6.1化学反应与能量变化 课时作业（含解析）

6.1化学反应与能量变化 课时作业
2022-2023学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册
一、单选题
1．原电池是化学电源的雏形。关于如图所示原电池的说法正确的是
A．电子从铜片经导线流向锌片 B．能将电能转化为化学能
C．铜片上发生的反应为 D．锌片为负极，发生氧化反应
2．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
3．下列说法正确的是（ ）
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
②放热反应在常温下一定很容易发生
③一个化学反应是放热反应还是吸热反应，决定于反应物和生成物所具有总能量的相对大小
④化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因
A．①④ B．①② C．②③ D．③④
4．为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如下图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态。放电时，双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法不正确的是
A．蓄电时，碳锰电极附近溶液pH变小
B．蓄电时，图中右侧电解池发生的总反应为2ZnO2Zn+O2↑
C．放电时，每消耗1molMnO2，理论上有4molH+由双极膜向碳锰电极迁移
D．理论上，该电化学装置运行过程中不需要补充H2SO4和KOH
5．有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是(　　)
A．D>C>A>B B．D>A>B>C
C．D>B>A>C D．B>A>D>C
6．燃料电池是一种高效的供能装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，电池工作时，下列有关说法不正确的是
A．a电极发生氧化反应
B．b电极是电源的正极
C．电子由a电极经外电路向b电极移动，再经电解质溶液回到a电极
D．b极电极反应式为：O2+ 2H2O + 4e-=4OH-
7．近几年具有超常性能的铝离子电池成为研究热点，某化学研究所研发出了以新型石墨烯（Cn） 作正极材料的铝离子电池，可在一分钟内完成充电，其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．充电时，铝电极连接电源负极，该电极有Cn[AlCl4]生成
B．放电时，每生成 1molAl2Cl7-转移电子数目为0.75NA
C．充电时，阴极的电极反应式为4Al2Cl7–+3e–=Al+7AlCl4 –
D．放电时，正极的电极反应式为 Cn[AlCl4]+e–═Cn+AlCl4–
8．下列反应过程中的能量变化与图一致的是
A．C+CO22CO
B．2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
C．CaCO3CaO+CO2↑
D．C+H2O(g)CO+H2
9．我国力争2060年前实现碳中和，下列说法不正确的是
A．积极鼓励植树造林，降低空气中含量
B．可利用CaO或氨水捕集废气中的
C．研发新型催化剂将分解成碳和，同时放出热量
D．一定条件下，将转化为，实现的资源化利用
10．汽车燃料经历了从煤油到汽油的变迁。至今，人们依然在探索、优化车用燃料。根据以下三种可燃物在空气中的燃烧反应的能量变化示意图，从能量角度考虑，最适合做汽车燃料的是
A．可燃物A B．可燃物B C．可燃物C D．可燃物A、B、C一样
11．某反应由两步构成：A+B→C→D，该反应过程的能量变化如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．D比C稳定
B．两步反应均为吸热反应
C．D比A稳定
D．反应A+B→C一定需要加热才能发生
12．下列关于原电池的叙述中，正确的是
A．电极只能由两种不同的金属构成
B．负极发生的电极反应是还原反应
C．工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极
D．能将化学能转变为电能
13．随着人们对事物认识的不断发展，废电池集中进行处理在某些地方得到实施，其首要目的是（　　）
A．回收电池中的石墨电极
B．充分利用电池外壳的金属
C．防止电池中汞、镉、铅等重金属离子污染土壤和水源
D．不使电池中渗出的电解质溶液腐蚀其他物品
14．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．Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B．正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH
C．锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．磷酸铁锂电池具有比普通电池(铅酸等)更大的容量
15．如图所示，C为电解质溶液。电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，则A、B、C应是下列各组中的
A．A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸
B．A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液
C．A是Cu、B是Zn、C为稀硫酸
D．A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液
二、填空题
16．近年来，有科学家在研究利用发电厂产生的SO2制成原电池，其电池反应方程式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，
(1)O2是该电池的_______极(填“正”或“负”)，其电极反应式为_______；
(2)电解质溶液中的H+通过质子膜_______(填“向左”“向右”或“不”)移动；
(3)通入SO2的电极，其电极反应式为_______。
17．化学反应伴随能量变化，获取反应能量变化有多条途径。
(1)下列反应中，属于吸热反应的是__(填字母)。
A．Na2O与水反应 B．甲烷的燃烧反应
C．Ba(OH)2·8H2O与氯化铵反应 D．锌与盐酸反应
(2)获取能量变化的途径通过化学键的键能计算。已知：
化学键种类 H—H Cl—Cl H—Cl
键能(kJ/mol) 436 247 434
计算可得：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=__kJ·mol-1。
(3)以CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应的能量变化如图所示。
某研究者分别以甲醇和汽油做燃料，实验测得在发动机高负荷工作情况下，汽车尾气中CO的百分含量与汽车的加速性能的关系如图所示。
据图信息分析，与汽油相比，甲醇作为燃料的优点是__。
三、实验题
18．有科学家预青，氢能将成为21世纪的主要能源，而且是一种理想的绿色能源。
（1）已知破坏1molH-H键、1molO=O键、1molH -O键时分别需要吸收436kJ、498kJ、465kJ的能量，下图表示H2、O2转化为H2O的反应过程中的能量变化，则b=_______。
(2)在l0lkPa下，lg氢气完全燃烧生成液态水放出142. 9kJ的热量，该反应的热化学方程式为_______。
(3)为探究实验室制氢气反应的热效应，选择下图装置进行实验。
①若x为水，y为生石灰，则实验过程中U形管中可观察到的现象是___________。
②若x为稀盐酸，y为锌粒，观察到与①相同的实验现象，则说明锌与稀盐酸制氢气的反应是_________（填“放热反应”或“吸热反应”）。
(4)已知：
H2SO4 (aq) +2KOH (aq)=K2SO4 (aq)+2H2O(1) △H =Q1kJ/mol
H2SO4(浓)+2NaOH(aq) =Na2SO4 (aq) +2H2O(1) △H =Q2 kJ/mol
HNO3 (aq)+KOH(aq)=KNO3 (aq)+H2O(l) △H =Q3 kJ/mol
上述反应均为溶液中的反应，则Q1、Q2、Q3值的大小关系为________。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【分析】由图可知，Zn为负极，Cu为正极，负极上Zn失去电子，正极上氢离子得到电子，且电子由负极流向正极，以此来解答。
【详解】A．Zn为负极，则电子由锌片通过导线流向铜片，故A错误；
B．原电池是化学能转化为电能，故B错误；
C．Cu为正极，铜片上发生的反应为2H++2e-═H2，故C错误；
D．Zn为负极，失去电子，负极反应为Zn-2e-═Zn2+，发生氧化反应，故D正确；
故选：D。
2．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。
3．D
【详解】①反应热与反应条件无关，如铝热反应为放热反应，但需要在高温下进行，故①错误；
②铝热反应为放热反应，在高温下才能进行，在常温下不反应，故②错误；
③放热反应是指：反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，在反应中会有一部分能量转变为热能的形式释放，反之，就是吸热反应，故③正确；
④化学键的断裂需吸收能量，化学键的形成要放出能量，则化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因，故④正确；由③④正确，选D；
答案为D。
4．C
【分析】当闭合和、打开时，装置处于蓄电状态，即为电解池，得电子生成H2，H元素化合价降低，则为阴极，Mn2+失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极；ZnO得电子生成Zn，则锌电极为阴极；当打开和、闭合时，装置处于放电状态，即原电池，锌电极为负极，碳锰电极为正极；
【详解】A．由分析可知，蓄电时即为电解池，Mn2+失电子生成MnO2，电极反应为Mn2+-2e-+2H2O = MnO2+4H+，溶液pH变小，选项A正确；
B．蓄电时，右侧电解池中ZnO得电子生成Zn，电极反应式为ZnO+2e-+H2O=Zn+2OH-，OH-失电子生成O2，电极反应式为4OH--4e-=O2+2H2O，发生的总反应为，选项B正确；
C．放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，每消耗1mol ，需要消耗4mol H+，但碳锰电极只生成2mol正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出是氢离子转移至左侧，因此理论上有2mol 由双极膜向碳锰电极迁移，选项C不正确；
D．该电化学装置运行过程中得电子生成H2，但实际过程为消耗了溶剂水，氢离子浓度增大，OH-失电子生成O2，但实际也消耗了溶剂水，氢氧根离子浓度同样增大，则不需要不断补充和KOH溶液，选项D正确；
答案选C。
5．B
【分析】原电池中较活泼的金属作负极，负极上失电子生成阳离子进入溶液而被腐蚀；金属和酸反应，较活泼的金属与酸反应较剧烈；金属之间的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，据此分析解答。
【详解】①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，该装置构成了原电池，原电池中较活泼的金属作负极，负极上金属失电子生成金属阳离子进入溶液而被腐蚀，较不活泼的金属作正极而不易腐蚀，B不易腐蚀，所以金属活动性A>B；
②金属和酸反应，较活泼的金属与酸反应较剧烈，将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈，所以金属活动性D>A；
③金属之间的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，所以金属活动性：B>Cu；
④金属之间的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出，说明金属活动性：Cu>C。
所以它们的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C，故合理选项是B。
【点睛】本题考查了金属活泼性强弱的判断，金属活泼性强弱的判断方法有：原电池中的正负极材料、金属之间的置换反应、金属和酸反应置换出氢气的难易等。
6．C
【详解】
A．a电极通入甲烷，甲烷失电子发生氧化反应，故A正确；
B．b电极通入氧气，氧气得电子发生还原反应，b是电源的正极，故B正确；
C．a是负极、b是正极，电子由a电极经外电路向b电极移动，溶液中无电子移动，故C错误；
D．b电极通入氧气，氧气得电子发生还原反应，b极电极反应式为：O2+ 2H2O + 4e-=4OH-，故D正确；
答案选C。
7．A
【分析】由示意图可知放电时铝为负极，被氧化生成Al2Cl7－，电极方程式为Al+7AlCl4－-3e－═4Al2Cl7－，正极反应为3Cn[AlCl4]+3e－=3Cn+3AlCl4－，电解时阳极发生氧化反应，电解方程式为Cn+AlCl4－-e－═Cn[AlCl4]，阴极发生还原反应，电极方程式为4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－
【详解】A．充电时，负极铝电极连接电源负极，作阴极发生还原反应，电极方程式为4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－，该电极无Cn[AlCl4]生成，故A错误；
B．放电时，铝为负极，被氧化生成Al2Cl7－，电极方程式为Al+7AlCl4－-3e－═4Al2Cl7－，所以每生成1molAl2Cl7－转移电子数目为 NA=0.75NA，故B正确；
C．充电时，阴极发生还原反应，电极方程式为4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－，故C正确；
D．放电时，新型石墨烯（Cn）作正极材料，反应为Cn[AlCl4]+e－=Cn+AlCl4－，故D正确；
故选A。
8．B
【详解】根据图示可知：反应物的能量比生成物的能量高，反应发生时放出热量，该反应为放热反应。
A．反应C+CO22CO发生吸收热量，反应为吸热反应，A不符合题意；
B．反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3发生放出热量，反应为放热反应，B符合题意；
C．反应CaCO3CaO+CO2↑发生吸收热量，反应为吸热反应，C不符合题意；
D．反应C+H2O(g)CO+H2发生吸收热量，反应为吸热反应，D不符合题意；
故答案为B。
9．C
【详解】A．植物通过光合作用可以减少空气中二氧化碳的含量，所以积极鼓励植树造林有利于碳中和的实现，故A正确；
B．二氧化碳是酸性氧化物，能与氧化钙或氨水反应，所以利用氧化钙或氨水捕集废气中的二氧化碳有利于碳中和的实现，故B正确；
C．二氧化碳分解生成碳和氧气的反应为吸热反应，故C错误；
D．一定条件下，将二氧化碳转化为甲醇，实现二氧化碳的资源化利用可以减少空气中二氧化碳的含量，有利于碳中和的实现，故D正确；
故选C。
10．A
【详解】可燃物A达到燃点需要的能量较低，同时放出的热量较多，适合作为汽车燃料，故选：A。
11．A
【详解】A．根据能量越低物质越稳定的原则，D比C稳定，A项正确；
B．由图象可知，第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，B项错误；
C．由图象可知，A+B→D是放热反应，D的能量比A、B的总能量低，但无法比较D与A能量的高低，故无法判断D与A谁更稳定，C项错误；
D．A+B→C虽然是吸热反应，但是吸热反应不一定需要加热才能发生，D项错误；
答案选A。
【点睛】反应是吸热还是放热，与反应需不需要加热没有必然联系，前者看反应物与生成物的能量差，后者则看活化能的大小。
12．D
【详解】A．构成原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属和一种非金属，错误；
B．据原电池原理知，原电池负极失去电子，发生氧化反应，错误；
C．电子经外电路由负极流向正极，错误；
D．原电池是将化学能转化为电能的装置，正确；
答案选D。
13．C
【详解】A．石墨资源丰富，回收电池仅是回收电池中的石墨电极意义不大，回收成本较高，不是首要目的，故A错误；
B．回收电池目的是减少电池中汞、镉、铅等重金属离子污染土壤和水源，当然回收电池可充分利用电池外壳的金属，但不是首要目的，故B错误；
C．废电池含有大量汞、镉、铅等重金属离子，不能随意丢弃，否则会导致土壤、水源的污染，故C正确；
D．废旧电池的首要危害是污染土壤和水源，不仅仅是腐蚀其他物品，故D错误；
故选C。
【点睛】废电池含有大量汞、镉、铅等重金属离子，不能随意丢弃，会导致土壤、水源的污染，应集中处理、回收利用。
14．A
【详解】A．Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度减小，A错误；
B．银锌电池中，Ag2O作正极，在碱性溶液中得电子，生成Ag和OH-，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH ，B正确；
C．在锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，Zn转化为Zn2+进入溶液，所以锌筒会变薄，C正确；
D．磷酸铁锂电池的能量密度是铅酸电池的二倍还多，所以磷酸铁锂电池具有比普通电池(铅酸等)更大的容量，D正确；
故选A。
15．B
【详解】A．该原电池中，B极析出氢气，电极不变粗，与题意不符，故A错误；
B．该电池中，A为负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，则A极逐渐变细，B为正极，电极反应为：Ag++e-=Ag，则B极逐渐变粗，与题意相符，故B正确；
C．该电池中，A为正极，有气体产生，B为负极，B极变细，与题意不符，故C错误；
D．该电池中B为负极，变细，与题意不符，故D错误；
故选B。
16． 正 向右
【分析】根据总反应方程式：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4可知，SO2转化为H2SO4，S元素化合价由+4价变为+6价，化合价升高，SO2发生氧化反应，作负极，电极反应式为：；O2转化为H2SO4，O元素化合价由0价变为-2价，化合价降低，O2发生还原反应，作正极，电极反应式为：。
【详解】(1)由分析可知，O2发生还原反应，作正极，电极反应式为：；
(2)阳离子向正极移动，所以H+应向正极移动，即向右移动；
(3)由分析可知，通入SO2的电极，其电极反应式为：。
17． C -185 汽车的加速性能相同的情况下，CO排放量低，污染小
【详解】(1)常见的放热反应有：所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应，所有中和反应、绝大多数化合反应和铝热反应等；常见的吸热反应有：绝大数分解反应，个别的化合反应（如C和CO2），少数分解、置换以及某些复分解（如铵盐和强碱）；即A、B、D均为放热反应，C为吸热反应，故选C；
(2)ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和，所以该反应的ΔH=436kJ/mol+247kJ/mol-2×434kJ/mol=-185kJ/mol；
(3)据图可知，当汽车的加速性能相同的情况下，甲醇作为燃料时CO排放量低，污染小。
18． 490 2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=-571. 6kJ．mol- l 左端液柱降低，右端液柱升高 放热反应 Q2【详解】分析：（1）化学反应中，化学键的断裂需要吸收能量，形成新化学键放出能量，反应热等于反应物键能之和减去生成物的总键能之和．（2）1g氢气的物质的量为1g/2g·mol－1=0.5mol，即0.5molH2完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ的热量，则2molH2完全燃烧生成液态水时放出热量为142.9kJ×4=571.6kJ，结合物质的状态及焓变书写热化学方程式．（3）生石灰与水反应放热，大试管内气体受热鼓胀；
详解：（1）反应2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）的能量变化如图1所示．已知拆开1molH2、1molO2和1molH-O中的化学键分别需要消耗436KJ、498KJ和465KJ能量，2molH2和1molO2参加反应断裂化学键吸收的能量为：2×436kJ+498kJ=1370kJ，即a值，生成2molH2O（g）形成新化学键放出的能量为：4×463kJ=1852kJ，即C值，反应的焓变△H=2×436KJ·mol－1+498KJ·mol－1-2×2×465KJ·mol－1=-490KJ·mol－1，即b值。(2)1g氢气的物质的量为1g/2g·mol－1=0.5mol，即0.5molH2完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ的热量，则2molH2完全燃烧生成液态水时放出热量为142.9kJ×4=571.6kJ，则该反应的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=-571. 6kJ．mol- l ；(3)①若x为水，y为生石灰，生石灰与水反应放热，大试管内气体受热鼓胀，则实验过程中U形管中可观察到的现象是左端液柱降低，右端液柱升高。②若x为稀盐酸，y为锌粒，观察到与①相同的实验现象，则说明锌与稀盐酸制氢气的反应是“放热反应”；(4)反应均为溶液中的反应，浓硫酸稀释放热可知，H2SO4(浓)+2NaOH(aq) =Na2SO4 (aq) +2H2O(1) △H =Q2 kJ/mol，该反应放出热量增加，Q2答案第1页，共2页
答案第1页，共2页