江苏省各地市2021-2022学年高一下学期化学期末试题知识点分类汇编-02化学反应中的热量，化学能与电能的转化

江苏省各地市2021-2022学年高一下学期化学期末试题知识点分类汇编-02化学反应中的热量，化学能与电能的转化

一、单选题

1．（2022春·江苏盐城·高一统考期末）如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，指针指向M，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的组合是

A．A B．B C．C D．D

2．（2022春·江苏常州·高一统考期末）银锌纽扣电池放电时的反应为：。下列有关说法中正确的是

A．放电时负极产物是银 B．电解质溶液不可能呈强酸性

C．Zn在负极发生还原反应 D．电池工作时，电子从Ag2O经导线流向Zn

3．（2022春·江苏无锡·高一统考期末）北京冬奥会上首次使用的氢燃料电池汽车，其电池工作原理如图，下列说法正确的是

A．气体a为 B．气体b发生了还原反应

C．该装置实现了电能向化学能的转化 D．正极室的电极反应式为

4．（2022春·江苏宿迁·高一统考期末）氢氧酸性燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是

A．该电池中电极b是正极，发生的电极反应式为

B．外电路中电流由电极b通过导线流向电极a

C．该电池工作过程中电解质溶液pH保持不变

D．该电池工作时电能转化为化学能

5．（2022春·江苏徐州·高二统考期末）哈伯法合成氨的反应原理为，新研制的催化剂可使该反应在常温、常压下进行，以氮气和氢气为反应物的燃料电池是利用氮气的一种新方法。将上述合成氨反应设计成燃料电池，工作原理如图所示。其中溶有的稀的A溶液为电解质。下列说法不正确的是

A．b电极为负极

B．a电极发生的反应为

C．A溶液中所含溶质为

D．可用蒸发结晶的方法分离出A

6．（2022春·江苏扬州·高一统考期末）某原电池装置如图所示，下列说法正确的是

A．Cu作负极

B．电子由Fe棒经导线流向Cu棒

C．Fe棒发生的电极反应：Fe -3e-= Fe3+

D．每生成22.4 L H2，转移电子2 mol

7．（2022春·江苏无锡·高一统考期末）2022年5月10日，搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭，在文昌航天发射场点火发射，顺利完成天舟四号与空间站核心舱后向对接。该运载火箭采用了新型液氧煤油发动机和液氧液氢发动机。下列有关说法正确的是

A．煤油属于无机物 B．液氧可作还原剂

C．煤油燃烧产物只生成水 D．液氢燃烧时放出大量热

8．（2022春·江苏盐城·高一统考期末）先进的甲醇蒸气重整—变压吸附技术可得到高浓度混合气、，化学反应原理是，其能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．转变成的过程是一个吸收能量的过程

B．反应物的总能量大于生成物的总能量

C．形成键吸收能量

D．断开键放出能量

9．（2022春·江苏无锡·高一统考期末）反应的总能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．过程1释放能量 B．过程2吸收能量

C．该反应是放热反应 D．过程1的能量变化大于过程2

10．（2022春·江苏宿迁·高一统考期末）反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是

A．该正反应为吸热反应

B．该反应物总能量低于生成物总能量

C．吸热反应一定要加热后才能发生

D．、生成，共放出能量

二、填空题

11．（2022春·江苏连云港·高一统考期末）放热反应在生产、生活中用途广泛。

(1)已知25℃、101kPa时，1g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96kJ热量，则1mol甲烷不完全燃烧的热化学方程式为_______。

(2)甲烷可以消除氮氧化物污染，发生的反应为，在体积固定的密闭容器中，每次实验均加入和，使、，在不同条件下进行反应，测得随时间的变化情况如下表：

①实验1中，在10～20min内，_______，40min时v(正)_______v(逆)(填：“大于”、“小于”、“等于”)。

②0～20min内，实验2比实验1反应速率快的原因可能是_______。

(3)乙醇应用于燃料电池，该电池采用可传导的固体氧化物为电解质，其工作原理如图1所示。b极电极反应式为_______。

(4)乙醇在Cu作催化剂时与氧气反应的关系如图2，反应②的化学方程式：_______。

(5)硝酸铵在高温或猛烈撞击时易爆炸，放出大量的热。高温分解不可能生成。理由是_______。

三、原理综合题

12．（2022春·江苏扬州·高一统考期末）CO2还原为甲醇(CH3OH)是人工合成淀粉的第一步。CO2催化加氢主要反应为：CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)　ΔH=-49.4 kJ·mol−1。

(1)H2O分子用电子式表示为_______。该反应中每生成0.5 mol甲醇，转移电子的物质的量是_______mol。

(2)一定条件下，该反应过程中的能量变化情况如图所示，图中E2-E1 =_______kJ·mol−1。

(3)T1℃下，向一容积为3 L的恒容密闭容器中加入一定量的CO2和H2，在催化剂存在时发生反应：CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)，测得不同时间(t)各物质的物质的量如下表：

①0 ~ t1 min内，用H2浓度变化表示该反应的化学反应速率为_______mol·L−1·min−1。

②下列有关上述反应的说法正确的是_______(填序号)

A．CH3OH中的化学键是共价键

B．消耗3 mol H2(g)的同时生成1 mol H2O(g)，此时该反应达到化学平衡

C．0 ~ t1 min内反应放出的热小于t1~ t2 min内放出的热

(4)甲醇(CH3OH)燃料电池的电极采用膜电极，该电极由催化剂层和质子交换膜构成，其中质子交换膜能传导H+，同时作为隔膜防止两极的物质相互反应。该电池的工作原理如图：

①该电池的负极是_______。(填“电极a”或“电极b”)

②工作时，电极b的电极反应式是_______。

参考答案：

1．C

【分析】电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，说明M、N与池中液体构成了原电池。N棒变细，作负极，M棒变粗，说明溶液中的金属阳离子在M极上得到电子，生成金属单质，M变粗，M做原电池的正极。

【详解】A．如果是锌、铜、稀硫酸构成原电池，则电池总反应式为Zn+2H＋=Zn2++H2↑，Zn作负极，M极变细，A项错误；

B．如果是铁、铜、稀盐酸构成原电池，电池总反应式为Fe+2H＋= Fe2++H2↑，则铁是负极，铜棒M是不会变粗的，B项错误；

C．如果是银、锌、硝酸银溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Ag+=Zn2++2Ag，则锌是负极，N棒变细，析出的银附在银上，M棒变粗，C项正确；

D．如果是锌、铁、硝酸铁溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+，Zn作负极，M极变细，D项错误；

故选C。

2．B

【分析】由方程式可知，银锌纽扣电池中锌发生氧化反应为负极、氧化银发生还原反应为正极；

【详解】A．放电时负极上锌反应生成氢氧化锌，A错误；

B．锌为活泼金属，可以和酸反应，故电解质溶液不可能呈强酸性，B正确；

C．Zn在负极发生氧化反应，C错误；

D．电池工作时，电子从负极流向正极，故Zn经导线流向Ag2O，D错误；

故选B。

3．B

【详解】A．负极室发生氧化反应，负极通入氢气，气体a为，故A错误；    

B．正极室通入氧气，气体b是氧气，氧气发生还原反应，故B正确；

C．该装置为原电池，该装置实现了化学能向电能的转化，故C错误；    

D．正极室通入氧气，氧气得电子生成水，电极反应式为，故D错误；

选B。

4．B

【分析】原电池中阳离子向正极移动，根据H+移动方向，可知通入氧气的一极是正极、通入氢气的一极是负极，b是正极、a是负极。

【详解】A．该电池中电极b是正极，发生的电极反应式为，故A错误；

B．a是负极、b是正极，外电路中电流由电极b通过导线流向电极a，故B正确；

C．该电池总反应为2H2+O2=2H2O，工作过程有水生成，酸的浓度减小，溶液pH增大，故C错误；

D．该电池工作时化学转化为电能，故D错误；

选B。

5．D

【详解】A． 此电池总反应式是：N2+ 3H2+ 2HCl=2NH4Cl，氢气的化合价升高，失去电子，根据原电池的工作原理，负极失去电子，化合价升高，因此b极为负极，发生氧化反应，故A正确；

B．环境是酸性环境，a电极为正极，发生的反应为，故B正确；

C．根据选项A中总电极反应式，分离出的A 为NH4C1，故说C正确；

D．氯化铵受热易分解，不能用蒸发结晶的方法分离出A，应用蒸发浓缩、冷却结晶的方法分离出A，故D错误；

故选D。

6．B

【分析】该原电池Fe作负极，Cu作正极，硫酸中H+在正极得电子被氧化产生气泡，据此可分析解答。

【详解】A．铁和铜两种金属电极，较不活泼的Cu作正极，A选项错误；

B．电子由负极Fe棒经导线流向正极Cu棒，B选项正确；

C．Fe棒发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+，C选项错误；

D．未标明温度与压强，无法计算气体体积，D选项错误；

答案选B。

7．D

【详解】A．煤油是多种烃的混合物，属于有机物，故A错误；    

B．液氧具有氧化性，作氧化剂，故B错误；

C．煤油燃烧产物是二氧化碳和水，故C错误；    

D．物质燃烧放热，液氢燃烧时放出大量的热，故D正确；

选D。

8．B

【详解】A．图示能量变化趋势可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以CH3OH转变成H2的过程是一个放出热量的过程，A错误；

B．反应物的总能量大于生成物的总能量，B正确；

C．化学键的形成需要释放能量，所以形成H—H键放出能量，C错误；

D．化学键的断裂需要吸收能量，D错误；

故选B。

9．C

【详解】A．根据图示，过程1断键，吸收能量，故A错误；    

B．根据图示，过程2成键，释放能量，故B错误；

C．根据图示，反应物总能量大于生成物总能量，该反应是放热反应，故C正确；

D．根据图示，过程1吸收的能量小于过程2释放的能量，过程1的能量变化小于过程2，故D错误；

选C。

10．D

【详解】A．由能量变化图可知，反应的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，A项错误；

B．由能量变化图可知，反应的总能量高于生成物的总能量，B项错误；

C．反应的吸放热与反应条件无关， 吸热反应不一定要加热后发生，如氯化钡晶体与氯化铵的反应，为吸热反应，常温下即可发生，C项错误；

D．由能量变化图可知，、生成为放热过程，共放出能量，D项正确；

答案选D。

11．(1)

(2)          等于     实验2使用了催化剂

(3)O2+4e-=2O2-

(4)

(5)硝酸铵中的氮元素有+5和-3，在高温条件下，本身便会发生强烈的氧化还原反应，氮元素转变成中间价态，而所给产物氨气中氮元素仍为-3价，不符合氧化还原反应的价态规律

【详解】（1）1g甲烷的物质的量为，不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96kJ热量，则1mol甲烷不完全燃烧放出的热量为：，故1mol甲烷不完全燃烧的热化学方程式为：；

（2）从表格中可以看出10-20min时CH4的浓度变化量为：0.13mol/L，根据方程式中的系数比，NO2的浓度变化量为0.26mol/L，用NO2表示的化学反应速率为：；实验1中40min时已经达到平衡，故v(正) 等于v(逆)；实验1和实验2达到平衡时CH4的浓度相同，实验2比实验1反应速率快的原因可能是：实验2使用了催化剂；

（3）该装置为原电池装置，空气通入的电极为正极，即b极为正极，电极反应式为：O2+4e-=2O2-；

（4）乙醇在Cu作催化剂时与氧气反应的关系如图2，Cu为催化剂，故A为Cu，与氧气生成CuO，CuO与CH3CH2OH反应生成乙醛和水，故反应②的化学方程式：；

（5）硝酸铵中的氮元素有+5和-3，在高温条件下，本身便会发生强烈的氧化还原反应，氮元素转变成中间价态，而所给产物氨气中氮元素仍为-3价，不符合氧化还原反应的价态规律。

12．(1)          3 mol

(2)49.4

(3)          AC

(4)     电极a     O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O

【解析】（1）

水分子为H-O共价键形成的共价化合物，其电子式为：；反应式CO2+ 3H2=CH3OH+H2O中C从+4价降低为-2价，生成1molCH3OH时电子转移6mol (也可依据H从0价升高为+1价，3molH2参加反应时电子转移6mol计算电子转移数) ，则该反应中每生成0.5 mol甲醇，转移电子的物质的量是3mol；

（2）

图中E2-E1>0，由图可知即为反应CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)　ΔH=-49.4 kJ·mol−1放出的热量，故而E2-E1=49.4 kJ·mol−1；

（3）

①0~t1min内，v(H2)=；②A．甲醇中的C-H、C-O、O-H键均为共价键，A选项正确；

B．消耗氢气与生成H2O为同向速率，任何情况下都与系数成正比，不能作为判断平衡依据，B选项错误；

C．据表中n(CH3OH)数据可知0 ~ t1 min内Δn(CH3OH)=0.35mol，t1~ t2 min内Δn (CH3OH) = 0.45 mol，故前一时间段放出热量较少，C选项正确；

答案选AC；

（4）

燃料电池中失电子被氧化的燃料甲醇进入的a极为电池负极；由图可知b电极为正极，O2在此得电子被还原，结合从负极通过阳离子交换膜迁移来的H+，电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O。