内容正文:
阶段重点练(三)
题组一 能量的转化
1.(2024·福建厦门高一期末)2023年度IUPAC化学领域新兴技术,涉及电能与化学能之间转化的是( )
A.生物回收PET B.使用低糖疫苗
C.合成电化学 D.应用化学GPT语言模型
解析 生物回收PET、使用低糖疫苗、应用化学GPT语言模型不涉及电能与化学能的转化;合成电化学过程中涉及电能与化学能之间的转化,故选C。
答案 C
2.(2025·北京丰台期中)下列关于化学反应与能量的说法不正确的是( )
A.Mg与盐酸的反应属于放热反应
B.化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
C.高温煅烧石灰石的反应中,反应物总能量高于生成物总能量
D.测量柠檬酸和碳酸氢钠反应时的温度变化,观察到温度降低
解析 高温煅烧石灰石的反应是吸热反应,故反应物总能量低于生成物总能量,故选C。
答案 C
3.(2025·四川成都段考)化学能可以与热能、电能等相互转化,下列说法正确的是( )
A.图1:能将化学能转化为电能
B.图2:电极b为负极,发生氧化反应
C.图2:当电路中转移1 mol电子时,电极上消耗的n(SO2)∶n(O2)=1∶2
D.图3:烧杯乙中盛有NH4Cl晶体,向烧杯乙中再加入适量氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],搅拌,可观察到冰醋酸逐渐凝结为固体,证明烧杯乙中的反应是吸热反应
解析 图1中装置没有形成闭合回路,不能构成原电池,所以不能将化学能转化为电能,A错误;在图2中,根据离子的流向可知,电极a为负极,SO2在负极发生氧化反应,电极b为正极,O2在正极发生还原反应,根据得失电子守恒,当电路中转移1 mol电子时,n(SO2)∶n(O2)=2∶1,B、C错误;冰醋酸逐渐凝结为固体,说明冰醋酸的温度降低,即烧杯乙中的反应吸收热量,是吸热反应,D正确。
答案 D
题组二 化学能与热能
4.(2025·江西赣州段考)关于吸热反应和放热反应,下列说法错误的是( )
A.浓氯化铵溶液浸泡舞台幕布,可以起到防火作用,因为氯化铵分解吸收热量
B.反应是放热反应还是吸热反应取决于反应物与生成物总键能大小
C.设计如图装置甲可以判断氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是否为吸热反应
D.设计如图装置乙可以判断锌与稀硫酸反应是否为放热反应
解析 Zn与稀硫酸反应生成氢气,无论反应是否会放出热量,反应产生的氢气都可使针筒活塞向右移动,不能说明相应的化学反应是放热反应,D错误;故选D。
答案 D
5.(2025·黑龙江齐齐哈尔期中)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法正确的是( )
A.图甲:固态硫转化为气态硫,发生放热反应
B.图乙:白磷比红磷更稳定
C.图丙:1 mol NO2和1 mol CO的键能总和小于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和
D.图丁:将1 mol N2与3 mol H2充入密闭容器中发生反应N2+3H2⥫⥬2NH3,充分反应后放热92 kJ
解析 固态硫能量低于气态硫,固态硫转化为气态硫,吸收热量但不是吸热反应,A错误;能量越低越稳定,故红磷比白磷更稳定,B错误;由图可知为放热反应,故1 mol NO2和1 mol CO的键能总和小于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和,C正确;将1 mol N2与3 mol H2充入密闭容器中发生反应N2+3H2⥫⥬2NH3,由于为可逆反应,充分反应后放热小于92 kJ,D错误。
答案 C
6.(2024·江西上饶高一期中)回答下列问题。
(1)下列变化中属于吸热反应的是__________(填序号)。
①铝片与稀盐酸的反应;②将胆矾加热变为白色粉末;③干冰汽化;④甲烷在氧气中的燃烧反应;⑤NH4NO3固体溶于水;⑥C与CO2反应生成CO
(2)反应A+B→C(放热)分两步进行:
①A+B→X(吸热);
②X→C(放热)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是________(填字母)。
(3)过氧化氢一定条件下可发生分解:2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g),断裂1 mol H2O2(l)中的O—O键和1 mol O2(g)中的O===O键所需的能量依次为142 kJ、497.3 kJ,断裂H2O2(l)和H2O(l)中1 mol H—O键所需能量依次为367 kJ、467 kJ,则2 mol H2O2(l)反应生成2 mol H2O(l)和1 mol O2(g)__________(填“吸收”或“放出”)的能量为__________ kJ。
解析 (1)①④为放热反应,②⑥为吸热反应,③⑤为物理变化;故选②⑥;
(2)根据:①A+B→X(吸热),②X→C(放热),能正确表示总反应过程中能量变化的是D;
(3)断键吸收的总能量为(142 kJ+367 kJ×2)×2=1 752 kJ,成键放出的总能量为497.3 kJ+467 kJ×4=2 365.3 kJ,所以2 mol H2O2(l)反应生成2 mol H2O(l)和1 mol O2(g)放出2 365.3 kJ-1 752 kJ=613.3 kJ。
答案 (1)②⑥ (2)D (3)放出 613.3
题组三 原电池的工作原理和应用
7.(2025·安徽宣城期中)下列说法正确的是( )
A.氢氧燃料电池是利用氢气和氧气燃烧将热能转化为电能
B.为加快盐酸与Zn的反应,可加少量的硫酸铜溶液
C.原电池内部电解质溶液中阳离子向负极移动
D.常见的锌锰干电池属于二次电池
解析 氢氧燃料电池通过电化学反应将化学能直接转化为电能,而非通过燃烧将热能转化为电能,A错误;原电池内部电解质溶液中阳离子应向正极移动(正极发生还原反应),C错误;锌锰干电池为一次电池,不可重复使用,D错误;故选B。
答案 B
8.(2025·四川德阳期中)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A.甲:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-
B.乙:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加
C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄
D.丁:放电时,正极的电极反应式为PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O
解析 氧化银为电池的正极,氧化银在正极得到电子生成银和OH-,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-,A正确;锌电极为原电池的负极、铜电极为正极,在正极上H+被还原为氢气,则铜电极附近溶液中c(H+)减小,B错误;锌锰干电池中锌筒失电子被消耗,所以锌筒会变薄,C正确;放电时,二氧化铅是铅蓄电池的正极,电极反应式为PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O,D正确。
答案 B
9.利用反应:6NO2+8NH3===7N2+12H2O构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B.A电极上发生氧化反应,B为正极
C.电极A极反应式为2NH3-6e-===N2+6H+
D.当有2.24 L NO2(标准状况) 被处理时,转移电子为0.4 mol
解析 原电池中电流由正极经外电路流向负极,B为正极,A为负极,即电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极,A正确;根据分析可知A电极上NH3失电子发生氧化反应为负极,B电极上NO2得电子被还原为正极,B正确;电解质溶液呈碱性,所以电极方程式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O,C错误;2.24 L NO2(标准状况)的物质的量为0.1 mol,该反应中NO2中氮元素由+4价变为0价,所以转移的电子为0.4 mol,D正确。
答案 C
10.(2024·天津高一期中)某学习小组用如下图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应,实验过程中A烧杯内的溶液温度升高,B烧杯的电流计指针发生偏转,请回答以下问题。
(1)A烧杯中反应的离子方程式为__________。
(2)在B烧杯中:
①Zn电极为原电池的________极(填“正”或“负”),该电极反应式为______________________。发生的电极反应类型是________(填“氧化”或“还原”)反应。
②Cu电极上的现象是________,该电极反应式为________________发生的电极反应类型是________(填“氧化”或“还原”)反应。
(3)从能量转化的角度来看,A、B中反应物的总能量__________ (填“大于”“小于”或“等于”)生成物总能量,A中是将化学能转变为____________,B中主要是将化学能转变为____________。
(4)该小组同学反思原电池的原理,其中观点不正确的是__________(填字母)。
A.电极一定不能参加反应
B.在原电池装置的内电路中阴离子向正极移动
C.原电池反应的过程中一定有电子转移
D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生
E.化学能与其他形式的能相互转化的途径是化学反应
F.原电池中电子通过导线由正极流向负极
(5)在上面的原电池装置中,如果Zn电极溶解了0.65 g,则在Cu电极上产生H2的体积约为__________ L(标准状况下)。
解析 (2)①Zn极是负极,发生的电极反应是Zn-2e-===Zn2+,锌失去电子发生氧化反应;②Cu极电极反应式为:2H++ 2e-===H2↑,发生还原反应,现象为有大量无色气泡产生。
(4)原电池的两极可能都参与反应,A错误;原电池中阴离子移向负极,B错误;原电池中电子通过导线由负极流向正极,F错误;C、D、E正确,故答案为:ABF。
(5)Zn电极溶解了0.65 g,转移的电子为0.02 mol,则生成氢气物质的量为0.01 mol,产生的H2的体积约为0.224 L(标准状况下)。
答案 (1)Zn+2H+===Zn2++H2↑
(2) ① 负 Zn-2e-===Zn2+ 氧化 ②有大量无色气泡产生 2H++ 2e-===H2↑ 还原
(3)大于 热能 电能 (4)ABF (5)0.224
题组四 常见的化学电池
11.(2025·广西贵港段考)如图所示,下列关于碱性乙醇燃料电池的说法不正确的是( )
A.电池工作结束后,电解质溶液的pH减小
B.电池工作时,外电路中电流从b电极流向a电极
C.当0.2 mol电子通过装置时,b电极上消耗1.12 L氧气(标准状况)
D.电极a的反应式为C2H5OH-12e-+3H2O===2CO2+12H+
解析 乙醇失电子发生氧化反应,a是负极,电极反应式为C2H5OH-12e-+16OH-===2CO+11H2O;b极通入氧气,氧气得电子发生还原反应,b是正极,电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,总反应为C2H5OH+3O2+4OH-===2CO+5H2O,则电池工作时,外电路中电流从b电极流向a电极,电池工作结束后,电解质溶液的pH减小,A、B正确, D错误;当0.2 mol电子通过装置时,b电极上消耗0.05 mol氧气,消耗氧气的体积为1.12 L(标准状况),C正确。
答案 D
12.(2025·云南玉溪期中)用于检测CO的某气敏传感器的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.电子从电极Ⅰ流入Ⅱ电极
B.该装置中H+向电极Ⅱ移动
C.当电路中转移1 mol电子时,反应消耗标准状况下CO的体积约为11.2 L
D.电极Ⅱ上发生反应:O2+2H2O+4e-===4OH-
解析 由图可知,电极Ⅰ发生CO→CO2反应,为氧化反应,电极Ⅰ为负极,电极Ⅱ上发生O2+4e-+4H+===2H2O反应,电极Ⅱ为正极,电子从电极Ⅰ负极经过外电路流入电极Ⅱ正极,阳离子向正极移动,H+向电极Ⅱ移动,A、B正确,D错误;电极Ⅰ的反应式为CO-2e-+H2O===CO2+2H+,当电路中转移1 mol电子时,反应消耗的CO为0.5 mol,标准状况下的体积约为11.2 L,C正确。
答案 D
13.(2025·黑龙江牡丹江期中)分析原电池的工作原理,制作简易电池。
(1)某原电池实验装置如图1所示。
①该装置中作负极的是________(填“铜片”或“锌片”)。
②写出铜片上发生的电极反应式:_________________________________________。
③电流表指针偏转,说明该装置实现了化学能向________的转化。
(2)某锂—空气电池的总反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH,其工作原理示意图如图2。
下列说法正确的是________(填字母)。
a.锂片作负极 b.O2发生还原反应
(3)CH3OH是一种清洁能源,某CH3OH碱性燃料电池的工作原理如图所示(2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O)。
①CH3OH在空气中燃烧的化学方程式为_____________________________________
________________________________________________________________________。
②A极为________极,外电路中电子移动方向为________(填“A→B”或“B→A”)。
③B极电极反应式为___________________________________________________,该装置工作一段时间后,溶液的pH________(填“升高”“降低”或“不变”)。
解析 (1)①锌比铜活泼,用稀硫酸作电解质溶液时,该装置中作负极的是锌片;②该装置中铜为正极,H+在正极得到电子生成H2,电极方程式为2H++2e-===H2↑;③电流表指针偏转,说明有电流产生,该装置实现了化学能向电能的转化。
(2)a.该装置为燃料电池,电子流入的为正极,电子流出的为负极,Li电极失去电子作为负极,正确;b.氧气在正极得到电子,发生还原反应,正确;故选a、b。
(3)通甲醇端为负极,根据原子守恒配平负极电极反应为CH3OH+8OH--6e-===CO+6H2O;通氧气端为正极,故A为正极,电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,由于消耗氢氧根,该装置工作一段时间后,溶液的pH降低;外电路中电子由负极经导线向正极移动,移动方向为B→A。
答案 (1)①锌片 ②2H++2e-===H2↑ ③电能
(2)ab
(3)①2CH3OH+3O22CO2+4H2O ②正 B→A ③CH3OH+8OH--6e-===CO+6H2O 降低
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