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山东省德州市夏津县第一中学2020-2021学年高二化学上学期第一次月考试题
山东省德州市夏津县第一中学2020-2021学年高二化学上学期第一次月考试题
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山东省德州市夏津县第一中学2020-2021学年高二化学上学期第一次月考(10月)试题(含解析)
说明:本试卷满分 100 分,分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,试题答案请用 2B 铅笔或 0.5mm 签字笔填涂到答题卡规定位置上,书写在试题上的答案无效。考试时间 90 分钟。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 Mg 24 S 32 Cl 35.5 Cu 64
第I卷(选择题40分)
一、单选题(每题2分,共20分)
1. 能量通常包括热能、电能、光能、机械能、化学能等,下列有关能量转化关系的判断错误的是( )
A. 甲烷燃烧:化学能转化为热能和光能
B. 植物进行光合作用:太阳能转化为化学能
C. 二次电池放电:电能转化为化学能
D. 风力发电:风能转化为机械能,机械能转化为电能
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲烷在氧气中剧烈燃烧,产生淡蓝色火焰,放出大量的热,所以该过程中除了将化学能转化为热能外,还有一部分化学能转化为光能,故A正确;
B.光合作用是植物把接收到的光能转化为化学能贮存起来,故B正确;
C.二次电池放电,化学能转化为电能,故C错误;
D.风力发电主要是将风能转化为风轮的机械能,再通过发电机转化为电能,故D正确;
选C。
2. 某实验小组用50 mL 0.50 mol•L−1盐酸与50 mL 0.55 mol•L−1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。下列说法不正确的是
A. 烧杯间填满碎泡沫塑料作用是减少热量散失
B. 大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值偏小
C. 实验中改用60 mL 0.50 mol•L−1盐酸与50 mL 0.55 mol•L−1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量不相等,所求中和热也不相等
D. 用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会偏小
【答案】C
【解析】
【详解】A.泡沫塑料能隔热,烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是减少热量散失,故A正确;
B.大烧杯上如不盖硬纸板,热量散失多,求得的中和热数值偏小,故B正确;
C.实验中改用60 mL 0.50 mol•L−1盐酸与50 mL 0.55 mol•L−1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量不相等,所求中和热相等,故C错误;
D.氨水电离吸热,用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会偏小,故D正确;
选C。
3. 已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是( )
A. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(1) △H=-2bkJ/mol
B. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g) △H=-4bkJ/mol
C. C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(1) △H=+bkJ/mol
D. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=-4bkJ/mol
【答案】D
【解析】
【分析】
燃烧a g乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,由物质的物质的量与反应放出的热量成正比可知,生成2mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量2bkJ,生成4mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量4bkJ,以此来解答。
【详解】由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,则乙炔燃烧的热化学方程式为2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);△H=-4bkJ/mol,故答案为D。
4. 下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是( )
A. 1 mol H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(s)]<S[H2O(g)]
B. 自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小
C. 反应:CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)能否自发进行,主要由ΔS>0决定
D. 反应NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
【答案】B
【解析】
【详解】A.物质聚集状态不同熵值不同,气体S>液体S>固体S,1mol H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(s)]<S[H2O(g)],故A正确;
B.若△H<0,△S>0,则一定自发,若△H>0,△S<0,则一定不能自发,若△H<0,△S<0或△H>0,△S>0,反应能否自发,和温度有关,则说明自发反应的熵不一定增大,非自发反应的熵也不一定减小,故B错误;
C.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)是△H>0、△S>0的反应,由△G=△H-T△S<0可自发进行可知,主要由ΔS>0决定,需要在高温下才能自发进行,故C正确;
D.由反应可知,△H>0、△S>0,能自发进行,则△H-T△S<0,则能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向,故D正确;
故答案为B。
5. 电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3的含量,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A. NH3 在电极a上发生氧化反应
B. 溶液中 K+ 向电极b移动
C. 正极的电极反应式为 O2+2e-+H2O=2OH-
D. 当电路中转移3 mo1电子时,反应消耗标准状况下NH3的体积约为22.4L
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图像可知,NH3在电极a上失电子,化合价升高,发生氧化反应,A说法正确;
B.电极b得电子,作正极,溶液中K+向正极移动,即向电极b移动,B说法正确;
C.正极的氧气化合价由0价变为-2价,得4e-,电极反应式为 O2+4e-+H2O=2OH-,C说法错误;
D.当电路中转移3 mo1电子时,消耗1mol氨气,即反应消耗标准状况下NH3的体积约为22.4L,D说法正确;
答案为C。
6. 关于如图装置的说法中正确的是
A. 该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能,属于电解池
B. 盐桥的存在使内电路离子流动不畅,因此灯泡忽明忽暗
C. 相比于单池单液原电池,该装置电流更持续和稳定
D. 盐桥中K+向左侧烧杯移动,因为左侧是负极区
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图中所示可知,该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能,属于原电池,A错误;
B.盐桥内的K+和Cl-可以自由移动,故盐桥的存在使内电路离子流动顺畅,因此灯泡不会出现忽明忽暗的现象,B错误;
C.相比于单池单液原电池,该装置使用了盐桥能够有效防止锌和硫酸铜直接接触而发生反应,这样电流更持续和稳定,C正确;
D.在原电池中阳离子移向正极,阴离子移向负极,故盐桥中K+向右侧烧杯移动,因为右侧是正极区,D错误;
故答案为:C。
7. 以纯碱溶液为原料,通过电解的方法可制备小苏打,原理装置图如下:装置工作时,下列有关说法正确的是
A. 乙池电极接电池正极,气体X为H2
B. Na+由乙池穿过交换膜进入甲池
C. NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度大
D. 甲池电极反应:4-4e-+2H2O=4+O2↑
【答案】D
【解析】
【分析】
装置图分析可知放出氧气的电极为阳极,电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气,气流浓度增大,碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子,出口为碳酸氢钠,则电极反应,4+2H2O-4e-=4+O2↑,气体X为阴极上溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气,电极连接电源负极,放电过程中生成更多氢氧根离子,据此分析判断。
【详解】A.乙池电极为电解池阴极,和电源负极连接,溶液中氢离子放电生成氢气,A错误;
B.电解池中阳离子移向阴极,钠离子移向乙池,B错误;
C.阴极附近氢离子放电破坏了水的电离平衡,电极附近氢氧根离子浓度增大,NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大,C错误;
D.放出氧气的电极为阳极,电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气,氢离子浓度增大,碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子,出口为碳酸氢钠,则电极反应为4+2H2O-4e-=4+O2↑,D正确;
故选D。
8. 采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是( )
A. 阴极的反应为
B. 电解一段时间后,阳极室的未变
C. 电解过程中,由a极区向b极区迁移
D. 电解一段时间后,a极生成的与b极反应的等量
【答案】D
【解析】
【详解】A.以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水,氧气得电子生成双氧水,阴极的反应为,故A正确;
B.阳极反应为,由a极区向b极区迁移,根据电荷守,阳极生成氢离子的量与移入阴极氢离子一样多,所以电解一段时间后,阳极室的未变,故B正确;
C.电解过程中,a是阳极、b是阴极,由a极区向b极区迁移,故C正确;
D.阳极反应为、阴极反应为,根据得失电子守恒, a极生成的与b极反应的的量不相等,故D错误;
选D。
9. 已知反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)的ΔH为正值,ΔS为负值。设ΔH和ΔS不随温度而变,下列说法中正确的是
A. 低温下能自发进行
B 高温下能自发进行
C. 任何温度下都能自发进行
D. 任何温度下都不能自发进行
【答案】D
【解析】
【分析】
根据△G=△H-T·△S进行判断,如△G<0,则反应能自发进行,如果△G>0,则任何温度下反应都不能自发进行。
【详解】反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)的△H为正值,△S为负值,则在任何温度下△G=△H-T·△S>0恒成立,所以任何温度下反应不能自发进行,故选D。
10. 青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图,下列说法正确的是
A. 腐蚀过程中,青铜基体是正极
B. 若有64g Cu腐蚀,理论上耗氧体积为22.4L(标准状况)
C. 多孔催化层加速了青铜器的腐蚀,因为改变了反应的焓变
D. 为防止腐蚀,可通过导线将铜器与直流电源负极相连
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据图示可知,青铜基体电极有Cu2+产生,Cu化合价升高,发生氧化反应,作负极,A错误;
B.在该反应中,铜失去电子变成Cu2+,64g Cu腐蚀转移2mol电子,在标况下,理论上耗氧体积为,B错误;
C.反应的焓变只与反应物、生成物的状态有关,故反应焓变不变,C错误;
D.将铜器与直流电源负极相连,则铜器做阴极,采用外加电流的阴极保护法防止腐蚀,D正确;
答案选D。
二、不定项选题(每题4分,共20分。每小题有一个或两个选项,符合题意全部选对得4分,选对但不全得1分,有选错的得0分。)
11. 化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语正确的是
A. 用铜作阴极,石墨作阳极,电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑
B. 铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb-2e-+=PbSO4
C. 粗铜精炼时,粗铜与电源正极相连,该极发生的电极反应只有Cu-2e-=Cu2+
D. 钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-2e-=Fe2+
【答案】AD
【解析】
【详解】A.铜做阴极,不参与反应,石墨做阳极,性质稳定,溶液中氯离子在阳极上失电子生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,故A正确;
B.铅蓄电池放电时的正极为二氧化铅得电子,发生还原反应,电极反应式为PbO2+2e-+4H++═PbSO4+2H2O,故B错误;
C.粗铜精炼时,纯铜作阴极,粗铜作阳极,粗铜中含有锌、铁、银等杂质,因此比铜活泼的金属锌、铁也要放电,故C错误;
D.钢铁发生电化学腐蚀的负极是铁失电子,发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-═Fe2+,故D正确;
故选AD。
12. 用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,实验装置如图①。电解过程中的实验数据如图②,横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量,纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法正确的是
A. 电解过程中,b电极表面先有红色物质析出,后有气泡产生
B. a电极上发生的反应方程式为:2H++2e-= H2↑和 4OH--4e-= 2H2O + O2↑
C. 曲线0~P段表示H2和O2混合气体的体积变化,曲线P~Q段表示O2的体积变化
D. 从开始到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为17g·mol-1
【答案】D
【解析】
【分析】
当转移电子的物质的量为0.2mol电子时,两极电极反应为:
【详解】A.电解过程中,a电极表面先有红色物质析出,后有气泡产生,排除
B.a电极上发生的反应方程式为:Cu2++2e-= Cu和4OH-—4e-==2H2O十O2↑,排除
C.曲线0~P段表示O2混合气体的体积变化,曲线P~Q段表示H2和O2的体积变化,排除
D.从开始到Q点时收集到的混合气体共0.2mol,其中氢气与氧气均为0.1mol,故气体的平均摩尔质量为=17g·mol-1
故答案为D。
13. 糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( )
A. 脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期
B. 脱氧过程中铁做原电池正极,电极反应:Fe-3e-=Fe3+
C. 脱氧过程中碳做原电池正极,电极反应:2H2O+O2+4e-=4OH-
D. 含有1.12 g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
【答案】CD
【解析】
【分析】
铁粉、氯化钠溶液、炭粉构成原电池,铁作负极,碳作正极,负极上铁失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,原电池放电过程是放热反应,结合得失电子相等进行有关计算。
【详解】A.铁粉、氯化钠溶液、炭粉构成原电池,原电池放电过程是放热反应,故A错误;
B.脱氧过程中铁作原电池负极,负极上铁失电子生成亚铁离子,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+,故B错误;
C.脱氧过程中碳做原电池正极,正极发生还原反应,电极方程式为2H2O+O2+4e-═4OH-,故C正确;
D.铁粉最终氧化产物为+3价铁,则由电子守恒知,消耗氧化剂氧气的体积(标况下)V(O2)==0.336L=336mL,故D正确;
故答案为CD。
14. 氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液,下列有关该电池的叙述正确的是()
A. 正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-
B. 工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量浓度不变
C. 该燃料电池的总反应方程式为:2H2+O2=2H2O
D. 用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24LCl2时,有0.2mol电子转移
【答案】AC
【解析】
【详解】A.正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故A正确;
B.负极上氢气和氢氧根离子反应生成水,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以溶液中钾离子没有参与反应,根据原子守恒知,KOH的物质的量不变,浓度变小,故B错误;
C.负极电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,反应的总方程式为2H2+O2=2H2O,故C正确;
D.没有指明是否是标准状况,因此氯气的物质的量不能确定,故D错误;
故选:AC。
15. 含乙酸钠和氯苯()的废水可以利用微生物电池除去,其原理如图所示,下列说法错误的是
A. 该装置能将化学能转化为电能
B. B极上发生氧化反应
C. 每有1 mol CH3COO-被氧化,质子交换膜中通过8 mol电子
D. A极电极反应式为:+2e-+H+=Cl-+
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.该装置是原电池,能将化学能转化为电能,A正确;
B.原电池中阳离子向正极移动,所以B极是负极,发生氧化反应,B正确;
C.电子只能通过导线传递,不能通过质子交换膜,C错误;
D.A极是正极,氯苯在此极得电子发生还原反应,生成苯和氯离子,电极反应式书写正确,D正确;
答案选C。
II卷(60分)
三、非选择题
16. (1)奥运会火炬常用的燃料为丙烷、丁烷等。已知:丙烷的摩尔燃烧焓△H1= - 2220 kJ/mol,正丁烷的摩尔燃烧焓△H2= -2878 kJ/ mol;异丁烷的摩尔燃烧焓△H3= -2869.6 kJ/mol。
①下列有关说法不正确的是_______________ (填标号)。
A 奥运火炬燃烧时的能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能
B 异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多
C 正丁烷比异丁烷稳定
②已知1 mol H2燃烧生成液态水放出的热量是285. 8 kJ,现有6 mol由氢气和丙烷组成的混合气体,完全燃烧时放出的热量是3649 kJ,则该混合气体中氢气和丙烷的体积比为____。
(2)利用氢气可以制取工业原料乙酸。已知:
Ⅰ.CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1
Ⅱ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
Ⅲ.H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
①相同质量的CH3COOH、C、H2完全燃烧时,放出热量最多的是______________。
②利用上述信息计算反应:2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l) ΔH=_________ kJ·mol-1。
(3)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。
反应 A:4HCl+O22Cl2+2H2O
已知:ⅰ.反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。
ⅱ.
写出此条件下反应A的热化学方程式是_______________________________________。
【答案】 (1). BC (2). 5:1 (3). H2 (4). -488.3 (5). 4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6kJ/mol
【解析】
【详解】(1)①A.奥运火炬燃烧时伴随着发光、发热的现象,能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能,故A正确;
B.异丁烷和正丁烷互为同分异构体,所含化学键种类和数目相同,故B错误;
C.正丁烷的燃烧热△H2=-2878kJ/mol,异丁烷的燃烧热△H3=-2869.6kJ/mol,由此可知,正丁烷的能量高于异丁烷,而物质的能量越低越稳定,故异丁烷更稳定,故C错误;
故答案为BC;
②设氢气的物质的量为x,丙烷的物质的量为y,则x+y=6mol,6mol由氢气和丙烷组成的混合气体,完全燃烧时放出的热量是3649kJ,则258.5kJ/molx+2220kJ/moly=3469kJ,解得:x=5mol,y=1mol,相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比,则该混合气体中氢气和丙烷的体积比为5:1;
(2)已知:Ⅰ.CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1Ⅱ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1Ⅲ.H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
①1gCH3COOH、C、H2完全燃烧时放出的热量分别为:、、,则可知相同质量的CH3COOH、C、H2完全燃烧时,放出热量最多的是H2;
②已知:①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1,②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,③H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,利用盖斯定律,将②×2+③×2-①可得2C(s)+2H2(g)+O2(g)═CH3COOH(l),则△H4=2×(-393.5kJ/mol)+2×(-285.8kJ/mol)-(-870.3kJ/mol)=-488.3kJ/mol;
(3)依据反应A中,4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的热量,反应的热化学方程式为:4HCl(g)+O2(g)⇌2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-115.6 kJ/mol。
【点睛】应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
17. 热力学标准态(298 K、101 kPa)下,由稳定单质发生反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。图甲为ⅥA族元素(包括氧、硫、硒、碲)氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题。
(1)①请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系: ________________________________________________________________________。
②硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为______________________________。
(2)在25 ℃、101 kPa下,已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ,该反应的热化学方程式是_________________________________。
(3)根据图乙写出反应CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)的热化学方程式:___________________________。
(4)由金红石(TiO2)制取单质Ti的步骤为:
TiO2―→TiCl4 Ti
已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
Ⅲ.TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g)ΔH=________________。
(5)肼(N2H4)可作为火箭发动机的燃料,肼(N2H4)与氧化剂N2O4(l)反应生成N2和水蒸气。已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(l) ΔH1=-195 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1
试计算1 mol N2H4(l)与N2O4(l)完全反应生成N2和水蒸气时放出的热量为__________,写出N2H4(l)和N2O4(l)反应的热化学方程式:______________________________________。
(6)有关肼化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O==O为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H键所需的能量是______ kJ。
【答案】 (1). 非金属元素氢化物越稳定,ΔH 越小 (2). H2Se(g)=Se(s)+H2(g) ΔH=-81 kJ·mol-1 (3). SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1520.0 kJ·mol-1 (4). CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-91 kJ·mol-1 (5). -80 kJ·mol-1 (6). 436.5 kJ (7). 2N2H4(l)+N2O4(l)= 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-873 kJ·mol-1 (8). 391
【解析】
【详解】(1)①非金属元素氢化物的稳定性与生成1mol氢化物时的△H的关系为:根据元素周期律,同一主族元素非金属性越强,生成气态氢化物越容易,气态氢化物越稳定;而根据热力学,能量越低越稳定。a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O,故非金属元素氢化物越稳定,△H越小,反之亦然,故本题答案为:非金属元素氢化物越稳定,ΔH 越小;
②由①可知,b为H2Se的生成热数据,则H2Se分解放热,且△H= -81kJmo1,所以H2Se发
生分解反应热化学反应方程式为H2Se(g)=Se(s)+H2(g) ΔH=-81 kJ·mol-1,故本题答案为:H2Se(g)=Se(s)+H2(g) ΔH=-81 kJ·mol-1;
(2)SiH4气体在氧气中完全燃烧的化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l),由方程式可知,1molSiH4完全燃烧转移8mol电子,放热190kJ×8=1520.0kJ,故热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1520.0 kJ·mol-1,故本题答案为:SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1520.0 kJ·mol-1;
(3) ΔH=反应物的总能量-生成物总能量=419 kJ·mol-1-510 kJ·mol-1=-91 kJ·mol-1,故该热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-91 kJ·mol-1;
(4)将已知的化学方程式按顺序编号为①②③,由③+①×2-②可得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g),ΔH=+141 kJ·mol-1+(-566 kJ·mol-1)×2-(-393.5 kJ·mol-1)=-80 kJ·mol-1,故本题答案为:-80 kJ·mol-1;
(5)由①N2(g)+2O2(g)===N2O4(l) ΔH1=-195 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1
可知,①×2-①得2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=2ΔH2-ΔH1=2×(-534 kJ·mol-1)-(-195 kJ·mol-1)=-873 kJ·mol-1,所以1 mol N2H4(l)与N2O4(l)完全反应生成N2和水蒸气时放出的热量为873 /2kJ=436.5kJ,故本题答案为:436.5 kJ;2N2H4(l)+N2O4(l)= 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-873 kJ·mol-1;
(6) 根据图中内容,可以看出N2H4(g)+O2(g)=2N(g)+4H(g)+2O(g),△H=2752kJ/mol-534kJ/mol=2218kJ/mol,化学反应的焓变等于产物的能量与反应物能量的差值,旧键断裂吸收能量,新键生成释放能量,设断裂1molN-H键所需的能量为X,旧键断裂吸收的能量:154+4K+500=2218,解得X=391,故答案为:391。
【点睛】根据热力学,物质的能量越低,越稳定,物质的能量越高,越不稳定,此为易混点。
18. 研究电化学原理与应用有非常重要的意义
(1)金属腐蚀的电化学原理可用如图甲模拟。请写出有关电极反应式。
①铁棒上:___________________________________________________。
②碳棒上:____________________________________________________。
(2)图乙是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降,一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法不正确的是________(填字母)。
A.开始时发生的是析氢腐蚀
B.一段时间后发生的是吸氧腐蚀
C.负极的电极反应均为:Fe-2e-=Fe2+
D.析氢腐蚀的总反应为:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
(3)以Al-海水-空气电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。则该电源负极材料为___________,正极反应式为:_______________________。
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用为____________________________________________________。银器为________极,电极反应式为:___________________________________________。
(5)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液会发生电化学腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀,溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化学腐蚀过程中的正极反应式为:____________________。
【答案】 (1). Fe-2e-=Fe2+ (2). O2+2H2O+4e-=4OH- (3). D (4). 铝(或 Al) (5). O2+2H2O+4e-=4OH- (6). 作为电解质溶液,形成原电池 (7). 正 (8). Ag2S+2e-=2Ag+S2- (9). ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-
【解析】
【分析】
结合金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀分析;
【详解】(1)图示为Fe的吸氧腐蚀,负极上Fe失电子生成亚铁离子,正极上氧气得电子生成氢氧根离子;
①铁棒上的电极反应式为:2Fe-4e-═2Fe2+;
②碳棒上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-═4OH-;
(2)A.pH=3的雨水显酸性,在酸性条件下,钢铁发生析氢腐蚀,所以开始时,发生的是析氢腐蚀,故A正确;
B.一段时间后,溶液的酸性减弱,钢铁发生的是吸氧腐蚀,故B正确;
C.无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,铁都作负极,负极上发生的电极反应式都为Fe-2e-═Fe2+,故C正确;
D.发生析氢腐蚀的总反应为:Fe+2H+=Fe2++H2↑,故D错误;
故答案为D;
(3)Al是活泼金属,是Al-海水-空气电池的负极,发生氧化反应,正极上O2发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-;
(4)食盐水是NaCl的水溶液,则其作用是作为电解质溶液,形成原电池;Al比Ag活泼,Al是负极,银器为正极,发生的电极反应为Ag2S+2e-=2Ag+S2-;
(5)在Fe、C和NaClO溶液组成的原电池中Fe为负极,C为正极,其表面发生还原反应,电极反应式为ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-。
【点睛】考查金属的腐蚀,明确形成原电池的条件及原电池原理是解本题关键,会根据环境确定钢铁发生吸氧腐蚀还是析氢腐蚀,会书写电极反应,特别是负极电解反应式(Fe-2e-=Fe2+),能准确判金属腐蚀过程中电子的流向及电极周围溶液的酸碱性。
19. 如图,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。试回答下列问题:
(1)A极为电源的________极。
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是________________________________________。
(3)乙装置中F极附近显红色的原因是___________________________________________。
(4)欲用丙装置精炼铜,G应该是________(填“精铜”或“粗铜”),电解质溶液是________。
(5)已知氢氧化铁胶体中含有带正电荷红褐色胶粒,那么装置丁中的现象是______________________________________________________________________________________。
【答案】 (1). 正 (2). CuCl2Cu+Cl2↑ (3). F极为阴极,H+放电,生成了 OH-,使酚酞显红色 (4). 粗铜 (5). 硫酸铜溶液 (6). Y 极附近红褐色变深
【解析】
【分析】
电解饱和食盐水时,酚酞变红的极是阴极,阴极和电源负极相连,再结合电解原理及应用分析解题。
【详解】(1)向乙中滴入酚酞试液,在F极附近显红色,说明该极上氢离子放电,所以该电极是阴极,所以E电极是阳极,D电极是阴极,C电极是阳极,G电极是阳极,H电极是阴极,X电极是阳极,Y是阴极,A是电源的正极,B是原电池的负极;
(2)电解氯化铜溶液时的阳极是氯离子放电,阴极是铜离子放电,所以电解反应为CuCl2Cu+Cl2↑;
(3)乙装置为惰性电极电解NaCl溶液,F极为阴极,H+放电,促进水电离生成了OH-,使酚酞显红色;
(4电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,含有铜离子的盐作电解质即可,则电解质溶液可以是硫酸铜溶液;
(5)根据异性电荷相吸的原理,氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的粒子会向阴极即Y极移动,所以Y极附近红褐色变深。
20. (1)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轮。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低汽油的消耗;在下坡时,电池处于充电状态。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如图1所示,其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2。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_______________________________________。
(2)Cu2O是一种半导体材料,可通过如图2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。
(3)高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水,是一种新型多功能水处理剂,可以用电解法制取:Fe+2H2O+2OH-FeO+3H2↑,工作原理如图所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO,镍电极有气泡产生。电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在______________(填“阴极室”或“阳极室”);阳极反应式为:______________________。
【答案】 (1). 增大 (2). NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- (3). 2H++2e-=H2↑ (4). 144 (5). 阳极室 (6). Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O
【解
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