第5章5.3化学变化中的能量变化同步练习
2022——2023学年下学期高一化学（沪科版）必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在理论上可设计成原电池的化学反应是
A．
B．
C．
D．
2．将Zn块连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法不正确的是
A．该装置设计利用了原电池原理
B．Zn的金属性比Fe的金属性强
C．Zn极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+
D．工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn
3．关于如图所示原电池的下列描述中，不正确的是
A．Zn电极是电池的负极 B．稀硫酸参与构成原电池
C．导线中有电子定向移动 D．Cu电极表面有固体沉积
4．下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是
A．对电极的电极反应为
B．半导体电极发生还原反应
C．电解质溶液中阳离子向对电极移动
D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
5．图为某原电池装置，下列有关说法正确的是
A．锌片的质量不变 B．锌片是原电池的负极
C．锌片发生了还原反应 D．负极发生反应
6．氢氧燃料电池构造如图所示。其电池反应方程式为：，下列说法不正确的是
A．多孔金属a作负极
B．多孔金属b上，发生还原反应
C．电池工作时，电解质溶液中移向a极
D．正极的电极反应为：
7．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是
A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，如有氢气产生在Y电极上
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
8．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2molAB2(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2molB—A键放出E2kJ能量
9．科学研究人员最近发现了一种“水”电池，在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，下列有关说法正确的是
A．正极反应式：Ag-e-+Cl-=AgCl
B．AgCl是还原产物
C．Na+不断向“水”电池的负极移动
D．生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
10．某学生用如图装置研究原电池原理，下列说法错误的是
A．(3)中Zn片增加的质量与Cu片减小的质量的比值为65∶64
B．(2)与(3)中锌电极上发生的反应相同
C．(1)中铜片上没有气体产生
D．当(2)与(3)中正极生成物的质量比为1∶32时，通过外电路的电子数相等
11．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
12．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
13．某小组为研究电化学原理，设计如图装置，下列叙述不正确的是
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为：Fe-2e-=Fe2+
C．a和b用导线连接时，电流从Cu片流向铁片
D．a和b用导线连接时，Cu2+向铜电极移动
14．下列说法错误的是
A．燃料的燃烧反应都是放热反应
B．一定量的燃料完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量多
C．放热反应的逆反应一定是吸热反应
D．选择燃料只要考虑燃料热值的大小
二、多选题
15．某硝酸厂处理尾气中NO的方法是在催化剂存在下，用H2将NO还原为N2，其化学方程式为2NO+2H2=N2+2H2O，已知2molNO与2molH2完全反应生成1molN2和2molH2O(g)放出2mKJ的能量。其能量变化过程如下(其中a、b、c、d均为正值)
下列说法正确的是
A．过程②、④是放热过程 B．m=(a+b-c-d)
C．过程①、③是放热过程 D．m=(c+d-a一b)
三、实验题
16．某研究性学习小组对Mg和Al的性质进行了下列的实验及研究。
（1）以镁条、铝片为电极，稀NaOH溶液为电解质构成的原电池（如图1所示）时发现，刚开始时，电流表指针向右偏转，镁条做负极；但随后很快指针又向左偏转，镁条表面有极少量的气泡产生。
①开始阶段，负极发生的反应是________。
②随后阶段，铝片发生的电极反应式是_______；则镁电极发生的电极反应式是________。
（2）经研究测定，镁与不同浓度的硝酸反应，生成气体产物的含量随HNO3浓度变化曲线如图2所示，溶液中的产物有Mg（NO3）2、NH4NO3和H2O。96 mg Mg在1 L 4mol L﹣1的HNO3中完全溶解，并可收集到22.4mL（标准状况下）气体（忽略反应过程中HNO3浓度的变化），该反应的化学方程式是________。
17．如图所示是某实验小组电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是石墨电极。
(1)a电极的名称___________。
(2)电解过程中a极区域观察到的现象___________。
(3)电解的总反应离子方程式为___________。
(4)某实验小组用1.6 A电流电解6.02 min，在阴极可以生成___________mL(标准状况)气体(一个电子的电量为1.6×10 19C)。
(5)若将b电极换成铁作电极，电解一段时间后U形管底部出现红褐色沉淀，请用化学方程式解释这一现象，写出总反应的化学方程式___________。
四、原理综合题
18．一种简单的原电池装置示意图如图所示。请据图回答下列问题。
(1)锌是该电池的____(填“正”或“负”)极。
(2)装置中锌的作用是____，稀硫酸的作用是____。
A．电极材料 B．电极反应物 C．电子导体 D．离子导体
(3)从化学的角度分析，该装置能产生电流的原因是____。
五、元素或物质推断题
19．已知A是一种红棕色金属氧化物，B、D是金属单质，C是两性金属氧化物，J是一种难溶于水的白色化合物，受热后容易发生分解。
(1)写出下列物质的化学式：A______、C______。
(2)按要求写方程式：
①的化学方程式：________；
②的化学方程式：________；
③的离子方程式：_______；
④B与溶液反应的离子方程式：_________。．
(3)同温同压下，相同质量的金属B和D分别与足量的盐酸反应，所生成的气体体积比为_______。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．D
【详解】A．盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．二氧化碳与氢氧化钠溶液生成碳酸钠的反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；
C．氧化钙与水反应生成氢氧化钙的反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；
D．甲烷的燃烧反应为氧化还原反应，且为放热反应、能设计成原电池，故D正确；
故选D。
2．D
【详解】A．锌和铁相连浸泡在海水里构成了原电池，锌做负极，失去电子被氧化，钢铁设施做正极被保护，该装置设计利用了原电池原理，故Ａ正确；
B．在该原电池中锌失去电子做负极，所以锌的金属性比铁强，故Ｂ正确；
C．锌做负极，失去电子被氧化，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故Ｃ正确；
D．原电池中电子由负极流向正极，锌为负极，钢铁设施为正极，工作时电子经外电路由金属锌流向钢铁设施，故Ｄ错误；
故选Ｄ。
3．D
【分析】锌、铜和稀硫酸组成的原电池中，锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应；铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应；电子从负极沿导线流向正极；原电池中阳离子向正极移动。
【详解】A．锌、铜和稀硫酸组成的原电池中，锌的金属活泼性比铜强，Zn作负极，故A正确；
B．正极上氢离子得电子发生还原反应，稀硫酸作为电解质溶液参与构成原电池，故B正确；
C．原电池装置是将化学能转化为电能，Zn做负极，Cu做正极，电子由负极经导线定向移动至正极，故C正确；
D．锌、铜和稀硫酸组成的原电池中，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应放出氢气，则铜电极表面有无色气泡产生，无固体沉积，故D错误；
故选：D。
4．B
【详解】A．图示分析可知，在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故A正确；
B．半导体电极是负极，负极失去电子发生氧化反应，故B错误；
C．电解质溶液中阳离子向正极移动，即向对电极移动，故C正确；
D．过程分析可知，整个过程中实现了太阳能向电能，电能向化学能的转化，故D正确；
故答案选B。
5．B
【分析】把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸构成原电池，锌做负极发生氧化反应，铜做正极，溶液中氢离子在铜片上得到电子发生还原反应，以此解答。
【详解】A．锌比铜活泼，为原电池的负极，锌片消耗，质量减少，故A错误；
B．锌比铜活泼，锌片是原电池的负极，故B正确；
C．锌片是原电池的负极，锌片发生了氧化反应，故C错误；
D．锌片发生了氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋，故D错误；
故选B。
6．D
【分析】氢氧燃料电池为原电池，通入氢气的电极为负极，即多孔金属a为负极；通入氧气的电极为正极，即多孔金属b为正极。
【详解】A．根据分析，多孔金属a作负极，A正确；
B．根据分析，多孔金属b为正极，氧气得到电子发生还原反应，B正确；
C．电池工作时，电解质溶液中 OH 移向负极，即移向a极，C正确；
D．电解质溶液为碱性，故正极的电极反应为： O2+4e +2H2O=4OH ，D错误；
故选D。
7．C
【分析】根据电子的流向可知X是负极，Y是正极，结合原电池的工作原理分析解答。
【详解】A．通过装置中电子移动方向可知，电子的流动方向：X→外电路→Y，故A错误；
B．若两电极分别为Zn和碳棒，由于Zn失电子，则X为Zn，Y是碳棒，故B错误；
C．根据电子流向可知X是负极，Y是正极，溶液中的氢离子放电。阴离子向负极移动，则移向X电极，Y电极上有氢气产生，故C正确；
D．X极是负极，失去电子，发生氧化反应，Y极上获得电子，发生的是还原反应，故D错误。
本题答案C。
8．C
【详解】A．根据图象可知，反应物能量之和小于生成物的能量之和，该反应是吸热反应，吸热反应不一定都要加热，例如氢氧化钡和氯化铵在常温下就反应，A错误；
B．根据图象可知，该反应是吸热反应，生成2mol AB2(g)则吸收的热量为(E1-E2) kJ，B错误；
C．如图象所示，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，C正确；
D．生成2mol AB2放出E2 kJ能量，2mol AB2中有4mol B-A键，则生成4mol B-A键放出E2 kJ能量，D错误；
故选C。
9．D
【分析】根据该电池总反应分析，Ag化合价升高，发生氧化反应，作为负极，发生还原的是MnO2，作为正极。
【详解】A．负极失去电子，正极得电子，负极反应式：Ag-e-+Cl-=AgCl，A错误；
B．据分析，Ag发生氧化反应得到AgCl，是氧化产物，B错误；
C．电池电解液中阳离子朝正极移动，Na+不断向“水”电池的正极移动，C错误；
D．根据总反应分析，2molAg生成2molAgCl，失去2mol电子，与5molMnO2反应，生成1 mol Na2Mn5O10，故转移2 mol电子，D正确；
故选D。
10．A
【详解】A．(3)构成原电池， Zn是负极，发生反应，铜是正极，正极发生反应，电路中转移2mol电子，负极消耗1molZn、正极生成1molCu，Zn片减少的质量与Cu片增加的质量的比值为65∶64，故A错误；
B．(2)与(3)中都是Zn为负极，锌电极上发生的反应都是，故B正确；
C．(1)没有构成原电池，铜片和硫酸不反应，铜上没有气体产生，故C正确；
D． (2)中正极反应为，(3)中正极反应为，当(2)与(3)过外电路的转移2mol电子时，(2)中正极生成1mol氢气、(3)中正极生成1mol铜，所以正极生成物的质量比为1∶32时，通过外电路的电子数相等，故D正确；
选A。
11．C
【详解】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。
12．D
【详解】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。
13．C
【详解】A．a和b不连接时，该装置不是原电池，铁片上会有金属铜析出，故A正确；
B．a和b用导线连接时，该装置是原电池，铁片做为负极，发生的反应为：Fe-2e－= Fe2＋，故B正确；
C．a和b用导线连接时，该装置是原电池，铁片做为负极，电子从负极铁片流向正极铜片，电流从Cu片流向铁片，故C错误；
D．a和b用导线连接时，该装置是原电池，原电池中阳离子Cu2+向正极铜电极移动，故D正确；
故选C。
14．D
【详解】A．所有燃烧反应都是放热反应，A正确；
B．利用盖斯定律可知，一定量的燃料完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量多，B正确；
C．因化学反应中能量守恒，故放热反应的逆反应一定是吸热反应，C正确；
D．选择燃料除考虑热值外，还要考虑污染程度、制取难易等等因素，D错误；
故选D。
15．AD
【分析】2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)反应时，破坏反应物共价键时吸热、形成生成物共价键时放热，破坏2molNO与2molH2共价键时共吸收(a+b)kJ，生成1molN2和2molH2O(g)共价键时共放出能量(c+d)kJ，则(c+d)kJ-(a+b)kJ=2mkJ，据此回答。
【详解】A． 过程②、④均为形成化学键的过程、是放热过程，A正确；
B． 据分析m=(c+d-a-b) ，B不正确；
C． 过程①、③均为破坏化学键的过程、是吸热过程， C不正确；
D．据分析 m=(c+d-a-b) ，D正确；
答案选AD。
16． Mg+2OH－－2e－=Mg（OH）2↓ Al+4OH－－3e－=AlO2－+2H2O 2H++2e－=H2↑（或2H2O+2e－=H2↑+2OH－） 40Mg+100HNO3=5NO↑+H2↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg（NO3）2+41H2O
【详解】（1）①镁较活泼所以做负极，Mg失电子变成Mg2+，负极反应为Mg+2OH－－2e－=Mg（OH）2↓；
②Mg虽比Al活泼，但Mg不能与NaOH溶液反应，而Al可与NaOH溶液反应，故Al作负极，失电子生成Al3+，Al3+结合OH-生成AlO2－，镁做正极，H+在镁电极上得电子生成氢气，电极反应式分别是Al+4OH－－3e－=AlO2－+2H2O、2H++2e－=H2↑或2H2O+2e－=H2↑+2OH－；
（2）金属镁的物质的量是0.004mol，气体的物质的量是0.001mol，Mg与总气体物质的量比值为4：1，由图知：NO2：H2：N2：NO=1：1：3：5，设NO2、H2、N2、NO系数分别为1，1，3，5，Mg为40。根据电子转移的数目：产生1molNO2，转移1mol。同理H2：2mol，N2：10mol，NO：3mol，因此总共转移电子为（1×1+1×2+3×10+5×3）mol=48mol，但是40mol的Mg，转移80mol电子，还差了32mol，所以一定是还有NH4NO3生成，生成1molNH4NO3，转移8mol电子，现在有32mol电子，所以是4molNH4NO3，再根据N守恒，H守恒可知反应为40Mg+100HNO3=5NO↑+H2↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg（NO3）2+41H2O。
【点睛】（2）为易错点和解答的难点。氧化还原方程式的配平，题目难度很大，要求学生对氧化还原反应掌握比较深入，同时有比较好的数学功底，另外还需要灵活应用各种守恒法，即电子得失守恒、原子守恒等。
17． 阴极 a极区有气泡产生、溶液变成红色 2Cl +2H2OCl2↑+H2↑+2OH 67.2 4Fe+10H2O+O24Fe(OH)3+4H2↑
【详解】(1)根据电子流向，连接a的是负极，连接b的是正极，所以a是阴极，b是阳极。
(2)电解氯化钠溶液时，阴极上氢离子得电子生成氢气，2H2O+2e =H2↑+2OH ，同时阴极附近生成氢氧根离子，阴极附近呈碱性，加入酚酞后溶液呈红色。
(3)通过以上分析知，反应物是氯化钠和水，产物是氯气、氢气、氢氧化钠。所以，总反应的离子方程式为：2Cl +2H2OCl2↑+H2↑+2OH 。
(4)电解池中通过的电荷量为Q="It=1.6×6.02×60" C。
通过的电子数为n===6.02×60×1019个=6.0×10 3mol。根据H2O+2e =H2↑+2OH 可知此时生成氢气3.0×10 3mol。V(H2)= n(H2) Vm=3.0×10 3mol×22.4 L/mol×103mL/L="67.2" mL。
(5)若将b电极换成铁作电极，电解液仍为NaCl溶液，b电极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe 2e =Fe2+，阴极附近生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子生成Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2被氧化生成红褐色的Fe(OH)3，该反应过程的总反应化学方程式为4Fe+10H2O+O24Fe(OH)3+4H2↑。
18．(1)负
(2) ABC BD
(3)该装置符合原电池的构成条件，形成原电池，将化学能转化成了电能，因此有电流产生
【详解】（1）Zn的活泼性强于Cu，故锌为电池的负极。
（2）该装置中，Zn为负极，为电极材料，且负极上Zn失电子生成Zn2+，则Zn同时为电极反应物和电子导体，稀硫酸电离出的氢离子在正极得电子，做电极反应物，同时作为电解质溶液起到离子导体的作用。
（3）该装置符合原电池的构成条件，形成原电池，将化学能转化成了电能，因此有电流产生。
19．(1)
(2)
(3)
【分析】结合题干信息可知红棕色金属氧化物A是，两性氧化物C为，金属单质B为；据图转化可知H为，I为，J为Al(OH)3；和在高温下发生置换反应生成的金属单质D为，则E是，F和G分别为和。
【详解】（1）据分析知，A为；C为；
（2）的化学方程式为；
的化学方程式为；
的离子方程式为；
B与溶液反应的离子方程式为；
（3）设和的质量均为，其物质的量分别为和，结合和，可知生成的物质的量分别为和，由于相同条件下体积之比等于物质的量之比，即生成的体积比为。
答案第1页，共2页
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