4.2 化学变化中的能量变化知识点题库

某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究．

请回答：

Ⅰ．用如图1所示装置进行第一组实验．

（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是（填字母序号）．

A . 铝． B . 石墨 C . 银 D . 铂
（2） M极发生反应的电极反应式为；
（3）实验过程中，SO₄²^﹣（填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有，写出产生此现象的反应方程式：；
（4） Ⅱ．用如图2所示装置进行第二组实验．实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清．查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄²^﹣）在溶液中呈紫红色．
电解过程中，X极区溶液的pH（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe﹣6e^﹣+8OH^﹣═FeO₄²^﹣+4H₂O 和 4OH^﹣﹣4e^﹣═2H₂O+O₂↑，若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少 g．
（6）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池总反应为：2K₂FeO₄+3Zn═Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂ 该电池正极的电极反应式为．

下列图示中的变化为吸热反应的是（）

A .

B .

C .

D .

为消除燃煤烟气中含有的SO₂、NO_x ，研究者提出了若干烟气“脱硫”、“脱硝”的方法。

（1）向燃煤中加入适量石灰石，高温时将SO₂转化为CaSO₄的化学方程式是。
（2）选择性催化还原法（SCR）“脱硝”。在催化剂的作用下，选取还原剂将烟气中的NO进行无害化处理。NH₃还原NO的化学方程式是。
（3）以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫”、“脱硝”。控制溶液的pH＝5.5，将烟气中的SO₂、NO转化为SO₄²⁻、NO₃⁻ ，均为放热反应。
①在如图中画出“放热反应”的反应过程中的能量变化示意图。

②NaClO溶液吸收烟气中SO₂的离子方程式是。
③一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图，SO₂的脱除率高于NO，可能的原因是（写出1种即可）。

④烟气中SO₂和NO的体积比为4∶1，50℃时的脱除率见图2，则此吸收液中烟气转化生成的NO₃⁻和Cl⁻的物质的量之比为。

下列有关热化学方程式的叙述正确的是（）

A . 已知甲烷的燃烧热为890.3 kJ/mol，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g) ΔH=890.3 kJ/mol B . 已知C(石墨，s)=C(金刚石，s) ΔH>0，则金刚石比石墨稳定 C . 已知中和热为ΔH=-57.3 kJ/mol，则1 mol稀硫酸和足量稀NaOH溶液反应的反应热就是中和热 D . 已知S(g)+O₂(g)=SO₂(g) ΔH₁；S(s)+O₂(g)=SO₂(g) ΔH₂ ，则ΔH₁<ΔH₂

根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )

图片_x0020_722447482 图片_x0020_100002

A . 2Ag(s)＋Cd²^＋(aq)=2Ag^＋(aq)＋Cd(s) B . $\text{[math]}$ C . 2Ag^＋(aq)＋Cd(s)= 2Ag(s)＋Cd²^＋(aq) D . $\text{[math]}$

下列有关热化学方程式的叙述正确的是（）

A . 已知S（g）+O₂（g）＝SO₂（g）△H₁；S（s）+O₂（g）＝SO₂（g）△H₂ ，则△H₁＜△H₂ B . 已知甲烷的燃烧热为890.3kJ/mol，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH₄（g）+2O₂（g）＝2CO₂（g）+2H₂O（g） △H=﹣890.3kJ/mol C . 已知中和热为△H=﹣57.3kJ/mol，则含0.5mol浓硫酸和足量稀NaOH溶液反应的放出57.3kJ的热量 D . 已知C（石墨，s）＝C（金刚石，s）△H＞0，则金刚石比石墨稳定

反应N₂O₄(g)⇌2NO₂(g) ΔH=+57 kJ·mol^-1在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化的曲线如图所示，下列说法正确的是( )。

图片_x0020_1839413882

A . A，C两点的反应速率：A＞C B . A，C两点气体的颜色：A深，C浅 C . 由状态B到状态A，可以用加热的方法 D . 若p₂＞p₁ ，则化学平衡常数K_A＞K_C

用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含 $\text{[math]}$ 的酸性废水，最终可将 $\text{[math]}$ 转化成 $\text{[math]}$ 沉淀而除去，装置如下图。下列说法正确的是（）

图片_x0020_100007

A . $\text{[math]}$ 为阳极 B . M电极的电极反应式为 $\text{[math]}$ C . 电解一段时间后，在 $\text{[math]}$ 极附近有沉淀析出 D . 电路中每转移6mol电子，最多有1mol $\text{[math]}$ 被还原

燃料气(CO、H₂)是有机化工中的常见原料，工业上制取方法之一为高温下甲醇分解，反应原理为CH₃OH(g) $\text{[math]}$ CO(g)+2H₂(g) ∆H，能量变化情况如图。下列叙述正确的是( )

图片_x0020_100006

A . ∆H为-91 kJ·mol^-1 B . I：正反应的活化能为419 kJ·mol^-1 C . II：催化剂增加了活化分子数 D . 其他条件相同时I比II先达到平衡

试从化学键的角度理解化学反应中的能量变化。（以2H₂+O₂=2H₂O为例说明），已知：E_反表示反应物（2H₂+O₂）所具有的总能量，E_生表示生成物（2H₂O）所具有的总能量。又知：拆开1moL H₂中的化学键需要吸收436kJ能量，拆开1moL O₂中的化学键需要吸收496kJ能量，形成水分子中的1moLH—O键能够释放463KJ能量。

（1）从宏观角度看：反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，所以该反应要(填“吸收”或“放出”)能量，能量变化值的大小△E=（用E_反和E_生表示）
（2）从微观角度看：断裂反应物中的化学键吸收的总能量为E_吸=KJ；形成生成物中的化学键放出的总能量为=KJ。E_吸E_放（填“>”或“<”），所以该反应要（填“吸收”或“放出”）能量，能量变化值的大小△E=KJ（填数值）
（3）由图可知，化学反应的本质是化学反应中能量变化的主要原因是（从总能量说明）

镍氢电池具有性能好、寿命长等优点，其反应原理是NiO(OH)+ MH=NiO+M + H2O，MH可理解为储氢合金M中吸收结合氢原子，下列说法错误的是（）

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A . MH电极是负极 B . OH^-向MH极移动 C . 正极电极反应式：NiO(OH)+e^-=NiO+OH^- D . 电子从MH电极流向NiO(OH)电极，经KOH溶液流回MH极

为了防止氮氧化物对空气的污染，人们采取了很多措施。

（1）已知，在 $\text{[math]}$ 时：
i： $\text{[math]}$

ii： $\text{[math]}$

①写出 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应生成两种无毒气体的热化学方程式。

②请根据以上相关数据，分析仅使用催化剂能否有效消除 $\text{[math]}$ 尾气污染(要求写出分析过程)。
（2）如用 $\text{[math]}$ 催化还原 $\text{[math]}$ 可以消除氮氧化物的污染，发生的反应如下： $\text{[math]}$ 。
①下列有关说法正确的是(填字母)。

A．在容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，当体系 $\text{[math]}$ 比值不随时间变化时，反应达到平衡状态

B．恒温恒容时，当混合气体的密度不随时间变化时，该反应达到平衡状态

C．体系达到平衡后，升高温度，混合气体的平均相对分子质量增大

D．恒温恒压时，充入 $\text{[math]}$ 有利于提高氮氧化物的转化率

②在 $\text{[math]}$ 时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下， $\text{[math]}$ 时刻达到新的平衡状态。请在图中画出从 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 时刻 $\text{[math]}$ 随时间的变化曲线。
（3）用 $\text{[math]}$ 催化还原 $\text{[math]}$ 也可以消除氮氧化物的污染，其反应原理为： $\text{[math]}$ 。试写出该反应平衡常数的表达式 $\text{[math]}$ [用各组分的平衡分压表示，如 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ 的平衡分压]。
（4）用间接电化学法对大气污染物 $\text{[math]}$ 进行无害化处理，其原理示意如图(质子膜允许 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 通过)，电极 $\text{[math]}$ 上的反应式为。

下列说法正确的是（）

A . 水是一次能源，水煤气是二次能源，天然气是可再生能源 B . 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 C . 在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向 D . Ba（OH）₂·8H₂O+2NH₄Cl=BaCl₂+2NH₃+10H₂O $\text{[math]}$ =＋80 kJ·mol^-1能自发进行，原因是体系有自发向混乱度增大的方向转变的倾向

下列有关说法正确的是（）

A . CaCO₃(s) =CaO(s)+CO₂(g) 在室温下不能自发进行，说明该反应 $\text{[math]}$ H＜0 B . 水的离子积常数Kw 随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应 C . 0.1mol·L^-1Na₂CO₃溶液在50℃时的碱性比25℃强，说明盐类水解反应是放热反应 D . 蒸发FeCl₃溶液，所得固体在坩埚中充分加热，最后得到Fe₂O₃固体

最近世界各国都在研究“1C化学”，它是以一个碳原子的物质为研究对象，在环境治理和新能源开发等方面有突出贡献。请回答下列问题：

（1） Ⅰ.最近几年，我国北方不少城市居民“谈霾色变”，汽车尾气是雾霾的罪魁之一。汽车尾气净化的原理为：2CO(g)+2NO(g)=2CO₂(g)+N₂(g) △H=-746.5kJ•mol^-1。
已知N₂(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2NO(g) △H=+180.5kJ•mol^-1 ，则表示CO燃烧热的热化学方程式为。

（2）某温度下，在恒容的密闭容器中通入NO和CO，测得不同时间的NO和CO的浓度如表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/×10^-3mol•L^-1	1.00	0.45	0.25	0.15	0.10	0.10
c(CO)/×10^-3mol•L^-1	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①0~2s内用N₂表示的化学反应速率为。该温度下，CO的平衡转化率为。

②实验测得，该反应的反应历程如图，其中活化能相对较大的是第步(填“一”或“二”)。

第一步： +C—O→ (慢反应)

第二步： →N—O+C—O—C(快反应)

（3）某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag—ZSW—5催化，测得NO在有无CO的条件下转化为N₂的转化率随温度变化情况如图所示：

在 $\text{[math]}$ =1条件下，选择温度控制在870K的理由是。

（4）一定温度下，在恒容反应器中发生如下反应：CO(g)+NO₂(g)=CO₂(g)+NO(g)，化学反应速率v=kp^m(CO)pⁿ(NO₂)(k为化学反应速率常数，只与温度有关)。实验测得该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如表所示：

P(CO)/kPa v/kPa•s^-1 P(NO₂)/kPa	10	20	30
10	0.009	0.018	0.027
20	0.018	0.036	0.054
30	0.027	0.054	0.081

若反应初始时p(CO)=p(NO₂)akPa，达到平衡，测得体系中p(NO)=bkPa，则此时v=kPa•s^-1(用含有a和b的代数式表示)。

（5） Ⅱ.CO、CO₂在现代工业上作用越来越明显。

一定温度下，向一固定体积的密闭容器中充入CO、CO₂和H₂来制备甲醇。测得在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示：

化学反应	平衡常数	温度/℃
化学反应	平衡常数	500	700	800
①2H₂(g)+CO(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)	K₁	2.5	0.34	0.15
②H₂(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ H₂O(g)+CO(g)	K₂	1.0	1.70	2.52
③3H₂(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)	K₃

反应②中的△H=0(填“大于”或“小于”)，K₃=(用K₁、K₂表示)

（6）研究反应①在不同温度、压强下按照相同的物质的量投料反应，测得CO平衡转化率变化如图所示。下列说法正确的是___(填标号)。

A . 温度：T₁>T₂>T₃ B . 正反应速率：v(a)>v(c)，v(b)>v(d) C . 平衡常数：K(a)>K(c)，K(b)=K(d)

某研究小组以AgZSM为催化剂，在容积为1L的容器中，相同时间下测得1molNO转化为 $\text{[math]}$ 转化率随温度变化如图。无CO时反应(I) $\text{[math]}$ ；有CO时反应(II) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。下列有关说法错误的是（）

A . $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ B . 催化剂对反应(II)的影响大于反应(I) C . X点可以通过更换高效催化剂可提高NO的平衡转化率 D . 温度高于900℃后，反应(II)的曲线可能出现剧烈下降的趋势

氮和氮的化合物与人类有密切关系.

（1）氮的固定有利于生物吸收氮.下列属于氮的固定的是(填序号).
①工业上N₂和H₂合成NH₃ ②N₂和O₂放电条件下生成NO ③NH₃催化氧化生成NO
写出反应③的化学方程式.
（2）治理NO通常是在氧化剂作用下，将NO氧化成溶解度高的NO₂ ，然后用水或碱液吸收脱氮.下列物质可以用作氧化NO的是(填序号).
A．NaCl溶液 B．NaOH溶液 C．Na₂CO₃溶液 D．KMnO₄溶液
若以NaClO溶液氧化NO，写出该反应的化学方程式，并用双线桥法标出反应中电子的得失和数目.
（3） CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应。用Rh做催化剂时该反应的过程示意图如下：
①过程Ⅰ为过程(填“吸热”或“放热”)。过程Ⅱ生成的化学键有(填“极性键”、“非极性键”或“极性键和非极性键”)
②已知过程Ⅰ的焓变为akJ/mol，过程Ⅱ的焓变为bkJ/mol，则该反应的热化学方程式为。

用如图甲所示装置模拟对含高浓度Cl^-的工业废水进行脱氮，该溶液中ClO^-的浓度随时间变化的关系如图乙所示。一段时间后溶液中所有氮原子均转化为N₂被脱去。下列说法正确的是（）

A . b电极应接外电源的正极 B . 电解过程中，a极附近溶液的pH降低 C . 理论上溶液中的 $\text{[math]}$ 先被脱尽 D . 开始时ClO^-浓度增长较慢的原因一定是被Cl^-还原

氮氧化物治理是环境学家研究的热点之一。回答下列问题：

（1） NH₃还原法。
研究发现NH₃还原NO的反应历程如图1。下列说法正确的是____(填标号)。

A . Fe³⁺能降低总反应的活化能，提高反应速率 B . 总反应为6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O C . 该反应历程中形成了非极性键和极性键
（2）已知有关反应如下：
①C(s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₁=-393.5kJ·mol^-1
②CO₂(g)+C(s)=2CO(g) ΔH₂=+172.5kJ·mol^-1
③NO和CO反应的能量变化如图2所示。
2NO(g)=N₂(g)+O₂(g) ΔH=kJ·mol^-1。

（3） H₂还原法。

已知催化剂Rh表面H₂催化还原NO的反应机理如表所示，其他条件一定时，决定H₂的催化还原NO反应速率的基元反应为(填序号)。

序号	基元反应	活化能E_a/(kJ·mol^-1)
①	H₂(g)+Rh(s)+Rh(s)=H(s)+H(s)	12.6
②	2NO(g)+Rh(s)=2NO(s)	0.0
③	NO(s)+Rh(s)=N(s)+O(s)	97.5
④	H(s)+O(s)=OH(s)+Rh(s)	83.7
⑤	HO(s)+H(s)=H₂O(s)+Rh(s)	33.5
⑥	H₂O(s)=H₂O(g)+Rh(s)	45.0
⑦	N(s)+N(s)=N₂(s)+Rh(s)+Rh(s)	120.9

注明：N₂(s)表示N₂被吸附在Rh表面上。

（4） CO还原法。
一定温度下，在刚性密闭容器中充入1molNO(g)和1molCO(g)发生反应：2NO(g)+2CO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+2CO₂(g)。达到平衡后，再充入amolNO(g)和amolCO(g)，NO的平衡转化率(“增大”、“减小”或“不变”，下同)，气体总压强。
（5）甲烷还原法。
一定温度下，在2.0L刚性密闭容器中充入1molCH₄和2molNO₂ ，发生反应：CH₄(g)+2NO₂(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+N₂(g)+2H₂O(g)。测得反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的变化如表所示。
反应时间(t)/min
0
2
4
6
8
10
p/(100kPa)
4.80
5.44
5.76
5.92
6.00
6.00
达到平衡时，NO₂的转化率为。若起始时加入3molCH₄和2molNO₂ ，则在该温度下的压强平衡常数K_p=(以分压表示的平衡常数为K_p ，分压=总压×物质的量分数)kPa。
（6）电解氧化吸收法。电解0.1mol·L^-1的NaCl溶液时，溶液中相关成分的质量浓度与电流强度的变化关系如图3。当电流强度为4A时，吸收NO的主要反应的离子方程式为(NO最终转化为NO $\text{[math]}$ )

下列热化学方程式中，正确的是（）

A . 甲烷的燃烧热 $\text{[math]}$ ，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ B . 在101kPa时，2g $\text{[math]}$ 完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量， $\text{[math]}$ 燃烧的热化学方程式表示为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ C . HCl和NaOH反应的中和热 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 反应的中和热 $\text{[math]}$ D . 500℃、30MPa下，已知热化学方程式： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 置于密闭容器中充分反应生成 $\text{[math]}$ ，放热38.6kJ

反应时间(t)/min	0	2	4	6	8	10
p/(100kPa)	4.80	5.44	5.76	5.92	6.00	6.00

4.2 化学变化中的能量变化 知识点题库

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