内容正文:
假期作业4 化学反应与能量转化
1.化学反应与热能
化
学
反
应
放热反应→
宏观
→E(反)>E(生)
实例
→
燃烧、中和反应、活泼金属与 H2O
或酸反应、大多数化合反应
微观
→Q(吸)<Q(放)
吸热反应→
宏观
→E(反)<E(生)
实例
→
NH4Cl与Ba(OH)28H2O反应、
C与CO2 的反应、大多数分解反应
微观
→Q(吸)>Q(放)
2.化学反应与电能
原
电
池
装置构成
负极:较活泼金属;流出电子;发生氧化反应→
电解质溶液→
正极:较不活泼金属或非金属;流入电
子;发生还原反应→
化学电池
一次电池:如锌锰干电池→
燃料电池:如氢氧燃料电池→
二次电池:如铅酸蓄电池→
◆[知识点1] 化学能与热能
1.下列有关推断错误
的是 ( )
A.铁、碳与氯化铁
溶 液 组 成 原 电
池,铁极发生氧
化反应
B.铁、银与硫酸铜溶液组成的原电池中,
Cu2+ 和电子均向银极移动
C.盐酸与氢氧化钠反应的能量变化可用
上图简单表示
D.2H2+O2
点燃
2H2O 的能量变化如图
所示,可推出反应物的键能总和大于
生成物的键能总和
2.H2 与O2 发生反应的过程可用如下模型图
表示(“—”表示化学键).下列说法不正确
的是 ( )
A.过程Ⅰ是吸热过程
B.过程Ⅲ一定是放热过程
C.该反应过程中所有旧化学键都断裂,
且形成了新化学键
D.该反应的能量转化形式只能以热能的
形式进行
◆[知识点2] 化学能与电能
3.我国航天事业在世界领先,载人飞船中
用到的主要是氢氧燃料电池.下列有关
氢氧燃料电池的说法正确的是 ( )
A.氢氧燃料电池需要点燃引发才能正常
工作
B.若电解质溶液为稀硫酸,正极反应式
为 O2+2H2O+4e-4OH-
C.若电解质溶液为氢氧化钠溶液,电池
工作时 OH- 向正极移动
D.电解质为溶液高温熔融碳酸盐时,正
极反应物为 O2 和CO2,可实现碳中和
4.下列实验现象或图像信息不能充分说明
对应的化学反应是放热反应的是 ( )
反应装置
或图像
实验现象或
图像信息
A
反应开始后,针
筒活塞向右移动
B
反应物总能量大
于 生 成 物 总
能量
C
反应开始后,甲
处液 面 低 于 乙
处液面
D
温度计的水银柱
不断上升
01
5.X、Y、Z、M、N 代表五 种 金 属,有 以 下
反应:
①Y 与 M 用导线连接放入稀硫酸中,M
上冒气泡;
②M、N 为电极,与 N 的盐溶液组成原电
池,电子从 M 极流出,经过外电路流入
N极;
③Z+2H2O(冷水)Z(OH)2+H2↑;
④水溶液中,X+Y2+X2+ +Y.
这五种金属的活动性由强到弱的顺序为
( )
A.Z>X>Y>M>N
B.Z>Y>X>M>N
C.Z>X>Y>N>M
D.X>Y>M>N>Z
6.在理论上可设计成原电池的化学反应是
( )
A.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
B.Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)
BaCl2(aq)+2NH3H2O(l)+
8H2O(l)
C.CaC2(s)+2H2O(l)Ca(OH)2(s)
+C2H2(g)
D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
7.(备选双选)一种新型中温全瓷铁G空气电
池,其结构如图所示.下列有关该电池
放电时的说法错误的是 ( )
A.a电极上发生氧化反应
B.负极的电极反应式为 H2-2e- +O2-
H2O
C.铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe
FeOx+xH2
D.若标准状况下33.6L空气参与反应,
电路中理论上有6mol电子转移
8.现用如图所示装置来测定某原电池工作
时在一段时间内通过导线的电子的物质
的量.量筒的规格为1000mL,电极材
料是镁片和铝片.下列有关说法正确
的是 ( )
A.b电极材料是镁片
B.电流经a流向b
C.若用 NaOH 溶液代替稀硫酸,溶液中
的 OH- 移向铝片一极
D.当量筒中收集到672mL气体时,通过
导线的电子的物质的量为0.06mol
9.(备选双选)微型钮扣电池在现代生活中
有广泛应用.有一种银锌电池,其电极
分 别 是 Ag2O 和 Zn,电 解 质 溶 液 为
KOH,电极反应为Zn+2OH- -2e-
ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-2Ag+
2OH- .根据上述反应式,判断下列叙述
中正确的是 ( )
A.使用过程中,溶液中的 OH- 向 Zn极
移动
B.使用过程中,电子由 Ag2O 极经外电
路流向Zn极
C.Zn是负极,Ag2O是正极
D.Zn电极发生还原反应,Ag2O 电极发
生氧化反应
10.下列关于四种电池的叙述正确的是
( )
11
A.电池Ⅰ中电子的流向:Zn→Cu→稀
硫酸→Zn
B.电池Ⅱ中石墨棒上发生还原反应,
MnO2 作催化剂
C.电池Ⅲ是二次电池,充电时电能转化
为化学能
D.电池Ⅳ中正极的电极反应式:O2+
2H2O+4e-4OH-
11.某同学做如下实验,以检验反应中的能
量变化.
(1)在实验中发现反应后(a)中温度升
高,由此可以判断(a)中反应是
热反应;(b)中温度降低,由此可以判断
(b)中反应是 热反应.
(2)写出铝与盐酸反应的离子方程式
.
(3)根据能量守恒定律,(b)中反应物的
总能量应该 (填“高于”或“低
于”)其生成物的总能量.
12.某兴趣小组依据反应Zn+CuSO4
ZnSO4+Cu探究原电池的工作原理,将
质量相等的锌片和铜片用导线相连浸
入硫酸铜溶液中构成如图1装置.
(1)该反应的能量变化可用图2中的
(填“甲”或“乙”)表示.
(2)若断开 K,锌片上 (填“有”或
“无”,下同)氧化还原反应发生,导线
上 电流产生.
(3)连 接 K,锌 片 上 的 电 极 反 应 式 为
.2min后测得锌片和铜片之
间的质量差为1.29g,则导线中通过电
子的物质的量为 mol.
(4)连接 K 一段时间后,测得铜片质量
增加3.2g,同时锌片质量减少3.3g,
则这段时间内该装置消耗的化学能转
化为电能的百分比为 (结果精
确到0.01%).
(5)常温下,将除去表面氧化膜的铝片、
铜片插入浓 HNO3 中组成原电池装置
(如图3甲),测得原电池的电流强度
(I)随时间(t)的变化如图3乙所示,反
应过程中有红棕色气体产生.
t1s前,原电池的负极是 ,
t1s后,外电路中电子流动方向发生改
变,原因是 .
水果电池的发电原理
水果电池的发电原理:两种金属片的电
化学活性是不一样的,其中更活泼的那边的金
属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子,由
于产生了正电荷,整个系统需要保持稳定(或
者说是产生了电场,电场造成下列结果),所以
在组成原电池的情况下,由电子从回路中保持
系统的稳定,这样的话理论上来说电流大小直
接和果酸浓度相关,(如果是要表达为一个函
数关系的话,那么这个函数其实是和离子强度
有关的而且还是定量关系,和离子浓度有定性
的关系),在此情况下,如果回路的长度改变,
势必造成回路的改变,所以也会造成电压的
改变.
21
假期作业3
1.B [A.半导体核心器件芯片的主要成分是硅,A 错误;
B.电动汽车电池工作时正极发生还原反应,B正确;C.
聚丙烯的结构简式为 ,C 错误;D.石墨烯
属于无机非金属材料,D错误.]
2.C [A.石油的分馏属于物理变化,石油的裂化、裂解属
于化学变化,A错误;B.聚氨酯纤维是人工合成材料,不
是天然有机高分子材料,B错误;C.质子数相同,中子数
不同的同种元素不同核素为同位素,氕、氘、氚质子数相
同,中子数不同,互为同位素,C正确;D.晶体硅为良好
的半导体材料,可用作制造计算机芯片,D错误.]
3.D [B.物质中都含有SiO2,能与氢氟酸反应;C.石灰硬
化的原理是 Ca(OH)2 与 CO2 反应生成 CaCO3,而水泥
硬化过程中发生复杂的物理变化和化学变化.]
4.B [单质硅能与氢氟酸反应,具有亲氟性,但不能与盐
酸反应,故 A错误;二氧化硅具有导光性,是光导纤维的
主要成分,故 B 正 确;该 反 应 的 发 生 是 因 为 生 成 气 体
CO,气体从体系中逸出,促进了反应的进行,不能说明非
金属性 C>Si,故 C错误;SiO2 与氢氟酸反应,体现硅元
素的亲氟性,而非碱性氧化物的性质,故 D错误.]
5.B [能腐蚀玻璃的是氢氟酸,反应的化学方程式为SiO2+
4HFSiF4↑+2H2O.]
6.C [在Si
+4
O2
-2
+3C
0 高温
Si
+4
C
-4
+2C
+2
O
-2
↑反应中只有碳元素化
合价既升高又降低,所以C既是氧化剂又是还原剂.]
7.D [步骤Ⅰ中,SiO2 与焦炭反应生成 Si和 CO,焦炭作
还原剂,A错误;步骤Ⅱ中Si与 HCl在300℃下反应生
成SiHCl3,属于氧化还 原 反 应,B 错 误;整 个 流 程 中 H2
和 HCl都可循环利用,C错误;SiHCl3 和SiCl4 的沸点相
差较大,可采用蒸馏的方法提纯SiHCl3,D正确.]
8.A [A.SiO2 和焦炭在高温下反应生成 Si和 CO,化学
方程式为:SiO2+C
高温
Si+2CO↑,故 A 符合题意;B.
SiO2 转化为粗Si,硅元素的化合价从+4价降低到0价,
Si(粗)转化为 SiCl4,硅元素的化合价从0价升高到+4
价,SiCl4(纯)转化为Si(纯),硅元素的化合价从+4价降
低到0价,上述流程中化合价均有变化,化学反应均为氧
化还原反应,故B不符合题意;C.四氯化硅沸点低,通过
冰水装置冷却能使四氯化硅冷却为液体,气态 SiCl4 中
混有杂质元素的氯化物,提纯的方法是冷凝成液态后蒸
馏,故 C不符合题意;D.H2 还原SiCl4 时,生成的两种产
物分别为硅和氯化氢,硅为固态,氯化氢为气态,容易分
离,故 D不符合题意.]
9.B [根据酸与盐反应的规律,CO2 通入 CaCl2 溶液不反
应,无明显现象;过量的 CO2 通入浓 Na2SiO3 溶液中有
白色沉淀 H2SiO3 生成;CO2 通入 Ca(OH)2 溶液至过量
会发 生 反 应 Ca(OH)2 +CO2 CaCO3 ↓ + H2O,
CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3 )2,最 终 生 成
Ca(HCO3)2而无沉淀;过量 CO2 通入饱和 Na2CO3 溶液
中 Na2CO3 + H2O + CO2 2NaHCO3,生 成 的
NaHCO3溶解度比 Na2CO3 溶解度小而有结晶析出.]
10.BC [A.石墨烯是由一种元素组成的纯净物,属于单
质,故错误;B.石墨烯与 C60是由碳元素组成的不同的
单质,互为同素异形体,故正确;C.石墨烯可看作是石墨
的层状结构一层一层地剥开得到的单层碳原子,所以石墨
烯的结构中部分碳原子处于同一平面,故正确;D.石墨制
成石墨烯,反应物与生成物均是一种,所以不属于化合反
应,故错误.]
11.解析:(1)生石灰是 CaO,为碱性氧化物且不含Si,不属
于硅酸盐.(2)SiO2 与 NaOH 溶液反应的化学方程式
为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O.由于SiO2 能溶
于氢 氟 酸,因 此 工 艺 师 常 用 氢 氟 酸 来 雕 刻 玻 璃.
(3)Na2SiO3 水溶液又称“水玻璃”且有阻燃的功能,因
此可用作防火剂,SiO2 和 Na2CO3 在高温下反应生成
Na2SiO3 和 CO2,故含 SiO2 的材料(普通玻璃、石英玻
璃)以及 Al2O3 等都能与 Na2CO3 在高温下反应,故不
能用以上材质的坩埚熔融纯碱.(4)该反应中 C 被氧
化,SiO2 中+4价的硅被还原,因此SiO2 作氧化剂.
答案:(1)D (2)SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
氢氟酸 (3)防火剂 D (4)C SiO2
12.解析:(1)碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化
碳,现象为固体溶解并有气泡产生;装置Ⅱ的作用是吸
收CO2 中混有的 HCl气体,反应生成氯化钠、水和二氧
化碳,反 应 的 离 子 方 程 式 为 HCO-3 +H+ H2O+
CO2↑.(2)二氧化碳和硅酸钠溶液反应生成硅酸,现
象为 有 白 色 胶 状 沉 淀 生 成,反 应 的 化 学 方 程 式 为
Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3 +H2SiO3 ↓.(3)
根据强酸制取弱酸的规律可以得出酸性强弱顺序为盐
酸>碳酸>硅酸.
答案:(1)固体溶解并有气泡产生 吸收 CO2 中混有的
HCl气体 HCO-3 +H+ H2O+CO2↑
(2)有白色胶状沉淀生成 Na2SiO3+CO2+H2O
Na2CO3+H2SiO3↓ (3)酸性:盐酸>碳酸>硅酸
13.解析:(1)SiO2 与 C在高温下反应,会因 C的用量不同
而使产物不同:SiO2+2C
高温
Si+2CO↑或 SiO2+3C
高温
SiC+2CO↑.(2)反应①的条件是高温和隔绝空
气.(3)反应②中 CuO 与 NH3 反应生成 A,A 经浓硫
酸干燥得到高纯度 N2,据此推测②中 NH3 被氧化为
N2,则 CuO被还原为 Cu,结合得失电子守恒和原子守
恒写 出 化 学 方 程 式:3CuO+2NH3
△
3Cu+N2 +
3H2O.(4)A中 可 能 的 杂 质 有 NH3 和 H2O.(5)用
SiCl4、N2、H2 在稀有气体保护下加强热,得到纯度较高
的Si3N4,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程
式:3SiCl4+2N2+6H2
高温
Si3N4+12HCl.
答案:(1)C的用量 (2)高温和隔绝空气
(3)3CuO+2NH3
△
3Cu+N2+3H2O
(4)NH3 和 H2O
(5)3SiCl4+2N2+6H2
高温
Si3N4+12HCl
假期作业4
1.D [A.铁、碳与氯化铁溶液组成原电池,铁极失去电子
发生氧化反应,A正确;B.铁、银与硫酸铜溶液组成的原
电池中,银极得电子为正极,Cu2+ 和电子均向正极移动,
B正确;C.由图知反应物总能量高于生成物总能量,该
反应为放热反应,盐酸与氢氧化钠反应为放热反应,其
能量变化可用上图简单表示,C 正确;D.2H2+O2
点燃
2H2O的能量变化如图所示,根据反应热=反应物的键
能总和-生成物的键能总和,可推出反应物的键能总和
小于生成物的键能总和,D错误.]
2.D [过程Ⅰ,H2 和 O2 中的化学键断裂吸收能量,属于
吸热过程,A正确;过程Ⅲ,形成水分子中化学键的过程
释放 能 量,属 于 放 热 过 程,B 正 确;H2 和 O2 反 应 生 成
H2O,所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键,C正确;
该反应中的能量转化形式有化学能转化为化学能、化学
能转化为热能等,D错误.]
55
3.D [A.氢氧燃料电池是将化学能直接转化为电能的装
置,不需要点燃,A 项错误;B.若电解质溶液为稀硫酸,
正极发生还原反应,电极反应式为 O2+4e- +4H+
2H2O,B项错误;C.若电解质溶液为氢氧化钠溶液,电
池工作时阴离子向负极发生移动,即电池工作时 OH-
向负极移动,C项错误;D.电解质为高温熔融碳酸盐时,
负极发生反应2H2+2CO2-3 -4e- 2H2O+2CO2,正
极发生的反应为 O2+2CO2+4e- 2CO2-3 ,转移电子
数相同的情况下生成和消耗的二氧化碳相等,可以实现
碳中和,D项正确.]
4.A [锌粒与稀硫酸反应生成 H2,气体增多,压强增大,
针筒活塞向右移动,A 不能判断反应是否放出热量;反
应物的总能量高于生成物的总能量,B能说明该反应是
放热反应;集气瓶中密封空气,反应开始后,甲处液面低
于乙处液面,说明瓶中空气的压强增大,推测试管中物
质发生的 反 应 是 放 热 反 应,C 不 符 合 题 意;稀 盐 酸 与
NaOH 溶液反应,温度计的水银柱不断上升,说明该反
应是放热反应,D不符合题意.]
5.A [①Y与 M 用导线连接放入稀硫酸中,形成原电池,
M 上冒 气 泡,则 M 是 正 极,Y 的 金 属 活 动 性 比 M 强.
②M、N 为电极,与 N 的盐溶液组成原电池,电子从 M
极流出,经过外电路流入 N 极,则 M 是负极,M 的金属
活动性比 N强;③Z能与冷水反应生成 H2,则 Z是非常
活泼的金属;④X 能置换出 Y,则 X 的金属活动性比 Y
强.综上所述,这五种金属的活动性按由强到弱的顺序
排列为Z>X>Y>M>N.]
6.D [能设计成原电池的化学反应属于自发进行的氧化
还原反应.A为非自发的氧化还原反应,B、C不属于氧
化还原反应,D为能自发进行的氧化还原反应.]
7.AD [由新型中温全瓷铁G空气电池的装置图可知,a极
通入空气,空气中氧气得电子发生还原反应为正极,铁
与水反应生成氢气,氢气在b极失电子发生氧化反应为
负极,结合原电池原理分析解答.A.a极空气中氧气得
电子发生还原反应为正极,电极反应式为 O2+4e-
2O2- ,A错误;B.据分析,氢气在b极失电子发生氧化反
应、作负极,电极反应式为 H2-2e- +O2- H2O,B
正确;C.由新型中温全瓷铁G空气电池的装置图可知,铁
表面发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2,C正
确;D.若标准状况下33.6L空气参与反应,空气物质的
量为1.5mol,则参与反应的氧气为0.3mol,则理论上
电路中转移1.2mol电子,D错误.]
8.C [根据原电池的工作原理,由装置图知,电极 b产生
气体,则b为正极,电极b为铝片,电极反应式为2H+ +
2e-H2↑;电极a为镁片,作负极,电极反应式为 Mg
-2e- Mg2+ ,电流经正极流 向 负 极,阳 离 子 移 向 正
极,阴离子移向负极,据此分析作答.A.由分析知,b电
极材料为铝片,A 项错误;B.由分析知,电极a为负极,
电极b为正极,电流由正极流向负极,即电流经 b流向
a,B项错误;C.用 NaOH 溶液代替稀硫酸,则铝作负极,
阴离子移向负极,则溶液中的 OH- 移向铝片一极,C项
正确;D.未说明标准状况,无法计算量筒中收集气体的
物质的量,无法计算通过导线的电子的物质的量,D 项
错误.]
9.AC [银锌电池中锌为负极,Ag2O 为正极,C 项正确;
OH- 向负极移动,即向 Zn极移动,A 项正确;原电池中
电子由负极流向正极,B项错误;负极发生氧化反应,正
极发生还原反应,D项错误.]
10.C [A.电池Ⅰ为原电池,Zn作负极,电子从锌流出沿
导线流向铜,电子不能通过电解质溶液,A 错误;B.电
池Ⅱ为锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极,MnO2 在正
极得电子发生还原反应,为氧化剂,B错误;C.电池Ⅲ
为铅酸蓄电池,是二次电池,充电时将电能转化为化学
能,C正确;D.电池Ⅳ为酸性氢氧燃料电池,氧气在正
极反应,电 极 反 应 式 为:O2+4H+ +4e- 2H2O,D
错误.]
11.解析:(1)反应后(a)中温度升高,(b)中温度降低,说明
(a)中反应为放热反应,(b)中反应为吸热反应.
(2)铝与盐酸反应的离子方程式为
2Al+6H+ 2Al3+ +3H2↑.
(3)(b)中 反 应 为 吸 热 反 应,根 据 能 量 守 恒 定 律,
(b)中反应物的总能量应低于生成物的总能量.
答案:(1)放 吸
(2)2Al+6H+ 2Al3+ +3H2↑
(3)低于
12.解析:(1)Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu反应放热,反应
物的总能量大于生成物总能量,该反应的能量变化可
用图2中的甲表示.
(2)若断开 K,锌直接与硫酸铜发生反应 Zn+CuSO4
ZnSO4+Cu,锌片上有氧化还原反应发生,没有形
成闭合电路,不能构成原电池,导线上无电流产生.
(3)连接 K,构成原电池,锌是负极,锌失电子发生氧化
反应,锌片上的电极反应式为Zn-2e- Zn2+ .铜片
发生反应 Cu2+ +2e- Cu,2min后测得锌片和铜片
之间的质量差为1.29g,设导线中通过电子的物质的
量为x mol.则 锌 片 消 耗 05x molZn、铜 片 上 生 成
05xmolCu,05x(65+64)=129,x=002mol.
(4)铜片发生反应 Cu2+ +2e- Cu,连接 K 一段时间
后,测得铜片质量增加3.2g,则电路中转移0.1mol电子,
同时 锌 片 质 量 减 少 3.3g,锌 失 电 子 的 物 质 的 量 为
010154mol,则这段时间内该装置消耗的化学能转化
为电能的百分比为 0.1
0.10154×100%=98.48%
.
(5)t1s前,铝与浓硝酸发生反应,原电池的负极是铝,t1s
后,随着反应的进行,铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应
进行,此时铜作负极,电流方向相反.
答案(1)甲 (2)有 无 (3)Zn-2e- Zn2+ 002
(4)9848%
(5)铝片 随着反应的进行,铝表面钝化形成氧化膜阻
碍反应进行,此时铜作负极,电流方向相反
假期作业5
1.B [根 据 公 式v(NH3)=
Δc
Δt
,可 得:Δt= Δcv(NH3)
=
0.6molL-1
0.30molL-1s-1
=2s.]
2.C [随反应进行 N2 浓度降低,反应速率降低,故3~6s
内 N2 的速率小于0.1mol/(Ls),即6s内 N2 的反应
速率小于0.1mol/(Ls),由反应速率之比等于化学计
量数之比知,v(NO)小于2×0.1mol/(Ls)=0.2mol/
(Ls),故6s末 NO的浓度小于6s×0.2mol/(Ls)=
1.2mol/L.]
3.A [A.相 当 于 加 水,c(H+ )减 小,反 应 速 率 减 小;
B.c(H+ )增大,反应速率增大;C.构成 Zn-Cu-盐酸原
电池,反应速率增大;D.CO2-3 消耗 H+ ,使产生 H2 的量
减少.]
4.B [加入 MnO2 作催化剂时,温度越高,过氧化氢溶液
的质量分数越大,反应速率越大,制取相同体积的 O2 所
需的时间越短,故正确答案为B.]
5.C [A.随着反应的进行,a~c段反应速率反而加快的
原因可能是该反应放热,温度升高,反应速率加快,故 A
正确;B.若向容器内充入一定体积的 NO2,增大了 NO2
的浓度,化学反应速率加快,故 B正确;C.恒容条件下,
65