必修第二册 第六章 化学反应与能量 章末单元同步练习题(含解析)

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第六章 化学反应与能量 章末单元 同步练习题
一、选择题（本题共有15小题，每小题3分，共45分，每小题只有一个正确选项）
1． 下列设备工作时，将化学能主要转化为热能的是(　　)
锂离子电池 太阳能集热器 硅太阳能电池 燃气灶
A B C D
2． 某学生用如图所示装置进行化学反应X+2Y===2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处降、乙处升。关于该反应的下列叙述中正确的是(　　)
①该反应为放热反应；②该反应为吸热反应；③生成物的总能量比反应物的总能量更高；④反应物的总能量比生成物的总能量更高；⑤该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的部分能量转化为热能而释放出来。
A．①④⑤ B．①④ C．①③ D．②③⑤
3． 有关电化学知识的描述正确的是(　　)
A．CaO+H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可利用该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
B．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
C．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
D．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生
4． 硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确的是(　　)
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为0
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
5． 根据反应2Ag++Cu===Cu2++2Ag,设计如图所示原电池。下列说法错误的是(　　)
A．X可以是石墨或银
B．Y是硝酸银溶液，NO3-移向X
C．电流从X沿导线流向铜
D．X极上的电极反应式为Ag++e-===Ag
6． 对于放热反应Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,下列叙述正确的是(　　)
A．反应过程中的能量关系可用如图表示
B．1 mol Zn的能量大于1 mol H2的能量
C．若将其设计为原电池，则锌作正极
D．若将其设计为原电池,当有32.5 g Zn溶解时，正极放出的气体体积一定为11.2 L
7． 可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是(　　)
A．如图是太阳能光伏发电原理图，图中A极为正极
B．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
C．推广可再生能源有利于经济可持续发展
D．光伏发电能量转化方式是光能直接转变为电能
8． 为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是
A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B．若图甲实验中反应速率为①＞②，则一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好
C．用图乙所示装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间
D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞。将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位
9． 一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu，该原电池的合理组成是(　　)
选项 正极 负极 电解质溶液
A Zn Cu CuCl2
B Cu Zn H2SO4
C Cu Zn CuSO4
D Zn Fe CuCl2
10．某同学用如图所示实验来探究构成原电池的一般条件，下列说法中正确的是(　　)
A．左瓶的灯泡发光 B．右瓶的铜棒变粗
C．右瓶中铁棒为正极 D．左瓶：Fe 2e ===Fe2+
11．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这个特点，科学家发明了测水泥初凝时间的某种方法。此法的原理如图所示，反应的总化学方程式为2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag，下列有关说法正确的是(　　)
A．工业上以石灰石和石英为主要原料制造普通水泥
B．测定原理示意图中，Ag2O为负极
C．负极的电极反应式为2Cu+2OH 2e ===Cu2O+H2O
D．电池工作时，OH 向正极移动
12．可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是(　　)
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ 　 B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
13．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　)
图Ⅰ 碱性锌锰电池 图Ⅱ 铅-硫酸蓄电池 图Ⅲ 原电池 图Ⅳ 银锌纽扣电池
A．图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是作催化剂
B．图Ⅱ所示电池充电时，Pb(负极)与外电源正极相连
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2+浓度始终不变
D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag
14．氢气在氧气中燃烧产生淡蓝色火焰，在反应中，破坏1 mol H—H键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol O=O键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol H—O键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中正确的是(　　)
A．2Q1+Q2<4Q3 B．2Q1+Q2>4Q3
C．2Q1+Q2<2Q3 D．2Q1+Q2>2Q3
15．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是(　　)
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH 2e ===Fe(OH)2
C．电池放电过程中，阴离子向负极移动
D．电池放电时，正极发生氧化反应
二、填空题（本题包括5个小题，共55分）
16．(10分) (1)某实验小组同学进行如图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。
实验发现，反应后①中的温度升高，②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是______热反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是________热反应。反应________(填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。
(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1，生成液态水放出的热量为Q2，那么Q1________(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。
(3)已知：4HCl+O2===2Cl2+2H2O,该反应中,4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，则断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为________kJ。
17．(10分)利用NO2平衡混合气体遇热颜色加深、遇冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程。
①按下图所示连接实验装置。
②向甲烧杯中加入一定量的CaO固体，此时烧杯中NO2平衡混合气体的红棕色变深；向乙烧杯中加入NH4NO3晶体，此时烧杯中NO2平衡混合气体的颜色变浅。回答下列问题：
(1)CaO与水反应的化学方程式为_________________________，该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)NH4NO3晶体溶于水时，乙烧杯内温度______(填“升高”或“降低”)。NH4NO3溶于水________(填“是”或“不是”)吸热反应。
(3)查阅资料知NO2的平衡混合气体中存在可逆反应2NO2(g)N2O4(g)，已知NO2为红棕色，N2O4为无色。结合实验知，当温度升高时，平衡________(填“未被破坏”或“发生移动”)，此时反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变化”)。混合气体的颜色不变________(填“能”或“不能”)证明反应已达平衡状态。
18．(10分)现有纯锌、纯铜片和500 mL 0.2 mol·L－1的硫酸、导线、1 000 mL量筒。试用如下图所示装置来测定在锌和稀硫酸反应的某段时间内通过导线的电子的物质的量。
(1)如上图所示，装置气密性良好，且1 000 mL量筒中已充满水，刚开 始实验时，首先要________________。
(2)a电极为________，其电极反应为_______________；
b电极为________，其电极反应为__________________。
(3)当量筒中收集672 mL气体(标准状况)时，通过导线的电子的物质的量为______________。
19．(12分)据图回答下列问题：
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象是__________________________， 电流表指针________(填“偏转”或“不偏转”)，两极反应式为：
正极________________________________________；
负极_________________________________________。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为________(填Mg或Al)，总反应方程式为_________________________________________。
(3)美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如下图所示：A、B两个电极均由多孔的碳块组成。该电池的正极反应式为：_________________________。
(4)如果将上述装置中通入的H2改成CH4气体，也可以组成一个原电池装置，电池的总反应方程式为：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，则该电池的负极反应式为：_________________________。
20．(13分)Ⅰ.利用化学反应将储存在物质内部的化学能转化为电能，科学家设计出了原电池，从而为人类生产、生活提供能量。
(1)甲同学认为，所有的氧化还原反应都可以设计成原电池，你是否同意？____(填“是”或“否”)。
(2)乙同学依据氧化还原反应：2Ag++Cu===Cu2++2Ag设计的原电池如图所示：
①负极材料是_______，发生的电极反应为____________________________；
②外电路中的电子是从________电极流向________电极。(写出电极材料的名称)
③当反应进行到一段时间后取出电极材料，测得某一电极增重了5.4 g，则该原电池反应共转移的电子数目是________。
Ⅱ.水是生命之源，也是化学反应中的主角。请回答下列问题：
(1)已知：2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出572 kJ的热量。
①生成物的能量总和________(填“大于”“小于”或“等于”)反应物的能量总和。
②若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量________(填“>”“<”或“=”)572 kJ。
③每克氢气燃烧生成液态水时放出的热量为________。
(2)天然气(主要成分CH4)和氧气反应生成二氧化碳和水，该反应为放热的氧化还原反应，可将其设计成燃料电池，构造如图所示，a、b两个电极均由多孔的碳块组成。
a电极的电极反应式是_______________________________________________。
1．答案：D
解析：锂离子电池是把化学能转化为电能，故A不选；太阳能集热器是把太阳能转化为热能，故B不选；硅太阳能电池是太阳能转化为电能，故C不选；燃烧是放热反应，是化学能转化为热能，故D选。
2．答案：A
解析：当往试管中加入试剂Y时，看到U型管中液面甲处下降，乙处上升，说明该反应为放热反应，放出的热使得集气瓶中的气压升高而出现该现象，故正确，在放热反应中，反应物的能量高于生成物的能量，故正确；该反应过程中可以看成是贮存于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来，故正确。故选A。
3．答案：C
解析：A．能设计成原电池的反应必须是自发进行的氧化还原反应，该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故A错误；B．燃料电池中原电池的两极相同，可均为Pt电极，则原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，也可为金属与非金属电极，故B错误；D. 原电池工作时，正极表面不一定有气泡产生，如铁 铜 硫酸铜原电池，正极上析出铜固体，故D错误；故选C。
4．答案：B
解析：对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为产物，反应只能进行到一定限度。在达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，最终正、逆反应速率相等，即达到平衡，此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化，但反应并没有停止，正、逆反应都依然进行着。
5．答案：B
解析：由电池反应2Ag++Cu===2Ag+Cu2+可知，铜作负极，电极反应式为Cu-2e-===Cu2+；X为正极，可以是不如Cu活泼的Ag，也可以是石墨等，电极反应式为Ag++e-===Ag；电解质溶液中需含Ag+，只能是AgNO3溶液， NO3-向负极Cu移动；电流方向和电子方向相反，电流反向：X→导线→Cu。
6．答案：A
解析：由于该反应是一个放热反应，依据能量守恒原理可知,，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应过程中的能量关系与题中图象相符，A项正确；反应物、生成物各有两种，无法确定Zn和H2所含能量的高低，B项错误；若将其设计为原电池，则锌作负极，C项错误；因未指明温度、压强等条件，故正极放出的气体体积不确定，D项错误。
7．答案：A
解析：在原电池的外电路中，电流由正极流向负极，由图中的电流方向可判断A极为负极，A错误；风能、太阳能、生物质能在短时间内能形成，属于可再生能源，B正确；推广可再生能源有利于经济可持续发展，C正确；光伏电池发电是将光能直接转化为电能，D正确。
8．答案：B
解析：A．反应的剧烈程度与实验现象有关，反应越剧烈，产生气体的速率越快，产生气泡越快，A正确；B．催化剂能改变化学反应的速率，这里是加快速率，若图甲所示实验中反应速率为①＞②，则一定说明氯化铁比硫酸铜催化效果好，因二者所含的阴离子不同，要证明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好，还要使选择的试剂中阴离子种类相同，B错误；C．反应速率可用单位时间内产生的气体体积表示，该装置可通过注射器活塞的位置变化看生成气体的体积，C正确；D．检查装置的气密性一般是利用气压的原理，在图乙装置中，关闭A处活塞，将注射器的活塞拉出一定距离，过一段时间后再松开活塞，如活塞回到原位，说明气密性良好，否则漏气，D正确。答案选B。
9．答案：A
解析：由总反应式知，Zn被氧化作原电池的负极，符合条件的有B、C两项，电解质溶液中反应应为Cu2++2e ===Cu，而B选项中是2H++2e ===H2↑，只有C正确。
10．答案：B
解析：A. 左瓶电极插入苯中，苯是非电解质，不能构成原电池，灯泡不会发光，A错误；B. 右瓶电极插入硫酸铜溶液中，且构成闭合回路，形成原电池，铁是负极，铜是正极，溶液中的铜离子得到电子析出铜，所以铜棒变粗，B正确；C. 金属性铁强于铜，因此右瓶中铁棒为负极，C错误；D. 左瓶不能形成原电池，铁与硫酸铜溶液直接发生置换反应，D错误。答案选B。
11．答案：C
12．答案：A
解析：②中均表示的是正反应速率，不能说明v(正)、v(逆)是否相等；③中反应的任意时刻用NO2、NO、O2表示的反应速率之比均为2∶2∶1；⑤中根据质量守恒定律和可知反应过程中混合气体的密度一直不变化。
13．答案：D
解析：图Ⅰ所示电池中，MnO2作氧化剂，A项错误；图Ⅱ所示电池是充电电池，充电时，Pb(负极)与外电源负极相连，B项错误；图Ⅲ所示电池中，Fe是负极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，Cu是正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，Cu2+浓度减小，C项错误；图Ⅳ所示电池中，负极Zn→Zn2+，发生氧化反应，Zn作还原剂；正极Ag2O→Ag，发生还原反应，Ag2O作氧化剂，D项正确。
14．答案：A
解析：破坏1 mol H H消耗的能量为Q1kJ，则H H键能为Q1kJ/mol，破坏1 mol O=O键消耗的能量为Q2 kJ，则O=O键键能为Q2kJ/mol，形成1 mol H O键释放的能量为Q3 kJ，则H O键能为Q3 kJ/mol，对于2H2(g)+O2(g)===2H2O，反应热△H=反应物的总键能 生成物的总键能，故：反应热△H=2Q1 kJ/mol+Q2 kJ/mol 4Q3 kJ/mol=(2Q1+Q2 4Q3) kJ/mol，由于氢气在氧气中燃烧，反应热△H＜0，即(2Q1+Q2 4Q3)＜0，所以2Q1+Q2＜4Q3，答案选A。
15．答案：D
解析：A、根据电池总反应，电解液为碱性溶液，根据原电池的工作原理，正极上得到电子，化合价降低，负极上失去电子，化合价升高，因此Fe为负极，Ni2O为正极，故A说法正确；B、根据电池总反应，负极反应式为Fe 2e +2OH ===Fe(OH)2，故B说法正确；C、根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故C说法正确；D、根据A选项分析，正极上得到电子，化合价降低，发生还原反应，故D说法错误。
16．答案：(1)放　吸　①　(2)小于　(3)31.9
解析：(1)Al与盐酸反应后，温度升高，则说明反应放热,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应后温度降低，说明反应为吸热反应；反应①为放热反应反应物的总能量大于生成物的总能量,所以反应①的能量变化可用图(b)表示。(2)氢气燃烧分别生成液态水和气态水,由气态水转化为液态水还要放出热量,故Q117．答案：(1)CaO＋H2O===Ca(OH)2　放热　(2)降低　不是 (3)发生移动　增大　能
解析：(1)据信息可知，NO2平衡混合气体遇热红棕色加深，遇冷颜色变浅，所以CaO溶于水时发生的反应[即CaO＋H2O===Ca(OH)2]为放热反应，即1 mol CaO与1 mol H2O的总能量大于1 mol Ca(OH)2的总能量。(2)NH4NO3晶体溶于水时，乙烧杯内温度降低，但不是吸热反应，因为NH4NO3晶体溶于水无新物质生成。(3)两烧杯中的现象可以说明，温度能影响可逆反应2NO2(g)??N2O4(g)，因此升温或降温时，该平衡会发生移动。升高温度，反应速率增大。当混合气体颜色不变时，说明NO2的浓度不再变化，能说明反应已达平衡状态。
18．答案：(1)用导线连接a、b　(2)纯锌片　Zn－2e－===Zn2＋　纯铜片　2H＋＋2e－===H2↑　(3)0.06 mol
解析：导线中电子的物质的量的测定可以通过测定反应产生H2的体积(物质的量)来实现。导线中有电子的流动必然要在原电池中实现。因此必须用导线将a、b相连形成闭合回路。产生H2的电极应为b极，故b为纯铜片，作原电池的正极，a极为负极。电极反应分别为a极：Zn－2e－===Zn2＋；b极：2H＋＋2e－===H2↑，则转移电子的物质的量为×2＝0.06 mol。
19．答案：(1)镁逐渐溶解，铝上有气泡冒出　 偏转 2H＋＋2e－===H2↑ Mg－2e－===Mg2＋
(2)Al　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(3)O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(4)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
解析：(1)该装置形成原电池，Mg作负极，Al作正极，两极反应式为：正极2H＋＋2e－===H2↑，负极Mg－2e－===Mg2＋，所以镁逐渐溶解，铝上有气泡冒出，电流表指针发生偏转。(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，虽然Mg比Al活泼，但Al可以与氢氧化钠溶液反应而Mg不反应，故Al作负极，总反应方程式就是Al与氢氧化钠溶液的反应方程式，即2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(3)由题图知该装置为H2—O2—KOH燃料电池，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(4)该电池的正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，用总反应式减正极反应式得负极反应式：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。
20．答案：Ⅰ. (1)否 (2)①铜 Cu 2e ===Cu2+ ②铜 银 ③0.05NA(或3.01×1022)
Ⅱ. (1)①小于 ②< ③143 kJ
(2)CH4 8e +10OH ===CO32 +7H2O
Ag++e ===Ag，可知导线中通过的电子的物质的量为0.05 mol；Ⅱ. (1)①氢气燃烧生成液态水时放热，则反应物的能量高于生成物的能量，故答案为：小于； ②液态水变为水蒸气是吸热的过程，2 mol氢气燃烧生成液态水时放出572 kJ热量，生成气态水时放出的热量小于572 kJ，故答案为：＜；③每克氢气燃烧生成液态水时放出的热量为kJ=143 kJ；(2)a电极甲烷在碱性条件下失去电子产生碳酸根离子，反应的电极反应式是CH4 8e +10OH ===CO32 +7H2O。
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