2024届高三化学一轮复习（小题训练）--化学反应与能量变化

这是一份2024届高三化学一轮复习（小题训练）--化学反应与能量变化，共18页。试卷主要包含了单选题，填空题等内容，欢迎下载使用。

2024届高三化学一轮复习（小题训练）--化学反应与能量变化
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．研究表明I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，3SO2(g)+2H2O(l)→2H2SO4(aq)+S(s)，该过程一般通过如下步骤来实现：
①SO2(g)+4I-(aq)+4H+(aq)→S(s)+2I2(g)+2H2O(l)+Q1(Q1<0)
②I2(g)+2H2O(l)+SO2(g)→SO(aq)+4H+(aq)+2I-(aq)+Q2(Q2>0)
上述反应过程中能量变化不可能是下列示意图中的
A． B．
C． D．
2．下列各反应中，符合下图能量变化的是

A．天然气燃烧 B．镁条和盐酸的反应
C．盐酸与碳酸氢钠反应 D．硫酸和氢氧化钡的反应
3．下列反应属于吸热反应的是
A．甲烷燃烧 B．铝热反应
C．酸碱中和反应 D．碳酸钙分解
4．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是

A．Fe作正极，发生氧化反应
B．负极反应式：2H＋＋2e-=H2↑
C．电池工作时，盐桥中的Cl-向负极移动
D．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
5．将一小段镁带投入到盛有稀盐酸的试管中，发生剧烈反应。一段时间后，用手触摸试管外壁感觉烫手。这个实验事实说明该反应
A．为放热反应 B．为吸热反应
C．过程中热能转化为化学能 D．反应物的总能量低于生成物的总能量
6．某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，装置如图，实验所得数据如下：

实验编号
水果种类
电极间距离/cm
电流/μA
1
番茄
1
98.7
2
番茄
2
72.5
3
苹果
2
27.2
电池工作时，下列说法不正确的是
A．化学能主要转化为电能 B．负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+
C．电子从锌片经水果流向铜片 D．水果种类和电极间距离对电流的大小均有影响
7．今年4月22日国家主席在领导人气候峰会上再次强调中国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，关于碳及其化合物，下列说法不正确的是
A．金刚石和石墨是碳的两种不同的单质，二者互称同素异形体
B．在100KPa时，1mol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，故金刚石比石墨稳定
C．考古时常用于测定文物年代的是碳元素的一种核素C中，中子数为8
D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键
8．已知X(g)→Z(g)的能量变化如图所示。下列判断正确的是

A．Z热稳定性高于X
B．若加入催化剂，(E2-E1)变大
C．该反应为吸热反应
D．该反应的热化学方程式为X(g)→Z(g)+(E3-E1)kJ
9．如图为某反应分别在有和没有催化剂条件下的能量变化示意图，下列说法不正确的是

A．反应过程 b 有催化剂参与
B．该反应为放热反应，热效应等于 ΔH
C．有催化剂条件下，反应的活化能等于 E1＋E2
D．反应过程 a 需要外界供给能量才能持续进行
10．如图a酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，下列说法不正确的是
有关数据如下表所示：


图a                             图b
A．该电池的正极反应式为MnO2+eˉ+H＋==MnOOH
B．利用干电池，高温电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO，如图b，则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1：1
C．废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过重结晶方法分离
D．废电池糊状填充物加水处理后所得滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法
11．我国成功研发出一种新型铝—石墨双离子电池，电池结构如图所示。电池总反应为：AlLi+Cx(PF6)xC+Al+PF+ Li+，则下列有关说法不正确的是

A．放电时，a极的电极反应式是：AlLi-e-=Li+ +Al
B．充电时，b极与外接电源的正极相连
C．充电时，离子向b极移动
D．电池中电解质溶液可能是LiPF6的水溶液
12．高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li＋通过，结构如图所示：

已知原理为（1－x）LiFePO4＋xFePO4＋LixCnLiFePO4＋nC。下列说法不正确的是（　　）
A．充电时，Li＋向左移动
B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极
C．充电时，阴极的电极反应式为xLi＋＋xe－＋nC=LixCn
D．放电时，正极的电极反应式为（1－x）LiFePO4＋xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4
13．锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的二甲醚溶液，总反应为xLi＋CFx=xLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是（    ）

A．交换膜为阴离子交换膜
B．正极的电极反应式为CFx＋xe-＋xLi+=xLiF＋C
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
D．a极电势高于b极电势
14．天津大学某科研团队创新地提出了一种基于电化学冶金原理并利用电解质去耦合策略，在电池中同时进行MnO2和Zn可逆溶解/电沉积的储能机制，其工作原理如图，电池放电总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+Zn(OH)+Mn2++2H2O。下列说法不正确的是（    ）

A．充电时，Zn电极区为阴极区
B．c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜
C．放电时，正极电极反应式为MnO2+4H++2e-=+Mn2++2H2O
D．充电时，电子的流向为a→MnO2→电解质溶液→Zn→b
15．2016年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域做出贡献的三位科学家。分子机器是一种特殊的超分子体系，当体系受到外在刺激(如pH变化、吸收光子、电子得失等)时，分子组分间原有作用被破坏，各组分间发生类似于机械运动的某种热运动。下列说法不正确的是
A．驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量
B．分子状态的改变会伴随能量变化，属于化学变化
C．氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一
D．光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动

二、填空题
16．2019年诺贝尔化学奖授予研发锂离子电池的三位科学家。磷酸亚铁锂（）常用于生产锂离子电池，请回答下列问题：
(1)中Li元素的化合价为______。
(2)某锂离子电池放电时，以阳离子的形式脱离电极后，剩余的本身会转变为一种电中性化合物，该化合物的化学式为____，放电过程中；发生了______（填“氧化”或“还原”）反应。
17．分离出合成气中的H2，用于氢氧燃料电池。如图为电池示意图。

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是___，在导线中电子流动方向为___(用a、b和箭头表示)。
（2）正极反应的电极反应方程式为___。
（3）当电池工作时，在KOH溶液中阴离子向___移动（填正极或负极）。
18．化学电源的发明是化学对人类的一项重大贡献。
（1）将锌片、铜片按照如图所示装置连接，铜片做__极（填“正”或“负”），外电路电子的流向为__（填“Cu→Zn”或“Zn→Cu”）。

（2）若将装置中的稀H2SO4用CuSO4溶液替代，则相应原电池的总反应的化学方程式为__。
（3）下列化学反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是__（填序号）。
①NaOH+HCl=NaCl+H2O
②CH4+2O2CO2+2H2O
③Fe+Cu2+＝Cu+Fe2+
19．铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极隔板是惰性材料，电池总反应式为：

回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原反应）
(1)放电时：正极的电极反应式是___________________；电解液中H2SO4的浓度将变________，当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加_______________g。

(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按上图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成__________，B电极上生成________，此时铅蓄电池的正负极的极性将____________。
20．用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复研究的热点之一。
(1)Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。

①作负极的物质是_________。
②正极的电极反应式是_________。
(2)将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3-的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3-的去除率
接近100%
＜50%
24小时pH
接近中性
接近中性
铁的最终物质形态


pH=4.5时，NO3-的去除率低。其原因是_________。
(3)其他条件与(2)相同，经1小时测定NO3-的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3-的去除率
约10%
约3%
1小时pH
接近中性
接近中性
与(2)中数据对比，解释(2)中初始pH不同时，NO3-去除率和铁的最终物质形态不同的原因：_________。

参考答案：
1．C
【详解】SO2(g)+4I-(aq)+4H+(aq)→S(s)+2I2(g)+2H2O(l)+Q1(Q1<0)，可知步骤①为吸热反应；I2(g)+2H2O(l)+SO2(g)→SO(aq)+4H+(aq)+2I-(aq)+Q2(Q2>0)，步骤②为放热反应，所以I2(g)、2H2O(l)、SO2(g)的总能量小于SO(aq)、4H+(aq)、2I-(aq)的总能量，不可能用表示，故选C。
2．C
【详解】A．天然气的燃烧为放热反应，A错误；
B．镁条和盐酸的反应是活泼金属与酸的反应，是放热反应，B错误；
C．做盐酸与碳酸氢钠反应的实验时，触摸试管底部，会感觉到冰凉，表明反应为吸热反应，C正确；
D．硫酸和氢氧化钡的反应为酸碱中和反应，是放热反应，D错误；
故合理选项为C。
3．D
【分析】常见的放热反应有：所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应，所有中和反应，绝大多数化合反应和铝热反应；常见的吸热反应有：绝大数分解反应，个别的化合反应(如C和CO2) ，少数分解反应和少数置换反应以及某些复分解反应(如铵盐和强碱)，据此分析。
【详解】根据上述分析可知，甲烷燃烧、铝热反应、酸碱中和反应均为放热反应，碳酸钙分解反应是吸热反应；故本题选D。
4．C
【详解】A．铁为负极，发生氧化反应，故A错误；
B．正极发生还原反应， H+得电子被还原生成，电极反应时为2H+ +2e-=H2↑，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，故B错误；
C．原电池工作时，铁为负极，阴离子向负极移动Cl-向负极移动，故C正确；
D．工作一段时间后，左边烧杯中生成Fe2+，水解呈酸性，右烧杯发生2H＋＋2e-=H2↑，氢离子浓度减小，则pH增大两烧杯溶液pH都发生变化,故D错误；
故选C。
5．A
【详解】将一小段镁带投到盛有稀盐酸的试管中，发生剧烈反应。一段时间后，用手触摸试管外壁感觉烫手，说明反应为放热反应。放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，该过程中化学能转化为热能，故选A。
6．C
【详解】A．电池工作时(原电池)为将化学能转化为电能的装置，故A正确；
B．由图示分析可知，Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，即负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+，故B正确；
C．电子从锌片经导线流向铜片，而不能经水果流向铜片，故C错误；
D．由表中的数据分析可知不同的水果以及同种水果间距离的不同，则电流的大小也不同，所以水果种类和电极间距离对电流的大小均有影响，故D正确；
答案选C。
7．B
【详解】A．金刚石和石墨均是由C元素组成的不同单质，两者互为同素异形体，A正确；
B．能量越低，物质越稳定，因为在100KPa时，1mol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，所以可知石墨比金刚石稳定，B错误；
C．C的质子数为6，质量数为14，所以中子数=14-6=8，C正确；
D．CO2可引起温室效应，使全球变暖，其分子中C原子与O原子以共价双键结合，所以含极性共价键，D正确；
故选B。
8．A
【详解】A.物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强，根据图示可知生成物Z含有的能量比反应物X低，所以Z热稳定性高于X，A正确；
B.若加入催化剂，可以改变反应途径，降低反应的活化能E3，但不能改变反应物、生成物的能量，所以(E2-E1)不变，B错误；
C.由于反应物的能量高于生成物，所以该反应为放热反应，C错误；
D.反应的热化学方程式为X(g)→Z(g)+(E2-E1)kJ，D错误；
故合理选项是A。
9．C
【详解】A．催化剂能降低反应的活化能，反应过程 b 有催化剂参与，故A正确；
B．生成物能量低于反应物，该反应为放热反应，热效应等于 ΔH，故B正确；
C．有催化剂条件下，反应的最大活化能等于 E1，故C错误；
D．反应过程 a 的活化能大，需要外界供给能量才能持续进行，故D正确；
故选C。
【点睛】本题考查反应热与焓变，把握反应中能量变化、催化剂对反应的影响为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意选项D为解答的难点，无催化剂时，活化能较大，需外界提供能量，才能持续进行。
10．B
【详解】A、正极得到电子，电极反应式为MnO2+eˉ+H＋＝MnOOH，A正确；
B、根据装置图可知阴极水、二氧化碳得到电子，生成氢气和CO。阳极是氧离子失去电子生成氧气，反应式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，因此阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2：1，B错误；
C、氯化锌和氯化铵的溶解度受温度的影响变化不同，两者可以通过重结晶方法分离，C正确；
D、在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法，D正确;
答案选B。
11．D
【分析】电池工作时的总反应化学方程式为AlLi+Cx(PF6)xC+Al++Li+，则放电时AlLi被氧化，a为原电池的负极，电极反应式为AlLi-e-=Al+Li+，b为正极，CxPF6得电子被还原，电极反应式为CxPF6+e-=xC+，充电时，电极反应与放电时的反应相反，据此分析。
【详解】A．放电时是原电池，a极是负极，负极上发生氧化反应，电极反应式是：AlLi-e-=Li+ +Al，故A正确；
B．根据分析，放电时b为正极，充电时，b极与外接电源的正极相连，作阳极，故B正确；
C．放电时b为正极，充电时，b为阳极，阴离子向阳极移动，离子向b极移动，故C正确；
D．电池中电解质溶液若是LiPF6的水溶液，溶液中有水，会与AlLi电极反应，不能构成原电池，故D错误；
答案选D。
12．A
【详解】A．充电时，图示装置为电解池，阳离子向阴极移动，即Li＋向右移动，故A符合题意；
B．放电时，装置为原电池，电子由负极经导线、用电器、导线到正极，故B不符合题意；
C．充电时，阴极上发生得电子的还原反应，电极反应式为xLi＋＋xe-＋nC=LixCn，故C不符合题意；
D．放电时，FePO4为正极，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为(1－x)LiFePO4＋xFePO4＋xLi＋＋xe-=LiFePO4，故D不符合题意；
故答案为：A。
【点睛】锂电池（俗称）有一次电池、可充电电池之分，其中原电池型锂电池是锂单质发生氧化反应，而可充电型锂电池又称之为锂离子电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态，放电时则相反。
13．B
【详解】A．Li+通过离子交换膜在正极上形成LiF，所以交换膜为阳离子交换膜，A错误；
B．石墨为正极，在正极上附着的CFx得电子生成LiF和C，正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+=xLiF+C，B正确；
C．金属Li是活泼金属，能与乙醇反应，所以不能用乙醇溶液代替，C错误；
D．由于Li活动性比石墨强，所以a为负极，b为正极，正极b极电势高于负极a电极的电势，D错误；
故合理选项是B。
14．D
【分析】根据电池放电总反应Zn+4OH-+MnO2+4H+Zn(OH)+Mn2++2H2O，放电时，Zn失电子，作负极，电极反应式为：Zn-2e-+4OH-= Zn(OH)，MnO2得电子，作正极，电极反应式为：MnO2+4H++2e-=+Mn2++2H2O。
【详解】A. 放电时，Zn失电子，作负极，充电时，Zn电极区为阴极区，A正确；
B. 放电时，负极消耗OH-，K+通过阳离子交换膜d向左移动，正极消耗H+，通过阴离子交换膜c向右移动，B正确；
C. 放电时，MnO2得电子，作正极，正极电极反应式为：MnO2+4H++2e-=+Mn2++2H2O，C正确；
D. 充电时，电子不能通过电解质溶液，D错误；故答案为：D。
15．B
【分析】当体系受到外在刺激（如pH变化、吸收光子、电子得失等）时，分子组分间原有作用被破坏，说明反应可在光照条件下进行，且可以是氧化还原反应，驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量，以此解答该题。
【详解】A．需要对体系输入一定的能量，才能驱动分子机器，故A正确；
B．分子状态的改变是物态变化，属于物理变化，故B错误；
C．电子的得失是氧化还原反应的本质，则发生氧化还原反应时可刺激分子机器体系，故C正确；
D．光照可使光能转化为机械能，即光照能使分子产生类似于机械运动的某种热运动，故D正确；
答案为B。
16． +1 氧化
【分析】（1）根据常见元素化合价及化合物中元素化合价代数和为0的规律分析解答；（2）根据反应中化合价变化判断反应类型。
【详解】（1）中铁为+2价，P为+5价，O为-2价，根据化合物中元素化合价代数和为0分析得， Li元素的化合价为+1，故答案为：+1；
（2）根据题干信息知，本身会转变为一种电中性化合物，则该化合物的化学式为，此时亚铁离子变为铁离子，则放电过程中；发生了氧化反应，故答案为：；氧化。
17． 化学能转化为电能 a→b O2+4e-＋2H2O=4OH- 负极
【分析】燃料电池的工作原理属于原电池原理，是化学能转化为电能的装置，原电池中，电流从正极流向负极，电子流向和电流流向相反；燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通氧气的电极是正极，正极上是氧气发生得电子的还原反应。
【详解】(1) 该题目中，氢氧燃料电池的工作原理属于原电池原理，是将化学能转化为电能的装置，在原电池中，电流从正极流向负极，而通入燃料氢气的电极是负极，通氧气的电极是正极，所以电子从a移动到b；
(2)燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，通氧气的电极是正极，正极上的电极反应为:
O2+ 2H2O+4e-=4OH-，故答案为: O2+2H2O+4e-=4OH-；
(3)根据离子间的阴阳相吸，当电池工作时，负极产生氢离子（阳离子），所以在KOH溶液中阴离子向负极移动。
【点睛】燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通氧气的电极是正极。
18． 正 Zn→Cu Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu（Zn+Cu2+=Zn2++Cu） ②③
【详解】（1）锌片、铜片插入稀硫酸中，由于锌比铜活泼，所以锌做负极，铜做正极，外电路中电子由负极流向正极，即由锌流向铜，故答案为：正；Zn→Cu；
（2）将装置中的稀用溶液替代，则锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，故答案为：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu（Zn+Cu2+=Zn2++Cu）；
（3）能构成原电池的反应是自发进行的氧化还原反应，①是非氧化还原反应，②CH4+2O2CO2+2H2O和③Fe+Cu2+＝Cu+Fe2+是氧化还原反应，可实现化学能直接转化为电能，故答案为：②③。
19． PbO2＋2e-＋4H+＋＝PbSO4＋2H2O 小 48 Pb PbO2 对换
【详解】(1)放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，放电时为原电池原理，正极发生得电子的还原反应，正极电极反应式为PbO2 + 2e-+ 4H+ +=PbSO4 + 2H2O；放电时消耗硫酸，因此硫酸浓度将减小；负极电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，所以通过1mol电子时，负极质量增加为0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g。
(2)根据装置图可判断A和电源的负极相连，作阴极，得到电子发生还原反应，电极反应式为PbSO4＋2e-=Pb+，即A极上生成Pb；B和电源的正极相连，作阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为PbSO4-2e-+ 2H2O = PbO2 + 4H+ +，B极生成PbO2；此时蓄电池的正负极的极性将对换。
20． 铁 NO3-+8e-+10H+= NH4++3H2O 因为铁表面生成不导电的FeO(OH)，阻止反应进一步发生 Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，使反应进行的更完全，初始pH高时，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3-去除率和铁的最终物质形态不同
【分析】(1)①Fe还原水体中NO3-，根据题意Fe3O4为电解质，Fe作还原剂，失去电子，发生氧化反应，作原电池的负极；
②NO3-在正极得电子发生还原反应产生NH4+，根据电荷守恒及原子守恒书写电极反应式；
(2)由于Fe3O4为电解质，而电解质主要作用是为电子转移提供媒介，然后根据FeO(OH)不导电进行分析；
(3)根据Fe2+的作用进行分析。
【详解】(1)①Fe是活泼的金属，根据还原水体中的NO3-的反应原理图可知，Fe失去电子被氧化，作原电池的负极；
②正极上NO3-得到电子发生还原反应变为NH4+，结合元素和电荷守恒可知电极反应式为：NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O；
(2)从pH对硝酸根去除率的影响来看，初始pH=4.5时去除率低，主要是因为铁表面产生了不导电的FeO(OH)，阻止反应进一步发生；
(3)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始时溶液的pH较小，溶液中氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度较大，促使FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，因而使NO3-去除反应进行的更完全；当初始pH高时，由于产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3-去除率和铁的最终物质形态不同，因而NO3-去除率降低。
【点睛】考查化学反应原理，涉及电化学、氧化还原反应等知识，Fe单质与NO3-的反应跟溶液酸碱性有关，抓住这一点是解题的关键，要注意疏松的Fe3O4可导电，而FeO(OH)不能导电，电解质溶液中自由移动的微粒浓度降低，原电池反应发生缓慢。要充分利用题干信息分析解答，注意从实验条件的不同进行对比，力求阐述上的准确性。