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5.1化学变化中的能量变化
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．当前，大气污染问题引起我国政府和人民的高度关注，秸秆燃烧会导致雾霾天气的发生，因此综合利用秸秆已成为热点问题，将秸秆制成可以燃烧的沼气，能有效地防止污染，沼气的主要成分是
A．氢气 B．一氧化碳 C．甲烷 D．氧气
2．人类的发展历程也是人类追求光明的历程。人类照明经历了如图所示的过程。以下说法不正确的是
A．为了让篝火燃烧得更旺，常常把木柴架空，来增大木柴与空气的接触面积，使篝火燃烧更旺
B．油灯中的油通常是煤油为燃料，煤油是煤隔绝空气加强热得到的产品
C．蜡烛燃烧的过程中既有物理变化也有化学变化
D．灯泡中常填充氮气，防止灯丝氧化，延长灯泡使用寿命
3．某同学利用监测仪检测到某日空气中部分主要污染物的数据如图所示。下列说法正确的是
A．除监测到的污染物外，还需监测的数据 B．燃放烟花爆竹对空气质量没有影响
C．空气质量指数越高，空气质量越好 D．使用清洁能源有利于提高空气质量
4．善于梳理有利于知识的系统化，以下归纳完全正确的一组是
A．物质的性质与用途 B．物质的微观构成
CO的还原性——可冶炼金属 可支持燃烧——可作燃料 金刚石——由碳原子构成 ——由分子构成
C．化学之最 D．物质、俗名与类别
天然存在最硬的物质——金刚石 空气中体积分数最大的气体—— 二氧化碳——干冰——混合物 甲烷——天然气——纯净物
A．A B．B C．C D．D
5．下列安全图标中，表示“禁止吸烟”的是
A． B． C． D．
6．下列关于燃烧现象的描述，正确的是
A．镁条在空气中燃烧发出耀眼的白光 B．木炭在氧气中燃烧产生大量黑烟
C．氢气在空气中燃烧发出蓝紫色火焰 D．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射
7．2025年世界环境日中国主题为“建设人与自然和谐共生的现代化”。下列做法不符合该主题的是
A．推广使用新能源汽车 B．大量焚烧农作物秸秆
C．分类回收处理生活垃圾 D．合理施用化肥和农药
8．北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中正式命名了“石油”，并预见“此物后必大行于世”。下列关于能源的说法中错误的是
A．煤、石油、天然气被称为化石能源，是不可再生能源
B．煤气的主要成分之一是一氧化碳，一氧化碳常用于冶金工业和用作气体燃料
C．氢气是一种清洁的高能燃料，工业上可以通过电解水或以化石能源为原料制取
D．可燃冰是甲烷水合物，若是开采不当，会引发地质灾害，但不会加剧温室效应
9．下列关于燃烧与灭火的说法中，不正确的是
A．将大块煤粉碎后再燃烧，其目的是增大煤与氧气的接触面积
B．如图a，火柴头斜向下时更容易燃烧，是因为降低了火柴梗的着火点
C．由图b中的现象可知，金属镁引起的火灾不可以用二氧化碳灭火
D．蜡烛用扇子一扇即灭，是因为带走了蜡烛周围的热量，温度降低了
10．习近平总书记在北京世界园艺博览会上告诉各国来宾：“中国生态文明建设进入了快车道，天更蓝、山更绿、水更清将不断展现在世人面前”。下列做法对环境友好的是
A．大力建设火力发电厂 B．推广以汽油或柴油为动力的摩托车
C．燃放烟花爆竹，增添节日喜庆 D．植树造林、退耕还林，推行科教兴农
11．电解水实验可以帮助我们更深入地理解化学反应的本质，如图所示是电解水的简易实验装置。下列说法不正确的是
A．实验过程中会观察到与负极相连的玻璃管中产生气泡的速率较快
B．该过程将电能转化为化学能，可以得到最清洁的燃料
C．乙管中收集到的气体为
D．该实验可证明水是由氢、氧两种原子构成的
12．下列实验操作(括号内为杂质)能达到实验目的的是
选项 物质 目的 主要实验操作
A 气体 检验 取样，伸入燃着的小木条，观察现象
B 三氧化二铁和氧化铜 鉴别 取样，观察颜色
C 除杂 加热至固体质量不再改变
D 、气体 鉴别 点燃，火焰上方罩干冷烧杯，观察现象
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
13．如下图，不同形式能量可以在一定条件下相互转化，但是能量名称均未给出，图中给出了三个例子，内能是图中字母______，则卫星的太阳能电池板是利用______转化______。（均填图中字母）
14．如图所示，A～E为初中化学常见的物质，其中A、C两种物质的组成元素相同，C是最常用的溶剂。回答下列问题。
(1)反应Ⅲ较为剧烈，实验室需要在集气瓶底放入少量水，其目的是防止_________。该反应的化学方程式为_________。属于________反应类型。
(2)写出B物质的一种用途：_________。
(3)反应Ⅱ的化学方程式为_________。D物质作为新型能源最重要的优点：_________。
15．空气是我们赖以生存的宝贵资源。如图是以空气等为原料合成农业上一种重要的化肥—尿素的工艺流程。请按要求回答相关问题：
(1)X是空气中含量最多的气体_____。
(2)氧气有很多用途。下列不属于氧气用途的是_____(单选，填字母序号)。
A．医疗急救 B．作电光源 C．航天火箭 D．气焊气割
(3)空气分离出X气体和氧气的变化属于_____(选填“物理”或“化学”)变化。
(4)从环保角度看，下列保护空气措施合理的有_____(填标号)。
A．将会排放大量污染气体的工厂搬到人烟稀少的地方
B．提倡步行、骑自行车等出行方式
C．在重大节日燃放烟花爆竹增强节日气氛
D．加强大气监测，使用新型清洁能源
16．阅读下面材料
人类一直渴望将太阳能装进瓶子里，随时携带、随处使用，“液态阳光”正实现这一愿景。该技术利用太阳能等可再生能源制取绿色氢气，并结合二氧化碳加氢技术，合成以甲醇为代表的液态燃料，这种甲醇被称为“液态阳光甲醇”。
甲醇（CH3OH）是低碳、含氧的液体燃料，是全球公认的理想新型清洁可再生能源。它可替代传统的化石燃料，又能直接使用现有的以汽油、柴油为主的燃料储存运输设施，降低了储存和运输的成本。
“清洁能源发电+电解制氢加氢制甲醇”是目前规模化应用的“液态阳光甲醇”合成技术，其过程如图1所示。加氢制甲醇是该技术中的一个关键步骤，其核心是保证催化剂的效率和稳定性。近年来，基于金属氧化物的催化剂得到广泛关注，部分研究成果如图2所示。
未来，随着工艺技术的优化改进，有望实现“液态阳光甲醇”技术大规模推广，为可再生能源消纳和二氧化碳减排作出重要贡献。
依据短文，请回答下列问题：
(1)化石燃料主要包括煤、______和天然气。
(2)图1中，“液态阳光甲醇”合成技术中使用的初始原料是______和。
(3)图2中，加氢制甲醇过程中最适合的催化剂为______（填字母序号）。
A． B．
C．（240℃） D．
(4)相比氢气，液体燃料甲醇的优点是______（写出一点即可）。
(5)下图是煤经过加工合成甲醇的过程，该方法合成的甲醇，______（填“能”或“不能”）称作“液态阳光甲醇”，理由是______。
(6)“液态阳光”也是一种储氢技术。图1中，理论上电解装置中消耗的中氢元素质量______（填“>”“<”或“=”）合成装置中生成的甲醇中氢元素质量。
(7)“液态阳光”技术大规模推广的优势是______（回答一个方面即可）。
17．下列属于新能源的是( )
A．煤 B．石油 C．氢能 D．______
三、实验题
18．实验室利用如图所示装置进行相关实验，请回答下列问题：
(1)指出编号仪器的名称：a________；b________。
(2)若用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是________（填字母），发生反应的符号表达式（或化学方程式）：________。若用B和C装置制取氧气，B中发生反应的符号表达式（或化学方程式）：________。
(3)若要制取氢气，可以使用D或E装置收集，能用E装置收集氢气的原因是________；若选用F装置代替D装置收集氢气，气体应从________（填“c”或“d”）导管口通入。
四、综合应用题
19．今年3月，我国成功完成世界首例绿氨出口交易，标志着中国在清洁能源领域迈出重要一步。我国借助“绿电—绿氢—绿氨”全链条开展绿氨生产及供能的流程如图。
(1)绿电是指在生产过程中排放量为零或趋近于零的电力。下列不属于绿电的是____。
A．太阳能发电 B．风力发电 C．火力发电 D．水力发电
(2)制取“绿氢”的核心工艺是电解水制氢。
①电解水制氢的化学方程式正确的是____。
A． B．
C． D．
②制氢的电解液通常为20%~30%的KOH溶液。反应一段时间后，电解液浓度会____（填“增大”“减小”或“不变”）。
③为实现电解液的循环使用，应添加的最适宜的试剂是_____。
A．30%KOH溶液 B．20%KOH溶液 C．KOH固体 D．水
(3)当前工业上主要采用高温、高压及催化剂存在的条件下使氮气与氢气发生反应的方法来制备氨气（）。
①制备氨气的化学方程式为_______。
②科学家开展研究探寻新型催化剂，以取代当前所使用的催化剂，请预测新型催化剂具有的优势功能：______。
(4)供能时，为使氨气充分燃烧，可采用的方法是_______。
(5)在储存和运输能源的过程中，通常会将气体转化为液态。下表是氨气与氢气的特性对比。
能量种类 质量能量密度MJ/kg 体积能量密度MJ/L 所需仓容/
氨气（沸点：） 18.6 11.5 3121
氢气（沸点：） 120 8.5 4223
*能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。
氢气本身就是绿色能源，依据表中信息，分析说明将氢气转化为氨气进行储运的原因。
《5.1化学变化中的能量变化》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B D B C A B D B D
题号 11 12
答案 D B
1．C
【详解】沼气是由秸秆等有机物质在厌氧条件下发酵产生的可燃气体，其主要成分是甲烷，具有可燃性，故选C。
2．B
【详解】A、为了让篝火燃烧得更旺，常常把木柴架空，来增大木柴与空气的接触面积，使篝火燃烧更旺，故选项说法正确；
B、油灯中的油通常是煤油为燃料，煤油主要是从石油的分馏中得到，不是煤隔绝空气加热得到的产物，将煤隔绝空气，加强热，可得到焦炭、煤焦油、煤气等，故选项说法错误；
C、蜡烛燃烧的过程中，石蜡受热熔化，只是状态的改变，没有新物质生成，属于物理变化，石蜡燃烧生成二氧化碳和水，有新物质生成，属于化学变化，即蜡烛燃烧的过程中既有物理变化也有化学变化，故选项说法正确；
D、氮气的化学性质不活泼，可用作保护气，灯泡中常填充氮气，能防止灯丝氧化，延长灯泡使用寿命，故选项说法正确；
故选：B。
3．D
【详解】A、 二氧化碳不属于空气污染物，不需要纳入空气质量监测数据，错误。
B、燃放烟花爆竹会产生二氧化硫、粉尘等空气污染物，会影响空气质量，错误。
C、空气质量指数越高，代表空气污染越严重，空气质量越差，错误。
D、 使用清洁能源可减少空气污染物排放，有利于提高空气质量，正确。
4．B
【详解】A、CO的还原性，可冶炼金属，对；氧气可支持燃烧，因此可作助燃剂，错；故选项错误；
B、金刚石是由碳原子直接构成的，对；由分子构成构成的，对；故选项正确；
C、金刚石是天然存在的最硬的物质，对；氮气是空气中体积分数最大的气体，错；故选项错误；
D、固态二氧化碳俗称干冰，属于氧化物，对；甲烷是天然气的主要成分，属于混合物，错；故选项错误；
故选：B。
5．C
【详解】A、图示表示是禁止燃放鞭炮，故错误；
B、图示表示禁止烟火，故错误；
C、图示表示禁止吸烟，故正确；
D、图示表示禁止带火种，故错误。
故选：C。
6．A
【详解】A、镁条在空气中燃烧发出耀眼的白光，放出热量，生成白色固体，故正确；
B、木炭在氧气中燃烧，发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，故错误；
D、氢气在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，故错误；
D、铁丝在空气中不能燃烧，铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体，故错误；
故选：A。
7．B
【详解】A、推广使用新能源汽车，减少化石燃料燃烧，降低尾气污染，节约化石能源，符合主题。
B、大量焚烧农作物秸秆，焚烧秸秆会产生大量烟尘、CO、SO2等污染物，造成空气污染，破坏生态环境，不符合主题。
C、分类回收处理生活垃圾，实现资源回收利用，减少环境污染，节约资源，符合主题。
D、合理施用化肥和农药，减少化肥、农药对土壤和水体的污染，保护生态环境，符合主题。
故选B。
8．D
【详解】A、煤、石油、天然气被称为化石能源，化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂的变化形成的，短期内不能得到补充，是不可再生能源，故A说法正确；
B、煤气的主要成分之一是一氧化碳，一氧化碳具有还原性、可燃性，常用于冶金工业和用作气体燃料，故B说法正确；
C、氢气燃烧只生成水，对环境无污染，燃烧热值高，是一种清洁的高能燃料，工业上可以通过电解水（水通电分解生成氢气和氧气）或以化石能源为原料制取，故C说法正确；
D、可燃冰是甲烷水合物，若是开采不当，会引发地质灾害，可燃冰开采不当会导致甲烷大量释放，甲烷是一种比二氧化碳温室效应更强的气体，一旦泄漏，会加剧温室效应，故D说法错误；
故选D。
9．B
【详解】A、将大块煤粉碎后再燃烧，是为了增大可燃物煤与氧气的接触面积，促进燃料的燃烧，故A说法正确；
B、火柴梗竖直向上时，不能充分吸收燃烧放出的热量，使火柴梗温度不易达到着火点，而不是降低了火柴梗的着火点，物质的着火点是固有属性，一般不能改变，故B说法错误；
C、由图b点燃的镁条能在二氧化碳中继续燃烧，金属镁引起的火灾不能用二氧化碳灭火，故C说法正确；
D、由燃烧的条件可知：可燃物，温度达到可燃物的着火点，与氧气（或空气）接触，三个条件缺一不可，灭火只需要破坏其中一个条件即可，蜡烛用扇子一扇即灭，是因为扇风带走了蜡烛周围的热量，使其温度降到着火点以下，故D说法正确；
故选：B。
10．D
【详解】A、大力建设火力发电厂，会消耗大量的化石燃料，产生大量的污染物，污染空气，不符合题意；
B、推广以汽油或柴油为动力的摩托车，会产生氮氧化物等污染物，污染空气，不符合题意；
C、燃放烟花爆竹，会产生二氧化硫等污染物，污染空气，不符合题意；
D、植树造林、退耕还林，推行科教兴农，可以改善空气质量，保护环境，符合题意。
故选D。
11．D
【详解】A、电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，与电源负极相连的一端产生氢气，产生氢气与氧气的体积比约为2:1，因此实验过程中会观察到与负极相连的玻璃管中产生气泡的速率较快，说法正确，不符合题意；
B、水在通电条件下分解生成氢气和氧气，该过程将电能转化为化学能，氢气具有可燃性，其燃烧的产物是水，对环境无污染，是最清洁的燃料，说法正确，不符合题意；
C、电解水实验中，与电源正极相连的一端产生氧气，与电源负极相连的一端产生氢气，产生氢气与氧气的体积比约为2:1，则乙管中收集到的气体为氧气，说法正确，不符合题意；
D、电解水生成氢气和氧气，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，由此可得水是由氢元素和氧元素组成的，说法错误，符合题意。
故选：D。
12．B
【详解】A、氮气、二氧化碳均不能燃烧且不支持燃烧，取样，伸入燃着的小木条，观察到燃着的小木条熄灭，不能说明该气体是二氧化碳，也可能是氮气，不能达到实验目的，不符合题意；
B、三氧化二铁是红棕色固体，氧化铜是黑色固体，观察颜色能鉴别三氧化二铁和氧化铜，能达到实验目的，符合题意；
C、高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，能除去杂质高锰酸钾，但会引入新杂质二氧化锰，不符合除杂原则，不能达到实验目的，不符合题意；
D、氢气、甲烷均具有可燃性，分别点燃，在火焰上方罩干冷烧杯，均能观察到有水雾生成，现象相同，不能鉴别、气体，不能达到实验目的，不符合题意。
故选：B。
13． D C A
【详解】燃料燃烧发生化学反应，将化学能转化为内能，因此B是化学能，D是内能；
植物光合作用，是将太阳能转化为化学能，因此C是太阳能；水力发电是将机械能转化为电能，则A是电能， E是机械能；卫星的太阳能电池板是利用太阳能发电，将太阳能转化为电能，即由C转化为A。
14．(1) 高温熔融物溅落炸裂集气瓶底 氧化/化合
(2)可用于医疗急救（合理即可）
(3) 燃烧产物只有水，对环境无污染
【分析】A、C两种物质的组成元素完全相同，C是最常用的溶剂，则C为水，A能在二氧化锰的作用下分解生成B和C，可推出A为过氧化氢，B为氧气，铁和氧气点燃生成四氧化三铁，则E为四氧化三铁，水通电分解生成氢气和氧气，则D为氢气，代入验证，推断合理。
【详解】（1）反应Ⅲ铁在氧气中燃烧较为剧烈，实验室需要在集气瓶底放入少量水，其目的是防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底；
铁和氧气点燃生成四氧化三铁，该反应的化学方程式为，该反应是物质与氧气的反应，属于氧化反应，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应；
（2）B为氧气，可以供给呼吸，可用于医疗急救；
（3）反应Ⅱ为水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为，D为氢气作为新型能源最重要的优点是氢气燃烧产物只有水，对环境无污染。
15．(1)氮气
(2)B
(3)物理
(4)BD
【详解】（1）X是空气中含量最多的气体，则X是氮气；
（2）A、氧气能供给呼吸，可用于医疗急救，不符合题意；
B、稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用作电光源，符合题意；
C、氧气具有助燃性，可用于航天火箭，不符合题意；
D、氧气具有助燃性，可用于气焊气割，不符合题意。
故选：B；
（3）由第（1）小问分析可知，X为氮气，工业上利用氮气、氧气的沸点不同，通过分离液态空气得到氮气和氧气，该过程中没有新物质生成，属于物理变化；
（4）A、将排放大量污染气体的工厂搬到人烟稀少的地方，只是改变了污染发生的位置，并没有从根本上减少污染物的排放，这些污染物仍然会进入大气中，对空气造成污染，该措施不合理，不符合题意；
B、步行、骑自行车等出行方式属于绿色出行，不会产生汽车尾气等污染物，有助于减少空气污染，保护空气环境，该措施合理，符合题意；
C、燃放烟花爆竹会产生大量的烟尘、有害气体和颗粒物，这些污染物会严重污染空气，影响空气质量，不利于空气保护，该措施不合理，不符合题意；
D、加强大气监测可以及时了解空气质量状况，为采取相应的治理措施提供依据；使用新型清洁能源，如太阳能、风能、水能等，这些能源在使用过程中几乎不产生污染物，能有效减少对传统化石能源的依赖，降低污染物的排放，有利于保护空气，该措施合理，符合题意。
故选：BD。
16．(1)石油
(2)水
(3)A
(4)液体，方便运输（合理即可）
(5) 不能 原料煤是不可再生能源，不符合液态阳光技术要求
(6)>
(7)产生甲醇，节约石油资源/反应物为二氧化碳，减缓了温室效应加剧/代替了化石能源，更环保
【详解】（1）三大化石燃料为煤、石油、天然气。
（2）结合图1流程，电解装置通入水制取氢气，再和通入的共同作为原料合成甲醇，因此初始原料是水和。
（3）由图2可知，使用作催化剂时，最终生成的甲醇浓度更高，且催化稳定性好，因此最适合。
（4）氢气为气体，储存、运输难度大、成本高，甲醇为液体，可直接使用现有汽油、柴油的储存运输设施，更方便且成本更低。
（5）“液态阳光甲醇”是利用太阳能等可再生能源制氢，再和加氢合成，煤是不可再生能源，以煤为原料制取的甲醇不符合该定义。
（6）和反应生成甲醇的同时还生成水，电解水得到的氢气中的氢元素一部分进入甲醇，一部分进入生成的水中，因此电解装置消耗的水中氢元素质量大于生成的甲醇中氢元素质量。
（7）“液态阳光甲醇”是可再生清洁能源，可减少化石燃料使用，降低二氧化碳排放，也可利用现有燃料储运设施，推广成本低。
17． C 风能（合理即可）
【详解】A、煤属于化石燃料，不属于新能源，故选项不符合题意；
B、石油属于化石燃料，不属于新能源，故选项不符合题意；
C、氢能是清洁、无污染的新能源，故选项符合题意；
故选C。
D、风能、地热能、潮汐能等是清洁、无污染的新能源。
18．(1) 长颈漏斗 集气瓶
(2) A / /
(3) 氢气难溶于水 d
【详解】（1）据图可知，仪器a是长颈漏斗，b是集气瓶；
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，属于固体加热型，应该选用的发生装置是A；
加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的符号表达式或化学方程式为：或；
若用B和C装置制取氧气，采用的是固液常温型装置和向上排空气法，采用的分解过氧化氢溶液的方法，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式或化学方程式为：或；
（3）能用E装置收集的原因是氢气难溶于水；
若选用F装置代替D装置收集氢气，因为氢气的密度比空气小，气体应从d导管口通入。
19．(1)C
(2) A 增大 D
(3) 降低反应所需的温度或压强，减少能耗； 提高催化效率，加快反应速率； 提升氨气的产率；更环保、更稳定、使用寿命更长等（合理即可）
(4)增大氧气的通入量（提供充足的O2）； 将氨气和氧气充分混合（增大接触面积）； 增大压强等（合理即可）
(5) ① 氨气沸点更高，更易液化，储存运输的条件更易实现、成本更低；
② 氨气的体积能量密度更高，相同体积可储存更多能量；
③ 储运相同能量时，氨气所需仓容更小，更节省仓储空间，储运效率更高。
【详解】（1）绿电是生产过程中CO2排放量为零或趋近于零的电力。 太阳能、风力、水力发电都属于清洁能源，几乎不排放CO2； 火力发电需要燃烧化石燃料，会大量排放CO2，不属于绿电。 故选C。
（2）①电解水生成氢气和氧气，化学方程式为，故选A。
②电解KOH溶液时，实质是电解水，KOH的质量不变，溶剂水减少，因此电解液浓度会增大。
③电解过程中水被消耗，KOH浓度升高，为循环使用电解液，需要补充水，使浓度恢复到20%~30%，故选D。
（3）①用高温、高压及催化剂存在的条件下使氮气与氢气发生反应的方法来制备氨气（），化学方程式为。
②降低反应所需的温度或压强，减少能耗； 提高催化效率，加快反应速率； 提升氨气的产率；更环保、更稳定、使用寿命更长等（合理即可）。
（4）根据燃烧的条件，可采用的方法： 增大氧气的通入量（提供充足的O2）； 将氨气和氧气充分混合（增大接触面积）； 增大压强等（合理即可）。
（5）将氢气转化为氨气储运的原因： ① 氨气沸点更高，更易液化，储存运输的条件更易实现、成本更低； ② 氨气的体积能量密度更高，相同体积可储存更多能量； ③ 储运相同能量时，氨气所需仓容更小，更节省仓储空间，储运效率更高。
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