高中化学人教版 (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作业

这是一份高中化学人教版 (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作业，共12页。试卷主要包含了单选题，实验题，原理综合题，元素或物质推断题等内容，欢迎下载使用。
第六章第一节化学反应与能量变化同步练习
2022——2023学年下学期高一化学人教版（2019）必修2

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．下列说法不正确的是
A．反应的能量变化与反应过程无关
B．有的化学反应没有能量变化
C．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
D．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化
2．美国《时代周刊》将氢燃料电池评为21世纪对人类生活具有重大影响的技术之一、培根电池是一种碱性的氢氧燃料电池，已经应用在“阿波罗六号”太空船上。将多个培根电池组合为电池组，向外供电，电池组工作稳定后，它的电动势和内阻基本保持不变。电池所产生的水可以作为饮用水，今欲得常温下水1L，则电池内电子转移的物质的量约为
A．8.9×10-3 mol B．4.5×10-2 mol
C．1.1×102 mol D．5.6×10 mol
3．下列装置可以形成原电池的是
A． B． C． D．
4．下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是




A．温度计的水银柱不断上升
B．反应物总能量大于生成物总能量
C．反应开始后，甲处液面低于乙处液面
D．反应开始后，针筒活塞向右移动

A．A B．B C．C D．D
5．反应A+B→C(ΔH＜0)分两步进行：①A+B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是
A． B． C． D．
6．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法中正确的是

A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中在负极发生反应的物质是O2
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
7．下列装置中，能构成原电池的是

A．只有甲 B．只有乙
C．只有丙 D．除乙均可以
8．如图所示，电流计指针发生偏转，同时A电极质量减少，B电极上有气泡产生，C为电解质溶液。下列说法错误的是

A．B电极为原电池的正极 B．C中阳离子向A极移动
C．A、B、C可能分别为、稀盐酸 D．A电极发生氧化反应
9．用铜片、银片设计成如图所示的一个原电池，其中盐桥里装有含琼胶的饱和溶液。下列说法正确的是

A．外电路中电子由银片流向铜片 B．盐桥可以用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替
C．铜电极发生还原反应 D．电路中每转移2mol电子，正极增重216g
10．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是

A．图甲：锂电池放电时，电解质溶液中向锂电极迁移
B．图乙：锌筒作正极
C．图丙：负极的电极反应为：
D．图丙：电池放电过程中，溶液的pH增大
11．在理论上可设计成原电池的化学反应是
A．  
B．  
C．  
D．  
12．将Zn块连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法不正确的是

A．该装置设计利用了原电池原理
B．Zn的金属性比Fe的金属性强
C．Zn极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+
D．工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn
13．下列四个选项中，表示吸热反应的是
A． B． C． D．
14．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：
实验装置




部分实验现象
a极质量减小b极质量增加
b极有气体产生c极无变化
d极溶解c极有气体产生
电流计指示在导线中电流从a极流向d极

由此可判断这四种金属的活动性顺序是A．d＞a＞b＞c B．b＞c＞d＞a C．a＞b＞d＞c D．d＞a＞c＞b
15．下列设备工作时，主要是将化学能转变为热能的是
A．风力发电机 B．干电池
C．燃气灶 D．太阳能热水器

二、实验题
16．某同学用如下图所示装置进行水果电池的实验，测得数据如表所示：

实验编号
电极材料
水果品种
电极间距/cm
电压/mA
1
锌
铜
菠萝
3
900
2
锌
铜
苹果
3
650
3
锌
铜
柑橘
3
850
4
锌
铝
菠萝
3
650
5
锌
铝
苹果
3
450

请回答下列问题：
(1)实验5中负极的电极反应式为_______。
(2)实验1、4中电流方向相反的原因是_______。
(3)分析实验数据可知，影响水果电池电压的因素有_______、_______。
(4)若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜、锌作电极，用菠萝作介质，将多个此电池串联起来，再接发光二极管，这样做_______(填“合理”或“不合理”)。
17．为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如图所示：

回答下列问题：
(1)根据原电池原理填写下表：
装置序号
正极
负极反应式
阳离子移动方向
甲
_____
_______
______
乙
______
_______
______
丙
______
_______
______
丁
______
________
______
戊
______
________
_______

(2)电极类型除与电极材料的性质有关外，还与___有关。
(3)根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应?___(填“是”、“否”或“不一定”)，用上述电池说明：___。
(4)上述电池放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲___，丙___，戊___。(均填“酸性减弱”或“碱性减弱”)

三、原理综合题
18．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：_________________________。
19．钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展。钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠分别作为两个电极的反应物，固体陶瓷（可传导）为电解质，其反应原理如图甲所示：


甲
乙

（1）根据表中数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在___________（填序号）范围内。
物质

S

熔点/℃
97.8
115
2050
沸点/℃
892
444.6
2980

A．100℃以下    B．100~300℃    C．300~350℃    D．350~2050℃
（2）放电时，电极A为________________极，电极B发生________________（填“氧化”或“还原”）反应。
（3）充电时，总反应为，则阳极的电极反应式为______________________________。
（4）若把钠硫电池作为电源，电解槽内装有及淀粉的混合溶液，如图乙所示，槽内中间用阴离子交换膜隔开。通电一段时间后，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因是___________________________________________。

四、元素或物质推断题
20．常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

(1)石墨中化学键类型为______________，在电池中的作用为_________________
(2) 酸性锌锰干电池的负极反应为_________________________
(3) 碱性锌锰干电池在放电过程产生MnOOH，写出正极反应式_____________
(4)填充物用60℃温水溶解，目的是_____________________。
(5)操作A的名称为______________。
(6)铜帽溶解时加入H2O2的目的是_______________________(用化学方程式表示)

参考答案：
1．B
【详解】A．反应的能量变化与反应物的总能量和生成物的总能量有关，与反应过程无关，A项正确；
B．所有的化学反应都伴随着能量变化，B项不正确；
C．化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成会放出能量，所以化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，C项正确；
D．化学反应中的能量变化有多种，但主要表现为热量的变化，D项正确。
故选B。
2．C
【详解】负极：2H2-4e-＋4OH-=4H2O  正极：O2＋4e-＋2H2O=4OH-。所以产生2 mol水，转移4 mol电子。制得1 L水转移电子数为×2=1.1×102 mol。故C正确；
故选：C。
3．A
【详解】A．该装置中，两个电极材料Zn、Cu的金属活动性不同，用导线相连接，与电解质溶液稀硫酸相接触，能形成原电池，A符合题意；
B．两个电极材料都为Ag，活动性相同，不能产生电势差，不能形成电流，B不符合题意；
C．虽然具有两个活动性不同的电极，但植物油为非电解质，不能传导电流，C不符合题意；
D．具有两个活动性不同的电极，且稀硫酸为电解质溶液，但不能形成闭合回路，D不符合题意；
故选A。
4．D
【详解】A．温度计的水银柱不断上升说明稀盐酸和氢氧化钠溶液的反应为放热反应，故A不符合题意；
B．由图可知，该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，故B不符合题意；
C．反应开始后，甲处液面低于乙处液面说明X和Y的反应为放热反应，故C不符合题意；
D．锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应生成的氢气会使针筒活塞向右移动，则反应开始后，针筒活塞向右移动不能说明锌与稀硫酸的反应为放热反应，故D符合题意；
故选D。
5．A
【详解】①A+B→X(ΔH>0)反应吸热，A、B总能量小于X；
②X→C(ΔH＜0)反应放热，X的能量大于C；
A+B→C(ΔH＜0) 反应放热，A、B总能量大于C；
故选A。
6．C
【详解】A．该图中有太阳能向电能的转化，化学能向电能的转化，电能向化学能、机械能的转化，不止3种形式的能量转化，错误；
B．装置Y是原电池装置，负极发生反应的物质为氢气，失去电子，发生氧化反应，错误；
C．装置X应是电解池，电解水生成氢气和氧气，实现燃料电池的燃料和氧化剂再生，正确；
D．无论原电池海水电解池能量的转化率都不是100%，所以不可能实现零排放，错误；
答案选C。
7．C
【分析】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应，据此判断。
【详解】甲．没有用导线连接形成闭合回路，所以不能构成原电池，错误；
乙．两电极材料相同，所以不能构成原电池，错误；
丙．有两个活泼性不同的电极，且两电极插入电解质溶液中，两电极间构成闭合回路，能自发的进行氧化还原反应，所以该装置能构成原电池，正确；
丁．乙醇是非电解质，且电极和乙醇不能自发的发生氧化还原反应，所以不能构成原电池，错误；
故选C。
8．B
【分析】电流计指针发生偏转，同时A电极质量减少，B电极上有气泡产生，C为电解质溶液，则上述装置涉及的是原电池工作原理，A为负极，发生失电子的氧化反应呢，电极质量会减少，B为正极，溶液中的阳离子如氢离子得电子生成气体，所以B电极上会有气泡产生，据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知，B电极为原电池的正极，有气泡产生，A正确；
B．原电池中阳离子移向正极，所以C中阳离子向B极移动，B错误；
C．A、B、C可能分别为、稀盐酸，Zn失电子生成锌离子，电极质量减少，Cu电极上氢离子得电子生成氢气，C正确；
D．A电极上固体失电子生成阳离子，所以发生氧化反应，D正确；
故选B。
9．D
【分析】该原电池中，铜片作负极，在反应中失去电子，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+，银片为正极，在反应中得到电子，电极方程式为Ag++e-=Ag，据此分析作答。
【详解】A．电子通过外电路从负极流向正极，则外电路中电子由铜片流向银片，A项错误；
B．用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替，氯离子会与银离子反应，生成沉淀，B项错误；
C．铜片为负极，在反应中失去电子，发生氧化反应，C项错误；
D．电路中每转移2mole-，生成2molAg，则正极增重216g，D项正确；
答案选D。
10．D
【详解】A．原电池放电时，阳离子从负极流向正极，该装置中多孔碳材料是正极、锂是负极，所以放电时溶液中Li+从锂电极向多孔碳材料电极迁移，故A错误；
B．该装置中Zn易失电子作负极，故B错误；
C．PbSO4为难溶于水的盐，故负极的电极反应式为Pb+SO-2e-=PbSO4，故C错误；
D．放电时，电池反应式为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)，消耗硫酸且生成水，导致反应后硫酸浓度减小，故D正确；
故选D。
11．D
【详解】A．盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．二氧化碳与氢氧化钠溶液生成碳酸钠的反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；
C．氧化钙与水反应生成氢氧化钙的反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；
D．甲烷的燃烧反应为氧化还原反应，且为放热反应、能设计成原电池，故D正确；
故选D。
12．D
【详解】A．锌和铁相连浸泡在海水里构成了原电池，锌做负极，失去电子被氧化，钢铁设施做正极被保护，该装置设计利用了原电池原理，故Ａ正确；
B．在该原电池中锌失去电子做负极，所以锌的金属性比铁强，故Ｂ正确；
C．锌做负极，失去电子被氧化，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故Ｃ正确；
D．原电池中电子由负极流向正极，锌为负极，钢铁设施为正极，工作时电子经外电路由金属锌流向钢铁设施，故Ｄ错误；
故选Ｄ。
13．A
【详解】A．从图中可知，反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，A正确；
B．从图中可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，B错误；
C．从图中可知，反应物总能量等于生成物总能量，不是吸热反应，C错误；
D．从图中可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，D错误；
故答案选A。
14．A
【详解】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线流向正极，溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。a极质量减小，b极质量增加，这说明a电极是负极，失去电子，b电极是正极，溶液中的铜离子得到电子，则金属性是a＞b。b电极有气体产生，c极无变化，这说明b的金属性强于c的；d极溶解，c极有气体产生，这说明d电极是负极，c电极是正极，溶液中的氢离子放电，生成氢气，则金属性是d＞c；电流计指示在导线中电流从a极流向d极，这说明d电极是负极，a电极是正极，则金属性是d＞a，所以这四种金属的活动性顺序是d＞a＞b＞c。
答案选A。
15．C
【详解】A．风力发电是将风能转化为电能，A不符合题意；
B．干电池是将化学能转化为电能，B不符合题意；
C．燃气灶是将化学能转化为热能，C符合题意；
D．太阳能热水器是将太阳能转化为热能，D不符合题意；
故选C。
16．          实验1中锌比铜活泼，锌为负极；实验4中锌不如铝活泼，锌为正极，所以两实验中电流方向相反     水果品种     电极材料     合理
【详解】(1)实验5中电极是与，因比更活泼，则负极反应式为，故答案为：Al−3e−═Al3+。
(2)因实验1中比活泼，作负极；实验4中比活泼，作正极，则两电池中电流方向相反，故答案为：实验1中锌比铜活泼，锌为负极；实验 4中锌不如铝活泼，锌为正极，所以两实验中电流方向相反；
(3)分析实验数据可知，水果电池的电压与水果品种及电极材料有关，故答案为：水果品种；电极材料；
(4)这样做可使电压增大，做法合理，故答案为：合理。
17．     Al     Mg−2e-=Mg2+     移向铝极     Pt     Fe−2e-=Fe2+     移向铂极     Mg     Al−3e-+4OH-=AlO+2H2O     移向镁极     Al     Cu−2e-=Cu2+     移向铝极     石墨     CH4−8e-+10OH-=CO+7H2O     移向石墨电极     电解质溶液的性质     不一定     在题述五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极材料发生了氧化反应     酸性减弱     碱性减弱     碱性减弱
【分析】

【详解】
(1) 甲电池：在稀硫酸中，镁比铝活泼，镁为负极，发生氧化反应，电极反应式为Mg−2e-=Mg2+，铝为正极，H+在铝极上发生还原反应，原电池中阳离子由负极移向正极，所以溶液中的H+移向Al电极。
乙电池：铁比铂活泼，铁为负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe−2e-=Fe2+，铂为正极，Cu2+在铂极上被还原，溶液中的Cu2+移向Pt电极；
丙电池：在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝为负极，铝失去电子，发生氧化反应，与OH-反应生成偏铝酸根离子和水，电极反应式为Al−3e-+4OH-=AlO2- +2H2O，镁为正极，正极上产生H2，溶液中的Na+移向镁电极；
丁电池：常温下，铝遇浓硝酸钝化，铜溶解，故铜为负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu−2e-=Cu2+，Al为正极，溶液中的H+移向Al电极；
戊电池：该电池是燃料电池，氧气发生还原反应，需在正极区通入空气，所以石墨是正极，甲烷发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐和水，应在负极区通入甲烷，Pt是负极，电极反应式为CH4−8e-+10OH-= CO32-+7H2O，溶液中K+移向石墨电极；
(2)通过比较甲、丙电池可知，电极材料都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极反应不同，即电极类型与电解质溶液也有关；
(3)大多数电池的负极材料发生氧化反应，但燃料电池(戊)的负极材料不参与反应，氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等可燃物在负极区发生氧化反应；
(4)甲装置：H+在正极反应生成氢气，浓度降低，酸性减弱；丙装置：OH-在正极反应生成H2，浓度降低，碱性减弱；戊装置：甲烷发生氧化反应时消耗OH-，OH-浓度降低，碱性减弱。
【点睛】

18．     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。
19．     C     负     还原          右侧溶液中生成的通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中的反应
【详解】（1）原电池工作时，控制的温度应满足、S为熔融状态，则温度应高于115℃而低于444.6℃，只有C项符合题意，故答案为：C；
（2）放电时，在电极A上发生氧化反应，故电极A为原电池的负极，电极B是正极，发生还原反应，故答案为：负；还原；
（3）充电时，发生电解反应，阳极反应式为，故答案为：；
（4）左侧溶液变蓝色，说明生成，左侧电极为阳极，电极反应式为，右侧电极为阴极，电极反应式为，右侧通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应：，故一段时间后，溶液蓝色逐渐变浅，故答案为：右侧溶液中生成的通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中的反应。
20．     共价键(非极性共价键)，     导电     Zn-2e-=Zn2+     MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-     加快溶解速率     过滤     Cu＋H2O2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O
【分析】废旧干电池含有铜、石墨、二氧化锰以及填充物等，填充物用60℃充分溶解，过滤，滤液中含有氯化铵，蒸发、浓缩、结晶可得到氯化铵晶体；铜与稀硫酸在过氧化氢作用发生氧化还原反应生成硫酸铜，加入锌可置换出铜，过滤分离，硫酸锌溶液最终可生成氢氧化锌、氧化锌，冶炼可得到锌，据此解答。
【详解】(1) 石墨晶体为混合晶型，是层状结构。在每一层内，每个碳原子与其他3个碳原子以共价键结合形成六边形网状结构；石墨具有导电性，在电池中作电极，起导电作用，
故答案为共价键(非极性共价键)；导电；
(2) 酸性锌锰干电池的负极为锌，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，
故答案为Zn-2e-=Zn2+；
(3) 在碱性锌锰原电池中，Zn易失电子作负极、二氧化锰作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，
故答案为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-；
(4) 加热适当升高温度，可促进溶解，
故答案为加快溶解速率；
(5) 分离不溶性固体和溶液采用过滤的方法，所以操作A的名称是过滤，
故答案为过滤；
(6) 酸性条件下，双氧水能将铜氧化生成铜离子反应的化学方程式为：Cu＋H2O2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O，
故答案为Cu＋H2O2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O。
【点睛】本题考查了物质的分离和提纯、原电池原理，根据原电池正负极上发生的反应、物质的性质及其分离方法来分析解答，能从整体上把握物质分离过程，熟练掌握基础知识，灵活运用知识解答。