2021学年第一节 化学反应与能量变化同步训练题

这是一份2021学年第一节 化学反应与能量变化同步训练题，共15页。试卷主要包含了单选题，非选择题，实验题等内容，欢迎下载使用。
化学反应与能量变化
一、单选题（15题）
1．根据原电池原理，下列反应不能设计成原电池的是
A．2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O
B．Fe+CuSO4= FeSO4 +Cu
C．HCl+NaOH=H2O+NaCl
D．2H2S+SO2=3S ↓+2H2O
2．一种生产和利用氢能的途径如图所示，下列说法错误的是

A．氢能是利用太阳能等产生的，故属于二次能源
B．图中能量转化的方式至少有五种
C．太阳能、风能、氢能都属于新能源
D．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同
3．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小 D．产生气泡的速率甲比乙慢
4．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，指针指向M，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的组合是


M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸溶液
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液

A．A B．B C．C D．D
5．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极，两电极插入KOH溶液中，向两极分别通入乙烷和氧气，其中一电极反应式为C2H6＋18OH--14e-=2＋12H2O。有关此电池的推断正确的是
A．通入氧气的电极为正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e-=4OH-
B．电池工作过程中，溶液的OH-浓度减小，pH逐渐增大
C．电解质溶液中的OH-向正极移动，K+向负极移动
D．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2∶7
6．一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法正确的是

A．电池工作时，光能转变为电能，Y为电池的负极
B．镀铂导电玻璃的作用是传递
C．电解质溶液中发生反应：
D．电池的电解质溶液中和的浓度均几乎不发生变化
7．纯锌跟稀硫酸反应速率很小，为了加快锌的溶解和放出氢气的速率，并且使产生氢气的量不变，当锌过量时，可向其中加入少量
A．硫酸铜溶液 B．硫化铜固体 C．铜 D．镁条
8．用铜片、锌片和硝酸银溶液组成的原电池，正极上发生的电极反应是
A．Zn-2e = Zn2+ B．Ag+ + e = Ag C．Cu-2e = Cu2+ D．2H+ + 2e = H2
9．下列装置中能组成原电池的是
A． B． C． D．
10．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：。根据此反应判断下列叙述中正确的是

A．是电池的负极 B．是负极
C．得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强
11．镁燃料电池以镁合金作为电池的一极，向另一极加入，电解质溶液是酸化的NaCl溶液，放电时的总反应为，下列关于该电池的说法正确的是
A．放电时在正极得电子 B．正极的电极反应视为
C．镁合金为电源负极，发生氧化反应 D．放电时正极附近溶液的酸性增强
12．碱性锌锰干电池是一种使用广泛的便携式电源。电池总反应为，下列说法错误的是
A．MnOOH中Mn的合价为+3
B．参与正极反应的物质为和
C．负极的电极反应为
D．电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极
13．原电池的正负极不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，则下列说法正确的是
A．Mg、Al、稀硫酸组成的原电池，负极的电极反应式为
B．Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为
C．由Fe、Cu、硫酸铜溶液组成的原电池，负极的电极反应式为
D．由Fe、Cu、溶液组成的原电池，负极的电极反应式为
14．X、Y、Z、W四块金属板分别作电极用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y作电极时，X为负极；Z、W作电极时，电流方向是W→Z；X、Z作电极时，Z极上产生大量气泡；W、Y作电极时，W极发生氧化反应。据此判断这四种金属的活动性顺序为
A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X
15．中科院研制出一种陶瓷基混合导体透氧膜，它允许电子和O2-同时透过，可实现水连续分解制H2，工作时，CO、H2O分别在透氧膜的两侧反应，工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．CO在b侧反应
B．该装置实现了太阳能转化为化学能
C．当产生H2 33.6 L时，CO消耗1.5 mol
D．a侧的电极反应式为：H2O + 2e- = H2↑+ O2-
二、非选择题（4大题）
16．依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。盐桥是为了让两个池形成闭合回路。

(1)电极X的材料是______；电解质溶液Y是______。
(2)银电极为电池的______极，发生的电极反应为  ____________，X电极上发生的电极反应为______________________。
(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极。
(4)X电极看到的现象是_________________，发生 ___________填氧化或还原反应。
(5)上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为______________________。
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
Al、Mg
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、C(石墨)
稀盐酸
偏向石墨
4
Al、Mg
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al

试根据上表中的实验现象回答下列问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同？__(填“是”或“否”)。
(2)由实验3完成下列填空：
①铝为__极，电极反应式：__。
②石墨为__极，电极反应式：__。
③电池总反应式：__。
(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：__。
19．原电池是将化学能转化为电能的装置。

I． a为铜片，b为铁片，烧杯中是稀硫酸溶液
(1)当开关K断开时产生的现象为_______ ；当开关K闭合时，产生的现象为_________。
A．a不断溶解        B．b不断溶解        C．a上产生气泡     D．b上产生气泡          E．溶液逐渐变蓝
(2)闭合开关K，反应一段时间后断开开关K，经过一段时间后，下列叙述不正确的是___________ 。
A．溶液中H+浓度减小          B．正极附近浓度逐渐增大   
C．溶液中含有FeSO4            D．溶液中浓度基本不变
II．FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，反应过程的离子方程式为 ________ ，若将此反应设计成原电池，请写出该原电池负极电极反应为_______，正极电极反应为______。
III．如图是氢氧燃料电池构造示意图。

下列说法不正确的是______
A．a极是负极                                   
B．电子由b通过溶液流向a
C．该电池总反应是2H2＋O2=2H2O     
D．氢氧燃料电池是环保电池

参考答案：
1．C
A．该反应为燃料的燃烧反应，属于氧化还原反应，可以设计成燃料电池，乙醇作负极，氧气作正极，故A不选；
B．Fe、Cu元素的化合价变化，为氧化还原反应，可设计成原电池，故B不选；
C．反应中没有元素的化合价变化，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，故C选；
D．反应中S元素的化合价变化，为氧化还原反应，可设计成原电池，故D不选；
故选C。
2．D
A．氢能是利用太阳能等产生的，故属于二次能源，选项A正确；
B．图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化等，选项B正确；
C．太阳能、风能、氢能都属于新能源，选项C正确；
D．太阳能电池的供电原理实际是热能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二者是不相同的，选项D错误；
答案选D。
3．C
A．甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，铜是正极，铜片表面均有氢气产生，故A错误；       
B．甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，铜是正极；乙中铜、锌没有连接，不构成原电池，故B错误；
C．两烧杯中都发生反应，溶液的c(H＋)均减小，故C正确；       
D．甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，产生气泡的速率甲比乙快，故D错误；
选C。
4．C
电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，说明M、N与池中液体构成了原电池。N棒变细，作负极，M棒变粗，说明溶液中的金属阳离子在M极上得到电子，生成金属单质，M变粗，M做原电池的正极。
【详解】
A．如果是锌、铜、稀硫酸构成原电池，则电池总反应式为Zn+2H＋=Zn2++H2↑，Zn作负极， M极变细，A项错误；
B．如果是铁、铜、稀盐酸构成原电池，电池总反应式为Fe+2H＋= Fe2++H2 ↑，则铁是负极，铜棒M 是不会变粗的，B项错误；
C．如果是银、锌、硝酸银溶液构成原电池，电池总反应式为 Zn+2Ag+=Zn2++2Ag，则锌是负极，N棒变细，析出的银附在银上，M棒变粗，C项正确；
D．如果是锌、铁、硝酸铁溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+，Zn作负极，M极变细，D项错误；
答案选C。
5．A
燃料电池中发生的反应一般是燃料和氧气的氧化还原反应，通入氧气的一极为正极，通入燃料的一极为负极。
【详解】
A．根据题目已知：其中一电极反应式为C2H6＋18OH--14e-=2＋12H2O可知，通入乙烷的一极为负极，则通入氧气的一极为正极，在碱性溶液中，正极电极反应式为2H2O＋O2＋4e-=4OH-，故A正确；
B．电池工作的总反应为：2C2H6+7O2+8OH-=4+10H2O，消耗了OH-，OH-浓度减小，溶液的pH逐渐降低，故B错误；
C．在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以OH-向负极移动，K+向正极移动，故C错误；
D．正极上参加反应的气体为氧气，负极上参加反应的气体为乙烷，根据总反应方程式：2C2H6+7O2+8OH-=4+10H2O，正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2，故D错误；
故选A。
6．D
由图中电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应为：2Ru2+-2e-=2Ru3+，Y 电极为原电池的正极，电解质为I-和I3-的混合物，在正极上得电子被还原，正极反应为+2e-=3I-。
【详解】
A． 电池工作时，光能转变为电能，由图电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极， A错误；
B．电池工作时，镀铂导电玻璃电极为原电池的正极，正极上发生还原反应，则镀铂导电玻璃的作用是作正极材料， B错误；
C．电池工作时，负极反应为2Ru2+-2e-=2Ru3+，正极反应为+2e-=3I-，又Ru2+和Ru3+，和I-相互转化，所以电解质溶液未发生反应，C错误；
D．由电池中发生的反应可知，在正极上得电子被还原为I-，后又被氧化为，和I-相互转化，电池的电解质溶液中和的浓度均几乎不发生变化，D正确；
答案选D。
7．C
A．锌和铜离子反应生成铜，铜、锌和稀硫酸能构成原电池而加快反应速率，但影响氢气的产量，故A错误；
B．CuS难溶于水，不与稀硫酸反应，加入CuS固体对反应速率和氢气产量无影响，故B错误；
C．向硫酸溶液中加入铜，铜、锌和稀硫酸构成原电池，加快反应速率且不影响氢气的产量，故C正确；
D．向硫酸溶液中加入镁条，锌、镁和稀硫酸构成原电池，加快反应速率，但镁也和稀硫酸反应生成氢气，所以影响氢气产量，故D错误；
故选：C。
8．B
Cu、Zn都能和硝酸银反应，则活泼性较强的Zn做负极，Cu做正极，正极为溶液中Ag+得电子生成Ag，电极反应式为：Ag+ + e- = Ag，故选：B。
9．A
A．符合原电池的构成条件，锌做负极发生氧化反应，溶液中氢离子在C电极得到电子发生还原反应生成氢气，能组成原电池，故A正确；
B．两个电极材料相同，不能构成原电池，故B错误；
C．没形成闭合回路，不能构成原电池，故C错误；
D．乙醇不是电解质溶液且不能自发的进行氧化还原反应，不能构成原电池，故D错误；
故选：A。
10．B
A．原电池中负极失去电子发生氧化反应，根据电池放电时的反应：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O可知，负极Pb失去电子，即Pb为负极，PbO2为正极，故A错误；
B．根据A项分析，Pb失去电子，是负极，故B正确；
C．PbO2在放电过程中化合价降低，得到电子被还原，故C错误；
D．由于原电池放电的过程中消耗硫酸，电解质溶液中氢离子浓度逐渐减小，所以溶液的酸性减弱，故D错误。
故选B。
11．C
A．由总反应可知，放电时，在正极得电子生成，A项错误；
B．在正极得电子生成，电极反应式为，B错误；
C．由总反应可知，镁合金中的Mg失电子，为电源负极，发生氧化反应，C项正确；
D．放电时正极消耗，正极附近溶液的酸性降低，D项错误。
故选C。
12．C
A．MnOOH中0为-2价，H为+1价，故Mn的化合价为+3，A项正确；
B．正极的电极反应为，故参与正极反应的物质为和，B项正确；
C．负极的电极反应为，C项错误；
D．原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，D项正确。
故选C。
13．B
A．Mg、Al、稀硫酸组成的原电池，Mg作负极，电极反应式为，故A错误；
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极，负极的电极反应式为，故B正确；
C．由Fe、Cu硫酸铜溶液组成的原电池，Fe作负极，电极反应式为，故C错误；
D．该原电池中，Fe易失去电子而作负极，Cu作正极，负极的电极反应式为，故D错误。
故选B。
14．A
由X、Y作电极时，x为负极可知，金属的活动性为X>Y；由Z、W作电极时，电流方向是W→Z可知，Z为原电池的负极，金属的活动性为Z>W；由X、Z作电极时，Z极上产生大量气泡可知，在Z极上得电子，X为原电池的负极，金属的活动性为X>Z；由W、Y作电极时，W极发生氧化反应可知，W极失电子，为原电池的负极，金属的活动性W>Y，则四种金属的活动性顺序为X>Z>W>Y，故选A。
15．C
由图知，CO在b侧失去电子被氧化，电子从b侧透过膜进入a侧，水得电子转变为氢气，据此回答；
【详解】
A．据分析，CO在b侧反应，A正确；
B． 光照下，水得电子生成H2和 O2-，O2-经过透氧膜进入b侧，CO在b侧失去电子被氧化、在O2-参与下生成二氧化碳，则该装置实现了太阳能转化为化学能，B正确；
C． 未指明处于标准状况，当产生H2 33.6 L时，不能计算出消耗CO的物质的量，C不正确；
D．a侧，水得电子转变为氢气，电极反应式为：H2O + 2e- = H2↑+ O2-，D正确；
答案选C。
16．     铜     AgNO3溶液     正     Ag++e-==Ag     Cu-2e-==Cu2+     Cu     Ag     X电极逐渐溶解     氧化     2NA
在带有盐桥的原电池中，金属电极材料与电解质中的阳离子往往相同。
【详解】
(1)电极X所在的半电池中，电解质为CuSO4，所以电极X的材料是铜；电解质溶液Y所在的半电池中，电极材料为Ag，则电解质溶液Y是AgNO3溶液。答案为：铜；AgNO3溶液；
(2)右池中，Ag+得电子，则银电极为电池的正极，发生的电极反应为 Ag++e-==Ag，X电极为负极，发生的电极反应为Cu-2e-==Cu2+。答案为：正；Ag++e-==Ag；Cu-2e-==Cu2+；
(3)外电路中的电子由负极流向正极，所以是从Cu电极流向Ag电极。答案为：Cu；Ag；
(4)X电极看到Cu失电子转化为Cu2+进入溶液，所以产生的现象是X电极逐渐溶解，发生氧化反应。答案为：X电极逐渐溶解；氧化；
(5)上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为= 2NA。答案为：2NA。
【点睛】
有盐桥的原电池反应与一般的原电池反应的不同点，主要是使用两种不同的电解质，且两电极在两个容器内出现。
17．     Pb＋SO42-–2e-=PbSO4     增重     CH4＋10OH－–8e－＝CO32—＋7H2O     0.8     Cu     Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O
(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．     否     负     2Al-6e-=2Al3+     正     6H++6e-=3H2↑     2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑     负极     在NaOH溶液中，活动性Al>Mg     Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O     Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中，活动性Zn>Al，Al是原电池的正极     另一个电极材料的活动性；电解质溶液
(1)实验1、2中Al所作的电极不相同；

故答案为：否。
(2)①由实验3电流表指针偏向石墨，是负极，石墨是正极，电极反应式：2Al-6e-=2Al3+；
故答案为：负；2Al-6e-=2Al3+。
②是负极，石墨是正极，化学反应是失去电子被氧化为，盐酸中的得到电子被还原为，电极反应式：6H++6e-=3H2↑；
故答案为：正；6H++6e-=3H2↑。
③总反应式为：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；
故答案为：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑。
(3)实验4中在溶液中活动性，则是负极，是正极；铝电极的电极反应式：Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O；
故答案为：；在NaOH溶液中，活动性Al>Mg；Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O。
(4) 在浓硝酸中钝化，在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性，是负极，是正极，所以在实验5中电流表指针偏向铝；
故答案为：Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中，活动性Zn>Al，Al是原电池的正极。
(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为：另一个电极材料的活动性和电解质溶液；
故答案为：另一个电极材料的活动性；电解质溶液。
19．     BD     BC     B     2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+     Cu - 2e-= Cu2+     2Fe3+ + 2e-= 2Fe2+     B
在一般的原电池中，通常情况下，相对活泼的电极作负极，相对不活泼的电极作正极，电子由负极沿导线流入正极，在电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；在燃料电池中，通燃料的电极为负极，通空气或氧气的电极为正极。
【详解】
I． a为铜片，b为铁片，烧杯中是稀硫酸溶液
(1)当开关K断开时，铜片与稀硫酸不反应，没有现象产生，铁片与稀硫酸反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，产生的现象为铁片不断溶解、b上有气泡逸出，故选BD；当开关K闭合时，形成原电池，铁片作负极，铜片作正极，产生的现象为铁片不断溶解、铜片上有气泡逸出，故选BC。答案为：BD；BC；
(2)闭合开关K，反应一段时间后断开开关K，闭合开关K时，在溶液中：负极Fe-2e- =Fe2+，正极2H++2e-=H2↑，断开开关K后，Fe与H+发生置换反应生成Fe2+和氢气，所以溶液中H+浓度减小、Fe2+浓度增大、但浓度基本不变，阳离子Fe2+向正极移动，阴离子向负极移动，溶液中含有FeSO4，故选B。答案为：B；
II．FeCl3腐蚀印刷电路铜板时，将Cu氧化为CuCl2，自身被还原为FeCl2，反应过程的离子方程式为2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+，若将此反应设计成原电池，则该原电池负极为Cu，电极反应为Cu - 2e-= Cu2+，正极为碳等，电极反应为2Fe3+ + 2e-= 2Fe2+。答案为：2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+；Cu - 2e-= Cu2+；2Fe3+ + 2e-= 2Fe2+；
III．从氢氧燃料电池构造示意图中可以看出，a电极为负极，b电极为正极，电子从负极a沿导线流向正极b，电极反应式为：负极H2-2e-=2H+，正极O2+4e-+4H+=2H2O，总反应式为2H2＋O2=2H2O，产物不污染环境，所以电池为环保电池，故选B。答案为：B。
【点睛】
设计原电池时，从总反应切入，在反应中失电子的金属单质作负极，得电子的离子是电解质中电离产生的微粒，正极材料的失电子能力应比作负极的金属弱。