优化集训12　化学反应与能量变化练习题

优化集训12　化学反应与能量变化

一、选择题

1.下列说法正确的是(　　)

A.原电池是把电能转化为化学能的装置

B.原电池中电子流出的一极是正极

C.原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应

D.形成原电池后,原电池中的阳离子移向正极

2.能源与人类的生活和社会发展密切相关。下列关于能源开发和利用的说法不正确的是(　　)

A.用酒精代替汽油作为汽车燃料

B.随着科技的发展,氢气将会成为主要能源

C.在农村提倡利用沼气作为生活燃料

D.尽量使用含12C的产品,减少使用含13C或14C的产品符合“促进低碳经济”宗旨

3.(2020浙江慈溪六校期中)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是(已知:Zn的相对原子质量为65,Cu的相对原子质量为64)(　　)

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后,甲池的c(S)减小

C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加

D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液电荷平衡

4.下列装置能够组成原电池的是(　　)

5.银锌电池是一种常见化学电源,其反应原理:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,其工作示意图如下。下列说法不正确的是(　　)

A.Zn电极是负极

B.Ag2O电极发生还原反应

C.Zn电极的电极反应式:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2

D.放电前后电解质溶液的c(OH-)保持不变

6.已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是(　　)

A.每生成2分子AB吸收b kJ热量

B.断裂1 mol A—A和1 mol B—B,放出a kJ能量

C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D.该反应是吸热反应

7.某原电池的总离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,不能实现该反应的原电池是(　　)

A.Cu为正极,Fe为负极,电解质溶液为FeCl3溶液

B.石墨为正极,Fe为负极,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液

C.Fe为正极,Zn为负极,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液

D.Ag为正极,Fe为负极,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液

8.将铜纳米颗粒和银纳米颗粒相隔一定距离固定在石墨片上,然后浸在AgNO3溶液中,可构成一种纳米型原电池。该电池负极发生的反应为(　　)

A.Ag++e-Ag 

B.Cu-2e-Cu2+

C.Cu2++2e-Cu 

D.2H++2e-H2↑

9.(2019年浙江6月学考,改编)已知拆开1 mol O2(g)中的化学键需要吸收498 kJ的能量。根据能量变化示意图,下列说法不正确的是(　　)

A.1 mol H2(g)按下式反应:2H2(g)+O2(g)2H2O(l),放热480.4 kJ

B.1 mol H2O(g)按下式反应:H2O(g)H2(g)+O2(g),吸热240.2 kJ

C.拆开1 mol H2(g)中的化学键需要吸收436.4 kJ的能量

D.H2(g)和O2(g)形成H2O(g)中的1 mol H—O放出462.8 kJ的能量

10.(2019年浙江6月学考)银锌纽扣电池的构造如图所示。其电池反应方程式为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2

下列说法正确的是(　　)

A.锌粉为正极

B.Ag2O发生氧化反应

C.电池工作时,电子从锌粉经过KOH溶液流向Ag2O

D.正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-

11.(2020~2021浙江宁波北仑中学期中)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下:

下列说法中正确的是(　　)

A.CO和O生成CO2是吸热反应

B.在该过程中,CO断键形成C和O

C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2

D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

12.(2020~2021浙江宁波北仑中学期中)如图是铅酸蓄电池的构造示意图,电池的总反应式:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,下列说法不正确的是              (　　)

A.铅酸蓄电池是二次电池,充电时电能转化为化学能

B.电池工作时,电子由Pb板通过导线流向PbO2板

C.电池工作时,负极反应为Pb-2e-Pb2+

D.电池工作时,H+移向PbO2板

13.(2019~2020浙江东阳中学期中)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛的应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应为Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH,下列说法不正确的是(　　)

A.电池工作时锌为负极

B.电池正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-

C.放电前后电解质溶液的c(OH-)保持不变

D.外电路中每通过 0.2 mol电子,锌的质量理论上减少6.5 g

14.(2020浙江台州书生中学月考)白磷(P4)和P4O10的分子结构如图所示。已知断裂1 mol化学键需要吸收的能量为P—P:a kJ,P—O:b kJ,PO:c kJ,OO:d kJ。则反应P4(s)+5O2(g)P4O10(g)生成1 mol P4O10(g)时放出的能量为(　　)

A.(12b+4c-6a-5d) kJ

B.(12b+4c-4a-5d) kJ

C.(8b+4c-6a-5d) kJ

D.(8b+4c-4a-5d) kJ

15.(2018年浙江6月学考)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+2MnO2Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH),下列说法不正确的是(　　)

A.石墨为正极

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N+MnO2+e-MnO(OH)+NH3

16.(2019年浙江1月学考)氢氧燃料电池构造如图所示。其电池反应方程式为2H2+O22H2O。下列说法不正确的是(　　)

A.多孔金属a为负极

B.多孔金属b电极发生还原反应

C.电池工作时,电解质溶液中OH-移向a极

D.正极的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O

17.(2020浙江磐安第二中学期中)根据能量关系图,下列说法正确的是(　　)

A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ

B.反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量

C.2 mol C(s)按下式反应:2C(s)+O2(g)2CO(g),放热212.2 kJ

D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO(g)的热值为10.1 kJ· mol-1

18.下列有关化学反应与能量变化的说法正确的是 (　　)

A.已知C(s,石墨)C(s,金刚石)为吸热反应,则金刚石比石墨稳定

B.相同条件下,氢气和氧气反应生成液态水比生成等量的气态水所放出的热量少

C.根据上图提供的信息可知,生成物比反应物稳定,金刚石在一定条件下转化成石墨向外界放出的热量为E2-E1

D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)分别在光照和点燃条件下反应,生成1 mol HCl(g)时放出的热量相同

二、填空题

19.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　;若将该反应设计成如图的原电池,请在图中完成标注。 

20.在一个小烧杯里加入研细的20 g Ba(OH)2·8H2O晶体,如图所示。将此小烧杯放在事先滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向小烧杯中加入10 g NH4Cl晶体,并用玻璃棒快速搅拌。

(1)实验中要用玻璃棒搅拌的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)该实验中观察到的现象除产生刺激性气味的气体及反应混合物呈糊状以外,还有一个现象是　　　　　　　　　　　　　。该现象可以证明该反应为　　　　(填“吸”或“放”)热反应。 

21.实验证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应。现有以下反应:

①C(s)+CO2(g)2CO(g)

②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)

③NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)

请回答:

(1)属于吸热反应的是　　　　　(填序号)。 

(2)上述反应可以设计成原电池的是　　　　　　(填序号),若以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应设计的原电池,写出负极反应:　　　　　　　　　　　。 

22.电子表和电子计算器中所用的是银锌纽扣电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解液为KOH溶液,工作时电池总反应为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2。

(1)工作时电流从　　　　极流向　　　　极。(填“Ag2O”或“Zn”) 

(2)电极反应式:正极　　　　　　　　　,负极　　　　　　　　。 

(3)工作时电池正极区的c(OH-)　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

参考答案

优化集训12　化学反应与能量变化

1.D　解析 原电池是将化学能转化为电能的装置,电子流出的一极是负极,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。

2.D　解析 使用含12C的产品不能减少二氧化碳的排放,不符合“促进低碳经济”宗旨,故D项错误。

3.C　解析 由图可知,该原电池总反应式为Zn+Cu2+Zn2++Cu,Zn为负极,发生氧化反应,Cu为正极,发生还原反应,故A错误;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故两池中c(S)不变,故B错误;甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池,乙池中发生反应:Cu2++2e-Cu,因溶液呈电中性,则进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等,而Zn的摩尔质量大于Cu,故乙池溶液总质量增大,故C正确;甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池,以保持溶液电荷守恒,阴离子不能通过阳离子交换膜,故D错误。

4.B　解析 将能自发进行的氧化还原反应通过原电池实现,该原电池一般需要的条件:电极的活泼性不同;具有电解质溶液;形成闭合回路。A项中无电解质溶液,C项中电极相同且无电解质溶液,D项中无法形成闭合回路,只有B项符合条件。

5.D　解析 根据电池反应方程式,Zn元素化合价升高,发生氧化反应,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。Ag2O中的银元素化合价降低,发生还原反应,Ag2O为正极。根据电池反应式,电池工作过程中消耗H2O,所以溶液中c(OH-)增大。故选D。

6.D　解析 依据图像分析判断1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g),每生成2 mol AB吸收(a-b)kJ热量,故A错误;断裂1 mol A—A和1 mol B—B,吸收a kJ能量,故B错误;依据能量图像分析可知反应物能量低于生成物能量,该反应属于吸热反应,故C错误、D正确。

7.C　解析 A、B、D三项中的正极材料分别为Cu、石墨、Ag,都不如铁活泼,所以负极都是铁,电解质溶液中都含有Fe3+,所以电池反应均为2Fe3++Fe3Fe2+,均能实现题中原电池反应。C项中Zn为负极,发生的总反应为2Fe3++Zn2Fe2++Zn2+,不能实现题中原电池反应。

8.B　解析 Cu比Ag活泼,Cu为负极,负极上发生反应为Cu-2e-Cu2+。

9.A　解析 根据能量变化示意图,该反应生成H2O(l)为液态,放出的能量与H2O(g)的不同,A不正确;1 mol H2O(g)生成H2(g)、O2(g)时吸收的能量==240.2 kJ,B正确;拆开1 mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量==436.4 kJ,C正确;形成H2O(g)中的1 mol H—O放出的能量==462.8 kJ,D正确。故选A。

10.D　解析 根据电池反应方程式,Zn元素化合价升高,发生氧化反应,Zn为负极。Ag2O中的银元素化合价降低,发生还原反应,Ag2O为正极,电极反应为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-。电池工作时,电子从负极(Zn)经外电路流向正极(Ag2O)。A、B、C不正确。故选D。

11.C　解析 状态Ⅰ的能量高于状态Ⅲ的能量,说明CO和O生成CO2是放热反应,A不正确;状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ说明该过程中CO中的化学键没有断裂,B不正确;状态Ⅲ说明生成物是CO2,具有极性共价键,C正确;状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程,D不正确。故选C。

12.C　解析 铅酸蓄电池是可充电电池,属于二次电池;放电时化学能转化为电能,则充电时电能转化为化学能,A正确。电池工作时,电子从负极(Pb)经外电路流向正极(PbO2),B正确。负极电极反应式为Pb-2e-+SPbSO4,C不正确。电解液中的阳离子(H+)移向正极(PbO2板),D正确。故选C。

13.C　解析 由反应Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH可知,Zn被氧化,为电池的负极,故A正确;根据电池总反应式Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH可知,MnO2为原电池的正极,发生还原反应,正极反应式为MnO2+H2O+e-MnOOH+OH-,故B正确;反应消耗水,溶液的浓度增大,碱性增强,pH增大,故C错误;由Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH可知,65 g Zn参与反应转移2 mol电子,则外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减少6.5 g,故D正确。

14.A　解析 根据题意,生成1 mol P4O10(g)时,断裂1 mol白磷(P4)中的P—P和5 mol氧气中的OO,需要吸收的能量=(6a+5d) kJ;同时,形成1 mol P4O10(g)中的P—O和PO放出的能量=(12b+4c) kJ。则反应P4(s)+5O2(g)P4O10(g)生成1 mol P4O10(g)时放出的能量=(12b+4c) kJ-(6a+5d) kJ=(12b+4c-6a-5d) kJ。故选A。

15.C　解析 根据电池反应方程式,Zn元素化合价升高,发生氧化反应,Zn为负极;石墨电极发生还原反应,石墨为正极,A、B正确;电池工作时,电子从负极经外电路流向正极,即从Zn极流向石墨极,C不正确。故选C。

16.D　解析 根据电池反应方程式,H2在多孔金属a电极失去电子,发生氧化反应,多孔金属a为负极,O2在多孔金属b电极得到电子,发生还原反应,多孔金属b为正极。电池工作时,电解质溶液中的OH-移向负极(a极),A、B、C正确;正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,D不正确。故选D。

17.C　解析 根据能量关系图,1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)的能量高393.5 kJ,A不正确;2CO(g)+O2(g)2CO2(g)为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,B不正确;1 mol C(s)与O2(g)反应生成1 mol CO(g)时放出的热量为393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ,则2 mol C(s)按下式反应:2C(s)+O2(g)2CO(g)时,放热212.2 kJ,C正确;热值是指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO(g)的热值为=10.1 kJ·g-1,D不正确。故选C。

18.D　解析 石墨生成金刚石为吸热反应,则金刚石能量比石墨高,不如石墨稳定,故A错误;液态水的能量比等量的气态水的能量低,而氢气在氧气中的燃烧为放热反应,故当生成液态水时放出的热量高于生成气态水时的热量,故B错误;放出的热量=反应物的总能量-生成物的总能量=E1-E3,故C错误;反应的热效应取决于反应物和生成物的总能量的差值,与反应条件无关,故D正确。

19.答案 2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2

解析 FeCl3与Cu反应的化学方程式为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,在上述反应中,Cu失电子,FeCl3中的Fe3+得电子,所以将该反应设计成的原电池中,铜为负极,电解质溶液为FeCl3溶液。

20.答案 (1)使混合物充分接触并发生反应

(2)玻璃片因结冰而与小烧杯粘在一起　吸

解析 (1)该反应是固体之间的反应,搅拌可使混合物充分接触并发生反应。(2)玻璃片因结冰而与小烧杯粘在一起,说明该反应是吸热反应。

21.答案 (1)①　(2)②　H2-2e-+2OH-2H2O

解析 反应①C(s)+CO2(g)2CO(g)是吸热反应,根据题目信息,反应①不能设计成原电池;反应③是非氧化还原反应,也不能设计成原电池;反应②可以设计成原电池,氢气在负极上失去电子,发生氧化反应:H2-2e-+2OH-2H2O。

22.答案 (1)Ag2O　Zn　(2)Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-　Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2　(3)增大

解析 根据电池总反应,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2;Ag2O为正极,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,工作时正极区有OH-生成,故正极区溶液的pH增大。