第1章化学反应与能量转化同步习（含解析）题高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第一章：化学反应与能量转化同步习题
一、单选题
1．关于下列的判断正确的是
A．， B． C． D．，
2．图为卤素单质()和反应的转化过程，相关说法不正确的是
A．
B．生成的反应热与途径无关，
C．过程中： 则
D．化学键的断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
3．下列有关化学反应的认识错误的是
A．一定有化学键的断裂与形成 B．一定有电子转移
C．一定有新物质生成 D．一定伴随着能量变化
4．反应A+BC分两步进行：①A+BX，②XC，反应过程中能量变化如下图所示，E1表示反应A+BX的活化能。下列有关叙述正确的是
A．E2表示反应XC的活化能
B．X是反应A+BC的催化剂
C．反应A+BC的ΔH<0
D．加入催化剂可改变反应A+BC的焓变
5．分别取50 mL0.50 mol/L盐酸与50 mL0.55 mol/L氢氧化钠溶液混合进行中和热的测定，下列说法不正确的是
A．仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒
B．用稍过量的氢氧化钠可确保盐酸完全反应
C．为减少热量损失，酸碱混合时需将量筒中NaOH溶液快速倒入小烧杯中
D．用稀硫酸和Ba(OH)2代替盐酸和NaOH溶液进行反应，结果也正确
6．利用下列装置(夹持装置略)进行实验，能达到实验目的的是
①②③④
A．图①装置可制备无水 MgCl2
B．图②装置可证明氧化性：Cl2＞Br2＞I2
C．图③装置可制乙烯并验证其还原性
D．图④装置可观察铁的析氢腐蚀
7．白磷与氧气在一定条件下可以发生如下反应：P4+3O2=P4O6。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P 198kJ/mol，P—O 360kJ/mol，O=O 498kJ/mol。
根据上图所示的分子结构和有关数据，计算该反应的能量变化，正确的是
A．释放1638kJ的能量 B．吸收1638kJ的能量
C．释放126kJ的能量 D．吸收126kJ的能量
8．用下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测得具支锥形瓶中压强、溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列分析错误是
A．压强增大主要是因为产生了H2
B．pH=4时正极只发生：O2+ 4e+ 4H+→2H2O
C．负极的反应都为：Fe-2e-→ Fe2+
D．都发生了吸氧腐蚀
9．某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如下，当该装置工作时，下列说法不正确的是
A．盐桥中K+向Y极移动
B．电路中流过7.5mol电子时，共产生标准状况下N2的体积为16.8L
C．电子流由X极沿导线流向Y极
D．Y极发生的反应为2＋10e-＋6H2O===N2↑＋12OH—，周围pH增大
10．根据所示的能量图，下列说法正确的是
A．断裂和的化学键所吸收的能量之和小于断裂的化学键所吸收的能量
B．的总能量大于和的能量之和
C．和的能量之和为
D．
11．常温常压下，充分燃烧一定量的乙醇放出的热量为Q kJ，用400mL 5mol·L-1 KOH溶液吸收生成的CO2，恰好完全转变成正盐，则充分燃烧1mol C2H5OH所放出的热量为
A．Q kJ B．2Q kJ C．3Q kJ D．4Q kJ
12．关于如图所示转化关系，下列说法正确的是
A．△H2>0
B．△H1>△H3
C．△H3 =△H1+△H2
D．△H1=△H2+△H3
二、填空题
13．Ⅰ.判断：
(1)下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是_______(填字母，下同)。
A． B．
C． D．
Ⅱ.常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。
(2)O～t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_______，溶液中的向_______移动(填“正极”或“负极”)；t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_______。
14．物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1)将锌片、铜片按照图装置所示连接，该装置叫做_______。
(2)锌片作：_______极，实验现象是：_______。铜片作：_______极，电极反应式：_______。总反应式：_______。
(3)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是_______(填序号)。
① ② ③
15．电化学在生产、生活中应用广泛。根据原理示意图，回答下列问题：
(1)图1装置是将_______能转化为_______能，若起始时左右两侧电极室溶液质量相等，当电路中有0.2mol电子发生转移时，左右两侧电极室溶液质量差为_______g。
(2)用如图2所示的装置可消除雾霾中的NO、SO2。
①电极B为_______(填“阴极”或“阳极”)。
②电极A上发生的电极反应为_______。
(3)图3中外电路中的电流方向为由___(填“Al经导线流向Mg”或“Mg经导线流向Al”)，Mg电极上发生的电极反应为__；若要改变外电路中的电流方向，可将图3中KOH溶液换成____(填标号)。
A．氨水 B．稀盐酸 C．蔗糖溶液
(4)图4易发生_______(填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”)，为了防止这类反应的发生，常采用__的电化学方法进行保护。
16．回答下列问题:
(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b作___________极，发生的电极反应式为___________。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为___________极，Y电极反应式为___________。
②Y极生成1 mol Cl2时，___________mol Li+移向X极。
(3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH溶液作电解质溶液。负极反应式为___________，正极反应式为___________。
三、计算题
17．生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂是一种温室气体，其存储能量的能力是的12000~20000倍。表中是几种化学键的键能：
化学键
键能() 941.7 154.8 283.0
写出利用和制备的热化学方程式：___________。
18．CO、、是工业上重要的化工原料。
已知：①
②
③
请回答下列问题：
(1)上述反应中属于放热反应的是_______(填标号)。
(2)完全燃烧放出的热量为_______。
(3)表示的燃烧热的热化学方程式为_______。
(4)1.5mol由CO和组成的混合气体在足量氧气中充分燃烧放出的热量为425.9kJ，则混合气体中CO、的物质的量分别为_______mol、_______mol。
(5)等质量的、、完全燃烧，放热最多的是_______(填化学式)。
(6)某些常见化学键的键能数据如下表：
化学键 C=O H—O H—H
键能 803 463 436 1076
则 _______。
四、工业流程题
19．铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为，含和等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)加快“碱溶”速率的措施有_______(至少列举2种)
(2)向“过滤I”所得滤液中加入溶液，溶液的_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)写出“电解I”的化学方程_______。
(4)“电解Ⅱ”是电解溶液，原理如图所示。A的化学式为_______，交换膜是_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(5)以甲醇为燃料的新型电池，可做电解熔融氧化铝过程中的电源，使其成本降低，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。
①B极上的电极反应式为_______。
②若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，若阴极产物只有铜，要使溶液复原，可向电解后的溶液中加入的物质有_______。
20．我国科学家开发催化剂，来提高燃料电池的性能。某小组以含镍废料(主要含Ni、NiO，以及少量CuO、FeO，、MgO、ZnO、和等)为原料提取镍的流程如下：
请回答下列问题：
(1)“酸浸”中产生了一种还原性气体，它是_______(填化学式)。
(2)“固体2”中除CuS、ZnS外，还可能含硫单质等物质，生成硫单质的离子方程式为_______。
(3)为提高原料利用率，“电沉积”得到的“废液”可以循环用于_______(填名称)工序。
(4)在“除铁铝”中，作_______(填“氧化剂”或“还原剂”)，最终转化为_______(填化学式)。
(5)可以通过电解法提纯镍，粗镍作_______(填“阳”或“阴”)极，阴极的电极反应式为_______。
(6)氢氧化氧镍(NiOOH)是镍电池的正极活性材料。在溶液加入NaOH和NaClO混合液可以制备NiOOH，其离子方程式为_______。
参考答案：
1．C
【解析】A．反应1为化合反应，是放热反应，则，反应2是水的电离，是吸热反应，，A错误；
B．反应1的为负数，反应2为正数，则，B错误；
C．由盖斯定律反应1+反应2得到反应3，则，C正确；
D．未知、的绝对值大小，无法判断是否大于0，D错误；
故选：C。
2．C
【解析】A．化学键的断裂要吸收能量，即 ，A项正确；
B．依据盖斯定律进行分析，反应的焓变与始态和终态有关，与途径无关，△H1=△H2+△H3，B项正确；
C．非金属性：Cl＞Br，非金属性越强，和氢气化合放热越大，而在热化学方程式中，放热反应的焓变为负值，则，C项错误；
D．化学键的断裂要吸收能量，形成时要放出能量，即能量变化是化学反应中能量变化的主要原因，D项正确；
答案选C。
3．B
【解析】A．化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，所以化学反应中一定有化学键的断裂与形成，A正确；
B．化学反应中不一定有电子转移，如酸碱中和反应，B错误；
C．有新物质生成的反应为化学反应，所以化学反应中一定有新物质生成，C正确；
D．断裂化学键吸热，形成化学键放热，化学反应中有化学键的断裂和形成，所以化学反应中一定伴随着能量变化，D正确；
故选B。
4．C
【解析】A．E2表示活化分子转化为C时伴随的能量变化，A项错误；
B．若X是反应A+BC的催化剂，则X是反应①的反应物，是反应②的生成物，B项错误；
C．由图象可知，反应物A、 B的总能量高于生成物C的能量，反应是放热反应，ΔH<0，C项正确；
D．焓变和反应物和生成物能量有关，与反应变化过程无关，催化剂只改变反应速率，不改变反应的焓变，D项错误；
答案选C。
5．D
【解析】A．根据装置图可知：仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒，A正确；
B．HCl与NaOH发生中和反应，反应方程式为：HCl+NaOH=NaCl+H2O，可见二者反应的物质的量的比是1：1。由于任何反应都具有一定的可逆性，为保证盐酸完全反应，加入的NaOH溶液中溶质的物质的量稍微过量，B正确；
C．为减少酸碱中和反应过程的热量损失，酸碱混合时需将量筒中NaOH溶液一次性快速倒入小烧杯中，C正确；
D．若用稀硫酸和Ba(OH)2代替盐酸和NaOH溶液进行反应，由于此时除H+与OH-反应产生H2O放出热量，还有Ba2+与结合形成BaSO4沉淀也放出热量，因此会导致实验结果不准确，D错误；
故合理选项是D。
6．A
【解析】A．由于镁离子水解，因此得到MgCl2，需要在HCl气流中加热，因此图①装置可制备无水 MgCl2，故A符合题意；
B．图②装置不能证明氧化性：Cl2＞Br2＞I2，可能氯气过量，将KI氧化为I2，从而使淀粉变蓝，故B不符合题意；
C．由于乙醇易挥发，图③装置可制乙烯，但乙醇和乙烯都能使酸性高锰酸钾褪色，因此不能证明酸性高锰酸钾褪色是乙烯的还原性，故C不符合题意；
D．NaCl溶液是中性环境，因此图④装置可观察铁的吸氧腐蚀，故D不符合题意。
综上所述，答案为A。
7．A
【解析】拆开反应物的化学键需要吸热能量为198×6+498×3=2682 kJ，形成生成物的化学键释放的能量为360×12=4320kJ，二者之差为释放能量4320kJ-2682 kJ=1638 kJ。
综上所述答案为A。
8．B
【解析】A．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A正确；
B．若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的压强会有下降；而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，B错误；
C．锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反应式为：Fe-2e-═Fe2+，C正确；
D．由题干溶解氧随时间变化曲线图可知，三种pH环境下溶解氧的浓度都有减小，则都发生了吸氧腐蚀，D正确；
故答案为：B。
9．B
【解析】根据处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图知道：装置属于原电池装置，X是负极，氨气发生失电子的氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O，Y是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为：2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极，电流从正极流向负极，据此回答。
【解析】A．处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置，盐桥中的阳离子移向正极，即盐桥中K+向Y极移动，故A正极；
B．X是负极，氨气发生失电子的氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O，Y是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为：2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，则总反应式为：5NH3+3═4N2+6H2O+3OH-，则电路中流过7.5 mol电子时，共产生标准状况下N2的体积为×4mol×22.4L/mol=44.8L，故B错误；
C．电子从负极经外电路流向正极，即X极沿导线流向Y极，故C正确；
D．Y是正极，发生得电子的还原反应，2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，生成氢氧根离子，周围pH 增大，故D正确；
故答案为B。
10．B
【解析】A．右图示可知，该反应为吸热反应，故断裂和的化学键所吸收的能量之和大于断裂的化学键所吸收的能量，A错误；
B．右图示可知，该反应为吸热反应，故生成物的总能量高于反应物的总能量，即的总能量大于和的能量之和，B正确；
C．由图示可知，和的键能之和为，C错误；
D．反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能，故该反应的热化学方程式为：，D错误；
故答案为：B。
11．B
【解析】氢氧化钾的物质的量为2mol，与二氧化碳反应转化为正盐，需要二氧化碳的物质的量为1mol，则根据乙醇燃烧方程式分析，乙醇的物质的量为0.5mol，则1mol乙醇完全燃烧放出的热量为2Q kJ。
故选B。
12．D
【解析】A．CO（g）+O2（g）=CO2（g）为CO的燃烧，放出热量，△H2<0，故A错误；
B．C不充分燃烧生成CO，充分燃烧生成CO2，充分燃烧放出的热量大于不充分燃烧，焓变为负值，则△H1<△H3，故B错误；
C．根据①C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1，②CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H2，③C（s）+O2（g）=CO（g）△H3，结合盖斯定律③=①-②，则△H3 =△H1-△H2，故C错误；
D．根据①C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1，②CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H2，③C（s）+O2（g）=CO（g）△H3，结合盖斯定律①=②+③，则△H1=△H2+△H3，故D正确；
故选D。
13．(1)D
(2) 正极 Al在浓硝酸中发生钝化，形成的氧化膜阻止了Al进一步反应
【解析】（1）
原电池是将化学能转变为电能的装置，只有氧化还原反应才有电子的转移，才能形成原电池，B、D为氧化还原反应，但选项B的化学方程式未配平，A、C为非氧化还原反应，不可以设计成原电池，故答案为：D；
（2）
O～t1时，Al在浓硝酸中发生钝化过程，Al为负极，铜为正极，溶液中的硝酸根离子得到电子，正极电极反应式为：，原电池中阳离子向正极移动，则溶液中的H+向正极移动；由于随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，t1时，铜做负极反应，Al为正极，因此电流方向发生改变。
14．(1)原电池
(2) 负 不断溶解 正 2H++2e-=H2↑ Zn+2H+= Zn2++ H2↑
(3)②③
【解析】（1）
将锌片、铜片按照图装置所示连接，电流表显示有电流通过，将化学能转化为电能，该装置叫做原电池；
（2）
反应中Zn不断溶解，失去电子变成Zn2+，是负极，铜片上H+得到电子生成H2，为正极，电极反应式为2H++2e-=H2 ，总反应式为Zn+2H+= Zn2++ H2；
（3）
自发进行的氧化还原反应，才能将化学能直接转化为电能，①不是氧化还原反应，②③都是氧化还原反应能实现化学能直接转化为电能，故为②③。
15． 化学 电 32.1 阴极 Mg经导线流向Al B 吸氧腐蚀 牺牲阳极的阴极保护法(或外加电流的阴极保护法)
【解析】(1)图一装置为原电池，原电池为将化学能转化为电能；图一装置化学反应式为，当电路中有0.2mol电子发生转移时，说明有0.1molCuSO4发生反应生成了ZnSO4，所以两种溶液差为0.1mol×(160g/mol+161g/mol)=32.1g;
(2)①电极B得电子，为阴极；
②电极A失电子，电极反应为；
(3)外电路中的电流方向为由Mg经导线流向Al；Mg电极得电子，发生的电极反应为；若要改变外电路中的电流方向，可将图3中KOH溶液换成酸，由于镁的比铝活泼，在酸性溶液中，镁的比铝先反应，易失电子，从而改变电流方向；
(4)Fe易失电子，氧气得电子生成氢氧根，图4易发生吸氧腐蚀，为了防止这类反应的发生，常采用牺牲阳极的阴极保护法(或外加电流的阴极保护法)的电化学方法进行保护。
16．(1) 正极 CO2+2H++2e-=HCOOH
(2) 正极 2Cl--2e-=Cl2↑ 2
(3) N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-
【解析】（1）
图中装置没有外加电源，属于原电池装置，CO2在电极b附近转化为HCOOH，发生还原反应，因此电极b作正极；结合得失电子守恒可知发生的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH；
（2）
①由图可知原电池装置电极X附近H+转化为H2，发生还原反应，则X为正极；Y电极为负极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；
②由电极反应式2Cl--2e-=Cl2↑可知Y极生成1 mol Cl2时，转移电荷数为2mol，则有2mol Li+移向X极；
（3）
燃料在负极失电子，即负极反应式为N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O；氧气在正极得电子，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
17．
【解析】，ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，该反应的。
18．(1)①②
(2)141.5kJ
(3)
(4) 1 0.5
(5)
(6)
【解析】（1）根据热化学方程式可知，属于放热反应的是①②；
（2）根据方程式②可知，56gCO完全燃烧，放出的热量为566KJ，则完全燃烧放出的热量为141.5KJ；
（3）根据盖斯定律计算得到表示CH3OH燃烧热的热化学方程式为 ；
（4）设n(CO)=xmol，则n(H2)=(1.5- x)mol，根据二者的热化学方程式可列方程：，，解得x=0.1，故答案为：1；0.5；
（5）1g H2完全燃烧放出的热量为：；
1gCO完全燃烧放出的热量为；
1g甲醇完全燃烧放出的热量为，故故H2放热最多；
（6）反应热等于反应物的键能减去生成物的键能为：；故。
19． 搅拌、增加碱的浓度、加热、粉碎 减小 阳 或
【解析】以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3，过滤II得到Al(OH)3，灼烧生成氧化铝，电解I为电解氧化铝生成Al和氧气，电解II为电解Na2CO3溶液；铝粉与N2反应制备AlN时，在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜，以此解答该题。
【解析】(1)碱溶时采取搅拌、增加碱的浓度、加热、粉碎等措施均能加快“碱溶”速率；
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，已知等物质的量浓度溶液pH：NaOH＞NaAlO2＞Na2CO3，则所得溶液的pH减小；
(3)电解氧化铝生成Al和氧气，发生反应的化学方程为；
(4)由图可知，Na+透过交换膜从左侧进入右侧，说明交换膜是阳离子交换膜；阳极上发生氧化反应，有O2生成，则电极反应为4+2H2O-4e-═4+O2↑，所得A溶液溶质化学式为；
(5)①由阴离子移动方向可知B为负极，负极发生氧化反应，甲醇被氧化生成二氧化碳和水，电极方程式为3O2-+CH3OH-6e-=CO2↑+2H2O；
②在电解硫酸铜溶液的过程中，阴极析出铜，阳极析出氧气，若要使溶液复原，根据原子守恒可知应向溶液中加入CuO或CuCO3。
【点睛】用惰性电极电解电解质溶液，电解一段时间后可根据生成的电解产物判断恢复原溶液时需要加入的物质，如电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际是电解水，办需要加入适量水即可，而电解NaCl溶液生成H2和Cl2，则需要通入适量HCl气体即可。
20．(1)
(2)
(3)酸浸
(4) 氧化剂
(5) 阳
(6)2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O
【解析】含镍废料主要含Ni、NiO和少量CuO、FeO，、MgO、ZnO、和，和硫酸不反应，加入硫酸过滤，固体1为，滤液中含有硫酸镍、硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锌、硫酸铝等，滤液中加Na2S生成CuS、ZnS除铜锌，过滤，滤液中加双氧水把Fe2+氧化为Fe3+，加氢氧化钠调节pH生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀除铁铝，过滤；滤液中加NaF生成MgF2沉淀除镁，过滤得硫酸镍溶液，电解硫酸镍溶液生成金属镍、硫酸、氧气。
【解析】（1）“酸浸”中硫酸和Ni反应生成硫酸镍和氢气，产生的还原性气体是；
（2）滤液中加Na2S生成CuS、ZnS除铜锌，还发生反应，所以“固体2”中除CuS、ZnS外还可能含硫单质。
（3）电解生成金属镍、硫酸、氧气，“电沉积”得到的“废液”中含有硫酸，可以循环用于酸浸工序。
（4）在“除铁铝”中双氧水把Fe2+氧化为Fe3+，作氧化剂，最终转化为沉淀除去。
（5）根据电解法精炼铜，可以通过电解法提纯镍，粗镍作阳极，阴极镍离子得电子生成金属镍，阴极的电极反应式为。
（6）在溶液加入NaOH和NaClO混合液可以制备NiOOH，Ni元素化合价由+2升高为+3、Cl元素化合价由+1降低为-1，根据得失电子守恒、电荷守恒，反应的离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O。