专题03 化学反应与能量变化（期中真题汇编，上海专用）高一化学下学期

专题03 化学反应与能量变化 2大高频考点概览 考点01 化学能与热能 考点02 化学能与电能 地 城 考点01 化学能与热能 1．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）氢气在氯气中燃烧的反应为。下列关于该反应的说法正确的是 A．属于吸热反应 B．反应物的总能量低于生成物的总能量 C．化学键的断裂和形成是该反应中能量变化的主要原因 D．相同条件下，生成的越多，反应吸收的能量越多 2．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）某课题小组了解了电池历史后，萌生了自己动手做一个电池的想法，为确保实验顺利进行，下列化学反应可以设计成原电池的是 A． B． C． D． 3．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）I．能量示意图能表示反应过程中的能量变化，请根据下图回答下列问题： （1）1molN2H4(g)与1molO2(g)反应生成1molN2(g)和2molH2O(g)_________(选填“放出”或“吸收”)的能量为_____kJ。1molN2H4(g)与1molO2(g)断键吸收的能量为_____kJ。 II．某实验小组为了探究化学能与热能的转化，设计了如图所示的三套实验装置 （2）能探究“肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是_________（从上图中选填字母） （3）已知1mol碳原子构成的金刚石比1mol碳原子构成的石墨在完全燃烧全部生成二氧化碳气体时，多放出1.9kJ的能量，则石墨和金刚石稳定性强的是_________。 地 城 考点02 化学能与电能 4．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）组装成的电池如下图所示，为了向其他同学介绍这款电池，需要对这款电池的原理做一个分析，下列说法正确的是 A．铁环作负极，发生还原反应 B．电池工作时，电子从铁环经LED灯流向铜线 C．电池工作时，铁环变细铜线变粗 D．电池工作结束后柠檬的酸性变强 5．（2025·高一下·上海市上海中学·期中）理论上不能设计为原电池的化学反应是 A．CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O B．2FeCl3 + Fe =3FeCl2 C．2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑ D．HNO3 + NaOH=NaNO3 + H2O 6．（2025·高一下·上海市上海中学·期中）氢燃料电池能量转换率远高于氢气直接燃烧，两极间用质子交换膜，下列有关描述正确的是 A．H+向负极移动 B．反应最终产物是H2O C．O2在负极上反应 D．电子由正极通过导线流向负极 7．如图所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率。下列判断正确的是(　　) A．若X为导线，Y可以是锌 B．若X为导线，铁闸门上的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ C．若X为直流电源，铁闸门做负极 D．若X为直流电源，Y极上发生还原反应 8．（2025·高一下·上海市上海中学·期中）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用盐酸酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化(不考虑温度的影响)，如图所示。下列说法错误的是 A．时铁粉主要发生吸氧腐蚀 B．整个腐蚀过程中，碳粉始终做正极 C．铁的生锈过程中负极一直是失电子 D．铁的生锈过程中正极一直是得电子 9．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是___________。 10．（2025·高一下·上海市上海中学·期中）某兴趣小组以甲烷燃料电池为电源研究有关电化学的问题。 （1）甲池中，通入甲烷一极的电极反应式为___________。 （2）乙池中，总的化学方程式为___________。 （3）丙池中反应一段时间后，溶液中c(Ag+)将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 （4）丁池中，利用离子交换膜控制电解液中c(OH-)来制备纳米Cu2O，离子交换膜为阴离子交换膜，阴离子移动方向为___________(填“从左往右”、“从右往左”)。Cu电极的电极反应式为___________。 11．（2025·高一下·上海市位育中学·期中）氨是极具前景的氢能载体和性能卓越的“零碳”燃料。 （1）利用的燃烧反应()能设计成燃料电池，其工作原理如图所示。 ①电极b为___________。 A．正极        B负极； ②电极a的电极反应式为___________。 （2）当正负极共消耗3.136L(标准状况)气体时，通过负载的电子数为___________个。 中的一个H原子若被-OH取代可形成(羟胺)。中的一个H原子若被取代可形成联氨()，也被称为“肼”，肼有弱碱性和强的还原性，且其氧化产物无污染。 （3）工业中将与在含的催化剂作用下生成联氨，其反应历程如下所示。 ①下列说法正确的是___________(填序号)。 A．中所有原子的核外最外层电子均达到稳定结构 B．在反应中N—H和N—O键断裂 C．催化剂中的先被氧化为，后又被还原为 ②若将替换为氘代物，则表示该反应的总化学方程式为：___________。(催化剂可用“表示)。 （4）下图为联氨分子的___________。 A．电子式 B．结构式 C．球棍模型 D．空间填充模型 （5）联氨在水中的电离方程式与氨相似，若将视为一元弱碱，则为二元弱碱。根据以上信息，则联氨第一步的电离方程式为___________；联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为___________。 （6）发射火箭时用肼为燃料，(g)作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知16g (g)在上述反应中放出284kJ的热量，写出该反应的热化学方程式___________。 （7）已知：钢铁在潮湿的空气中容易发生腐蚀。 水介质锅炉内壁容易发生电化学腐蚀，和水混溶形成水合肼()作为锅炉用水的防腐蚀添加剂。 ①水合肼能作防腐蚀添加剂的原因是___________。 ②与相比，水合肼作为防腐蚀添加剂的优点是___________。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 化学反应与能量变化 2大高频考点概览 考点01 化学能与热能 考点02 化学能与电能 地 城 考点01 化学能与热能 1．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）氢气在氯气中燃烧的反应为。下列关于该反应的说法正确的是 A．属于吸热反应 B．反应物的总能量低于生成物的总能量 C．化学键的断裂和形成是该反应中能量变化的主要原因 D．相同条件下，生成的越多，反应吸收的能量越多 【答案】C 【解析】A．氢气在氯气中燃烧是剧烈的放热反应，而非吸热反应，故A错误； B．放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，故B错误； C．化学反应的能量变化主要由化学键的断裂(吸收能量)和形成(释放能量)引起。该反应中，H-H键和Cl-Cl键断裂吸收能量，H-Cl键形成释放能量，总能量变化取决于二者差值，故C正确； D．放热反应中，生成的HCl越多，释放的能量越多，不是吸收的能量越多，故D错误； 故选C。 2．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）某课题小组了解了电池历史后，萌生了自己动手做一个电池的想法，为确保实验顺利进行，下列化学反应可以设计成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．反应CaO+H2O=Ca(OH)2中无元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，不能设计为原电池反应，故A不选； B．NaOH+HCl=NaCl+H2O为中和反应，无元素的化合价变化，不能设计为原电池反应，故B不选； C．为吸热的分解反应，无元素的化合价变化，不能设计为原电池反应，故C不选； D．Fe+CuCl2=FeCl2+Cu为置换反应，属于氧化还原反应，且放热，可设计为原电池反应，故D选； 故答案为：D。 3．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）I．能量示意图能表示反应过程中的能量变化，请根据下图回答下列问题： （1）1molN2H4(g)与1molO2(g)反应生成1molN2(g)和2molH2O(g)_________(选填“放出”或“吸收”)的能量为_____kJ。1molN2H4(g)与1molO2(g)断键吸收的能量为_____kJ。 II．某实验小组为了探究化学能与热能的转化，设计了如图所示的三套实验装置 （2）能探究“肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是_________（从上图中选填字母） （3）已知1mol碳原子构成的金刚石比1mol碳原子构成的石墨在完全燃烧全部生成二氧化碳气体时，多放出1.9kJ的能量，则石墨和金刚石稳定性强的是_________。 【答案】（1）放出 523 2255 （2）AB （3）石墨 【分析】反应物具有总能量大于生成物具有总能量，该反应为放热反应。 【解析】（1）由图可知1molN2H4(g)与1molO2(g)具有的能量比1molN2(g)和2molH2O(g)具有的能量高523kJ，1molN2H4(g)与1molO2(g)反应生成1molN2(g)和2molH2O(g)放出热量523kJ；1molN2H4(g)与1molO2(g)断键吸收的能量为2778-523=2255 kJ，故答案为：放出；523；2255； （2）装置A可通过U形管中红墨水液面的变化判断肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应；装置B可通过烧杯中是否产生气泡判断肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应；装置C只是一个肼与过氧化氢的反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能判断肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应，故答案为：AB； （3）1mol碳原子构成的金刚石比1mol碳原子构成的石墨在完全燃烧全部生成二氧化碳气体时，多放出1.9kJ的能量，说明石墨的能量更低，能量越低越稳定，稳定性石墨>金刚石，故答案为：石墨。 地 城 考点02 化学能与电能 4．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）组装成的电池如下图所示，为了向其他同学介绍这款电池，需要对这款电池的原理做一个分析，下列说法正确的是 A．铁环作负极，发生还原反应 B．电池工作时，电子从铁环经LED灯流向铜线 C．电池工作时，铁环变细铜线变粗 D．电池工作结束后柠檬的酸性变强 【答案】B 【分析】铁环、铜线和柠檬构成的原电池工作时，铁环发生失电子的氧化反应、作负极，铜线作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，电子由负极经过导线流向正极，溶液的酸性减弱； 【解析】A．铁环、铜线和柠檬构成的原电池工作时，铁环作负极，铜线作正极，铁环发生氧化反应，故A错误； B．电池工作时，铁环作负极，铜线作正极，电子会从铁环经LED灯流向最右侧铜线，故B正确； C．电池工作时，铁环失电子生成亚铁离子而变细，铜线上氢离子得电子生成氢气，铜线粗细不变，故C错误； D．电池工作时柠檬酸中氢离子参与反应，溶液的酸性变弱，故D错误； 答案选B。 5．（2025·高一下·上海市上海中学·期中）理论上不能设计为原电池的化学反应是 A．CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O B．2FeCl3 + Fe =3FeCl2 C．2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑ D．HNO3 + NaOH=NaNO3 + H2O 【答案】D 【分析】自发的氧化还原反应能设计成原电池，复分解反应不能设计成原电池； 【解析】A．CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故A不选； B．2FeCl3+Fe═3FeCl2，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故B不选； C．2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故C不选； D．HNO3+NaOH═NaNO3+H2O，该反应属于复分解反应，不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故D选； 故选：D。 6．（2025·高一下·上海市上海中学·期中）氢燃料电池能量转换率远高于氢气直接燃烧，两极间用质子交换膜，下列有关描述正确的是 A．H+向负极移动 B．反应最终产物是H2O C．O2在负极上反应 D．电子由正极通过导线流向负极 【答案】B 【解析】A．氢氧燃料电池属于原电池，原电池中阳离子向正极移动，即质子交换膜允许H⁺从负极迁移至正极，A错误； B．氢氧燃料电池总反应为2H2+O2=2H2O，最终产物是H2O，B正确； C．燃料电池中氧气在正极得电子发生还原反应，C错误； D．原电池中，电子由负极通过导线流向正极，D错误； 故选B。 7．如图所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率。下列判断正确的是(　　) A．若X为导线，Y可以是锌 B．若X为导线，铁闸门上的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ C．若X为直流电源，铁闸门做负极 D．若X为直流电源，Y极上发生还原反应 【答案】A 【解析】A.若X为导线，Y可以是锌，形成原电池，铁闸门作正极被保护，能降低铁闸门的腐蚀速率，故A正确；   B.若X为导线，铁闸门上的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，则铁闸门作负极被腐蚀，所以不能降低铁闸门的腐蚀速率，故B错误； C.若X为直流电源，铁闸门连接负极，作阴极，能降低铁闸门的腐蚀速率，故C错误；   D.若X为直流电源，铁闸门连接负极，作阴极，Y极为阳极，则Y极上发生氧化反应，故D错误； 故选：A。 8．（2025·高一下·上海市上海中学·期中）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用盐酸酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化(不考虑温度的影响)，如图所示。下列说法错误的是 A．时铁粉主要发生吸氧腐蚀 B．整个腐蚀过程中，碳粉始终做正极 C．铁的生锈过程中负极一直是失电子 D．铁的生锈过程中正极一直是得电子 【答案】D 【分析】该反应是与C形成原电池，酸化的饱和食盐水润洗后，刚开始是酸性环境，时发生析氢腐蚀，碳粉表面发生的电极反应式为：，生成的气体为；时压强下降，发生吸氧腐蚀，碳粉为电池正极，碳粉表面发生的电极反应式为：；而负极始终是失电子，电极反应式为：，正极先是得电子，后来是得电子。 【解析】A．根据分析可知，时铁粉主要发生吸氧腐蚀，故A正确； B．根据分析可知，碳粉始终做正极，故B正确； C．根据分子可知，Fe始终做负极，故C正确； D．正极先是得电子，后来是得电子，D项错误。 故选D。 9．（2025·高一下·上海市新中高级中学·期中）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是___________。 【答案】d＞a＞b＞c 【解析】原电池中一般负极的活泼性强于正极，装置一：形成原电池，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，则金属的活动性顺序a＞b；装置二：未形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，则金属的活动性顺序b＞c；装置三：形成原电池，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，则金属的活动性顺序d＞c；装置四：形成原电池，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，则金属的活动性顺序d＞a；所以这四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c。 10．（2025·高一下·上海市上海中学·期中）某兴趣小组以甲烷燃料电池为电源研究有关电化学的问题。 （1）甲池中，通入甲烷一极的电极反应式为___________。 （2）乙池中，总的化学方程式为___________。 （3）丙池中反应一段时间后，溶液中c(Ag+)将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 （4）丁池中，利用离子交换膜控制电解液中c(OH-)来制备纳米Cu2O，离子交换膜为阴离子交换膜，阴离子移动方向为___________(填“从左往右”、“从右往左”)。Cu电极的电极反应式为___________。 【答案】（1）CH4 -8e- + 10OH-=+ 7H2O （2） （3）不变 （4）从右往左 【分析】甲池为燃料电池，乙、丙、丁为电解池；甲烷发生氧化反应，通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极。则A为阳极，B为阴极，C为阳极，D为阴极，Cu为阳极，Ti为阴极。 【解析】（1）甲池中甲烷发生氧化反应，其中C的化合价由-4价升高到+4价，失去电子，最后变成碳酸根离子，电极反应式为：CH4 -8e- + 10OH-=+ 7H2O； （2）乙为电解池，阴极为H2O放电生成氢气和OH-，阳极为Cl-放电生成Cl2，总的化学方程式为； （3）丙为电解池，阴极为Ag+放电生成Ag，阳极为Ag放电生成Ag+，故反应一段时间后，溶液中Ag+的浓度不变； （4）丁为电解池，且Cu为阳极，阴离子移向阳极移动，故OH-从右往左移动；阳极上Cu失电子发生氧化反应生成纳米Cu2O，电解反应为。 11．（2025·高一下·上海市位育中学·期中）氨是极具前景的氢能载体和性能卓越的“零碳”燃料。 （1）利用的燃烧反应()能设计成燃料电池，其工作原理如图所示。 ①电极b为___________。 A．正极        B负极； ②电极a的电极反应式为___________。 （2）当正负极共消耗3.136L(标准状况)气体时，通过负载的电子数为___________个。 中的一个H原子若被-OH取代可形成(羟胺)。中的一个H原子若被取代可形成联氨()，也被称为“肼”，肼有弱碱性和强的还原性，且其氧化产物无污染。 （3）工业中将与在含的催化剂作用下生成联氨，其反应历程如下所示。 ①下列说法正确的是___________(填序号)。 A．中所有原子的核外最外层电子均达到稳定结构 B．在反应中N—H和N—O键断裂 C．催化剂中的先被氧化为，后又被还原为 ②若将替换为氘代物，则表示该反应的总化学方程式为：___________。(催化剂可用“表示)。 （4）下图为联氨分子的___________。 A．电子式 B．结构式 C．球棍模型 D．空间填充模型 （5）联氨在水中的电离方程式与氨相似，若将视为一元弱碱，则为二元弱碱。根据以上信息，则联氨第一步的电离方程式为___________；联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为___________。 （6）发射火箭时用肼为燃料，(g)作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知16g (g)在上述反应中放出284kJ的热量，写出该反应的热化学方程式___________。 （7）已知：钢铁在潮湿的空气中容易发生腐蚀。 水介质锅炉内壁容易发生电化学腐蚀，和水混溶形成水合肼()作为锅炉用水的防腐蚀添加剂。 ①水合肼能作防腐蚀添加剂的原因是___________。 ②与相比，水合肼作为防腐蚀添加剂的优点是___________。 【答案】（1）A （2）0.24 （3）AC （4）C （5） （6）   （7）水合肼具有还原性，能吸收锅炉水中溶解的氧气，减慢锅炉钢铁的吸氧腐蚀的正极反应发生，而减慢锅炉的腐蚀速率 氧化产物为氮气，清洁无污染 【解析】（1）燃料电池中，通入燃料的一极为负极，则电极为负极，电极为正极，电极的电极反应为：。 （2）(标准状况)气体的气体的物质的量为。结合关系式：，则反应气体时，转移电子数为 。 （3）①A．肼中所有原子的核外最外层电子均达到稳定结构，达到个电子稳定状态，达到个电子稳定状态，故A正确； B．由反应历程可知，在反应中没有断裂，键断裂，故B错误； C．由反应历程可知，催化剂中的先被氧化为，后又被还原为，故C正确； 故选； ②由反应历程可知，反应过程中，生成的有两个氢原子来源于，若将替换为氘代物，则表示该过程的化学方程式为：。 （4）根据其模型特点，可知其为联氨分子的球棍模型，故选C。 （5）据写出在水中的第一步电离方程式为。由酸式盐的概念可知酸式盐中酸根为，而阳离子为二元碱的阳离子，所以酸式盐的化学式为。 （6） (g)是，则完全反应放出热量，故热化学方程式是。 （7）①水介质锅炉内壁容易发生电化学腐蚀一般是吸氧腐蚀，负极反应：，正极反应是：，加入水合肼，因为水合肼有还原性，能消耗水中的氧气，从而减缓腐蚀。 ②根据得失电子守恒，1mol氧气需要2mol或1mol水合肼，和亚硫酸钠相比，水合肼用量更少，且水合肼的氧化产物无污染，不产生其他杂质；被氧化后生成硫酸根易与水中钙离子形成水垢，影响锅炉使用。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 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