1、化學反應與能量變化本試卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分。滿分100分?？荚嚂r間90分鐘。第卷(選擇題共46分)一、選擇題(本題包括5個小題，每題2分，共10分，每題只有一個選項符合題意。)1(2012·濰坊一模)染料敏化太陽能電池(簡稱DSC)工作時類似葉綠素的染料吸收太陽光，產生電子，電子再被電極收集，然后通過外電路，回到反電極產生光電流。該過程中的能量轉化形式為()A太陽能化學能B太陽能電能C化學能電能 D電能化學能答案B解析染料敏化太陽能電池吸收太陽光(太陽能)，經過一系列變化，產生光電流(電能)。故B為正確答案。2(2012·濟南)有關X、Y、Z、W四種金

2、屬進行如下實驗：將X和Y用導線連接，浸入電解質溶液中，Y不易腐蝕將片狀的X、W分別投入等濃度鹽酸中都有氣體產生，W比X反應劇烈用惰性電極電解等物質的量濃度的Y和Z的硝酸鹽混合溶液，在陰極上首先析出單質Z根據以上事實，下列判斷或推測錯誤的()AZ的陽離子氧化性最強BW的還原性強于Y的還原性CZ放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D用X、Z和稀硫酸可構成原電池，且X做負極答案C解析由得X>Y，得W>X，得Y>Z，則活潑性順序為W>X>Y>Z。3(2012·煙臺一模)已知EA、EB、EC、ED分別表示A、B、C、D所具有的能量，則對于放熱反應AB=CD，以

3、下說法正確的是()AEA>EBBEA>ECEDCEAEB>ECEDDEAEB<ECED答案C解析反應物總能量高于生成物總能量的化學反應為放熱反應，反之為吸熱反應。此反應為放熱反應，則EAEB>ECED，故C項正確。4(2012·威海一模)一種化學冰袋中含有Na2SO4·10H2O(96 g)、NH4NO3(50 g)、(NH4)2SO4(40 g)、NaHSO4(40 g)。將Na2SO4·10H2O和其他三種鹽分別盛于2只塑料袋中，用時使它們混合并用手搓揉就可制冷，制冷效果能維持23 h。以下關于制冷原因的猜測肯定錯誤的是()ANa

4、2SO4·10H2O脫水是吸熱過程B較長時間制冷是由于Na2SO4·10H2O脫水是較慢的過程C銨鹽在該條件下發(fā)生復分解反應是吸熱過程DNH4NO3溶于結晶水會吸收熱量答案C5Li/SO2電池具有輸出功率高和低溫性能好等特點，其電解質是LiBr，溶劑是碳酸丙烯酯和乙腈，電池反應式為2Li2SO2Li2S2O4。下列說法正確的是()A該電池反應為可逆反應B放電時，Li向負極移動C充電時，陰極反應式為Lie=LiD該電池的電解質溶液可以換成LiBr的水溶液答案C解析本題考查電化學知識。電池的放電和充電是在不同的反應條件下發(fā)生的，故該電池反應不能叫可逆反應，A項錯誤。放電時，陽離

5、子Li向正極移動，B項錯誤。充電時，陰極發(fā)生還原反應：Lie=Li，C項正確。若電解質溶液換成LiBr的水溶液，則堿金屬鋰會和水發(fā)生反應，D項錯誤。二、選擇題(本題包括12個小題，每題3分，共36分，每題只有一個選項符合題意。)6(2012·濟寧一模)如圖表示某可逆反應分別在使用和未使用催化劑時，反應過程和能量的對應關系。下列說法一定正確的是()A該反應為吸熱反應Ba與b相比，a的反應速率更快Ca與b相比，反應的平衡常數(shù)一定不同D反應物吸收的總能量小于生成物釋放的總能量答案D解析本題結合圖像考查化學反應中能量的變化。由圖可知反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應是放熱反應，A錯；由

6、于使用了催化劑，降低了反應的活化能，化學反應速率加快，所以b的反應速率更快，B錯；反應的平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，當溫度不變時，平衡常數(shù)一定不變，C錯。7(2012·臨沂一模)下列有關電化學裝置完全正確的是()ABCD銅的精煉鐵上鍍銀防止Fe被腐蝕構成銅鋅原電池答案C解析電解精煉銅時，應該用粗銅作陽極，精銅作陰極，故A錯誤。鐵上鍍銀時，應該用銀作陽極，鐵作陰極，故B錯誤。C是外接電源的陰極保護法，正確。銅鋅原電池中，鋅應插入硫酸鋅溶液中，銅應插入硫酸銅溶液中，故D錯誤。8(2012·青島一模)灰錫(以粉末狀存在)和白錫是錫的兩種同素異形體，已知：Sn(s，白)2HCl(aq)

7、=SnCl2(aq)H2(g)H1a kJ·mol1；Sn(s，灰)2HCl(aq)=SnCl2(aq)H2(g)H2b kJ·mol1；Sn(s，灰)Sn(s，白)H32.1 kJ·mol1。下列說法正確的是()Aa>bBab2.1C灰錫轉化為白錫的反應是放熱反應D錫制器皿長期處在低于13.2的環(huán)境中，會自行毀壞答案D解析根據蓋斯定律，由得：Sn(s，灰)=Sn(s，白)H3H2H1(ba)kJ·mol12.1 kJ·mol1，據此可知 H1< H2，且灰錫轉化為白錫的反應為吸熱反應，故A、B、C錯誤。由可看出，在低于13.2的環(huán)

8、境下，白錫會變成粉末狀的灰錫，即錫制器皿會自行毀壞。9鎂H2O2酸性燃料電池采用海水作為電解質(加入一定量的酸)，下列結論不正確的是()A電池總反應式為MgH2O2=Mg(OH)2B該電池的正極反應式為H2O22H2e=2H2OC工作時，正極周圍海水的pH增大D電池工作時，負極的鎂被氧化答案A解析在酸性電解質溶液中，鎂H2O2酸性燃料電池的總反應式為Mg2HH2O2=Mg22H2O，故A錯誤；正極反應式為H2O22H2e=2H2O，故B正確；正極氫離子不斷反應，pH增大，C正確；鎂是活潑金屬，作為電池的負極，化合價升高，被氧化，D正確。10(2012·濟南)兩串聯(lián)的電解池，甲池盛有C

9、uSO4溶液，乙池盛有一定量某硝酸鹽的稀溶液，用惰性電極電解，當甲池的陰極上析出1.6 gCu時，乙池的陰極上析出0.45 g固體，則乙池的溶質可能是()ACu(NO3)2 BAl(NO3)3CNH4NO3 DMg(NO3)2答案A解析從離子的放電順序分析，分別電解Al(NO3)3、NH4NO3、Mg(NO3)2的溶液時，陰極都不會析出固體，只有電解Cu(NO3)2溶液時才會在陰極析出銅。11(2012·青島一模)鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，鎂電池放電時電壓高而平穩(wěn)，使鎂電池越來越成為人們研制綠色電池的關注焦點。其中一種鎂電池的反應為xMgMo3S4MgxMo3S4。在鎂

10、電池放電時，下列說法錯誤的是()AMg2向正極遷移B正極反應式為：Mo3S42xe=Mo3SCMo3S4發(fā)生氧化反應D負極反應式為：xMg2xe=xMg2答案C解析C項，鎂在反應中失電子，則Mo3S4在反應中得電子，故放電時Mo3S4發(fā)生還原反應，不正確。12分析如圖所示的能量變化，下列熱化學方程式正確的是()AS(s，單斜)O2(g)=SO2(g)H297.16 kJ·mol1BS(s，單斜)O2(g)=SO2(g)H296.83 kJ·mol1CS(s，正交)O2(g)=SO2(g)H296.83 kJ·mol1D單斜硫的穩(wěn)定性大于正交硫的穩(wěn)定性答案C解析本題

11、側重根據圖像找出數(shù)據，并寫出熱化學方程式。根據圖像可知硫的燃燒反應為放熱反應，故A錯；1 mol單斜硫完全燃燒放出的能量為297.16 kJ，故B錯；相同物質的量的單斜硫燃燒所放出的熱量比正交硫燃燒放出的要多，說明相同物質的量的單斜硫所具有的能量大于正交硫的，且由圖像也可以看出，單斜硫具有的能量大于正交硫的，能量越高越不穩(wěn)定，故單斜硫的穩(wěn)定性弱于正交硫的，故D錯。13(2012·威海一模)下列熱化學方程式中，正確的是()A甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol1，則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJ·

12、;mol1B500 、30 MPa下，將0.5 molN2和1.5 molH2置于密閉容器中充分反應生成NH3(g)，放熱19.3 kJ，其熱化學方程式為N2(g)3H2(g)2NH3(g)H38.6 kJ·mol1CHCl和NaOH反應的中和熱為57.3 kJ·mol1，則H2SO4和Ca(OH)2反應的中和熱H2×(57.3 kJ·mol1)D在101 kPa時，2 gH2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8 kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學方程式為2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ·mol1答案D解析燃燒熱是指在25，101

13、 kPa下，1 mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的熱量，A項的熱化學方程式中生成的水為氣態(tài)，不屬于穩(wěn)定的氧化物，故H>890.3 kJ/mol；B項由反應是可逆反應，可知放出19.3 kJ的熱量時生成NH3的量一定小于1 mol，故N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<38.6 kJ/mol；中和熱是指酸、堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時放出的熱量，故硫酸與氫氧化鈣反應的中和熱H57.3 kJ/mol。14用吸附了氫氣的碳納米管等材料制作的二次電池的原理如圖所示。下列說法正確的是()A放電時，負極的電極反應式為H22e2OH=2H2OB充電時，陰極的電極反

14、應式為Ni(OH)2OHe= NiO(OH)H2OC放電時，OH移向鎳電極D充電時，將電池的碳電極與外電源的正極相連答案A解析根據題圖中用電器上的電子流向可知碳電極是負極，鎳電極是正極。A項，負極發(fā)生氧化反應，故正確；B項，放電時的正極在充電時與電源的正極相連，即為陽極，陽極發(fā)生氧化反應，充電過程即補充電極材料的過程，故不正確；C項，放電時，陰離子向負極移動，即向碳電極移動，故不正確；D項，充電時應將碳電極與外電源的負極相連，不正確。下面兩套實驗裝置，都涉及金屬的腐蝕反應，假設其中的金屬塊和金屬絲都是足量的。請同學們仔細觀察，完成1516題。15下列敘述正確的是()A裝置在反應過程中自始至終只

15、生成NO2氣體B裝置開始階段鐵絲只發(fā)生析氫腐蝕C裝置在反應過程能產生氫氣D裝置在反應結束時溶液中的金屬陽離子只有Cu2答案C解析裝置中，鐵首先被濃硝酸鈍化，銅與濃硝酸劇烈反應，在這種條件下，銅作原電池的負極，鐵作正極，反應生成棕色的NO2。隨著反應的進行，濃硝酸逐漸變?yōu)橄∠跛?，隨后鐵與稀硝酸反應，此時鐵作負極，銅作正極，反應生成無色的NO，溶液中既有Fe3，又有Cu2。因為裝置中充滿氧氣，一開始發(fā)生吸氧腐蝕，消耗氧氣導致左邊液面上升，鐵與稀硫酸反應產生氫氣。16下列反應原理相關的敘述不正確的是()A裝置中不可能發(fā)生如下反應：Fe2Fe3=3Fe2B裝置在反應結束時溶液中存在Fe2C裝置的溶液若

16、換為稀硝酸，則腐蝕過程與原裝置不同D裝置中的鐵絲能發(fā)生電化學腐蝕答案A解析反應后裝置溶液中含有Fe3，有可能發(fā)生Fe3的反應；若將裝置中的溶液換成稀硝酸，則鐵不會被鈍化，鐵始終作負極。裝置中，鐵與稀硫酸反應的產物是Fe2；鐵在與稀硫酸接觸之前發(fā)生電化學腐蝕。17在25時，將兩根鉑電極插入一定量的硫酸鈉飽和溶液中進行電解，當電路中有a mol電子轉移時，溶液中析出m g Na2SO4·10H2O晶體。若溫度不變，在剩余溶液中溶質的質量分數(shù)為()A.×100% B.×100%C.×100% D.×100%答案D解析原溶液為飽和溶液，剩余溶液也為飽和

17、溶液，因此電解析出的晶體和消耗的水構成的溶液仍為飽和溶液，三者的質量分數(shù)相等。根據2H2O2H2O2，轉移a mol電子時，消耗的水為0.5 amol，溶質的質量分數(shù)為m×÷(m0.5 a×18)×100%，D對。第卷(非選擇題共54分)三、填空題(本題包括5個小題，共54分)18(本小題滿分9分)(2012·南京)汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應轉化成無毒氣體。(1)汽油在不同空燃比(空氣與燃油氣的體積比)時尾氣的主要成分不同，空燃比較小時的有毒氣體主要是_(填化學式)。(2)人們把拆開1 m

18、ol化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。已知N2、O2分子中化學鍵的鍵能分別是946 kJ·mol1、497 kJ·mol1。查閱資料獲知如下反應的熱化學方程式。N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJ·mol1；N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H68 kJ·mol1；2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJ·mol1；C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ·mol1。一定條件下，N2與O2反應生成NO能夠自發(fā)進行，其原因是_，NO分子中化學鍵的鍵能為_kJ·mol1。CO與NO2反應的熱

19、化學方程式為4CO(g)2NO2(g)= 4CO2(g)N2(g)H_。答案(1)CO(2)S>0631.51 200 kJ·mol1解析(1)空燃比較小時，汽油燃燒不充分，有毒氣氣體主要是CO。(2)一個反應要能自發(fā)進行，須滿足G<0，GHTS，現(xiàn)H>0，則需要S>0，且要達到一定溫度時才可以自發(fā)進行；由反應N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJ·mol1，斷開反應物的化學鍵要吸熱，共吸熱：946 kJ497 kJ1 443 kJ，則NO分子中化學鍵鍵能為(1 443 kJ·mol1180 kJ·mol1)÷

20、2631.5 kJ·mol1，若將題目中所給的4個熱化學方程式依次編號為，則由4×(2×2)即可得：4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)，故該反應的H4×(393.5)2×(221)681 200(kJ·mol1)。19(本小題滿分10分)一種新型鋰離子電池是將尖晶石型Li4Ti5O12作為電池的正極材料，在嵌鋰過程中變?yōu)辂}巖型Li7Ti5O12。請回答下列問題：(1)Li4Ti5O12中Ti元素的化合價為_，鋰離子電池的突出優(yōu)點是_。(2)該鋰離子電池是一種二次電池，電池在充電時的陽極反應式為_。(3)將金紅石(Ti

21、O2)與Li2CO3混合后在空氣中加熱到1 073K，可得到Li4Ti5O12，該反應的化學方程式為_。(4)TiO2的水化物H4TiO4不溶于水，但在一定條件下既能溶于強酸，又能溶于強堿。請用電離方程式解釋H4TiO4既能溶于強酸又能溶于強堿的原因：_。(5)已知：Ti(s)2Cl2(g)=TiCl4(l)H804.2 kJ/mol，2Na(s)Cl2(g)=2NaCl(s)H882.0 kJ/mol，Na(s)=Na(l)H2.6 kJ/mol，則TiCl4(l)4Na(l)=Ti(s)4NaCl(s)H_kJ/mol。答案(1)4體積小，比能量高，攜帶方便(2)Li7Ti5O123e=L

22、i4Ti5O123Li(3)5TiO22Li2CO3Li4Ti5O122CO2(4)HHTiOH2OH4TiO4Ti44OH(5)970.2解析(1)鋰呈1價，氧呈2價，由此可確定鈦為4價。由于金屬鋰的摩爾質量小，因此鋰離子電池的比能量特別高。(2)根據題意鋰離子電池的嵌鋰過程即為放電過程，其負極反應式為Lie=Li，正極反應式為Li4Ti5O123Li3e=Li7Ti5O12，現(xiàn)題中要求寫出充電時的陽極反應式，陽極發(fā)生氧化反應，由此可得電極反應式為Li7Ti5O123e=Li4Ti5O123Li。(3)根據鈦的化合價可判斷該反應是非氧化還原反應，在高溫下碳酸根離子轉化為CO2氣體，由此可得化

23、學方程式。(4)H4TiO4不溶于水，則電離方程式中應用可逆符號表示，其兩性電離可與Al(OH)3相類比。(5)可根據蓋斯定律計算。20(本小題滿分12分)(2012·濰坊一模)自潔面料就是在普通的面料纖維中加入一層薄薄的納米二氧化鈦。以含有Fe2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，Ti的最高價為4)為原料制取納米級TiO2的流程如下：(1)步驟中發(fā)生的主要反應是_(用離子方程式表示)。(2)上述制備二氧化鈦的過程中，可以利用的副產物是_；考慮成本和廢物綜合利用等因素，廢液中應加入_處理。(3)由金紅石制備單質鈦，涉及的步驟為：TiO2TiCl4 Ti。已知：C(s)O2(g)=C

24、O2(g)H393.5kJ·mol1；2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566.0kJ·mol1；TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H141.0kJ·mol1。則TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H_kJ·mol1。反應TiCl42Mg=2MgCl2Ti的氬氣氣氛中進行的理由是_。(4)TiO2的白色粉末，不溶于水，也不溶于酸，但能溶于氫氟酸和熱的濃硫酸。請寫出TiO2與濃硫酸反應的化學方程式_。答案(1)2Fe3Fe=3Fe2(2)FeSO4·7H2O(或綠礬)生石灰(或碳酸鈣、

25、廢堿)(3)80.0防止高溫下鎂和鈦與空氣中的氧氣(或二氧化碳、或氮氣)作用(4)TiO22H2SO4(濃)Ti(SO4)22H2O或TiO2H2SO4(濃)TiOSO4H2O解析(1)步驟中主要發(fā)生Fe3和Fe的反應：2Fe3Fe=3Fe2。(2)制備過程中得到的FeSO4· 7H2O可以利用。廢液中含有少量的TiO2、Fe2，可加入生石灰(或碳酸鈣、廢堿)降低H的濃度，使之轉化為沉淀析出，進行循環(huán)利用。(3)根據蓋斯定律，由2×得：TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)H80.0 kJ·mol1。該反應在氬氣氣氛中進行是為了防止高

26、溫下鎂和鈦與空氣中的氧氣等作用。(4)根據鈦鐵礦加入濃硫酸得到TiO2、SO，則TiO2與熱的濃硫酸反應時可生成TiOSO4，繼續(xù)反應可得到Ti(SO4)2。21(本小題滿分11分)全釩液流電池是一種活性物質呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術已經趨近成熟。下圖是釩電池基本工作用原理示意圖：請回答下列問題：(1)硫酸在電池技術和實驗中具有廣泛的應用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是_，實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2) 釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2、V3、VO2、VO)為正極和負極電極反應的活性物質，電池總反應為VO2V3H2OV2VO2H

27、。放電時的正極反應式為_，充電時的陰極反應式為_。放電過程中，電解液的pH_(選填“升高”、“降低”或“不變”)。(3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是_。aVO、VO2混合液bV3、V2溶液cVO溶液 dVO2溶液eV 3溶液 fV2溶液(4)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是_。答案(1)電解質溶液抑制硫酸亞鐵的水解(2)VO2He=VO2H2OV3e=V2(3)acd(4)H解析(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應生成氫氣，故硫酸為電解質溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質。(2)正極反應是還原反應，由電池總反應可知放電時的正極反應為VO2He=VO