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阶段重点练三　化学反应与能量变化
1.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程如图所示。
下列说法不正确的是（　　）
A.该反应是化合反应
B.催化剂参加了化学反应过程
C.CH4→CH3COOH过程中，有C—H的断裂和形成
D.①→②过程中，形成了C—C，断裂的化学键的总键能＜形成的化学键的总键能
2.（2024·十堰高一期末）某化学兴趣小组自制盐水小彩灯（装置如图），在彩灯所连的纸片电池上滴几滴溶液，就能使小彩灯亮起来。下列纸片电池的组合中能使小彩灯亮起来的是（　　）
选项 电极a 电极b 溶液X
A Fe Fe 乙醇溶液
B C C NaCl溶液
C Fe Zn 蔗糖溶液
D C Fe CuSO4溶液
3.用Cl2生产某些含氯有机化合物时会产生副产物HCl。利用反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O，可实现氯的循环利用。已知：反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。
则断开1 mol H—O与断开1 mol H—Cl所需能量相差约为（　　）
A.16 kJ B.24 kJ
C.32 kJ D.48 kJ
4.燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能，而不经过热能中间形式，现已广泛使用。如甲烷燃料电池，其电极反应为：负极：CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O，正极：2O2＋8e－＋4H2O8OH－。今欲得27 g水，则电池中电子转移的物质的量为（　　）
A.1 mol B.2 mol
C.4 mol D.6 mol
5.为将反应2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是（铝条均已除去了氧化膜）（　　）
6.化学反应A2＋B22AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A.该反应是吸热反应
B.断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出x kJ的能量
C.断裂2 mol A—B需要吸收y kJ的能量
D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
7.如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片。若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是（　　）
A.a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸
B.b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C.a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸
D.b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
8.（2023·岳阳高一期末）下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（　　）
A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C.铅酸蓄电池在工作中，负极每消耗1 mol铅，则硫酸溶液中就转移2 mol电子
D.氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点
9.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2。下列关于该电池的说法不正确的是（　　）
A.电池工作时，镁片作为负极，发生氧化反应
B.电池工作时，电子通过电解质溶液由镁片电极流向活性炭电极
C.电池工作时，活性炭上电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－
D.电池工作时，活性炭电极表面不会产生气泡
10.回答下列问题：
（1）下列过程中属于吸热反应的是　　　　。
①灼热的木炭中通入CO2　②碘升华　③石灰石受热分解　④水蒸气液化　⑤Mg＋2HClMgCl2＋H2↑　⑥CH4＋2O2CO2＋2H2O　⑦HCl＋NaHCO3NaCl＋H2O＋CO2↑　⑧Na2CO3·10H2O与NH4NO3反应制作冷敷袋
（2）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大气，其中生成NO的能量变化如图所示，则图中三种分子最稳定的是　　　　　　。若反应生成2 mol NO气体　　　　　（填“吸收”或“放出”）热量。
11.化学能在一定条件下能够转化为电能，构成原电池。
（1）根据构成原电池的本质判断，如下反应可以设计成原电池的是　　　　（填字母）。
A.2FeBr2＋3Cl22FeCl3＋2Br2
B.Na2CO3＋2HCl2NaCl＋H2O＋CO2↑
C.2H2O2H2↑＋O2↑
D.Cu＋2AgNO32Ag＋Cu
（2）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验。
有关实验现象，下列说法正确的是　　　　（填字母）。
A.图1和图2的气泡均产生在锌棒表面
B.图2中产生气体的速度比图1快
C.图1中温度计的示数高于图2的示数
D.图1和图2中温度计的示数相等，且均高于室温
（3）铅酸蓄电池是最常见的二次电池，放电时的化学方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）图3是甲烷燃料电池原理示意图，电池工作一段时间后电解质溶液的pH　　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。
阶段重点练三　化学反应与能量变化
1.C　 根据图中信息可知，发生反应CH4＋CO2CH3COOH，该反应是化合反应，A正确；催化剂参加了化学反应过程，但质量及化学性质不变，B正确；CH4→CH3COOH过程中，有C—H的断裂，没有 C—H 的形成，C不正确；①→②过程中，形成了C—C，反应为放热反应，断裂的化学键的总键能＜形成的化学键的总键能，D正确。
2.D　电极都是Fe，乙醇不是电解质，不能形成原电池，A项错误；电极都是C，不能形成原电池，B项错误；蔗糖不是电解质溶液，不能形成原电池，C项错误；C和Fe分别是两个活性不同的电极，硫酸铜溶液是电解质，且能发生自发的氧化还原反应，能构成原电池，D项正确。
3.C　根据ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝4×E（H—Cl）＋498 kJ·mol－1－2×[243 kJ·mol－1＋2E（H—O）]＝－115.6 kJ·mol－1，则E（H—O）－E（H—Cl）＝31.9 kJ·mol－1，所以断开1 mol H—O与断开1 mol H—Cl所需能量相差约为32 kJ，故选C。
4.C　n（H2O）＝＝1.5 mol。CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O　①，2O2＋8e－＋4H2O8OH－　②，将方程式①＋②得CH4＋2OH－＋2O23H2O＋C，该反应转移的电子数为8e－，即3H2O～8e－，n（e－）＝n（H2O）＝×1.5 mol＝4 mol。
5.B　A、B、C三项中的装置均能将化学能转化为电能。A项，反应为2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑，错误；B项，符合题目的要求，正确；C项，反应为Al和稀硝酸反应生成NO，错误；D项，两电极全是Al，因而不能构成原电池，即不能将化学能转化为电能，错误。
6.C　由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A、D两项错误；断键时需要吸收能量，B项错误，C项正确。
7.C　两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，说明该装置构成了原电池，其中a极为正极，b极为负极。a极为碳棒，b极为铁片，烧杯中的溶液为硫酸，若为硫酸铜溶液，则a极会析出铜而不会产生气泡，C正确。
8.C　干电池属于一次电池，铅酸蓄电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A项正确；干电池中锌筒为负极，负极上锌发生失电子的氧化反应而溶解，锌筒被破坏，B项正确；铅酸蓄电池在工作时，负极反应式为Pb－2e－＋PbSO4，负极每消耗1 mol Pb，外电路中通过2 mol电子，但电子不会在硫酸溶液中转移，C项错误；氢氧燃料电池的产物为H2O，氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点，D项正确。
9.B　由电池反应为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2可知，Mg化合价升高发生氧化反应作负极，则活性炭作正极，负极反应式为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，A、C正确；电子不能在电解质溶液中移动，由负极Mg经过导线流向正极C，B错误；电池工作时活性炭电极吸附氧气发生还原反应，不会产生气泡，D正确。
10.（1）①③⑦⑧　（2）N2　吸收
解析：（1）②碘升华、④水蒸气液化不是化学变化，⑤金属与酸反应、⑥燃烧是放热反应；属于吸热反应的是①③⑦⑧。（2）键能越大物质越稳定，则图中三种分子最稳定的是N2。断键吸收的总能量为946 kJ＋498 kJ＝1 444 kJ，成键释放的总能量为 2×632 kJ＝1 264 kJ，故若反应生成2 mol NO气体吸收1 444 kJ－1 264 kJ＝180 kJ热量。
11.（1）AD　（2）BC　（3）Pb＋－2e－PbSO4　（4）减小
解析：（1）一般自发进行的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池， A为自发进行的氧化还原反应，符合题意；B不是氧化还原反应，不符合题意；C不是自发进行的氧化还原反应，不符合题意；D为自发进行的氧化还原反应，符合题意。所以可以设计成原电池的是A、D。（2）图1中锌与稀硫酸反应生成H2，不能形成原电池；图2中能形成原电池，锌为负极，铜为正极； 图1中不能形成原电池，气泡产生在锌棒表面，图2中形成原电池，气泡产生在铜棒表面，A错误；图2中形成原电池，能加快反应速率，图2中产生气体的速度比图1快，B正确；图1中将化学能转化为热能，图2中形成原电池，将化学能转化为电能，所以图1中温度计的示数高于图2的示数，C正确；图1中将化学能转化为热能，温度高于室温，图2中形成原电池，将化学能转化为电能，温度基本保持不变，所以图1和图2中温度计的示数不等，D错误。所以正确的是B、C。（3）铅酸蓄电池放电时，铅失去电子生成PbSO4，负极反应式为Pb＋S－2e－PbSO4。（4）甲烷燃料电池工作时，总反应相当于甲烷燃烧，生成CO2和H2O，生成的CO2会与NaOH反应，电池工作一段时间后，OH－逐渐反应，浓度逐渐减少，则电解质溶液的pH减小。
4 / 4(共29张PPT)
阶段重点练三　化学反应与能量变化
1. 我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的
催化反应历程。该历程如图所示。
下列说法不正确的是（　　）
A. 该反应是化合反应
B. 催化剂参加了化学反应过程
C. CH4→CH3COOH过程中，有C—H的断裂和形成
D. ①→②过程中，形成了C—C，断裂的化学键的总键能＜形成的化学键的总键能
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解析： 　 根据图中信息可知，发生反应CH4＋
CO2 CH3COOH，该反应是化合反应，A正确；催化剂参加
了化学反应过程，但质量及化学性质不变，B正确；
CH4→CH3COOH过程中，有C—H的断裂，没有 C—H 的形成，C
不正确；①→②过程中，形成了C—C，反应为放热反应，断裂的
化学键的总键能＜形成的化学键的总键能，D正确。
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2. （2024·十堰高一期末）某化学兴趣小组自制盐水小彩灯（装置如
图），在彩灯所连的纸片电池上滴几滴溶液，就能使小彩灯亮起
来。下列纸片电池的组合中能使小彩灯亮起来的是（　　）
选项 电极a 电极b 溶液X
A Fe Fe 乙醇溶液
B C C NaCl溶液
C Fe Zn 蔗糖溶液
D C Fe CuSO4溶液
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解析： 　电极都是Fe，乙醇不是电解质，不能形成原电池，A项
错误；电极都是C，不能形成原电池，B项错误；蔗糖不是电解质
溶液，不能形成原电池，C项错误；C和Fe分别是两个活性不同的
电极，硫酸铜溶液是电解质，且能发生自发的氧化还原反应，能构
成原电池，D项正确。
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3. 用Cl2生产某些含氯有机化合物时会产生副产物HCl。利用反应A：
4HCl＋O2 2Cl2＋2H2O，可实现氯的循环利用。已知：反
应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。
则断开1 mol H—O与断开1 mol H—Cl所需能量相差约为（　　）
A. 16 kJ B. 24 kJ
C. 32 kJ D. 48 kJ
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解析： 　根据ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝4×E
（H—Cl）＋498 kJ·mol－1－2×[243 kJ·mol－1＋2E（H—O）]＝－
115.6 kJ·mol－1，则E（H—O）－E（H—Cl）＝31.9 kJ·mol－1，
所以断开1 mol H—O与断开1 mol H—Cl所需能量相差约为32 kJ，
故选C。
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4. 燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能，而不经过热能中
间形式，现已广泛使用。如甲烷燃料电池，其电极反应为：负极：
CH4＋10OH－－8e－ C ＋7H2O，正极：2O2＋8e－＋
4H2O 8OH－。今欲得27 g水，则电池中电子转移的物质的量为
（　　）
A. 1 mol B. 2 mol
C. 4 mol D. 6 mol
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解析： 　n（H2O）＝ ＝1.5 mol。CH4＋10OH－－8e－
C ＋7H2O　①，2O2＋8e－＋4H2O 8OH－　②，将方
程式①＋②得CH4＋2OH－＋2O2 3H2O＋C ，该反应转移的
电子数为8e－，即3H2O～8e－，n（e－）＝ n（H2O）＝ ×1.5
mol＝4 mol。
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5. 为将反应2Al＋6H＋ 2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装
置能达到目的的是（铝条均已除去了氧化膜）（　　）
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解析： 　A、B、C三项中的装置均能将化学能转化为电能。A
项，反应为2Al＋2OH－＋6H2O 2[Al（OH）4]－＋3H2↑，错
误；B项，符合题目的要求，正确；C项，反应为Al和稀硝酸反应
生成NO，错误；D项，两电极全是Al，因而不能构成原电池，即
不能将化学能转化为电能，错误。
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6. 化学反应A2＋B2 2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的
是（　　）
A. 该反应是吸热反应
B. 断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出x kJ的能量
C. 断裂2 mol A—B需要吸收y kJ的能量
D. 2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
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解析： 　由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反
应是放热反应，A、D两项错误；断键时需要吸收能量，B项错误，
C项正确。
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7. 如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片。若电流表的指针发生
偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是（　　）
A. a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸
B. b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C. a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸
D. b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
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解析： 　两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流表的指针发生
偏转，且a极上有大量气泡生成，说明该装置构成了原电池，其中a
极为正极，b极为负极。a极为碳棒，b极为铁片，烧杯中的溶液为
硫酸，若为硫酸铜溶液，则a极会析出铜而不会产生气泡，C正确。
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8. （2023·岳阳高一期末）下面是几种常见的化学电源示意图，有关
说法不正确的是（　　）
A. 上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B. 干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C. 铅酸蓄电池在工作中，负极每消耗1 mol铅，则硫酸溶液中就转移2
mol电子
D. 氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点
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解析： 　干电池属于一次电池，铅酸蓄电池属于二次电池，氢氧
燃料电池属于燃料电池，A项正确；干电池中锌筒为负极，负极上
锌发生失电子的氧化反应而溶解，锌筒被破坏，B项正确；铅酸蓄
电池在工作时，负极反应式为Pb－2e－＋ PbSO4，负极每
消耗1 mol Pb，外电路中通过2 mol电子，但电子不会在硫酸溶液中
转移，C项错误；氢氧燃料电池的产物为H2O，氢氧燃料电池具有
清洁、安全、高效等特点，D项正确。
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9. “盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加
食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O 2Mg
（OH）2。下列关于该电池的说法不正确的是（　　）
A. 电池工作时，镁片作为负极，发生氧化反应
B. 电池工作时，电子通过电解质溶液由镁片电极流向活性炭电极
D. 电池工作时，活性炭电极表面不会产生气泡
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解析： 　由电池反应为2Mg＋O2＋2H2O 2Mg（OH）2可知，
Mg化合价升高发生氧化反应作负极，则活性炭作正极，负极反应
式为Mg－2e－＋2OH－ Mg（OH）2，正极反应式为O2＋4e－＋
2H2O 4OH－，A、C正确；电子不能在电解质溶液中移动，由
负极Mg经过导线流向正极C，B错误；电池工作时活性炭电极吸附
氧气发生还原反应，不会产生气泡，D正确。
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10. 回答下列问题：
（1）下列过程中属于吸热反应的是 。
①灼热的木炭中通入CO2　②碘升华　③石灰石受热分解　
④水蒸气液化　⑤Mg＋2HCl MgCl2＋H2↑　⑥CH4＋
2O2 CO2＋2H2O　⑦HCl＋NaHCO3 NaCl＋H2O＋
CO2↑
⑧Na2CO3·10H2O与NH4NO3反
应制作冷敷袋
　①③⑦⑧　
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解析： ②碘升华、④水蒸气液化不是化学变化，⑤
金属与酸反应、⑥燃烧是放热反应；属于吸热反应的是
①③⑦⑧。
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（2）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大
气，其中生成NO的能量变化如图所示，则图中三种分子最
稳定的是 。若反应生成2 mol NO气体 （填“吸
收”或“放出”）热量。
　N2　
　吸收　
解析： 键能越大物质越稳定，则图中三种分子最稳定的是N2。断键吸收的总能量为946 kJ＋498 kJ＝1 444 kJ，成键释放的总能量为 2×632 kJ＝1 264 kJ，故若反应生成2 mol NO气体吸收1 444 kJ－1 264 kJ＝180 kJ热量。
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11. 化学能在一定条件下能够转化为电能，构成原电池。
（1）根据构成原电池的本质判断，如下反应可以设计成原电池的
是 （填字母）。
　AD　
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解析： 一般自发进行的氧化还原反应在理论上可以设
计成原电池， A为自发进行的氧化还原反应，符合题意；B
不是氧化还原反应，不符合题意；C不是自发进行的氧化还
原反应，不符合题意；D为自发进行的氧化还原反应，符合
题意。所以可以设计成原电池的是A、D。
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（2）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验。
有关实验现象，下列说法
正确的是 （填字母）。
　BC　
A. 图1和图2的气泡均产生在锌棒表面
B. 图2中产生气体的速度比图1快
C. 图1中温度计的示数高于图2的示数
D. 图1和图2中温度计的示数相等，且均高于室温
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解析： 图1中锌与稀硫酸反应生成H2，不能形成原电池；图2中能形成原电池，锌为负极，铜为正极； 图1中不能形成原电池，气泡产生在锌棒表面，图2中形成原电池，气泡产生在铜棒表面，A错误；图2中形成原电池，能加快反应速率，图2中产生气体的速度比图1快，B正确；图1中将化学能转化为热能，图2中形成原电池，将化学能转化为电能，所以图1中温度计的示数高于图2的示数，C正确；图1中将化学能转化为热能，温度高于室温，图2中形成原电池，将化学能转化为电能，温度基本保持不变，所以图1和图2中温度计的示数不等，D错误。所以正确的是B、C。
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（3）铅酸蓄电池是最常见的二次电池，放电时的化学方程式为Pb
＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，负极反应式为
。
解析： 铅酸蓄电池放电时，铅失去电子生成PbSO4，
负极反应式为Pb＋S －2e－ PbSO4。
　Pb＋
－2e－ PbSO4　
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（4）图3是甲烷燃料电池原理示意图，电池工作一段时间后电解
质溶液的pH （填“增大”“减小”或“不变”）。
减小　
解析： 甲烷燃料电池工作时，总反应相当于甲烷燃烧，生成CO2和H2O，生成的CO2会与NaOH反应，电池工作一段时间后，OH－逐渐反应，浓度逐渐减少，则电解质溶液的pH减小。
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感谢欣赏
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