2020-2021学年高一化学下学期人教版（2019）必修第二册第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化课时练习

2020-2021学年度高一化学第二学期人教版（2019）必修第二册第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化课时练习
一、选择题
1．下列说法正确的是(
)
A．化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化，且均表现为吸热或放热
B．能量守恒定律说明，必须从外界吸收能量后才表现出放热反应．
C．石墨完全转化为金刚石时，要吸收热量，说明金刚石稳定
D．化学反应是吸热还是放热取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量
2．已知化学反应的能量变化曲线如图所示，判断下列叙述中正确的是(
)
A．每生成2时吸收b热量
B．该反应放出热量
C．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量
D．先断裂1键和1键，并且旧化学键断裂放出能量，然后再形成2键，形成新的化学键吸收能量
3．下列说法中正确的是(
)
A．放热反应在常温下就能发生，吸热反应必须加热才能进行
B．不需要加热就能发生的反应是放热反应
C．一定质量的硫在空气中完全燃烧比纯氧中燃烧放热要多
D．氯化钠晶体熔化时，离子键被破坏，吸收能量，属于吸热反应
4．燃料电池是目前电池研究的热点之一、现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如下图所示，、均为惰性电极。下列叙述不正确的是(
)
A．极是负极，该电极上发生氧化反应
B．电池总反应为
C．极电极反应式为
D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
5．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为Zn-2e-=Zn2+，2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑
(NH3与Zn2+能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是(
)
①锌为负极，石墨为正极；
②干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化；
③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极；
④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器
A．①③
B．②③
C．③④
D．①④
6．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌筒，以糊状和做电解质(其中加入)，则下列结论不正确的是（
）
A．干电池内发生的是氧化还原反应
B．锌为负极，石墨为正极
C．工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极
D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出，腐蚀用电器
7．汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)，根据此反应判断下列叙述正确的是(
)
A．PbO2是电池的负极
B．负极的电极反应式为Pb
+SO42-(aq)-2e-=PbSO4
C．铅蓄电池放电时，每转移2
mol电子消耗1
mol
H2SO4
D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1
mol电子时正极质量增加48
g
8．汽车的启动电源常用铅蓄电池。放电时的电池反应为：PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是（　　）
A．负极反应式：Pb﹣2e﹣+SO42﹣＝PbSO4
B．电池放电时，溶液的酸性增强
C．PbO2得电子，被氧化
D．PbO2是电池的负极
9．锌-空气燃料电池有比能量高、容量大、使用寿命长等优点，可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，放电时发生反应：2Zn＋O2＋4OH-＋2H2O=2[Zn(OH)4]2-。下列说法错误的是（
）
A．放电时，负极反应为Zn＋4OH-－2e-=[Zn(OH)4]2-
B．充电时，电解质溶液中c(OH)-逐渐增大
C．放电时，当0.1molZn完全溶解时，流经电解质溶液的电子个数约为1.204×1023
D．采用多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
10．利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是(
)
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．正极区，在氢化酶作用下发生反应
C．正极区，固氮酶为催化剂，发生还原反应生成
D．电池工作时，质子通过交换膜由负极区向正极区移动
11．如图是氢氧燃料电池构造示意图。下列关于该电池的说法不正确的是(
)
A．a极是负极
B．正极的电极反应式是
C．电子由a通过灯泡流向b
D．氢氧燃料电池是环保电池
12．“软电池”采用一张薄层纸片作为传导体，一面镀Zn，另一面镀MnO2。电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ZnO。下列说法正确的是（
）
A．该电池的正极为ZnO
B．Zn电极附近溶液的pH不变
C．电池正极的电极反应为2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-
D．当0.1molZn完全溶解时，流经电解液的电子的物质的量为0.2mol
13．利用二氧化铈（）在太阳能的作用下将、转变成、和CO。其过程如下：、。下列说法不正确的是（
）
A．是该反应的催化剂
B．整个过程没有消耗
C．该过程实现了太阳能向化学能的转化
D．在第一个反应中作氧化产物
14．科学家已获得了气态分子，其结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1mol键吸收193kJ能量，断裂1mol键吸收946kJ能量，下列说法正确的是(
)
A．属于一种新型的化合物
B．的过程中释放1002kJ能量
C．1mol转化为时要吸收734kJ能量
D．和互为同素异形体，转化为属于化学变化
15．下列说法不正确的是(
)
①在高温、高压条件下发生的反应一定是吸热反应②在常温、常压下就能发生的反应一定是放热反应③氧化还原反应都是放热反应，复分解反应除酸碱中和反应外都是吸热反应④化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
A．②③
B．①②③
C．①③④
D．①②③④
二、原理综合题
16．断裂化学键所需要的能量如表所示，腓()的有关化学反应的能量变化如图所示。
化学键
氧氧键
能量/()
a
498
946
391
回答下列问题：
(1)与反应生成和放出的能量为____________________。
(2)与断键吸收的能量为____________。
(3)________________________。
(4)当有(1)生成时，放出的能量__________________________(填“>”“<”或“=”)。
17．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空。
（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O。负极反应式为________________________________；反应一段时间后负极的质量_________（填“增重”或“减少”或“不变”）
（2）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，该电池极的负电极反应式是：________________________；标准状况下，2.24L的甲烷全部反应后，电子转移________
mol。
（3）将铝片和铜片用导线相连，分别插入浓硝酸中（a组）和插入烧碱溶液中（b组），都形成了原电池，在a组原电池中，负极材料为______；写出b组插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：_________________________。
三、实验题
18．某同学设计了如下实验流程：在一个小烧杯里，加入20gBa(OH)2·8H2O晶体和10gNH4Cl晶体，然后将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上，并立即用玻璃棒迅速搅拌。实验流程示意图如图所示，回答下列问题:
(1)实验中玻璃棒的作用是___________________。
(2)浸有稀硫酸的棉花的作用是___________________。
(3)请写出该反应的化学反应方程式：______________________________。
(4)通过______________________________现象，说明该反应为___________________(填“吸热”或“放热”)反应，这是因为反应物的总能量___________________(填“>”“<”或“=”)生成物的总能量。
19．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。
编号
电极材料
电解质溶液
电流表指针偏转方向
①
、
稀盐酸
偏向
②
、
稀盐酸
偏向
③
、（石墨）
稀盐酸
偏向石墨
④
、
氢氧化钠溶液
偏向
⑤
、
浓硝酸
偏向
试根据表中的电流表指针偏转方向回答下列问题：
（1）实验1、2中所作的电极（正极或负极）是否相同？________（填“相同”或“不相同”）。
（2）由实验3完成下列填空：
①铝为________极，电极反应式为________________；
②石墨为________极，电极反应式为________________；
③电池总反应为________。
（3）实验4中铝作负极还是正极？________，理由是_______。写出铝电极的电极反应式：_______。
（4）解释实验5中电流表指针偏向铝的原因：_________。
（5）根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：________。
参考答案
1．D
【详解】
A．化学反应的能量变化大多为热量变化，但不是唯一途径。还可能转化为光能、电能、体积膨胀做功等，A错误；
B．放热反应的实质是反应物的总能量高于生成物的总能量，并不一定从外界吸收能量，B错误；
C．物质具有的能量高，性质活泼，不稳定，故石墨比金刚石稳定，C错误；
D．化学反应是吸热还是放热取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量的相对大小，D正确；
故选D。
2．C
【详解】
A．依据图像分析判断1和1反应生成2，每生成2吸收热量，选项A错误；
B．反应能量变化=生成物能量总和-反应物能量总和，选项B错误；
C．依据能量图像分析可知反应物总能量低于生成物总能量，选项C正确；
D．化学键断裂需要吸收能量，形成新的化学键需要放出能量，并且二者是同时进行的，选项D错误。
答案选C。
3．C
【详解】
A．一个化学反应，是放热反应还是吸热反应不能用是否需要加热才能发生来判断，
A错误；
B．有些放热反应如煤的燃烧、铝热反应都需要加热或高温才能进行，B错误；
C．硫在纯氧中燃烧产生的光能多，根据能量守恒，放出的热量就少，C正确；
D．吸热反应和放热反应指的是化学变化，而氯化钠晶体熔化属于物理变化，只能叫吸收能量的过程，不能叫吸热反应，D错误；
故选C。
4．C
【分析】
该装置为氢氧燃料电池，总反应为，通氢气的一极为负极，发生氧化反应，通氧气的一极为正极，发生还原反应，考虑到碱性环境，正极反应式为，氢氧燃料电池能量转化率高，对环境友好，是一种具有广阔应用前景的绿色电源，据此解题。
【详解】
A．通氢气的一极为负极，发生氧化反应，故A正确；
B．该装置为氢氧燃料电池，总反应为，故B正确；
C．b电极反应式中得到电子写成失去电子，应为：，故C错误；
D．氢氧燃料电池能量转化率高，对环境友好，是一种具有广阔应用前景的绿色电源，故D正确；
故选C。
5．D
【详解】
①由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，可判断出锌为负极，石墨为正极，①正确；
②干电池是一次电池，只能实现化学能向电能的转化，②错误；
③电池工作时，电子从负极Zn流向正极石墨，③错误；
④NH4Cl和ZnCl2都是强酸弱碱盐，水解使电解质溶液显酸性，所以长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而产生H2O，糊状物也越来越稀，可能流出而腐蚀用电器，④正确；
综上所述可知，说法正确的是①④，故合理选项是D。
6．C
【详解】
A．干电池工作时，负极失去电子、在正极得到电子，有电子的转移，一定发生氧化还原反应，故A正确；
B．在原电池中活泼金属锌作负极，石墨做正极，故B正确；
C．原电池工作时，电子由负极锌经导线流向正极石墨电极，故C错误；
D．长时间连续使用该原电池，由于锌筒慢慢溶解而破损，且放电过程中有生成，糊状物会越来越稀，故其很可能流出，腐蚀用电器，故D正确；
答案选C。
7．B
【分析】
A.
蓄电池放电时，该装置是原电池，铅失去电子化合价升高，为电池的负极；
B.
电解液为硫酸，铅失去电子生成的二价铅与硫酸根离子结合成硫酸铅；
C.
据化学方程式分析，1
mol
Pb应转移2
mol电子，消耗2
mol硫酸；
D.
放电时负极铅变为硫酸铅增加硫酸根，正极反应为PbO2+SO42-+2e-+4H+=PbSO4+2H2O，1
mol
PbO2变为PbSO4增加6
4g，据此计算。
【详解】
A.
蓄电池放电时，该装置是原电池，负极上失电子发生氧化反应，该装置中Pb失电子发生氧化反应，所以Pb是负极，PbO2为正极，A错误；
B.
负极上Pb失电子后和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为Pb
+SO42-(aq)-2e-=PbSO4，B正确；
C.
1
mol
Pb反应转移2
mol电子，反应消耗2mol
H2SO4，C错误；
D.
放电时两电极质量均增加，负极的电极反应式为Pb
+SO42-(aq)-2e-=PbSO4，每转移1
mol电子时电极质量增加48
g，正极的电极反应式为PbO2+SO42-+2e-+4H+=PbSO4+2H2O，每转移1
mol电子时电极质量增加32
g，D错误；
故合理选项是B。
【点睛】
本题考查二次电池，主要根据反应方程式判断原电池和电解池，特别是电极反应式的书写，要结合电解质溶液分析，根据同一闭合回路中电子转移数目相等进行计算。
8．A
【详解】
A．负极是还原剂失电子，发生氧化反应，负极反应式：Pb﹣2e﹣+SO42﹣＝PbSO4，故A正确；
B．电池放电时，正极消耗氢离子，溶液的酸性减弱，故B错误；
C．PbO2得电子，被还原，故C错误；
D．PbO2是氧化剂，是电池的正极，故D错误；
故选A。
9．C
【分析】
由放电时总反应
和装置图可知，金属Zn为负极，放电时发生反应：，多孔碳为正极反生反应：
，充电时总反应为总反应，金属Zn为阴极，多孔碳为阳极，以此分析。
【详解】
A.
放电时，负极反应为，故A正确；
B.
充电时，反应为电解质溶液中c(OH)-逐渐增大，故B正确；
C.
由电极反应：可知，放电时，当0.1molZn完全溶解时，流经电解质溶液的电子为0.2mol，个数约为1.204×1022，故C错误；
D.
采用多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，故D正确；
故答案选：C。
【点睛】
二次电池判断正负极可以通过总反应方程式来判断，正极发生还原反应，负极发生氧化反应。
10．B
【详解】
A．工业合成氨需要在高温、高压、催化剂作用下完成，而此法合成氨是利用生物燃料电池原理，反应条件温和，还可提供电能，选项A正确；
B．根据图示及元素化合价变化特点，可知转化为的过程应该在负极区完成，不是正极区，选项B错误；
C．在固氮酶的作用下得电子发生还原反应，转化为，选项C正确；
D．电池工作时，原电池中阳离子由负极区移向正极区，选项D正确。
答案选B。
11．B
【分析】
由题给示意图可知，氢离子向b极移动，则通入氢气的a电极为燃料电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，通入空气的b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水。
【详解】
A.由分析可知，a极是负极，故A正确；
B.由分析可知，b极是正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为，故B错误；
C.电池工作时，电子由负极通过灯泡流向正极，则电子由a极通过灯泡流向b极，故C正确；
D.氢氧燃料电池的总反应为，生成物为H2O，则氢氧燃料电池是绿色高效的环保电池，故D正确；
故选B。
12．C
【分析】
根据电池总反应Zn+2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ZnO分析可知，Zn化合价升高，失去电子，故Zn为原电池负极，发生反应为Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O，MnO2的Mn化合价降低，得到电子，作正极，发生的电极反应为：2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-，结合选项即可分析解答问题。
【详解】
A．根据上述分析，电极为电源正极，A选项错误；
B．Zn为原电池负极，发生反应为Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O，则电极附近溶液的降低，B选项错误；
C．MnO2作原电池正极，发生的电极反应为：2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-，C选项正确；
D．电子只能在外电路中流动，不能流经电解液，D选项错误；
答案选C。
【点睛】
D选项为易错选项，在解答原电池问题时需要注意：电子只能在外电路中转移，离子只能在电解质溶液（内电路）中转移。
13．A
【详解】
A.
是中间产物，该反应的催化剂是，A错误；
B.
由反应①＋反应②得总反应：，可知整个过程没有消耗，B正确；
C.
二氧化铈（）在太阳能作用下将，转变为、、CO，实现了太阳能向化学能的转化，C正确；
D.
第一个反应中氧元素化合价升高，在第一个反应中作氧化产物，D正确；
答案选A。
14．D
【详解】
A．
属于一种新型的单质，A项错误；
B．
的过程中吸收的能量为，B项错误；
C．
1mol转化为时的能量变化为，即放出734kJ能量，C项错误；
D．
和均为氮元素形成的单质，互为同素异形体，转化为属于化学变化，D项正确；
故选D。
15．D
【详解】
①反应为放热反应，①错误；
②为吸热反应，②错误；
③
为吸热反应，为放热反应，③错误；
④化合反应可能是吸热反应，如，分解反应可能是放热反应，如，④错误；
故①②③④均错误，故D符合；
故选D。
16．523
2255
193
>
【分析】
【详解】
(1)由题图可知，与反应生成和放出的能量为，故答案为：523；
(2)与断键吸收的能量为，故答案为：2255；
(3)化学键断裂吸收能量，化学键生成释放能量，断裂键所需的能量为，则化学键断裂吸收的能量为，解得，故答案为：193；
(4)据图可知，与反应生成和放出的能量。(1)放出能量，因此当有(1)生成时，放出的能量大于，故答案为：>。
17．Pb＋SO42-–2e-=PbSO4
增重
CH4＋10OH－–8e－＝CO32—＋7H2O
0.8
Cu
Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O
【分析】
【详解】
(1)根据总方程式可知负极是Pb失去电子转化为硫酸铅，反应式为
Pb＋SO42-–2e-=PbSO4，因此反应一段时间后负极的质量增重；
(2)甲烷在负极通入，发生失去电子的氧化反应，电解质溶液显碱性，则该电池极的负电极反应式是CH4＋10OH－–8e－＝CO32-＋7H2O；标准状况下，2.24L的甲烷是0.1mol，全部反应后，电子转移0.8mol。
(3)常温下铝在浓硝酸中钝化，将铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中铝是正极，铜是负极；铝能与氢氧化钠溶液反应，所以插入烧碱溶液中铝是负极，负极反应式为Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O。
【点睛】
原电池正负极的判断需要注意：原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；b.Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。
18．搅拌使混合物充分接触并反应
吸收反应中产生的氨气
Ba(OH)2?8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
结冰
吸热
＜
【分析】
Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合于烧杯中用玻璃棒搅拌有利于充分接触，加速反应进行，快速搅拌使温度快速下降，二者反应生成氨气，氨气对人体有害，污染大气，根据氨气的性质，可用稀硫酸吸收，烧杯和玻璃片之间的水结冰会将二者粘在一起，反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应是一个吸热反应，据此分析解答。
【详解】
(1)为了使反应物迅速混合而充分反应，使温度迅速下降，从而使反应现象更加明显，所以实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌，使混合物充分接触并反应；
(2)该反应中有氨气生成，氨气对人体有害的气体，会对环境造成污染，所以不能直接排放到大气中，应该所以完全吸收装置，可以使用稀硫酸吸收；
(3)Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应生成氯化钡、氨气和水，化学反应方程式为Ba(OH)2?8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O；
(4)通过玻璃片上结冰现象，可以知道氢氧化钡晶体和氯化铵之间的反应是吸热的，反应物的总能量小于生成物的总能量。
【点睛】
吸热反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量；放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量。
19．不相同
负
正
负极
能与溶液反应，而不与溶液反应
在浓硝酸中发生钝化，可与浓硝酸发生反应，失去电子被氧化，即是负极，是正极
另一个电极材料的活动性、电解质溶液
【分析】
根据电流表指针偏转方向确定电流方向，根据原电池原理分析解答。
【详解】
（1）金属与酸构成的原电池中，活泼金属作负极，Mg的活泼性大于Al，所以实验1中Al作正极，而Al的活泼性大于Cu，所以实验2中Al作负极，故答案为：不相同；
（2）实验3中Al作负极，负极的电极反应式为，石墨作正极，正极的电极反应式为，电池总反应为，故答案为：负；；正；；；
（3）实验4中Mg不与NaOH溶液发生反应，Al与NaOH溶液发生反应：，Al失去电子，则Al作负极，负极的电极反应式为，故答案为：负极；Al能与NaOH溶液反应，而Mg不与NaOH溶液反应；；
（4）实验5中Al遇浓硝酸发生钝化，Zn与浓硝酸发生氧化还原反应，Zn作负极，Al作正极，电子由负极流向正极，故答案为：在浓硝酸中发生钝化，可与浓硝酸发生反应，失去电子被氧化，即是负极，是正极；
（5）根据上述实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素是另一个电极材料的活动性、电解质溶液，故答案为：另一个电极材料的活动性、电解质溶液。