2020-2021学年高一化学下学期鲁科版（2019）必修第二册第2章化学键 化学反应规律第2节化学反应与能量变化课时训练

2020-2021学年高一化学第二学期鲁科版（2019）必修第二册第2章化学键
化学反应规律第2节化学反应与能量变化课时训练
一、选择题
1．如图是某化学反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是
A．该反应为吸热反应
B．该图中化学能转化为热能
C．因为生成物的总能量低于反应物的总能量，
所以该反应不需要加热就能进行
D．断开反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量
2．下列关于H2(g)+X2(g)生成HX(g)(X=F、Cl、Br)的描述，图示正确的是
A．
B．
C．
D．
3．下列关于能量转化正确的是
A．要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．2H2+O2=2H2O为放热反应，但需要加热或点燃才能发生，所以不能将此反应设计成原电池
C．H2、N2、N?H的键能分别为a
kJ?mol?1、b
kJ?mol?1、c
kJ?mol?1，则3molH2和1molN2充分反应，放出的能量为6c?3a?bkJ
D．原电池装置不能把所有化学反应的化学能直接转化成电能
4．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：
下列说法正确的是
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
5．下列变化属于吸热反应的是：①液态水汽化?②Ba(OH)28H2O晶体和NH4Cl晶体混合搅拌有氨气放出?③浓硫酸稀释?④氯酸钾分解?⑤生石灰跟水反应
A．②
B．①②④
C．②④
D．①④⑤
6．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是
A．
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
C．灼热的炭与CO2反应
D．甲烷在O2中的燃烧反应
7．对于如图装置，下列说法正确的是
A．如果将铜片换成铁片，则锌片为正极，发生氧化反应
B．如果将稀硫酸换成葡萄糖溶液，也能使电流表指针偏转
C．装置中电子流动方向“锌电极→电流表→铜电极→锌电极”，形成闭合回路
D．银锌纽扣电池的放电反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应
8．如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，下列关于该装置的说法正确的是
A．外电路电流方向为：X—外电路—Y
B．若两极分别为铁棒和碳棒，则X为碳棒，Y为铁棒
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两极都是金属，则它们的活动性顺序为X＞Y
9．“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是
A．镁片作为正极
B．食盐水作为电解质溶液
C．电池工作时镁片逐渐被消耗
D．电池工作时实现了化学能向电能的转化
10．某同学按照以下4个实验方案形成闭合回路，设计原电池，其中正确的是
选项
正极材料
负极材料
离子导体
A
Cu
Al
浓溶液
B
Cu
Al
NaOH溶液
C
Mg
Al
稀盐酸
D
Al
Mg
NaOH溶液
A．A
B．B
C．C
D．D
11．沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图.下列说法中错误的是
A．碳棒b极电势比碳棒a极电势高
B．光照强度对电池的输出功率无影响
C．碳棒b电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O
D．酸性增强不利于菌落存活，工作一段时间后，电池效率降低
12．下列说法正确的是
A．流水、风力、蒸汽是一次能源，电力是二次能源
B．普通锌锰电池是一次电池，碱性锌锰电池是二次电池
C．铅蓄电池是二次电池，氢氧燃料电池的活性物质储存在电池内部
D．废旧电池的集中处理的主要目的是防止电池中的重金属污染水源及土壤
13．Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池电池反应式为2AgCl+Mg=Mg2++2Ag+2Cl-。有关该电池的说法不正确的是
A．Mg为电池的负极
B．正极的电极反应式为AgCl+e-=Ag+Cl-
C．不能被KCl溶液激活
D．可用于海上应急照明供电
14．有一种银锌微型纽扣电池.其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH,某一电极反应为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,电池总反应为Ag2O+Zn=2Ag+ZnO。下列有关叙述不正确的是
A．Zn为负极、Ag2O为正极
B．电池工作时,正极质量逐渐减小
C．电池工作时,电子由Zn极经外电路流向Ag2O极
D．电路中每通过0.2mol电子,负极的质量理论上减少6.5g
15．据报道，美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点，其电池反应为：2Zn+O2═2ZnO，其原料为锌、空气和碱性电解质溶液，则下列叙述正确的是
A．锌为正极，空气在负极反应
B．负极还原反应，正极氧化反应
C．负极的电极反应为：Zn+2OH﹣﹣2e﹣═ZnO+H2O
D．电池工作时溶液的pH
升高
二、实验题
16．实验室利用下列装置(加热装置已省略)模拟工业生产制备少量硝酸。请回答下列问题：
(1)实验结束时，两种反应气体中需要再持续通入________(填化学式)一段时间，有同学认为B与氢氧化钠溶液间也应放置A装置，理由是___________。
(2)B中反应的化学方程式为____________。
(3)实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达700℃以上。下列图示中，能够正确表示该反应过程中能量变化的是___________(填序号)，说明断键吸收的能量_________(填“大于”“小于”或“等于”)成键放出的能量。
(4)控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。当二者比例不合适时，A中不仅有红棕色气体产生，还伴有白烟。则产生红棕色气体的化学方程式为___________，白烟的化学式是__________。
17．为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用如图所示的装置进行实验，回答下列问题。
Ⅰ.用甲装置进行第一组实验：
(1)在保证电极反应不变的情况下，下列材料不能代替左侧Cu电极的是_______(填序号)。
A．石墨
B．镁
C．银
D．铂
(2)实验过程中，SO_____(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象有_______。
Ⅱ.该小组同学用乙装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，Y极溶液逐渐变成紫红色，停止实验后观察到铁电极明显变细，电解液仍澄清。查阅资料知，高铁酸根离子(FeO)在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，填写下列空白：
(3)电解过程中，X极溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)电解过程中，Y极发生的电极反应为_______和_______。
(5)已知K2FeO4和Zn可以构成碱性电池，其中K2FeO4在电池中作正极材料，电池总反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，则该电池正极发生的电极反应为：_______。
三、元素或物质推断题
18．X、Y、Z、W、R、P、Q是短周期主族元素，部分信息如下表所示：
X
Y
Z
W
R
P
Q
原子半径/nm
0.154
0.074
0.099
0.075
0.143
主要化合价
-4，+4
-2
-1，+7
-3，+5
+3
其他
阳离子核外无电子
无机非金属材料的主角
焰色反应呈黄色
（1）R在自然界中有质量数为35和37的两种核素，它们之间的关系是互为___。
（2）Z的单质与水反应的化学方程式是___；R与Q两元素最高价氧化物水化物反应的离子方程式___。
（3）Y与R相比，非金属性较强的是___（用元素符号表示），下列事实能证明这一结论的是___（填字母序号）。
a.常温下Y的单质呈固态，R的单质呈气态
b.稳定性XR>YX4
c.Y与R形成的化合物中Y呈正价
（4）写出工业制取Y的单质的化学方程式___。
（5）反应3X2(g)+P2(g)2PX3(g)过程中的能量变化如图所示回答下列问题：
①该反应是___反应(填“吸热”“放热”)；
②反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?___，原因是___（从能量说明）
参考答案
1．B
【详解】
A．
因为生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应为放热反应，故A错误；
B．
反应为放热反应，该图中化学能转化为热能，故B正确；
C．
加热是反应条件，与反应吸放热没有必然联系，故C错误；
D．
断开反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量，反应放热，故D错误；
故选B。
2．A
【详解】
断键吸热，成键放热，非金属性F＞Cl＞Br，非金属性越强，氢化物越稳定，能量越低，同时非金属性越强，对氢原子的吸引力越强，原子核间距越短，所以正确的图示是。
答案选A。
3．D
【详解】
A．放热反应、吸热反应与反应时需要加热无关，与反应物总能量和生成物总能量有关，故A错误；
B．2H2+O2=2H2O为放热反应，需要加热或点燃才能发生，设计成原电池是自发进行的放热的氧化还原反应，因此该反应能设计成原电池，故B错误；
C．H2、N2、N?H的键能分别为a
kJ?mol?1、b
kJ?mol?1、c
kJ?mol?1，则3molH2和1molN2充分反应，由于反应是可逆反应，反应不完全，因此放出的能量小于6c?3a?bkJ，故C错误；
D．原电池装置不能把化学能全部转化成电能，会有一部分能量损失，故D正确。
综上所述，答案为D。
4．C
【详解】
A．由题图可知反应物总能量高于生成物总能量，为放热过程，故A错误；
B．由题图可知不存在CO的断键过程，故B错误；
C．CO与O在催化剂表面形成CO2?,CO2含有极性共价键，故C正确；
D．状态I→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，而不是与O2反应的过程，故D错误；
故选C。
5．C
【详解】
①液态水汽化是吸热过程，但是物理变化，故①错误；?
②Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合搅拌有氨气放出，是吸热反应，故②正确；
③浓硫酸稀释是放热过程，故③错误；
④氯酸钾分解是吸热反应，故④正确；
⑤生石灰跟水反应是放热反应，故⑤错误；
②④正确，故答案为C。
6．C
【详解】
A．由图像可知N2与H2反应是放热反应，且是氧化还原反应，A错误；
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应，但是非氧化还原反应，B错误；
C．灼热的炭与CO2反应是吸热反应，且是氧化还原反应，C错误；
D．甲烷在O2中的燃烧反应是氧化还原反应，但是放热反应，D正确；
故选C。
7．D
【详解】
A．将铜片换成铁片，锌比铁活泼，则锌作负极，铁为正极，故A错误；
B．葡萄糖是非电解质，其溶液不导电，不能构成原电池，不能使电流表指针偏转，故B错误；
C．原电池中负极失电子经导电流向正极，再利用溶液中的离子做定向移动构成闭合回路，故C错误；
D．由电池总反应可知，该纽扣电池的反应中Zn为还原剂、Ag2O为氧化剂，故Zn为负极、发生氧化反应，Ag2O为正极、发生还原反应，故D正确；
故选：D。
8．D
【详解】
A.根据图片知该装置是原电池,外电路中电子从X电极流向Y电极,电流的流向与此相反,即Y→外电路→X,选项A错误；
B.原电池中较活泼的金属作负极,较不活泼的金属或导电的非金属作正极,若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X为Fe,选项B错误；
C.X是负极,负极上发生氧化反应；Y是正极,正极上发生还原反应,选项C错误；
D.
原电池中较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，该原电池中X是负极，Y是正极，所以若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X＞Y，
选项D正确；
答案选D。
9．A
【详解】
A．从电池反应看，Mg由0价升高到+2价，则镁片失电子，作负极，A错误；
B．食盐水中含有Na+和Cl-，具有导电性，可作为电解质溶液，B正确；
C．电池工作时，镁片不断失电子生成Mg2+进入溶液，所以镁片逐渐被消耗，C正确；
D．电池工作时，通过发生化学反应产生电流，从而实现化学能向电能的转化，D正确；
故选A。
10．B
【详解】
A．常温下，浓硝酸使铝钝化，铜与浓硝酸反应，因此金属铜为负极，铝为正极，故A错误；
B．铝与氢氧化钠溶液反应而铜不反应，所以铝做负极，铜做正极，故B正确；
C．镁的活泼性大于铝，镁与盐酸反应，因此金属镁为原电池的负极材料，金属铝为正极材料，故C错误；
D．金属铝与氢氧化钠溶液反应而镁与氢氧化钠溶液不反应，所以铝失电子、作负极，镁作正极，故D错误；
故选B。
11．B
【分析】
根据氢离子的流向可知碳棒b为正极，光合菌产生的O2的电子结合H+得到H2O，碳棒a为负极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S，S在硫氧化菌的作用下被氧化为硫酸根。
【详解】
A．根据分析可知b极为正极，a极为负极，正极的电势高于负极，A正确；
B．光照强度越强，光合作用越强，产生的氧气越多，电池的输出功率更大，即光照强度对电池的输出功率有影响，B错误；
C．b为正极，光合菌产生的O2的电子结合H+得到H2O，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，C正确；
D．酸性增强不利于菌落存活，负极失电子发生的氧化反应会减慢，故工作一段时间后，电池效率降低，D正确；
综上所述答案为B。
12．D
【详解】
A．一次能源是指在自然界现成存在的能源，二次能源是指由一次能源加工转换而成的能源产品，流水、风力属于一次能源，蒸汽、电力为二次能源，A项错误；
B．一次电池是放电后不能再充电使其复原的电池，普通锌锰电池和碱性锌锰电池都是一次电池，B项错误；
C．铅蓄电池可以多次重复使用，属于二次电池，燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供燃料和氧化剂，C项错误；
D．废旧电池中渗漏出的汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染，故废旧电池的集中处理的主要目的是防止电池中的重金属污染水源及土壤，D项正确；
答案选D。
13．C
【分析】
根据电池反应知，Mg元素化合价由0价变为+2价，所以Mg为负极，AgCl为正极，负极反应式为：Mg-2e-=Mg2+，正极反应式为AgCl+e-=Ag+Cl-，据此解答。
【详解】
A．根据化合价变化可知，Mg元素化合价升高发生氧化反应，所以Mg为负极，A正确；
B．AgCl是正极，正极得到电子发生还原反应，电极反应式为：AgCl+e-=Ag+Cl-，B正确；
C．电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池电池，所以KCl溶液也可以激活电池，C错误；
D．电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池电池，工作时将化学能转化为电能，可用于海上应急照明供电，D正确；
答案选C。
14．D
【分析】
银锌微型纽扣电池的电极分别是Ag2O和Zn，某一电极反应为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，可知Zn元素被氧化，所以Zn应作负极，Ag2O中Ag元素被还原作正极。
【详解】
A．根据分析可知Zn为负极、Ag2O为正极，故A正确；
B．电池工作时Ag2O为正极，根据总反应可知正极反应为Ag2O+H2O+2e?=2Ag+2OH?，Ag2O转化为Ag，所以正极质量减小，故B正确；
C．电池工作时电子由负极流向正极，即由Zn极经外电路流向Ag2O极，故C正确；
D．负极为Zn，电极反应为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，Zn转化为ZnO，负极的质量增加而不是减少，故D错误；
综上所述答案为D。
15．C
【分析】
根据化合价变化可知Zn被氧化，作原电池的负极，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，根据电池反应时确定溶液pH的是否变化
【详解】
A．锌失去电子化合价升高，发生氧化反应作原电池负极，氧气得到电子发生还原反应，所以空气进入正极进行反应，错误；
B．正极上得电子发生还原反应，负极上失电子发生氧化反应，错误；
C．负极上锌失电子和氢氧根离子反应生成氧化锌，电极反应式为：Zn+2OH﹣﹣2e﹣═ZnO+H2O，正确；
D．根据电池反应2Zn+O2═2ZnO可知，电解质溶液中氢氧根离子浓度不变，所以pH不变，错误；
故选C。
16．O2
防止倒吸
A
小于
【分析】
氨气和氧气在催化剂的作用下加热反应生成NO和H2O，NO和O2反应生成NO2，NO2和B中水反应生成HNO3，A用作安全瓶，目的是防倒吸，尾气用NaOH溶液吸收，防止污染空气。
【详解】
(1)实验结束时，两种反应气体中需要再持续通入O2一段时间，使氮氧化物尽可能转化为HNO3；A用作安全瓶，目的是防倒吸，B与氢氧化钠溶液反应易引起倒吸，因此B与NaOH溶液间也应放置A装置，作用是防止倒吸；
(2)B中NO2和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为；
(3)当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达700℃以上，说明氨的催化氧化是放热反应，反应物总能量高于生成物，因此能够正确表示该反应过程中能量变化的是A；说明断键吸收的能量小于成键放出的能量；
(4)红棕色气体为二氧化氮，氨催化氧化产生的一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，反应的化学方程式为；还伴有白烟应是二氧化氮与水生成硝酸，过量氨气与硝酸反应生成的所致。
17．B
从右向左
滤纸上有蓝色沉淀产生(答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可)
增大
4OH--4e-=2H2O+O2↑
Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O
2FeO+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-
【分析】
甲装置中左侧为原电池装置，锌比铜活泼，则锌为负极，锌失电子，生成锌离子；铜为正极，铜离子得电子生成单质铜；电池的内电路中，阴离子向负极移动；外电路电解池中，阴离子向阳极移动；乙为电解池，铁作阳极，铁失电子，与溶液中的氢氧根离子生成高铁酸根离子和水；X作阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子。
【详解】
Ⅰ．(1)甲装置中左侧为原电池装置，锌作负极，铜作正极，由于需保证电极反应不变，故正极材料的活泼性不能大于Zn，因此不能用镁代替铜，答案选B；
(2)硫酸根离子向负极移动，移动方向为从右向左。M极作阳极，失去电子有铜离子生成，铜离子结合氢氧根离子生成氢氧化铜沉淀。故答案为：从右向左；滤纸上有蓝色沉淀产生；
Ⅱ．(3)X极作阴极，得到电子生成氢气和氢氧根离子，故X极溶液的逐渐增大。故答案为：增大；
(4)由题意可知，铁作阳极，铁失去电子生成。电极反应为4OH??4e?===2H2O+O2↑和Fe?6e?+8OH?===+4H2O，故答案为：4OH??4e?===2H2O+O2↑；Fe?6e?+8OH?===+4H2O；
(5)碱性电池中锌作负极，失去电子，在正极得到电子转化为氧化铁，电极反应为：2+6e?+5H2O===Fe2O3+10OH?，故答案为：2+6e?+5H2O===Fe2O3+10OH?。
18．同位素
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
3H++Al(OH)3=Al3++3H2O
Cl
b、c
SiO2+2CSi+2CO↑
放热
不影响
催化剂不改变平衡的移动
【分析】
X、Y、Z、W、R、P、Q是短周期主族元素，X阳离子核外无电子，则X为H元素；Y的化合价主要为-4，+4，是无机非金属材料的主角，则Y为Si元素；Z焰色反应呈黄色，则Z为Na元素；R的主要化合价为-1，+7，则R为Cl元素；W有-2价，处于VIA族，原子半径小于Cl，故W为O元素；Q主要化合价为+3价，原子半径Na>
Q
>
Cl
，则Q为Al元素；P有-3、+5价，处于VA族，原子半径小于Cl，故P为N元素；
【详解】
（1）R在自然界中有质量数为35和37的两种核素，中子数不同，二者互为同位素；
（2）Z为Na元素，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应方程式为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，R与Q两元素最高价氧化物水化物分别为HClO4、Al(OH)3，二者反应离子方程式为：
3H++Al(OH)3=Al3++3H2O；
（3）Y为Si元素，R为Cl元素，同周期自左而右，非金属性增强，所以非金属性Si<
C1；
a．状态属于物理性质，不能说明元素的非金属性强弱，a错误；
b．非金属越强，氢化物越稳定，稳定性XR
>
YX4
，说明X的非金属性强，b正确；
c．Y与R形成的化合物中Y呈正价，说明R吸引电子能力强，
R的非金属性强，c正确；
故选bc；
（4）工业制取Y(Si)的单质用SiO2和C在高温下反应，化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑；
（5）①由图可以知道，反应物总能量高于生成物总能量，则该反应是放热反应；
②催化剂可以降低反应的活化能，加快化学反应速率，但不改变平衡的移动，不影响反应热；
【点睛】
本题要注意第（2）题，HClO4是强酸，书写离子方程式时需要拆开。