《6.1第一节 化学反应与能量变化》同步练习及答案解析

《第一节化学反应与能量变化》同步练习第1课时化学反应与热能夯实基础·轻松达标1.从宏观角度来看,化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看,下列变化不能说明发生了化学变化的是()A.变化时有电子的得失或共用电子对的形成B.变化过程中有化学键的断裂和形成C.变化时释放出能量D.变化前后原子的种类和数目没有改变,分子种类增加了答案C解析某些物理变化也能释放能量,如白炽灯工作时发光、发热等。2.下列变化中属于吸热反应的是()①液态水汽化②将胆矾加热变成白色粉末③浓硫酸稀释④氯酸钾分解制氧气⑤生石灰跟水反应生成熟石灰A.只有①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④答案D解析放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为⑤,吸热反应为②④,液态水汽化是吸热过程,浓硫酸稀释是放热过程,二者均为物理变化。3.下列说法正确的是()A.任何化学反应都伴随着能量的变化B.H2O(g)H2O(l)该过程放出大量的热,所以该过程是化学变化C.化学反应中能量的变化都表现为热量的变化D.对于如图所示的过程,是吸收能量的过程答案A解析任何化学反应都有能量的变化,但有能量变化的过程不一定是化学变化,如物质的三态变化,虽然存在能量变化,但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成,故不是化学变化,A正确,B错误;化学反应中能量变化的形式有多种,除热能外,还有光能、电能等,C错误;由图像知,该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量,故该过程中放出了能量,D错误。4.中国新一代运载火箭“长征七号”,已于2016年6月25日首飞。火箭所需要的巨大能量由特制的燃料来提供,有关燃料燃烧过程中的变化,下列说法不正确的是()A.所有的燃烧过程均是放热的B.需要点燃才能发生的燃烧过程是吸热的C.所有燃料在燃烧过程中均会发生化学键的断裂D.燃烧后产物的总能量一定小于反应物的总能量答案B解析燃烧都是放热反应,与是否需要点燃无关。对于放热反应,产物的总能量一定小于反应物的总能量;燃烧是化学变化,一定会发生旧化学键的断裂和新化学键的形成。5.下列说法正确的是()A.铁与硫在加热条件下才能发生反应,所以该反应属于吸热反应B.含等物质的量溶质的HNO3、H2SO4溶液分别与少量NaOH溶液反应释放的热量相等C.分解反应都是吸热反应,化合反应都是放热反应D.合成氨的反应是放热反应,所以N2与其他物质的反应也是放热反应答案B解析A项,Fe与S虽然需在加热条件下才能反应,但该反应是放热反应。B项,虽然HNO3、H2SO4的物质的量相等时,H2SO4溶液中H+的物质的量大于HNO3,但由于NaOH是少量的,所以两种酸溶液中H+均未完全反应,所以两个反应放出的热量相等。C项,分解反应不一定是吸热反应,如H2O2的分解反应就是放热反应,化合反应也不一定是放热反应,如CO2与C(碳)的反应就是吸热反应。D项,与N2反应的物质不同,反应的能量变化也不同,所以不能根据合成氨的反应来类推其他与N2相关的反应。6.下列有关能量转换的说法错误的是()A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程答案C解析煤燃烧是化学能转化为热能的过程,A项正确;化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能,B项正确;动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程,C项错误;植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程,D项正确。7.化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示,请回答下列问题:(1)图中A、C分别表示、,反应(填“吸收”或“放出”)能量。(2)反应过程中断裂的化学键为,(填“吸收”或“放出”)的能量为;形成的化学键为,(填“吸收”或“放出”)的能量为。(3)E2=或(用A、C或E1、E3表示)。答案(1)1molN2(g)和3molH2(g)的总能量2molNH3(g)的总能量放出(2)1molN≡N键和3molH—H键吸收E16molN—H键放出E3(3)A-CE3-E1解析(1)A、C分别表示1molN2(g)和3molH2(g)(反应物)的总能量、2molNH3(g)(生成物)的总能量,由于反应物总能量高于生成物总能量,因此反应放出能量。(2)反应过程中断裂的化学键为1molN≡N键和3molH—H键,吸收能量为E1;形成的化学键为6molN—H键,放出能量为E3。提升能力·跨越等级1.下列反应一定属于放热反应的是()A.氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应B.能量变化如图所示的反应C.化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应D.不需要加热就能发生的反应答案C解析氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应;生成物的总能量比反应物的总能量多的反应为吸热反应;化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应为放热反应;不需要加热就能发生的反应可能为吸热反应,也可能为放热反应。2.已知H+ClHCl并放出akJ的热量,下列叙述中正确的是()A.HCl分子内每个原子都达到了8电子稳定结构B.HCl分子的能量比H、Cl原子的能量之和低C.1molHCl断键成1molH、1molCl要释放出akJ热量D.氢原子和氯原子靠电子得失形成共价键答案B解析A中H原子核外达到2电子稳定结构。C中断裂化学键要吸收能量。D中氢原子和氯原子是靠共用电子对形成共价键。3.一种环保型燃料——丙烷,其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8+5O23CO2+4H2O。下列说法中不正确的是()A.火炬燃烧时化学能只转化为热能B.所有的化学反应都会伴随着能量变化,有能量变化的物质变化不一定是化学反应C.1molC3H8和5molO2所具有的总能量大于3molCO2和4molH2O所具有的总能量D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染,故丙烷为环保型燃料答案A解析本题考查了化学反应中的能量变化。火炬燃烧时化学能转化为热能和光能,A错;物质发生化学反应一定伴随着能量变化,伴随着能量变化的物质变化却不一定是化学变化,如物质的“三态”变化、核变化也都伴随能量变化,B正确;可燃物的燃烧属于放热反应,放热反应反应物总能量大于生成物总能量,C正确;丙烷燃烧产物为CO2和H2O,无污染,D正确。4.石墨和金刚石都是碳的单质,石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12g石墨完全转化为金刚石时,要吸收akJ的能量。下列说法中正确的是()①石墨不如金刚石稳定②金刚石不如石墨稳定③等质量的石墨和金刚石完全燃烧,金刚石放出的能量多④等质量的石墨和金刚石完全燃烧,石墨放出的能量多A.①② B.②③ C.①④ D.③④答案B解析石墨完全转化为金刚石时吸热,说明石墨的能量比金刚石低,石墨比金刚石更稳定;等质量的石墨和金刚石完全燃烧时,消耗氧气的量相同,生成同样多的二氧化碳,由于金刚石的能量高,所以金刚石燃烧后放出的能量要多。5.已知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484kJ,且氧气中1molOO键完全断裂时吸收能量496kJ,水蒸气中1molH—O键形成时放出能量463kJ,则氢气中1molH—H键断裂时吸收能量为()A.920kJ B.557kJ C.436kJ D.188kJ答案C解析设1molH—H键断裂时吸收能量为xkJ。首先写出化学方程式2H2+O22H2O,然后分析反应过程可知,2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2molH—H键、1molOO键,吸收的能量为(2x+496)kJ;生成2molH2O形成4molH—O键,放出的能量为4×463kJ=1852kJ,依据能量守恒定律可知,反应放出的能量484kJ=1852kJ-(2x+496)kJ,即可求出x=436。6.已知断裂1mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H键:436kJ,I—I键:151kJ,H—I键:299kJ,下列对H2(g)+I2(g)2HI(g)的反应类型判断错误的是()A.放热反应 B.吸热反应C.氧化还原反应 D.可逆反应答案B解析依题意,断裂1molH—H键和1molI—I键吸收的能量为436kJ+151kJ=587kJ,生成2molH—I键放出的能量为299kJ×2=598kJ,因为598kJ>587kJ,所以该反应的正反应是放热反应;根据化学方程式可知,该反应是可逆反应,也是氧化还原反应。7.如图所示,把盛有3mL饱和氯化钠溶液的试管小心地放入盛有碳酸饮料(温度为20℃)的烧杯中,然后用胶头滴管向试管中滴加1mL浓硫酸。请回答下列问题:(1)实验过程中观察到的现象是,产生这种现象的原因是

。(2)试管内断裂的化学键的类型是,形成的化学键的类型是。(3)写出烧杯中有关反应的化学方程式:。答案(1)烧杯中产生大量气泡,小试管中有晶体析出浓硫酸具有吸水性,浓硫酸加入饱和NaCl溶液中,会吸收溶液中的水,饱和NaCl溶液中的溶剂水减少,溶液中有晶体析出;浓硫酸溶于水会放出大量的热,使烧杯中碳酸饮料的温度升高,碳酸分解产生二氧化碳而产生大量的气泡(2)共价键离子键(3)H2CO3H2O+CO2↑解析(2)浓硫酸溶解于水,断裂H2SO4中的共价键;氯化钠溶液中析出晶体,形成NaCl中的离子键。(3)烧杯中碳酸分解产生二氧化碳。8.化学反应可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能:P—P键为198kJ·mol-1,P—O键为360kJ·mol-1,OO键为498kJ·mol-1。则P4(白磷)+3O2P4O6的反应是(填“吸热”或“放热”)反应,生成1molP4O6的热量为。答案放热放出1638kJ解析对于反应P4(白磷)+3O2P4O6,断开旧化学键吸收的能量为198×6kJ+3×498kJ=2682kJ,形成新化学键放出的能量为12×360kJ=4320kJ,故该反应为放热反应,生成1molP4O6放出的热量为4320kJ-2682kJ=1638kJ。贴近生活·拓展创新为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如图所示的三套实验装置:(1)上述三个装置中,不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是(填装置序号)。(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管中加入适量Ba(OH)2溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是,说明该反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。(3)为探究固体M溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(反应在丙试管中进行)。①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是。②若观察到烧杯中产生气泡,则说明M溶于水(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”),理由是。③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱,则M可能是。(4)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应。方法①:选择(填装置序号)进行实验;方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应是(填“吸热”或“放热”)反应。答案(1)Ⅲ(2)左端液面降低,右端液面升高放热(3)①有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯中的导管内形成一段水柱②可能是放热反应某些物质(如NaOH固体)溶于水放热,但不是放热反应③硝酸铵(或其他合理答案)(4)Ⅰ(或Ⅱ)放热解析(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅲ只是一个使铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置,不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸的反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液面降低,右端液面升高。(3)①若M为钠,钠与水反应生成NaOH和H2,该反应是放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气压增大,所以右边烧杯中有气泡产生;冷却后大试管中温度降低,气压减小,右边烧杯中的导管内会形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水放出热量。有热量放出的过程不一定属于放热反应,如浓硫酸、NaOH固体溶于水会放出热量,但是不属于放热反应。③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明M溶于水后导致大试管中温度降低,压强减小,证明M溶于水吸收热量,溶于水能够吸收热量的物质有NH4NO3等。(4)方法①:选择上述装置Ⅰ(或Ⅱ)进行实验,Ⅰ装置右边U形管中左端液面降低,右端液面升高(或装置Ⅱ烧杯内导管口有气泡冒出),证明该反应为放热反应。方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应放出大量热,使脱脂棉燃烧,证明该反应是放热反应。第2课时化学反应与电能夯实基础·轻松达标1.对于原电池的电极名称叙述有错误的是()A.发生氧化反应的为负极B.正极为电子流入的一极C.比较不活泼的金属为负极D.电流的方向由正极到负极答案C解析原电池中相对活泼的金属为负极,不活泼的为正极,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,A项正确;原电池工作时,外电路中电子由负极流出,由正极流入,电流方向与电子流动方向相反,B、D两项正确。2.下列有关电池的说法不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中,锌电极是负极答案B解析手机用的电池是可充电电池,A项正确。铜锌原电池中,Cu为正极,Zn为负极,外电路中电子由负极流向正极,B项错误。燃料电池将化学能转化为电能,C项正确。锌锰干电池中,Zn为负极,D项正确。3.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法正确的是()A.电解质溶液可能为稀硝酸B.锌可能为原电池正极C.铁的质量不变D.铜可能为原电池正极答案D解析由原电池反应的离子方程式知,电池的负极为铁,则正极应是比铁不活泼的金属或能导电的非金属;在反应中负极不断被消耗,由于反应中放出了氢气并生成了Fe2+,故知电解质溶液不是稀硝酸。由以上分析可知正确选项为D。4.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是()选项MNPA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M棒变粗,N棒变细,说明N棒是负极,金属活动性相对于M棒较强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。5.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如下图所示,放电时的电池反应如下:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列叙述中正确的是()A.PbO2是电池的负极B.Pb是负极C.PbO2得电子,被氧化D.电池放电时,溶液酸性增强答案B解析根据电池反应知放电过程中铅失去电子,因此它是原电池的负极,其电极反应式为Pb+SO42--2e-PbSO4,故B项正确;PbO6.如图所示的8个装置属于原电池的是()A.①④⑤ B.②③⑥ C.④⑥⑦ D.⑥⑦⑧答案C解析构成原电池要有四个基本条件:a.电解质溶液;b.两个电极,其中一个相对较活泼,另一个相对较不活泼,两个电极直接或间接地连接在一起,并插入电解质溶液中;c.能自发进行氧化还原反应;d.形成闭合电路。综上可知C项符合题意。7.如图所示,将锌、铜通过导线相连,置于稀硫酸中。(1)锌片上的现象是,电极反应为。(2)铜片上的现象是,电极反应为。(3)电子由经导线流向。(4)若反应过程中有0.2mol电子发生转移,则生成的氢气在标准状况下的体积为。答案(1)锌片逐渐溶解Zn-2e-Zn2+(2)铜片上有气泡产生2H++2e-H2↑(3)锌片铜片(4)2.24L解析Cu-Zn-稀硫酸形成的原电池中,Zn作负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,现象是锌片逐渐溶解;Cu作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,铜片表面有气泡产生。电子由负极(Zn)经导线流向正极(Cu)。由电极反应式可知,当有0.2mol电子发生转移时,可生成0.1molH2,即标准状况的体积为2.24L。提升能力·跨越等级1.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使耳机发声的装置。下列说法错误的是()A.铜片表面有气泡生成B.装置中存在化学能→电能→声能的能量转化关系C.如果将铜片换成铁片,电路中的电流方向将改变D.如果将锌片换成铁片,耳机还能发声答案C解析锌为负极,铜片上的反应为2H++2e-H2↑,A项正确;耳机中存在着电能转化为声能的能量转化关系,B项正确;铜片换为铁片后,锌片仍为负极,电流方向不变,C项错误;锌片换为铁片后,铁片也可作为原电池的负极,D项正确。2.如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,下列关于该装置的说法正确的是()A.外电路的电流方向为X→外电路→YB.若两电极分别为Fe和石墨棒,则X为石墨棒,Y为FeC.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应D.若两电极材料都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y答案D解析外电路的电子流向与电流方向相反,A项错误;由电子流向可知,X极为负极,Y极为正极,则X应为Fe,Y为石墨棒,B项错误;X极发生氧化反应,Y极发生还原反应,C项错误;X极的金属应比Y极的金属活泼,D项正确。3.某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述正确的是()A.a和b不连接时,铁片上会有H2产生B.a和b用导线连接时,铁片上发生的反应为Cu2++2e-CuC.a和b用导线连接时,电子由a流向bD.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色答案D解析a和b不连接时,铁和Cu2+发生置换反应而析出铜,没有氢气生成,错误;B项,a和b用导线连接时构成原电池,铁是负极,铁片上发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,错误;C项,Fe比铜活泼,形成原电池时Fe为负极,则电子由b流向a,错误;D项,无论a和b是否连接,铁片均会溶解,都生成亚铁离子,溶液由蓝色变为浅绿色,D正确。4.将两根质量相同的铜棒和锌棒,用导线相连接后插入CuSO4溶液中,经过一段时间后,取出洗净后干燥并称重,两棒质量相差6.45g,导线中通过的电子的物质的量为()A.0.1mol B.0.2mol C.0.3mol D.0.4mol答案A解析负极:Zn-2e-Zn2+,Zn失去2mole-减重65g;正极:Cu2++2e-Cu,Cu2+得到2mole-增重64g。两极质量相差:65g+64g=129g,现在两棒质量相差6.45g,计算可得应转移0.1mole-。5.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)()A.杠杆不论为导体还是绝缘体,均为A端高B端低B.杠杆不论为导体还是绝缘体,均为A端低B端高C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高答案D解析根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,在铁球表面析出Cu,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,在铜球表面析出Cu,A端下沉。6.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()A.有O2放电的a极为电池的负极B.O2-移向电池的正极C.b极对应的电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2OD.a极对应的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-答案C解析在该燃料电池中,有O2放电的a极为原电池的正极,A错误;在该燃料电池中,O2-移向电池的负极,B错误;在该燃料电池中,有H2放电的b极为电池的负极,电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2O,C正确;a极是正极,氧气在正极得电子,则对应的电极反应为O2+4e-2O2-,D错误。7.将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:(1)下列说法中正确的是(填序号)。A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置B.乙中铜片上没有明显变化C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小D.两烧杯中H+的浓度均减小(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲乙(填“>”“<”或“=”)。(3)当甲中产生1.12L(标准状况)气体时,理论上通过导线的电子数目为。(4)当乙中产生1.12L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1L,测得溶液中c(H+)=0.1mol·L-1。试确定原稀硫酸中c(H2SO4)=。答案(1)BD(2)>(3)0.1NA(或6.02×1022)(4)1.0mol·L-1解析(1)甲符合原电池构成条件,所以属于原电池,乙不能构成闭合回路,所以不能构成原电池,故A项错误;乙不能构成原电池,氢离子在锌片上得电子发生还原反应,所以乙中铜片上没有明显变化,故B项正确;甲中铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以铜片质量不变,乙中锌片和氢离子发生置换反应,所以质量减小,故C项错误;两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小,故D项正确。(2)甲能构成原电池,乙不能构成原电池,作原电池负极的金属加速被腐蚀,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲>乙。(3)甲中,铜电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e-H2↑,根据电极反应式知,通过电子的物质的量=1.12L22.4L·mol-1×2=0(4)当乙中产生1.12L(标准状况)