高中化学沪科技版（2020）必修第二册第5章 金属及其化合物5.3化学变化中的能量变化同步达标检测题

这是一份高中化学沪科技版（2020）必修第二册第5章 金属及其化合物5.3化学变化中的能量变化同步达标检测题，共12页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题
1．下列关于物质用途的说法不正确的是
A．可作为原料制备B．用铝和氧化铁的混合物焊接铁轨
C．可作为潜水艇的供氧剂D．可作为一种磁性材料
2．类推法常用于预测物质的性质，下列类推出的结论符合客观事实的是
A．与反应生成与反应生成
B．与能发生铝热反应，与也能发生铝热反应
C．通入溶液中无明显现象，通入溶液中也无明显现象
D．受热分解成和受热能分解成和
3．铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质。下列说法错误的是
A．反应①又称铝热反应，常用于野外焊接铁轨
B．利用②③反应都能产生氢气，产生等量氢气消耗Al的质量相等且转移电子数也相等
C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液使得沉淀量最大
D．工业上常用反应⑦制备金属铝，制备过程中常加入冰晶石以降低Al2O3的熔点
4．利用下列装置和试剂进行实验，设计合理且能达到实验目的的是
A．AB．BC．CD．D
5．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。已知X、Y、Z、W的质子数之和为49，最外层电子数之和为10，最外层电子数比最外层电子数之和多2。下列说法错误的是
A．离子半径：B．单质可与铁的氧化物反应
C．W、X均可形成微粒D．中阴阳离子个数比为1：1
6．已知：NaH2PO2可由H3PO2与过量的NaOH反应生成。类推是常用的思维方法，下列类推正确的是
A．向Na2CO3中加入少量水，放出热量，则向NaHCO3中加入少量水也放出热量
B．Fe和Cl2反应生成FeCl3，Fe和I2反应，生成FeI3
C．NaH2PO4属于酸式盐，NaH2PO2也属于酸式盐
D．Fe可以将CuSO4溶液中的Cu置换出来，Al也能将Fe2O3中的Fe置换出来
7．工业上利用铝热反应：焊接铁轨，下列说法正确的是
A．是氧化剂B．该反应转移3
C．Al发生还原反应D．铝热反应可用于制备金属钠
8．下列说法正确的是
A．强酸强碱中和反应的实质是：H++OH-=H2O
B．物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要放出能量，而形成生成物中的化学键要吸收能量
C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为电能的变化，如干电池等等
D．生物体内主要体现物质变化，如新陈代谢，而很少有能量变化
9．镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，向b极移动
B．放电时，a极发生还原反应
C．充电时电流的方向：外电源正极→b极→电解质溶液→a极→外电源负极
D．充电时，a极的电极反应式为
10．高温下利用铝粉与氧化铁的反应可焊接钢轨，发生的反应为，该反应放出大量的热，下列说法错误的是
A．常温下，比更容易被腐蚀，是由于易形成一层致密氧化膜
B．该反应中为还原剂
C．该反应中属于两性氧化物，可以溶于氨水
D．利用上述反应原理进行作业时，需进行隔热防护
11．碱性电池具有容量大、放电时电流大等特点。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH。下列说法错误的是
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2ml电子，理论上锌的质量减小6.5g
12．如图所示，a为锌片，b为铜片。关于该装置的说法中，正确的是
A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应
B．若b电极上生成2g气体，则转移电子数目为
C．电子的流动方向为：从a极流出经溶液流向b极
D．若将b改为碳棒，则电路中不会产生电流
13．下列反应能量的变化与如图所示相符的是
A．碳酸氢钠固体溶于水B．大理石的分解反应
C．金属镁与稀硫酸的反应D．稀盐酸与碳酸氢钠溶液的反应
14．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是
A．火力发电B．碱性锌锰电池C．电解饱和食盐水D．氢氧燃料电池
15．某同学根据化学反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是
A．AB．BC．CD．D
二、填空题
16．金属铝在生产生活中有广泛用途
(1)铝元素位于元素周期表中第 周期、第 族。
(2)19Al是铝的一种核素，其中子数是 。
(3)某研究性学习小组对铝热反应实验进行研究，“铝热反应”的现象是“反应放出量的热，并发出耀眼的光芒”和“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。此现象说明反应物的总能量 生成物的总能量(填“”“=”)。
查阅《化学手册》可知，Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔、沸点数据如下
(4)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物质是铁铝合金。理由是：该反应放热，能使铁熔化，而铝的熔点理比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理？ (填“合理”或“不合理”)
(5)反应结束后，从沙中取出生成的固体物质，有同学推测该固体是铁铝合金，他设计了如下实验证明此固体中含有金属铝：取少量固体于试管中，滴加 ，当观察到 现象时证明固体中含有金属铝。
(6)实验室欲溶解此熔融物，下列试剂中最好的是___________(填序号)
A．浓硫酸B．稀硫酸C．稀硝酸D．NaOH溶液
17．2020年第七十五届联合国大会上，中国向世界郑重承诺在2030年前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现碳中和的最有效方法。
(1)原电池反应能够提供电能而不产生CO2气体，下图是某原电池装置图。
①Zn棒是原电池的 极，发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
②Cu棒，上发生的电极反应是 。
③溶液中H+向 (填“Zn”或“Cu”)电极定向移动。
(2)将上述装置中电解质稀H2SO4换为足量AgNO3溶液，灯泡也变亮，电流表指针偏转，无色溶液颜色没有变化。
①原电池的负极是 (填“Zn”或“Cu”)，正极的电极反应是 。
②若更换电解质时称量两个电极，质量恰好相等，放电一段时间后再称量两个电极，发现质量相差2.81g，则导线上通过的n(e-)= ml。
(3)碱性锌锰电池是日常生活中常用电池，原电池反应是：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH。
该原电池电解质是KOH溶液，写出正极的电极反应 。
三、解答题
18．次锰酸根离子()，水溶液呈亮蓝色。工业上常用软锰矿(主要成分，含有少量的、、以及其他少量不溶于水、不反应的杂质)为原料制备。现有一种制备流程如图：
(1)滤渣1的主要成分是 ，在周期表中的位置 。
(2)流程中共熔时发生的主要反应的化学方程式为 。
(3)写出转变为紫红色溶液的离子反应方程式 。
(4)整个流程中的 (填化学式)能重复利用。
(5)在高温条件下还原软锰矿制备的化学方程式为 。
19．A～I分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互关系如图所示(部分反应物、生成物没有列出)，且已知G为主族元素的固态氧化物，A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种副族元素。
请填写下列空白：
(1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含同一种元素在周期表中位置 。
(2)写出反应①的化学方程式 。
(3)写出B和盐酸反应的离子方程式 。
(4)写出过程⑥的现象 。
(5)在C溶液中加入与C等物质的量的一种淡黄色固体，恰好使C转化为F，写出该反应的离子方程式： 。
(6)写出检验D溶液中阳离子的试剂的名称 。
(7)一定条件下金属钠和H2反应生成甲，甲与水反应可产生H2。写出甲的电子式 ，NaAlH4与水可生成J和H2，其化学方程式： 。
A．探究分解的热效应
B．实验室制乙酸乙酯
C．观察钠的燃烧
D．利用铝热反应冶炼铁
选项
A
B
C
D
正极
石墨棒
石墨棒
铁棒
铜棒
负极
铁棒
铝棒
铜棒
铁棒
电解质溶液
CuCl2溶液
CuCl2溶液
FeSO4溶液
FeSO4溶液
物质
Al
Fe2O3
Al2O3
Fe
熔点
(℃)
660
1462
2054
1535
沸点
(℃)
2467
—
29980
2750
参考答案：
1．C
【详解】A．NH3可通过氨氧化法制备HNO3，A正确；
B．铝和氧化铁的混合物通过铝热反应焊接铁轨，B正确；
C．Na2O2可作为潜水艇的供氧剂，Na2O不能，C错误；
D．具有磁性，可作为一种磁性材料，D正确；
故选C。
2．D
【详解】A．Na2O2与CO2反应生成Na2CO3，而Na2O2与SO2反应生成Na2SO4，故A错误；
B．Al与Fe2O3能发生铝热反应，但是Mg比Al活泼，不符合铝热反应的特点，故B错误；
C．SO2通入BaCl2溶液中无明显现象，而SO2通入Ba(NO3)2溶液中发生氧化还原反应生成硫酸钡白色沉淀，故C错误；
D．Fe(OH)3受热分解成Fe2O3和H2O，同理Cu(OH)2受热能分解成CuO和H2O，故D正确；
故选：D。
3．C
【详解】A．反应①，该反应放热常用于野外焊接铁轨，A正确；
B．利用②③反应都能产生氢气，反应的计量系数关系都是 ，因此产生等量氢气消耗Al的质量相等且转移电子数也相等，B正确；
C．向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液可能使生成的Al(OH)3溶解，因此可以向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的溶液使得沉淀量最大，C错误；
D．工业上常用反应⑦制备金属铝，D正确；
故选C。
4．A
【详解】A．过氧化氢分解反应放热，广口瓶内空气受热膨胀，U型管中红墨水左边低右边高，A正确；
B．B中导管不能伸入液面以下，会产生倒吸，B错误；
C．观察钠的燃烧实验在坩埚中进行，C错误；
D．铝热反应时剧烈的放热反应，下面不能用水接，应该用沙子，D错误；
故选A。
5．D
【分析】最外层电子数之和为10，最外层电子数比最外层电子数之和多2，则X为第ⅥA族元素，Y、Z位于第ⅠA族和第ⅢA族，X、Y、Z、W的质子数之和为49，X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素则X、Y、Z、W分别为：O、Na、Al、Cl。
【详解】A．X、Y、Z、W对应离子分别为O2-、Na+、Al3+、Cl-，离子电子层数越多半径越大，电子层出相同核电荷数越大半径小，离子半径：，故A正确；
B．Al可以从铁的氧化物通过铝热反应置换出铁单质，故B正确；
C．HCl、Cl-、H2O2均是微粒，故C正确；
D．Na2O2中阴离子为过氧根离子，因此Na2O2中阴阳离子个数比为2：1，故D错误；
故选D。
6．D
【详解】A．Na2CO3中加入少量水，溶解过程中放出热量，而NaHCO3中加入少量水溶解过程中吸收热量，A错误；
B．碘单质的氧化性比较弱，Fe与I2点燃生成FeI2，B错误；
C．NaH2PO4属于酸式盐，H3PO2为一元酸，故NaH2PO2也属于正盐，C错误；
D．Fe可以将CuSO4溶液中的Cu置换出来，Al能通过铝热反应将Fe2O3中的Fe置换出来，D正确；
故选D。
7．A
【详解】A．中Fe化合价降低，为氧化剂，A正确；
B．该反应中Al化合价升高3价，故反应中该反应转移6， B错误；
C．Al化合价升高，发生氧化反应，C错误；
D．铝热反应可用于冶炼金属性比铝弱但熔点较高的金属单质，不能制备金属钠，D错误；
故选A。
8．A
【详解】A．强酸与强碱反应的实质是强酸电离出的H+与强碱电离出的OH-结合成H2O，即H++OH-=H2O，A项正确；
B．物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量，B项错误；
C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化，C项错误；
D．生物体内在主要体现物质变化的同时还伴随能量变化，D项错误；
答案选A。
9．C
【分析】由题中电子移动方向可知Cd为负极，NiO(OH)为正极。
【详解】A．放电时，向负极a移动，故A错误；
B．放电时，负极a极失电子，发生氧化反应，故B错误；
C．根据图示，放电时a极为负极、b极为正极，则充电时a与电源负极相连、b与电源正极相连，电流的方向：正极→b极→电解质溶液→a极→负极，故C正确；
D．充电时，a极的电极反应式为，故D错误。
故答案选C。
10．C
【详解】A．Al是活泼金属，常温下，Al不易被腐蚀，是因为Al与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜，保护内部的Al不被氧化，A正确；
B．反应中，Al元素化合价升高，Al为还原剂，B正确；
C．该反应中属于两性氧化物，但是不可以溶于弱碱氨水，C错误；
D．该反应放出大量的热，利用该反应原理进行作业时，需进行隔热防护，D正确；
故选C。
11．C
【分析】由电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH可知，Zn在反应中失去电子，发生氧化反应，作负极，MnO2作正极。
【详解】A．根据题意可知，锌作负极失电子，电极反应式为Zn+2OH-+2e-=ZnO+H2O，A正确；
B．正极电极反应式为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，B正确；
C．原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；
D．根据锌电极反应式Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O可知，外电路中每通过0.2ml电子，有0.1ml锌参加反应，其质量为6.5g，D正确。
故选C。
12．B
【分析】a为锌片，锌失电子产生锌离子，为负极；b为铜片，铜片上氢离子得电子产生氢气，为正极；
【详解】A．a极上锌失电子产生锌离子发生氧化反应，b极上氢离子得电子产生氢气发生还原反应，A错误；
B．若b电极上生成2g气体，根据电极反应2H++2e-=H2↑，则转移电子数目为，B正确；
C．原电池中电子的流动方向为：从负极a极流向正极b极，但不流经溶液，C错误；
D．若将b改为碳棒，也同样形成原电池，电路中也会产生电流，D错误；
答案选B。
13．C
【分析】由图知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应。
【详解】A． 碳酸氢钠固体溶于水为吸热过程，是物理变化，不符合题意，A错误；
B． 大理石的分解反应是吸热反应，不符合题意，B错误；
C． 金属镁与稀硫酸的反应置换出氢气，为放热反应，符合题意，C正确；
D． 稀盐酸与碳酸氢钠溶液的反应是吸热反应，不符合题意，D错误；
选C。
14．C
【详解】A．火力发电通过化石燃料燃烧产生热能，将热能转化为机械能、机械能转化为电能的过程，故A不符合题意；
B．碱性锌锰电池是将化学能转化为电能的装置，故B不符合题意；
C．电解饱和食盐水是电能转化为化学能的过程，故C符合题意；
D．氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置，故D不符合题意；
故选C。
15．A
【分析】根据反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu，可知该原电池中Fe失去电子发生氧化反应，为负极，正极选用比铁不活泼的金属或碳棒，电解液为含Cu2+的溶液。
【详解】A．由分析可知Fe为负极，碳棒为正极，Cu2+的溶液为电解液，A正确；
B．Fe为负极，不能为铝棒，B错误；
C．Fe为负极，不能为铜棒，C错误；
D．由分析可知电解液为含Cu2+的溶液，D错误；
故选A。
16．(1) 三 IIIA
(2)6
(3)>
(4)合理
(5) NaOH溶液 固体部分溶解并有气体生成
(6)B
【详解】（1）铝是13号元素，核外电子层数为3，最外层电子数为3，则铝元素位于元素周期表中第三周期、第ⅢA族；
（2）19Al的质子数为13，质量数为19，则中子数为19-13=6；
（3）“铝热反应”的现象说明该反应放热，则反应物的总能量>生成物的总能量；
（4）铝的熔点比铁低，生成的铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，则铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金，所以他的解释合理；
（5）检验金属铝可以用NaOH溶液，则可以设计实验证明此固体中含有金属铝：取少量固体于试管中，滴加NaOH溶液，当观察到固体部分溶解并有气体生成现象时证明固体中含有金属铝；
（6）A．熔融物是铁铝合金，常温下与浓硫酸接触会发生钝化，生成的氧化物薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应，则浓硫酸不能溶解铁铝合金，A不符合题意；
B．熔融物是铁铝合金，铁、铝都可以与稀硫酸反应，则熔融物可溶解于稀硫酸中，B符合题意；
C．稀硝酸与铁、铝反应生成NO气体，会造成光化学污染，不是最佳选择，C不符合题意；
D．铁不与NaOH溶液反应，无法将熔融物全部溶解，D不符合题意；
故选B。
17．(1) 负 氧化 Cu
(2) Zn 0.02
(3)MnO2+H2O+e-=MnOOH +OH-
【详解】（1）①锌比铜活泼，铜为原电池的正极、Zn棒是原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应。
②Cu棒上氢离子得到电子被还原，发生的电极反应是。
③阳离子向正极移动，则溶液中H+向Cu电极定向移动。
（2）①锌比铜活泼，铜为原电池的正极、原电池的负极是Zn，正极上银离子得到电子被还原，电极反应是。
②反应时负极，正极，若转移电子xml，负极溶解锌g，正极析出银108xg，若更换电解质时称量两个电极，质量恰好相等，放电一段时间后再称量两个电极，发现质量相差2.81g，则g+108xg=2.81g，得x=0.02ml，则导线上通过的n(e-)=0.02ml。
（3）碱性锌锰电池总反应是：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH，则正极MnO2得电子转变为MnOOH，电极反应： MnO2+H2O+e-=MnOOH +OH-。
18．(1) (不扣分) 第三周期第ⅣA族
(2)
(3)
(4)
(5)
【分析】软锰矿(主要成分MnO2，含有少量的SiO2、Fe2O3、Al2O3以及其他少量不溶于水、不反应的杂质)用NaOH浸出，经过滤得到滤液1和滤渣1，滤液1中含Na2SiO3、Na[Al(OH)4]，滤渣1中含MnO2、Fe2O3等，滤渣1中加入稀硫酸反应后过滤得滤液2和滤渣2，滤液2中含Fe2(SO4)3，滤渣2中含MnO2等，滤渣2与KNO3、KOH共熔反应生成N2和K2MnO4，然后加水溶解得K2MnO4溶液，加入稀硫酸反应生成KMnO4溶液和MnO2，用Na2SO3溶液还原得到。
【详解】（1）根据分析，滤渣1的主要成分为MnO2；Si在周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。
（2）流程中共熔时的主要反应是MnO2与KNO3、KOH反应生成K2MnO4和N2，反应中Mn元素的化合价由+4价升至+6价，N元素的化合价由+5价降至0价，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为5MnO2+2KNO3+8KOH5K2MnO4+N2↑+4H2O。
（3）转变为紫红色溶液时生成和MnO2，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为3+4H+=2+MnO2↓+2H2O。
（4）根据分析和流程，整个流程中的MnO2能重复利用。
（5）Al与MnO2高温下发生铝热反应生成Mn和Al2O3，反应的化学方程式为4Al+3MnO22Al2O3+3Mn。
19．(1)第四周期第Ⅷ族
(2)8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe
(3)
(4)白色的沉淀先变成灰绿色，最后变成红褐色
(5)4Na2O2+4Fe2++6H2O=4Fe(OH)3↓+8Na++O2↑
(6)KSCN溶液
(7) Na+[:H]-
【分析】G为主族元素的固态氧化物，电解G得到I和H，G能和氢氧化钠溶液反应生成J，工业上用电解氧化铝的方法冶炼铝，则G是Al2O3，I能和氢氧化钠溶液反应生成J，则I是Al，J是Na[Al(OH)4]，H是O2，Al和B能在高温下反应生成A，A能在H中燃烧生成B，铝在高温下能发生铝热反应，则B是金属氧化物，A是金属单质，B和盐酸反应生成C和D，C和氢氧化钠反应生成E，D和氨水反应生成F，E在空气中反应生成F，说明E不稳定，易被氧气氧化，且A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素，则A是Fe，B为Fe3O4，C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，结合对应单质、化合物的性质解答该题。
【详解】（1）A、B、C、D、E、F六种物质中所含的同一种元素是Fe元素，铁元素位于第四周期第Ⅷ族；
（2）反应①是高温下铝和四氧化三铁反应生成氧化铝和铁，反应方程式为8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe；
（3）由分析可知B为Fe3O4，其和盐酸反应的离子方程式为：；
（4）E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，Fe(OH)2在空气中被氧化为Fe(OH)3的现象是白色的沉淀先变成灰绿色，最后变成红褐色；
（5）C为FeCl2，其溶液中加入等物质的量的过氧化钠，生成Fe(OH)3，离子方程式为：4Na2O2+4Fe2++6H2O=4Fe(OH)3↓+8Na++O2↑；
（6）D为FeCl3，检验其阳离子Fe3+的方法为：向溶液中滴加KSCN溶液，溶液变血红色，说明有Fe3+；故试剂为KSCN溶液
（7）金属钠和H2反应生成NaH，NaH的电子式为：Na+[:H]-，NaAlH4与水可生成Na[Al(OH)4]和H2，化学方程式为：。