5.3化学变化中的能量变化同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列可设计成原电池的化学反应是
A．H2O(l) + CaO(s)＝Ca(OH)2(s)
B．Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl＝BaCl2+2NH3·H2O+8H2O
C．BaCl2+Na2SO4 ＝ BaSO4↓+2NaCl
D．CH4(g) +2O2(g)CO2(g) +2H2O(l)
2．通过铝热反应能冶炼难熔的金属(如Cr、V、Mn等)，与铝热反应无关的是
A．铝具有还原性 B．铝具有导电性
C．铝较Cr、V、Mn等价格便宜 D．铝热反应放出大量的热
3．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
4．下列关于如图所示电池的说法中不正确的是
A．乙烧杯溶液颜色逐渐变深
B．电池工作一段时间，乙烧杯成了混合溶液
C．装置中发生的总反应是
D．若换成阴离子交换膜，从乙烧杯移向甲烧杯
5．某同学根据化学反应Fe+Cu2+=Fe2+ +Cu，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是
选项 A B C D
正极 石墨棒 石墨棒 铁棒 铜棒
负极 铁棒 铜棒 铜棒 铁棒
电解质溶液 CuCl2溶液 CuCl2溶液 FeSO4溶液 FeSO4溶液
A．A B．B C．C D．D
6．如图是金属镁和卤素单质X2反应的能量变化示意图。下列说法正确的是
A．由MgCl2制取Mg是放热过程
B．热稳定性：MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2
C．金属镁和卤素单质X2的反应都是放热反应
D．由图可知，此温度下MgI2(s)所含化学键的键能最大
7．常见的锌锰干电池构造示意图如图所示，下列说法不正确的是
A．该电池属于一次电池
B．电池工作时，锌筒作负极，电极反应式为Zn-2e =Zn2+
C．电池工作时，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒
D．电池工作时，电能转化为化学能
8．下列关于化学反应与能量变化的说法不正确的是
A．化学反应中既有物质变化又有能量变化
B．H2SO4与NaOH溶液的反应是放热反应
C．化学键的断裂要放出热量，化学键的形成要吸收热量
D．吸热反应反应物的总能量一定小于生成物的总能量
9．下列变化中，属于吸热反应的是
A．铝粉与氧化铁粉末反应 B．酸碱中和反应
C．碳酸钙受热分解 D．乙醇燃烧
10．如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有气泡出现，则以下叙述正确的是
A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸
B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸
D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
11．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法中正确的是
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中在负极发生反应的物质是O2
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
12．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
13．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
14．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：
15．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
二、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___________。
三、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____。
四、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．H2O(l) + CaO(s)＝Ca(OH)2(s)属于非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，故不选A；
B．Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl＝BaCl2+2NH3·H2O+8H2O属于非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，故不选B；
C．BaCl2+Na2SO4 ＝ BaSO4↓+2NaCl属于非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，故不选C；
D．CH4(g) +2O2(g)CO2(g) +2H2O(l)是放热的氧化还原反应，有电子转移，能设计成原电池，故选D；
选D。
2．B
【分析】
【详解】A．根据方程式可知，Al具有还原性，A有关；
B．铝热反应中没有电流产生，不需要导电性，B无关；
C．Cr、V、Mn均具有还原性，但价格较高，故热反应中用铝置换金属，C有关；
D．铝粉激烈氧化，燃烧而放出大量热，D有关；
故答案为：B。
3．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。
4．A
【分析】Zn的金属性比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，据此分析。
【详解】A．Zn的金属性比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，Cu电极反应式为，乙烧杯溶液颜色逐渐变浅，故A说法不正确；
B．为平衡电荷，甲烧杯中的阳离子，即向乙烧杯移动，故乙烧杯成了混合溶液，故B说法正确；
C．根据B选项分析，装置中发生的总反应是，故C说法正确；
D．乙烧杯放电，从乙烧杯移向甲烧杯，故D说法正确。
故选A。
5．A
【分析】根据反应Fe+Cu2+=Fe2+ +Cu，可知该原电池中Fe为负极，正极选用比铁不活泼的金属或碳棒，电解液为含Cu2+的溶液。
【详解】A．由分析可知Fe为负极，碳棒为正极，Cu2+的溶液为电解液，A正确；
B．Fe为负极，不能为铜棒，B错误；
C．铁和铜作原电池电极，铁更活泼应为负极，C错误；
D．由分析可知电解液为含Cu2+的溶液，D错误；
故选A。
6．C
【详解】A．由图像可知，MgCl2的能量低于Mg和Cl2的能量之和，则由MgCl2制取Mg是吸热过程，A错误；
B．物质的能量越低越稳定，结合图示可知，热稳定性：，B错误；
C．图像表明，金属与卤素单质的能量之和高于生成物的能量，所以金属镁和卤素单质（X2）的反应都是放热反应，C正确；
D．卤素单质越活泼，与同一金属反应时放热越多，对应产物的键能越大，则此温度下MgF2(s)所含化学键的键能最大，D错误；
答案选C。
7．D
【详解】A．锌锰干电池属于一次电池，故A正确；
B．电池工作时，锌筒作负极，电解液呈酸性，电极反应式为Zn-2e =Zn2+，故B正确；
C．电池工作时，锌为负极、碳棒为正极，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒，故C正确；
D．电池工作时，化学能转化为电能，故D错误；
选D。
8．C
【详解】A．化学反应生成新物质的同时，也伴随着能量的变化，故A正确；
B．H2SO4与NaOH溶液的反应属于酸碱中和反应，属于放热反应，故B正确；
C．化学键的断裂需要吸收能量，化学键的形成会释放能量，故C错误；
D．反应物的总能量小于生成物的总能量时，为吸热反应，故D正确；
故选C。
9．C
【详解】A．铝粉与氧化铁粉末反应又叫铝热反应，属于放热反应，故A不符合；
B．酸碱中和反应属于放热反应，故B不符合；
C．碳酸钙受热分解属于吸热反应，故C符合；
D．燃烧反应属于放热反应，所以乙醇燃烧属于放热反应，故D不符合；
故选C。
10．C
【详解】A．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，负极b是铁片，烧杯中的溶液可以为硫酸，A项错误；
B．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，负极b是铁片，烧杯中的溶液不可以为硫酸铜，否则a极上会析出金属铜，B项错误；
C．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，烧杯中的溶液可以为硫酸，C项正确；
D．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，b是铁片，b为负极，烧杯中的溶液不可以为硫酸铜，否则a极上会析出金属铜，D项错误；
答案选C。
11．C
【详解】A．该图中有太阳能向电能的转化，化学能向电能的转化，电能向化学能、机械能的转化，不止3种形式的能量转化，错误；
B．装置Y是原电池装置，负极发生反应的物质为氢气，失去电子，发生氧化反应，错误；
C．装置X应是电解池，电解水生成氢气和氧气，实现燃料电池的燃料和氧化剂再生，正确；
D．无论原电池海水电解池能量的转化率都不是100%，所以不可能实现零排放，错误；
答案选C。
12．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。
13．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。
14．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。
15．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。
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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