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6.1 化学反应与能量变化 练习
一、单选题
1．新型锂硒电池具有优异的循环稳定性，图1为原理示意图，下列有关说法正确的是
A．电极Ⅱ为该电池的负极
B．该电池放电时，电子由电极Ⅰ经电解质溶液通过LAGP隔膜流向电极Ⅱ
C．锂硒电池放电时正极的电极反应式为
D．与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示，图中3种与碳基体的结合能力：
2．下列说法不正确的是
A．化学反应的 时，反应释放能量
B．相同质量的水具有的内能：气态>液态>固态
C．“焓”是指物质所具有的能量，是与内能有关的物理量
D．根据能量守恒定律，反应物的总能量等于生成物的总能量
3．下列属于吸热反应的是
A．盐酸与碳酸氢钠反应 B．木炭燃烧
C．生石灰与水反应 D．铝与稀盐酸的反应
4．有关如图所示原电池盐桥中装有含琼脂的饱和溶液的叙述，正确的是
A．铜片上有气泡逸出
B．反应中，盐桥中的会移向溶液
C．取出盐桥后，电流计依然发生偏转
D．反应前后铜片质量不改变
5．图示为反应的能量变化图，其中为气态化合物。下列有关叙述错误的是
A．反应属于放热反应
B．反应中断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量
C．寻找合适的电极和电解质溶液可以将反应设计成原电池
D．图示反应的能量变化为
6．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是
a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极
A． B． C． D．
7．《天工开物》中提到“明年，田有粪肥，土脉发烧，东南风助暖，则尽发炎火，大坏苗穗，此一灾也。”下列反应中能量变化与上述不一致的是
A．乙醇燃烧 B．铝与盐酸反应
C．生石灰与水反应 D．晶体与晶体反应
8．代表阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是
A．在锌铜原电池中，负极减少65g时理论上转移电子数为2
B．和的混合物共6.4g，其中所含硫原子数一定为0.2
C．工业上，28g 和4mol 在高温高压催化剂作用下生成的分子数小于2
D．在反应中，每消耗3.6g碳则转移电子数为0.2
9．近年来我国的火力发电量占比超过了70%，而火力发电量中“接近90%使用的是煤炭”。如图是燃煤电厂示意图。下列叙述不正确的是
A．用石灰石浆液吸收64g 理论生成136g
B．用生锈铁屑处理烟囱排放废气中的CO
C．火力发电过程中能量转化的主要形式为化学能→热能→电能
D．将脱硫后的气体通入溶液，可粗略判断烟气脱硫效率的高低
10．一定条件下，1mol金刚石转化为石墨能量变化关系如图所示。下列说法正确的是
A．金刚石和石墨互为同位素
B．石墨比金刚石更稳定
C．稀盐酸和碳酸氢钠溶液反应能量变化趋势与图一致
D．等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量相同
11．下列图像均表示化学反应中的能量变化，其中描述正确的是
A．图丁中反应物的总能量高于生成物的总能量
B．图乙说明金刚石生成石墨是吸热反应
C．根据图丙可以判断放出的能量
D．图甲可以表示生石灰溶于水反应的能量变化
12．劳动创造美好生活。下列劳动项目与所述化学知识无关联的是
选项 劳动项目 化学知识
A 用臭氧消毒柜给餐具消毒 臭氧具有强氧化性
B 用厨余垃圾制肥料种菜 厨余垃圾含有N、P、K等元素
C 用天然气灶具烧开水 天然气燃烧放热
D 科学家利用硅制作芯片 硅的熔点比较高
A．A B．B C．C D．D
13．化学反应与能量变化的关系如下图所示，下列说法正确的是
A．化学反应中能量的变化都表现为热量变化
B．图1所示能量变化的反应，都需要加热才能发生
C．镁条、铝片和盐酸反应放热，其能量变化符合图2
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
14．和反应生成过程中的能量变化如下图所示。下列说法正确的是
A．气态氢原子结合生成时，吸收能量
B．断开中化学键需要吸收能量
C．中的键比的键牢固
D．
二、解答题
15．氮元素转化对生产、生活有重要的价值。回答下列问题：
(1)氨是重要的化工原料，请用所学氨气的相关知识回答：
①写出NH3的电子式： 。
②NH3极易溶于水且溶液显碱性，请用化学方程式解释氨水显碱性的原因： 。
③请举例NH3在生产、生活中的一种用途： 。
(2)某工厂制硝酸的流程如图所示。
①上述转化中，属于氮的固定的是 (填“i”“ii”或“iii”)。
②写出“氧化炉”中反应的化学方程式 ；
(3)在微生物作用的条件下，经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：
①第一步反应是 反应(填“放热”或“吸热”)，判断理由是 。
②NH全部氧化成的离子方程式是 。
16．硝酸是重要的化工原料，工业上以氨为原料制硝酸，反应流程如下图所示：
回答下列问题：
(1)物质A的化学式为 ，工业生产中盛装大量A的浓溶液，选择的罐体材料为 (填标号)。
a．铜 b．铂 c．铝 d．镁
(2)上述流程中，需要使用催化剂的反应是 (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(3)实验室中可用如图装置(夹持装置已略去)制取氨气，其反应原理是 (用化学方程式表示)，检验试管中收集满氨的操作和现象是 。
(4)氨气在纯氧中能发生反应：，科学家利用此反应，设计成氨气一空气燃料电池，则通入氨气的电极是 (填“正极”或“负极”)，碱性条件下，该电极上的电极反应式为 。
(5)用溶液吸收，可提高尾气中的去除率。其他条件相同，转化为的转化率随溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性溶液中，实际是氧化生成和，其离子方程式为 。
②溶液的初始pH越小，转化率越高。其原因是 。
17．小组同学探究、在强碱性溶液中形成原电池的正负极及其影响因素。
已知：、均能溶于强碱性溶液，生成。
【理论预测】
猜想1：作负极，因为的失电子能力更强。
猜想2：作负极，因为能与强碱性溶液发生氧化还原反应，产生。
【实验验证】
实验1 现象
0~5s：电压传感器初始示数为0.3V，后迅速归零；铝片表面有气泡产生(经检验为)
后：电压传感器示数逐渐变为并保持稳定；铝片表面有气泡产生(经检验为)，镁片表面无明显变化
(1)由电压传感器示数可知，时作负极。根据现象推测后正负极发生了反转，证据是 。
(2)后作负极，但猜想2中的解释不合理，理由是 。
(3)甲同学推测0~5s时产生的可能原因有：
i．；
ii． (用离子方程式表示)。
(4)小组同学推测，电压示数迅速减小与电极被覆盖有关。
①0~5s时，镁片表面发生反应的电极反应式为 。
②为证明推测，乙、丙同学分别设计了实验2和3。
已知：EDTA四钠盐浓溶液的约为12，EDTA易与形成配合物EDTA-Mg。
i．实验2中观察到电压示数从0.3V降至0.1V后保持稳定，可能的原因是 。
ii．补全实验3的方案：试剂a为 。
(5)综合实验1、2，可以得出的结论是 。
18．肼(N2H4)可用作燃料，与四氧化二氮反应生成氮气和气态水。已知：
(1)① N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g) ΔH=+10 kJ·mol 1；
② N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol 1；
气态肼和N2O4反应的热化学方程式是 。
(2)科学家用氮化镓材料与铜组装的人工光合系统如图所示，利用该装置成功实现了以 CO2 和 H2O 合成 CH4。
正极反应式是 ，电路中每转移0.1mole ，正极区溶液质量 (填“增加”或“减少”) g， 产生的O2在标准状况下的体积为 mL。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D A B C A D D C B
题号 11 12 13 14
答案 D D D B
1．C
【分析】电极I上Li失电子，为该电池的负极，被氧化，则电极材料Se得电子，为该电池的正极，被还原，据此分析作答。
【详解】A．由分析可知电极I上Li失电子，为该电池的负极，A错误；
B．该电池放电时，电子只能沿导线定向移动不能进入溶液，B错误；
C．锂硒电池放电时Se得电子，正极的电极反应式为：，C正确；
D．、、分别与正极碳基体结合时，能量依次降低，所以3种与碳基体的结合能力由大到小的顺序是，D错误；
故答案选C。
2．D
【详解】A．表示化学反应的内能变化，化学反应的 时，反应释放能量，A不符合题意；
B．由固态转化为液态，液态转化为气态，均为吸热过程，气态能量最高，则相同质量的水具有的内能：气体＜液体＜固体，B不符合题意；
C．“焓”是指物质所具有的能量，是与内能有关的物理量，C不符合题意；
D．由于任何化学反应都会伴随能量变化，则根据能量守恒定律，反应物的总能量一定不等于生成物的总能量，D符合题意；
故选D。
3．A
【分析】常见的放热反应有中和反应、燃烧反应、活泼金属跟水或酸的置换反应、铝热反应和大多数的化合反应；常见的吸热反应有大多数的分解反应、NaHCO3和盐酸的反应、Ba(OH)2 8H2O 与NH4Cl的反应、C和CO2的反应、C和水蒸气的反应等。
【详解】由分析可知，木炭燃烧、生石灰与水反应和铝与稀盐酸反应均为放热反应，盐酸与碳酸氢钠反应是一个吸热反应，故答案为：A。
4．B
【分析】锌比铜活泼，锌作负极，发生氧化反应Zn-2e-=Zn2+，铜作正极，发生还原反应Cu2++2e-=Cu，原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液，据此分析；
【详解】A．Cu为正极，发生还原反应Cu2++2e- =Cu，析出Cu，A错误；
B．原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液，B正确；
C．取出盐桥后，不是闭合回路，没有形成原电池，电流计不发生偏转，C错误；
D．Cu为正极，发生还原反应Cu2++2e- =Cu，析出Cu附着在Cu电极上，故铜片质量增加，D错误；
故选B。
5．C
【详解】A．由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，A项正确；
B．该反应为放热反应，反应中断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量，B项正确；
C．由所给信息无法确定反应是否为氧化还原反应，故不一定能设计成原电池，C项错误；
D．反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量，故能量变化为，D项正确；
答案选C。
6．A
【详解】（1）a极质量减小，b极质量增加，则表明a极金属失电子作负极，溶液中的Cu2+在b极得电子生成Cu附着在b极，则金属活动性：a＞b；
（2）b极有气体产生，c极无变化，则表明b极金属能与H+发生置换反应，而c极不能，则金属活动性：b＞c；
（3）d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，则金属活动性：d＞c；
（4）导线中电流从a极流向d极，则d极为负极，a极为正极，则金属活动性：d＞a；
综合以上分析，金属活动性：d＞a＞b＞c，故选A。
7．D
【分析】尽发炎火说明为放热的反应。
【详解】A．尽发炎火说明为放热的反应，燃烧为放热反应，故A不符合题意；
B．铝与盐酸反应为放热反应，故B不符合题意；
C．生石灰与水反应为放热反应，故C不符合题意；
D．氢氧化钡晶体与氯化铵的反应为吸热反应，故D符合题意
答案选D。
8．D
【详解】A．在锌铜原电池中，锌为负极，电极反应为：，负极减少65g时消耗1mol Zn，理论上转移2mol电子，数目为2，A正确；
B．和的混合物中，所含硫原子数一定为0.2，B正确；
C．28g 的物质的量是1mol，和的反应是可逆反应，反应中生成的分子数小于2，故C正确；
D．反应前后，碳元素的化合价一部分由0价升高到＋2价（生成CO），一部分由0价降低到-4价（生成SiC），每消耗3mol C，转移电子数为4mol，而3.6g碳的物质的量为0.3mol，则转移电子数为0.4，D错误；
故答案选D。
9．C
【详解】A．用石灰石浆液吸收二氧化硫方程式为，1mol二氧化硫反应生成1mol硫酸钙为136g，A正确；
B．在高温条件下，一氧化碳与铁锈中的氧化铁反应生成铁和二氧化碳，可处理烟囱排放废气中的CO，故B正确；
C．火力发电过程中能量转化的主要形式为化学能→热能→机械能→电能，故C错误；
D．二氧化硫和高锰酸钾发生氧化还原反应，所以将脱硫后的气体通入溶液，观察颜色变化的快慢，可粗略判断烟气脱硫效率的高低，D正确；
故选C。
10．B
【详解】A．同位素是质子数相同，中子数不同的同种元素不同2互称同位素，金刚石和石墨互为同素异形体，A错误；
B．物质的能量越低越稳定，由图可知，石墨能量低，更稳定，石墨比金刚石更稳定，B正确；
C．能量由高到低是放热反应，稀盐酸和碳酸氢钠溶液反应是吸热反应，能量变化趋势与图不一致，C错误；
D．等质量的金刚石和石墨的起始能量不同，完全燃烧释放的热量也不相同，D错误；
答案 选B。
11．D
【详解】A．图丁中反应物的总能量低于生成物的总能量，故A错误；
B．由图乙可知，金刚石的能量高于石墨，说明金刚石生成石墨是放热反应，故B错误；
C．由图丙可知，2A(g)=B(l)－akJ/mol，气态B的能量高于液态B，液态A的能量低于气态A，结合图像可知2A(l)=B(g)的反应放热小于akJ，故C错误；
D．由图甲可知，该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，生石灰溶于水生成氢氧化钙，为放热反应，故D正确；
故选D。
12．D
【详解】A．用臭氧消毒柜给餐具消毒，是因为臭氧具有强氧化性，能够杀灭细菌和病毒，达到消毒的目的，A正确；
B．用厨余垃圾制肥料种菜，是因为厨余垃圾中含有N、P、K等元素，这些元素是植物生长所需的营养元素，通过堆肥等方式可以将厨余垃圾转化为肥料，B正确；
C．用天然气灶具烧开水，是因为天然气燃烧会放出热量，这些热量可以用来加热水，使其沸腾，C正确；
D．科学家利用硅制作芯片，主要是因为硅是良好的半导体材料，其导电性介于导体和绝缘体之间，能够实现对电流的控制，这与硅的熔点高低没有直接关系，D错误；
故选D。
13．D
【分析】图1：反应物的总能量高，生成物的总能量低，说明反应为放热反应；图2：反应物的总能量低，生成物的总能量高，说明反应为吸热反应；据此分析。
【详解】A．化学反应中的能量变化形式有多种,如光能、声能、电能等,但通常表现为热量的变化，故A错误；
B．图1所示反应为放热反应，放热反应不一定需要加热，故B错误；
C．图2表示吸热反应，镁条、铝片和盐酸反应均放热，故C错误；
D．化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键的形成，而旧化学键断裂吸收能量，形成新化学键释放能量，则化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成，故D正确；
答案为D。
14．B
【详解】A．化学键的生成放出能量，气态氢原子结合生成时，放出能量，故A错误；
B．化学键的断裂吸收能量，断开中化学键需要吸收能量，故B正确；
C．中键能为242.7kJ/mol，的键能为，中的键不如的键牢固，故C错误；
D．焓变等于反应物键能总和减去生成物的键能总和， ，故D错误；
答案选B。
15．(1) NH3 H2ONH+OH- 液氨用作制冷剂、制备硝酸、制备化肥等
(2) i
(3) 放热 反应物总能量高于生成物总能量 NH＋2O2=NO＋H2O＋2H+
【分析】N2和H2在合成塔中反应生成NH3，NH3在氧化炉中催化氧化得到NO，NO与空气和水反应得到硝酸，尾气要处理，防止污染空气。
【详解】（1）
①NH3属于共价化合物，电子式为：；
②氨气溶于水生成一水合氨，一水合氨电离出OH-离子，溶液显碱性，离子方程式为：NH3 H2ONH+OH-；
③氨气的用途为：液氨用作制冷剂、制备硝酸、制备化肥等；
（2）①有游离态转化为化合态属于氮的固定，属于氮的固定的是反应i；
②氧化炉中发生的是氨气的催化氧化，生成NO和水，化学方程式为：；
（3）①反应物总能量高于生成物总能量，第一步反应为放热反应；
②由图可知，第一步反应为+3O2=+4H++2H2O，第二步反应为+O2=，二者相加得到总反应为：＋2O2=＋H2O＋2H+。
16．(1) HNO3 c
(2)Ⅰ
(3) 用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口，若试纸变蓝色，则证明氨气收集满
(4) 负极 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
(5) 溶液越小，溶液中的浓度越大，氧化的能力越强，转化率越高
【分析】氨气和氧气在催化剂作用下反应生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮。
【详解】（1）根据分析可知，A为HNO3，浓硝酸具有强氧化性，常温下铝在浓硝酸中钝化，致密的钝化膜阻碍反应进行，所以用铝制容器运输浓硝酸，故答案为c。
（2）由分析可知，需要使用催化剂的为反应Ⅰ。
（3）实验室制备氨气的原理为，可根据氨气的水溶液显碱性判断氨气是否收集满。检验氨气是否收集满的方法是：用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口，若试纸变蓝色，则证明氨气收集满。
（4）氨气-空气电池中，氨气发生氧化反应，故氨气在负极发生反应，碱性条件下电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。
（5）①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成和，根据得失电子守恒及电荷守恒，离子方程式：；
②溶液越小，溶液中的浓度越大，氧化的能力越强，转化率越高。
17．(1)后，电压示数变为
(2)若猜想2的解释成立，后应在镁片表面观察到气泡，但实验中并未观察到
(3)
(4) ，部分破坏了电极表面的覆盖层(或延缓/阻碍覆盖层的形成) 溶液
(5)形成原电池的正负极首先取决于金属、的失电子能力，同时也会受到反应过程中、电极表面覆盖程度的影响
【分析】探究、在强碱性溶液中形成原电池的正负极及其影响因素，除考虑金属活动性外，还需考虑电解质溶液对反应的影响；
【详解】（1）时作负极，此时电压传感器示数为0.3V，后迅速归零，后电压传感器示数逐渐变为并保持稳定，说明后正负极发生了反转，故证据为：后，电压示数变为；
（2）若猜想2的解释成立，则该装置中铝为负极、镁为正极，正极水得到电子发生还原反应生成氢气，后应在镁片表面观察到气泡，但实验中并未观察到，故猜想2中的解释不合理；
（3）铝和强碱中氢氧根离子发生反应生成四羟基合铝酸根离子和氢气，推测0~5s时产生的可能原因为：；
（4）①推测:电压示数迅速减小与电极被覆盖有关，结合质量守恒，则负极镁反应为镁失去电子和溶液中氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀：，氢氧化镁沉淀附着在电极上导致反应被阻碍；
②已知：EDTA易与形成配合物EDTA-Mg，实验2中观察到电压示数从0.3V降至0.1V后保持稳定，可能的原因是发生反应，部分破坏了电极表面的覆盖层(或延缓/阻碍覆盖层的形成)，使得反应能够进行；
实验探究：电压示数迅速减小与电极被覆盖有关，则实验3中左侧的电解质溶液不能和镁离子生成沉淀，故试剂a为可以为溶液（合理即可）；
（5）实验1、2中变量为电解质溶液的不同，生成物质的溶解性不同；综合实验1、2，可以得出的结论是：形成原电池的正负极首先取决于金属、的失电子能力，同时也会受到反应过程中、电极表面覆盖程度的影响。
18．(1)N2O4(g)+2N2H4(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1096 kJ·mol-1
(2) CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O 增加 0.45 560
【详解】（1）气态肼和N2O4反应的化学方程式是：N2O4(g)+2N2H4(g)=3N2(g)+4H2O(g)，该反应由2×②-①得到，根据盖斯定律，ΔH=(-2×543-10)kJ·mol-1=-1096 kJ·mol-1，则热化学方程式为：N2O4(g)+2N2H4(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1096 kJ·mol-1。
（2）该电池为原电池，电子流出的为负极，故产生氧气的电极为负极(左侧)，产生甲烷的电极为正极(右侧)，正极反应式是CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O；根据正极反应式，电路中每转移8mol电子，生成2mol水，正极区溶液质量增加2mol×18g/mol=36g，故每转移0.1mole-，正极区溶液质量增加；负极的电极式为2H2O-4e-=O2+4H+，每转移0.1mole ，生成0.025mol氧气，标况下的体积为：0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL。

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