化学反应与能量变化.docx
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化学反应与能量变化
化学反应与能量变化
（时间：
90分钟 满分：
100分）
一、选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分。
每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求，不选、多选、错选均不得分）
1.下列物质间的反应，其能量变化符合右图的是（ ）
A．由Zn和稀H2SO4制氢气
B．灼热的炭粉与二氧化碳反应
C．Ba（OH）2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合
D．碳酸钙的分解
解析：
选A 该图示为放热反应能量图，A为典型放热反应，B、C是教材知识点，是吸热反应的典型代表，D项反应条件是高温，需持续加热，是吸热反应。
2．化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化，如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应要吸热，在化学上叫吸热反应，其原因是（ ）
A．反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量
B．反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
C．在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应
D．在化学反应中需要降温的反应就是放热反应
解析：
选B 反应吸热还是放热，取决于反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大小。
反应物总能量大于生成物总能量为放热反应，反之为吸热反应。
吸热反应（或放热反应）与是否需要加热（或降温）无关。
3．下列装置能够组成原电池并发生原电池反应的是（ ）
解析：
选C A中的两个Cu电极相同，不能组成原电池；B中没有形成闭合回路不能组成原电池；D中乙醇不是电解质溶液，不能组成原电池。
4．下列图示变化为吸热反应的是（ ）
解析：
选A A项中生成物的总能量高于反应物的总能量，只能通过吸收能量才能实现；B项则恰好相反；C项中浓硫酸溶于水放出热量，但此过程是物理变化，没有发生化学反应；D项是放热反应。
5．下列与能源及能量变化相关的叙述正确的是（ ）
A．同一个化学反应，无论是一步还是分几步完成，其反应焓变相同
B．铝热剂焊接钢轨主要利用的是光能
C．1g氢气燃烧生成液态水，放出的热量为142.9kJ，故氢气的标准燃烧热为285.8kJ
D．H2SO4与Ca（OH）2反应的中和热是NaOH与HCl的反应中和热的两倍
解析：
选A 选项A描述的是盖斯定律，正确；焊接钢轨时局部熔化钢轨，故利用的是热能，B错；燃烧热的单位是kJ·mol－1，C错；中和热是固定值，与反应物无关，D错。
6．已知下列热化学方程式：
①Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）
ΔH＝－24.8kJ·mol－1；
②Fe2O3（s）＋
CO（g）===
Fe3O4（s）＋
CO2（g）
ΔH＝－15.73kJ·mol－1；
③Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）
ΔH＝＋640.4kJ·mol－1。
则14gCO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2气体时对应的ΔH约为（ ）
A．－218kJ·mol－1 B．－109kJ·mol－1
C．＋218kJ·mol－1D．＋109kJ·mol－1
解析：
选B 该问题可以转化为
CO（g）＋
FeO（s）===
Fe（s）＋
CO2（g） ΔH＝？
，所以应用盖斯定律，[（①－②）×
－③]×
即可得到目标热化学反应方程式。
7．把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序为（ ）
A．a>b>c>dB．a>c>d>b
C．c>a>b>dD．b>d>c>a
解析：
选B 根据原电池原理：
作为负极的金属活动性比正极的金属活动性强，电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，因此依次作出判断：
活泼性a>b；c>d；a>c；d>b。
8．已知25℃101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：
C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）
ΔH＝－393.51kJ·mol－1
C（金刚石，s）＋O2（g）===CO2（g）
ΔH＝－395.41kJ·mol－1
据此推理所得到的下列结论中，正确的是（ ）
A．金刚石的燃烧热比石墨的燃烧热小
B．由石墨制备金刚石是吸热反应
C．石墨的能量比金刚石的能量高
D．石墨晶体中碳碳键的强度小于金刚石
解析：
选B C（石墨，s）转变为C（金刚石，s）时吸收热量为1.9kJ，所以石墨的能量比金刚石的能量低；石墨晶体中碳碳键的强度大于金刚石。
9．已知：
H2（g）＋F2（g）===2HF（g） ΔH＝－270kJ·mol－1，下列说法正确的是（ ）
A．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF气体的能量
B．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ
C．该反应的逆反应是放热反应
D．该反应过程的能量变化可用下图来表示
解析：
选A ΔH<0，反应放热，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF的能量，A正确，D错误；2mol液态HF的能量低于2molHF气体的能量，生成2mol液态HF，放出的热量大于270kJ，B错误；该反应的逆反应是吸热反应，C错误。
10．某原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，则该反应的原电池组成正确的是（ ）
选项
A
B
C
D
正极
Zn
Cu
Ag
Cu
负极
Cu
Zn
Cu
Fe
电解质溶液
CuCl2
CuSO4
H2SO4
ZnCl2
解析：
选B 根据原电池中发生的化学反应，负极反应为：
Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为：
Cu2＋＋2e－===Cu。
故选项B符合题意。
11．锌－锰干电池在放电时的总反应方程式为Zn＋2MnO2＋2NH
===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O，则在电池放电时，碳棒正极上发生反应的物质是（ ）
A．MnO2和NH
B.Zn2＋和NH3
C.ZnD.C
解析：
选A 正极上发生反应是还原反应，根据化合价的变化不难分析出MnO2被还原。
12．下列热化学方程式书写不正确的是（ ）
A.
H2（g）＋
Cl2（g）===HCl（g）ΔH＝－91.5kJ·mol－1
B.
H2（g）＋
Cl2（g）===HCl（g）ΔH＝＋91.5kJ·mol－1
C．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）ΔH＝－183kJ·mol－1
D．2HCl（g）===H2（g）＋Cl（g）ΔH＝＋183kJ·mol－1
解析：
选B 氢气与氯气的反应为放热反应，ΔH应为负值。
13．下列对热化学方程式
H2（g）＋
I2（g）===HI（g） ΔH＝＋26kJ·mol－1的叙述中，正确的是（ ）
A．1mol氢气和1mol碘蒸气完全反应需要吸收26kJ的热量
B．1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52kJ的热量
C．1molH2（g）与1molI2（g）完全反应生成2mol的HI气体需吸收52kJ的热量
D．1molH2（g）与1molI2（g）完全反应放出26kJ的热量
解析：
选C 在A、B、D三个选项中均未指明生成物及状态；A、D则未将反应的化学计量数与ΔH正确对应起来；热化学方程式中各物质前的化学计量数并不是表示分子个数，B错误；D项将反应错认为是放热反应。
14．如图所示的装置中，M位于金属活动性顺序表中氢之前，N为石墨棒，下列关于此装置的叙述中不正确的是（ ）
A．N上有气泡产生
B．M为负极，N为正极
C．电解质溶液中H＋的浓度减小
D．导线中有电流通过，电流方向是由M到N
解析：
选D 原电池中活泼金属作负极，失去电子，即M为负极，则N为正极。
电解质溶液中的H＋在正极得到电子被还原为H2，电解质溶液中H＋的浓度减小。
电流方向与电子流向相反，应由正极（N）到负极（M）。
15．在25℃，101kPa下，0.2molC2H2完全燃烧生成CO2和H2O（l）时放出259.92kJ热量。
表示上述反应的热化学方程式正确的是（ ）
A．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝＋259.92kJ·mol－1
B．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－259.92kJ·mol－1
C．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝＋2599.2kJ·mol－1
D．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－2599.2kJ·mol－1
解析：
选D 由题意知此反应为放热反应，ΔH<0，故A、C两项均错误；此热化学方程式要求写2molC2H2完全燃烧的热化学方程式，放出的热量为0.2molC2H2的10倍，故放出的热量为2599.2kJ，故B项错误D项正确。
16．已知常温时红磷比白磷稳定，在下列反应中：
4P（白磷，s）＋5O2（g）===2P2O5（s）ΔH＝－akJ·mol－1
4P（红磷，s）＋5O2（g）===2P2O5（s）ΔH＝－bkJ·mol－1
若a、b均大于零，则a和b的关系为（ ）
A．a＜bB．a＝b
C．a＞bD．无法确定
解析：
选C 物质能量越低越稳定，红磷比白磷稳定，故红磷的能量比白磷低。
根据ΔH＝生成物能量总和－反应物能量总和，对于放热反应（ΔH＜0），当生成物状态相同时，反应物能量越低，放出热量越少。
17.如图所示为铜锌稀硫酸原电池示意图，下列说法正确的是（ ）
A．电子由铜片通过导线流向锌片
B．锌得电子，被还原
C．锌为负极，铜为正极
D．该装置能将电能转变为化学能
解析：
选C 铜锌稀硫酸形成的原电池中活泼金属作负极，故Zn做负极失去电子，发生氧化反应被氧化，则铜为正极，H＋得到电子生成H2，发生还原反应；电子从负极经导线流向正极；此装置为化学能转化为电能的装置。
18.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。
某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法中正确的是（ ）
A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
C．Li是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋
解析：
选B 分析锂电池的总反应式可知：
Li发生氧化反应（作负极），MnO2发生还原反应（作正极）。
19．如图所示为某课外小组自制的氢氧燃料电池，a、b均为惰性电极。
下列叙述不正确的是（ ）
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应为O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．总反应为2H2＋O2===2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
解析：
选B a极通入H2为负极，电极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，发生氧化反应，A项正确；b极通入O2为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项不正确；正、负极电极反应相加得总反应：
2H2＋O2===2H2O，C项正确；氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有广阔应用前景的绿色电源，D项正确。
20．查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际上乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。
下列说法中正确的是（ ）
A．电池内部H＋由正极向负极移动
B．另一极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极
D．电池总反应为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O
解析：
选D 原电池工作时，阳离子向正极移动，A错误；因乙醇失电子，故该电极为负极，且据原子守恒知X为CH3CHO，则另一极（正极）为O2得电子，又因为是酸性环境，故正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，将正、负极反应加和得到：
2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O，故B、C错误、D正确。
21．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。
下列说法正确的是（ ）
A．H2O的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量
D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
解析：
选C 水的分解是吸热反应，A错误；氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，B、D错误。
22．电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：
锌极：
Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O 氧化银极：
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
下列判断正确的是（ ）
A．锌为正极，被氧化
B．Ag2O为正极，发生还原反应
C．原电池工作时，电子从Ag2O极经外电路流向锌极
D．原电池工作时，负极附近溶液的pH增大
解析：
选B 锌为负极，被氧化，A项错误；原电池工作时，电子从锌极经外电路流向Ag2O极，C项错误；D项，OH－被消耗，pH应减小，错误。
23．（2017·温州高三测试）用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。
下列有关说法错误的是（ ）
A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．通电后阴极区溶液pH会增大
C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．纯净的KOH溶液从b口导出
解析：
选C A项，阳极OH－放电，正确。
B项，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故c（OH－）增大，pH增大，正确。
C项，电解时阳离子移向阴极，错误。
D项，阳极区的K＋透过阳离子交换膜移向阴极区，与阴极区的OH－结合成KOH，故D正确。
24．有媒体报道一种新型污水处理装置问世，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，该装置的构造如图所示。
下列说法中正确的是（ ）
A．装置外电路中箭头的方向代表电流的方向
B．该装置为原电池装置，其中N为负极
C．若有机废水中含有葡萄糖，则M电极发生的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
D．该处理工艺会导致有机废水酸性增强，仍旧不能直接排放
解析：
选C 由图分析得出M为负极，N为正极，因此箭头的方向代表电子的流向；图中传递的是质子，葡萄糖在M极放电，故电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，C项正确；氧气在N电极得到电子，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故该处理工艺不会导致有机废水酸性增强。
25．利用人工模拟光合作用合成甲酸的原理为2CO2＋2H2O
2HCOOH＋O2，装置如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A.电极1周围pH增大
B.电子由电极1经过负载流向电极2
C.电极2的反应式：
CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH
D.该装置能将太阳能转化为化学能和电能
解析：
选A A．离子交换膜为质子膜，则电解质溶液呈酸性，根据方程式知，该反应中C元素化合价由＋4价变为＋2价，O元素化合价由－2价变为0价，所以1是负极、2是正极，负极上水失电子生成氢离子和氧气，所以电极1附近氢离子浓度增大，则溶液的pH减小，错误；B.电子由负极沿导线流向正极，所以电子由电极1经过负载流向电极2，正确；C.2是正极，正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成HCOOH，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，正确；D.通过光照，该装置是太阳能转化为化学能和电能，正确。
二、非选择题（本大题共7小题，共50分）
26．（4分）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。
可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐做电解质，CO为负极燃气，空气和CO2的混合气体为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。
完成有关的电池反应式。
负极反应式：
2CO＋2CO
－4e－===4CO2；
正极反应式：
________________________________________________________；
总电池反应式：
_________________________________________________________。
解析：
原电池的反应实质是氧化还原反应中的电子转移。
在负极上发生失电子的氧化反应，在正极上发生得电子的还原反应，显然在正极得电子的物质是O2，O2得电子后生成的化合态O与CO2结合生成CO
。
所以，正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO
，总电池反应式为2CO＋O2===2CO2。
答案：
O2＋4e－＋2CO2===2CO
2CO＋O2===2CO2
27．（8分）城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。
煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气，它由煤炭与水（蒸气）反应制得，故又称水煤气。
（1）试写出制取水煤气的主要化学方程式：
________________________________________________________________________。
（2）液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l） ΔH＝－2220.0kJ·mol－1
已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO（g）＋
O2（g）===CO2（g）
ΔH＝－282.57kJ·mol－1
试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为________。
（3）已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6kJ·mol－1试比较同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为_____________________________。
（4）氢气是未来的能源，具有的优点是____________________________________。
答案：
（1）C＋H2O（g）
CO＋H2
（2）39∶5 （3）14∶5
（4）来源丰富；单位质量产生热量多；无污染
28．（6分）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
（1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为___________________。
（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用____________（填字母）。
A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
（3）如图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
解析：
（1）发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。
（2）铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn，就可由Zn失去电子，Zn被氧化，而Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。
（3）乙属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。
答案：
（1）负极：
2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
（2）C （3）负
29．（6分）已知反应：
2H2＋O2===2H2O＋能量，请填写下列表格中空白处的总能量值，并注明消耗还是放出。
有关键能：
H—H：
436kJ·mol－1
O===O：
496kJ·mol－1 H—O：
463kJ·mol－1
拆开化学键
形成化学键
能量变化
2molH2中的化学键
4molH—O键
2×436kJ＋496kJ－4×463kJ＝－484kJ
1molO2中的化学键
解析：
拆开化学键是消耗能量的过程，拆开2molH2中的化学键需要消耗2×436kJ的能量；拆开1molO2中的化学键需要消耗496kJ的能量即共消耗1368kJ的能量。
形成化学键是放出能量的过程，形成4molH—O键化学键放出能量为4×463kJ即共放出1852kJ能量，整个过程放出484kJ能量。
答案：
共消耗1368kJ 共放出1852kJ 放出484kJ
30．（8分）Ⅰ.甲醇（CH3OH）广泛用作燃料电池的燃料，可由天然气来合成，已知：
①2CH4（g）＋O2（g）===2CO（g）＋4H2（g）
ΔH＝－71kJ·mol－1
②CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）
ΔH＝－90.5kJ·mol－1
③CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890kJ·mol－1
（1）甲醇的燃烧热为________。
（2）若CO的燃烧热为282.5kJ·mol－1，则H2的燃烧热为________。
Ⅱ.捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。
目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应。
反应Ⅰ：
2NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）
（NH4）2CO3（aq） ΔH1
反应Ⅱ：
NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）
NH4HCO3（aq） ΔH2
反应Ⅲ：
（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）
2NH4HCO3（aq） ΔH3
ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：
ΔH3＝________。
解析：
Ⅰ.
（1）根据盖斯定律，
×（③×2－①）得：
CO（g）＋2H2（g）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－854.5kJ·mol－1④，④－②得：
CH3OH（l）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－764kJ·mol－1，故甲醇的燃烧热为764kJ·mol－1。
（2）由热化学方程式④得CO的燃烧热＋2×H2的燃烧热＝854.5kJ·mol－1，由此可得H2的燃烧热为286kJ·mol－1。
Ⅱ.根据盖斯定律，将第二个热化学方程式×2－第一个热化学方程式即得第三个热化学方程式，故ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。
答案：
Ⅰ.
（1）764kJ·mol－1
（2）286kJ·mol－1
Ⅱ.2ΔH2－ΔH1
31．（8分）某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验研究。
（1）利用下图装置探究金属的电化学腐蚀，接通电路发现灵敏电流计指针发生偏转，盐桥中K＋向________槽（填“a”“b”或“c”）移动。
写出正极的电极反应____________________________________________________________________。
（2）如何检验a槽中生成的阳离子_______________________________________。
（3）在c槽中欲实现Cu＋2H2O===Cu（OH）2＋H2↑的反应，则电极________（填“M”或“N”）一定是铜电极。
c槽中电解质X可以是下列________物质（填字母）。
A．H2SO4B．NaNO3
C．MgCl2D．KOH
解析：
（
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