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2012新题分类汇编F 化学反应与能量(高考真题+模拟新题)


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F 单元 化学反应与能量 F1 化学反应与能量变化 25.E5 F1 C1 D5 [2011·安徽卷] W、X、Y、Z 是四种常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如 图 1-18 所示。已知 W 的一种核素的质量数为 18,中子数为 10;X 和 Ne 原子的核外电子 数相差 1;Y 的单质是

一种常见的半导体材料;Z 的电负性在同周期主族元素中最大。

图 1-18 (1)X 位于元素周期表中第________周期第________族;W 的基态原子核外有________ 个未成对电子。 (2)X 的单质和 Y 的单质相比,熔点较高的是________________(写化学式);Z 的气态氢 化物和溴化氢相比,较稳定的是____________________(写化学式)。 (3)Y 与 Z 形成的化合物和足量水反应,生成一种弱酸和一种强酸,该反应的化学方 程式是______________________。 (4)在 25 ℃、101 kPa 下,已知 Y 的气态氢化物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 ____________________________。 25.E5 F1 C1 D5 (1)三 ⅠA 2 (2)Si HCl (3)SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl (4)SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l) - ?H=-1520.0 kJ·mol 1 【解析】 由 W 的一种核素的质量数 18,中子数为 10,可知 W 为氧元素;和 Ne 原子 的核外电子数相差 1 的元素有 F 和 Na,而 F 的原子半径要比 O 的小,故 X 只能是 Na,短 周期元素的常见单质可用做半导体材料的只有 Si,故 Y 为 Si,第三周期中电负性最大的元 素是 Cl,故 Z 是 Cl。 (1)Na 位于元素周期表中第三周期第 IA 族;O 的基态电子排布式为 1s22s22p4,其中 2p4 中有 2 个未成对电子。 (2)金属 Na 熔点比 Si 单质低,Cl 的非金属性比 Br 的强,因此,HCl 比 HBr 稳定。 (3)Si 和 Cl 形成的 SiCl4 遇水发生水解反应:SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl。 (4)Y 的气态氢化物为 SiH4, 由反应方程式: 4+2O2=====SiO2+2H2O 可知 1 mol SiH4 SiH 完全燃烧转移 8 mol 电子, 故该热化学方程式为 SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l) ?H= - -1520.0 kJ·mol 1。 25.F1N1[2011·北京卷] 在温度 t1 和 t2 下,X2(g)和 H2 反应生成 HX 的平衡常数如下表: K(t1) K(t2) 化学方程式 F2+H2??2HF 1.8×1036 1.9×1032 Cl2+H2??2HCl 9.7×1012 4.2×1011 Br2+H2??2HBr 5.6×107 9.3×106 43 34 I2+H2??2HI (1)已知 t2>t1,HX 的生成反应是__________反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)HX 的电子式是__________。 (3)共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强, 共价键的极性由强到弱的顺 HX 序是__________。 (4)X2 都能与 H2 反应生成 HX,用原子结构解释原因:
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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)K 的 变 化 体 现 出 X2 化 学 性 质 的 递 变 性 , 用 原 子 结 构 解 释 原 因 : ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________, 原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。 (6)仅依据 K 的变化, 可以推断出: 随着卤素原子核电荷数的增加, ________(选填字母)。 a.在相同条件下,平衡时 X2 的转化率逐渐降低 b.X2 与 H2 反应的剧烈程度逐渐减弱 c.HX 的还原性逐渐减弱 d.HX 的稳定性逐渐减弱 25.F1N1 (1)放热
?

(2)H?X ?
?

(3)HF、HCl、HBr、HI (4)卤素原子的最外层电子数均为 7 (5)同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多 (6)ad 【解析】 (1)温度越高 K 值越小,说明升温平衡逆向移动,则正反应(HX 的生成反应) 是放热反应;(2)卤原子最外层有 7 个电子,与 H 以共价键结合为卤化氢分子,其电子式为
?

H?X ?。(3)F、Cl、Br、I 原子得电子能力依次减弱,共用电子对偏移程度依次减小,因
?

而 HX 共价键的极性依次减弱。(4)卤原子最外层有 7 个电子,易得到 1 个电子形成 8 电子 稳定结构,而氢原子最外层 1 个电子,恰好与卤原子形成一对共用电子,也达到 2 电子稳定 结构。(5)生成 HF、HCl、HBr、HI 的 K 依次减小,即各反应进行程度依次减弱,说明 F、 Cl、Br、I 原子得电子能力依次减弱,这是由于同主族元素自上而下电子层数依次增多导致 的。(6)平衡常数 K 表明了可逆反应进行的程度,K 越小,反应进行的程度越小,即相同条 件下,平衡时 X2 的转化率逐渐降低;同理说明产物 HX 越易分解,故 HX 的稳定性逐渐减 弱。根据 K 值无法判断反应的剧烈程度。 11.F1 [2011·海南化学卷] 某反应的 ?H=+100 kJ·mol 1,下列有关该反应的叙述正 确的是( ) - A.正反应活化能小于 100 kJ·mol 1 - B.逆反应活化能一定小于 100 kJ·mol 1 - C.正反应活化能不小于 100 kJ·mol 1 - D.正反应活化能比逆反应活化能大 100 kJ·mol 1 11.F1 【解析】 CD 反应过程与能量关系如图:
E2 E1


则有 E1=E2+?H=100 kJ·mol 1+E2>100 kJ·mol 1, 项正确; C ?H=E1-E2=100 kJ·mol -1 ,D 项正确。



·???????



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F2

反应热的计算与重要的反应热

10.F2 [2011·北京卷] 25 ℃、101 kPa 下: 1 ①2Na(s)+ O2(g)===Na2O(s) 2 ?H1=-414 kJ/mol ②2Na(s)+O2(g)===Na2O2(s) ?H2=-511 kJ/mol 下列说法正确的是( ) A.①和②产物的阴阳离子个数比不相等 B.①和②生成等物质的量的产物,转移电子数不同 C.常温下 Na 与足量 O2 反应生成 Na2O,随温度升高生成 Na2O 的速率逐渐加快 D.25 ℃、101 kPa 下,Na2O2(s)+2Na(s)===2Na2O(s) ?H=-317 kJ/mol 10.F2 - 【解析】 D Na2O2 与 Na2O 阴阳离子个数比都为 1∶2,注意 O2 是一个原子团,A 项 2 错误;根据钠元素的化合价变化,钠氧化生成等物质的量的 Na2O2 与 Na2O 时,转移电子数 相等,B 项错误;钠与氧气的反应随温度升高将会生成 Na2O2,C 项错误;根据盖斯定律, - 利用方程式①×2-②可得 Na2O2(s)+2Na(s)===2Na2O(s) ?H=-317 kJ·mol 1,D 项正确。 24.F2 H5 H4 [2011·福建卷] 四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金 的重要原料。由钛铁矿(主要成为是 FeTiO3)制备 TiCl4 等产品的一种工艺流程示意如下:
?ú?? ???á???????? (?? 2???? Fe2???? TiO Fe3???? Al3????) ?? ·??ü ?? ???? 2?? TiO ???? ?? ??·? ?? ·???

TiCl4

?? ??· ?? ?????? ?? ? ?? ?? ·???
图0

回答下列问题: (1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生: + + 2Fe3 +Fe===3Fe2 + + + 2+ 2TiO (无色)+Fe+4H ===2Ti3 (紫色)+Fe2 +2H2O + + + + + Ti3 (紫色)+Fe3 +H2O===TiO2 (无色)+Fe2 +2H 加 入 铁 屑 的 作 用 是 ________________________________________________________________________。 (2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成 TiO2·nH2O 溶胶,该溶胶的分散质颗粒直 径大小在______________范围。 (3)若把③中制得的固体 TiO2·nH2O 用酸清洗除去其中的 Fe(OH)3 杂质, 还可以制得钛白 - + + 粉。 已知 25 ℃时, sp[Fe(OH)3]=2.79×10 39, K 该温度下反应 Fe(OH)3+3H ??Fe3 +3H2O 的平衡常数 K=____________。 (4)已知: TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(l)+O2(g) - ?H=+140 kJ·mol 1 - 2C(s)+O2(g)===2CO(g) ?H=-221 kJ·mol 1 写 出 ④ 中 TiO2 和 焦 炭 、 氯 气 反 应 生 成 TiCl4 和 CO 气 体 的 热 化 学 方 程 式 : ________________________________________________________________________

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________________________________________________________________________。 (5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺 流程中存在的不足之处是____________(只要求写出一项)。 (6)依据下表信息,要精制含少量 SiCl4 杂质的 TiCl4 的,可采用__________方法。 TiCl4 SiCl4 熔点/℃ -25.0 -68.8 136.4 57.6 沸点/℃ + + + + 24.F2 H5 H4 (1)使 Fe3 还原为 Fe2 ;生成 Ti3 ,保护 Fe2 不被氧化 -9 -7 (2)10 m~10 m(其他合理答案也可) (3)2.79×103 - (4)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) ?H=-81 kJ·mol 1 (5)产生三废(其他合理答案也可) (6)蒸馏(或分馏,或精馏) + + 【解析】 (1)该流程副产物之一为绿矾,加入铁屑后可以将 Fe3 还原为 Fe2 ,而且还可 + + + 以与 TiO2 反应生成还原性更强的 Ti3 ,起到保护 Fe2 不被氧化的作用。 (2)胶体分散质微粒直径在 1 nm~100 nm 之间。 + - (3)根据氢氧化铁的平衡常数表达式:Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3 )·c3(OH ),而该反应的 K 的 + c(Fe3 ) Ksp[Fe(OH)3] - ,即 K 表达式为 K= 3 + ,又由于水的离子积 KW=1×10 14,从而推得 K= [KW]3 c (H ) - 2.79×10 39 3 = -14 3 =2.79×10 。 [1×10 ] (4) 根 据 盖 斯 定 律 , 由 反 应 1 加 反 应 2 可 得 热 化 学 方 程 式 : TiO2(s) + 2Cl2(g) + - 2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ?H=-81 kJ·mol 1 (5)由反应流程图可以看出,该过程产生了废渣、废液和废气,违背绿色化学理念。 (6)由题目表格可以看出 SiCl4 和 TiCl4 熔沸点差别较大,故可以用蒸馏、分馏或精馏的 方法进行分离。 31.G3 G4 F2 [2011·广东卷] 利用光能和光催化剂,可将 CO2 和 H2O(g)转化为 CH4 和 O2。紫外光照 射时,在不同催化剂(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH4 产量随光照时间的变化如图 0 所示。
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图0 (1)在 0~30 小时内, 4 的平均生成速率 vⅠ、 Ⅱ和 vⅢ从大到小的顺序为____________; CH v 反应开始后的 12 小时内,在第________种催化剂作用下,收集的 CH4 最多。 (2)将所得 CH4 与 H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)
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+3H2(g)。该反应的 ?H=+206 kJ·mol 1。 ①画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。 ②将等物质的量的 CH4 和 H2O(g)充入 1 L 恒容密闭反应器,某温度下反应达到平衡, 平衡常数 K=27,此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol,求 CH4 的平衡转化率(计算结果保 留两位有效数字)。 - (3)已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ?H=-802 kJ·mol 1。写出由 CO2 生成 CO 的 热 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________。 31.G3 G4 F2 (1)vⅢ>vⅡ>vⅠ Ⅱ



?ú???? ·????? ·???????

(2)① ②设 CH4 的初始物质的量为 x mol, 则 CH4(g) + H2O(g)??CO(g) + 3H2(g) 初始浓度 x x - /mol·L 1 1 1 平衡浓度 x-0.10 x-0.10 0.10 0.30 - /mol·L 1 1 1 1 1 3 c(CO)·c3(H2) 0.10×0.30 K= = =27 c(CH4)·c(H2O) (x-0.10)2 解得:x=0.11 0.10 转化率= ×100%=91% 0.11 - (3)CO2(g)+3H2O(g)===CO(g)+3H2(g)+2O2(g) ?H=+1008 kJ·mol 1 CH4产量 【解析】 (1)0~30 小时内,CH4 的平均速率= ,由图可知,30 小时内 CH4 的 30 h 产量Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,即速率关系为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ;前 12 小时第Ⅱ种催化剂作用下,收集的 CH4 最多。(2)①该反应中,CH4 的用量越多,放出的热量越多,成正比例关系。 ②假设 CH4 和 H2O 的起始量均为 x mol,结合平衡时 n(CO)=0.10 mol,有: CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) 起始浓度 x x 0 0 - (mol·L 1) 变化量 0.10 0.10 0.10 0.30 - (mol·L 1) 平衡浓度 x-0.10 x-0.10 0.10 0.30 - (mol·L 1) c(CO)×c3(H2) 0.10×0.303 0.10 - 结合 K= = =27, 解得 x=0.11 mol·L 1, 4 的转化率= CH 0.11 c(CH4)×c(H2O) (x-0.10)2 ×100%=91%。 - (3)由已知反应:①CH4(g)+H2O(g)??CO(g)+3H2(g) ?H=+206 kJ·mol 1; ②CH4(g)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(g) - ?H=-802 kJ·mol 1; ①-②式得热化学反应方程式:
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CO2(g)+3H2O(g)===2O2(g)+CO(g)+3H2(g) ?H=+1008 kJ·mol 1。 5.F2 [2011·海南化学卷] 已知:2Zn(s)+O2(g)===2ZnO(s) - ?H=-701.0 kJ·mol 1 2Hg(l)+O2(g)===2HgO(s) - ?H=-181.6 kJ·mol 1 则反应 Zn(s)+ HgO(s)===ZnO(s)+ Hg(l)的 ?H 为( ) -1 -1 B.+259.7 kJ·mol A.+519.4 kJ·mol - - C.-259.7 kJ·mol 1 D.-519.4 kJ·mol 1 5.F2 【解析】 C 利用题干中的第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式得: - 2Zn(s)+2HgO(s)===2ZnO(s)+ 2Hg(l) ?H=-519.4 kJ·mol 1,然后再将各化学计量数缩小 - 一半得 Zn(s)+HgO(s)===ZnO(s)+Hg(l) ?H=-259.7 kJ·mol 1,故答案为 C。



14.C2F2 [2011·海南化学卷] 镁化合物具有广泛用途,请回答有关镁的下列问题: (1) 单 质 镁 在 空 气 中 燃 烧 的 主 要 产 物 是 白 色 的 ________________________________________________________________________, 还生成少量的________(填化学式); (2)CH3MgCl 是一种重要的有机合成试剂,其中镁的化合价是________,该化合物水解 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; (3)下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为 298 K 时的稳定状态)。
?¨Mg??X 2??

0 --400 --800 --1200 --364( MgI2) --524( MgBr2) --641.3( MgCl2) --1124( MgF2)

图0

·???????

下列选项中正确的是________(填序号)。 + - + - ①MgI2 中 Mg2 与 I 间的作用力小于 MgF2 中 Mg2 与 F 间的作用力 ②Mg 与 F2 的反应是放热反应 ③MgBr2 与 Cl2 反应的 ?H<0 ④化合物的热稳定性顺序为 MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2 ⑤MgF2(s)+Br2(l)===MgBr2(s)+F2(g) - ?H=+600 kJ·mol 1 14.C2F2 (1)MgO Mg3N2 (2)+2 CH3MgCl+H2O― →CH4↑+Mg(OH)Cl (3)①②③⑤ 【解析】 (1)镁在空气中燃烧的反应:2Mg+O2===2MgO、3Mg+N2===Mg3N2;(2)镁 原子最外层电子数是 2,且镁元素没有可变化合价,只能为+2 价;(3)组成和结构相似的离 - - 子化合物,离子半径之和越大,离子键越弱,F <I ,故①正确;由于 Mg 与 F2 的反应体 系总能量降低, 因此该反应是放热反应, 故②正确; Mg(s)+Cl2(g)===MgCl2(s) ?H=-641.3 - - kJ·mol 1, Mg(s)+Br2(l)===MgBr2(s) ?H=-524 kJ·mol 1, 由盖斯定律两方程式相减得 Cl2(g) -1 +MgBr2(s)===Br2(l)+MgCl2(s) ?H=-117.3 kJ·mol ,?H<0 是放热反应,故③正确;离 - - - - 子半径之和越大,离子键越弱,离子化合物越不稳定,F <CI <Br <I ,故④错;由盖斯 - 定律可得 MgF2(s)+Br2(l)===MgBr2(s)+F2(g) ?H=+600 kJ·mol 1,故⑤正确。

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28.F2、G2[2011·山东卷] 研究 NO2、SO2 、CO 等大气污染气体的处理具有重要意义。 (1)NO2 可用水吸收,相应的化学反应方程式为________________________。利用反应 6NO2+ 8NH3????7N2+12H2O 也可处理 NO2。当转移 1.2 mol 电子时,消耗的 NO2 在 △ 标准状况下是________L。 (2)已知:2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g) - ?H=-196.6 kJ·mol 1 2NO(g)+O2(g)??2NO2(g) - ?H=-113.0 kJ·mol 1 - 则反应 NO2(g)+SO2(g)??SO3(g)+NO(g)的 ?H=________kJ·mol 1。 一定条件下,将 NO2 与 SO2 以体积比 1∶2 置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明 反应达到平衡状态的是________。 a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变 c.SO3 和 NO 的体积比保持不变 d.每消耗 1 mol SO3 的同时生成 1 mol NO2 测得上述反应平衡时 NO2 与 SO2 体积比为 1∶6,则平衡常数 K=________。
催化剂

图 1-14 (3)CO 可用于合成甲醇,反应方程式为 CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g)。 CO 在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图 1-14 所示。 该反应 ?H______0(填“>” 或 “ <”) 。 实 际 生 产 条 件 控 制 在 250℃ 、 1.3×104 kPa 左 右 , 选 择 此 压 强 的 理 由 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 28.F2、G2 (1)3NO2+H2O===2HNO3+NO 6.72 8 (2)-41.8 b 2.67 或 3 (3)< 在 1.3×104 kPa 下,CO 转化率已较高,再增大压强 CO 转化率提高不大,而生 产成本增加,得不偿失 【解析】 (1)NO2 与水反应的化学方程式为 3NO2+H2O===2HNO3+NO。分析题给化学 方程式可知,1 mol NO2 参加反应转移 4 mol 电子,故转移 1.2 mol 电子时消耗 NO2 的物质 的量为 0.3 mol,在标准状况下的体积为 6.72 L。 (2) 将 第 一 个 热 化 学 方 程 式 减 去 第 二 个 热 化 学 方 程 式 并 除 2 得 , NO2(g) + - SO2(g)??SO3(g)+NO(g) ?H=-41.8 kJ·mol 1。该反应为气体物质的量不变的反应,反 应过程中体系压强为恒量,a 不能;混合气体颜色保持不变,即 NO2 的浓度保持不变,b 能; SO3 和 NO 的体积比恒为 1∶1, 不能; 3 的消耗速率和 NO2 的生成速率均是逆反应速率, c SO 故 d 不能。 NO2(g)+SO2(g)??SO3(g)+NO(g) 起始量(mol) 1 2 0 0 变化量(mol) x x x x 平衡量(mol) 1-x 2-x x x 1-x 1 则有 = ,解得 x=0.8, 2-x 6 c(SO3)·c(NO) 0.8×0.8 8 = = 。 K= c(SO2)·c(NO2) 0.2×1.2 3 (3)分析图象可知,温度越高 CO 的平衡转化率越低,说明升高温度平衡向左移动,反
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应为放热反应,?H<0。 12.F2[2011·浙江卷] 下列说法不正确的是( ) ... -1 - A.已知冰的熔化热为 6.0 kJ·mol ,冰中氢键键能为 20 kJ·mol 1。假设每摩尔水中有 2 mol 氢键,且熔化热完全用于打破冰的氢键,则最多只能破坏冰中 15%的氢键 (cα)2 B.已知一定温度下,醋酸溶液的物质的量浓度为 c,电离度为 α,Ka= 。若加入 1-α - + 少量 CH3COONa 固体,则电离平衡 CH3COOH??CH3COO +H 向左移动,α 减小,Ka 变小 - C. 实验检测得环己烷(l)、 环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为-3916 kJ·mol 1、 -3747 -1 -1 kJ·mol 和-3265 kJ·mol ,可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键 - D.已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)===2Fe(s)+3CO(g) ?H=489.0 kJ·mol 1 1 CO(g)+ O2(g)===CO2(g) 2 - ?H=-283.0 kJ·mol 1 C(石墨)+O2(g)===CO2(g) - ?H=-393.5 kJ·mol 1 则 4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) - ?H=-1641.0 kJ·mol 1 12.F2[2011·浙江卷] 【解析】 B 1 mol 冰熔化时,熔化热能破坏的氢键的物质的量 6 0.3 为: =0.3,占冰中氢键的百分数为 ×100%=15%,A 对;醋酸溶液中加入少量 20 2 - CH3COONa 固体,溶液中 c(CH3COO )增大,电离平衡向左移动,电离度 α 减小,由于温度 不变,Ka 保持不变,B 错;根据盖斯定律,根据环己烷和环己烯的燃烧热,则 1 mol 环己烷 - - 失去 2 mol H 形成 1 mol 双键及 1 mol H2 燃烧的反应热为:-3916 kJ·mol 1+3747 kJ·mol 1 -1 =-169 kJ·mol ,根据环己烷和苯的燃烧热,则 1 mol 环己烷失去 6 mol H 即 3 mol H2 燃烧 - - - 的反应热为:-3916 kJ·mol 1+3265 kJ·mol 1=-651 kJ·mol 1,若苯分子存在独立的碳碳双 键,则两处的反应热之比应为 1∶3,显然二者的反应热之比不为 1∶3,说明苯分子不存在 独立的碳碳双键, 对; C 运用盖斯定律, 将第三个反应×6-第一个反应×2-第二个反应×6, - - - 可得目标反应, ?H=-393.5 kJ·mol 1×6-489.0 kJ·mol 1×2-(-283.0 kJ·mol 1)×6=- 则 -1 1641.0 kJ·mol ,D 对。 13.F2[2011·重庆卷] SF6 是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在 S-F 键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量 280 kJ,断裂 1 mol F-F、S-F 键需吸收的能量分别为 160 kJ、330 kJ。则 S(s)+3F2(g)===SF6(g)的反应热 ?H 为( ) A. -1780 kJ/mol B. -1220 kJ/mol C.-450 kJ/mol D. +430 kJ/mol 13. F2[2011·重庆卷] 【解析】 B 1 mol SF6 中含有 6 mol S-F 键, mol F2 中含有 1 mol 1 F-F 键,因此 ?H=280 kJ/mol+160 kJ/mol×3-330 kJ/mol×6=-1220 kJ/mol。

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F3 原电池原理 12.F3[2011·安徽卷] 研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海 水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO2 +2Ag+2NaCl= Na2Mn5O10+2AgCl。下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是( ) - - A.正极反应式:Ag+Cl -e =AgCl B.每生成 1 mol Na2Mn5O10 转移 2 mol 电子 + C.Na 不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl 是还原产物 12.F3【解析】 B A 选项应该是负极反应式;C 选项钠离子应向正极移动;D 选项 AgCl 为氧化产物。 8.F3[2011·北京卷] 结合图 B-1 判断,下列叙述正确的是(
Fe Zn Fe Cu

)

3%NaCl

图 B-1 A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护 - + B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是 Fe-2e ===Fe2 - - C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是 O2+2H2O+4e ===4OH D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量 K3[Fe(CN)6]溶液,均有蓝色沉淀 8.F3 【解析】 A 解答本题的关键是理解原电池原理。在原电池中,活泼金属作负极,失 电子被氧化,不活泼金属做正极而被保护,A 项正确;I 中锌为负极,失电子被氧化:Zn- - + - + - B Ⅱ中电解液为酸性, 不可能生成 OH , 正极反应为: +2e ===H2↑, 2H 2e =Zn2 , 项错误; 2+ 2+ C 项错误;Fe 与六氰合铁离子生成蓝色沉淀,但 I 中无 Fe 生成,故无蓝色沉淀,D 项错 误。 11.F3 [2011·福建卷] 研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。 该电池以金属锂和钢板为电极材料,以 LiOH 为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电 池的下列说法不正确的是( ) A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成 - C.放电时 OH 向正极移动 D.总反应为:2Li+2H2O===2LiOH+H2↑ 11.F3 【解析】 C 锂比铁的金属性强,故锂应做负极材料失电子,由题意知该原 电池以 LiOH 为电解质且加入水即可放电则应发生反应:2Li+2H2O===2LiOH+H2↑,依据 方程式可以判断水中氢在正极得电子,由+1 价被还原为 0 价,生成氢气,且水做氧化剂, - 故答案 A、 D 正确; 项中作为阴离子的 OH 离子应向原电池的负极移动, C 项错误。 B、 C 故 12.F3F4 [2011·广东卷] 某小组为研究电化学原理, 设计如图 0 装置。 下列叙述不正确的是( ...
a b Cu Fe

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)

Cu2??
2 SO4??

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图0 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 12.F3F4 【解析】 D a 和 b 不连接时,不能构成原电池,铁置换出的铜附着在铁片上,故 A + 正确;a 和 b 用导线连接时,构成原电池,溶液中的 Cu2 得到电子生成铜在铜片上析出,故 + + B 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,从溶液中析出,溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色,故 C 正确;a 和 b 分别连接直 流电源正、负极时,装置为电解池,铜电极为阳极,铁为阴极,电解质溶液中阳离子向阴极 + 移动,因此,即使电压足够大,Cu2 也只能向阴极移动,故 D 错误。 12.F3 [2011·海南化学卷] 根据图 0,下列判断中正确的是(
G Fe O2

)

????

e?? Zn N2

a

NaCl

图0

????

b

A.烧杯 a 中的溶液 pH 升高 B.烧杯 b 中发生氧化反应 + - C.烧杯 a 中发生的反应为 2H +2e ===H2 - - D.烧杯 b 中发生的反应为 2Cl -2e ===Cl2 12.F3 【解析】 AB 由图可知这是一个原电池,发生的是 Zn 的吸氧腐蚀。a 中电 - - - + 极反应:2H2O+O2+4e ===4OH ,b 中发生的反应:Zn-2e ===Zn2 ,故选 AB。

11.F3F4[2011·课标全国卷] 铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是( ) ... A.电池的电解液为碱性溶液,正极为 Ni2O3、负极为 Fe - - B.电池放电时,负极反应为 Fe+2OH -2e =Fe(OH)2 C.电池充电过程中,阴极附近溶液的 pH 降低 - - D.电池充电时,阳极反应为 2Ni(OH)2+2OH -2e =Ni2O3+3H2O 11.F3F4 【解析】 C 电池充电时,阴极反应为放电时负极的逆反应,其电极方程 - - 式为 Fe(OH)2+2e ===Fe+2OH ,故该电极反应溶液 pH 升高,C 项错误。 15.F3 、F4[2011·山东卷] 以 KCl 和 ZnCl2 混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说 法正确的是( ) A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C. 电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率 D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 15.F3 、F4【解析】 C Zn 的金属性强于 Fe,Fe 不能从溶液中置换出 Zn,电镀前不 能形成原电池,A 项错误;电镀时,每转移 2 mol 电子析出 1 mol Zn,B 项错误;电镀时保 持电流恒定,即单位时间内转移的电子数恒定,则消耗的反应物与产生的生成物的量恒定, 也就是反应速率恒定,与温度无关,C 项正确;镀锌铁制品的镀层破损后,易形成 Zn—Fe
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原电池,Zn 作负极优先被腐蚀,铁制品仍能受到保护,D 项错误。 29.F3、H3[2011·山东卷] 科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。 (1) 实 验 室 可 用 无 水 乙 醇 处 理 少 量 残 留 的 金 属 钠 , 化 学 反 应 方 程 式 为 ________________________。要清洗附着在试管壁上的硫,可用的试剂是________。

图 1-15 (2)如图 1-15 所示的为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为 320℃左右, 电池反应为 2Na+xS=Na2Sx,正极的电极反应式为________。M(由 Na2O 和 Al2O3 制得)的 两个作用是________________。与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫 电池的理论放电量是铅蓄电池的________倍。 (3)Na2S 溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________,向该溶液中加入少量固 体 CuSO4,溶液 pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。Na2S 溶液长期放置有硫析 出,原因为________________________(用离子方程式表示)。 29.F3、H3 →2CH3CH2ONa+H2↑ CS2(或热 NaOH 溶液) (1)2CH3CH2OH+2Na― - - + - (2)xS+2e ===S2 (或 2Na +xS+2e ===Na2Sx) x 离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫 4.5 + - - - + (3)c(Na )>c(S2 )>c(OH )>c(HS )>c(H ) 减小 - 2- 2S +O2+2H2O===2S↓+4OH - + - - 【解析】 (2)负极发生氧化反应: 2Na-2e =2Na , 正极发生还原反应: xS+2e =S2 。 x 2a 在铅蓄电池中,铅作负极,当铅蓄电池消耗 a g Pb 时转移电子的物质的量为 mol,而钠 207 a 硫电池消耗 a g Na 时转移电子的物质的量为 mol,故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池 23 的 4.5 倍。 - - - - - (3)Na2S 溶液中存在水解平衡:S2 +H2O??HS +OH 和 HS +H2O??H2S+OH , + - - + 2- 故溶液中离子浓度的大小顺序为 c(Na )>c(S )>c(OH )>c(HS )>c(H )。当加入 CuSO4 + - - 时,Cu2 与 S2 结合成 CuS 沉淀,使上述两个平衡均向左移动,使溶液中 c(OH )减小,溶 2- 液 pH 减小。而 Na2S 溶液长期放置有硫析出,则是由于 S 被空气中的氧气氧化所致。 10. F3[2011·浙江卷] 将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上, 一段时间后发现液 滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致 该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是( )
?ú???·(b) ??????(a)

图0 - A.液滴中的 Cl 由 a 区向 b 区迁移 - - B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:O2+2H2O+4e ===4OH + C.液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀,生成的 Fe2 由 a 区向 b 区迁移,与 b 区的 - OH 形成 Fe (OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈 D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液,则负极发生的电极 - + 反应为:Cu-2e ===Cu2

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10.F3[2011·浙江卷] 【解析】 B 铁板为铁和碳的合金,滴入 NaCl 溶液,形成微小 - 的原电池,显然 a 区为负极,溶液中 Cl 由 b 区向 a 区迁移,A 错;液滴边缘为正极区,为 - - 溶解在溶液中的 O2 放电,电极反应为:O2+2H2O+4e ===4OH ,B 对;液滴下的 Fe 因发 生氧化反应而被腐蚀,C 错;改用嵌有铜螺丝钉的铁板,则铁为负极,D 错。

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F4

电解原理

26.F4O2 [2011·北京卷] 氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示。
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图0 (1)溶液 A 的溶质是__________; (2) 电 解 饱 和 食 盐 水 的 离 子 方 程 式 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的 pH 在 2~3。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 + + + - - + (4)电解所用的盐水需精制,去除有影响的 Ca2 、Mg2 ,NH4 ,SO2 [c(SO2 )>c(Ca2 )]。 4 4 精制流程如下(淡盐水和溶液 A 来自电解池):
?????? ?????? (??Cl2)
?????? A ?÷pH??11 ????

??

????a

BaCO3

????



????b

Na2SO3

????



????c
?÷pH

???àa

???àb

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图0 ①盐泥 a 除泥沙外,还含有的物质是__________。 + ② 过 程 Ⅰ 中 将 NH 4 转 化 为 N2 的 离 子 方 程 式 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③BaSO4 的溶解度比 BaCO3 的小。过程Ⅱ中除去的离子有__________。 ④经过程Ⅲ处理, 要求盐水 c 中剩余 Na2SO3 的含量小于 5 mg/L。 若盐水 b 中 NaClO 的 3 含量是 7.45 mg/L,则处理 10 m 盐水 b,至多添加 10% Na2SO3 溶液__________kg(溶液体积 变化忽略不计)。 26.F4O2 (1)NaOH (2)2Cl +2H2O=====H2↑+Cl2↑+2OH (3)Cl2 与水反应:Cl2+H2O??HCl+HClO,增大 HCl 的浓度使平衡逆向移动,减少 Cl2 在水中的溶解,有利于 Cl2 的逸出 (4)①Mg(OH)2 + - - ②2NH4 +3Cl2+8OH ===N2↑+6Cl +8H2O - + ③SO2 、Ca2 4
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④1.76 【解析】 (1)根据食盐水的组成,电解饱和食盐水的化学方程式是 2NaCl+2H2O===== 2NaOH+H2↑+Cl2↑,故溶液 A 为 NaOH 溶液;(2)其中 NaCl、NaOH 为易溶于水的强电 解质,写成离子形式,故离子方程式是 2Cl +2H2O=====H2↑+Cl2↑+2OH ;(3)阳极区生 成 Cl2,Cl2 与水反应的化学方程式为 Cl2+H2O??HClO+HCl,由于反应可逆,故增大产 物 HCl 的浓度会使平衡逆向移动,降低 Cl2 在水中的溶解度而有利于 Cl2 逸出;(4)①将溶液 + A 的 pH 调至 11(碱性较强)时, 2 会以 Mg(OH)2 的形式沉淀下来, Mg 故盐泥 a 含有 Mg(OH)2; + ②NH4 转化为 N2 的过程中 N 元素的化合价升高,故 Cl 元素的化合价降低,即 Cl2 转化为 - + Cl ,根据化合价升降总数相等,NH4 和 Cl2 的化学计量数分别为 2 和 3,再根据原子守恒可 - - 得 N2 和 Cl 的化学计量数分别为 1 和 6,再根据电荷守恒可知等号左边添加 OH 、等号右 边添加 H2O,最后结合原子守恒可知二者的化学计量数分别为 8 和 8。③由于 BaSO4 的溶解 - 度比 BaCO3 小,根据沉淀溶解平衡原理,可知向含有 SO2 的溶液中加入 BaCO3 后,会发生 4 - - - + 如下转化:SO2 +BaCO3??CO2 +BaSO4,生成的 CO2 会与溶液中的 Ca2 生成 CaCO3 4 3 3 2- 2+ 沉淀,故除去的离子有 SO4 、Ca ;④向盐水 b 中加入 Na2SO3 是为了还原其中的 NaClO, 反应过程中 Na2SO3 被氧化为 Na2SO4、NaClO 被还原为 NaCl,根据化合价升降总数相等, 可知反应掉的 Na2SO3 和 NaClO 的物质的量之比为 1∶1,10 m3 盐水 b 中含 NaClO 的物质的 - 量为 7.45 mg/L×10×103 L×10 3 g/mg÷74.5 g/mol=1 mol,故反应掉的 Na2SO3 的物质的量 - 也为 1 mol;再根据已知条件可知剩余 Na2SO3 的物质的量最多为 5 mg/L×10×103 L×10 3 g/mg÷126 g/mol≈0.4 mol,故最多添加 10%Na2SO3 溶液的质量为 126 g/mol×(1 mol+0.4 mol)÷10%=1764 g≈1.76 kg。


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通电



12.F3F4 [2011·广东卷] 某小组为研究电化学原理, 设计如图 0 装置。 下列叙述不正确的是( ...
a b Cu Fe

)

Cu2??
2 SO4??

图0 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 12.F3F4 【解析】 D a 和 b 不连接时,不能构成原电池,铁置换出的铜附着在铁片上,故 A + 正确;a 和 b 用导线连接时,构成原电池,溶液中的 Cu2 得到电子生成铜在铜片上析出,故 + + B 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,从溶液中析出,溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色,故 C 正确;a 和 b 分别连接直 流电源正、负极时,装置为电解池,铜电极为阳极,铁为阴极,电解质溶液中阳离子向阴极 + 移动,因此,即使电压足够大,Cu2 也只能向阴极移动,故 D 错误。 32.C2 F4 [2011·广东卷] 由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹 气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝,工艺流程如下:

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2

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图0 (注:NaCl 熔点为 801 ℃;AlCl3 在 181 ℃升华) (1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反 应 产 生 新 的 杂 质 , 相 关 的 化 学 方 程 式 为 ① ________________________________________________________________________ 和 ② ________________________________________________________________________。 (2)将 Cl2 连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除 Cl2 外 还含有________; 固态杂质粘附于气泡上, 在熔体表面形成浮渣, 浮渣中肯定存在________。 (3) 在 用 废 碱 液 处 理 气 体 A 的 过 程 中 , 所 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 - (4)镀铝电解池中,金属铝为________极,熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以 AlCl4 - 和 Al2Cl 7 形 式 存 在 , 铝 电 极 的 主 要 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 (5) 钢 材 镀 铝 后 , 表 面 形 成 的 致 密 氧 化 铝 膜 能 防 止 钢 材 腐 蚀 , 其 原 因 是 ________________________________________________________________________。 32.C2 F4 (1)①Fe2O3+2Al=====Al2O3+2Fe
高温 高温

②3SiO2+4Al=====2Al2O3+3Si (2)HCl,氯化铝 NaCl - - - (3)Cl2+2OH ===ClO +Cl +H2O, + - H +OH ===H2O - - - (4)阳 Al-3e +7AlCl4 ===4Al2Cl7 (5)致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的 O2、CO2 和 H2O 等接触,使电化学腐蚀和化 学腐蚀不能发生 【解析】 (1)结合题意,即是 Fe2O3、SiO2 和金属 Al 在高温下发生置换反应;(2)杂质中 还存在 H2, Cl2 结合形成 HCl, 与 高温下 Cl2 也能与 Na 和 Al 反应生成 NaCl 和 AlCl3(700 ℃ 时升华形成气体);(3)冷凝后的气体 Cl2 和 HCl 均能与碱液反应;(4)电镀时,镀层金属作阳 + + - - 极,失电子形成阳离子,即 Al 失电子形成 Al3 ,Al3 再与 AlCl4 结合形成 Al2Cl7 ;(5)防止 腐蚀的原理包括隔绝金属与电解质溶液的接触、改变金属内部结构等。 11.F3F4[2011·课标全国卷] 铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是( ) ... A.电池的电解液为碱性溶液,正极为 Ni2O3、负极为 Fe - - B.电池放电时,负极反应为 Fe+2OH -2e =Fe(OH)2 C.电池充电过程中,阴极附近溶液的 pH 降低 - - D.电池充电时,阳极反应为 2Ni(OH)2+2OH -2e =Ni2O3+3H2O 11.F3F4 【解析】 C 电池充电时,阴极反应为放电时负极的逆反应,其电极方程 - - 式为 Fe(OH)2+2e ===Fe+2OH ,故该电极反应溶液 pH 升高,C 项错误。 10.F4[2011·全国卷] 用石墨作电极电解 CuSO4 溶液。通电一段时间后,欲使电解液恢 复到起始状态,应向溶液中加入适量的( ) B.H2O A.CuSO4
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C.CuO D.CuSO4·5H2O 10.F4 【解析】 C 电解 CuSO4 溶液的方程式为:2CuSO4+2H2O=====2Cu+O2↑+2H2SO4, 离开溶液的物质为 Cu 和 O2,其中铜和氧的原子个数比为 1∶1,因此需要加入 CuO。 15.F3 、F4[2011·山东卷] 以 KCl 和 ZnCl2 混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说 法正确的是( ) A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C. 电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率 D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 15.F3 、F4【解析】 C Zn 的金属性强于 Fe,Fe 不能从溶液中置换出 Zn,电镀前不 能形成原电池,A 项错误;电镀时,每转移 2 mol 电子析出 1 mol Zn,B 项错误;电镀时保 持电流恒定,即单位时间内转移的电子数恒定,则消耗的反应物与产生的生成物的量恒定, 也就是反应速率恒定,与温度无关,C 项正确;镀锌铁制品的镀层破损后,易形成 Zn—Fe 原电池,Zn 作负极优先被腐蚀,铁制品仍能受到保护,D 项错误。 26.E5、F4[2011·四川卷] 甲、乙、丙、丁、戊为原子序数依次增大的短周期元素。甲、丙处于同一主族,丙、丁、 戊处于同一周期,戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原子最外层电子数之和。甲、乙组成 的常见气体 X 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;戊的单质与 X 反应能生成乙的单质,同时生 成两种溶于水均呈酸性的化合物 Y 和 Z,0.1 mol/L 的 Y 溶液 pH>1;丁的单质既能与丙元素 最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐 L,也能与 Z 的水溶液反应生成盐;丙、戊可组成 化合物 M。 请回答下列问题: (1)戊离子的结构示意图为________。 (2)写出乙的单质的电子式:________。 (3)戊的单质与 X 反应生成的 Y 和 Z 的物质的量之比为 2∶4, 反应中被氧化的物质与被 还原的物质的物质的量之比为________。 (4) 写 出 少 量 Z 的 稀 溶 液 滴 入 过 量 L 的 稀 溶 液 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 : ________________。 (5)按图 1-11 电解 M 的饱和溶液,写出该电解池中发生反应的总反应方程式: ____________________。将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中,观察到的现象是 ________。
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图 1-11

??17 2 8 8
26.E5、F4 【答案】 (1) (2)?N??N? (3)2∶3 + - (4)H +AlO2 +H2O===Al(OH)3↓ (5)NaCl+H2O===NaClO+H2↑ 先变红后褪色 【解析】 由 X 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝可知其为 NH3,所以甲为氢、乙为氮,由
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“甲、丙处于同一主族,丙、丁、戊处于同一周期,戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原 子最外层电子数之和”可知戊为氯。由“0.1 mol/L 的 Y 溶液 pH>1”可知 Y 为弱酸或强酸 弱碱盐,结合题中其他信息可知,Y 为 NH4Cl,则 Z 为 HCl。所以(3)中反应方程式为 4NH3 +3Cl2===2NH4Cl+4HCl+N2, 则被氧化的 NH3 与被还原的 Cl2 的物质的量之比为 2∶3。 丙、 丁处于同一周期且丙的原子序数小于丁, 所以丙的金属性强于丁, 由“丁的单质既能与丙元 素最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐 L,也能与 Z 的水溶液反应生成盐”可知丙为 Na、丁为 Al。所以 L 为 NaAlO2,M 为 NaCl。(4)中少量盐酸与过量偏铝酸钠溶液反应生成 氢氧化铝。(5)中电解饱和食盐水,阳极上生成的 Cl2 充分和阴极上生成的 NaOH 接触,所以 电解的总方程式为 NaCl+H2O===NaClO+H2↑, 所以充分电解后的溶液为次氯酸钠的溶液, 显碱性并具有强氧化性,所以遇酚酞先变红后褪色。
- -

10.F4G2 [2011·天津卷] 工业废水中常含有一定量的 Cr2O2 和 CrO2 ,它们会对人类 7 4 及生态系统产生很大损害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。 方法 1:还原沉淀法 该法的工艺流程为 ― ― ― CrO2 ― →Cr2O2 ― →Cr3 ― →Cr(OH)3↓ 4 ①转化 7 ②还原 ③沉淀 其中第①步存在平衡: - + - 2CrO2 (黄色)+2H ??Cr2O2 (橙色)+H2O 4 7 (1)若平衡体系的 pH=2,该溶液显________色。 (2)能说明第①步反应达平衡状态的是__________。 - - a.Cr2O2 和 CrO2 的浓度相同 7 4 - 2- b.2v(Cr2O7 )=v(CrO2 ) 4 c.溶液的颜色不变 - (3)第②步中,还原 1 mol Cr2O2 离子,需要________mol 的 FeSO4·7H2O。 7 (4)第③步生成的 Cr(OH)3 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡: + - Cr(OH)3(s)??Cr3 (aq)+3OH (aq) + - + - 常温下, Cr(OH)3 的溶度积 Ksp=c(Cr3 )·c3(OH )=10-32, 要使 c(Cr3 )降至 10 5mol/L, 溶液的 pH 应调至________。 方法 2:电解法 - 该法用 Fe 做电极电解含 Cr2O2 的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液 pH 升高, 7 产生 Cr(OH)3 沉淀。 (5) 用 Fe 做 电 极 的 原 因 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)在阴极附近溶液 pH 升高的原因是(用电极反应解释)________________________。 溶液中同时生成的沉淀还有__________。 10.F4G2 (1)橙 (2)c (3)6 (4)5 - + + (5)阳极反应为 Fe-2e ===Fe2 ,提供还原剂 Fe2 + - (6)2H +2e ===H2↑ Fe(OH)3 + 【解析】 (1)溶液 pH=2 时,溶液中 c(H )浓度较大,平衡正向移动,故溶液显橙色。 (2)a 项,由于反应平衡常数未知,故反应进行的程度也未知,当两者浓度相等时,反应 不一定达到平衡;b 项,没有指明这些物质的反应速率代表正反应还是逆反应,也不能说明 一定达到平衡;c 项,当溶液的颜色不变时,说明体系中各微粒浓度都不再改变,故达到平 衡状态。 - + - + + - - (3)结合关系式 Cr2O2 ~2Cr3 ~6e 、Fe2 ~Fe3 ~e ,根据电子守恒可知 Cr2O2 ~6Fe2 7 7 + ,故需要 6 mol FeSO4·7H2O。 (4)因为 c(OH )=
- -

H





Fe2





OH



3

3 10-32 Ksp -9 - + - - mol·L 1,故 c(H )=10 5mol·L 1,pH=5。 - =10 3+ = c(Cr ) 10 5

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(5)当用铁作电极时, 阳极反应式为 Fe-2e ===Fe2 , 生成的 Fe2 具有还原性, Cr2O2 将 7 3+ 2+ 还原为 Cr ,从而生成 Cr(OH)3 沉淀,因而铁作电极是为了生成还原剂 Fe 。 + + - (6)在阴极上只能是 H 得电子生成氢气,电极反应式为 2H +2e ===H2↑,随着电极附 + - + + - 近 c(H )减小, 使得溶液中 c(OH )>c(H ), 溶液显碱性; 同时, 阳极上生成的 Fe2 被 Cr2O2 7 + 氧化为 Fe3 ,随着碱性的增强而生成 Fe(OH)3 沉淀下来。 29.G5F4[2011·重庆卷] 臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。 (1)O3 与 KI 溶液反应生成的两种单质是__________和__________。(填分子式) (2)O3 在水中易分解,一定条件下,O3 的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。已知 O3 的起始浓度为 0.0216 mol/L。 3.0 4.0 5.0 6.0 pH t/minT/℃ 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 ①pH 增大能加速 O3 分解,表明对 O3 分解起催化作用的是________________。 ②在 30 ℃、pH=4.0 条件下,O3 的分解速率为__________mol/(L·min)。 ③据表中的递变规律,推测 O3 在下列条件下分解速率依次增大的顺序为__________。 (填字母代号) a.40 ℃、pH=3.0 b.10 ℃、pH=4.0 c.30 ℃、pH=7.0 (3)O3 可由臭氧发生器(原理如题 29 图)电解稀硫酸制得。
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图0 ① 图 中 阴 极 为 __________( 填 “A” 或 “B”) , 其 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 ② 若 C 处 通 入 O 2 , 则 A 极 的 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③若 C 处不通入 O2,D、E 处分别收集到 x L 和 y L 气体(标准状况),则 E 处收集的气 体中 O3 所占的体积分数为__________。(忽略 O3 的分解) 29.G5F4[2011·重庆卷] (1)I2 O2 - - (2)①OH ②1.00×10 4 ③b、a、c + - (3)A 2H +2e ===H2↑ + - ②O2+4H +4e ===2H2O

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x-2y y - 【解析】 (1)臭氧具有强氧化性,在溶液里能将 I 氧化成 I2,自身一部分氧元素被还原 - 为 OH ,反应的化学方程式为 2KI+O3+H2O===2KOH+I2+O2,因此,生成的单质为 I2 和 O2。 - - (2)①pH 越大,OH 浓度越大,判断起催化作用的离子为 OH 。 ②由表格可知,题目给定条件下所用时间为 108 min,而臭氧浓度减少为原来的一半, 0.0216 mol/L 0.0108 mol/L - 即有 =0.0108 mol/L 臭氧分解,速率为 =1×10 4 mol/(L·min)。③ 2 108 min 分析表中的递变规律可知,a 项反应所需时间的范围是:31 min<t<158 min,b 项反应所需时 间 t>231 min,c 项反应所需时间 t<15 min,因此,分解速率依次增大的顺序为 b、a、c。 - (3)①电解硫酸时,溶液中的 OH 发生氧化反应生成氧气和臭氧,因此产生氧气和臭氧 的一极为阳极,根据装置中电极 B 处产生臭氧,则说明电极 B 为阳极,则 A 为阴极,硫酸 + 溶液中的 H 在阴极放电生成氢气。②若 C 处通入氧气,则 A 极上产生的氢气与氧气反应生 成水。③D 处得到氢气,E 处生成氧气和臭氧,每生成 1 mol H2,可得到 2 mol 电子,生成 x ×2,每生成 1 mol O2,可失去 4 mol 电子,每生成 x L 氢气时,得到电子的物质的量为 22.4 V(O2) V(O3) x 1 mol O3,可失去 6 mol 电子,根据得失电子守恒得 ×4+ ×6= ×2,生成氧 22.4 22.4 22.4 V(O3) x-2y 气和臭氧的体积共 y L,则 V(O2)+V(O3)=y,因此 = 。 y y ③

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F5 化学反应与能量综合 - - 6. F5 [2011· 海南化学卷 ] 一种充电电池放电时的电极反应 为 H2 + 2OH - 2e - - ===2H2O;NiO(OH)+H2O+e ===Ni(OH)2+OH 。当为电池充电时,与外电源正极连接的 电极上发生的反应是( ) A.H2O 的还原 B.NiO(OH)的还原 C.H2 的氧化 D.Ni(OH)2 的氧化 6.F5 【解析】 D 当为电池充电时,为电解池。与外电源正极连接的电极为电解池 的阳极,发生反应为氧化反应,排除 A、B 选项;电极反应式应是将放电时的电极反应式逆 - - - - 回去: Ni(OH)2+OH -e ===NiO(OH)+H2O(氧化反应, 阳极), 2O+2e === H2+2OH (还 2H 原反应,阴极),故答案为 D。 20.F5 [2011·江苏化学卷] 氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领 域的研究热点。 已知:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) - ?H=206.2 kJ·mol 1 CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) - ?H=247.4 kJ·mol 1 2H2S(g)===2H2(g)+S2(g) - ?H=169.8 kJ·mol 1 (1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与 H2O(g)反应生成 CO2(g) 和 H2(g) 的 热 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (2)H2S 热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分 H2S 燃烧,其目的是 ________________________________________________________________________; 燃烧生成的 SO2 与 H2S 进一步反应,生成物在常温下均非气体,写出该反应的化学方 程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)H2O 的热分解也可得到 H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系 如图 0 所示。图中 A、B 表示的物质依次是________________。
1.0

?
??????????·??

0.8 0.6 0.4 0.2

H2O

A B

O2 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 ????/K

H2

图0 (4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图 0(电解池中隔膜仅阻止气体 通 过 , 阴 、 阳 极 均 为 惰 性 电 极 ) 。 电 解 时 , 阳 极 的 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

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图0 (5)Mg2Cu 是一种储氢合金。350 ℃时,Mg2Cu 与 H2 反应,生成 MgCu2 和仅含一种金属 元 素 的 氢 化 物 ( 其 中 氢 的 质 量 分 数 为 0.077) 。 Mg2Cu 与 H2 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 20.F5 (1)CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) - ?H=165.0 kJ·mol 1 (2)为 H2S 热分解反应提供热量 2H2S+SO2===2H2O+3S(或 4H2S+2SO2===4H2O+ 3S2) (3)H、O(或氢原子、氧原子) - - - (4)CO(NH2)2+8OH -6e ===CO2 +N2↑+6H2O 3 (5)2Mg2Cu+3H2=====MgCu2+3MgH2 【解析】 (1)先写出甲烷与水生成二氧化碳和氢气的化学方程式,该反应可由已知中的 前两个反应加减得到,第一个×2-第二个即可;(2)硫化氢分解是吸热反应,需要加热,所 以使部分硫化氢燃烧可以提供分解反应所需的热量,综合利用资源,但会产生 SO2 污染,所 以在用硫化氢与生成的二氧化硫反应生成硫和水。(3)水分解生成氢气、氧气,温度升高, 氢气、氧气中化学键断裂,转化为原子,根据个数比,可分析出 A 为氢原子,B 为氧原子; (4)阳极发生氧化反应,只能是尿素中氮失去电子元素化合价升高,生成氮气,碳元素在碱 性条件下生成碳酸根离子;(5)根据生成的氢化物中氢的质量分数得出氢化物是 MgH2,然后 可写出方程式 2Mg2Cu+3H2=====MgCu2+3MgH2。 27. F5G2[2011·课标全国卷] 科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二 CO(g)和 CH3OH(l) 氧化碳反应生成甲醇, 并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。 已知 H2(g)、 - - - 的燃烧热 ?H 分别为-285.8 kJ·mol 1、-283.0 kJ·mol 1 和-726.5 kJ·mol 1。请回答下列问 题: (1)用太阳能分解 10 mol 水消耗的能量是________kJ; (2) 甲 醇 不 完 全 燃 烧 生 成 一 氧 化 碳 和 液 态 水 的 热 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________; (3)在容积为 2 L 的密闭容器中,由 CO2 和 H2 合成甲醇,在其他条件不变的情况下,考 察温度对反应的影响,实验结果如图所示(注:T1、T2 均大于 300 ℃);
△ △

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图 1-12 下列说法正确的是________(填序号) ①温度为 T1 时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为 nA - - v(CH3OH)= mol·L 1·min 1 tA ②该反应在 T1 时的平衡常数比 T2 时的小 ③该反应为放热反应 n(H2) 增大 ④处于 A 点的反应体系从 T1 变到 T2,达到平衡时 n(CH3OH) (4)在 T1 温度时,将 1 mol CO2 和 3 mol H2 充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡 后,若 CO2 转化率为 α,则容器内的压强与起始压强之比为________; (5) 在 直 接 以 甲 醇 为 燃 料 的 燃 料 电 池 中 , 电 解 质 溶 液 为 酸 性 , 负 极 的 反 应 式 为 ________________________、正极的反应式为________________________。理想状态下,该 燃料电池消耗 1 mol 甲醇所能产生的最大电能为 702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为 ________。(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全 部能量之比) 27.F5G2 (1)2858 (2)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) - ?H=-443.5 kJ·mol 1 α (3)③④ (4)1- 2 + - (5)CH3OH+H2O===CO2+6H +6e 3 + - O +6H +6e ===3H2O 96.6% 2 2 - 【解析】(1)H2 的燃烧热为-285.8 kJ·mol 1, 则分解 10 mol H2O 消耗能量为 285.8 kJ·mol -1 ×10 mol=2858 kJ。 (2)CO(g)和 CH3OH(l)燃烧的热化学方程式分别为: 1 CO(g)+ O2(g)===CO2(g) 2 - ?H=-283.0 kJ·mol 1① 3 CH3OH(l)+ O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) 2 - ?H=-726.5 kJ·mol 1② ②-①得 CH3OH(l)不完全燃烧的热化学方程式:CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) - ?H=-443.5 kJ·mol 1。 nA - - (3)温度为 T1 时,从反应到平衡,生成甲醇的平均速率为 v(CH3OH)= mol·L 1·min 1, 2tA ①错;由图象看出 T1 时反应达平衡生成甲醇的物质的量大于 T2 时,可知 T1 时反应限度大, 平衡常数也大,②错;温度为 T2 时反应先达到平衡,则 T2>T1,但 T2 时反应达到平衡生成 的甲醇的物质的量比 T1 小,说明升高温度不利于甲醇生成,该反应为放热反应,③正确;A 点的反应体系从 T1 变到 T2,即升高温度,平衡向逆反应方向移动,④正确。 (4)CO2+3H2===CH3OH+H2O △n 1 2 α 2α 1 mol+3 mol-2α mol α 则容器内平衡压强与起始压强之比为: =1- 。 2 1 mol+3 mol (5)甲醇燃料电池中甲醇失电子发生氧化反应,负极电极方程式为 CH3OH+H2O===CO2 3 702.1 kJ + - + - +6H +6e , 正极电极方程式为 O2+6H +6e ===3H2O。 该燃料电池的理论效率为 2 762.5 kJ ×100%=96.6%。

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29.F5、G2、O1[2011·四川卷] 开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿(FeS2)燃烧产生的 SO2 通过下列碘循环 工艺过程既能制 H2SO4,又能制 H2。

请回答下列问题: (1)已知 1 g FeS2 完全燃烧放出 7.1 kJ 热量,FeS2 燃烧反应的热化学方程式为 ______________________。 (2)该循环工艺过程的总反应方程式为______________________。 (3)用化学平衡移动的原理分析,在 HI 分解反应中使用膜反应器分离出 H2 的目的是 ______________________。 (4)用吸收 H2 后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用 MH 表示),NiO(OH)作为电池正 极材料,KOH 溶液作为电解质溶液,可制得高容量,长寿命的镍氢电池。电池充放电时的 总反应为: NiO(OH)+MH????Ni(OH)2+M 充电 ①电池放电时,负极的电极反应式为________________________。 ②充电完成时,Ni(OH)2 全部转化为 NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生 O2,O2 扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的 电极反应式为________________________。 29. F5、 G2、 O1 【答案】 (1)4FeS2(s)+11O2(g)=====2Fe2O3(s)+8SO2(g); ?H=-3408 kJ/mol (2)2H2O+SO2===H2SO4+H2 (3)减小 H2 浓度,使 HI 分解平衡正向移动,提高 HI 的分解率 - - (4)①MH+OH -e ===M+H2O - - ②2H2O+O2+4e ===4OH 【解析】 该工艺过程的原理是:①SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI,②2HI??H2+I2。 则总反应式为①+②,即 2H2O+SO2===H2SO4+H2。(4)①蓄电池放电时是原电池、充电时 是电解池。只要记清原电池中“负氧化、正还原”,电解池中“阳氧化、阴还原”的规律, 在写电极反应式时先弄清楚是原电池还是电解池, 然后将给出的总反应拆成氧化反应和还原 反应两个半反应按需选取即可。②中阴极的电极反应有两个,第一阶段是充电时的反应式, - - 由①中的方法不难确定为 M+H2O+e ===MH+OH ,第二阶段为吸收氧气的电解反应式, - 由题意氧气在阴极被还原,结合该蓄电池中电解质溶液显碱性可知氧气被还原为 OH ,所 - - 以其电极方程式为:2H2O+O2+4e ===4OH 。 7.F5 [2011·天津卷] 图中 X、Y、Z 为单质,其他为化合物,它们之间存在如下转化关 系(部分产物已略去)。其中,A 俗称磁性氧化铁;E 是不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸 反应。
X
高温 放电

Y

???? ???? NO?? O H ?÷
2

Al

A G D E
NaOH

????
R M

??? ?

????

Z

图0 回答下列问题: (1)组成单质 Y 的元素在周期表中的位置是________________;M 中存在的化学键类型
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为________________;R 的化学式是____________。 (2)一定条件下,Z 与 H2 反应生成 ZH4,ZH4 的电子式为________________。 (3)已知 A 与 1 mol Al 反应转化为 X 时(所有物质均为固体),放出 a kJ 热量。写出该反 应 的 热 化 学 方 程 式 : _______________________________________________________________________________ _。 (4) 写 出 A 和 D 的 稀 溶 液 反 应 生 成 G 的 离 子 方 程 式 : _______________________________________________________________________________ _。 (5)向含 4 mol D 的稀溶液中,逐渐加入 X 粉末至过量。假设生成的气体只有一种,请 + + 在坐标系中画出 n(X2 )随 n(X)变化的示意图,并标出 n(X2 )的最大值。
n(X2??)/mol

0

n(X)/mol

图0 (1)第二周期第ⅥA 族 离子键、共价键 H2SiO3(或 H4SiO4) ? H (2)H?Si ?H ? H (3)8Al(s)+3Fe3O4(s)===9Fe(s)+4Al2O3(s) ?H=-8a kJ/mol + - + (4)3Fe3O4+28H +NO3 ===9Fe3 +NO↑+14H2O (5) 7.F5
n(X2??)/mol 1.5

0

n(X)/mol

【解析】 该题的突破口是物质 A 的推断,磁性氧化铁是 Fe3O4 的俗称,故 A 是 Fe3O4; 高温下 Fe3O4 和 Al 发生铝热反应生成 Fe 和 Al2O3,故单质 X 为 Fe,单质 X(Fe)与单质 Y 点 燃时反应得到 A(Fe3O4),故 Y 为 O2。O2 与 NO、H2O 反应后得到 HNO3,故 D 为 HNO3; D(HNO3)与 A(Fe3O4)反应得到 Fe(NO3)3,故 G 为 Fe(NO3)3 溶液。该题的第二个突破口是物 质 E 的推断,能与氢氟酸反应且不溶于水的酸性氧化物为 SiO2,即 E 为 SiO2,故单质 Z 为 Si。SiO2 和 NaOH 溶液反应得到 Na2SiO3,故 M 为 Na2SiO3;Na2SiO3 和 D(HNO3)反应得到 硅酸胶体,故 R 为硅酸。 (1)氧元素位于第二周期第ⅥA 族,Na2SiO3 属于离子化合物,存在离子键和共价键;硅 酸在水溶液中可以以原硅酸(H4SiO4)的形式存在,常写作 H2SiO3。 ? H (2)硅与氢气生成硅烷(SiH4),其结构类似甲烷(CH4),其电子式为 H?Si ?H。 ? H (3)1 mol Al 参加反应时放热 a kJ,配平的方程式中 Al 的化学计量数为 8, 故放热 8a kJ, 要特别注意热量与化学计量数相符合。 (4)HNO3 属于氧化性酸,能把 Fe3O4 中的二价铁氧化为三价铁,本身被还原为 NO,得 到的 Fe(NO3)3 属于易溶于水的盐,写成离子形式;HNO3 属于强酸,写成离子形式;Fe3O4、 NO、H2O 属于氧化物,写成分子形式。 (5)根据反应 Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 可知, mol HNO3 和 1 mol Fe 恰好 4 + + 反应生成 1 mol Fe(NO3)3, 此时溶液中只有 Fe3 ; 继续加入铁粉, 发生反应 2Fe3 +Fe===3Fe2 + + 2+ 3+ 2+ ,开始生成 Fe ,1 mol Fe 消耗 0.5 mol Fe 得到 1.5 mol Fe ,反应停止,Fe2 含量保持 不变。

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1.[2011·南昌一模] 下列物质间的反应,其能量变化符合下图的是(

)

???? ·????????? × ? ?ú???×???? ? ? ·???????
A.由电石制乙炔 B.灼热的碳与二氧化碳反应 C.Ba(OH)2·8H2O 晶体和 NH4Cl 晶体混合 D.碳酸钙的分解 1.A 【解析】 该图示为放热反应能量图,A 为典型的放热反应,B、C 是吸热反应 的典型代表;D 项反应条件为持续高温加热,说明是吸热反应。 2.[2011·湖州一模] 已知充分燃烧 a g 乙炔气体时生成 1 mol 二氧化碳气体和液态水, 并放出热量 b kJ,则表示乙炔燃烧热的热化学方程式正确的是( ) A.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ?H=-4b kJ/mol 5 B.C2H2(g)+ O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) 2 ?H=-2b kJ/mol C.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ?H=-2b kJ/mol D.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ?H=-b kJ/mol 2.B 【解析】 燃烧热是指在 25 ℃,101 kPa 时,1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的 氧化物时所放出的热量。1 mol 乙炔完全燃烧生成 2 mol 二氧化碳,因此对应放出的热量为 2b kJ。 3.[2011·商丘月考] 己知:NH3·H2O(aq)与 H2SO4(aq)反应生成 1 mol 正盐的 ?H=-24.2 - - kJ·mol 1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热的 ?H=-57.3 kJ·mol 1。则 NH3·H2O 在水溶液 中电离的 ?H 等于( ) -1 A.-69.4 kJ·mol - B.-45.2 kJ·mol 1 - C.+69.4 kJ·mol 1 - D.+45.2 kJ·mol 1 3.D 【解析】 根据题意先写出热化学离子方程式: + + NH3·H2O(aq)+H (aq)===NH4 (aq)+H2O(l) -1 ?H=-12.1 kJ·mol ……①, + - H (aq)+OH (aq)===H2O(l)
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?H=-57.3 kJ·mol 1……②。 根据盖斯定律①-②得 + - NH3·H2O(aq)===NH4 (aq)+OH (aq) -1 ?H=+45.2 kJ·mol ,由此可知选项 D 正确。



4. [2011·岳阳联考] 在汽车上安装三效催化转化器, 可使汽车尾气中的主要污染物(CO、 NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。 (1)已知:N2(g)+O2(g)===2NO(g) ?H=+180.5 kJ/mol; 2C(s)+O2(g)===2CO(g) ?H=-221.0 kJ/mol; C(s)+O2(g)===CO2(g) ?H=-393.5 kJ/mol。 尾 气 转 化 的 反 应 之 一 : 2NO(g) + 2CO(g)===N2(g) + 2CO2(g) ?H = ____________________。 (2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,按下列流程探究某种催化剂在不同空燃比 (空气与燃油气的质量比)条件下对汽车尾气的催化效果。 汽车尾气― 尾气分析仪 ― 催化反应器 ― 尾气分析仪 → → → ①实验过程中除空燃比不同外,其他条件:汽车尾气的流速、________等必须相同。 ②在一定条件下, 测得尾气中的主要污染物的转化率与空燃比的关系如图 K29-1 所示。 空燃比约为________时,催化剂对汽车尾气的催化效果最好。
100

×? 80 ?? 60 ?? 40 ??
20 0 a b c

??????????
NOx

CO

图 K29-1 (3)CO 分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图 K29-2 所示,该电池中电解质为氧 - 化钇-氧化钠,其中 O2 可以在固体介质 NASICON 中自由移动。下列说法错误的是 ________。

????? ±
d

图 K29-2 - - A.负极的电极反应式为:CO+O2 -2e ===CO2 2- B.工作时电极 b 作正极,O 由电极 a 流向电极 b C.工作时电子由电极 a 通过传感器流向电极 b D.传感器中通过的电流越大,尾气中 CO 的含量越高 (4)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为 了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部 分实验条件已经填在下面实验设计表中,请在表格中填入剩余的实验条件数据。 实验 编号 - mol·L 1

T/℃ CO 初始浓度

NO 初始浓度

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mol·L 1 - 表面积 m2·g 1 Ⅰ Ⅱ Ⅲ



催化剂的比 280 350 1.2×10
-3

5.8×10

-3

82 124 124

4.(1)-746.5 kJ/mol (2)①催化反应的温度 ②c (3)B (4) 280 Ⅱ 1.2×10 3 5.80×10 3 - - Ⅲ 1.2×10 3 5.80×10 3 【解析】 (1)由盖斯定律计算得出,?H=-746.5 kJ/mol。 (2)①从图象可以看出实验中除空燃比不同外,其他相同的是汽车尾气的流速、催化剂 的温度。 ②当空燃比约为 c 时,此时的 CO、NOx 的转化率均很高,催化效果最好。 (3)分析该燃料电池的结构,判断出通入 CO 的一极为负极,通入空气的一极为正极, 结合各电极发生的反应,则 B 错误。 (4)分析图表数据,该实验研究中应用了对比试验方法。所以所填内容为: Ⅱ Ⅲ 280 1.2×10 3 - 1.2×10 3
- - -

5.80×10 3 - 5.80×10 3



5.[2011·连云港测试] 下列有关电池的说法中正确的是( ) A.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 B.铜锌原电池工作时,电子从铜电极沿外电路流向锌电极 C.氢氧燃料电池工作时,氢气在正极被氧化 D.锌锰干电池中,锌电极是负极 5.D 【解析】 A 项,太阳能的光电转换材料的主要成分是晶体硅;B 项,电子流向 从锌流向铜;C 项,氢氧燃料电池中氢在负极发生氧化反应。 6.[2011·四平模拟] 镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁原电池放电时电压 高而平稳, 使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。 其中一种镁原电池的反 应为:xMg+Mo3S4????MgxMo3S4,下列说法错误的是( .. 充电 A.放电时,负极反应为 Mg-2e ===Mg2 B.放电时,Mo3S4 发生氧化反应 + C.放电过程中 Mg2 向正极迁移 - + D.充电时,阳极反应为 MgxMo3S4-2xe ===Mo3S4+xMg2 6.B 【解析】 充电电池放电过程是原电池原理,充电过程是电解原理,故放电过程 中镁发生氧化反应,Mo3S4 发生还原反应。 7.[2011·铁岭二模] 某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应 为: 3Zn+2K2FeO4 +8H2O???? 3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 +4KOH,以下说法不 正确的是 . 充电 ( ) - - A.放电时负极反应为:Zn-2e +2OH ===Zn(OH)2
放电
- +

放电

)

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B.放电时正极反应为:FeO2 +4H2O+3e ===Fe(OH)3+5OH 4 C.放电时每转移 3 mol 电子,正极有 1 mol K2FeO4 被氧化 D.充电时阳极附近溶液的碱性减弱







7.C 【解析】 原电池放电时,正极被还原,所以 C 项错误。 8.[2011·南京调研] 图 K30-1 两个装置中,液体体积均为 200 mL,开始工作前电解质 溶液的浓度均为 0.5 mol/L,工作一段时间后,测得有 0.02 mol 电子通过,若忽略溶液体积 的变化,下列叙述正确的是( )
C C

??

?ò?á?????? ???ò?á

Zn

Cu

图 K30-1

??

A.产生气体体积①=② B.①中阴极质量增加,②中正极质量减小 C.电极反应式:①中阳极: - - 4OH -4e ===2H2O+O2↑ + - ②中负极:2H +2e ===H2↑ D.溶液的 pH 变化:①减小,②增大 - - 8.D 【解析】 ①是电解装置,阳极产生氧气:4OH -4e ===2H2O+O2↑,每转移 + - 4 mol 电子生成 1 mol O2,②是原电池,正极产生氢气:2H +2e ===H2↑,每转移 2 mol 电子生成 1 mol H2,故当电路中通过等量的电子时,产生的气体是不相等的。①中阴极质量 - + 增加,②中正极质量不变。故 B 不正确。②中负极反应是:Zn-2e ===Zn2 。故 C 错误。 ①中生成硫酸,故溶液的 pH 减小,而②中消耗硫酸,故溶液的 pH 增大。

9.[2011·宜兴统测]图 K31-1 是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确 .. 的是( )

图 K31-1 A.该系统中只存在 3 种形式的能量转化 - - B.装置 Y 中负极的电极反应式为:O2+2H2O+4e =4OH C.装置 X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D.装置 X、Y 形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转 化 9.C 【解析】 A 项,在该装置系统中,有四种能量转化的关系,即太阳能、化学能、 - 电能和机械能之间的转化关系;B 项,装置 Y 为氢氧燃料电池,负极电极反应为 H2-2e - +2OH =2H2O;C 项,相当于用光能电解水,产生 H2 和 O2,实现燃料(H2)和氧化剂(O2) 的再生;D 项,在反应过程中,有能量的损耗和热效应的产生,不可能实现化学能与电能的 完全转化。综上分析可知,本题选 C 项。 10.[2011·宿豫中学二模]NaBH4/H2O2 燃料电池(DBFC)的结构如图 K31-2,有关该电
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池的说法正确的是(

)
Na+

?????????¤
??

????
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ H2O2

BH4 +OH

??

BO2 +H2O

??

图 K31-2 A.电极 B 材料中包含 MnO2 层,MnO2 可起催化作用 - - - - B.电池负极区的电极反应为:BH4 +8OH -8e ===BO2 +6H2O + C.放电过程中,Na 从正极区向负极区迁移 D.在电池反应中,每消耗 1 L 6 mol/L H2O2 溶液,理论上流过电路中的电子为 6NA 个 10.AB 【解析】 A 项正确,MnO2 没有参与氧化还原反应,因此在反应中起催化作 用;B 项正确,在原电池中,负极发生失电子的还原反应,而且电池的介质为碱性环境,所 - - - - 以负极反应为 BH4 +8OH -8e =BO2 +6H2O;C 项错误,在原电池中,为确保溶液中电 + 荷守恒,阳离子(Na )向正极区移动;D 项错误,由化合价变化可知,理论上流过电路中的 电子为 12NA 个。

????A ????B

OH

??

11.[2010·常州二模]三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池,其电解法制备过程如下: 用 NaOH 调 NiCl2 溶液 pH 至 7.5,加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的 Cl2 在弱 - 碱性条件下生成 ClO ,把二价镍氧化为三价镍。以下说法不正确的是( ) . A.可用铁作阳极材料 B.电解过程中阳极附近溶液的 pH 降低 - - C.阳极反应方程式为:2Cl -2e =Cl2 D.1 mol 二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了 1 mol 电子 - - 11.A 【解析】 电解时阳极产生 Cl2,电极反应式为 2Cl -2e =Cl2, ,故 C 项对; - 同时可知阳极应是惰性电极,否则溶液中的 Cl 不可能失电子,故 A 项错。B 项,阳极产生 - 的 Cl2 与原碱性溶液反应,溶液中 c(OH )减小,溶液的 pH 降低,故 B 正确。根据电子守恒 即可判定 D 项正确。

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