第六章 化学反应与能量 单元复习（含解析） 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 单元复习
一、单选题
1．将0.2的溶液和0.05的溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2的是
实验编号 实验操作 实验现象
① 滴入KSCN溶液 溶液变红色
② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成
③ 滴入KSCN溶液，再加双氧水 溶液先变红色后红色加深
④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色
A．①③ B．②④ C．③④ D．①②
2．Zn－PbO2是一种新型电池，其示意图如图所示。a、b为离子交换膜，A、B、C三个区域的电解质溶液分别为KOH、K2SO4和H2SO4溶液，该电池工作时B区电解质浓度增大。下列说法错误的是

A．电池工作时，电子由Zn电极流向PbO2电极
B．a膜为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜
C．当电路中转移2 mol电子时理论上产生1 mol
D．PbO2电极的电极反应式为：PbO2＋2e－＋＋4H＋＝ PbSO4＋2H2O
3．下列实验装置或现象正确且能达到实验目的的是
A B C D
形成红色喷泉 甲中Zn片有红色固体析出，乙中铜片质量增加 制取得到干燥的NH3 制备SO2
A．A B．B C．C D．D
4．嫦娥五号月球探测器和长征五号运载火箭搭载空间站“天和”核心舱升空，都展现了我国的科技实力。“天和”核心舱采用大面积可展收柔性太阳电池翼，为空间站电解水提供电能。下列说法错误的是
A．嫦娥五号带回的“快递”——“月壤”中富含“完美能源”，和是同种核素
B．嫦娥五号月球探测器中芯片的主要成分是单质硅
C．“天和”核心舱中实现了太阳能→电能→化学能之间的能量转化
D．运载火箭的氢燃料燃烧属于放热反应
5．汽车尾气对环境和人类健康造成严重危害，研究NO2、NO、CO的污染物处理，对建设美丽中国具有重要意义。反应NO2(g)＋CO(g) NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是

A．理论上该反应可以设计成原电池
B．图中a→b为放热过程
C．升高温度，该反应的化学反应速率降低
D．1molNO2(g)和1molCO(g)的总能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的总能量
6．中国科学院科研团队研究发现，在常温常压和可见光下，基于LDH(一种固体催化剂)合成的原理示意图如图。下列说法不正确的是
A．该过程将太阳能转化成为化学能 B．该反应中有N-H键生成
C．该反应中的四种物质都含有共价键 D．该反应的化学方程式为
7．下列关于工业合成SO3的反应(2SO2＋O22SO3)的说法正确的是
A．升高温度能加快化学反应速率
B．降低SO3的浓度能加快化学反应速率
C．使用催化剂对化学反应速率无影响
D．达到化学平衡时，SO2能100%转化为产物
8．下列实验方案设计、现象和结论都正确的是
实验目的 方案设计 现象和结论
A 探究反应物浓度对化学反应速率的影响 其他条件不变，取两支试管，一支加入10 mL 0.1 mol/L 溶液，另一支加入5 mL 0.1 mol/L 溶液、5 mL蒸馏水，同时向两支试管加入10 mL 0.1mol/L 溶液 前者出现浑浊的时间更短，说明增大浓度，可以加快反应速率
B 探究压强对化学反应速率的影响 其他条件不变，在容积固定的密闭容器中发生反应：向其中通入氩气，反应速率不变 化学反应速率不受压强影响
C 证明溶液是否含 向溶液中加入稀氢氧化钠溶液，用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口 若试纸未变蓝，则说明不含
D 探究KI与反应的限度 取1 mL 0.1 mol/L KI溶液于试管中，加入5 mL 0.1 mol/L溶液，充分反应后滴入5滴15% KSCN溶液 若溶液变血红色，则KI与的反应有一定限度
A．A B．B C．C D．D
9．室温下，某兴趣小组设计了如图所示装置，已知左边烧杯中溶液的血红色逐渐褪去，且无气泡产生。下列说法中正确的是

①电子由Zn电极经导线流向Pt电极
②盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动
③正极反应为
④总反应为
⑤右边电极材料的活动性必须比铁强
A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①④⑤
10．某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法中正确的是

A．该装置将化学能转化成电能 B．电子流向：铁棒→溶液→碳棒
C．铁棒发生还原反应 D．总反应为
11．高铁电池是一种新型高能高容量电池，某高铁电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．M电极为阴极
B．电池工作时，电流方向为：
C．极的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，正极区中的浓度增大
12．反应过程中的能量变化如图所示，下列有关说法正确的是

A．的能量高于的能量
B．该反应分为两个阶段，第一个阶段吸热，第二个阶段放热
C．物质X是该反应的催化剂
D．该反应放出的能量为
13．回收利用是目前解决空间站供氧问题的有效途径，其物质转化如下图所示。下列说法中不正确的是

A．反应Ⅰ中，反应物的总能量低于生成物的总能量
B．反应Ⅱ中碳元素化合价升高
C．回收的最终产物为和
D．上述过程中可以循环使用
二、多选题
14．中国化学家研究出一种新型复合光催化剂()，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法不正确的是

A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化
B．反应I中断键生成原子和分子
C．反应II为：
D．中含有非极性共价键
三、非选择题
15．根据要求回答问题：
(1)如图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，活化能E1的变化是_____(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是_____。图中最稳定的是_____(填“反应物”“过渡态”或“生成物”)。

(2)50mL0.50mol L-1盐酸与50mL0.55mol L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热(设溶液的密度均为1g cm-3，反应后溶液的比热容c=4.18J g-1 ℃-1)。回答下列问题：
实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度 反应后体系的温度 温度差
盐酸 NaOH溶液 t1/℃ t2/℃ (t2-t1)/℃
1 25.0 25.2 25.1 28.5 3.4
2 24.9 25.1 25.0 28.3 3.3
3 25.6 25.4 25.5 29.0 3.5
从实验装置上看，图中仪器A的名称是_____，隔热层的作用是_____。根据表中数据，结合题干信息，请写出生成1molH2O的热化学方程式_____(保留3位有效数字)。
(3)生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的1.2～2.0万倍，在大气中的寿命可长达740年之久，表中是几种化学键的键能：
化学键 N≡N F－F N－F
键能/kJ mol-1 941.7 154.8 283.0
写出N2(g)与F2(g)反应合成NF3(g)的热化学方程式_____。
(4)在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。这两步反应的能量变化如图：

第二步反应是_____(填“放热”或“吸热”)反应。1molNH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是_____。
16．回答下列问题：
(1)下列过程中属于吸热反应的是_______，属于放热反应的是_______。
①灼热的木炭中通入 ②碘升华 ③石灰石受热分解 ④水蒸气液化 ⑤与反应制作冷敷袋 ⑥ ⑦ ⑧金属的锈蚀
(2)汽车发动机工作时会引发和反应，生成等污染大气，其中生成的能量变化如图甲所示，则图中三种分子最稳定的是_______(写化学式)。若反应生成气体_______(选“吸收”或“放出”)_______热量。
(3)燃料电池是目前电池研究的热点之一、某课外小组自制的氢氧燃料电池如图乙所示，a、b均为惰性电极。
①b极发生的电极反应式是_______，随着反应的进行浓度_______(填“增大”“减小”“不变”)
②标准状况下，消耗时，转移的电子数为_______。
17．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，根据原电池原理，人们研制出了性能各异的化学电池。
(1)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池，下列有关电池的叙述正确的是___________(填字母)。
A．锌锰电池工作一段时间后碳棒会变细
B．氢氧燃料电池先将化学能转变为热能，再将热能转化为电能
C．太阳能电池将太阳能直接转化为电能
D．铅蓄电池正极是PbO2，负极是Pb
(2)下图(a)装置中，Al片上看到的现象为___________，(b)装置中Al片上发生反应的电极反应式为___________。

(3)某电池装置下图(c)，工作一段时间后，左边ZnSO4的浓度___________(填“变大”、“变小”或“不变”，下同)，右边电极质量___________。

(4)航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能，轻便和不污染环境等优点。上图(d)所示的电池总反应式为：2H2+O2=2H2O，工作一段时间后，A电极附近碱性减弱，请回答下列问题。
①A电极的名称为___________(填正极或负极)。
②当消耗H2的体积为33.6L(标准状况下)时，假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的数目为___________。
18．现有反应：①Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=2NH3↑+BaCl2+10H2O，②Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，③H2+I2=2HI，回答下列问题：
(1)已知：H-H、I-I、H-I的键能依次为436kJ·mol-1，151kJ·mol-1，299kJ·mol-1，则反应③的热化学方程式为___________。
(2)Fe-Cu原电池的装置如图所示
①铁作___________(填"正极”或“负极”)，溶液中H+向___________(填“铁”或“铜”)电极方向移动。
②正极的现象是___________，负极的电极反应式为___________。
③若反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为___________L。
参考答案：
1．A
【分析】根据2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2反应若能发生，则溶液中存在亚铁离子和碘单质，0.2的溶液和0.05的溶液等体积混合充分反应后，过量，若要能说明反应可逆，则需证明溶液中同时存在Fe3+和Fe2+或者Fe3+和I2。
【详解】①加入滴入KSCN溶液溶液变红色说明溶液中存在，可以说明反应中存在化学平衡2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2；
②滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成说明溶液存在碘离子，但是溶液中过量，无法证明此反应可逆，不可以说明反应中存在化学平衡2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2；
③滴入KSCN溶液，再加双氧水，溶液先变红色后红色加深，说明溶液中存在和Fe2+，可以说明反应中存在化学平衡2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2；
④滴入淀粉溶液溶液变蓝色，说明溶液中存在碘单质，不可以证明存在，不可以说明反应中存在化学平衡2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2；
故选：A。
2．B
【分析】a、b为离子交换膜，A、B、C三个区域的电解质溶液分别为KOH、K2SO4和H2SO4溶液，该电池工作时B区电解质浓度增大，则锌变为，化合价升高，失去电子，作负极，PbO2电极变为PbSO4，化合价降低，得到电子，作正极。
【详解】A．根据前面分析锌为负极，则电池工作时，电子由Zn电极流向PbO2电极，故A正确；
B．该电池工作时B区电解质浓度增大，则A区KOH中钾离子向右移动即a膜为阳离子交换膜，C区H2SO4中硫酸根向左移动即b为阴离子交换膜，故B错误；
C．根据，则当电路中转移2 mol电子时理论上产生1 mol ，故C正确；
D．PbO2电极是正极，得到电子，该电极反应式为：PbO2＋2e－＋＋4H＋＝ PbSO4＋2H2O，故D正确。
综上所述，答案为B。
3．C
【详解】A．氯化氢水溶液显酸性，不能使酚酞试液变红色，形成喷泉但不是红色，A错误；
B．甲中没有形成闭合电路，锌置换出铜，在Zn片有红色固体析出；乙中形成闭合电路，形成原电池，铜离子在正极铜片上得到电子生成铜单质，故铜片质量增加，B正确；
C．氨气和氯化钙反应，故不能使用氯化钙干燥氨气，C错误；
D．浓硫酸和铜需要加热反应生成二氧化硫，D错误；
故选B。
4．A
【详解】A．和质子数相同，中子数不同，是不同的核素，故A错误；
B．单质硅的只要用途之一为做电脑的硅芯片，嫦娥五号月球探测器中芯片的主要成分是单质硅，故B正确；
C．“天和”核心舱采用大面积可展收柔性太阳电池翼，为空间站电解水提供电能，实现了太阳能→电能→化学能之间的能量转化，故C正确；
D．氢燃料燃烧属于放热反应，故D正确；
故选A。
5．A
【详解】A．该反应属于氧化还原反应，有电子转移，理论上该反应可以设计成原电池，A正确；
B．a→b总能量增大，为吸热过程，B错误；
C．升高温度，化学反应速率增大，C错误；
D．由图可知：1 mol NO2(g)和 1 mol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量，该反应为放热反应，D错误。
答案选A。
6．D
【详解】A．在可见光下，氮气和水反应生成氨气，该过程将太阳能转化成为化学能，故A正确；
B．该反应生成氨气，有N-H键生成，故B正确；
C．该反应中的四种物质N2、H2O、NH3、O2都含有共价键，故C正确；
D．该反应的化学方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2，故D错误；
故选D。
7．A
【详解】A．温度升高，反应速率增大，A正确；
B．降低反应物浓度能降低反应速率，B错误；
C．催化剂通常能加快反应速率，C错误；
D．该反应是可逆反应，达到化学平衡时，SO2不可能100%转化为产物，D错误；
故选A。
8．A
【详解】A．只有浓度不同，前者出现浑浊的时间更短，说明增大浓度，可以加快反应速率，故A正确；
B．容积不变，通入氩气，各物质的浓度不变，反应速率不变，不能证明化学反应速率不受压强影响，故B错误；
C．向溶液中加入稀氢氧化钠溶液，必须加热，用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口检验，故C错误；
D．因为溶液过量，反应后有剩余，充分反应后滴入5滴15% KSCN溶液，溶液变为血红色，不能证明反应的限度，故D错误；
故选：A。
9．A
【分析】该原电池反应为，Zn的化合价升高、发生失去电子的氧化反应，则负极为Zn，电极反应式为，阳离子移动到正极，左边烧杯中发生，则Pt电极为正极，据此分析解答。
【详解】①该原电池工作时，电池反应为，Zn电极为负极、Pt电极为正极，电子由Zn电极经导线流向Pt电极，①正确；
②盐桥中阳离子移向正极，②正确；
③原电池中，Zn电极为负极、Pt电极为正极，负极反应式为，正极反应式为，③错误；
④该原电池中，负极反应式为，正极反应式为，所以总反应为，④正确；
⑤有强氧化性，能氧化Cu、Fe、Zn等金属，所以右边电极材料可以为Cu或Fe或Zn等金属，⑤错误；
故正确的为①②④，答案选A。
10．A
【分析】根据装置图可知，活泼金属铁作负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，碳棒作正极，氢离子发生得电子的还原反应，其电极反应式为：2H++2e-=H2，据此分析解答。
【详解】A．原电池将化学能转化成电能，故A正确；
B．原电池中，电子从负极经外电路流向正极，本装置中，电子从铁棒经外电路流向碳棒，故B错误；
C．铁棒失去电子，发生氧化反应，故C错误；
D．根据原电池正负极反应可知，总反应为，故D错误；
故选A。
11．C
【详解】A．极为负极，极为正极，故错误；
B．原电池中，电流方向由正极经过外电路流向负极，再经过电解质溶液中的离子流向正极，电流方向为：，故B错误；
C．极为正极，电极反应式为，故C正确；
D．正极生成氢氧根离子，正极区中的浓度减小，故D错误；
故答案选C。
12．B
【详解】A．由图可知，1molA与1molB的能量之和大于1molC的能量，无法判断A、C的能量大小，故A错误；
B．X的能量比A、B的能量之和大；X的能量大于C的能量，则反应分为两个阶段，第一个阶段吸热，第二个阶段放热，故B正确；
C．由图可知，X先生成后消耗，X为反应的中间产物，故C错误；
D．开始时反应物总能量为E2，生成物总能量为E1，则该反应放出的能量为E2- E1，故D错误；
故选B。
13．B
【详解】A．反应Ⅰ为电解/光解H2O生成H2和O2，该反应为吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，A正确；
B．反应Ⅱ为CO2和H2反应生成H2O和CH4，C元素化合价从+4价降低为-4价，B错误；
C．从转化图中可知，CO2转化的最终产物为CH4和O2，C正确；
D．上述过程中，H2与CO2反应生成H2O，随后H2O分解生成H2，因此H2可循环使用，D正确；
故答案选B。
14．BD
【详解】A．由图可知，该过程是利用太阳能实现高效分解水，在反应中太阳能转化为化学能，A正确；
B．反应I是水反应生成氢气与过氧化氢，B错误；
C．反应II是过氧化氢转化为水与氧气，反应过程可表示为：，C正确；
D．中含有H-O之间的极性共价键，D错误。
答案选BD。
15．(1) 减小 不变 生成物
(2) 玻璃搅拌器 隔热、保温，减少实验过程中的热量损失 H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-56.8kJ mol-1
(3)N2(g)+3F2(g)=2NF3(g) ΔH=-291.9kJ mol-1
(4) 放热 NH(aq)+2O2(g)=NO(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346kJ mol-1
【详解】（1）加入催化剂能降低反应所需的活化能，则E1减小，催化剂不能改变反应物的总能量和生成物的总能量，即反应热不变，所以催化剂对反应热无影响，即ΔH不变；从能量的角度分析，能量越低越稳定，故图中最稳定的是生成物；
（2）由图可知，图中仪器A的名称是玻璃搅拌器；为了防止反应产生的热量传递到环境中，故使用隔热层，则隔热层的作用是隔热、保温，减少实验过程中的热量损失；
3次温度差平均值为3.4℃，的NaOH溶液50mL与的硫酸溶液50mL进行中和反应生成水的物质的量为，溶液的质量为：100mL×1g/mL=100g，则生成水放出的热量为，所以实验测得的中和热，故答案为： ；则生成1molH2O的热化学方程式为：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-56.8kJ mol-1；
（3） H=反应物总键能-生成物总键能=941.7 kJ·mol-1+3×154.8 kJ·mol-1-6×283.0 kJ·mol-1= -291.9 kJ·mol-1，热化学方程式为N2(g)+3F2(g)=2NF3(g) H= -291.9 kJ·mol-1，故答案为：N2(g)+3F2(g)=2NF3(g) H= -291.9 kJ·mol-1；
（4）由图可知，第二步反应的焓变小于0，所以第二步反应为放热反应；第一步的热化学方程式为，第二步的热化学方程式为：，根据盖斯定律则。
16．(1) ①③⑤⑥ ⑦⑧
(2) N2 吸收 180
(3) O2+4e-+2H2O=4OH- 减小 NA
【详解】（1）①C与CO2反应生成CO是吸热反应，②碘升华不是化学变化，不属于吸热反应或放热反应，③石灰石受热分解为吸热反应，④水蒸气液化不是化学变化，不属于吸热反应或放热反应，⑤碳酸钠晶体和硝酸铵反应为吸热反应，⑥碳酸氢钠和盐酸反应是吸热反应，⑦甲烷燃烧是放热反应，⑧金属的锈蚀是放热反应。故属于吸热反应的为①③⑤⑥，属于放热反应的为⑦⑧。
（2）物质的键能越大，越稳定，从图中可以看出，三种物质中N2的键能最大，因此最稳定的为N2。从图中可知，断开化学键需要吸收热量，形成化学键放出热量，1molN2和1molO2反应生成2molNO吸收热量为(946+498-632×2)kJ=180kJ。
（3）①燃料电池中通入燃料气体的一极为负极，通入氧气的电极为正极，则b电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，该反应的总反应为2H2+O2=2H2O，随着反应进行，KOH被稀释，KOH的浓度减小。
②负极的电极反应为2H2-4e-+4OH-=4H2O，消耗11.2LH2即0.5mol，转移电子数为1mol。
17．(1)CD
(2) 有(无色)气泡产生 Al-3e- + 4OH-= + 2H2O
(3) 变大 变小
(4) 负极 2.4NA (或1.4448×1024，1.44×1024)
【详解】（1）A．在锌锰干电池中，正极是碳棒，该电极上MnO2得电子发生还原反应，而碳棒不发生反应，质量不会减少，不会变细，故A错误；
B．氢氧燃料电池属于原电池的一种，是将化学能直接转化为电能的装置，不是将热能直接转变为电能，故B错误；
C．太阳能电池将太阳能直接转化成电能，故C正确；
D．铅蓄电池正极是PbO2，负极是Pb，故D正确。
故选：CD。
（2）图(a)装置中Mg、Al和稀硫酸构成原电池，Mg易失电子作负极，Al作正极，正极上H+得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e﹣＝H2↑，因此在Al片上看到的现象为有(无色)气泡产生；
(b)装置中Mg、Al和NaOH溶液构成原电池，Mg不能与NaOH溶液反应，而Al能与NaOH溶液反应失去电子作负极，Mg作正极，负极上电极反应式为：Al-3e- + 4OH-= + 2H2O。
（3）由图示装置可知，Zn为负极，发生的电极反应式为：Zn-2e—＝Zn2+；Pb为正极，发生的电极反应式为：PbSO4+2e—＝Pb+，ZnSO4溶液为电解质溶液，电池工作时，从右边(正极)向左边(负极)迁移，因此右边ZnSO4浓度不变，左边ZnSO4浓度变大，右边电极上由PbSO4变为Pb，电极质量变小。故答案为变大；变小。
（4）根据题意可知，电池工作一段时间后，A电极附近碱性减弱，说明A电极消耗OH—，则A电极为负极，发生氧化反应，氢气失电子与OH—反应生成水，则反应式为H2-2e—+2OH—＝2H2O，1mol H2~2mole—，当消耗H2的体积为33.6L(标准状况下)时，H2的物质的量为1.5mol, 电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的数目为1.5×2×80%×NA＝2.4 NA。故答案为负极；2.4NA (或1.4448×1024，1.44×1024)。
18．(1)H2(g)+I2(g)=2HI(g) △H=-11kJ·mo1-1
(2) 负极 铜 有气泡产生 Fe-2e-=Fe2+ 2.24
【详解】（1）根据焓变等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，则反应③的焓变=436kJ·mol-1+151kJ·mol-1-2×299kJ·mol-1=-11kJ·mol-1，反应③的热化学方程式为H2(g)+I2(g)=2HI(g) △H=-11kJ·mo1-1；
（2）①铁活泼性强于铜，铁作负极，铜为正极，溶液中阳离子移向正极；则H+向铜电极方向移动；
②正极上氢离子得到电子生成氢气，则现象是有气泡产生，负极铁失去电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；
③生成氢气的电极反应为2H++2e-=H2↑，若反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成氢气为0.1mol，则在标准状况下的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L。