备战高考化学专题复习分类练习 化学反应与能量变化推断题综合解答题及详细答案.docx

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备战高考化学专题复习分类练习化学反应与能量变化推断题综合解答题及详细答案

备战高考化学专题复习分类练习化学反应与能量变化推断题综合解答题及详细答案

一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）

1．有七种金属：

钾、锌、铁、锡、铜、银、铂，它们的标号分别为A、B、C、D、E、F、G。

①常温下，只有A和水反应生成氢气；②D、E、G都能和稀硫酸反应生成氢气，B、C、F无此性质；③C、F组成原电池时，F为正极；④在G的硫酸盐溶液中加入D，发现D溶解，G析出；⑤将G、E接触放置，E不易锈蚀；⑥以铂作电极，电解相同浓度的B和C的硝酸盐溶液时，在阴极上首先得到C，G在空气中放置极易生锈。

则A是___，B是___，C是___，D是___，E是__，F是__。

【答案】钾铜银锌锡铂

【解析】

【分析】

根据①特别活泼的金属K、Ca、Na能够与冷水反应放出氢气；②比较活泼的金属可以与稀硫酸反应产生氢气；排在H后面的金属不能与酸发生置换反应；③活动性不同的金属构成原电池时，比较活泼的金属为负极，不活泼的金属为正极；④活动性强的金属可以把活动性弱的金属置换出来；⑤在金属的电化学腐蚀中，相对活泼的容易被腐蚀；⑥在电解池中，不活泼的金属阳离子优先获得电子，在电极上被还原，据此分析。

【详解】

有七种金属：

钾、锌、铁、锡、铜、银、铂，它们的标号分别为A、B、C、D、E、F、G。

①常温下，只有A和水反应生成氢气，根据金属活动性顺序表，可知A为K；②D、E、G都能和稀硫酸反应生成氢气，B、C、F无此性质，说明D、E、G在金属活动性顺序表中排在H的前边，可能为锌、铁、锡；而B、C、F则排在H的后边，可能为铜、银、铂；③C、F组成原电池时，F为正极，则金属活动性：

C>F；④在G的硫酸盐溶液中加入D，发现D溶解，G析出，说明金属活动性D>G；⑤将G、E接触放置，E不易锈蚀，说明金属活动性G>E；G在空气中放置极易生锈，则G为Fe，金属活动性D>G，则D是Zn，E为Sn；B、C、F分别为铜、银、铂的一种由于Pt不活泼，通常以金属单质存在，⑥以铂作电极，电解相同浓度的B和C的硝酸盐溶液时，在阴极上首先得到C，金属活动性：

B>C则B是Cu，C是Ag，F是Pt。

综上所述可知A是K，B是Cu，C是Ag，D是Zn，E是Sn，F是Pt，G是Fe，七种元素的名称分别是钾、铜、银、锌、锡、铂、铁。

【点睛】

本题考查了金属元素的推断。

可以根据金属活动性顺序表可以判断金属活动性的强弱。

在金属活动性顺序表中，钾、钙、钠可以与冷水迅速反应产生氢气，排在氢全前边的金属可以把酸中的氢置换出来，排在前边的金属可以把后边的金属从盐中置换出来；还可以根据原电池反应原理比较金属活动性的强弱。

一般情况下相当较活泼的金属为负极，失去电子，发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，溶液中的阴离子获得电子，发生还原反应；也可以根据电解原理分析，用惰性电解电解时，金属的活动性越弱，其相应的阳离子优先获得电子，被还原为金属单质。

掌握判断方法是正确推断的基础。

2．某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。

（1）图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式_________；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向___________。

（2）正极反应式为_____________________，负极反应式为__________________。

（3）按图1装置实验，约8min时才看到导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是________。

a．用纯氧气代替具支试管内的空气

b．将食盐水浸泡过的铁钉表面撒上铁粉和碳粉的混合物

c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水

【答案】C

O2+2H2O+e-=4OH-Fe-2e-=Feabc

【解析】

【分析】

（1）铁钉的吸氧腐蚀中，碳作正极，铁作负极；

（2）负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；

（3）要使现象更快、更清晰，可采取增大反应速率等方法。

【详解】

（1）在食盐水中，铁钉发生吸氧腐蚀，活动性较强的铁作负极，其中含有的活动性弱的杂质碳作正极，正极的化学式为C；电子从负极Fe沿导线流向正极C，其图象为

；

（2）该装置中，负极上铁失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：

Fe-2e-=Fe2+；正极C上O2得电子发生还原反应，正极的电极反应式为：

2H2O+O2+4e-=4OH-；

（3）a.用纯氧气代替具支试管内的空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，a正确；

b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物，增大反应物的接触面积，反应速率加快，b正确；

c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水，改变相同的压强即改变相同的体积，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，c正确；

故合理选项是abc。

3．有A、B、C、D四种金属片，进行如下实验：

①A、B用导线连接后浸入稀H2SO4中，电流由B

导线

A；②C、D用导线相连后，同时伸入稀H2SO4溶液中，C极为负极；③A、C相连后同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡；④B、D相连后同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应；试判断四种金属的活动顺序是（）

A．A＞C＞D＞BB．A＞B＞C＞DC．B＞A＞C＞DD．B＞D＞C＞A

【答案】A

【解析】

【详解】

①A、B用导线连接后浸入稀H2SO4中，电流由B

导线

A，A为负极，B为正极，金属性A>B

②C、D用导线相连后，同时伸入稀H2SO4溶液中，C极为负极，D极为正极，则金属性C>D；

③A、C相连后同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡，C为正极，A为负极，则金属性A>C；

④B、D相连后同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应，D为负极，B为正极，则金属性D>B；

综上分析：

金属性：

A＞C＞D＞B；

答案选A。

【点睛】

原电池中活泼的电极做负极，不活泼的做正极，利用电极的活性来判断电极金属性的强弱，判断原电池正负极的方法：

1、根据两极材料判断。

一般活泼金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；2、根据电极现象判断。

一般情况下电极逐渐溶解为负极，电极增重可放出气体的为正极；3、根据电子流动方向来判断。

电子流出的为负极、电子流入的为正极或电流流出的正极、电流流入的负极；4、根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断。

阴离子流向的为负极、阳离子流向的为正极；5、根据原电池两极发生的变化来判断。

失去电子发生氧化的是负极、得到电子发生还原反应是正极；

4．根据如图所示电化学实验装置图，回答有关问题。

（1）若只闭合S1，该装置属于_______，能量转化形式为_______，锌极作_______极。

（2）若只闭合S2，该装置属于_______，能量转化形式为_______，锌极上的电极反应式为_______。

（3）若只闭合S3，该装置属于_______，铜极作_______极，锌极上的电极反应式为_______，总反应的化学方程式为_______。

【答案】原电池化学能转化为电能负电解池电能转化为化学能

电解池阳

【解析】

【分析】

原电池是将化学能转化为电能，较活泼金属作负极，发生氧化反应，正极发生还原反应；电解池是将电能转化为化学能，需要外接电源，与电源正极相连的为阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此解答。

【详解】

（1）若只闭合S1，没有外接电源，则Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，该装置将化学能转化为电能，较活泼的锌作负极。

答案为：

原电池；化学能转化为电能；负。

（2）若只闭合S2，装置中有外接电源，该装置为电解池，将电能转为化学能，与电源正极相连的锌极作阳极，发生氧化反应，电极反应为Zn-2e-=Zn2+。

答案为：

电解池；电能转化为化学能；Zn-2e-=Zn2+。

（3）若只闭合S3，该装置为电解池，与电源正极相连的铜极作阳极，电极反应式为：

Cu-2e-=Cu2+；锌为阴极，电极反应式为：

2H++2e-=H2↑,总反应式为：

Cu+H2SO4

CuSO4+H2↑。

答案为：

电解池；阳；2H++2e-=H2↑；Cu+H2SO4

CuSO4+H2↑。

【点睛】

有外接电源的是电解池，没有外接电源的是原电池，原电池里负极发生氧化反应，电解池里阳极发生氧化反应。

5．甲醇（CH3OH）是一种无色有刺激性气味的液体，在生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料。

（1）甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气、KOH溶液（电解质溶液）构成，则下列说法正确的是___。

（已知甲醇在空气中燃烧生成CO2和H2O）

A．电池放电时通入空气的电极为负极

B．电池放电时负极的电极反应式为CH3OH-6e-=CO2↑+2H2O

C．电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱

D．电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子

（2）写出甲醇燃料电池在酸性条件下负极的电极反应式：

___。

【答案】CDCH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+

【解析】

【分析】

【详解】

（1）A.通甲醇的电极为负极，通空气的电极为正极，A项错误；

B.在碱性电解质溶液中负极的电极反应式为

，B项错误；

C.在放电过程中，OH-参与电极反应，不断被消耗，导致电解质溶液碱性减弱，C项正确；

D.电池放电时每消耗6.4gCH3OH，即0.2molCH3OH，转移电子数

，D项正确；故答案选CD；

（2）甲醇燃料电池中，在酸性条件下甲醇在负极失电子生成CO2，电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+，故答案为：

CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+。

6．

（1）将Al片和Cu片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成原电池。

写出插入稀NaOH溶液中形成原电池的负极反应________________。

写出插入浓硝酸中形成原电池的正极反应______________。

（2）铅蓄电池是最常见的二次电池，由于其电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，所以在生产、生活中使用广泛，写出铅蓄电池放电时的正极反应______________________；充电时的阴极反应____________________。

【答案】2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2OPbSO4+2e−=Pb+SO42−

【解析】

【分析】

（1）Al片和Cu片用导线连接，插入稀NaOH溶液中，只有Al能与NaOH溶液反应，形成原电池，负极为Al失电子，在碱性溶液中，Al转化为AlO2-。

Al片和Cu片用导线连接，插入浓硝酸中，形成原电池，由于Al发生钝化，所以Cu作负极，Al作正极，正极为溶液中的NO3-获得电子，生成NO2气体。

（2）铅蓄电池放电时，正极反应为PbO2得电子，生成PbSO4等；充电时的阴极反应为PbSO4获得电子转化为Pb。

【详解】

（1）Al片和Cu片用导线连接，插入稀NaOH溶液中，只有Al能与NaOH溶液，在碱性溶液中，负极Al失电子转化为AlO2-，电极反应式为2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O。

Al片和Cu片用导线连接，插入浓硝酸中，形成原电池，由于Al发生钝化，所以Cu作负极，Al作正极，正极反应为溶液中的NO3-获得电子，生成NO2气体，电极反应式为4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O。

答案：

2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O；4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O；

（2）铅蓄电池放电时，正极反应为PbO2得电子，生成PbSO4等，电极反应式为4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2O；充电时阴极为PbSO4获得电子转化为Pb，电极反应式为PbSO4+2e−=Pb+SO42−。

答案为：

4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2O；PbSO4+2e−=Pb+SO42−。

【点睛】

判断原电池的电极时，首先看电极材料，若只有一个电极材料能与电解质反应，该电极为负极；若两个电极材料都能与电解质发生反应，相对活泼的金属电极作负极。

在书写电极反应式时，需要判断电极产物。

电极产物与电解质必须能共存，如Al电极，若先考虑生成Al3+，则在酸性电解质中，能稳定存在，Al3+为最终的电极产物；若在碱性电解质中，Al3+不能稳定存在，最终应转化为AlO2-。

7．甲醇是人们开发和利用的一种新能源。

已知：

①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H1=-571.8kJ·mol-1

②CH3OH（g）+

O2（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=-192.9kJ·mol-1

（1）甲醇蒸汽完全燃烧的热化学方程式为_____________。

（2）反应②中的能量变化如下图所示，则△H2=______（用E1和E2表示）。

（3）H2（g）的燃烧热为__________kJ·mol-1。

（4）请你分析H2（g）作为能源比甲醇蒸汽作为能源的优点：

__________________（写出一点）

【答案】CH3OH（g）+

O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H2=-764.7kJ/mol；E1-E2285.9来源广、热值高、不污染环境

【解析】

【分析】

（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；

（2）依据反应焓变△H=生成物总能量-反应物总能量分析；

（3）依据燃烧热的概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，结合热化学方程式分析计算；

（4）根据氢能源的优点和氢能源的开发和利用的最新动向即可作答。

【详解】

（1）①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H1=-571.8kJ·mol-1

②CH3OH（g）+

O2（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=-192.9kJ·mol-1

由盖斯定律②+①得到甲醇蒸气完全燃烧的热化学反应方程式为：

CH3OH（g）+

O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H2=-764.7kJ/mol；

（2）反应②中的能量变化如图所示，依据图象分析，反应焓变△H=生成物总能量-反应物总能量，△H2=E1-E2；

（3）燃烧热的概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，根据2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H1=-571.8kJ/mol可知2mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为571.8kJ，则1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为285.9kJ，故氢气燃烧热为285.9kJ/mol；

（4）地球上水资源丰富，可以从水中提取氢气，说明资源广泛；依据燃烧热计算分析，氢气的燃烧值高；因为氢气燃烧产物是水，不污染环境。

8．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

（1）A中反应的离子方程式为_________________________________。

（2）B中Fe极为_______极，电极反应式为_______________________。

C中Fe极为_______极，电极反应式为__________________________，电子从_______极流出（填“Zn”或“Fe”）。

（3）比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是___________________。

【答案】Fe＋2H＋=Fe2+H2↑负极Fe－2e－=Fe2+正极2H＋＋2e－=H2↑ZnB>A>C

【解析】

【分析】

已知金属活动性：

Zn＞Fe＞Sn，则A发生化学腐蚀，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，B中Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀，C中Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，以此解答。

【详解】

（1）铁与硫酸反应的离子方程式为：

Fe+2H+=Fe2++H2↑；

（2）Fe比Sn活泼，则B中Fe为负极，Sn为正极，负极发生Fe－2e－=Fe2+；Zn比Fe活泼，则C中Fe为正极，Zn为负极，正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，电子从负极即Zn极流出；

（3）A发生化学腐蚀；B中Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀；C中Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，Zn被腐蚀，则A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是B＞A＞C，。

9．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，其周围是有碳粉，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，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示：

溶解度/（g/100g水）

化合物

Zn（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Ksp近似值

10-17

10-17

10-39

回答下列问题：

（1）该电池的正极反应式为________________，电池反应的离子方程式____________

（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论消耗Zn______g。

（已知F=96500C/mol）

【答案】MnO2+e-+H＋=MnOOHZn+2MnO2+2H＋=Zn2++2MnOOH0.05

【解析】

【分析】

（1）该电池中，负极锌被氧化生成Zn2+，正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH；

（2）电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则变化的电量Q=0.5A×300s=150C，转移电子的物质的量n（e-）=

，以此计算消耗锌的物质的量、质量。

【详解】

（1）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，锌是负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+。

中间是碳棒，碳棒为正极，二氧化锰得到电子生成MnOOH，正极电极反应式为MnO2+e-+H+=MnOOH，故总反应式为Zn+2MnO2+2H+=Zn2++2MnOOH；

（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则通过的电量是Q=0.5A×300s=150C，因此通过电子的物质的量是n（e-）=

=1.554×10-3mol，锌在反应中失去2个电子，则理论消耗Zn的质量m（Zn）=

n（e-）×65g/mol=

×1.554×10-3mol×65g/mol=0.05g。

【点睛】

本题考查原电池的工作原理以及电子转移的金属质量转化关系的计算，试题有利于知识的巩固和培养学生良好的科学素养。

10．拆开1mol共价键所需吸收的能量如下表：

共价键

H－H

N≡N

N－H

吸收的能量/kJ

436

946

391

（1）1molN2完全反应为NH3_____（填：

吸收或放出）_____kJ能量

（2）事实上，将1molN2和3molH2放在反应容器中，使它们充分反应，反应的热量变化总小于计算值，原因是______________________________。

【答案】放出92该反应是可逆反应，充分反应的最终结果是达到最大限度（既化学平衡状态），因此放出的热量总是小于理论计算值

【解析】

【分析】

（1）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式分别计算断键吸收和成键放出的能量，以此计算反应热并判断吸热还是放热；

（2）从可逆反应的特征分析。

【详解】

（1）在反应N2+3H2⇌2NH3中，1molN2完全反应为NH3，断裂3molH-H键、1molN三N键共吸收的能量为：

3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2molNH3，共形成6molN-H键，放出的能量为：

6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为：

2346kJ-2254kJ=92kJ；

（2）该反应为可逆反应，不能完全转化，将1molN2和3molH2放在反应容器中，使它们充分反应，生成NH3的小于2mol，放出的热量小于92kJ。

11．I已知下列热化学方程式：

①H2（g）+

O2（g）═H2O（l）；△H=-285.8kJ•mol-1

②H2（g）+

O2（g）═H2O（g）；△H=-241.8kJ•mol-1

③CO（g）═C（s）+

O2（g）；△H=+110.5kJ•mol-1

④C（s）+O2（g）═CO2（g）；△H=-393.5kJ•mol-1

回答下列问题：

（1）上述反应中属于放热反应的是_________________

（2）H2的燃烧热△H=___________________

（3）燃烧10gH2生成液态水，放出的热量为________________

（4）表示CO燃烧热的热化学方程式为．________________

II已知：

（1）P4（s，白磷）+5O2（g）==P4O10（s）△H1＝－2983．2kJ/mol

（2）P（s,红磷）+

O2（g）=

P4O10（s）△H1＝－738.5kJ/mol,则白磷转化为红磷的热化学方程式_________________。

相同的状况下，能量较低的是_________________；白磷的稳定性比红磷_________________（填“高”或“低”）

【答案】①②④-285.8kJ•mol-11429KJC（s）+O2（g）═CO2（g）；△H=-393.5kJ•mol-1P4（s，白磷）=4P（s,红磷）△H＝－29．2kJ/mol红磷低

【解析】

【分析】

I

（1）根据热化学方程式中△H的符号判断；

（2）燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量；

（3）根据物质的量之比等于热量比求算；

（4）结合盖斯定律计算得到,燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量；

II根据盖斯定律进行求算；物质的能量越低越稳定。

【详解】

I

（1）由已知热化学方程式中△H的符号可知，四个反应的△H①②④均为负值，即都是放热反应；③的为正值，即为吸热反应；

故答案为:

①②④；

（2）H2（g）+

O2（g）═H2O（l）；△H=-285.8kJ•mol-1，依据燃烧热概念可知H2的燃烧热△H=-285.8kJ•mol-1;

（3）H2（g）+

O2（g）═H2O（l）；△H=-285.8kJ•mol-1，燃烧10gH2的物质的量为5mol，则燃烧10gH2生成液态水，放出的热量为285.8

5=1429.0kJ；

（4）③CO（g）═C（s）+

O2（g）；△H=+110.5kJ•mol-1

④C（s）+O2（g）═CO2（g）；△H=-393.5kJ•mol-1

依据盖斯定律④+③得到CO（g）+

O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol；CO燃烧热的热化学方程式为CO（g）+

O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol；

II红磷转化为白磷的化学方程式为：

4P（s、红磷）=P4（s、白磷），可以看成是下列两个反应方程式的和：

（1）P4O10（s）=P4（s、白磷）+5O2（g）；△H=2983.2kJ/mol；

（2）4P（s、红磷）+5O2（g）=P4O10（s）；△H=-738.5×4kJ/mol=-2954kJ/mol；

根据盖斯定律，红磷转化为白磷4P（s、红磷）=P4（s、白磷）的△H=2983.2kJ/mol-2954kJ