量，1 mol 硫酸与足量氢氧化钡溶液反应除了生成2 mol水外，还生成了硫酸钡，放热大于114.6 kJ，A错误；燃烧热是指1 mol 燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝－2×(－285.8 )＝＋571.6 kJ·mol－1，B正确；反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，与反应吸热还是放热无关，如放热反应中铝热反应要高温才能进行，氢氧化钡晶体与氯化铵的反应尽管是吸热反应，但常温下搅拌就可进行，C错误；不能确定生成的是气态水还是液态水，D错误。
2. D 解析 根据图像知，该反应生成物总能量低于反应物总能量，所以，该反应是放热反应，A选项错误；催化剂只改变反应所需要的能量(活化能)，不改变反应物和生成物总能量，故反应热不受催化剂影响，B选项错误；由图示知，ΔH＝419－510＝－91 kJ·mol－1，C选项错误；a曲线表示无催化剂时能量的变化，b曲线表示加入催化剂，反应需要的能量减小，但反应热没有改变，D选项正确。
3. B 解析 由盖斯定律可推知，将①×2＋②×2－③即可得2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)，同理该方程式的反应热ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝－488.3 kJ·mol－1。
4. A 解析 A项中加入少量CuSO4溶液发生反应：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，置换出的铜和锌，以及硫酸溶液构成原电池，使反应速率加快，故A项正确；B项中甲醇作负极反应物，发生氧化反应，失去电子，正确的电极反应式为：CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O，故B项错误；电镀时，应该镀层金属作阳极，镀件作阴极，若在铁上镀铜，应该金属铜作阳极，故C项错误；电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe等杂质，使电解质溶液中Cu2＋浓度减小，故D项错误。
5. D 解析 a和b不连接时，不能构成原电池，铁与Cu2＋发生置换反应，生成的铜附着在铁片上，A项正确；a和b用导线连接，构成原电池，溶液中的Cu2＋得到电子生成铜在铜片上析出，B项正确；无论a和b是否连接，都是铁片不断溶解生成Fe2＋，溶液中的Cu2＋不断得到电子生成Cu，溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；
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a和b分别连接直流电源正、负极时，铜片作阳极，失电子生成Cu2＋，溶液中Cu2＋向阴极移动，在阴极上得电子，D项错误。
6. D 解析 A项，Zn应为原电池的负极，Cu为原电池的正极，错误；B项，盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换，错误；C项，两电极应互换，错误；D项，电解饱和NaCl溶液，Cl－在阳极放电产生Cl2，溶液中的H＋在阴极获得电子而产生H2，正确。
7. A 解析 该电解质溶液呈碱性，电解时，可以用不活泼金属或导电非金属作阳极，较不活泼金属作阴极，所以可以用石墨作阳极、铁作阴极，故A正确；阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，为二氧化碳和氮气，该溶液呈碱性，所以反应物中没有H＋，反应方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，故B错误；电解质溶液呈碱性，则阴极上水失电子生成H2和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故C错误；阳极上Cl－失电子生成氯气，氯气和OH－反应生成ClO－和水，所以阳极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，故D错误。
8. C 解析 在氢氧燃料电池中，H2为负极发生氧化反应：2H2－4e－===4H＋，正极为O2，发生还原反应，在酸性条件下电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A项错；从图中可以分析，a为电解池的阳极，b为阴极，若用于铁表面镀铜，则阳极为镀层金属，即铜，B项错；C项相当于铜的精制，正确；a、b两极均是石墨时，a极发生反应：4OH－－4e－===2H2O
＋O2↑，产生的气体与电池中消耗的H2体积不相等，D项错。
9. D 解析 由电极反应式可知，H2通入的一极为负极，O2通入的一极为正极，故a为负极、b为正极，电子应该是通过外电路由a极流向b极，A错误；b极上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B错误；没有明确此时是否处于标准状况，故无法计算消耗H2的体积，C错误。
10. C 解析 向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极碱性增强，其电极反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，F极为阴极，则电源B极为负极，A错；C、D、E、F电极分别生成O2、Cu、Cl2、H2，相同时间内，生成各单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2，B错；G为阳极，为镀层金属Ag，C对；X极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒向Y极移动，因此胶粒带正电荷，D错。
11. （1）CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝＋298.5 kJ·mol－1
（2）①O2＋4e－===2O2－ CH3OH＋3O2－－6e－===CO2↑＋2H2O
②正极流向负极 ③燃料电池的能量转化率高
解析：（1）热化学方程式①×－②可得合成甲醇的热化学方程式为CO2
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(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝＋298.5 kJ·mol－1。（2）该燃料电池的正极是O2得电子，而负极则是甲醇失电子的反应。由于正极O2得电子生成O2－，从而导致正极富余O2－，而负极缺乏O2－，故在固体电解质中O2－从正极流向负极；燃料电池中使用的燃料不经过燃烧而直接转化为电能，能量转化率高。
12. （1）C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g) ΔH＝－5 121.9 kJ·mol－1
（2）增大 NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
（3）2H＋＋2e－===H2↑ 144
解析 （2）混合动力车上坡或加速时需要动力，故反应为原电池放电反应，即乙电极为正极，发生反应NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，故乙电极周围溶液的pH增大。
（3）电解池的阴极发生还原反应，即2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。当电池中有1 mol H2被消耗时有 2 mol 电子转移，根据电子守恒可知Cu2O的理论产量为 144 g。
13. （1）b 锌等作原电池的负极，(失电子，Zn－2e－===Zn2＋)不断遭受腐蚀，需定期拆换 （2）阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 将湿润的淀粉KI试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成Cl2(或取阳极附近溶液滴加淀粉KI溶液，变蓝)
（3）①负 ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－ ②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
解析 （1）图1采用牺牲阳极的阴极保护法，牺牲的金属的活泼性应强于被保护的金属，材料B可以为锌板。（2）图2为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，作阴极，则D作阳极，Cl－在阳极发生失电子反应生成Cl2。可以用湿润的淀粉KI试纸或淀粉碘化钾溶液来检验Cl2。（3）①镁具有较强的还原性，且由图示可知Mg转化为Mg(OH)2，发生失电子的氧化反应，故E为负极。ClO－具有强氧化性，且由图示可知在F电极(正极)ClO－转化为Cl－，发生得电子的还原反应。②Mg可与水缓慢反应生成H2(与热水反应较快)，即发生自腐蚀现象。
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