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17页。试卷主要包含了单选题，多选题，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）下列变化过程，属于吸热反应的是
①浓硫酸溶于水 ②碳与水蒸气的反应③H2在Cl2中燃烧④NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O混合搅拌 ⑤酸碱中和⑥碳酸钙热分解
A．①②⑤ B．①③⑤ C．③④⑤ D．②④⑥
5．（2023春·广东深圳·高三校联考期中）某反应的反应物和生成物的相对能量如图所示，下列有关说法正确的是
  
A．该反应的发生不需要加热或点燃
B．该反应可看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”
C．该图可表示灼热的木炭与二氧化碳反应过程的能量变化
D．该反应过程反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量
6．（2023春·河北衡水·高三河北阜城中学校考阶段练习）下列四个常用电化学装置的叙述错误的是




图Ⅰ水果电池图
图Ⅱ干电池
图Ⅲ铅蓄电池
Ⅳ氢氧燃料电池
A．图Ⅰ所示电池中，电流从铜片流出
B．图Ⅱ所示干电池中锌皮作负极
C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电过程中硫酸溶液浓度减小
D．图Ⅳ所示在燃料电池中，能量转化形式为：化学能→热能→电能
7．（2023春·河南新乡·高三延津县第一高级中学校考期中）用表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A．标准状况下，的体积为
B．氢氧燃料电池正极消耗(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为
C．碘蒸气和氢气在密闭容器中充分反应，生成的碘化氢分子数小于
D．浓硫酸与足量加热充分反应，生成的数目为
8．（2023春·广东深圳·高三校联考期中）科学家设计了一种以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是

A．电子由电极a流向电极b
B．一段时间后，电解质溶液的pH减小
C．理论上每消耗22.4 L O2，可产生196 g H2SO4
D．电极b的电极反应式：SO2-2e-＋4OH-=SO＋2H2O
9．（2023春·陕西西安·高三长安一中校考期中）下列装置能构成原电池的是
A．   B．  
C．   D．  
10．（2023春·江西萍乡·高三统考期中）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是
  
A．电子的移动方向是从Cu流向Zn
B．溶液中Zn2+从甲通过交换膜移向乙
C．Cu棒电极反应式为：2H++2e－=H2↑
D．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量减小，乙池溶液的总质量增大
11．（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
12．（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．  
13．（2023春·高三课时练习）化学反应中的能量变化常表现为热量变化，如有的反应为放热反应，有的为吸热反应，请从下列选项中选出对此解释合理的为
A．旧化学键断裂时吸收的能量高于新化学键形成时所释放的总能量为吸热反应
B．旧化学键断裂时吸收的能量低于新化学键形成时所释放的总能量为吸热反应
C．在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应
D．在化学反应中需要使用催化剂的反应为放热反应

二、多选题
14．（2023春·安徽池州·高三统考期中）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．O2在b电极上发生还原反应
C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

三、非选择题
15．（2023春·山西朔州·高三怀仁市第一中学校校考期中）I．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：
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
根据上表中记录的实验现象，回答下列问题。
(1)实验1、2中Al电极的作用是否相同？___________。
(2)实验3中铝为___________极，电极反应式为；
(3)实验4中的铝为___________极，写出铝电极的电极反应式：___________。
(4)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哪些因素的影响？___________。
Ⅱ．某种燃料电池的工作原理示意如图所示(a、b均为石墨电极)。

(5)假设使用的“燃料”是氢气()，则b极的电极反应式为___________。
(6)假设使用的“燃料”是甲烷()，则通入甲烷气体的电极反应式为：___________电池工作一段时间后，电解液的碱性将___________(填“增强”、“减弱”或“不变”)。
(7)若消耗标准状况下的甲烷4.48L，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为___________(用表示)。
16．（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。
17．（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。
18．（2023春·广东深圳·高三校联考期中）氮、硫元素在自然界的循环和转化对生产、生活有重要的价值。回答下列问题：
(1)大气中的SO2与雨水作用生成H2SO3，连续测定一段时间内某雨水的pH结果显示pH随时间的增加而减小，其原因可能是_______(用化学方程式表示)。
(2)在微生物作用的条件下，NH4+经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：

①第一步反应是_______反应(填“放热”或“吸热”)，判断理由是_______。
②NH全部氧化成NO的离子方程式是_______。
③某工厂采用微生物法处理工业废水中的NH，处理后导致水体pH_______(填“增大”或“减小”或“不变”)。

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．D
【详解】①浓硫酸溶于水放热；②碳与水蒸气的反应是吸热反应；③燃烧都是放热反应；④NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应；⑤酸碱中和是放热反应；⑥碳酸钙热分解是吸热反应；属于吸热反应的是②④⑥，故选D。
5．D
【分析】由反应物的总能量高于生成物的总能量，故为放热反应。
【详解】A．加热是反应条件，与反应吸放热没有必然联系，故A错误；
B．吸热反应可看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”，故B错误；
C．灼热的木炭与二氧化碳反应为吸热反应，故C错误；
D．该反应为放热反应，故反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量，故D正确；
故选D。
6．D
【详解】A．图Ⅰ是铜锌水果电池，锌做负极，铜作正极，故电流从正极铜片流出，A正确；
B．锌锰干电池，石墨做正极，锌筒做负极，B正确；
C．铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，可以反复充放电属于二次电池，放电过程中硫酸溶液浓度减小，C正确；
D．燃料电池为原电池，能量转化主要形式为：化学能→电能，D错误；
故选D。
7．C
【详解】A．标准状况下，为固体，即1mol三氧化硫的体积不是，A错误；
B．氢氧燃料电池在正极得电子，，得个电子；故B错误；
C．碘蒸气与氢气发生的反应为：，反应为可逆反应，有一定的限度，所以充分反应，生成的碘化氢分子数小于，C正确；
D．浓硫酸与足量加热充分反应，浓硫酸浓度逐渐变稀，不再与铜发生反应，生成的数目小于，D错误。
答案选C。
8．B
【分析】以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池，SO2发生氧化反应，故电极b为负极，a为正极。
【详解】A．电子由电源负极b流向正极a，故A错误；
B．电池总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，故一段时间后，电解质溶液的pH减小，故B正确；
C．无标准状况，无法计算氧气的物质的量，故C错误；
D．溶液为酸性，故电极b的电极反应式为SO2-2e-＋2H2O=SO＋4H+，故D错误；
故选B。
9．C
【分析】中学阶段一般认为：原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应，据此分析解题。
【详解】A．该装置不能构成闭合回路，所以不能形成原电池，A不合题意；
B．该装置中电极材料相同，所以不能形成原电池，B不合题意；
C．该装置符合原电池的构成条件，所以能形成原电池，C符合题意；
D．酒精为非电解质，该装置不能自发的进行氧化还原反应，所以不能形成原电池，D不合题意；
故答案为：C。
10．B
【详解】A．根据分析，锌为负极，铜为正极，则电子的移动方向是从负极(Zn)流向正极(Cu)，故A错误；
B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，在根据原电池“同向相吸”，则溶液中Zn2+从甲通过交换膜移向乙，故B正确；
C．Cu棒为正极，铜棒上是溶液中的铜离子得到电子变为铜单质，其电极反应式为：Cu2++2e－=Cu，故C错误；
D．电池工作一段时间后，锌失去电子变为锌离子，锌离子移向乙池，则甲池溶液的总质量不变，而乙池溶液中1mol铜离子得到电子变为铜单质的同时有1mol锌离子移动过来，因此溶液的总质量增大，故D错误。
综上所述，答案为B。
11．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。
12．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。
13．A
【详解】A．在化学反应中，断键吸热，成键放热。若断键吸收的热量大于成键放出的热量，则该反应为吸热反应，A正确；
B．任何化学反应过程中都存在断裂反应物化学键和形成生成物化学键的过程。断裂反应物化学键会吸收热量，形成生成物化学键会释放热量，若旧化学键断裂时吸收的能量低于新化学键形成时所释放的总能量，则该反应为放热反应，B错误；
C．化学反应需在一定条件下进行。反应类型是放热反应还是吸热反应与反应条件是否需要加热无关，有的放热反应也需在加热或高温条件下进行，如铝热反应，C错误；
D．催化剂只能改变反应历程，降低反应的活化能，使化学反应在较低的条件下发生，但不能改变反应热，因此反应发生是否需要使用催化剂与反应类型是放热反应还是吸热反应无关，D错误；
故合理选项是A。
14．BD
【分析】氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，通入氢气的a电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-=2H+，通入氧气的b电极为原电池的正极，电极反应式为O2+ 4H++ 4e-=2H2O， 工作时，电子由负极经外电路流向正极。
【详解】A．氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，故A项错误；
B．由上述分析可知，电极b为正极，O2在b电极上发生还原反应，故B项正确；
C．原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即电子由电极a通过导线流向电极b，故C项错误；
D．氢氧燃料电池最终生成水，不污染环境，属于绿色电源，故D项正确；
故选BD。
15．(1)不相同
(2)负
(3) 负
(4)电极活泼性强弱有关，电解液种类有关
(5)
(6) 减弱
(7)1.6

【详解】（1）实验1中电流表偏向Al，则说明Al为正极，实验2中电流表偏向Cu，则说明Cu为正极，Al为负极，因此实验1、2中Al电极的作用是不相同；故答案为：不相同。
（2）根据实验1、2分析电流表偏向正极，因此实验3中石墨为正极，铝为负极，Al失去电子变为铝离子；故答案为：负。
（3）根据实验1、2分析电流表偏向正极，因此实验4中Mg为正极，Al为负极，该原电池为碱性电池，铝失去电子和氢氧根结合生成偏铝酸根，则铝电极的电极反应式：；故答案为：负；。
（4）根据以上实验结果，通过实验1、2、3说明在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极受到与电极活泼性强弱有关，通过实验1、4说明在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极受到与电解液种类有关；故答案为：电极活泼性强弱有关，电解液种类有关。
（5）假设使用的“燃料”是氢气()，根据图中信息得到a为负极，b为正极，b电极氧气得到电子变为氢氧根，则b极的电极反应式为；故答案为：。
（6）假设使用的“燃料”是甲烷()，甲烷在负极失去电子，和氢氧根结合得到碳酸根，则通入甲烷气体的电极反应式为：，电池工作一段时间后，根据总反应方程式，则电解液的碱性将减弱；故答案为：；减弱。
（7）若消耗标准状况下的甲烷4.48L即物质的量为0.2mol，假设化学能完全转化为电能，根据电极方程式，则转移电子的数目为1.6；故答案为：1.6。
16．(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。
17．(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。
18．(1)2H2SO3＋O2＝2H2SO4
(2) 放热 反应物总能量高于生成物总能量 NH＋2O2＝NO＋H2O＋2H+ 减小

【详解】（1）大气中的SO2与雨水作用生成H2SO3，连续测定一段时间内某雨水的pH结果显示pH随时间的增加而减小，这是因为亚硫酸被氧化为强酸硫酸，反应的化学方程式为2H2SO3＋O2＝2H2SO4。
（2）①第一步反应中反应物总能量高于生成物总能量，所以是放热反应。
②NH全部氧化成NO，同时还有水生成，反应的离子方程式是NH＋2O2＝NO＋H2O＋2H+。
③某工厂采用微生物法处理工业废水中的NH，反应后生成硝酸，所以处理后导致水体pH减小。