2021学年第二章 化学反应与能量综合与测试随堂练习题

专题强化练3　化学反应与能量变化

1.(2020河北张家口高一月考,★★☆)下列反应过程中的能量变化情况符合下图的是(　　)

A.酸与碱的中和反应

B.石灰石高温分解反应

C.镁和盐酸的反应

D.氧化钙和水反应

2.(2020山西晋中平遥二中月考,★★☆)下列说法不正确的是(　　)

A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化

B.化学反应是放热还是吸热,取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量

C.吸热反应在高温或加热条件下可能发生

D.放热的反应在常温下一定很容易发生

3.(2020江西上饶中学月考,★★☆)已知化学反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)的能量变化如图所示,下列叙述正确的是(　　)

A.该反应每生成2分子AB吸收(a-b)kJ能量

B.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

C.1 mol A2(g)完全反应时,吸收能量(a-b) kJ

D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,放出a kJ能量

4.(★★☆)化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是(　　)

A.有能量变化是化学反应的基本特征之一

B.图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能

C.图Ⅱ所示的反应为放热反应

D.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成

5.(2019河南南阳高一月考,★★☆)肼(H2N—NH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1 mol化学键所需的能量:NN键为942 kJ、OO键为500 kJ、N—N键为154 kJ,则断裂1 mol N—H键所需的能量是(　　)

A.194 kJ B.391 kJ

C.516 kJ D.658 kJ

6.(★★☆)下列叙述中正确的是(　　)

A.原电池的负极得到电子,发生还原反应

B.原电池中较活泼的金属作正极

C.原电池中的电极一定是两种不同的金属

D.原电池中发生氧化反应的电极是负极

7.(2019宁夏银川期末统考,★★☆)一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极,插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,其电极反应式为C2H6+18OH--14e- 2C+12H2O,7H2O+O2+14e- 14OH-。下列有关此电池的推断正确的是(　　)

A.通入氧气的电极为负极

B.参与反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2

C.放电一段时间后,KOH溶液的物质的量浓度不变

D.电解质溶液中的C向正极移动

8.(★★☆)将用导线连接的电极X、Y插入装有硫酸铜溶液的烧杯中(外电路中电子流向如图所示)。据此判断下列说法正确的是(　　)

A.外电路中电流方向为X→Y

B.若电极材料分别为锌片和铜片,则Y为锌片

C.X极上发生还原反应

D.若电极材料都是金属,则金属活动性:X>Y

9.(★★☆)把金属A放入盐B(NO3)2的溶液中,发生反应A+B2+ A2++B,以下叙述正确的是(　　)

A.常温下金属A一定能与水反应,B一定不能与水反应

B.A与B用导线连接后放入酒精中,一定形成原电池

C.A与B用导线连接后放入B(NO3)2溶液中,一定有电流产生

D.由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池,A一定是正极,B一定是负极

10.(2019辽宁六校协作体高二期初考试,★★☆)某原电池总反应为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是(　　)

11.(★★☆)现用如图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1 000 mL,供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。

请回答下列问题:

(1)b电极材料为　　　　,其电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时,通过导线的电子的物质的量为　　　　mol,此时a电极质量　　　　(填“增加”或“减少”)　　　　g。 

(3)如果将a、b两电极的电极材料对调,U形管中将出现的现象是　　　　　　　　　　　　　。 

12.(★★☆)(1)某实验小组同学进行如图(a)所示实验,以检验化学反应中的能量变化。

图(a)

图(b)

实验发现,反应后①中的温度升高,②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是　　　　热反应,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是　　　　热反应。反应　　　　(填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。 

(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1,生成液态水放出的热量为Q2,那么Q1　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。 

(3)已知:4HCl+O2 2Cl2+2H2O,该反应中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量,则断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差　　　kJ。 

图(c)

13.(2020广东汕头高一期末,★★☆)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为该电池的工作原理示意图,该电池的电极表面镀一层细小的铂粉。铂吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:

(1)氢氧燃料电池能量转化形式主要是　　　　　,在导线中电子流动方向为　　　　(用a、b表示)。  

(2)负极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 

(3)电极表面镀铂粉的原因是　　　　　　　　　。 

(4)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此,大量安全储氢是关键技术之一,金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:

Ⅰ.2Li+H2 2LiH

Ⅱ.LiH+H2O LiOH+H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是　　　　,反应Ⅱ中的氧化剂是　　　　　　。 

②已知LiH固体的密度为0.82 g/cm3。用锂吸收224 L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为　　　　。 

③将由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为　　　　mol。 

答案全解全析

1.B　由题图可知生成物具有的总能量高于反应物具有的总能量,为吸热反应,A、C、D项均为放热反应,B项为吸热反应。

2.D　任何化学反应都伴随着能量的变化,A项正确;反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量的反应是放热反应,反之为吸热反应,B项正确;某些吸热反应可能在高温或加热时进行,如CO2和C的反应,C项正确;并不是所有的放热反应在常温下都能发生,如碳的燃烧,D项错误。

3.C　由题图可知1 mol A2和1 mol B2反应生成2 mol AB需吸收(a-b) kJ能量,A项错误;该反应为吸热反应,即反应物的总能量低于生成物的总能量,B项错误;根据题图可知1 mol A2(g)完全反应时,吸收能量(a-b) kJ,C项正确;由题图可知断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,吸收a kJ能量,D项错误。

4.B　化学反应过程中,除了有新物质生成,还一定伴随能量的变化,所以有能量变化是化学反应的基本特征之一,A项正确;图Ⅰ所示的装置不能形成闭合回路,不能构成原电池,化学能不能转变为电能,B项错误;根据图Ⅱ知,反应物总能量大于生成物总能量,则该反应是放热反应,C项正确;化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成,D项正确。

5.B　根据题图信息知1 mol N2H4(g)和1 mol O2(g)变成原子时断键所需的能量为2 752 kJ-534 kJ=2 218 kJ,设断裂1 mol N—H键所需的能量为x kJ,则154+4x+500=2 218,解得x=391,B项正确。

6.D　原电池的负极失去电子,发生氧化反应,故A错误,D正确;在原电池中,一般是较活泼的金属作负极,故B错误;原电池的两个电极可以是两种不同的金属,也可以是金属和导电的非金属,故C错误。

7.B　通入氧气的电极为正极,通入乙烷的电极为负极,A项错误;由电极反应式可得电池总反应为2C2H6+7O2+8OH- 4C+10H2O,即参与反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2,B项正确;总反应中消耗KOH,即电池工作一段时间后,KOH溶液的物质的量浓度减小,C项错误;电解质溶液中的C向负极移动,D项错误。

8.D　A项,原电池中电子由负极经外电路流向正极,外电路中电流方向与电子流向相反,故电流方向为Y→外电路→X,错误;B项,若电极材料分别为锌片和铜片,则锌为负极,即X为锌片,错误;C项,X极是负极,发生氧化反应,错误;D项,若电极材料都是金属,则负极金属活动性大于正极,金属活动性X>Y,正确。

9.C　A+B2+ A2++B说明A比B活泼,但无法确定A、B是否与水反应,故A项错误;酒精是非电解质,不能形成原电池,故B项错误;由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池,A一定是负极,B一定是正极,故D项错误。

10.D　原电池总反应为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,反应中Cu失去电子,Fe3+得到电子,则Cu是负极,比铜不活泼的金属或能导电的非金属作正极,应选含Fe3+的可溶性盐作电解质。A项,Zn比Cu活泼,Zn作负极,不符合题意;B项,电解质溶液中不含Fe3+,不符合题意;C项,Zn比Fe活泼,Zn作负极,电池总反应为Zn+Cu2+ Zn2++Cu,不符合题意;D项,Cu比Ag活泼,Cu作负极,Ag作正极,电解液中含Fe3+,电池总反应为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,符合题意。

11.答案　(1)铜　2H++2e- H2↑

(2)0.06　减少　1.95

(3)左端液面下降,右端液面上升

解析　(1)纯铜片、纯锌片和稀硫酸组成原电池,由题图可知,b电极处有氢气生成,则b为铜,为正极;a为锌,为负极;b电极上H+得电子生成氢气,其电极反应式为2H++2e- H2↑。(2)当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时,n(H2)==0.03 mol,已知b电极上的电极反应式为2H++2e- H2↑,则通过导线的电子的物质的量为0.06 mol,a电极上的反应为Zn-2e- Zn2+,则溶解的Zn的物质的量为0.03 mol,故减少的Zn的质量为65 g·mol-1×0.03 mol=1.95 g。(3)如果将a、b两电极的电极材料对调,则右边为锌,失电子作负极,左边为铜,作正极,H+得电子生成氢气,所以U形管中左端液面下降,右端液面上升。

12.答案　(1)放　吸　①　(2)小于　(3)31.9

解析　(1)Al与盐酸反应后,温度升高,说明反应放热,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应后温度降低,说明反应吸热;反应①为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以反应①的能量变化可用图(b)表示。

(2)氢气燃烧分别生成液态水和气态水,由气态水转化为液态水还要放出热量,故Q1<Q2。

(3)用E(H—O)、E(H—Cl)分别表示H—O键、H—Cl键键能,反应中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量,则-115.6 kJ·mol-1=反应物的总键能-生成物的总键能,故4×E(H—Cl)+498 kJ·mol-1-2×243 kJ·mol-1-4×E(H—O)=-115.6 kJ·mol-1,整理得4E(H—Cl)-4E(H—O)=-127.6 kJ·mol-1,即E(H—O)-E(H—Cl)=31.9 kJ·mol-1,故断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差31.9 kJ·mol-1×1 mol=31.9 kJ。

13.答案　(1)化学能转化为电能　a流向b

(2)H2+2OH--2e- 2H2O

(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数,加快反应速率

(4)①Li　H2O　②8.71×10-4(或)　 ③32

解析　(1)原电池的能量转化形式为化学能转化为电能,氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2 2H2O,其中H2在负极失电子,即电子从a流向b。(2)负极为H2失电子生成H+,但溶液为KOH溶液,故负极反应为H2+2OH--2e- 2H2O。(3)电极表面镀铂粉,可以增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数,加快反应速率。(4)①反应Ⅰ中Li从0价升至+1价,作还原剂,反应Ⅱ中H2O中的H从+1价降至0价,作氧化剂。②在反应Ⅰ中当吸收10 mol H2时,生成20 mol LiH,V= =×10-3 L/mL= L,则 = = ≈8.71×10-4。③由②中信息知,224 L(标准状况)H2可生成20 mol LiH,20 mol LiH与H2O作用可生成20 mol H2,实际参加反应的H2为20 mol×80% =16 mol,1 mol H2生成H2O时,转移2 mol电子,故导线中通过电子的物质的量为16 mol×2=32 mol。