4.2 化学变化中的能量变化知识点题库

分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳或气态氢气燃烧时的燃烧热的是（）

A . C （s）+O₂（g）=CO （g）△H=﹣110.5 kJ/mol B . C （s）+O ₂（g）=CO₂（g）△H=﹣393.5 kJ/mol C . 2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （l）△H=﹣571.6 kJ/mol D . H₂（g）+ $\text{[math]}$ O₂（g）=H₂O （g）△H=﹣241.8 kJ/mol

某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下．试根据下表中的实验现象回答下列问题：

编号	电极材料	电解质溶液	电流计指针偏转方向
1	Mg、Al	稀盐酸	偏向Al
2	Al、Cu	稀盐酸	偏向Cu
3	Al、石墨	稀盐酸	偏向石墨
4	Mg、Al	NaOH	偏向Mg
5	Al、Zn	浓硝酸	偏向Al

（1）写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式：
正极反应式：；
负极反应式：；
电池总反应方程式：．
（2）实验4中Al作极，写出Al电极的电极反应式：．
（3）解释实验5中电流计指针偏向Al的原因：．
（4）根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响：．

氮是地球上含量丰富的元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．

（1） 25℃时，0.1mol/LNH₄NO₃溶液中水的电离程度（填“大于”、“等于”或“小于”） 0.1mol/L NaOH溶液中水的电离程度．
（2）若将0.1mol/L NaOH溶液和0.2mol/LNH₄NO₃溶液等体积混合，混合溶液中2c（NH₄⁺）＞c（NO₃^﹣），所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是．
（3）发射火箭时肼（N₂H₄）为燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水．经测定16g气体在上述反应中放出284kJ的热量．
则该反应的热化学方程式是．
（4）图是1mol NO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol
2NO （g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=﹣112.3kJ/mol
则反应：2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）的△H=．

Cu₂O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu₂O的电解池示意图如右，电解总反应为：2Cu＋H₂O

Cu₂O＋H₂↑。下列说法正确的是（）

A . 石墨电极上产生氢气 B . 铜电极发生还原反应 C . 铜电极接直流电源的负极 D . 当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu₂O生成

镁、锌等金属与H₂O₂可形成“金属-H₂O₂”电池，能为潜水器提供动力，可用食盐水作为电解质溶液，如下图所示。下列有关Zn-H₂O₂电池的说法正确的是（）

A . 电流从Zn电极沿导线流向Pt电极 B . Pt为正极，电极反应为：H₂O₂+2e^-=2OH^- C . 每消耗6.5gZn，将反应0.05molH₂O₂ D . 食盐水中Cl^-向Pt电极移动

关于下图所示装置的说法中，正确的是（）

A . 铜片质量逐渐减少 B . 铜是阳极，铜片上有气泡产生 C . 铜离子在铜片表面被还原 D . 电子从Zn极流出，流入Cu极，经盐桥回到Zn极

根据下图所示的过程中的能量变化情况，判断下列说法正确的是（）

A . N₂(g)转化为氮原子是一个放热过程 B . 1molN₂和1molO₂的总能量比2molNO的总能量高 C . 1 个 NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量 D . 2NO(g)= N₂(g)+O₂(g)的反应热ΔH= -180kJ·mol^-1

金刚石和石墨均为碳的同素异形体，氧气不足时它们燃烧生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。

（1）写出石墨转化为金刚石的热化学方程式。
（2）写出石墨和二氧化碳反应生成一氧化碳的热化学方程式。
（3）科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：

①判断CO和O生成CO₂是放热反应的依据是。

②写出CO₂的电子式，CO₂含有的化学键类型是（若含共价键，请标明极性或非极性）。

在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H₂O—CO₂混合气体制备H₂和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法错误的是（）

A . X是电源的负极 B . 阴极的反应式是：H₂O＋2eˉ＝H₂＋O²ˉCO₂＋2eˉ＝CO＋O²ˉ C . 总反应可表示为：H₂O＋CO₂ $\text{[math]}$ H₂＋CO＋O₂ D . 阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1

游离态氮称为惰性氮，游离态氮转化为化合态氮称之为氮的活化，在氮的循环系统中，氮的过量“活化”，则活化氮开始向大气和水体过量迁移，氮的循环平衡被打破，导致全球环境问题。

（1） Ⅰ．氮的活化
工业合成氨是氮的活化重要途径之一，在一定条件下，将N₂和 H₂ 通入到体积为0.5L的恒容容器中，反应过程中各物质的物质的量变化如图所示：

10min内用NH₃表示该反应的平均速率，v（NH₃）=。
（2）在第10min和第25min改变的条件可能分别是、（填字母）。
A.加了催化剂 B．升高温度 C．增加NH₃的物质的量

D.压缩体积 E.分离出氨气
（3）下列说法能说明该可逆反应达到平衡状态的是__________（填字母）。

A . 容器中气体密度不变 B . 容器中压强不变 C . 3v(H₂)_正=2v(NH₃)_逆 D . N₂、H₂、NH₃分子数之比为1∶3∶2
（4） Ⅱ．催化转化为惰性氮已知：SO₂、CO、NH₃等都可以催化还原氮氧化物生成惰性氮。
在25℃、101KPa时，N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)     △H₁= -92.4kJ/mol.

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)            △H₂= -571.6 kJ/mol

N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)            △H₃= +180kJ/mol

则NO与NH₃反应生成惰性氮的热化学方程式。

（5）在有氧条件下，新型催化剂M能催化CO与NO_x反应生成N₂。现向某密闭容器中充入等物质的量浓度的NO₂和CO气体，维持恒温恒容，在催化剂作用下发生反应：

4CO(g)+2NO₂(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+4CO₂(g) △H＜0，相关数据如下：

	0min	5min	10min	15min	20min
c(NO₂) /mol·L^-1	2.0	1.7	1.56	1.5	1.5
c(N₂) /mol·L^-1	0	0.15	0.22	0.25	0.25

①计算此温度下的化学平衡常数K=，

②实验室模拟电解法吸收NO_x装置如图，（图中电极均为石墨电极）。若用NO₂气体进行模拟电解法吸收实验（a<b），电解时NO₂发生反应的电极反应式：。

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神舟十一号飞船搭乘CZ—2F火箭成功发射，在重达495吨的起飞重量中，95%的都是化学推进剂。

（1） CH₃OH和液氧是常用的液体火箭推进剂。
①已知：

CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(l)       ΔH₁

2H₂(g)+O₂(l)=2H₂O(l)       ΔH₂

CH₃OH(g)=CH₃OH(l)       ΔH₃

2CH₃OH(l)+3O₂(l)=2CO₂(g)+4H₂O(l)       ΔH₄

则ΔH₄=(用ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃来表示)。

②某温度下，发生反应CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)。在体积为2L的密闭容器中加入1molCH₃OH和1molH₂O，第4min达到平衡，容器内c(CO₂)随时间的变化情况如图1所示，求此反应在该温度下的平衡常数（保留四位有效数字）。保持其他条件不变，在第5min时向体系中再充入0.2molCO₂和0.4molH₂ ，第8min重新达到平衡，此时c(H₂)=c(CH₃OH)。请在图1中画出5～9min的c(CO₂)变化曲线示意图。
（2） NH₄NO₃也是一种重要的固体推进剂，可通过电解NO制备NH₄NO₃ ，其工作原理如图2所示，A电极的名称为极，请写出在B电极上发生的电极反应式：。

如图是一种利用锂电池“固定CO₂”的电化学装置，在催化剂的作用下，该电化学装置放电时可将CO₂转化为C和Li₂CO₃ ，充电时选用合适催化剂，仅使Li₂CO₃发生氧化反应释放出CO₂和O₂。下列说法中正确的是（）

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A . 该电池放电时，Li⁺向电极X方向移动 B . 该电池充电时，电极Y与外接直流电源的负极相连 C . 该电池放电时，每转移4 mol电子，理论上生成1mol C D . 该电池充电时，阳极反应式为：C+2Li₂CO₃-4e^-=3CO₂↑+4Li

如图所示， $\text{[math]}$ ，下列说法或表达式正确的是( )

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A . $\text{[math]}$ B . 石墨和金刚石之间的转化是物理变化 C . 石墨的稳定性强于金刚石 D . $\text{[math]}$ 石墨的总键能比 $\text{[math]}$ 金刚石的总键能小 $\text{[math]}$

（1） (一)某小组同学用下列试剂研究将AgCl转化为AgI。(已知：K_sp(AgCl)=1.8×10^-10 ， K_sp(AgI)=8.5×10^-17)
实验操作(试剂：0.1 mol/L NaCl溶液，0.1 mol/L AgNO₃溶液，0.1 mol/L KI溶液)：向盛有2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液的试管中(将操作补充完整)。
（2）实验现象：
（3）实验分析及讨论：
①该沉淀转化反应的离子方程式是。

②由上述沉淀转化反应的化学平衡常数表达式可推导：K $\text{[math]}$ (列式即可，不必计算结果)。
（4） (二)某同学设计如下实验装置实现AgNO₃溶液和KI溶液间的反应(a、b均为石墨)。

当K闭合后，发现电流计指针偏转，b极附近溶液变蓝。

①b极发生的是(填“氧化”或“还原”)反应。

②a极上的电极反应式是。
（5）事实证明：AgNO₃溶液与KI的溶液混合只能得到AgI沉淀，对比(4)中反应，从反应原理的角度解释产生该事实的可能原因：。

图是某同学设计的原电池的装置。下列说法正确的是（）

A . 溶液中的SO $\text{[math]}$ 向铜极移动 B . 铜片为原电池的正极，正极上发生氧化反应 C . 如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动 D . 铁片质量逐渐减小，发生的反应为：Fe－2e^-=Fe²⁺

某化学实验探究小组探究MnO₂与某些盐溶液的反应，设计如图装置。左烧杯中加入50mL6mol·L^-1硫酸溶液，右烧杯中加入50mL6mol·L^-1的CaCl₂溶液，盐桥选择氯化钾琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转，下列说法正确的是（）

A . 该实验装置属于电解池 B . 左侧烧杯中的电极反应式为：MnO₂+4H⁺+2e^-=Mn²⁺+2H₂O C . C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D . 若盐桥换成KNO₃琼脂，则C电极上产生的气体的总量减少

二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题：

（1）利用水煤气合成二甲醚的总反应为：
3H₂(g)+3CO(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g)+CO₂(g)；ΔH= - 246.4kJ·mol^-1

它可以分为两步，反应分别如下：

①4H₂(g)+2CO(g)=CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，ΔH₁= - 205.1kJ·mol^-1

②CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)；ΔH₂= 。
（2）在一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO转化率的是 (填字母代号)。

A . 降低温度 B . 加入催化剂 C . 缩小容器体积 D . 增加H₂的浓度 E . 增加CO的浓度
（3）在一体积可变的密闭容器中充入3molH₂、3molCO、1molCH₃OCH₃、1molCO₂ ，在一定温度和压强下发生反应：3H₂(g)+3CO(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g)+CO₂(g)，经一定时间达到平衡，并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍。
问：①该反应的平衡常数表达式为：

②反应开始时正、逆反应速率的大小：v(正)v(逆)。(填“＞”、“＜”或“=”)

③平衡时CO的转化率=。

研发CO₂利用技术成为了研究热点，某科研团队采用一种类似“搭积木”的方式，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成，“积木”中涉及如下两个反应：①CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g) ②CH₃OH(g)+O₂(g)⇌HCHO(g)+H₂O₂(l)。完成下列填空：

（1）一定温度下，往5L反应釜中充入1molCO₂、3molH₂ ，反应5min，气体总的物质的量减少了20%，则0~5min内，H₂的平均反应速率v=。
（2）反应②的平衡表达式K=。将同体积的CH₃OH(g)与O₂(g)充入反应器中，当以下数值不变时，不能说明该反应达到平衡的是(选填序号)。
a.气体密度 b.气体总压 c.CH₃OH与O₂体积比 d.O₂的体积分数
（3）将同体积的CH₃OH_(g)与O_2(g)充入反应器中，平衡时v_正(O₂)、c(O₂)与温度的关系如图所示：
反应②为反应(选填：放热或吸热)。55~100℃时，O₂的物质的量浓度随温度升高而增大的原因是。
（4）反应②常会有副产物HCOOH产生，将NaOH溶液逐滴加入HCOOH溶液至恰好完全反应，溶液中存在：c(OH^–)-c(H⁺)=。继续加入HCl溶液至中性，此时c(HCOOH)c(Cl^–)(选填“>”“<”或“=”)。
（5）写出检验HCOOH中是否含醛基的实验方法。

一定条件下，在某密闭容器中发生可逆反应 $\text{[math]}$ ，其能量变化如图所示，下列说法错误的是（）

A . 该反应是放热反应 B . 升高反应温度，可以实现 $\text{[math]}$ 的完全转化 C . 增大 $\text{[math]}$ 的浓度，反应速率增大 D . 断开反应物中的化学键吸收的总能量小于形成生成物中的化学键放出的总能量

下列有关热化学方程式的叙述正确的是（）

A . 已知C(石墨，s) = C(金刚石，s) ΔH>0，则金刚石比石墨稳定 B . 2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ΔH＝﹣566 kJ·mol⁻¹ ，则CO的摩尔燃烧焓为283 kJ∙mol⁻¹ C . 含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq)+CH₃COOH(aq) = CH₃COONa(aq) + H₂O(l) ΔH＝−57.4 kJ∙mol⁻¹ D . 已知2C(s)+2O₂(g) =2CO₂(g) ΔH₁；2C(s)+O₂(g) =2CO(g) ΔH₂ ，则ΔH₁>ΔH₂

4.2 化学变化中的能量变化 知识点题库

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