化学必修 第二册专题6 化学反应与能量变化本单元综合与测试当堂达标检测题

这是一份化学必修 第二册专题6 化学反应与能量变化本单元综合与测试当堂达标检测题，共9页。试卷主要包含了吸热反应和放热反应，吸热反应和放热反应的计算，能源的利用，原电池的工作原理和应用，化学电源和电极反应式书写，原电池的综合等内容，欢迎下载使用。

1．(2019·四川内江高一期末)下列变化过程属于放热反应的是( )
①金属钠与水反应 ②NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体混合搅拌 ③H2在Cl2中燃烧
④液态水变成水蒸气 ⑤酸碱中和 ⑥碳酸钙加热分解
A．①②⑤ B．①③⑤
C．③④⑤ D．②④⑥
答案 B
解析 ①金属钠与水反应生成NaOH和氢气，是放热反应；②NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体混合搅拌，发生的是吸热反应；③燃烧都是放热反应；④液态水变成水蒸气是吸热过程，且不属于化学反应；⑤酸碱中和反应都是放热反应；⑥碳酸钙加热分解是吸热反应。①③⑤符合题意，故选B。
2．运载火箭常使用偏二甲肼(C2H8N2)和液态四氧化二氮作推进剂，发生反应：C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O。下列说法中正确的是( )
A．断裂C2H8N2和N2O4中的化学键时放出能量
B．C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量
C．反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量
D．该反应中，C2H8N2作氧化剂
答案 C
解析 断裂化学键时吸收能量，形成化学键时放出热量，故A错误；C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O为放热反应，说明C2H8N2和N2O4具有的总能量高于N2、CO2和H2O具有的总能量，无法确定C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量，故B错误，C正确；在C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O反应中，C2H8N2中N元素和碳元素的化合价均升高，发生氧化反应，是还原剂，故D错误。
3．(2020·长沙长郡中学高一期中)下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是( )
A．锌粒和稀硫酸反应
B．灼热的木炭与CO2反应
C．甲烷在空气中燃烧的反应
D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
答案 B
解析 由图像可知，反应物总能量低于生成物总能量，所以该反应是吸热反应。A、C项反应为放热反应，不符合题意；D项反应为吸热反应，但不是氧化还原反应，不符合题意；B项反应既是氧化还原反应又是吸热反应，符合题意。
二、吸热反应和放热反应的计算
4.已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A==A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是( )
A．该反应的进行一定需要加热或点燃
B．该反应若生成2 ml AB2(g)，则放出的热量为(E1－E2)kJ
C．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量
D．生成2 ml B—A键放出E2 kJ能量
答案 C
解析 根据图示可知，该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量，为吸热反应；若生成2 ml AB2(g)，则吸收热量为(E1－E2)kJ，C项正确，B项错误；该反应的进行不一定需要加热或点燃，A项错误；生成4 ml B—A键放出E2 kJ能量，D项错误。
5．1 g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出142.9 kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是( )
A．H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1
B．H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ
D．H2＋eq \f(1,2)O2===H2O ΔH＝－285.8 kJ·ml－1
答案 A
解析 由1 g氢气燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，可知1 ml H2燃烧生成液态水放出285.5 kJ的热量，故该反应ΔH＝－285.8 kJ·ml－1。
6．(2019·保定高一期中)H2与O2、F2均能发生反应，如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。请回答下列问题：
(1)完成转化Ⅰ、Ⅱ________(填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ________能量。
(2)H2和F2反应的能量变化图可用________(填“A”或“B”)表示。
(3)H2在O2中燃烧的过程主要是________能转化为________能的过程。
答案 (1)吸收 放出 (2)A (3)化学 热
解析 (1)断开化学键吸收能量，形成化学键释放能量。转化Ⅰ、Ⅱ是断开化学键的过程，吸收能量；转化Ⅲ是形成化学键的过程，放出能量。(2)由图可知，H2和F2生成HF的反应能量变化为154 kJ·ml－1＋436 kJ·ml－1－2×565 kJ·ml－1＝－540 kJ·ml－1，是放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，A图符合。(3)氢气在氧气中燃烧是放热反应，主要是化学能转化为热能的过程。
三、能源的利用
7.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。
下列说法正确的是( )
A．H2O的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．2 ml H2O具有的总能量低于2 ml H2和1 ml O2具有的总能量
D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
答案 C
解析 2H2O===2H2↑＋O2↑是吸热反应，说明2 ml H2O的能量低于2 ml H2 和1 ml O2的能量之和。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。
8．氢气是一种高效而无污染的理想能源。下列①～⑥是某化学兴趣小组的学生查阅资料归纳出的工业上制取氢气的方法，其中包括正在研究的方案：
①电解法：2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑
②甲烷转化法：CH4＋H2Oeq \(=====,\s\up7(催化剂))CO＋3H2
③水煤气法：C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up7(1 000 ℃))CO＋H2
④碳氢化合物热裂解法：CH4eq \(=====,\s\up7(高温))C＋2H2
⑤设法将太阳光聚集产生高温使水分解：2H2Oeq \(=====,\s\up7(高温))2H2↑＋O2↑
⑥寻找高效催化剂使水分解产生H2
如果将来人类广泛使用H2作为能源，你认为可行且有发展前途的方法是( )
A．①⑤⑥ B．⑤⑥
C．③⑥ D．④⑤⑥
答案 B
解析 甲烷转化法、水煤气法、碳氢化合物热裂解法都需要消耗传统的能源，电解法耗能大，制取的成本高，这些都不适合作为未来工业上制取氢气的方法。太阳能能量巨大、时间长久、清洁安全，所以可以研究利用太阳能分解水制氢气；催化剂可以大大加快反应速率，所以可以研究高效催化剂，使水在比较低的温度下分解生成氢气，降低反应的耗能。
9．分析下图，回答以下问题：
(1)电解水生成H2，首先要解决的问题是______________________________________。
(2)标准状况下，11.2 L H2燃烧生成液态的水，放出Q kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________。
(3)氢气作为理想的“绿色能源”的主要理由是________________________________。
(4)氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要方向。氢气在________极上发生________反应，氧气在________极上发生________反应。
若电解质溶液为KOH溶液，写出正、负极上的电极反应式：
负极：________________________________________________________________________，
正极：________________________________________________________________________。
答案 (1)需大量电能
(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－4Q kJ·ml－1
(3)来源丰富(H2O)，燃烧放出的热量多，产物无污染
(4)负 氧化 正 还原 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析 (2)标准状况下，11.2 L H2的物质的量为eq \f(11.2 L,22.4 L·ml－1)＝0.5 ml，故2 ml H2燃烧生成液态水放出的热量为eq \f(Q kJ,0.5 ml)×2 ml＝4Q kJ，故该反应的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－4Q kJ·ml－1。
(3)H2作为“绿色能源”的优点有：来源丰富；热值高；无污染。
(4)在氢氧燃料电池中，H2在负极失电子发生氧化反应，O2在正极得电子发生还原反应。若电解质为KOH溶液，则负极为2H2－4e－＋4OH－===4H2O，正极为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
四、原电池的工作原理和应用
10.如图所示，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是( )
A．B极为原电池的正极
B．A、B、C分别可能为Zn、Cu和稀盐酸
C．C中阳离子向A极移动
D．A极发生氧化反应
答案 C
解析 原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应而溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。
11．(2020·四川省内江市高一下学期期末)把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这四种金属活动性顺序由大到小为( )
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b
C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
答案 B
解析 若a、b相连时，a为负极，根据原电池的工作原理，金属活泼性强的作原电池的负极，故金属的活动性顺序为a＞b；c、d相连，c为负极，所以金属的活动性顺序为c＞d；a、c相连，c为正极，所以金属的活动性顺序为a＞c；b、d相连时，b是正极，所以金属的活动性顺序为d＞b；则这四种金属活动性顺序为a＞c＞d＞b。
五、化学电源和电极反应式书写
12．(2019·海安市校级期中)锌－空气电池具有蓄电量大、循环次数多等优点。下列说法正确的是( )
A．电池放电时，Zn电极逐渐溶解
B．石墨为负极
C．电子由石墨经导线流向Zn片
D．电池放电时，实现了电能向化学能的转化
答案 A
解析 锌为负极，碱性条件下被氧化生成Zn(OH)2而溶解，故A正确；石墨为正极，正极上氧气得电子被还原，故B错误；锌为负极，石墨为正极，电子由锌片经导线流向石墨，故C错误；电池放电时为原电池反应，实现了化学能向电能的转化，故D错误。
13．(2019·重庆九校高一联考)一种铁－空气二次电池放电时的工作原理如图所示，电池反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A．能量由电能转变为化学能
B．a极质量不变
C．b极为电池负极
D．电子由a极经负载流向b极
答案 D
解析 电池放电时，化学能转化为电能，故A项错误；a极为负极，铁失去电子生成Fe2＋，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，电极质量减小，故B项错误；b极为电池正极，故C项错误；a极为负极，电子由a极经负载流向b极，故D项正确。
14．(2020·湖北四校高一期中联考)化学电源在生产生活中有着广泛的应用。请回答下列问题：
(1)根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是________(填字母，下同)。
A．KOH＋HCl===KCl＋H2O
B．Cu＋Fe3＋===Fe2＋＋Cu2＋
C．Na2O＋H2O===2NaOH
D．Fe＋H2SO4===FeSO4 ＋H2↑
(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验(如图)。有关反应一段时间后的实验现象，下列说法正确的是________。
A．图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数
B．图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温
C．图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面
D．图Ⅱ中产生气体的速率比Ⅰ慢
(3)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解质溶液。放电时总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
①写出放电时正极的电极反应式：__________________________________________；②铅蓄电池放电时，负极质量将________(填“增大”“减小”或“不变”)。当外电路上有2 ml电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为________。
答案 (1)D (2)A (3)①PbO2＋2e－＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋===PbSO4＋2H2O ②增大 2 ml
解析 (1)自发进行的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池。KOH＋HCl===KCl＋H2O是复分解反应，不是氧化还原反应，故A错误；Cu＋Fe3＋===Fe2＋＋Cu2＋中的电荷不守恒，离子方程式不正确，故B错误；Na2O＋H2O===2NaOH不是氧化还原反应，故C错误；Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故D正确。(2)图Ⅰ中发生的是锌的化学腐蚀，图Ⅱ形成铜锌原电池。图Ⅰ主要将化学能转化为热能，而图Ⅱ主要将化学能转化为电能，则图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数，故A正确；由A中分析可知，图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数不相等，但均高于室温，故B错误；图 Ⅱ 中铜为正极，铜棒的表面有气泡产生，故C错误；利用原电池反应可以使金属与酸的反应速率加快，故图 Ⅱ 中产生气体的速率比 Ⅰ 快，故D错误。(3)①依据放电时总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，正极上PbO2得电子发生还原反应，生成难溶于水的PbSO4，故正极反应式为PbO2＋2e－＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋===PbSO4＋2H2O。②依据放电时总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，负极上Pb失电子发生氧化反应，产生的Pb2＋结合SOeq \\al(2－,4)生成难溶于水的PbSO4，故负极质量将增大；根据总反应，当外电路上有2 ml电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为2 ml。
六、原电池的综合
15.将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )
A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生电化学腐蚀
答案 C
解析 A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生电化学腐蚀，错误。
16．某实验的实验装置如图所示，回答下列有关该实验的问题。
(1)该实验所用的石墨棒须经过预处理；先经高温火焰灼烧到红热，再迅速浸入冷水中。这种预处理的目的是____________________________________________。
(2)要使发光二极管发亮，实验时的操作顺序是先关闭S1，打开S2，电解一段时间后，再打开S1，关闭S2，请写出整个实验过程中的能量转化形式：________________________。
(3)写出下列操作时的电极反应式，并注明电极名称：
①按下开关S1：C1附近发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－的电极反应；
②断开开关S1，迅速按下开关S2：(提示：此时C1附近溶液显碱性，C2附近溶液显酸性)C2：________________________________，________。
答案 (1)使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体
(2)电能→化学能→电能(或电能→化学能→电能→光能)
(3)O2＋4H＋＋4e－===2H2O 正极
解析 (1)经高温火焰灼烧到红热，再迅速浸入冷水中，可以使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体。(2)根据以上分析，关闭S1，打开S2，构成电解池，电能转化为化学能；打开S1，关闭S2时，构成氢氧燃料电池，化学能转化为电能；所以整个实验过程中的能量转化形式为电能→化学能→电能。(3)断开开关S1，迅速按下开关S2构成氢氧燃料电池，C2附近有氧气，是电池正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。