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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
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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·上海·统考高考真题)为探究与一元酸HA(mol·L)的化学反应热效应,进行了如下四组实验。已知℃。
实验序号
试剂I
试剂Ⅱ
反应前温度
反应后温度
①
40 mL
2.12 g
25℃
②
20 mL HCl+20 mL
2.12 g
25℃
③
20 mL +20 mL
2.12 g
25℃
④
20 mL HCl
2.12 g 与20 mL 形成的溶液
25℃
下列说法错误的是
A.溶于水放热 B.与HCl反应放热
C. D.
2.(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
3.(2023秋·内蒙古赤峰·高三校联考期末)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂——海水电池构造示意图(图1),一种镁——海水电池装置示意图(如图2)。下列说法错误的是
A.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
B.N极发生的电极反应:O2+4e-+2H2O=4OH-
C.X为正极,可用铜、石墨等做电极材料
D.如图2外电路中每通过2mol电子,溶液中2molH+由阳离子交换膜左侧向右侧迁移
4.(2023春·甘肃兰州·高三兰州一中校考期中)关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是
A.图I所示装置为原电池
B.化石燃料是可再生能源,燃烧时将化学能转变为热能
C.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
D.金刚石转化为石墨能量变化如图II所示,则金刚石比石墨稳定
5.(2023春·湖北省直辖县级单位·高三统考阶段练习)下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列叙述正确的是
A.a处通入氧气,b处通入氢气
B.通入O2的电极为电池的正极
C.通入H2的电极发生反应:H2-2e-=2H+
D.导线中每通过1mole-,需要消耗11.2 LO2(标况)。
6.(2023春·湖北省直辖县级单位·高三统考阶段练习)下列变化中,属于放热反应的是
①液态氮汽化
②氢氧化钠固体溶于水
③氢氧化钠溶液与盐酸溶液反应
④KMnO4分解制O2
⑤Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合
⑥氢气在氧气中燃烧
⑦CO2+C2CO
⑧生石灰跟水反应生成熟石灰
⑨钠块投入到水中
⑩锌与盐酸
A.②③⑥⑦⑧⑨ B.②⑥⑦⑧⑨⑩ C.③⑥⑧⑨⑩ D.③④⑧⑨⑩
7.(2023春·天津和平·高三天津一中校考期中)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用,下列说法错误的是
图Ⅰ原电池
图Ⅱ碱性锌锰电池
图Ⅲ铅—硫酸蓄电池
图Ⅳ银锌纽扣电池
A.图Ⅰ:SO向Fe电极方向移动
B.图Ⅱ:锌作负极反应物,发生氧化反应
C.图Ⅲ:电池放电过程中,负极质量不断减少,正极质量不断增加
D.图Ⅳ:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
8.(2023春·四川成都·高三成都外国语学校校考期中)我们在课堂上学习和接触过许多有趣的电池,关于下列电池的说法不正确的是
A.图1中苹果酸的结构简式为,铜片上可能发生的反应为:
B.图2铜片上发生的反应为
C.图3电池锌筒做负极被不断消耗,用久有漏液风险
D.图4燃料电池放电时溶液中向b电极移动
9.(2023春·湖南长沙·高三湖南师大附中校考阶段练习)下列说法正确的是
A.若 ,则的燃烧热为
B. , ;
C.已知 ,则20.0gNaOH固体与稀盐酸完全中和,放出的热量
D.中和反应反应热测定实验中,若用铜质搅拌器,则所测反应热的绝对值偏大
10.(2023春·湖南长沙·高三湖南师大附中校考阶段练习)某反应由两步反应A→B→C完成,它的反应能量变化曲线如图所示。下列叙述正确的是
A.两步反应均为吸热反应
B.A→C的
C.B→C形成化学键释放的能量大于断裂化学键吸收的能量
D.A→B的反应一定需要加热
11.(2023春·北京东城·高三北京市第五十中学校考期中)直接燃料电池是一种新型化学电源,其工作原理如右图所示。电池放电时,下列说法不正确的是
A.电极Ⅰ为负极
B.电极Ⅱ的反应式为:
C.电池总反应为:,其余物质均可循环使用
D.该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异
12.(2023春·江苏·高三统考期中)如图所示,曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化,下列有关说法中正确的是
A.a放出的热量比b多
B.断开1molN2和3molH2的化学键需要放出2250.9KJ的热量
C.1molN2和3molH2的总键能比2molNH3的总键能大
D.1molNH3(g)完全分解需要吸收46.0KJ的热量
13.(2023春·北京西城·高三北京铁路二中校考期中)某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,实验结果记录如下:
实验编号
电极材料
电解质溶液
电流表指针偏转方向
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溶液
偏向Mg
以下说法正确的是
A.实验1、2中Al电极的作用相同
B.实验3中正极反应式为:2Al-6e-=2Al3+
C.实验4中Al电极为正极,反应过程中表面冒气泡
D.由以上实验可知,在原电池中相对活泼的金属作正极还是负极受到多种因素影响
14.(2023春·安徽·高三芜湖一中校联考阶段练习)德国化学家GerhardErtl研究发现N2和H2在催化剂表面合成氨气机理而获得诺贝尔化学奖,合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图,图中、、 分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是
A.该反应为吸热反应
B.反应②③④中③的体系能量最高
C.②→③过程,是吸热过程且只有H-H键的断裂
D.由图可知,每个化学反应都需要用催化剂降低能耗
二、非选择题
15.(2023春·吉林长春·高三长春市解放大路学校校考阶段练习)在25℃、101kPa的条件下。
(1)由,当生成时,要___________(填“吸收”或“放出”)436kJ的能量;由,当断裂中的共价键时,要___________(填“吸收”或“放出”)243kJ的能量。
(2)对于反应,测得生成时,反应过程中放出183kJ的热量,则断开1mol H—Cl键所需的能量是___________kJ。
(3)两个反应:a.,b.。这两个反应的能量转化方式主要是___________能转化为______能。
16.(2023春·河南新乡·高三延津县第一高级中学校考期中)电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样电池的发明是化学对人类的一项重要贡献。
(1)原电池的设计原理与某一类化学反应有关。你认为下列化学反应,可以设计成原电池的是___________(填字母)。
A.
B.
C.
D.
(2)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池,下列有关电池的叙述正确的是___________(填字母)。
A.锌锰干电池工作一段时间后正极碳棒会变细
B.氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能
C.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
D.铅蓄电池负极是,正极是
E.原电池的负极金属的活动性一定比正极金属的活动性强
F.原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动
(3)根据氧化还原反应:设计原电池,若用铜、银做两个电极,开始两电极质量相等,当电路中转移电子时两电极的质量差为___________g。
(4)航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能,轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应式都可表示为:。
①酸式氢氧燃料电池的电解质是硫酸,其正极的电极反应式为___________。
②酸式氢氧燃料电池,工作一段时间后,电解质溶液的将_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(5)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压,电池总反应式为:,负极为___________,放电时,溶液中向___________(填“正”或“负”)极移动。
17.(2023春·四川南充·高三校考期中)现代生活离不开方便实用的化学电源,各种各样的化学电源都是依据原电池原理制造的。
I.下图是某原电池装置图。
(1)Cu表面发生的电极反应式为___________。
(2)若放电前两个电极质量恰好相等,放电一段时间后再称量两个电极,发现质量相差2.81g,则导线上通过的n(e-)=___________mol。
II.一种新型微生物电池可将有机废水中的CH3COO-转化为CO2,其工作原理如图所示(a、b极均为情性电极)。
(3)b极为电源的___________(填“正”或“负”)极,外电路电流的方向为___________(填“a到b”或“b到a”)。
(4)a极反应式为___________
(5)已知该装置能实现海水的淡化,图中NaCl溶液就是在模拟海水。阴离子交换膜只允许阴离子通过,阳离子交换膜只允许阳离子通过,隔膜1和隔膜2一个是阴离子交换膜,一个为阳离子交换膜,则隔膜___________是阳离子交换膜(填“1”或“2”)。
18.(2023春·福建泉州·高三福建省德化第一中学校考阶段练习)I.研究化学反应中的能量变化,能更好地利用化学反应为生产和生活服务。
(1)已知、时,32g甲烷燃烧生成和液态水时放出1780.6kJ热量,则该条件下反应的热化学方程式为___________。
Ⅱ.反应的能量变化如图所示。
(2)该反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)如图三个装置中,不能证明“锌与稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是___________(填序号)
Ⅲ.如图是某兴趣小组设计的原电池示意图
(4)下列实验叙述合理的是___________(填序号)
A.Cu极有产生 B.锌作负极,发生还原反应
C.向Zn极移动 D.电子由Zn经导线流向Cu
(5)请写出该电池的正极反应式___________
(6)若有1mol电子流过导线,则理论上在标准状况下,产生的体积为___________L
(7)将稀换成溶液,电极质量增加的是___________(填“锌极”或“铜极”)。
参考答案:
1.D
【详解】A.由实验①可知,溶于水后,温度℃,则该过程放热,A正确;
B.由实验①②对比可知,温度,则与HCl反应放热,B正确;
C.由实验②③对比可知,将盐酸换成醋酸,醋酸是弱酸,其电离过程是吸热的,则温度,C正确;
D.实验②④对比可知,实验④中减少了碳酸钠溶解的过程,则放出的热量会少一些,故,D错误;
故选D。
2.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。
3.D
【详解】A.根据图中信息得到玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能,故A正确;
B.根据锂−海水电池构造,M极为Li电极,作负极,N极为正极,则N极发生的电极反应:O2+4e-+2H2O=4OH-,故B正确;
C.根据图2分析Mg为负极,X极为正极,可用铜、石墨等做电极材料,故C正确;
D.如图2外电路中每通过2mol电子,根据“同性相吸”,则溶液中1mol Mg2+由阳离子交换膜右侧向左侧迁移,故D错误。
综上所述,答案为D。
4.C
【详解】A.图I中两烧杯未连通,不能形成闭合回路,因此不能构成原电池,故A错误;
B.化石燃料是不可再生能源,故B错误;
C.化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的生成,断键过程吸收能量,成键过程释放能量,导致化学反应中伴随能量变化,故C正确;
D.由图可知金刚石转化为石墨的过程放热,石墨能量低于金刚石,物质能量越低越稳定,则石墨比金刚石稳定,故D错误;
故选:C。
5.B
【详解】A.根据图中信息电子铜N向P移动,则N 负极即a处为负极,通入燃料即通入氢气,b处通入氧气,故A错误;
B.燃料作负极,氧化剂氧气作正极,则通入O2的电极为电池的正极,故B正确;
C.该电池是碱性燃料电池,则通入H2的电极发生反应:H2−2e-+2OH-=2H2O,故C错误;
D.导线中每通过1mole-,需要消耗0.25mol氧气即5.6 LO2(标况),故D错误。
综上所述,答案为B。
6.C
【详解】①液态氮汽化吸收大量热,是吸热过程,故①不符合题意;②氢氧化钠固体溶于水放出大量热,是放热过程,不是放热反应,故②不符合题意;③氢氧化钠溶液与盐酸溶液反应是放热反应,故③符合题意;④KMnO4分解制O2是吸热反应,故④不符合题意;⑤Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合是吸热反应,故⑤不符合题意;⑥氢气在氧气中燃烧是放热反应,故⑥符合题意;⑦CO2+C2CO是吸热反应,故⑦不符合题意;⑧生石灰跟水反应生成熟石灰是放热反应,故⑧符合题意;⑨钠块投入到水中是放热反应,故⑨符合题意;⑩锌与盐酸是放热反应,故⑩符合题意;因此③⑥⑧⑨⑩是放热反应,故C符合题意。
综上所述,答案为C。
7.C
【详解】A.铁较铜活泼,铁为负极,原电池中阴离子向负极移动,SO向Fe电极方向移动,A正确;
B.锌较活泼,失去电子发生氧化反应,作负极反应物,B正确;
C.电池放电过程中,负极反应为,则负极质量不断增加;正极反应为:,正极质量也不断增加,C错误;
D.正极的氧化银得到电子发生还原反应生成银,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-,D正确;
故选C。
8.B
【详解】A.由图示可知,Fe较活泼,是负极,Fe转化成Fe2+,Cu是正极,HOOCCH(OH)CH2COOH转化成OOCCH(OH)CH2COO2-和H2,铜片上可能发生的反应为,A正确;
B.由图示可知,Fe较活泼,是负极,Fe转化成Fe2+,Cu为正极,反应为O2+2H2O+4e-=4OH-,B错误;
C.由图示可知,图3电池锌筒做负极,放电过程中锌被不断消耗,用久有漏液风险,C正确;
D.电池a中氨气在碱性条件下失电子被氧化转化为氮气和水,为负极,电极b中氧气在得电子生成氢氧根离子,为正极,燃料电池中,阳离子向正极移动,所以上述燃料电池放电时溶液中向b电极移动,D正确;
故选B。
9.B
【详解】A.表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式中,生成物中的水为液态水,因此,不能根据此热化学方程式计算甲醇的燃烧热,即甲醇的燃烧热不是739kJ/mol,A说法错误;
B.相同质量的气体硫比固体硫的能量高,所以其燃烧生成同一产物时,燃烧放热较多的是气体硫单质,则对应的反应热为:,B说法正确;
C.NaOH固体溶于水释放热量,则20.0g NaOH固体与足量稀盐酸完全中和,放出的热量大于28.65kJ,C说法错误;
D.中和反应反应热测定实验中,若用铜质搅拌器,则热量损失多,则所测反应热的绝对值偏小,D说法错误;
答案为B。
10.C
【详解】A.根据图中信息A→B是吸热反应,B→C是放热反应,故A错误;
B.根据图中信息可知,E1-E2+E5=E4-E3,所以A→C的,故B错误;
C.B→C是放热反应,形成化学键释放的能量大于断裂化学键吸收的能量,故C正确;
D.吸热反应、放热反应与反应条件无关,吸热反应并一定需要加热,比如氯化铵和Ba(OH)2∙8H2O的反应不需要加热,因此A→B的反应不一定需要加热,故D错误。
综上所述,答案为C。
11.C
【详解】A.电子流出的电极为负极,所以电极Ⅰ为负极,电极Ⅱ为正极,A正确;
B.电极Ⅱ为正极,得电子生成H2O,电极Ⅱ的反应式为:,B正确;
C.电池总反应为:,C错误;
D.在碱性条件下,表现还原性,失电子生成 O 2,酸性条件下,表现氧化性,得电子生成H2O,同时生成硫酸钾,该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异,D正确;
故答案选C。
12.D
【详解】A.曲线a和b的反应物总能量和生成物总能量均相同,则a和b放出的热量相等,A错误;
B.旧键断裂吸收热量,则断开1molN2和3molH2的化学键需要吸收2250.9kJ的热量,B错误;
C.该反应是放热反应,反应物的总键能低于生成物的总键能,即1molN2和3molH2的总键能小于2molNH3的总键能,C错误;
D.该反应生成2molNH3放出(2342.9-2250.9) kJ=92kJ热量,则1molNH3(g)完全分解需要吸收46.0KJ的热量,D正确;
故选:D。
13.D
【详解】A.在实验1中,Mg、Al都可以与盐酸发生反应,由于金属活动性:Mg > Al,所以在构成的原电池反应中,Mg为负极,Al为正极;在实验2中,Al、Cu及盐酸构成原电池,由于Al的活动性比Cu强,所以Al电极为负极,Cu电极为正极,因此实验1、2中Al电极的作用不相同,故A错误;
B.实验3中由于电极活动性:Al>C,Al能够与HCl发生置换反应,所以在构成的原电池反应中,Al为负极,石墨电极为正极,正极区溶液中的H+得到电子发生还原反应产生H2,电极方程式为:2H++2e-=H2,故B错误;
C.在实验4中,尽管金属活动性:Mg>Al,但是Al能够与NaOH溶液反应,而Mg不能发生反应,故在构成的原电池反应中,Al为负极,Mg为正极,反应过程中Mg表面冒气泡,故C错误;
D.根据以上实验结果,在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极受到电极活动性强弱、电解液种类多种因素影响,故D正确;
故选D。
14.B
【详解】A.最终生成物的能量低于反应物的能量,为放热反应,A项错误;
B.③状态为断键吸收能量后的状态,能量最高,B项正确;
C.②→③为键、H—H键的断裂过程,不仅仅只有H—H键的断裂,C项错误;
D.由于合成氨的反应是放热反应,反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量,D项错误;
故选B。
15.(1) 放出 吸收
(2)431
(3) 化学 热
【详解】(1)新键形成放出能量,所以当生成时,要放出436kJ的能量;化学键断裂要吸收能量,所以当断裂中的共价键时,要吸收243kJ的能量。
(2)对于反应,测得生成时,反应过程中放出183kJ的热量,则形成2molH-Cl键放出的能量是183kJ+436kJ+243kJ=862kJ,所以断开1mol H—Cl键所需的能量是431kJ。
(3)这两个不同条件下的反应都是放热反应,则这两个反应的能量转化方式主要是化学能转化为热能。
16.(1)BCD
(2)BF
(3)1.4
(4) 变大
(5) Zn 正
【详解】(1)A.不是氧化还原反应,不能设计成原电池,A错误;
B.为自发进行的放热的氧化还原反应,能设计成原电池,B正确;
C.为自发进行的放热的氧化还原反应,能设计成原电池,C正确;
D.为自发进行的放热的氧化还原反应,能设计成原电池,D正确;
故选BCD;
(2)A.锌锰电池中碳棒作正极,碳棒不发生反应,不会变细,A错误;
B.氢氧燃料电池为原电池装置,可将化学能直接转变为电能,B正确;
C.太阳能电池的主要材料是高纯度的硅单质,C错误;
D.铅蓄电池负极是,正极是,D错误;
E.原电池的负极金属的活泼性不一定比正极强,还要看电解质溶液的性质,E错误;
F.阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,F正确.
故选BF;
(3)设计原电池,若用铜、银做两个电极,开始两电极质量相等,当电路中转移电子时,则负极有铜溶解,正极有银生成,因此两电极的质量差为;故答案为:1.4;
(4)①酸式氢氧燃料电池的电解质是酸,其正极的电极反应式为;故答案为:;
②工作一段时间后,装置中的水增加,酸的浓度减小,值增大,故答案为:变大;
(5)从电池的总反应式可以看出,放电过程中中铁元素化合价降低,在正极发生反应,锌在负极失电子,向正极移动,答案为:Zn,正。
17.(1)Ag++e-=Ag
(2)0.02
(3) 正 b到a
(4)CH3COO--8e-+2H2O=2CO2+7H+
(5)2
【分析】该装置为原电池,有机废水中的CH3COO-发生失电子的氧化反应生成CO2,则a极为负极,电极反应式为: ,b极为正极,酸性条件下,H+得电子生成H2,反应式为,以此解题。
【详解】(1)在Zn−Cu−AgNO3原电池中,Zn化合价升高,失去电子,作负极,发生氧化反应,因此原电池的负极是Zn,正极是Cu,溶液中的银离子得到电子变为银单质,其正极的电极反应是Ag++e-=Ag;故答案为:Ag++e-=Ag;
(2)原电池总反应为:Zn+2Ag+= Zn 2++2Ag,当电路中转移2 mol e-时,两电极质量相差65 g +2×108 g =281 g,放电一段时间后再称量两个电极,发现质量相差2.81 g,则导线上通过的n(e-)为0.02 mol;故答案为:0.02;
(3)由分析可知,b极为电源的正极,外电路电流的方向由正极流向负极,即由b到a;
(4)由分析可知,a极为负极,电极反应式为:;
(5)原电池工作时,阴离子移向负极、阳离子移向正极,即NaCl溶液中的Na +通过阳离子交换膜移向b极、Cl-通过阴离子交换膜移向a极,达到海水淡化目的,所以隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜。
18.(1) 或者
(2)放热
(3)Ⅲ
(4)AD
(5)
(6)11.2
(7)铜极
【详解】(1)已知32gCH4燃烧生成液态水时放出热量为1780.6kJ,即1molCH4燃烧放出的热量为890 kJ,热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-890.3kJ/mol或者2CH4(g)+4O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(1) ΔH=-1780.6kJ/mol。
(2)从图看出反应物的能量高于生成物的总能量,该反应放热反应。答案为放热;
(3)锌和稀硫酸反应放热,装置中的温度升高而Ⅰ、Ⅱ的压强增大,从而Ⅰ中左端红墨水下降,而Ⅱ中烧杯有气泡,但Ⅲ为敞开体系压强变化不大,所以无明显现象。答案为Ⅲ;
(4)该电池的总反应为:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,Zn更活泼为电池的负极,而Cu为正极。
A.Cu发生还原反应,2H++2e-= H2↑,A项正确;
B.Zn为负极,发生氧化反应,B项错误;
C.H+移向Cu极,C项错误;
D.电子从负极流出经导线到达正极,即从Zn经导线到达Cu,D项正确;
故选AD。
(5)Cu发生还原反应,2H++2e-= H2↑。答案为2H++2e-= H2↑;
(6)2H++2e-= H2↑即当2mol电子转移时产生1molH2标况下的体积为22.4L。那么1mol电子时,产生的H2为11.2L。答案为11.2L;
(7)若换成CuSO4,总反应为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,Cu2+在Cu极发生还原反应而析出,故Cu电极质量增加。答案为铜极。
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