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核心素养测评卷(六)　化学反应与能量
[时间：90分钟　满分：100分]
一、 选择题(本大题共14小题，每小题4分，共56分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1. (2024·乐成寄宿中学高一检测)下列关于化学反应与能量变化的说法，正确的是(　D　)
A. 反应CaO＋H2O====Ca(OH)2发生的过程中会放出大量的热，可利用该反应设计原电池，把化学能转化为电能
B. 任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C. 燃料电池是将燃料燃烧释放的热能转化为电能的装置
D. 等质量的硫蒸气和硫粉分别与氧气反应生成SO2气体，硫蒸气放出的热量多
2. (2024·台州高一检测)下列事实或做法与化学反应速率无关的是(　D　)
A. 将食物存放在温度低的地方
B. 用铁触媒作催化剂合成氨
C. 将煤块粉碎后燃烧
D. 加热金属钠制备过氧化钠
3. 化学反应速率和化学反应限度是化工生产研究的主要方向之一，关于对化学反应速率和反应限度的认识，下列说法中错误的是(　B　)
A. 使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率
B. 对于放热反应，升高温度，其反应速率减小
C. 任何可逆反应都有一定的限度，且限度是可以改变的
D. 影响化学反应速率的客观因素是温度、浓度、压强和催化剂等
【解析】 使用催化剂是为了增大反应速率，提高单位时间内生成物产率，提高生产效率，A正确；任何可逆反应都有一定的限度，当外界条件改变时，限度是可以改变的，C正确；影响化学反应速率的客观因素是温度、浓度、压强和催化剂等条件，D正确。
4. (2024·杭州外国语学校高一检测)化学反应伴随着能量的变化，下列实验过程的能量变化相同的是(　D　)
　　 ②　
　
③　　 ④
A. ①②　 B. ③④　 C. ②③　 D. ②④
5. (2024·嘉兴高一检测)某化学兴趣小组，使用相同的铜片和锌片为电极，探究水果电池中水果的种类和电极间距离对电流的影响(实验装置如图所示)，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
Ⅰ 番茄 1 98.7
Ⅱ 番茄 2 72.5
Ⅲ 苹果 2 27.2
电池工作时，下列说法中，错误的是(　B　)
A. 负极的电极反应为Zn－2e－====Zn2＋
B. 电子从锌片经水果流向铜片
C. 水果种类和电极间距离对电流数值的大小均有影响
D. 若用石墨电极代替铜片进行实验，电流数值会发生变化
6. (2024·学军中学高一检测)对于在恒容密闭容器中进行的反应：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，下列说法中，错误的是(　A　)
A. 其他条件不变，充入少量He，则反应速率增大
B. 若v正(CO)=v逆(H2O)，则反应达到平衡状态
C. 其他条件不变，增加C(s)的质量，反应速率不变
D. 若混合气体的平均相对分子质量不再改变，则反应达到平衡状态
【解析】 恒容条件下，充入少量He，各物质的浓度不变，反应速率不变，A错误；v正(CO)=v逆(H2O)，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；其他条件不变，增加C(s)的质量不能改变其浓度，故反应速率不变，C正确；该反应中C(s)是固体，平衡建立过程中，气体的总质量和总物质的量不断变化，混合气体的平均相对分子质量不断变化，当其不变时，该反应达到平衡状态，D正确。
7. (2024·湖州高一检测)已知化学反应A2(g)＋B2(g)====2AB(g)的能量变化如图所示，下列说法中，正确的是(　C　)
A. 该反应有可能是放热反应
B. 断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出a kJ能量
C. 1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b) kJ
D. 该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
【解析】 由题图可知，生成物的总能量高于反应物的总能量，该反应为吸热反应，A、D错误；断裂化学键吸收能量，根据题图可知断裂1 mol A—A和1 mol B—B吸收a kJ能量，B错误；该反应为吸热反应，1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b) kJ，C正确。
8. (2024·丽水高一检测)某同学设计了如下实验来探究化学反应的限度：
ⅰ. 取3 mL 0.1 mol·L－1KI溶液于试管中，向其中加入10滴0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，振荡；
ⅱ. 用滴管取适量反应后的溶液于点滴板上，向其中滴加1~2滴淀粉溶液，观察到溶液变蓝；
ⅲ. 用滴管取适量步骤ⅰ反应后的溶液于点滴板上，向其中滴加1~2滴15%KSCN溶液，观察到溶液变红。下列说法中，错误的是(　B　)
A. 步骤ⅰ中，反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2
B. 步骤ⅱ中的现象说明KI和FeCl3的反应存在限度
C. KSCN是含有共价键的离子化合物
D. 往步骤ⅰ中反应后的溶液中加入2 mL苯，液体会分层且上层溶液呈紫红色
【解析】 3 mL 0.1 mol·L－1KI溶液和10滴0.1 mol·L－1FeCl3溶液混合，I－过量，若不是可逆反应，Fe3＋全部转化为Fe2＋，则溶液中无Fe3＋，实验ⅲ现象说明Fe3＋部分转化为Fe2＋，则该反应存在限度，步骤ⅱ中现象说明有碘单质生成，故选B。
9. (2024·镇海中学高一检测)一种原电池的简易装置如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法中，正确的是(　D　)
A. 银是正极，溶液中的阴离子向银电极移动
B. 该装置工作时，电子的移动方向为铁电极→硫酸铜溶液→银电极
C. 铁是负极，电极反应式为Fe－3e－====Fe3＋
D. 理论上，当正极质量增加6.4 g时，外电路中转移的电子数目为0.2NA
【解析】 银是正极，溶液中的阳离子向银电极移动，A错误；电子的移动方向为铁电极→导线→银电极，B错误；负极的电极反应式为Fe－2e－====Fe2＋，C错误；正极的电极反应式为Cu2＋＋2e－====Cu，质量增加6.4 g，即生成1 mol铜，外电路中转移的电子数目为0.2NA，D正确。
10. (2024·鄞州中学高一检测)某小组利用图1装置探究X和Y的反应。
图1　 图2
下列说法中，正确的是(　B　)
A. 若X为NaHCO3，Y为盐酸，导管形成一段液柱，则能量变化如图2所示
B. 若X为Na2O2，Y为水，烧杯中产生气泡，则能量变化如图2所示
C. 若X为铜铁合金，Y为稀硫酸，烧杯中产生气泡，则X和Y的反应是吸热反应
D. 若X为铝粉，Y为NaOH溶液，烧杯中产生气泡，则该反应的反应物断键吸收的能量高于生成物成键释放的能量
【解析】 导管形成一段液柱，说明该反应为吸热反应，而题图2为放热反应，故能量变化与题图2不符，A错误；烧杯中产生气泡，说明反应放热，符合题图2所示能量变化，B正确；烧杯中产生气泡，则X和Y的反应是放热反应，C错误；烧杯中产生气泡，说明反应放热，则该反应的反应物断键吸收的能量低于生成物成键释放的能量，D错误。
11. (2024·杭州高一期中)把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1 H2SO4溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率(v)与反应时间(t)可用如图所示的坐标曲线来表示，下列推论错误的是(　C　)
A. O→a段不产生氢气，是因为表面的氧化物隔离了铝和H2SO4溶液
B. b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高
C. t=c时刻反应处于平衡状态
D. t＞c时，产生氢气的速率降低主要是因为溶液中c(H＋)降低
12. 一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极，两电极插入KOH溶液中，向两极分别通入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－====2C＋12H2O， 2H2O＋O2＋4e－====4OH－。下列关于此电池的说法，正确的是(　B　)
A. 电池工作过程中，正极区的pH逐渐减小
B. 正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2
C. 通入乙烷的电极为正极
D. 电解质溶液中的OH－向正极移动
【解析】 正极生成了OH－，故正极区的pH逐渐增大，A错误；乙烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，根据电池的总反应2C2H6＋7O2＋8OH－==== 4C＋10H2O可知，正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2，B正确；原电池中，负极发生氧化反应，根据电极反应式可知，乙烷在负极失电子，发生氧化反应，C错误；原电池中，阴离子向负极移动，因此电解质溶液中的OH－向负极移动，D错误。
13. 流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。某大学开发的一种流动电池如图所示，
电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4====CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法中，正确的是(　D　)
A. b为负极，a为正极
B. 该电池工作时，内电路中电子由电极a流向电极b
C. b极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋4e－====Pb2＋＋2H2O
D. 调节电解质溶液的方法是补充H2SO4溶液
【解析】 根据电池总反应Cu＋PbO2＋2H2SO4====CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知，铜失电子发生氧化反应为负极，PbO2得电子发生还原反应为正极，则b为正极，a为负极，A错误；内电路中是离子的定向移动，而不是电子的定向移动，B错误；b极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋S＋2e－====PbSO4＋2H2O，C错误；根据电池总反应Cu＋PbO2＋2H2SO4====CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知，随着放电的进行，硫酸不断被消耗，即调节电解质溶液的方法是补充H2SO4溶液，D正确。
14. (2024·丽水高一检测)某实验探究小组研究320 K时N2O5的分解反应：2N2O5 4NO2＋O2。如图所示为该小组根据所给表格中的实验数据绘制出的图像。下列说法中，正确的是(　C　)
t/min 0 1 2 3 4
c(N2O5)/(mol·L－1) 0.160 0.114 0.080 0.056 0.040
c(O2)/(mol·L－1) 0 0.023 0.040 0.052 0.060
A. 曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线
B. 曲线Ⅱ是O2的浓度变化曲线
C. N2O5的浓度越大，反应速率越快
D. O2的浓度越大，反应速率越快
【解析】 结合题表中N2O5和O2的初始浓度可知曲线 Ⅰ、Ⅱ分别是O2、N2O5的浓度变化曲线，A、B错误；利用题表中数据进行计算，无论是用N2O5的浓度变化，还是用O2的浓度变化得出的反应速率都随着反应的进行而减小，而随着反应的进行，N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，C正确、D错误。
[选择题答题区]
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答案 D D B D B A C B D B C B D C
二、 非选择题(本大题共3小题，共44分)
15. (16分)(2024·萧山中学高一月考)研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。
甲
(1)下列化学反应过程中的能量变化符合图甲关系的是　②⑤⑥　(填序号)。
①酸碱中和反应　②碳酸钙分解　③金属钠与水反应　④酒精燃烧　⑤灼热的碳与二氧化碳反应　⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
(2)H2(g)＋Cl2(g)====2HCl(g)的反应过程如图乙所示：
　　　　　　　 乙
若1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)充分反应，则该反应为　放热　(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)利用反应Fe＋Cu2＋====Cu＋Fe2＋设计一个原电池(正极材料用碳棒)。
①电池的负极材料是　Fe　，负极电极反应式为　Fe－2e－====Fe2＋　，电解质溶液是　CuSO4溶液(合理即可)　。
②正极上出现的现象是　碳棒上有红色物质析出　。
③当导线上有1 mol电子通过时，电解质溶液改变的质量为　4　g。
【解析】 (1)由题图可知，化学反应为吸热反应，故符合能量变化的是②⑤⑥。(2)由信息可知，1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)旧键断裂共吸收243 kJ＋436 kJ=679 kJ的能量，生成2 mol HCl(g)共放出431 kJ×2=862 kJ的能量，反应物旧键断裂吸收的能量小于生成物新键形成放出的能量，故该反应为放热反应。(3)①Fe失电子作负极，电极反应式为Fe－2e－====Fe2＋；Cu2＋在正极上得电子发生还原反应，所以电解质是可溶性的铜盐。③由电极反应式可知，若导线转移1 mol电子，则生成0.5 mol 铜和0.5 mol Fe2＋，电解质溶液改变的质量为0.5 mol×64 g· mol－1－0.5 mol×56 g· mol－1=4 g。
16. (16分)(2024·效实中学高一检测)电化学原理在电池制造、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
(1)微型纽扣银锌电池(如图所示)在生活中有广泛的应用，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－====ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e－====2Ag＋2OH－。
Ag2O是电池的　正　极，电池的总反应方程式为　Ag2O＋Zn====ZnO＋2Ag　。在使用过程中，电解质溶液的pH　不变　(填“增大”“减小”或“不变”)。
甲　 乙
(2)燃料电池必须从电池外部不断地向电池提供燃料。如甲烷(CH4)－空气燃料电池，工作原理如图甲所示。a、b均为惰性电极。a为　负　极，正极的电极反应式为　O2＋4e－＋4H＋====2H2O　。当通入的4.48 L(标准状况下)甲烷气体完全反应时，测得电路中转移1.2 mol电子，则甲烷的利用率为　75%　。
(3)用图乙所示装置可以模拟工业生产硫酸，写出该装置负极的电极反应式：　SO2－2e－＋2H2O====S＋4H＋　，若此过程中转移了0.2 mol电子，则理论上质子膜两侧电解质溶液的质量变化差(Δm左－Δm右)为　4.4　g(忽略气体的溶解)。
【解析】 (1)Ag2O是电池的正极，锌是负极，根据Zn＋2OH－－2e－====ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e－====2Ag＋2OH－可知电池的总反应为Ag2O＋Zn====ZnO＋2Ag，因此电解质溶液的pH不变。(2)电子从a电极流出，所以a为负极，正极是氧气得到电子，则正极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋====2H2O。当通入的4.48 L(标准状况下)即0.2 mol甲烷气体完全反应时，理论上转移0.2 mol×8=1.6 mol电子，测得电路中转移1.2 mol电子，则甲烷的利用率为×100%=75%。(3)二氧化硫失去电子作负极，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O====S＋4H＋，若此过程中转移了0.2 mol 电子，依据得失电子守恒可知消耗0.1 mol二氧化硫和0.05 mol氧气，有0.2 mol氢离子从左侧进入右侧，则理论上质子膜两侧电解质溶液的质量变化差(Δm左－Δm右)=(6.4 g－0.2 g)－(0.2 g＋1.6 g)=4.4 g。
17. (12分)(2024·衢州高一期中)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2，发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，测得CO(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。
图1　　 图2
(1)1 min到3 min内，以CO表示的平均反应速率v(CO)=　0.062 5　mol·L－1·min－1。
(2)改变下列条件，对反应速率无影响的是　D　 (填字母，下同)。
A. 升高温度
B. 加入合适的催化剂
C. 保持压强不变，充入氩气
D. 保持容器的容积不变，充入氩气
(3)下列描述中，能说明上述反应达到平衡状态的是　BD　。
A. 混合气体的密度不随时间的变化而变化
B. 混合气体的压强不随时间的变化而变化
C. 单位时间内消耗2 mol H2的同时生成1 mol CH3OH
D. 混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
(4)平衡时H2的转化率为　75%　，平衡时压强与起始时压强之比为　1∶2　。
(5)已知断开1 mol CO(g)和2 mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量为1 944 kJ，则断开1 mol CH3OH(g)中的化学键所需要吸收　2 072.8　kJ的能量。
【解析】 (1)1 min到3 min内，v(CO)===0.062 5 mol·L－1·min－1。(2)升高温度，加入合适的催化剂，反应速率都增大，A、B错误；保持压强不变，充入氩气，容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率减小，C错误；保持体积不变，充入氩气，反应物浓度不变，反应速率不变，D正确。(3)混合气体的密度为，反应前后都是气体且恒容，则密度不变，不能说明反应达到平衡，A错误；单位时间内消耗2 mol H2为正反应速率，生成1 mol CH3OH也是正反应速率，不能说明反应达到平衡，C错误。(4)根据题图1可知，平衡时生成0.75 mol CH3OH(g)，消耗1.5 mol H2，则H2的转化率为×100%=75%。消耗1.5 mol H2，剩余0.5 mol H2，CH3OH的物质的量为0.75 mol，CO剩余0.25 mol，反应后气体的总物质的量为(0.75＋0.5＋0.25) mol=1.5 mol ，根据同温同压下，物质的量之比等于压强之比，所以平衡时压强与起始时压强之比为1.5∶3=1∶2。(5)根据题图2可知，2 mol H2(g)与1 mol CO(g)反应生成1 mol CH3OH(g)放出128.8 kJ能量，断开1 mol CO(g)和2 mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量为1 944 kJ，则形成1 mol CH3OH(g)中的化学键所需要放出能量为(128.8＋1 944) kJ=2 072.8 kJ，则断开1 mol CH3OH(g)中的化学键需要吸收2 072.8 kJ能量。核心素养测评卷(六)　化学反应与能量
[时间：90分钟　满分：100分]
一、 选择题(本大题共14小题，每小题4分，共56分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1. (2024·乐成寄宿中学高一检测)下列关于化学反应与能量变化的说法，正确的是( )
A. 反应CaO＋H2O====Ca(OH)2发生的过程中会放出大量的热，可利用该反应设计原电池，把化学能转化为电能
B. 任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C. 燃料电池是将燃料燃烧释放的热能转化为电能的装置
D. 等质量的硫蒸气和硫粉分别与氧气反应生成SO2气体，硫蒸气放出的热量多
2. (2024·台州高一检测)下列事实或做法与化学反应速率无关的是( )
A. 将食物存放在温度低的地方
B. 用铁触媒作催化剂合成氨
C. 将煤块粉碎后燃烧
D. 加热金属钠制备过氧化钠
3. 化学反应速率和化学反应限度是化工生产研究的主要方向之一，关于对化学反应速率和反应限度的认识，下列说法中错误的是( )
A. 使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率
B. 对于放热反应，升高温度，其反应速率减小
C. 任何可逆反应都有一定的限度，且限度是可以改变的
D. 影响化学反应速率的客观因素是温度、浓度、压强和催化剂等
4. (2024·杭州外国语学校高一检测)化学反应伴随着能量的变化，下列实验过程的能量变化相同的是( )
　　 ②　
　
③　　 ④
A. ①②　 B. ③④　 C. ②③　 D. ②④
5. (2024·嘉兴高一检测)某化学兴趣小组，使用相同的铜片和锌片为电极，探究水果电池中水果的种类和电极间距离对电流的影响(实验装置如图所示)，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
Ⅰ 番茄 1 98.7
Ⅱ 番茄 2 72.5
Ⅲ 苹果 2 27.2
电池工作时，下列说法中，错误的是( )
A. 负极的电极反应为Zn－2e－====Zn2＋
B. 电子从锌片经水果流向铜片
C. 水果种类和电极间距离对电流数值的大小均有影响
D. 若用石墨电极代替铜片进行实验，电流数值会发生变化
6. (2024·学军中学高一检测)对于在恒容密闭容器中进行的反应：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，下列说法中，错误的是( )
A. 其他条件不变，充入少量He，则反应速率增大
B. 若v正(CO)=v逆(H2O)，则反应达到平衡状态
C. 其他条件不变，增加C(s)的质量，反应速率不变
D. 若混合气体的平均相对分子质量不再改变，则反应达到平衡状态
7. (2024·湖州高一检测)已知化学反应A2(g)＋B2(g)====2AB(g)的能量变化如图所示，下列说法中，正确的是( )
A. 该反应有可能是放热反应
B. 断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出a kJ能量
C. 1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b) kJ
D. 该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
8. (2024·丽水高一检测)某同学设计了如下实验来探究化学反应的限度：
ⅰ. 取3 mL 0.1 mol·L－1KI溶液于试管中，向其中加入10滴0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，振荡；
ⅱ. 用滴管取适量反应后的溶液于点滴板上，向其中滴加1~2滴淀粉溶液，观察到溶液变蓝；
ⅲ. 用滴管取适量步骤ⅰ反应后的溶液于点滴板上，向其中滴加1~2滴15%KSCN溶液，观察到溶液变红。下列说法中，错误的是( )
A. 步骤ⅰ中，反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2
B. 步骤ⅱ中的现象说明KI和FeCl3的反应存在限度
C. KSCN是含有共价键的离子化合物
D. 往步骤ⅰ中反应后的溶液中加入2 mL苯，液体会分层且上层溶液呈紫红色
9. (2024·镇海中学高一检测)一种原电池的简易装置如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法中，正确的是( )
A. 银是正极，溶液中的阴离子向银电极移动
B. 该装置工作时，电子的移动方向为铁电极→硫酸铜溶液→银电极
C. 铁是负极，电极反应式为Fe－3e－====Fe3＋
D. 理论上，当正极质量增加6.4 g时，外电路中转移的电子数目为0.2NA
10. (2024·鄞州中学高一检测)某小组利用图1装置探究X和Y的反应。
图1　 图2
下列说法中，正确的是( )
A. 若X为NaHCO3，Y为盐酸，导管形成一段液柱，则能量变化如图2所示
B. 若X为Na2O2，Y为水，烧杯中产生气泡，则能量变化如图2所示
C. 若X为铜铁合金，Y为稀硫酸，烧杯中产生气泡，则X和Y的反应是吸热反应
D. 若X为铝粉，Y为NaOH溶液，烧杯中产生气泡，则该反应的反应物断键吸收的能量高于生成物成键释放的能量
11. (2024·杭州高一期中)把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1 H2SO4溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率(v)与反应时间(t)可用如图所示的坐标曲线来表示，下列推论错误的是( )
A. O→a段不产生氢气，是因为表面的氧化物隔离了铝和H2SO4溶液
B. b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高
C. t=c时刻反应处于平衡状态
D. t＞c时，产生氢气的速率降低主要是因为溶液中c(H＋)降低
12. 一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极，两电极插入KOH溶液中，向两极分别通入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－====2C＋12H2O， 2H2O＋O2＋4e－====4OH－。下列关于此电池的说法，正确的是( )
A. 电池工作过程中，正极区的pH逐渐减小
B. 正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2
C. 通入乙烷的电极为正极
D. 电解质溶液中的OH－向正极移动
13. 流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。某大学开发的一种流动电池如图所示，
电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4====CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法中，正确的是( )
A. b为负极，a为正极
B. 该电池工作时，内电路中电子由电极a流向电极b
C. b极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋4e－====Pb2＋＋2H2O
D. 调节电解质溶液的方法是补充H2SO4溶液
14. (2024·丽水高一检测)某实验探究小组研究320 K时N2O5的分解反应：2N2O5 4NO2＋O2。如图所示为该小组根据所给表格中的实验数据绘制出的图像。下列说法中，正确的是( )
t/min 0 1 2 3 4
c(N2O5)/(mol·L－1) 0.160 0.114 0.080 0.056 0.040
c(O2)/(mol·L－1) 0 0.023 0.040 0.052 0.060
A. 曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线
B. 曲线Ⅱ是O2的浓度变化曲线
C. N2O5的浓度越大，反应速率越快
D. O2的浓度越大，反应速率越快
二、 非选择题(本大题共3小题，共44分)
15. (16分)(2024·萧山中学高一月考)研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。
甲
(1)下列化学反应过程中的能量变化符合图甲关系的是 (填序号)。
①酸碱中和反应　②碳酸钙分解　③金属钠与水反应　④酒精燃烧　⑤灼热的碳与二氧化碳反应　⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
(2)H2(g)＋Cl2(g)====2HCl(g)的反应过程如图乙所示：
　　　　　　　 乙
若1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)充分反应，则该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)利用反应Fe＋Cu2＋====Cu＋Fe2＋设计一个原电池(正极材料用碳棒)。
①电池的负极材料是 ，负极电极反应式为 ，电解质溶液是 。
②正极上出现的现象是 。
③当导线上有1 mol电子通过时，电解质溶液改变的质量为 g。
16. (16分)(2024·效实中学高一检测)电化学原理在电池制造、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
(1)微型纽扣银锌电池(如图所示)在生活中有广泛的应用，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－====ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e－====2Ag＋2OH－。
Ag2O是电池的 极，电池的总反应方程式为 。在使用过程中，电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
甲　 乙
(2)燃料电池必须从电池外部不断地向电池提供燃料。如甲烷(CH4)－空气燃料电池，工作原理如图甲所示。a、b均为惰性电极。a为 极，正极的电极反应式为 。当通入的4.48 L(标准状况下)甲烷气体完全反应时，测得电路中转移1.2 mol电子，则甲烷的利用率为 。
(3)用图乙所示装置可以模拟工业生产硫酸，写出该装置负极的电极反应式： ，若此过程中转移了0.2 mol电子，则理论上质子膜两侧电解质溶液的质量变化差(Δm左－Δm右)为 g(忽略气体的溶解)。
17. (12分)(2024·衢州高一期中)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2，发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，测得CO(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。
图1　　 图2
(1)1 min到3 min内，以CO表示的平均反应速率v(CO)= mol·L－1·min－1。
(2)改变下列条件，对反应速率无影响的是 (填字母，下同)。
A. 升高温度
B. 加入合适的催化剂
C. 保持压强不变，充入氩气
D. 保持容器的容积不变，充入氩气
(3)下列描述中，能说明上述反应达到平衡状态的是 。
A. 混合气体的密度不随时间的变化而变化
B. 混合气体的压强不随时间的变化而变化
C. 单位时间内消耗2 mol H2的同时生成1 mol CH3OH
D. 混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
(4)平衡时H2的转化率为 ，平衡时压强与起始时压强之比为 。
(5)已知断开1 mol CO(g)和2 mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量为1 944 kJ，则断开1 mol CH3OH(g)中的化学键所需要吸收 kJ的能量。 (共44张PPT)
核心素养测评卷(六)　化学反应与能量
[时间：90分钟　满分：100分]
高中化学 必修 第二册
一、 选择题(本大题共14小题，每小题4分，共56分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1. (2024·乐成寄宿中学高一检测)下列关于化学反应与能量变
化的说法，正确的是(　　)
A. 反应CaO＋H2O====Ca(OH)2发生的过程中会放出大量的热，可利用该反应设计原电池，把化学能转化为电能
B. 任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C. 燃料电池是将燃料燃烧释放的热能转化为电能的装置
D. 等质量的硫蒸气和硫粉分别与氧气反应生成SO2气体，硫蒸气放出的热量多
D
2. (2024·台州高一检测)下列事实或做法与化学反应速率无关
的是(　　)
A. 将食物存放在温度低的地方
B. 用铁触媒作催化剂合成氨
C. 将煤块粉碎后燃烧
D. 加热金属钠制备过氧化钠
D
3. 化学反应速率和化学反应限度是化工生产研究的主要方向之一，关于对化学反应速率和反应限度的认识，下列说法中错误的是(　　)
A. 使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率
B. 对于放热反应，升高温度，其反应速率减小
C. 任何可逆反应都有一定的限度，且限度是可以改变的
D. 影响化学反应速率的客观因素是温度、浓度、压强和催化剂等
B
【解析】 使用催化剂是为了增大反应速率，提高单位时间内生成物产率，提高生产效率，A正确；任何可逆反应都有一定的限度，当外界条件改变时，限度是可以改变的，C正确；影响化学反应速率的客观因素是温度、浓度、压强和催化剂等条件，D正确。
4. (2024·杭州外国语学校高一检测)化学反应伴随着能量的变
化，下列实验过程的能量变化相同的是(　　)
D
① ②　　 ③　　 ④
A. ①②　 B. ③④　 C. ②③ D. ②④
5. (2024·嘉兴高一检测)某化学兴趣小组，使用相同的铜片和锌片为电极，探究水果电池中水果的种类和电极间距离对电流的影响(实验装置如图所示)，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
Ⅰ 番茄 1 98.7
Ⅱ 番茄 2 72.5
Ⅲ 苹果 2 27.2
电池工作时，下列说法中，错误的是(　　)
A. 负极的电极反应为Zn－2e－====Zn2＋
B. 电子从锌片经水果流向铜片
C. 水果种类和电极间距离对电流数值的大小均有影响
D. 若用石墨电极代替铜片进行实验，电流数值会发生变化
B
6. (2024·学军中学高一检测)对于在恒容密闭容器中进行的反应：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，下列说法中，错误的是
(　　)
A. 其他条件不变，充入少量He，则反应速率增大
B. 若v正(CO)=v逆(H2O)，则反应达到平衡状态
C. 其他条件不变，增加C(s)的质量，反应速率不变
D. 若混合气体的平均相对分子质量不再改变，则反应达到平衡状态
A
【解析】 恒容条件下，充入少量He，各物质的浓度不变，反应速率不变，A错误；v正(CO)=v逆(H2O)，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；其他条件不变，增加C(s)的质量不能改变其浓度，故反应速率不变，C正确；该反应中C(s)是固体，平衡建立过程中，气体的总质量和总物质的量不断变化，混合气体的平均相对分子质量不断变化，当其不变时，该反应达到平衡状态，D正确。
7. (2024·湖州高一检测)已知化学反应
A2(g)＋B2(g)====2AB(g)的能量变化如
图所示，下列说法中，正确的是(　　)
A. 该反应有可能是放热反应
B. 断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出
a kJ能量
C. 1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b) kJ
D. 该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
C
【解析】 由题图可知，生成物的总能量高于反应物的总能量，该反应为吸热反应，A、D错误；断裂化学键吸收能量，根据题图可知断裂1 mol A—A和1 mol B—B吸收a kJ能量，B错误；该反应为吸热反应，1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b) kJ，C正确。
8. (2024·丽水高一检测)某同学设计了如下实验来探究化学反应的限度：
ⅰ. 取3 mL 0.1 mol·L－1KI溶液于试管中，向其中加入10滴
0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，振荡；
ⅱ. 用滴管取适量反应后的溶液于点滴板上，向其中滴加1~2滴淀粉溶液，观察到溶液变蓝；
ⅲ. 用滴管取适量步骤ⅰ反应后的溶液于点滴板上，向其中滴加1~2滴15%KSCN溶液，观察到溶液变红。
下列说法中，错误的是(　　)
A. 步骤ⅰ中，反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2
B. 步骤ⅱ中的现象说明KI和FeCl3的反应存在限度
C. KSCN是含有共价键的离子化合物
D. 往步骤ⅰ中反应后的溶液中加入2 mL苯，液体会分层且上层溶液呈紫红色
【解析】 3 mL 0.1 mol·L－1KI溶液和10滴0.1 mol·L－1FeCl3溶液混合，I－过量，若不是可逆反应，Fe3＋全部转化为Fe2＋，则溶液中无Fe3＋，实验ⅲ现象说明Fe3＋部分转化为Fe2＋，则该反应存在限度，步骤ⅱ中现象说明有碘单质生成，故选B。
B
9. (2024·镇海中学高一检测)一种原电池的简易装置如图所示，
设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法中，正确的是(　　)
A. 银是正极，溶液中的阴离子向银电极移动
B. 该装置工作时，电子的移动方向为铁
电极→硫酸铜溶液→银电极
C. 铁是负极，电极反应式为Fe－3e－
====Fe3＋
D. 理论上，当正极质量增加6.4 g时，外
电路中转移的电子数目为0.2NA
D
【解析】 银是正极，溶液中的阳离子向银电极移动，A错误；电子的移动方向为铁电极→导线→银电极，B错误；负极的电极反应式为Fe－2e－====Fe2＋，C错误；正极的电极反应式为Cu2＋＋2e－====Cu，质量增加6.4 g，即生成1 mol铜，外电路中转移的电子数目为0.2NA，D正确。
10. (2024·鄞州中学高一检测)某小组利用图1装置探究X和Y的反应。
图1　 图2
下列说法中，正确的是(　　)
A. 若X为NaHCO3，Y为盐酸，导管形成一段液柱，则能量变化如图2所示
B. 若X为Na2O2，Y为水，烧杯中产生气泡，则能量变化如图2所示
C. 若X为铜铁合金，Y为稀硫酸，烧杯中产生气泡，则X和Y的反应是吸热反应
D. 若X为铝粉，Y为NaOH溶液，烧杯中产生气泡，则该反应的反应物断键吸收的能量高于生成物成键释放的能量
B
【解析】 导管形成一段液柱，说明该反应为吸热反应，而题图2为放热反应，故能量变化与题图2不符，A错误；烧杯中产生气泡，说明反应放热，符合题图2所示能量变化，B正确；烧杯中产生气泡，则X和Y的反应是放热反应，C错误；烧杯中产生气泡，说明反应放热，则该反应的反应物断键吸收的能量低于生成物成键释放的能量，D错误。
11. (2024·杭州高一期中)把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1 H2SO4溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率(v)与反应时间(t)可用如图所示的坐标曲线来表
示，下列推论错误的是(　　)
A. O→a段不产生氢气，是因为表面的氧化
物隔离了铝和H2SO4溶液
B. b→c段产生氢气的速率增加较快的主要
原因之一是温度升高
C. t=c时刻反应处于平衡状态
D. t＞c时，产生氢气的速率降低主要是因为溶液中c(H＋)降低
C
12. 一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极，两电极插入
KOH溶液中，向两极分别通入乙烷和氧气，其电极反应式为
C2H6＋18OH－－14e－====2C＋12H2O， 2H2O＋O2＋4e－
====4OH－。下列关于此电池的说法，正确的是(　　)
A. 电池工作过程中，正极区的pH逐渐减小
B. 正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2
C. 通入乙烷的电极为正极
D. 电解质溶液中的OH－向正极移动
B
【解析】 正极生成了OH－，故正极区的pH逐渐增大，A错误；乙烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，根据电池的总反应2C2H6＋7O2＋8OH－==== 4C＋10H2O可知，正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2，B正确；原电池中，负极发生氧化反应，根据电极反应式可知，乙烷在负极失电子，发生氧化反应，C错误；原电池中，阴离子向负极移动，因此电解质溶液中的OH－向负极移动，D错误。
13. 流动电池是一种新型电池，其
主要特点是可以通过电解质溶液的
循环流动，在电池外部调节电解质
溶液，以保持电池内部电极周围溶
液浓度的稳定。某大学开发的一种
流动电池如图所示，电池总反应为
Cu＋PbO2＋2H2SO4====CuSO4＋PbSO4＋2H2O。
下列说法中，正确的是(　　)
A. b为负极，a为正极
B. 该电池工作时，内电路中电子由电极a流向电极b
C. b极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋4e－====Pb2＋＋2H2O
D. 调节电解质溶液的方法是补充H2SO4溶液
D
【解析】 根据电池总反应Cu＋PbO2＋2H2SO4====CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知，铜失电子发生氧化反应为负极，PbO2得电子发生还原反应为正极，则b为正极，a为负极，A错误；内电路中是离子的定向移动，而不是电子的定向移动，B错误；b极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋S＋2e－====PbSO4＋2H2O，C错误；根据电池总反应Cu＋PbO2＋2H2SO4==== CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知，随着放电的进行，硫酸不断被消耗，即调节电解质溶液的方法是补充H2SO4溶液，D正确。
14. (2024·丽水高一检测)某实验探究小组研
究320 K时N2O5的分解反应：2N2O5 4NO2
＋O2。如图所示为该小组根据所给表格中的
实验数据绘制出的图像。
t/min 0 1 2 3 4
c(N2O5)/(mol·L－1) 0.160 0.114 0.080 0.056 0.040
c(O2)/(mol·L－1) 0 0.023 0.040 0.052 0.060
下列说法中，正确的是(　　)
A. 曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线
B. 曲线Ⅱ是O2的浓度变化曲线
C. N2O5的浓度越大，反应速率越快
D. O2的浓度越大，反应速率越快
【解析】 结合题表中N2O5和O2的初始浓度可知曲线 Ⅰ、Ⅱ分别是O2、N2O5的浓度变化曲线，A、B错误；利用题表中数据进行计算，无论是用N2O5的浓度变化，还是用O2的浓度变化得出的反应速率都随着反应的进行而减小，而随着反应的进行，N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，C正确、D错误。
C
二、 非选择题(本大题共3小题，共44分)
15. (16分)(2024·萧山中学高一月考)研究
化学能与热能、电能的转化具有重要价值。
(1)下列化学反应过程中的能量变化符合图
甲关系的是__________(填序号)。
①酸碱中和反应　②碳酸钙分解　
③金属钠与水反应　④酒精燃烧　⑤灼热的碳与二氧化碳反应　⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
②⑤⑥
甲
(2)H2(g)＋Cl2(g)====2HCl(g)的反应过程如图乙所示：
乙
若1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)充分反应，则该反应为_________ (填“吸热”或“放热”)反应。
放热
(3)利用反应Fe＋Cu2＋====Cu＋Fe2＋设计一个原电池(正极材料用碳棒)。
①电池的负极材料是__________，负极电极反应式为________ _______________，电解质溶液是_____________________。
②正极上出现的现象是_______________________。
③当导线上有1 mol电子通过时，电解质溶液改变的质量为__________g。
Fe
Fe－
2e－====Fe2＋
CuSO4溶液(合理即可)
碳棒上有红色物质析出
4
【解析】 (1)由题图可知，化学反应为吸热反应，故符合能量变化的是②⑤⑥。(2)由信息可知，1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)旧键断裂共吸收243 kJ＋436 kJ=679 kJ的能量，生成2 mol HCl(g)共放出431 kJ×2=862 kJ的能量，反应物旧键断裂吸收的能量小于生成物新键形成放出的能量，故该反应为放热反应。(3)①Fe失电子作负极，电极反应式为Fe－2e－====Fe2＋；Cu2＋在正极上得电子发生还原反应，所以电解质是可溶性的铜盐。③由电极反应式可知，若导线转移1 mol电子，则生成0.5 mol 铜和0.5 mol Fe2＋，电解质溶液改变的质量为0.5 mol×
64 g· mol－1－0.5 mol×56 g· mol－1=4 g。
16. (16分)(2024·效实中学高一检测)电化学原理在电池制造、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
(1)微型纽扣银锌电池(如图所示)在生活中有广泛的应用，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－====ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e－====2Ag＋2OH－。
Ag2O是电池的_________极，电池的总反应方程式为________ ____________________。在使用过程中，电解质溶液的Ph __________(填“增大”“减小”或“不变”)。
正
Ag2O＋
Zn====ZnO＋2Ag
不变
(2)燃料电池必须从电池外部不断地向电
池提供燃料。如甲烷(CH4)－空气燃料电
池，工作原理如图甲所示。a、b均为惰
性电极。a为__________极，正极的电极
反应式为_________________________。
当通入的4.48 L(标准状况下)甲烷气体完全反应时，测得电路中转移1.2 mol电子，则甲烷的利用率为__________。
甲
负
O2＋4e－＋4H＋====2H2O
75%
(3)用图乙所示装置可以模拟工业生
产硫酸，写出该装置负极的电极反
应式：________________________
_______________，若此过程中转移
了0.2 mol电子，则理论上质子膜两
侧电解质溶液的质量变化差
(Δm左－Δm右)为__________g(忽略气体的溶解)。
乙
SO2－2e－＋2H2O====
S＋4H＋
4.4
【解析】 (1)Ag2O是电池的正极，锌是负极，根据Zn＋2OH－－2e－====ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e－====2Ag＋2OH－可知电池的总反应为Ag2O＋Zn====ZnO＋2Ag，因此电解质溶液的pH不变。(2)电子从a电极流出，所以a为负极，正极是氧气得到电子，则正极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋====2H2O。当通入的4.48 L(标准状况下)即0.2 mol甲烷气体完全反应时，理论上转移0.2 mol×8=1.6 mol电子，测得电路中转移1.2 mol电子，则甲烷的利用率为×100%=75%。
(3)二氧化硫失去电子作负极，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O====S＋4H＋，若此过程中转移了0.2 mol 电子，依据得失电子守恒可知消耗0.1 mol二氧化硫和0.05 mol氧气，有
0.2 mol氢离子从左侧进入右侧，则理论上质子膜两侧电解质溶液的质量变化差(Δm左－Δm右)=(6.4 g－0.2 g)－(0.2 g＋1.6 g)= 4.4 g。
17. (12分)(2024·衢州高一期中)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2，发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，测得CO(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。
图1　　 图2
(1)1 min到3 min内，以CO表示的平均反应速率
v(CO)=__________mol·L－1·min－1。
(2)改变下列条件，对反应速率无影响的是__________ (填字母，下同)。
A. 升高温度
B. 加入合适的催化剂
C. 保持压强不变，充入氩气
D. 保持容器的容积不变，充入氩气
0.062 5
D
(3)下列描述中，能说明上述反应达到平衡状态的是_______。
A. 混合气体的密度不随时间的变化而变化
B. 混合气体的压强不随时间的变化而变化
C. 单位时间内消耗2 mol H2的同时生成1 mol CH3OH
D. 混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
(4)平衡时H2的转化率为__________，平衡时压强与起始时压强之比为__________。
BD
75%
1∶2
(5)已知断开1 mol CO(g)和2 mol H2(g)中的化学键需要吸收的
能量为1 944 kJ，则断开1 mol CH3OH(g)中的化学键所需要吸
收__________kJ的能量。
2 072.8
【解析】 (1)1 min到3 min内，v(CO)===
0.062 5 mol·L－1·min－1。(2)升高温度，加入合适的催化剂，反应速率都增大，A、B错误；保持压强不变，充入氩气，容
器体积变大，反应物浓度减小，反应速率减小，C错误；保持体积不变，充入氩气，反应物浓度不变，反应速率不变，D正确。(3)混合气体的密度为，反应前后都是气体且恒容，则密度不变，不能说明反应达到平衡，A错误；单位时间内消耗
2 mol H2为正反应速率，生成1 mol CH3OH也是正反应速率，不能说明反应达到平衡，C错误。(4)根据题图1可知，平衡时生成0.75 mol CH3OH(g)，消耗1.5 mol H2，则H2的转化率为×100%=75%。消耗1.5 mol H2，剩余0.5 mol H2，CH3OH的物质的量为0.75 mol，CO剩余0.25 mol，反应后气体的总物质的量为(0.75＋0.5＋0.25) mol=1.5 mol ，根据同温同压下，物质的量之比等于压强之比，所以平衡时压强与起始时压强之比为1.5∶3=1∶2。
(5)根据题图2可知，2 mol H2(g)与1 mol CO(g)反应生成1 mol CH3OH(g)放出128.8 kJ能量，断开1 mol CO(g)和2 mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量为1 944 kJ，则形成1 mol CH3OH(g)中的化学键所需要放出能量为(128.8＋1 944) kJ=2 072.8 kJ，则断开1 mol CH3OH(g)中的化学键需要吸收2 072.8 kJ能量。

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