2024届高三新高考化学大一轮专题练习 化学反应与能量变化

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习 化学反应与能量变化，共19页。试卷主要包含了单选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
2024届高三新高考化学大一轮专题练习--化学反应与能量变化
一、单选题
1．（2023春·辽宁抚顺·高三校联考期中）下列各组材料组成如图装置，电流表指针能发生偏转的是

选项
A
B
C
D
M
石墨
Zn
Fe
Al
N
Ag
Ag
Cu
Al
P
稀硫酸
蔗糖溶液
溶液
NaOH溶液
A．A B．B C．C D．D
2．（2023春·吉林·高三校联考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下列说法不正确的是

A．乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
B．甲：溶液中Zn2+向Cu电极方向移动，电子由锌经电解质溶液流向铜电极
C．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
D．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
3．（2023春·江苏盐城·高三校联考阶段练习）以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。下列说法错误的是

A．该电池工作时能量由化学能转化为电能
B．A极为电池正极，发生氧化反应
C．负极的电极反应式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
D．该电池的总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O
4．（2023春·安徽池州·高三统考期中）化学反应A2＋B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是

A．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
B．加入催化剂，该反应放出热量增大
C．断裂2molAB中化学键需要吸收y kJ能量
D．1molA2和1molB2的总能量低于2molAB的总能量
5．（2023春·四川南充·高三校考期中）我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是
  
A．A电极为正极
B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动
C．负极的电极反应式为CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+
D．高温下微生物蛋白质变性失活，故升温不一定能提高电池的效率
6．（2023春·浙江台州·高三校联考期中）某燃料电池装置如图所示，则有关该电池的说法不正确的是
  
A．根据电子移动方向，可知a极为电池的负极
B．该电池的总反应可表示为：2H2+O2=2H2O
C．b极发生的电极反应：O2+ 4e-+ 2H2O=4OH-
D．溶液中OH-由a极向b极移动
7．（2023春·江西萍乡·高三统考期中）利用太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示：
    
下列说法错误的是
A．整个过程实现了光能向化学能的转换
B．过程I吸收能量，过程Ⅱ放出能量
C．过程Ⅲ是氧化还原反应
D．总反应反应物的总能量大于生成物的总能量
8．（2023春·高三课时练习）已知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)，该反应放出的热量为Q kJ。下列能量图与该反应所体现的能量关系匹配的是
A．   B．   C．   D．  
9．（2023·广东惠州·统考一模）一种应用比较广泛的甲醇()燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是
  
A．M极为负极，发生氧化反应
B．N极电极反应为
C．甲池溶液增大，乙池溶液减小
D．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池
10．（2023春·湖南·高三桃江县第一中学校联考期中）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为，下列有关说法正确的是

A．该电池在常温时就能正常工作
B．放电过程中，向正极移动
C．正极反应式：
D．每转移0.4mol电子，理论上生成41.4gPb
11．（2023春·安徽阜阳·高三统考期中）图示为反应X=Z的能量变化图，其中X为气态化合物。下列有关叙述错误的是
  
A．反应X=Z属于放热反应
B．反应中断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量
C．寻找合适的电极和电解质溶液可以将X=Z反应设计成原电池
D．图示反应X=Z的能量变化为(a-c)kJ•mol-1
12．（2023春·江西赣州·高三校联考阶段练习）化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，图为和反应生成过程中的能量变化，下列说法不正确的是
  
A．键的键能为946
B．该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量
C．该反应中，每生成1 mol ，吸收热量90 kJ
D．该过程说明和常温下直接混合可生成
13．（2023春·山东济宁·高三济宁一中校考期中）研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与HNC(b)两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是
  
A．生成物 HNC(g)比反应物HCN(g)更稳定
B．1mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量
C．1mol HCN(g)转化为1mol HNC(g)需要吸收的热量
D．为吸热反应且反应条件一定要加热
14．（2023春·山西太原·高三太原五中校考阶段练习）近期科学家首次用X射线激光技术观察到CO与在催化剂表面生成的历程(部分微粒未画出)。反应过程如下图，下列说法正确的是
  
A．状态I→状态V是吸热反应
B．状态Ⅲ→状态V表示CO与的反应
C．是具有非极性共价键的直线形分子
D．CO和O生成的过程涉及电子转移

二、非选择题
15．（2022春·黑龙江双鸭山·高三统考期中）氢气是未来最理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化饮(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术，2H2O2H2↑+O2↑。制得的氢气可用于燃料电池。被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。如图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。试回答下列问题：

(1)输入氢气的一极为____极。
(2)写出正极反应式：____。
(3)电池中每转移1mol电子，消耗H2和O2的物质的量共为____。
(4)若将此燃料电池改为以甲烷和氧气为原料，则其负极的电极反应式为____。
16．（2022春·北京丰台·高三统考期中）化学电池的发明，是贮能和供能技术的巨大进步。
(1)如图所示装置的总反应的离子方程式是____。其中铜片是____(填“正极”或“负极”)，该电极的反应式为____。

(2)能证明该装置将反应释放的能量转化为电能的实验现象是：____、____。
(3)外电路中，电子从____电极流出(填“Zn”或“Cu”)。
(4)汽车尾气中NO含量可通过NO传感器监测，工作原理如图：

①NiO电极是____(填“正”或“负”)极。
②Pt电极上的电极反应式为____。
17．（2022春·山东济宁·高三校考阶段练习）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，某同学设计了如图两个实验。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)请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，该电池的负极材料是____，发生的电极反应是____，电解质溶液是____。
(4)如图为甲烷燃料电池的构造示意图：

①根据电子运动方向，可知氧气从____口通入(填“a”或“b”)。
②该电池的正极反应为____。
③当电路通过2mo1电子时，负极消耗物质的质量是___g。
18．（2022春·安徽芜湖·高三安徽师范大学附属中学校考期中）电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。用图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中A为电流计。请回答下列问题：

(1)以下叙述中，正确的是_______(填选项字母)。
a．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极            b．两烧杯中铜片表面均有气泡产生
c．两烧杯中溶液的均减小                d．乙中电流从铜片经导线流向锌片
e．乙烧杯中向铜片方向移动
(2)乙装置中负极的电极反应式为：_______；当乙中产生1.12L(标准状况)气体时，通过导线的电子数为_______；若电路导线上通过电子1mol，则理论上两极的变化是_______(填选项字母)。
a．锌片质量减少32.5g                    b．锌片增重32.5g
c．铜片上析出                    d．铜片上析出
(3)将与的燃烧反应设计成燃料电池，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。实验测得定向移向A电极，则A电极入口通_______气体(填“”或“”)。该装置中实现的能量转化关系为_______。


参考答案：
1．C
【详解】A．Ag、石墨与稀硫酸都不反应，不能构成原电池，电流表指针不能发生偏转，故不选A；
B．蔗糖是非电解质，蔗糖溶液不导电，不能构成原电池，电流表指针不能发生偏转，故不选B；
C．铁的活泼性大于铜，铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，Fe、Cu、FeCl3溶液构成原电池，铁为负极、铜为正极，电流表指针能发生偏转，故选C；
D．M、N两个电极相同，不能构成原电池，电流表指针不能发生偏转，故不选D；
选C。
2．B
【详解】A．乙中金属锌为负极，Ag2O为正极，正极上Ag2O得电子生成Ag和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，A正确；
B．甲Zn为负极，Cu为正极，Zn2+向Cu电极移动，但是电子不经过电解质溶液，B错误；
C．丁中总反应方程式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，随着反应进行，硫酸逐渐被消耗，电解质溶液的酸性减弱，溶液中自由移动的离子减少，导电能力下降，C正确；
D．丙中锌筒为负极，Zn失电子生成Zn2+，发生氧化反应，锌筒变薄，D正确；
故答案选B。
3．B
【分析】甲烷燃料电池中甲烷发生氧化反应，故B极为负极，A为正极，据此分析。
【详解】A．电池工作时化学能转化为电能，故A正确；
B．A电极通入氧气，化合价降低，发生还原反应，故B错误；
C．B电极通入甲烷，甲烷失去电子和阳离子结合生成二氧化碳和水，其反应式为CH4+4O2−-8e-=CO2+2H2O，故C正确；
D．甲烷燃料电池是化学能转化为电能，不是化学能变为热能，该电池的总反应：CH4+2O2 =CO2+2H2O，故D正确。
故答案为B。
4．C
【详解】A．由图可知该反应是放热反应，所以该反应断开化学键消耗的总能量应小于形成化学键释放的总能量，故A错误；
B．催化剂不改变反应热，故B错误；
C．化学键的断裂吸收能量，根据图象，断裂2molA-B键需要吸收ykJ能量，故C正确；
D．根据图象，1molA2和1molB2的总能量高于2molAB的总能量，故D错误；
故选C。
5．C
【分析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极，据此解答。
【详解】A．由分析可知，A极是正极，B极是负极，故A正确；
B．由分析可知，A极是正极，B极是负极，质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动，故B正确；
C．CH2O在微生物作用下与硫酸根离子反应生成CO2和HS-，并不是在负极的电极反应，负极上HS-失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为：HS--2e-=S↓+H+，故C错误；
D．微生物蛋白质高温条件下会失活，故升温不一定能提高电池的效率，故D正确；
故选C。
6．D
【分析】从图看电极a为电子流出的极为负极，b为正极。
【详解】A．利用电子的移动方向判断，A项正确；
B．该电池为H2燃料电池，总反应为2H2+O2=2H2O，B项正确；
C．b极为正极O2发生还原反应O2+ 4e-+ 2H2O=4OH-，C项正确；
D．原电池中离子的移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极，即OH-由b极移向a极，D项错误；
故选D。
7．D
【详解】A．太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水，因此整个过程实现了光能向化学能的转换，故A正确；
B．过程I是断键，吸收能量，过程Ⅱ是成键，放出能量，故B正确；
C．过程Ⅲ是双氧水变为了氧气和氢气，化合价发生了改变，是氧化还原反应，故C正确；
D．分解水是一个吸热反应，则反应物的总能量小于生成物的总能量，故D错误。
综上所述，答案为D。
8．B
【详解】A．该反应是放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应放出热量，而图像A体现的是生成物的能量比反应物的总能量高，属于吸热反应，A错误；
B．该反应是放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应放出热量，而图像B与反应事实相吻合，B正确；
C．该反应是放热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应时会放出热量，化学反应放出的热量是反应物总能量与生成物总能量之差，C错误；
D．该反应是放热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量高，图示D显示的生成物的总能量比反应物总能量高，属于吸热反应，与反应事实相违背，D错误；
故合理选项是B。
9．C
【详解】A．从电子流向分析，M为电子流出的一极，为原电池的负极，发生氧化反应，A正确；
B．N为原电池的正极，是氧气得到电子，根据质子交换膜分析，该电极反应为，B正确；
C．甲池中电极反应为，溶液的pH减小，乙池中电极反应为，消耗氢离子，溶液的pH增大，C错误；
D．由分析，若有1mol二氧化碳生成，转移6mol电子，则有6mol氢离子从甲池进行乙池，D正确；
故选C。
10．D
【详解】A．热激活电池的电解质为无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，在常温不能正常工作，故A错误；
B．放电过程中，根据原电池“同性相吸”，则向负极Ca电极移动，故B错误；
C．原电池总反应可知Ca为原电池的负极，被氧化生成，反应的电极方程式为，故C错误；
D．根据得失电子守恒规律，每转移2mol电子生成1mol Pb，则每转移0.4mol电子，理论上生成Pb为，故D正确。
综上所述，答案为D。
11．C
【详解】A．由图可知，反应物X的能量高于生成物Z的能量，所以该反应是放热反应，A正确；
B．对于放热反应，断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量，B正确；
C．不确定X→Z的反应是不是氧化还原反应，所以不一定能设计成原电池，C错误；
D．由图可知，反应X=Z的能量变化为(a-c)kJ•mol-1，D正确；
故答案为：C。
12．D
【详解】A．由图可知，键的键能为946 ，A正确；
B．由图示知，断裂1 mol N2中化学键需吸收能量946 kJ，断裂1 mol O2中化学键需吸收能量498 kJ，形成2mol NO时放出能量2×632 kJ，故1mol N2与1 mol O2反应的能量变化=(946+498-2×632) kJ=180 kJ，吸热反应，即该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，B正确；
C．由选项B可知，该反应中，生成2 mol ，吸收热量180 kJ，则该反应中，每生成1 mol ，吸收热量90 kJ，C正确；
D．氮气和氧气需要在高温或者放电的条件下才可以生成一氧化氮，D错误；
故选D。
13．C
【详解】A．从图中可以看出，HNC(g)比HCN(g)的能量高，则生成物 HNC(g)没有反应物HCN(g)稳定，A不正确；
B．从图中可以看出，激发态时，HCN(a)中的化学键并没有完全断裂，所以1mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的能量大于，B不正确；
C．从图中可以看出，1mol HCN(g)转化为1mol HNC(g)需要吸收的热量为186.5kJ-127.2kJ=，C正确；
D．HNC(g)比HCN(g)的能量高，则为吸热反应，但反应不一定需要加热，D不正确；
故选C。
14．D
【详解】A．由图可知，状态I→状态V是，是放热反应，A错误；
B．由图中信息可知，状态Ⅲ→状态V表示CO与的反应，B错误；
C．含有的是，为极性键，所以是具有极性共价键的直线形分子，C错误；
D．CO和O生成的过程，C的化合价由+2升高到+4，失去电子，O的化合价由0变成-2价，得到电子，D正确；
故选D。
15．(1)负
(2)
(3)0.75mol
(4)

【解析】（1）
氢气失电子发生氧化反应，所以输入氢气的一极为负极。
（2）
氧气在正极得电子生成氢氧根离子，正极反应式为；
（3）
正极反应为，负极反应为，电池中每转移1mol电子，正极消耗0.25molO2、负极消耗0.5molH2，消耗氢气、氧气的物质的量共为0.75mol。
（4）
若将此燃料电池改为以甲烷和氧气为原料，甲烷在负极失电子生成碳酸根离子，负极的电极反应式为。
16．(1) Zn+2H+=Zn2++H2↑ 正极 2H++2e-=H2↑
(2) 铜片上有气泡 电流表指针发生偏转
(3)Zn
(4) 负 O2+4e-=2O2-

【解析】(1)
该装置为原电池，存在自发进行的反应，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，故总反应的离子方程式是Zn+2H+=Zn2++H2↑。锌失去电子，发生氧化反应，为负极，铜片是正极，该电极的反应式为2H++2e-=H2↑；
(2)
能证明该装置将反应释放的能量转化为电能的实验现象是：铜片上有气泡、电流表指针发生偏转；
(3)
原电池外电路中电子从负极经导线流向正极，在该装置中，锌为负极，故外电路中，电子从电子从Zn电极流出；
(4)
①该装置为原电池，原电池中负极发生氧化反应，由电极反应物化合价的变化可知，NO失去电子生成NO2，故NiO电极是负极；
②Pt电极为正极，氧气得电子生成O2-，故电极反应式为O2+4e-=2O2-。
17．(1)D
(2)A
(3) Cu Cu - 2e- = Cu2+ AgNO3
(4) b O2+4e-+2H2O =4OH- 4

【解析】（1）
原电池是将化学能转变为电能的装置，只有自发的氧化还原反应才有电子的转移，而B、D为氧化还原反应，但反应B离子方程式未配平，AC为非氧化还原反应，不可以设计成原电池，故答案为：D；
（2）
图Ⅰ锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式为Zn+2H+═Zn2++H2↑；稀硫酸和锌的反应是放热反应导致溶液温度逐渐升高，化学能转化为热能；图Ⅱ该装置构成原电池，Zn易失电子作负极，Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气；温度计指示的温度变化不明显，是因为化学能没有全部转化为热能，大多数转化为电能，所以图Ⅰ中气泡产生在锌棒表面，Ⅱ中产生在铜棒表面；构成原电池加快化学反应速率，则图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快；图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数，故答案为：A；
（3）
原电池中失电子的物质作负极，负极发生氧化反应，根据反应方程式知，Cu作负极，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，电解质溶液中含有得电子的Ag+，可用AgNO3溶液作电解质溶液；
（4）
①由图可知，电子从X极流出，经外电路，流入Y极，则X极失去电子，发生氧化反应，为负极，Y极得到电子，发生还原反应，为正极，所以氧气应从b口通入；
②该电池的正极反应为O2+4e-+2H2O =4OH-；
③负极为燃料甲烷失电子发生氧化反应，电极反应方程式为CH4+10OH--8e-=CO+7H2O，当电路通过2mo1电子时，负极消耗0.25mol CH4，质量是m=nM=0.25mol×16g/mol=4g。
18．(1)cd
(2) 0.1 ac
(3) 化学能转化为电能

【解析】（1）
a．甲没有形成闭合回路，不能构成原电池，a错误；
b．铜不与稀硫酸反应，不会有气泡出现，b错误；
c．甲、乙烧杯中都是Zn与稀硫酸反应生成氢气，c(H+)均减小，c正确；
d．乙中形成原电池，Cu是正极，Zn是负极，所以电流从铜片经导线流向锌片，d正确；
e．乙形成原电池，阴离子向负极Zn移动，e错误；
故选：cd。
（2）
乙装置中Zn为负极，反应的过程中失去电子，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+；原电池的总反应为Zn+2H+=Zn2++H2，当乙中产生1.12 L标准状况下气体时，对应为0.05mol气体，生成1mol气体转移2mol电子，所以生成0.05mol气体时，转移0.1mol电子，根据n=，N=0.1NA，所以通过导线的电子数为0.1NA；根据Zn+2H+=Zn2++H2，电路导线上通过电子1 mol时，根据反应的物质的量之比等于系数之比，所以消耗Zn 0.5mol，生成H2 0.5mol，则
a．锌片减少32.5 g 时，根据n= ，所以对应物质的量为0.5mol，a正确；
b．锌片质量应减轻，b错误；
c．铜片出现0.5molH2，对应质量为1g，c正确；
d．由分析可知，铜片上析出0.5mol H2，d错误；
故选ac。
（3）
该装置为原电池，实现的能量转化关系为化学能转化为电能，原电池工作时，阴离子移向负极，所以A是负极，甲烷在A处通入，反应过程中失去电子发生氧化反应。