6.1 化学反应与能量变化 第1课时 练习（含解析） 2024-2025高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

6.1化学反应与能量变化 练习
一、单选题
1．下列反应属于吸热反应的是
A．与溶液的反应 B．燃烧反应
C．与的反应 D．金属与酸或水的反应
2．下列反应中既属于氧化还原反应又属于放热反应的是（　　）
A．氢氧化钾与硫酸的反应 B．碳酸钠与盐酸反应放出气体
C．镁条在空气中燃烧 D．Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl反应
3．代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．甲烷燃料电池中，理论上每消耗0.1 mol甲烷，电路中通过的电子数目为
B．5.6 g铁粉与足量1 mol/L的溶液充分反应，产生的氢气的分子数目为
C．标准状况下，2.24 L与1.12 L充分反应，生成的分子数目小于
D．1.7 g 完全溶于1 L所得溶液，微粒数目为
4．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。
已知：几种物质中化学键的键能如表所示。
化学键 H-O键 O=O键 H-H键 O-O键
键能/ (kJ/mol) 467 498 436 138
若反应过程中分解了2mol H2O，则下列说法错误的是（　　）
A．总反应为2H2O2H2↑+O2↑
B．过程III中有旧化学键的断裂和新化学键的形成
C．过程II放出了574kJ能量
D．过程I吸收了467kJ能量
5．已知H2（g）+Br2（g）=2HBr（g） △H=－102 kJ·mol-1，其它相关数据如下表：
　 H2（g） Br2（g） HBr（g）
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 a 369
则表中a为（　　）
A．230 B．200 C．404 D．260
6．下列关于能源和作为能源的物质叙述错误的是（　　）
A．化石能源物质内部蕴涵着大量的能量
B．绿色植物进行光合作用是，将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C．物质的化学能可以在不同的条件下转为热能、电能为人类利用
D．吸热反应没有利用价值
7．下图中左图是铜锌原电池示意图，右图中x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示（　　）
A．铜棒的质量 B．c(H+)
C．c(SO42-) D．C(Zn2+)
8．如图所示进行实验，下列说法不正确的是（　　）
A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转
D．装置乙中负极的电极反应式：Zn﹣2e﹣═Zn2+
9．如图为氟利昂()破坏臭氧层的反应过程示意图，下列说法不正确的是（　　）
A．过程Ⅰ需要吸收能量
B．过程Ⅱ可用方程式表示为
C．过程Ⅲ可用方程式表示为
D．上述过程说明氟利昂中氯原子是破坏的催化剂
10．银锌电池的充电和放电过程可以表示为Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2。此电池放电时，正极上发生反应的物质是（　　）
A．Ag B．Zn(OH)2 C．Ag2O D．Zn
11．已知反应：①101kPa时，2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H1=﹣221kJ/mol
②稀溶液中，H+（aq）+OH﹣（aq）═H2O（l）△H2=﹣57.3kJ/mol．
下列结论正确的是（　　）
A．碳的燃烧热为221KJ/mol
B．稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出的热量57.3KJ
C．浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热值为57.3KJ/mol
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出的热量57.3KJ
12．某新型电池的工作原理如图所示，已知电池放电时的反应为Na1﹣xMnO2+NaxCn═NaMnO2+nC（反应前后C的化合价不变）。下列说法错误的是（　　）
A．电极M是电池的正极
B．电池的负极发生反应Na﹣e﹣═Na+
C．电池工作时，Na+移向电极M
D．电池工作时，电流由电极M经负载流向电极N
13．我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂，研发出一种Zn-NO电池系统，实现了合成氨和对外供电，其工作原理如图所示。已知双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过。下列说法正确的是
A．电子由Zn/ZnO电极流出
B．电池工作时NaOH和Na2SO4溶液浓度均不变
C．Zn/ZnO电极表面发生的反应为Zn-2e-＝Zn2+
D．当电路通过2mole-时，整个电池系统增重6.0g
14．阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电极总反应式为：2H2+O2=2H2O；电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使水蒸发，下列叙述正确的是（　　）
A．电池工作时K+向负极移动
B．工作时电解质溶液中的OH－的物质的量不断增加
C．正极电极反应式为：2O2+4e-+4H+=4OH－
D．工作时负极有水产生
二、实验探究题
15．化学能还可以转化为电能，由A、B、C、D四种金属按表中装置图进行实验。
装置
现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
（1）装置甲中作正极的是　 　(填“A”或“B”)。
（2）外电路中电流由　 　(填“C极向B极移动”或“B极向C极移动”)。
（3）装置丙中金属A上电极反应属于　 　(填“氧化反应”或“还原反应”)。
（4）四种金属活动性由强到弱的顺序是　 　。
16．实验小组探究铝片做电极材料时的原电池反应，设计下表中装置进行实验并记录。
（1）【实验1】
装置 实验现象
左侧装置电流计指针向右偏转，灯泡亮 右侧装置电流计指针向右偏转，镁条、铝条表面产生无色气泡
实验1中，电解质溶液为盐酸，镁条做原电池的　 　极。
（2）【实验2】
将实验1中的电解质溶液换为NaOH溶液进行实验2。
该小组同学认为，此时原电池的总反应为2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2+ 3H2↑，据此推测应该出现的实验现象为　 　。
实验2实际获得的现象如下：
装置 实验现象
i.电流计指针迅速向右偏转，镁条表面无气泡，铝条表面有气泡 ⅱ.电流计指针逐渐向零刻度恢复，经零刻度后继续向左偏转。镁条表面开始时无明显现象，一段时间后有少量气泡逸出，铝条表面持续有气泡逸出
（3）i中铝条表面放电的物质是溶解在溶液中的O2，则该电极反应式为　 　。
（4）ii中“电流计指针逐渐向零刻度恢复”的原因是　 　。
（5）【实验3和实验4】
为了排除Mg条的干扰，同学们重新设计装置并进行实验3和实验4，获得的实验现象如下：
编号 装置 实验现象
实验3 电流计指针向左偏转。铝条表面有气泡逸出，铜片没有明显现象；约10分钟后，铜片表面有少量气泡产生，铝条表面气泡略有减少。
实验4 煮沸冷却后的溶液 电流计指针向左偏转。铝条表面有气泡逸出，铜片没有明显现象；约3分钟后，铜片表面有少量气泡产生，铝条表面气泡略有减少。
根据实验3和实验4可获得的正确推论是________ （填字母序号）。
A．上述两装置中，开始时铜片表面得电子的物质是O2
B．铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关
C．铜片表面产生的气泡为H2
D．由“铝条表面气泡略有减少”能推测H+在铜片表面得电子
（6）由实验1~实验4可推知，铝片做电极材料时的原电池反应与　 　等因素有关。
17．利用铝与空气中的氧气发生反应，可设计为原电池，实现化学能转化为电能，实验装置如图：
（1）①该装置负极　 　；发生的电极反应式是：　 　，②消耗27g铝时，转移的电子数为：　 　mol。
（2）如图为甲烷燃料电池原理示意图。
a电极的电极反应式：　 　，当电路中累计有2mol电子通过时，消耗的氧气体积为(在标准状况下)　 　L。
（3）我国科学家开发Ni-N-C(Cl)催化剂实现高效催化CO2还原制备CO。装置如图所示(采用阳离子交换膜)。总反应为。其中正极反应式为　 　，溶液中离子的移动顺序为　 　。
18．某化学兴趣小组同学，拟在实验室中探究原电池的组成条件，以及影响电流的因素。实验材料：相同大小的铜片、铁片、锌片，导线、电流计、烧杯、1mol L-1硫酸、3mol L-1硫酸、无水乙醇。
探究I：探究原电池的组成条件：
（1）下列装置中，能使电流计指针发生偏转的有________(填字母)。
A. B.
C. D.
探究II：探究影响电流大小的因素：
（2）实验装置和所得数据如表：
实验编号 甲 乙 丙 丁
实验装置 　 　 　 　
电极间距离/cm 2 2 2 3
电流/μA 46.2 x1 65.3 x2
①实验乙和丙，可以研究________对电流大小的影响；若x1=54.5μA，通过对照实验乙和丙，说明在其他条件相同时，________形成的电池工作时，电流强度越大。
②实验甲和乙，研究________对电流大小的影响；其中x1的值可能为________(填字母)。
A.36.5 B.52.6 C.60.8 D.70.6
③实验丁中测得x2=54.5μA，由对照实验丙和丁说明，在其他条件相同时，________；请你再提出以一个影响电池电流大小的因素：________。
（3）若实验丙中溶液的体积为100mL，在10min内收集到标况下224mLH2，则用硫酸浓度表示的化学反应速率为________。
参考答案
1．【答案】C
【知识点】吸热反应和放热反应
2．【答案】C
【知识点】氧化还原反应；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．二者反应生成硫酸钾和水，为中和反应，且为放热反应，但反应过程中没有元素的化合价变化，为非氧化还原反应，A不符合题意；
B．反应为复分解反应，生成氯化钠和水、二氧化碳，没有元素的化合价变化，为非氧化还原反应，B不符合题意；
C．反应过程中元素化合价发生了变化，属于氧化还原反应，且反应放出热量，为放热反应，C符合题意；
D．反应为吸热反应，反应过程中没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】常见的放热反应：1.所有的放热反应2.酸碱中和反应3.活泼金属与酸或者水反应4.化合反应5.铝热反应6.缓慢氧化反应7.H2O2分解反应。
3．【答案】C
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理；气体摩尔体积；阿伏加德罗常数
4．【答案】D
【知识点】化学键；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．从图示可以看出，反应物为水，最终的生成物是氢气和氧气，所以总反应是水是利用太阳光在催化剂表面分解为氢气和氧气，故A不符合题意；
B．过程Ⅲ是H2O2分解为氢气和氧气，有旧化学键的断裂和新化学键的形成，故B不符合题意；
C．过程Ⅱ中实际上是2个H结合为H2以及2个羟基结合成H2O2，所以形成了1个H-H键和1个O-O键，新键的形成会放出能量，共放出436kJ+138kJ=574kJ的能量，故C不符合题意；
D．过程Ⅰ是2mol水分子各自断裂1molO-H键变成2个H和2个羟基的过程，断裂化学键吸收能量所以共吸收2mol×467kJ=934kJ的能量，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】结合图示可知反应物为水，生成物为氢气和氧气；
B、根据图示III可知有化学键的断裂和形成；
C、成键放热；
D、断键吸热。
5．【答案】B
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】H2（g）+Br2（g）=2HBr（g）△H=-102kJ/mol，反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能，则△H=-102=436+a-2×369，a=200，
故答案为：B.
【分析】根据焓变等于反应物总键能与生成物总键能之差进行计算即可。
6．【答案】D
【知识点】常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】解：A、煤、石油、天然气属于化石燃料，其物质内部蕴藏着大量的能量，故A正确；
B、绿色植物进行的光合作用是将太阳能转化为化学能“贮存”起来的过程，故B正确；
C、放热反应是将化学能转化为热能，原电池就是将化学能转化为电能的装置，故C正确；
D、吸热反应原理可以为人类利用，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，故D错误．
故选D．
【分析】A、煤、石油、天然气属于化石燃料，根据化石能源的特点来回答；
B、光合作用是将太阳能转化为化学能的过程；
C、根据能量之间的相互转化知识来回答；
D、吸热反应可以为人类所利用．
7．【答案】B
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】铜锌原电池中，Zn是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Zn-2e-=Zn2+，Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为 2H++2e-=H2↑；A．Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，Cu棒的质量不变，故A不符合题意；
B.由于反应不断消耗H+，所以溶液的c(H+)逐渐降低，故B符合题意；
C.SO42-不参加反应，其浓度不变，故C不符合题意；
D.由于Zn是负极，不断发生反应Zn-2e-=Zn2+，所以溶液中c(Zn2+)增大，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】对于原电池来说：相对活泼金属做负极，化合价升高，失电子，发生氧化反应，做还原剂；化合价降低，得电子，发生还原反应，做氧化剂；电子由负极流向正极。
8．【答案】B
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A、装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中，铜片作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，所以甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生，故A正确；
B、装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气没有形成原电池，故B错误；
C、装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中，所以锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转，故C正确；
D、装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中，锌片的活泼性大于铜片的活泼性，所以锌片作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式：Zn﹣2e﹣═Zn2+，故D正确．
故选B．
【分析】装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中，锌片的活泼性大于铜片的活泼性，所以锌片作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，铜片作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，据此分析．
9．【答案】B
【知识点】化学反应中能量的转化
【解析】【解答】A、过程Ⅰ断裂化学键，需要吸收能量，故A正确；
B、过程Ⅱ中，氯原子和臭氧反应生成ClO和氧气，反应的化学方程式为：，故B错误；
C、由图可知，过程Ⅲ中，O原子和ClO反应生成Cl原子和氧气，反应的化学方程式为 ，故C正确；
D、由图可知，过程Ⅱ、过程Ⅲ破坏O3，说明氟利昂中氯原子是破坏的催化剂，故D正确；
故答案为：B。
【分析】A、断裂化学键吸收能量；
B、过程Ⅱ中，氯原子和臭氧反应生成ClO和氧气；
C、过程Ⅲ为O和ClO反应生成Cl和氧气；
D、结合图示分析。
10．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2中，放电时，Ag2O中的Ag+得到电子生成Ag，发生还原反应，则正极上发生反应的物质是Ag2O，
故答案为：C。
【分析】通过标注元素的化合价，利用放电时，正极发生还原反应，化合价降低找出正极反应物。
11．【答案】B
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】解：A．燃烧热中C应生成稳定氧化物为二氧化碳，则碳的燃烧热中热量应大于为221KJ，故A错误；
B．稀的强酸与强碱反应生成1mol水放出的热量为中和热，则稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出的热量57.3KJ，故B正确；
C．浓硫酸溶于水放出大量的热，则浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热数值大于57.3KJ/mol，故C错误；
D．醋酸电离吸收热量，则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出的热量小于57.3KJ，故D错误；
故选B．
【分析】A．燃烧热中C应生成稳定氧化物为二氧化碳；
B．稀的强酸与强碱反应生成1mol水放出的热量为中和热；
C．浓硫酸溶于水放出大量的热；
D．醋酸电离吸收热量．
12．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A．该电池中，M为正极，正极上Na1﹣xMnO2发生得电子的还原反应生成NaMnO2，电极反应为Na1﹣xMnO2+xNa++xe﹣═NaMnO2，故A不符合题意；
B．N负极，负极反应为NaxCn﹣xe﹣═nC+xNa+，故B符合题意；
C．该电池中，阳离子向正极移动，Na+移向电极M，故C不符合题意；
D．电池工作时电流由正极流向负极，电流由电极M经负载流向电极N，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据电池的反应，判断 NaxCn /nC作为负极材料，而 Na1﹣xMnO2 / NaMnO2 作为正极材料。因此M为正极，N为负极，电池的负极是NaxCn失去电子变为钠离子和碳，正极是Na1﹣xMnO2 得到电子结合钠离子变为NaMnO2，因此钠离子向正极移动
13．【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
14．【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池中阳离子向正极移动，则电池工作时K+向正极移动，A不符合题意；
B．电极总反应式为2H2+O2=2H2O，所以工作时电解质溶液中的OH－的物质的量不变，B不符合题意；
C．正极通入氧气，发生得到电子的还原反应，正极反应式为O2+2H2O+4e-＝4OH-，C不符合题意；
D．氢气在负极通入，发生失去电子的氧化反应，则负极上电极反应式为2H2+4OH--4e-＝4H2O，所以工作时负极有水产生，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】在原电池中，负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应，在电解液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
15．【答案】（1）B
（2）C极向B极移动
（3）还原反应
（4）D>A>B>C
【知识点】原电池工作原理及应用
16．【答案】（1）负
（2）指针向左偏转，镁条表面产生无色气泡
（3）O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
（4）Mg放电后生成Mg(OH)2附着在镁条表面，使Mg的放电反应难以发生，导致指针归零；或：随着反应的进行，铝条周围溶液中溶解的O2逐渐减少，使O2放电的反应难以发生，导致指针归零
（5）A；B；C
（6）另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1). Mg的活泼性大于Al，当电解质溶液为盐酸时，Mg为原电池的负极，故答案为：负；
(2). 原电池的总反应为2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑，由反应方程式可知，Al为原电池的负极，Mg为原电池的正极，镁条表面产生无色气泡，再结合实验1的现象可知，电流计指针由负极指向正极，则实验2中的电流计指针向左偏转，故答案为：指针向左偏转，镁条表面产生无色气泡；
(3). i中铝条表面放电的物质是溶解在溶液中的O2，在碱性溶液中，氧气发生的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，故答案为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；
(4). 因Mg放电后生成的Mg(OH)2附着在镁条表面，使Mg的放电反应难以发生，导致指针归零，同时随着反应的进行，铝条周围溶液中溶解的O2逐渐减少，使O2的放电反应也难以发生，导致指针归零，故答案为：Mg放电后生成Mg(OH)2附着在镁条表面，使Mg的放电反应难以发生，导致指针归零，或随着反应的进行，铝条周围溶液中溶解的O2逐渐减少，使O2放电的反应难以发生，导致指针归零；
(5). 根据实验3和实验4的实验现象可知，电流计指针向左偏转，说明铜为正极，A. 上述两装置中，开始时溶液中溶解的O2在铜片表面得电子，导致开始时铜片没有明显现象，故A正确；
B. 因开始时溶液中溶解的O2在铜片表面得电子，所以铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关，故B正确；
C. 当溶液中溶解的氧气反应完后，氢离子在铜片表面得到电子，产生的气泡为H2，故C正确；
D. 因铝条表面始终有气泡产生，则气泡略有减少不能推测H+在铜片表面得电子，故D错误；
故答案为：ABC；
(6). 由实验1~实验4可推知，铝片做电极材料时的原电池反应与另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解O2的多少等因素有关，故答案为：另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2。
【分析】（1）镁的金属性比铝强，镁作负极；
（2）镁与氢氧化钠溶液不反应，而铝能反应，则铝作负极；
（3）氧气的电子生成氢氧根离子；
（4）开始时是没作负极发生反应，然后是铝作负极，注意生成氢氧化镁是难溶物；
（5）在铜电极得电子的分别是氧气和氢离子，据此分析即可。
17．【答案】（1）Al片；Al-3e- = Al3+；3
（2）CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O；11.2
（3）；阳离子(K+)通过交换膜移向Ni-N-C(Cl)(正极)一极
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
18．【答案】(1) B，D
(2) 电极材料 两极金属活泼性差别越大 电解质溶液浓度 BC 电极间的距离越大，产生的电流越小(或电极间距离越小，产生的电流越大) 电极板的表面积大小、溶液温度等
(3) 0.01mol L-1 min-1
【知识点】原电池工作原理及应用