第6章 化学反应与能量 阶段重点突破练(3)-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（人教版2019，鲁琼）

阶段重点突破练(三) 一、吸热反应和放热反应的判断 1．(2022·河南商丘第一高级中学高一检测)下列各组变化中，前者属于吸热反应，后者属于放热反应的是(　　) A．生石灰与水反应；醋酸与氢氧化钠反应 B．煅烧石灰石；碳酸氢钠与盐酸反应 C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；钠与水反应 D．甲烷的燃烧；过氧化氢的分解 答案　C 解析　生石灰与水反应为放热反应，醋酸与氢氧化钠反应即酸碱中和反应为放热反应，故A错误；煅烧石灰石属于吸热反应，碳酸氢钠与盐酸的反应属于吸热反应，故B错误；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，钠与水反应是放热反应，故C正确；甲烷的燃烧属于放热反应，过氧化氢的分解反应属于放热反应，故D错误。 2．“长征三号乙”运载火箭使用偏二甲肼(C2H8N2)和液态四氧化二氮作推进剂，发生反应：C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O，下列说法正确的是(　　) A．断裂C2H8N2和N2O4中的化学键时放出能量 B．C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量 C．反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 D．该反应中，C2H8N2作氧化剂 答案　C 解析　断裂化学键时吸收能量，形成化学键时放出能量，故A错误；C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O为放热反应，说明C2H8N2和N2O4具有的能量总和高于N2、CO2和H2O所具有的能量总和，无法确定C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量，故B错误、C正确；在C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O反应中，C2H8N2中N元素和C元素的化合价均升高，发生氧化反应，是还原剂，故D错误。 3．(2022·安徽马鞍山高一期末)金刚石和石墨都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量。已知12 g石墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为Q1和Q2，下列说法正确的是(　　) A．Q2<Q1 B．金刚石比石墨稳定 C．等物质的量的石墨与金刚石，石墨具有的能量比金刚石高 D．质量相等的石墨与金刚石完全燃烧，生成的二氧化碳一样多 答案　D 解析　石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量，说明相同质量的金刚石的能量高于石墨，12 g石墨或金刚石完全燃烧时，金刚石放出的能量多，则有Q2>Q1，A错误；在一定条件下，石墨可以转化为金刚石并需要吸收能量，则石墨比金刚石稳定，B错误；根据碳元素守恒，质量相等的石墨与金刚石完全燃烧，生成的二氧化碳一样多，D正确。 二、吸热反应和放热反应的计算 4．(2023·南京高一检测)碳燃烧过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．1 mol C(s)和 mol O2(g)反应生成1 mol CO(g)放出110.5 kJ热量 B．1 mol CO2(g)反应生成1 mol C(s)和1 mol O2(g)放出393.5 kJ热量 C．1 mol C(s)与 mol O2(g)的总能量大于1 mol CO(g)的总能量 D．碳燃烧时化学能全部转化为热能 答案　AC 解析　由图可知，1 mol C(s)与1 mol O2(g)的总能量比1 mol CO(g)与 mol O2(g)的总能量高393.5 kJ－283.0 kJ＝110.5 kJ，则由1 mol C(s)和 mol O2(g)反应生成1 mol CO(g)放出110.5 kJ热量，A、C项正确；由图可知，1 mol CO2(g)的总能量比1 mol C(s)和1 mol O2(g)的总能量低，故该反应为吸热反应，应吸收393.5 kJ热量，B项错误；碳燃烧时化学能转化为热能、光能等，D项错误。 5．(2023·福建德化第一中学高一质检)常温下，根据键能数据估算CH4＋4F2===CF4＋4HF的反应热量变化是(　　) 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155 A.放出1 940 kJ·mol－1 B．吸收1 940 kJ·mol－1 C．放出485 kJ·mol－1 D．吸收485 kJ·mol－1 答案　A 解析　根据反应断键吸收热量414 kJ·mol－1×4 mol＋4 mol×155 kJ·mol－1＝2 276 kJ，成键放出热量489 kJ·mol－1× 4 mol＋4 mol×565 kJ·mol－1＝4 216 kJ，该反应放出热量4 216 kJ－2 276 kJ＝1 940 kJ，故选A。 6．H2与O2、F2均能发生反应，如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。请回答下列问题： (1)完成转化Ⅰ、Ⅱ需要________(填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ需要________能量。 (2)H2和F2反应的能量变化图可用__________(填“A”或“B”)表示。 (3)H2在O2中燃烧的过程主要是________能转化为________能的过程。 答案　(1)吸收　放出　(2)A　(3)化学　热 解析　(1)断开化学键吸收能量，形成化学键释放能量。转化Ⅰ、Ⅱ是断开化学键的过程，吸收能量；转化Ⅲ是形成化学键的过程，放出能量。(2)由图可知，H2和F2生成HF的反应中，断裂化学键吸收的能量为154 kJ＋436 kJ＝590 kJ，形成化学键放出的能量为2×565 kJ＝ 1 130 kJ，故是放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，A正确。(3)氢气在氧气中燃烧是放热反应，主要是化学能转化为热能的过程。 三、原电池的工作原理和应用 7．如图所示装置中，观察到电流表指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(　　) 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 答案　C 解析　本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除A、D，由M棒变粗，可知B不正确。 8．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示： 则四种金属的活动性由强到弱的顺序为(　　) A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞W C．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞W 答案　A 解析　根据相对活泼的金属作负极，确定原电池的负极就可以解决。甲中Z作负极，乙中Y作负极，丙中Z作负极，丁中X作负极，故四种金属的活动性的强弱顺序为Z＞Y＞X＞W。 9．我们在课堂上学习和接触过许多有趣的电池，关于下列电池的说法不正确的是(　　) A．苹果中含有苹果酸，图1中铁片是负极 B．图2中由于空气中的O2在Cu片表面得电子，导致滤纸片中的Cl－向铜片移动 C．图3酸性锌锰干电池中锌筒作负极不断被消耗，用久有漏液风险 D．图4电池电流从镁电极流向铝电极 答案　B 解析　图1苹果中的苹果酸是电解质，该装置为原电池，铁片活泼性强，作负极，A正确；图2装置构成原电池，其中电解质为饱和食盐水，铁片活泼性强，作负极，铜片作正极，正极为氧气得电子，氯离子移向负极，即向着铁片移动，B错误；图3的酸性锌锰干电池中锌筒作负极，失去电子被消耗，用久有漏液风险，C正确；图4电池中，铝在氢氧化钠溶液中的活泼性强于镁，故铝作负极，镁作正极，电流从镁电极流向铝电极，D正确。 10．中科院科学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢的方案，其基本工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该电化学装置中，Pt电极作正极 B．Pt电极的电势低于BiVO4电极的电势 C．电子流向：Pt电极→导线→BiVO4电极→电解质溶液→Pt电极 D．BiVO4电极上的电极反应式为SO－2e－＋2OH－===SO＋H2O 答案　BC 解析　A项，该装置为原电池，由Pt电极上的反应：H2O→H2可知，Pt电极上发生还原反应，Pt电极为正极，正确；B项，Pt电极为正极，BiVO4电极为负极，所以Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势，错误；C项，电子从BiVO4电极(负极)经导线流向Pt电极(正极)，且不能进入溶液，错误；D项，BiVO4电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为SO－2e－＋2OH－===SO＋H2O，正确。 四、化学电池和电极反应式书写 11．已知某锂电池的总反应为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑，下列说法正确的是(　　) A．该电池组装时，必须在无水无氧的条件下进行 B．Li电极作电池的负极，发生还原反应 C．工作时，电子从负极经电解质溶液流向正极 D．电池工作时每生成22.4 L SO2，转移4 mol电子 答案　A 解析　由于Li和SOCl2都易与水反应，且Li易被氧气氧化，则该电池组装时，必须在无水无氧的条件下进行，故A正确；Li电极作电池的负极，发生氧化反应，故B错误；工作时，电子不能经过电解质溶液，故C错误；状况未知，无法由体积求物质的量，故D错误。 12．(2023·苏州高一检测)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解质溶液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　) A．放电时，ClO向负极移动 B．电子从Na极经导线到Ni极，再经电解质溶液回到Na极 C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C D．放电时，Na极发生氧化反应 答案　B 解析　原电池中，阴离子在电解质溶液中向负极迁移，A正确；电子只在导线中运动，离子在溶液中迁移，形成闭合回路，B错误；放电时，CO2在正极得电子被还原，电极反应式为3CO2＋4e－===2CO＋C，C正确；放电时，Na作为负极失电子被氧化，发生氧化反应，D正确。 13．(2023·深圳高一校联考期中)科学家设计了一种以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电子由电极a流向电极b B．一段时间后，电解质溶液的pH减小 C．理论上每消耗22.4 L O2，可产生196 g H2SO4 D．电极b的电极反应式：SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋ 答案　BD 解析　以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池，SO2发生氧化反应，故电极b为负极，a为正极。电子由负极b流向正极a，故A错误；电池总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，则一段时间后，电解质溶液的pH减小，故B正确；未说明是否在标准状况下，无法计算氧气的物质的量，故C错误；溶液为酸性，故电极b的电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋，故D正确。 14．通过传感器可以监测空气中甲醛含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．a为电池的正极，发生还原反应 B．b极的电极反应为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋ C．传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度减小 D．当电路中转移2×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO为3.0 mg 答案　D 解析　氧气得电子，发生还原反应，a为正极，A正确；b极是负极，发生失去电子的氧化反应，故电极反应为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋，B正确；传感器工作过程中，发生氧化还原反应生成水，电解质溶液中硫酸的浓度变小，C正确；负极：HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋，当电路中转移2×10－4 mol电子时，反应的甲醛物质的量为5×10－5 mol，质量为1.5 mg，D错误。 15．电池是人类生产和生活中重要的能量来源，电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。 (1)依据NaOH与HCl的反应原理设计原电池，你认为是否可行？__________(填“是”或“否”)，理由是_________________________________________________________________。 (2)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为__________________________________________________________， 正极反应式为___________________________________________________________________。 (3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。请回答下列问题： ①电池的负极材料为____________________。 ②电池正极发生的电极反应为_____________________________________________________。 答案　(1)否　NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应 (2)N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (3)①锂　②2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ 解析　(1)设计成原电池的反应需为氧化还原反应，而NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应，故不可行。(2)燃料电池中，通入燃料的电极通常为负极，通入氧气的一极为正极，则通入液体燃料肼(N2H4)的一极为负极，负极发生氧化反应，由图可知负极上有N2生成，电极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O；通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(3)①从电池反应4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑可以看出，Li元素由0价升高到＋1价，所以电池的负极材料为Li。②SOCl2中的S元素显＋4价，产物中S元素为0价，所以一部分SOCl2中的S元素得电子生成S，一部分SOCl2生成SO2，同时氯元素转化为Cl－，电池正极发生的电极反应为2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。 学科网（北京）股份有限公司 $$