第六章第一节化学反应与能量变化同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是
A．甲烷在空气中燃烧的反应 B．灼热的木炭与CO2反应
C．锌粒和稀硫酸反应 D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
2．有关能源的下列说法不正确的是
A．煤、石油、天然气均为化石能源
B．化石能源是非再生能源
C．氢能是可再生能源
D．氢能、核能均是无污染的高效能源
3．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为
A．H2＋2OH--2e-=2H2O B．O2＋4H＋＋4e-=2H2O
C．H2-2e-=2H＋ D．O2＋2H2O＋4e-=4OH-
4．一种化学冰袋中含有Na2SO4·10H2O和NH4NO3，使用时将它们混合用手搓揉就可制冷，且制冷效果能维持一段时间。以下关于其制冷原因的推测错误的是
A．Na2SO4·10H2O脱水是吸热过程
B．较长时间制冷是由于Na2SO4·10H2O脱水是较慢的过程
C．铵盐在该条件下发生的复分解反应是吸热反应
D．NH4NO3溶于水会吸收热量
5．化学键是高中化学中非常重要的一个概念，它与物质变化过程中的能量变化息息相关，下列说法正确的是：
①化学键存在相邻原子间强烈的相互作用
②是离子化合物
③中既存在离子键又存在共价键
④速滑馆“冰丝带”用干冰作为制冷剂，干冰升华过程中破坏了共价键
⑤物理变化也可以有化学键的破坏
⑥化学变化中一定有化学键的断裂和形成，所以一定伴随能量的变化
⑦吸热反应一定需要加热
⑧氢键是化学键中的一种，会影响物质的熔沸点
A．①③⑤⑥ B．③④⑤⑧ C．①②③⑤ D．③⑤⑥⑦
6．某燃料电池以乙醇为燃料，空气为氧化剂，强碱溶液为电解质组成，有关该电池的说法正确的是
A．放电时正极发生氧化反应
B．放电一段时间后，正极附近溶液的pH减小
C．放电时负极电极反应为：
D．消耗0.2mol乙醇，有1.2mol转移
7．某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述中不正确的是
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应式是O2+4OH--4e-=2H2O
C．总反应方程式为2H2+O2=2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
8．如图所示，电流计指针发生偏转，同时A电极质量减少，B电极上有气泡产生，C为电解质溶液。下列说法错误的是
A．B电极为原电池的正极 B．C中阳离子向A极移动
C．A、B、C可能分别为、稀盐酸 D．A电极发生氧化反应
9．下列关于能量的变化及反应热的说法中正确的是
A．任何化学反应都伴随能量变化
B．某些化学键断裂时吸收能量，某些化学键断裂时则放出能量
C．形成新化学键不一定放出能量
D．有热量变化的过程一定有化学键的断裂与形成
10．参考下表中化学键的键能与键长数据，判断下列分子最稳定的是
化学键
键能/() 413.4 390.8 462.8 568
键长/ 109 101 96 92
A． B． C． D．
11．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：
实验装置
部分实验现象 a极质量减小b极质量增加 b极有气体产生c极无变化 d极溶解c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是
A．d＞a＞b＞c B．b＞c＞d＞a C．a＞b＞d＞c D．d＞a＞c＞b
12．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
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．氢气和氧气发生反应的过程，可用如图所示模型表示(“-”表示化学键)。下列有关说法正确的是
A．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行 B．过程Ⅰ是放热反应
C．状态a的总能量大于状态d的总能量 D．过程Ⅲ一定是吸热反应
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．某研究性学习小组的同学对、、稀硫酸组成的原电池进行了探究，其中甲同学利用如图1所示装置进行探究，乙同学经过查阅资料后设计了图2装置进行探究（盐桥内含有某种电解质的饱和溶液，起到连通电路的作用）。
（1）实验表明，图1中铜电极上有气泡产生，说明反应中有一部分化学能转化为_______能。
（2）图2中的X、Y分别是溶液、稀硫酸，实验过程中只有正极上产生气泡，则X是_______，正极上的电极反应式为_______。
（3）当图1装置中的溶液质量增加时，生成氢气_______L（标准状况）；当图2中锌电极的质量减少时，电路中转移的电子为_______。
17．为了研究反应的能量变化情况，某同学设计了如图所示实验装置。当向盛有固体A（A不与水反应）的试管中滴加溶液B时，发现U形管中甲处液面下降，乙处液面上升。试回答下列问题。
(1)所发生的反应________（填“放出”或“吸收”）热量。
(2)参加反应的A和B的总能量________（填“高于”或“低于”）生成的C和D的总能量。
(3)该反应中物质的化学能通过化学反应转化成________释放出来。
(4)该反应中，断裂反应物中化学键吸收的能量________（填“高于”或“低于”）形成生成物中化学键放出的能量。
(5)写出一个符合题中条件的化学方程式：____________________。
四、原理综合题
18．铁及其化合物在工农业生产和人们的日常生活中具有广泛的用途。请回答下列与铁有关的化学反应原理问题：
(1)铁制品暴露在潮湿的空气中容易发生腐蚀，通过图甲所示装置可验证铁钉是否发生电化学腐蚀，该电化学腐蚀的类型是______，正极反应是_________。
(2)利用电化学方法可对钢铁的腐蚀进行防护，图乙装置为铁闸门的阴极电保护法示意图，铁闸门接电源______(填“正极”或“负极”)。
(3)利用图丙装置可模拟工业生产高铁酸盐()，阳极反应为_______，阴极区溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)利用高铁酸盐可制作新型可充电电池，该电池的总反应为。充电时阳极反应为______，放电时每转移电子，正极有_____被还原。
19．发展新能源、改善空气质量等一直是化学研究的热点。回答下列问题：
(1)甲醇是可再生的清洁能源，可利用CO2与H2合成甲醇：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。该反应历程如图所示。
上述合成甲醇的反应的有机副产物有__________；由于该反应速率较慢，需要加入催化剂使反应速率加快，主要降低下列变化中________(填字母)的能量变化。
A．*CO+*OH→*CO+*H2O B．*CO→*OCH
C．*OCH2→*OCH3 D．*OCH3→*CH3OH
(2)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应，可制合成气，主要反应(I)、(II)的lg KP(KP为以分压表示的平衡常数)与T的关系如图所示。
①反应(I)的△H______0(填“＞”、“＝”或“＜”)；
②在容积为10 L密闭容器中充入1 mol CO、1 mol H2O只发生反应(II)，反应5分钟到达图中d点，请计算0～5 min时，CO平均反应速率________；此时CO的转化率为________；已知：反应速率v=v正-v逆=k正·x(CO)·x(H2O)-k逆·x(CO2)·x(H2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数，计算e处的=______；
③c点时，若反应容器中CO浓度为0.1 mol/L，则CO2浓度为________(填数值)。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【分析】根据图像可知，反应物总能量小于生成物总能量，属于吸热反应。
【详解】A．甲烷在空气中燃烧属于放热反应，A不符合题意；
B．灼热的木炭与CO2反应生成CO，有化合价变化，是氧化还原反应且该反应吸热，B符合题意；
C．锌粒和稀硫酸是放热反应，C不符合题意；
D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应生成氯化钡、氨气和水，没有化合价的变化，是非氧化还原反应，D不符合题意；
故选B。
2．D
【详解】A．煤、石油、天然气均为化石能源，A正确；
B．化石能源是不可再生的，是非再生能源，B正确；
C．氢能是可再生能源(可通过分解水得到氢气)，且是无污染的高效能源，C正确；
D．核能利用的是核反应过程中释放的巨大能量，虽然高效，但会产生放射性物质，有一定的污染性，不过人们可以采用技术控制这种污染，D错误；
故选D。
3．C
【详解】根据题给信息，该燃料电池的总反应为2H2＋O2=2H2O。
A．电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH-，选项A错误；
B．因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，选项B错误；
C．燃料电池中负极通入氢气，氢气失电子产生H+，电极反应式为H2-2e-=2H＋，选项C正确；
D．电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH-，选项D错误；
答案选C。
4．C
【详解】A. Na2SO4 10H2O脱水是吸热过程，A正确；
B. 因为十水硫酸钠脱水较慢，它一点点地脱水，水遇上硝酸铵吸热，因此制冷效果可以维持较长，B正确；
C. 铵盐不会自身发生复分解反应，Na2SO4 10H2O和NH4NO3也不能发生复分解反应，C错误；
D. 硝酸铵夺取硫酸钠结晶水，是一个吸热反应，同时溶解吸热，D正确；
故选C。
5．A
【详解】①化学键是相邻的两个或多个原子之间的强烈的相互作用，这种相互作用既包括吸引力也包括排斥力，故①正确；
②中Al和Cl之间形成共价键，属于共价化合物，故②错误；
③中和Cl-之间以离子键结合，中含有共价键，故③正确；
④干冰属于分子晶体，升华破坏了分子间作用力，故④错误；
⑤物理变化中可能有化学键的断裂，如NaCl溶液水发生电离，离子键被破坏，故⑤正确；
⑥化学反应过程是旧键的断裂与新键的形成过程，化学反应过程中一定有化学键的断裂和形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，因此化学变化所以一定伴随能量的变化，故⑥正确；
⑦吸热反应不一定需要加热才能发生，如和的反应属于吸热反应，但是不需要加热就可发生，故⑦错误；
⑧氢键属于分子间作用力，不属于化学键，故⑧错误；
说法正确的是①③⑤⑥；
答案选A。
6．C
【分析】由题意可知，乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－。
【详解】
A．由分析可知，放电时，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，A错误；
B．由分析可知，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正极附近溶液的氢氧根离子浓度增大，溶液碱性增强，B错误；
C．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，C正确；
D．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，由电极反应式可知，消耗0.2 mol乙醇，转移电子的物质的量为2.4mol，D错误；
故选C。
7．B
【详解】A．a极通入氢气，氢气失电子发生氧化反应，a是负极，故A正确；
B．b极通入氧气，氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式是O2+2H2O +4e-=4OH-，故B错误；
C．氢氧燃料电池，总反应方程式为2H2+O2=2H2O，故C正确；
D．氢氧燃料电池反应产物是水，氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故D正确；
选B。
8．B
【分析】电流计指针发生偏转，同时A电极质量减少，B电极上有气泡产生，C为电解质溶液，则上述装置涉及的是原电池工作原理，A为负极，发生失电子的氧化反应呢，电极质量会减少，B为正极，溶液中的阳离子如氢离子得电子生成气体，所以B电极上会有气泡产生，据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知，B电极为原电池的正极，有气泡产生，A正确；
B．原电池中阳离子移向正极，所以C中阳离子向B极移动，B错误；
C．A、B、C可能分别为、稀盐酸，Zn失电子生成锌离子，电极质量减少，Cu电极上氢离子得电子生成氢气，C正确；
D．A电极上固体失电子生成阳离子，所以发生氧化反应，D正确；
故选B。
9．A
【详解】A．化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成，过程中一定伴随能量变化，所以任何化学反应都伴随能量变化，故A正确；
B．化学键断裂时是吸收能量，不能放出能量，故B错误；
C．化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，故C错误；
D．有热量变化的反应不一定有化学键的断裂与形成，如氢氧化钠溶解过程中化学键断裂，无化学键形成，故D错误；
故选A。
10．D
【详解】物质中的化学键键能越大，断裂时吸收的能量越多，则化学键越稳定，分子也越稳定，从图中可知，H-F键的键能最大，最难断裂，因此最稳定的分子为HF，故答案选D。
11．A
【详解】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线流向正极，溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。a极质量减小，b极质量增加，这说明a电极是负极，失去电子，b电极是正极，溶液中的铜离子得到电子，则金属性是a＞b。b电极有气体产生，c极无变化，这说明b的金属性强于c的；d极溶解，c极有气体产生，这说明d电极是负极，c电极是正极，溶液中的氢离子放电，生成氢气，则金属性是d＞c；电流计指示在导线中电流从a极流向d极，这说明d电极是负极，a电极是正极，则金属性是d＞a，所以这四种金属的活动性顺序是d＞a＞b＞c。
答案选A。
12．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。
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．C
【详解】A．该反应可通过燃料电池，实现化学能到电能的转化，不一定只能以热能的形式进行，选项A不正确；
B．过程I分子化学键断裂形成原子，属于吸热过程，选项B不正确；
C．氢气燃烧放热，则a的总能量大于d的总能量，选项C正确；
D．过程Ⅲ原子形成分子，形成化学键，属于放热过程，选项D不正确；
答案选C。
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． 电 溶液 22.4 2
【分析】(1)该装置为原电池，锌为负极，铜做正极，电子由负极经导线流经正极；
(2)根据反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2原理可知，锌失去的电子经过导线转移到铜片表面，溶液中的H+在铜片上得到电子，放出H2，据此分析；
(3)图1装置中负极1mol锌完全溶解进入溶液中，正极上有1mol氢气析出，因此溶液质量增加63g；图2中当锌电极的质量减少1mol时，根据Zn-2e-=Zn2+可计算出电路中转移电子的量。
【详解】(1)锌失去的电子经过导线转移到铜片表面，铜电极上有气泡产生，说明反应中有一部分化学能转化为电能；
(2)锌失去的电子经过导线转移到铜片表面，溶液中的H+在铜片上得到电子，放出H2，则锌浸在溶液中，铜浸在稀硫酸中；正极极反应为：；
(3)当图1装置中的溶液质量增加63g时，溶解的锌为65g，生成的氢气为2g，在标准状况下氢气的体积为；当图2中锌电极的质量减少时，即消耗Zn的物质的量为1mol，根据：Zn-2e-=Zn2+可知，电路中转移2mol电子。
17． 放出 高于 热能 低于 (其他合理答案也可)
【详解】(1)“U形管中甲处液面下降，乙处液面上升”说明广口瓶内压强增大，即试管中的反应放出热量；
(2)该反应放出热量，则反应物的总能量高于生成物的总能量；
(3)通过实验现象可知，该反应中化学能转化为热能；
(4)该反应放出热量，则断裂反应物中化学键吸收的能量低于形成生成物中化学键放出的能量；
(5)写出一个常见的放热反应即可，如：，其它符合条件的化学方程式也可以。
18． 吸氧腐蚀 负极 增大 19.8
【分析】原电池，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应；电解池，阳极失电子，发生氧化反应，阴极得电子，发生还原反应。由电池总反应可知关系式，根据关系式计算。
【详解】(1)铁在中性溶液中发生吸氧腐蚀；吸氧腐蚀的正极上得电子生成，电极反应为。故答案为：吸氧腐蚀；；
(2)金属防护中，被保护的金属需要接电源负极，防止发生氧化反应。故答案为：负极；
(3)由题图丙装置可知，接电源正极，为阳极，发生氧化反应，生成，电极反应为；阴极得电子生成与，故阴极区浓度增大，溶液的增大。故答案为：；增大；
(4)根据给出的电池总反应可知，充电时阳极失电子，与反应生成，故阳极反应为；由电池总反应可知关系式，的化合价由降为，故放电时每转移电子，有被还原，转移电子时，被还原的质量为。故答案为：；19.8。
19． CH2O A ＞ 0.01 mol/(L·min) 50% 100 0.01 mol/L
【分析】(1)由图可知，副产物有CO和CH2O，反应的能垒越低，反应越容易进行，副产物的量越多；反应的能垒越大，反应的反应速率越慢；
(2)①该反应正向是气体体积增大的反应，根据温度与化学平衡常数的对数关系分析温度与平衡移动的关系；
②根据图象确定Kp，利用物质加入量及转化量关系，确定平衡时各种物质的浓度，再根据化学反应速率和物质转化率的含义进行计算；根据e点lgKp计算CO转化率，得到各种气体的物质的量分数，结合该温度下的平衡常数，带入速率公式可得速率的比值；
③c点是两个反应的交点，二者的平衡常数相等，据此解答。
【详解】(1)由图可知生成副产物主要有CO和CH2O，其中的有机副产物是CH2O；由图可知生成甲醇的过程中，能垒最高(为1.64 eV)的变化为*CO+*OH→*CO+*H2O，该反应速率最慢，决定整个反应的快慢，所以要想提高整个反应速率，应该降低该反应的能垒，故合理选项是A；
(2)①根据图示可知：温度升高，lgKp增大，说明升高温度，平衡正向移动。根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，因此该反应的正反应为吸热反应，故△H＞0；
②在容积为10 L密闭容器中充入1 mol CO、1 mol H2O只发生反应(II) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，反应5分钟到达图中d点，此时lgKp=0，则Kp=1，根据化学反应速率与物质反应关系，由于加入1 mol CO、1 mol H2O，反应是按1：1物质的量关系进行，剩余的CO、H2O也是1：1物质的量关系，反应产生的CO2与H2的物质的量相等，则每种气体的物质的量及浓度都相同，此时n(CO)=0.5 mol，c(CO)=c(H2O)=c(H2)=c(CO2)= =0.05 mol/L，则0～5 min时，CO平均反应速率v(CO)= =0.01mol/(L·min)；此时CO的转化率为×100%=50%；由于反应速率v=v正-v逆=k正·x(CO)·x(H2O)-k逆·x(CO2)·x(H2)，反应达到平衡时，v正=v逆，所以k正·x(CO)·x(H2O)=k逆·x(CO2)·x(H2)，则=K，e点时lgKp=-2，Kp=10-2，由于反应开始时c(CO)=c(H2O)=0.1 mol/L，c(H2)=c(CO2)=0，假设反应产生CO2、H2的物质的量浓度是a mol/L，则平衡时c(CO)=c(H2O)=(1-a)mol/L，c(H2)=c(CO2)=a mol/L，该反应是反应前后气体体积不变的反应，则Kp==10-2，解得a=0.1× mol/L，c(CO)=c(H2O)=(1-a)mol/L=0.1× mol/L，所以x(CO)=x(H2O)=，x(H2)=x(CO2)=，根据图象可知，此温度下反应达到平衡时，Kp=1，所以e处的=Kp× =100；
③对于反应(I)化学平衡常数K=；对于反应(II)，化学平衡常数K=，由于c点是两个反应的交点，化学平衡常数相等，所以，c(CO2)=c2(CO)，由于此时反应容器中CO浓度为0.1 mol/L，所以c(CO2)=c2(CO)=(0.1)2 mol/L =0.01 mol/L。
【点睛】本题考查盖斯定律的应用、化学反应速率和化学平衡的计算等知识，正确分析图象中各物理量的关系是解题关键，注意根据物质反应转化关系，利用平衡分压表示的化学平衡常数的含义，结合有关数据的应用，侧重考查学生分析能力和计算能力。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
