考点15 化学反应与能量变化（测试）- 2023年高中化学学业水平考试必备考点归纳与测试（人教版2019必修1+必修2）

测试15  化学反应与能量变化

一、选择题

1．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是(    )

2．下列关于能量的说法不合理的是(    )

A．太阳能电池将化学能转化为电能

B．镁条与盐酸反应过程将化学能转化成热能

C．火力发电涉及多种能量之间的转化

D．化学反应中，断裂化学键要吸收能量，形成化学键要释放能量

3．下列说法不正确的是(    )

A．充分有效的利用能源是节能的重要方式之一

B．若反应物的总能量低于生成物的总能量，则该反应吸热

C．断开1molH2中的化学键要放出436kJ的能量

D．盐酸与碳酸氢钠的反应是吸热反应

4．已知2SO2+O22SO3为放热反应，对该反应的下列说法正确的是(    )

A．O2的能量一定高于SO3的能量             B．SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量

C．SO2的能量一定高于SO3的能量            D．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生

5．下列有关原电池的说法中正确的是(　　)

A．在内电路中，电子由正极流向负极

B．在原电池中，一定是相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极

C．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生

D．原电池工作时，可能会伴随着热能变化

6．某化学反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是(    )

A．该反应需要加热才能进行

B．该图示可表示氢气与氯气的反应

C．反应物的键能总和小于生成物的键能总和

D．该反应可看成是热能转化为化学能被生成物所储存

7．某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，装置如下图。当电池工作时，下列说法不正确的是(    )

A．铜片为正极 B．负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+

C．化学能主要转化为电能 D．电子从锌片经水果流向铜片

8．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．烧杯中溶液的：甲增大，乙不变 D．产生气泡的速度甲比乙快

9．将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计(装置如图)，若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47g。下列叙述不正确的是(    )

A．无论a和b是否连接，稀硫酸均参与反应

B．a和b用导线连接时锌片为负极，发生的反应式为：Zn-2e-=Zn2+

C．该过程中产生H2(标准状况下)的体积为4.48L

D．电子从锌电极流出，经导线流入铜电极，经过电解质溶液回到锌电极

10．锌—铜原电池示意图如图所示。下列说法正确的是(    )

A．电子由锌片流向硫酸铜溶液再流向铜片

B．溶液颜色由无色变为蓝色

C．负极质量减少，正极质量增加

D．该装置能将化学能完全转化为电能

11．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(    )

A．图Ⅰ所示电池中，电子经石墨电极沿电解质溶液流向锌筒

B．图Ⅱ所示电池中，MnO2的作用是作氧化剂

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，Zn是还原剂，在电池工作过程中被还原

12．下图为反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图，下列说法正确的是(    )

A．形成2mol H2(g)和1mol O2(g)中的化学键，共吸收1370.8kJ能量

B．1mol H2(g)和0.5mol O2(g)生成1mol H2O(l)放出240.2kJ能量

C．2mol H2(g)和1mol O2(g)反应生成2mol H2O(g)，共放出480.4kJ能量

D．2mol H2(g)和1mol O2(g)的总能量低于2mol H2O(g)的总能量

13．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图：

下列说法正确的是(   )

A．该能量图也可以表示碳酸氢钠与盐酸的反应过程

B．CO2所具有的能量比CO和O要高

C．状态Ⅰ→Ⅱ的过程可以说明，形成化学键会向环境放出能量

D．状态Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程中，反应体系经历了向环境吸收和放出能量的过程

14．氢能的低成本、低温、高效率制取一直是亟待解决的关键难题。实验计算机模拟在催化剂表面水煤气变换低温产氢反应(CO+H2O=CO2+H2)过程中能量的变化如图所示，下列说法正确的是(    )

A．CO+H2O=CO2+H2为放热反应              B．状态3中物质状态最稳定

C．过程I、II、III均需要吸收能量            D．该反应类型为置换反应

15．纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2，过程如图所示。下列说法中，不正确的是(    )

A．过程I的反应：2Fe3O4=6FeO+O2↑

B．Fe3O4、FeO以太阳能为热源分解水制H2过程中的催化剂

C．过程I、Ⅱ的总反应：2H2O=2H2↑+O2↑

D．整个过程实现了太阳能向化学能的转化

16．镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电反应按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是(　　)

A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

17．普通锌锰干电池的构造如图所示，其电池反应的方程式为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)下列说法不正确的是(   )

A．石墨作正极

B．锌发生氧化反应

C．电池工作时，电子从石墨经导线流向锌

D．正极的电极反应为：NH4++MnO2+e－＝MnO(OH)+NH3

18．一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为BH＋2O2===BO＋2H2O。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A．电子由Pt电极经外电路、石墨电极、NaOH溶液回到Pt电极

B．负极反应式为BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O

C．OH－透过阴离子交换膜向石墨电极迁移

D．外电路通过0.4 mol电子时，有2.24 L O2在石墨电极上参与反应

19．有一种可穿戴电池，其结构如图所示，该电池的总反应为，关于此电池，下列说法错误的是(    )

A．为负极，生成的向正极移动

B．正极反应式为

C．当溶解时，有电子由负极经隔离膜流向正极

D．凝胶电解质可提高电池的安全性和稳定性

20．某同学将甲、乙两电极插人溶液X中，装置如图所示，几分钟后，观察到U形管中液柱出现如图变化，下列最合适的组合是(    )

21．化学反应的能量变化如图所示，则下列说法不正确的是(    )

A．该反应是放热反应

B．键和键断裂能放出的能量

C．键断裂需要吸收的能量

D．2mol AB的总能量低于1mol A2和1mol B 2的总能量

22．氢能源汽车纷纷亮相。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是(    )

A．a处通入氧气

B．电池每消耗1mol氢气，电路中通过的电子数目为NA

C．右侧的电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O

D．右侧电极为电池的负极

23．氮及其化合物在催化剂作用下的转化过程中的能量变化及机理如图，下列分析正确的是(    )

A．过程Ⅰ、Ⅱ均属于氮的固定

B．由图可知，过程Ⅰ发生的总反应为放热反应

C．过程Ⅱ中，在催化剂b表面被氧化的过程中没有能量变化

D．过程Ⅱ中，发生反应的化学方程式为4NH3+7O2=4NO2+6H2O

24．常温下，1 mol化学键形成(或断裂)的能量变化用E表示。下列说法正确的是(    )

A．H(g)和Cl(g)形成HCl(g)的过程要吸收能量

B．H2和Cl2反应形成HCl的过程中，极性键断裂，非极性键形成

C．该反应过程中，断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量

D．1molH2(g)和1molCl2(g)的总能量高于2molHCl(g)的总能量

25．化学反应A2＋B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是(    )

A．该反应是吸收能量的反应

B．1molA—A键和1molB—B键断裂能放出xkJ的能量

C．2molA—B键断裂需要放出ykJ的能量

D．1molA2和1molB2的总能量高于2molAB的总能量

二、非选择题

26．化学反应中的能量变化是人类获取能量的中重要途径

(1)液化气是一种重要的家庭燃料，下列示意图与液化气在燃烧过程中的能量变化最相符的是______。

A．        B．         C．

(2)"冰袋"可用于短时间保鲜食物。将一定量的碳酸钠晶体与硝酸铵晶体密封于一塑料袋中，用线绳绑住塑料袋中间那部分，使两种晶体分开，做成“冰袋”。使用时将线绳解下，用手将袋内两种固体粉末充分混合，便立即产生低温。由此判断：碳酸钠晶体与硝酸铵晶体的总能量______(填“高于”或“低于”)反应后生成物的总能量

(3)化学反应中的能量变化不仅仅表现为热量的变化，有时还可以表现为其他形式的能量变化。比如，蜡烛燃烧可用来照明，这个过程是将化学能转化为______和热能；人们普遍使用的干电池工作时是将化学能转化为______

(4)下列反应中，属于放热反应的是______。

①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)   ②燃烧木炭取暖

③炸药爆炸                                    ④酸与碱的中和反应

⑤生石灰与水作用制熟石灰                       ⑥食物因氧化而腐败

(5)已知拆开1 mol H2中的化学键要吸收436 kJ的能量，拆开1 mol O2中的化学键要吸收496 kJ的能量，形成水分子中的1 mol H—O键要放出463 kJ的能量，试计算2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)反应中的ΔH=______kJ·mol-1。

27．根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：

(1)若X为Zn，Y为稀硫酸溶液，则铜电极上的现象为_______；溶液中的移向_______(填“Cu”或“Zn”)电极。

(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则电子从_______(填“Cu”或“Ag”)电极流出，Ag电极上的电极反应为_______。

(3)若X为Fe，Y为浓硝酸，则X为_______极(填“正”或“负”)，电池的总反应为_______。

(4)若把反应利用上图设计成原电池，则X为_______(填材料的名称)，Y为_______(填化学式)。

28．请回答下列问题：

(1)把A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。

根据表中信息判断四种金属活动性由大到小的顺序是_______；写出装置乙中正极的电极反应式：_______。

(2)锂离子电池已经成为新一代实用的蓄电池，它具有能量密度大、电压高的特性。某锂离子电池放电时电极反应如下：

负极Li-e-=Li+，

正极Li1-xMnO2+xLi++xe-=LiMnO2

该锂离子电池放电时电池的反应方程式为_______。

(3)H2还原CO电化学法制备甲醇(CO+2H2=CH3OH)的工作原理如下图所示：

通入H2的一端是电池的_______极(填“正”或“负”)，电池工作过程中H+通过质子膜向_______(填“左”或者“右”)移动，通入CO的一端发生的电极反应式为_______。

29．回答下列问题：

(1)键能是表征化学键强度的物理量，可以用键断裂时所需能量的大小来衡量。从断键和成键的角度分析反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)中能量的变化，化学键的键能如表所示：

则生成1molH2O(g)可以放出____kJ热量。

(2)下列反应中，属于放热反应的是____(填字母，下同)，属于吸热反应的是____。

A．盐酸与烧碱溶液反应                 B．Ba(OH)2•8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑

C．氢气在氧气中燃烧生成水                   D．高温煅烧石灰石使其分解

e.铝和盐酸反应                             f.葡萄糖在人体内氧化分解

(3)A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

根据实验现象回答下列问题：

①装置甲溶液中的阴离子移向____(填“A”或“B”)极。

②装置乙中正极的电极反应式为____。

③四种金属活动性由强到弱的顺序是____。

30．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。

(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。

①A为生物燃料电池的_______(填“正”或“负”)极。

②正极反应式为_______。

③放电过程中，由_______极区向_______极区迁移(填“正”或“负”)。

④在电池反应中，每消耗氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是_______。

(2)一氧化碳无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇一氧化钠，其中可以在固体介质中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。

①工作时，由电极_______向电极_______移动(填“a”或b”)；

②电子由电极_______通过传感器流向电极_______(填“a”或b”)。