高中人教版 (2019)第一节 化学反应与能量变化综合训练题

这是一份高中人教版 (2019)第一节 化学反应与能量变化综合训练题，共16页。试卷主要包含了单选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
化学反应与能量变化专项训练
一、单选题（15题）
1．下列有关新能源的说法不正确的是
A．绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能
B．风能、太阳能是清洁能源
C．氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所放热量低于相同质量的矿物燃料
D．共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保
2．已知2H→H2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是

A．2H→H2过程中形成的化学键是共价键
B．相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低
C．2H→H2过程中形成1mol新化学键放出437.6kJ的能量
D．1molH2离解成2molH要放出437.6kJ热量
3．下列变化中属于吸热反应的是
①液态水汽化       ②将胆矾加热变为白色粉末       ③苛性钠固体溶于水       ④氯酸钾分解制氧气       ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰       ⑥干冰升华
A．②④ B．①②④⑥ C．③⑤ D．②③④
4．某原电池的总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是
选项
正极
负极
电解质溶液
A
Cu
Fe
FeCl3溶液
B
C
Fe
Fe(NO3)3溶液
C
Fe
Zn
Fe2(SO4)3溶液
D
Ag
Fe
Fe2(SO4)3溶液

A．A B．B C．C D．D
5．下列有关原电池的说法正确的是
A．正极发生氧化反应，负极发生还原反应
B．电子在溶液中从负极流向正极
C．溶液中依靠阴阳离子的定向移动传递电荷
D．电流从负极经导线流向正极
6．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是

A．该电池工作时电能转化为化学能
B．该电池中电极a是正极
C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D．该电池的总反应：2H2＋O2= 2H2O
7．硼氢化钠(NaBH4)既是一种重要的储氢材料，又是具有广泛应用的还原剂。NaBH4在水溶液中的稳定性随着溶液pH升高而增大。NaBH4-H2O2燃料电池有望成为低温环境下工作的便携式燃料电池，其工作原理如图所示。下列有关NaBH4-H2O2燃料电池的说法正确的是

A．电池工作时，电能主要转化为化学能
B．a电极上的反应为：+8OH--8e-=+6H2O
C．放电过程中电极b区的溶液pH下降
D．放电过程中1molH2O2参与反应，失去2×6.02×1023个电子
8．下列说法正确的是

A．图1所示装置可以将化学能转化为电能
B．图2所示反应为吸热反应
C．锌锰干电池中，锌筒作正极
D．蓄电池充电时，发生了氧化还原反应
9．“自热”火锅的发热包主要成分有：生石灰、铁粉、焦炭粉、氯化钙……等。下列说法错误的是

A．生石灰与水反应放热
B．使用时须向发热包中加入沸水
C．铁粉发生缓慢氧化，辅助放热
D．氯化钙可以吸收微量的水，减缓发热包失效
10．阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁，用表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．在锌、铜和稀硫酸形成的原电池装置中，负极消耗6.5g，则溶液中有向锌片移动
B．常温下，5.6g铁片与足量浓硝酸反应转移的电子数目为
C．与足量充分反应，转移的电子数为
D．和的混合气体中含有极性共价键数目为
11．我国科学家研究了活性炭催化条件下煤气中和Hg的协同脱除，部分反应机理如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，下列说法不正确的是

A．H2S解离成氢原子和硫原子的过程释放能量
B．反应中H2S转化为H2O、H2、S、SO2、CS2等物质
C．反应过程中既有H—S的断裂，又有H—S的形成，脱除率小于100%
D．该过程生成的S单质能与Hg反应生成HgS，实现H2S和Hg的协同脱除
12．2018年5月美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如图所示:

下列说法正确的是
A．图中能量转化方式只有2种
B．H+向a极区移动
C．b极发生的电极反应式N2+6H++6e－=2NH3
D．a极上每产生22.4 L O2流过电极的电子数为4NA
13．中国科学家研究出对环境污染小、便于铝回收的海水电池，其工作原理示意图如图所示，已知聚丙烯半透膜的作用是允许某类粒子通过。下列说法正确的是

A．电极Ⅰ为正极，其电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
B．聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过
C．如果电极Ⅱ为活性镁铝合金，则负极区会逸出大量气体
D．当负极质量减少5.4g时，正极消耗3.36L气体
14．科学家设计利用电化学原理回收CO2达到节能减排的目的，实验装置如图所示。已知在碱性条件下，卤素单质可以将乙醇氧化为乙醛，一段时间后测得a电极有HCOO-生成，下列说法不正确的是

A．b为负极
B．当电路中转移1mole-时，d电极产生1molCH3CHO
C．e为阳离子交换膜、f为阴离子交换膜
D．a电极的电极反应式为
15．化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是

A．化学反应必然伴随能量变化
B．上图所示的装置能将化学能转变为电能
C．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的
D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应，反应物的总能量比生成物的总能量高
二、非选择题（4大题）
16．通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题：
(1)在酸式介质中，负极反应的物质为_________，正极反应的物质为_______，酸式电池的电极反应：负极：_______，正极：_______。电解质溶液pH的变化_______（填“变大”，“变小”，“不变”）。
(2)在碱式介质中，碱式电池的电极反应：负极：_______，正极：______。电解质溶液pH的变化_______（填“变大”，“变小”，“不变”）。
(3)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是___。
A．太阳光催化分解水制氢气比电解水气氢气更为科学
B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同
D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
(4)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
①该电池放电时负极反应式为________。
②放电时每转移3 mol电子，正极有_____molK2FeO4被还原。
③放电时，正极发生_______(填“氧化”或“还原”)反应；正极反应为______。
④放电时，_______(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
17．人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。
(1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大最的热。 氢气燃烧生成水蒸气的能最变化如下图所示:

根据上图可知，在化学反应中，不仅存在物质的变化，而且伴随着______变化，1 mol H2完全燃烧生成1 mol H2O(气态)时,释放的能量是_______kJ。
(2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________。
A． Fe+2FeCl3 =3FeCl2                      B．SO3 +H2O=H2SO4
C． CH4+2O2 CO2+2H2O          D． Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O
(3)下图是某兴趣小组设计的原电池示意图，实验结束后，在实验报告上记录信息如下:

a.电流计指针偏转
b.Cu极有H2产生
c. H+向负极移动
d.电流由Zn经导线流向Cu

①实验报告中记录合理的是_______(填序号)。
②请写出该电池的负极反应式_________。
③若有1 mol电子流过导线，则理论上产生H2的质量为______g.
④将稀H2SO4换成CuSO4溶液,电极质量增加的是______ (填“锌极”或“铜极”，下同)，溶液中SO42-移向_______。
18．利用Cu + 2FeCl3 → CuCl2 + 2FeCl2的氧化还原反应设计原电池。
(1)负极材料：______________；电极反应：_____________；
(2)正极材料：______________；电极反应：_____________；
(3)电解质溶液：_______________。
19．实验室利用下列装置模拟工业生产制备少量硝酸。

(1)化学实验室中干燥氨气使用的试剂是___________。
(2)B中反应的化学方程式为___________。
(3)实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃以上。下列图示中，能够正确表示该反应过程能量变化的是___________(填字母)。

(4)高温时，2NO2(g)=2NO(g)＋O2(g)，因此氨气与氧气反应难以生成NO2.根据下列数据计算，当2 mol NO2分解时，反应会___________(填“吸收”或“放出”)___________ kJ能量。
NO2(g) N(g)＋2O(g)
NO(g) N(g)＋O(g)
O2(g) 2O(g)

参考答案：
1．C
A．生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，所以生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，绿色植物通过光合作用将光能转化为生物质能，故A正确；

B．风能、太阳能在短时间内能形成，属于可再生能源，无污染，是清洁能源，故B正确；
C．氢能未进入实用阶段是因为它的储存和运输受限，不是氢气燃烧所放热量低于相同质量的矿物燃料，故C错误；
D．利用太阳能发电，减少了化石燃料的利用，有利于节能环保，故D正确；
故选：C。
2．D
A．H2中存在H-H键，两个非金属元素的原子之间形成共价键，故A正确；
B．形成化学键释放能量，相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低，故B正确；
C．根据图示，2H→H2过程中形成1mol新化学键放出437.6kJ的能量，故C正确；
D．断键吸收能量，1molH2离解成2molH要吸收437.6kJ热量，故D错误；
选D。
3．A
①水汽化是物理变化，不属于吸热反应，故①错误；
②胆矾CuSO4•5H2O受热分解生成CuSO4和H2O，属于吸热反应，故②正确；
③苛性钠固体溶于水是放热过程，属于物理变化，故③错误；
④氯酸钾分解制氧气属于吸热反应，故④正确；
⑤生石灰跟水反应生成熟石灰是化合反应，属于放热反应，故⑤错误；
⑥干冰升华为物理变化，故⑥错误；
属于吸热反应的有②④；
故选A。
4．C
根据2Fe3++Fe=3Fe2+知，铁易失电子而作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，铁离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液为可溶性的铁盐：
A．铜作正极，铁作负极，电解质为可溶性的氯化铁，则符合题意，故A不选；
B．铁作负极，碳作正极，电解质为Fe(NO3)3溶液，能发生氧化还原反应，则符合题意，故B不选；
C．Zn的金属活泼性比Fe强，则Zn作负极，Fe作正极，电解质为可溶性的硫酸铁，所以不能构成该条件下的原电池，则不符合题意，故C选；
D．Fe作负极，银作正极，电解质为Fe2(SO4)3溶液，发生反应为2Fe3++Fe═3Fe2+，符合题意，故D不选；
故选C。
5．C
A．原电池中正极发生得到电子的还原反应，负极发生失去电子的氧化反应，A错误；
B．电子通过导线从负极流向正极，溶液不能传递电子，B错误；
C．原电池中电子通过导线传递，溶液中依靠阴阳离子的定向移动传递电荷而导电，C正确；
D．电子通过导线从负极流向正极，电流从正极经导线流向负极，D错误；
答案选C。
6．D
A．燃料电池是将化学能转化为电能，A项错误；
B．a极通入H2发生氧化反应，是电池的负极，B项错误；
C．外电路中电子由负极流向正极，即由电极a通过导线流向电极b，C项错误；
D．氢氧燃料电池酸性和碱性条件下生成物都是水，故该电池的总反应：2H2＋O2= 2H2O，故D正确；
故答案为D。
7．B
A．NaBH4-H2O2燃料电池工作时，化学能主要转化为电能，A错误；
B．燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，则a电极为负极，电极反应为：+8OH--8e-=+6H2O，B正确；
C．b为正极，正极上H2O2发生还原反应电极反应为：H2O2+2e-=2OH-，放电过程中电极b区的溶液pH增大，C错误；
D． 放电过程中H2O2参与反应，为氧化剂，1molH2O2得到2×6.02×1023个电子，D错误；
答案选B。
8．D
A．图1装置没有形成闭合回路，无法形成原电池，化学能无法转化为电能，选项A错误；
B．图2中，反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，选项B错误；
C．锌锰干电池中，锌筒上发生氧化反应，作负极，选项C错误；
D．蓄电池在充电时电能转化为化学能，属于电解池，发生了氧化还原反应，选项D正确；
答案选D。
9．B
A．生石灰与水发生反应生成氢氧化钙，会放出大量的热，故A正确；
B．反应本身放热，无需加入沸水，故B错误；
C．铁粉缓慢氧化的过程也是放热反应，故C正确；
D．生石灰吸水会使发热包失效，氯化钙有吸水干燥作用，减缓发热包失效，故D正确；
故选B。
10．D
A．原电池工作时，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，A错误；
B． 常温下，铁片在足量浓硝酸中钝化而不溶解，B错误；
C．氮气和的反应是可逆反应，与足量充分反应，转移的电子数小于，C错误；
D．该混合气体含有极性共价键为C-H，故含有极性共价键数目即氢原子数目，该混合气体的平均组成为CH2，故和的混合气体中含有0.6molH，则所含的极性共价键数目为，D正确；
答案选D。
11．A
A．H2S解离成氢原子和硫原子的过程有化学键的断裂，化学键断裂需要吸收能量，故A错误；
B．分析题图中箭头的指向及有关物质可知，反应中H2S转化为H2O、H2、S、SO2、CS2等物质，故B正确；
C．分析题图可知，反应过程中既有H—S的断裂，又有H—S的形成，硫化氢分解生成的氢气和硫会再次化合成硫化氢，所以硫化氢的脱除率小于100%，故C正确；
D．该过程生成的S单质在常温下就能与Hg反应生成HgS，可实现H2S和Hg的协同脱除，故D正确；
故选A。
12．C
a极上水被氧化为氧气，发生氧化反应，则a为负极，b极上氮气被还原为氨气，发生还原反应，则b为正极。
【详解】
A．图中太阳能电池板将太阳能转化为电能，风力发电机将风能转化为电能，原电池将化学能转化为电能，能量转化方式不只2种，A错误；
B．根据分析可知a极为负极，原电池中阳离子流向正极，所以H+向b极区移动，B错误；
C．b极上氮气被还原结合氢离子生成氨气，电极反应式为N2+6H++6e－=2NH3，C正确；
D．未注明温度和压强，无法确定22.4 L O2的物质的量，则无法确定转移电子数，D错误；
综上所述答案为C。
13．C
A．该装置为原电池，由电子流向可知电极Ⅰ作正极、电极Ⅱ铝作负极。正极上得电子，发生还原反应，因介质为碱性，故电极反应式为O2+2H2O+4e−=4OH−，A错误；
B．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负级，根据题意知铝要便于回收，所以聚丙烯半透膜不允许Al3+通过，B错误；
C．如果电极Ⅱ为活性镁铝合金，就会构成无数个微型原电池，镁为负极，铝为正极，溶液中H+得电子产生氢气，所以负极区会逸出大量气体，C正确；
D．根据得失电子守恒进行计算，n(O2)=，但题中未标明是否在标准状况下，故无法计算消耗气体的体积，D错误；
综上所述答案为C。
14．B
由题干中乙醇氧化为乙醛，可判断出d发生了氧化反应，d为阳极；又根据电中性的原理，可以推断出离子交换膜；根据得失电子守恒可以推断出阴阳极的电极反应式。
【详解】
a电极上CO2转化为HCOO-，发生还原反应,电极反应式为，则a为阴极、b为负极，A正确、B错误；a电极上产生HCOO-，需要补充阳离子保持溶液呈电中性，所以e为阳离子交换膜，K+通过阳离子交换膜进入阴极室，同理f为阴离子交换膜，C正确；d电极的电极反应式为，溶液中发生反应，当电路中转移1mole-时，d电极产生0.5molCH3CHO，D正确。
【点睛】
本题主要考查了电解原理在实际生活、生产中的应用。体现了“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”的核心素养。将题干中的信息“在碱性条件下，卤素单质可以将乙醇氧化为乙醛，一段时间后测得a电极有HCOO-生成”与图像信息结合起来，利用电解原理确定阴阳极，分析电极反应。
15．D
A．化学反应的本质是旧键断开，新键形成，这个过程伴随能量变化，因此化学反应必然伴随能量变化，故A正确；
B．上图所示的装置是个水果电池，是化学能转化为电能，故B正确；
C．化学反应的本质是旧键断开，新键形成，这个过程伴随能量变化，因此化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的，故C正确；
D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应，反应物的总能量应比生成物的总能量低，故D错误；
本题答案D。
16．     H2     O2     2H2-4e-=4H+     O2+4e-+4H+=2H2O     变大     2H2-4e-+4OH-=2H2O     O2+4e-+2H2O=4OH-     变小     C     Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2     1     还原     +3e-+4H2O═Fe(OH)3+5OH-     正
【解析】
【分析】
在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，失去电子，发生氧化反应；通入氧气或空气的电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，两个电极的反应式随电解质溶液的酸碱性的不同而不同，结合溶液中c(H+)或c(OH-)的变化分析判断pH的变化，利用燃烧反应产生的物质分析对环境的影响。对于可充电电池，可根据放电时的反应方程式判断正负极电极反应式及电子转化情况。
【详解】
(1)在酸性氢氧燃料电池中，在负极上由H2失电子生成H+，负极的电极反应为：2H2-4e-=4H+；在正极由O2得电子生成OH-，生成的OH-结合H+生成水，正极的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O；总电极反应式为2H2+O2=2H2O，由于正、负极消耗与生成的H+等量，所以H+的总量不变，但水的总量增加，c(H+)减小，故溶液的pH变大；
(2)在碱式介质中，H2在负极失去电子生成H+，H+结合OH-生成水，故负极的电极反应式为：2H2-4e-+4OH-=2H2O；O2在正极得电子生成OH-，正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，总电极反应式为2H2+O2=2H2O，由于正、负极消耗与生成的OH-等量，所以OH-的总量不变，而水的总量增加，c(OH-)减小，故溶液的pH变小；
(3)A．电解水获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，A正确；
B．氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，B正确；
C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为：H2-2e-=4H+，H2-2e-+2OH-=2H2O，可见电解质溶液的酸碱性不同，负极的电极反应式不相同，C错误；
D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O2=2H2O，D正确；
故合理选项是C；
(4)①放电时，负极上Zn失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；
②放电时，正极上1 mol K2FeO4得3 mol电子发生还原反应生成1 mol Fe(OH)3，所以每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原；
③放电时，正极上得到电子发生还原反应，正极的电极反应式为：+3e-+4H2O═Fe(OH)3+5OH-；
④放电时，正极上发生反应：+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-，反应产生OH-，使附近溶液中c(OH-)增大，故正极附近溶液的碱性会增强。
【点睛】
本题考查燃料电池与可充电电池，需要明确在燃料电池中，燃料在负极失去电子，发生氧化反应，氧气在正极上得到电子，发生还原反应；在不同介质中，氢氧燃料电池的正、负极电极反应式不同，但总反应方程式相同。
17．     能量     245     AC     ab     Zn- 2e-= Zn2+     1     铜极     锌极
【解析】
【详解】
(1) 根据上图可知，在化学反应中，不仅存在物质的变化，而且伴随着能量变化，1molH2完全燃烧生成1molH2O(气态)时,释放的能量是930 kJ-436 kJ-249 kJ =245kJ；
（2）能设计成原电池的反应通常是放热反应，且必须是能自发进行的氧化还原反应，A．Fe+2FeCl3=3FeCl2是自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，故选；B．SO3+H2O=H2SO4不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故不选；C、CH4+2O2 CO2+2H2O是放热反应且能自发的进行氧化还原反应，所以能设计成原电池，故选；D、Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故不选；答案选AC；
(3) ①在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，a.电流计指针偏转，故正确；b. Cu作正极，正极反应为2H＋＋2e－=H2↑，故正确；c. H+向正极移动，故错误；d.电子由Zn流出经导线流向Cu，电流由Cu经导线流向Zn，故错误；实验报告中记录合理的是ab；②负极反应为Zn－2e－=Zn2＋；③若有1 mol电子流过导线，则理论上产生产生0.5 mol H2，H2的质量为1g；④将稀H2SO4换成CuSO4溶液,正极铜电极上析出铜，质量增加的是铜极；在溶液中SO42-向负极锌极移动。
18．(1)     铜     Cu-2e-=Cu2+
(2)     石墨     2Fe3++2e-=2Fe2+
(3)FeCl3
【解析】
【分析】
(1)
该反应中，Cu元素化合价由0价变为+2价、Fe元素化合价由+3价变为+2价，所以Cu作负极，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+；
(2)
石墨为正极，发生还原反应，电极方程式为2Fe3++2e-=2Fe2+；
(3)
FeCl3溶液为电解质溶液。
19．     碱石灰     3NO2＋H2O=2HNO3＋NO     A     吸收     113
【解析】
【详解】
(1)化学实验室中干燥氨气使用的试剂是碱石灰。
(2)B中反应的化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。
(3)实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃以上，说明该反应是放热反应。放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，所以能够正确表示该反应过程能量变化的是A。
(4)2 mol NO2断裂化学键时吸收的总能量为931 kJ×2=1 862 kJ，生成2 mol NO和1 mol O2的化学键放出的总能量是628 kJ×2＋493 kJ=1 749 kJ，显然吸收的热量较多，故为吸热反应。因此，当有2 mol NO2分解时吸收的热量为-1749 kJ+1862 kJ =113 kJ。