2024年高一化学暑假培优练（人教版必修第二册）暑假作业02 化学反应与热能、电能（解析版）

限时练习：45min完成时间：月日天气：作业02化学反应与热能、电能1．有热量放出的变化未必是放热反应，放热反应和吸热反应必须是化学变化。如苛性钠溶于水放出热量，但不是放热反应，NH4NO3溶于水吸收热量，也不是吸热反应，因为它们都不是化学反应。2．化合反应并非都是放热反应，如碳与二氧化碳的化合反应；分解反应并非都是吸热反应，如过氧化氢的化解。3．由于化学反应一定有化学键的断裂和形成，因此在物质变化的同时一定伴随着能量变化。4．热量变化与反应条件没有必然的关系，如需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应，吸热反应也不一定需要加热。5．放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需在高温、高压和催化剂条件下才能发生；吸热反应也不一定难发生，如八水合氯化钡与氯化铵的反应在常温下就能发生。6．在用键能计算化学反应中的能量变化时，不仅要注意参加反应的各物质的物质的量，还要注意1mol物质中化学键的数目。7．原电池中电解质溶液一般能与负极反应,但电极不一定参加化学反应，如氢氧燃料电池中的电极不参加反应。8．原电池中较活泼的金属不一定作负极，如镁和铝与氢氧化钠溶液组成的原电池，则是铝作负极。9．原电池中电子在导线中定向移动（由负极流出，流入正极），离子在溶液中定向移动（阴离子移向正极，阴离子移向负极），即“电子不下水，离子不上岸”或“电子走陆路，离子走水路”。10．书写电极反应式时，注意溶液的性质，如碱性氢氧燃料电池中负极反应式不是H2－2e－2H＋，而是H2－2e－＋2OH－2H2O。1．下列说法正确的是A．能量变化必然伴随发生化学反应B．需要加热的化学反应都是吸热反应C．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的D．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关【答案】C【解析】A．化学反应一定伴随能量变化，能量变化不一定伴随发生化学反应，故A错误；B．反应吸放热与反应条件无关，需要加热的化学反应不一定是吸热反应，故B错误；C．化学反应的实质是旧键断、新键生，旧键断吸热、新键生放热，所以能量变化主要是由化学键变化引起的，故C正确；D．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关，故D错误；选C。2．下列反应中热量变化与图一致的是A．天然气的燃烧能量生成物 B．锌与稀硫酸反应C．NaOH溶液和溶液反应反应物 D．晶体和晶体反应【答案】D【解析】由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，结合常见的吸热反应有：绝大数分解反应、个别的化合反应(如C和CO2)、碳或氢气作还原剂的氧化还原反应、某些复分解（如铵盐和强碱）等来解答。由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，A．天然气的燃烧，属于放热反应，故A错误；B．锌与稀硫酸反应，为放热反应，故B错误；C．NaOH溶液和HNO3溶液反应，为中和反应，属于放热反应，故C错误；D．NH4Cl晶体和晶体反应，为吸热反应，故D正确；故选：D。3．化学反应A+B→C(吸收能量)分两步进行：①A+B→X(吸收能量)，②X→C(放出能量)。下列示意图中表示总反应过程中能量变化的是A． B．

C．

D．

【答案】D【解析】A．化学反应A+B→C(吸收能量)的反应，说明反应物A、B的总能量比生成物C的总能量低，图示是反应物A、B的总能量比生成物C的总能量高，反应属于放热反应，与反应事实不吻合，A错误；B．化学反应A+B→C(吸收能量)的反应，说明反应物A、B的总能量比生成物C的总能量低，图示是反应物A、B的总能量比生成物C的总能量高，反应属于放热反应，与反应事实不吻合。反应分两步进行，第一步反应①A+B→X(吸收能量)，而图示A、B的总能量比中间产物X的能量高，反应是放热反应，也与反应事实不吻合，B错误；C．化学反应A+B→C(吸收能量)分两步进行：①A+B→X(吸收能量)，而图示显示的反应物A、B的总能量比中间产物X的总能量高，反应是放热反应，与题意不符合，C错误；D．放热反应说明反应物的总能量比生成物的能量高；吸热反应说明反应物的总能量比生成物的能量低。图像显示反应事实吻合，D正确；故合理选项是D。4．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的，如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。则下列说法正确的是A．形成1个NO分子会放出632kJ的热量B．常温下，N2(g)和O2(g)混合就能直接生成NO(g)C．1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJD．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量【答案】C【解析】A．没有说清是由氮原子和氧原子形成一氧化氮分子，A错误；B．常温下，氮气和氧气混合不反应，B错误；C．1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为946+498-2×632=180kJ，C正确；D．该反应为吸热反应，故1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，D错误；故选C。5．下列装置可以构成原电池的是ABCD【答案】A【解析】根据原电池的构成条件分析，原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。题中B蔗糖溶液不导电，C两个活泼性相同的电极，D没有形成闭合回路，都不能形成原电池；选项A中锌为负极，石墨为正极，电解质为硝酸银，可发生自发进行的氧化还原反应，符合原电池的构成条件，能形成原电池反应。故选A。6．有如图所示的实验装置，下列判断正确的是a电极b电极X溶液实验判断ACuZnH2SO4H+向b极迁移BZnFeH2SO4电子从Zn→Fe→ZnCAlMgNaOHa为负极，b为正极DCu石墨FeCl3a极质量减小，b极质量增加【答案】C【解析】A.Cu、Zn、稀硫酸组成的原电池，锌较活泼，作原电池的负极，铜作原电池的正极，电解质溶液中的阳离子H＋向正极铜电极移动，即向a极迁移，A错误；B.Zn、Fe、稀硫酸组成的原电池，锌较活泼，作原电池的负极，铁作原电池的正极，电子从Zn流向Fe，但是无法再流向Zn，B错误；C.铝、镁、氢氧化钠溶液组成的原电池，电池反应为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，铝发生氧化反应，作原电池的负极，镁电极作原电池的正极，即a为负极，b为正极，C正确；D.铜、石墨、氯化铁溶液组成的原电池，电池反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，铜电极发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，电极质量减小，石墨作原电池的正极，电极反应式为：2Fe3++2e-=2Fe2+，电极质量不变，D错误；故答案选C。7．如图是铅酸蓄电池的构造示意图，下列说法错误的是A．铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能B．该电池工作时，电子由板通过外电路流向板C．该电池工作时，负极的电极反应式为D．该电池工作时，移向板【答案】D【解析】A.铅酸蓄电池是可充电电池，是二次电池，充电时电能转化为化学能，A项正确；B.在该电池中板为负极，则电池工作时，电子由板通过外电路流向板，B项正确；C.该电池工作时，负极的电极反应式为，C项正确；D.在原电池工作时，阳离子向正极移动，则该电池工作时移向板，D项错误；故选D。8．氢氧燃料电池是一种常见化学电源，其工作示意图如图。下列说法正确的是

A．由正极流向负极B．溶液的作用是传导电子C．b电极上发生还原反应，电极反应式为D．标准状况下a电极若每消耗，外电路转移电子数为【答案】C【分析】由图可知，氧气发生还原反应，b为正极、则a为负极；【解析】A．原电池转化阳离子由负极向正极迁移，由负极流向正极，A错误；B．溶液为内电路，作用是传导离子，B错误；C．b电极上氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为，C正确；D．标准状况下a电极若每消耗（为0.5mol），，则外电路转移电子数为，D错误；故选C。9．20世纪初德国化学家哈伯(F．Haber)发明工业合成氨，人工制出氮肥，粮食产量显著提高，为解决人类温饱做出重大贡献。回答下列问题：（1）合成氨的原料H2主要来源于煤的综合利用，如煤的气化：(吸热反应)，煤的气化反应过程中能量变化可表示为(填字母)。

（2）一种新型的复合光催化剂(CQDs/纳米复合物)能以太阳光为能源，使水分解获得，其原理如图所示。反应①的化学方程式是。

（3）工业合成氨反应过程中的能量变化如图所示。

①合成氨反应中，断裂的化学键是(填“极性键”或“非极性键”，下同)，形成的化学键是。②生成17gNH3时，该反应(填“吸收”或“放出”)的能量为kJ。【答案】（1）b（2）2H2OH2↑+H2O2（3）非极性键极性键放出44【解析】（1）由题干信息可知，煤的气化：是一个吸热反应，即反应物总能量低于生成物总能量，故如图b所示，故答案为：b；（2）由题干反应历程图图示信息可知，反应①即H2O转化为H2O2和H2，故该转化的化学方程式是2H2OH2↑+H2O2，故答案为：2H2OH2↑+H2O2；（3）①工业上合成氨的方程式为：N2+3H22NH3，故合成氨反应中，断裂的化学键是N≡N键、H-H键均为非极性键，形成的化学键是N-H键，为极性键，故答案为：非极性键；极性键；②由题干工业合成氨反应过程中的能量变化图示信息可知，N2+H2NH3=1129kJ/mol-(324+389+460)kJ/mol=-44kJ/mol，故生成17gNH3即=1mol时，该反应放出的能量为44kJ，故答案为：放出；44。10．完成下列问题。(1)若需将反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如下图所示的原电池装置。则A(正极)极材料为___________，B(负极)极材料为___________，溶液C为___________，A(正极)电极上发生反应的类型为___________(填“氧化”或“还原”)反应，B(负极)电极上发生的电极反应为___________________________________，当有1.6g铜溶解时，通过外电路的电子的物质的量为___________。(2)某种氢氧燃料电池是用稀硫酸作电解质溶液，其装置如下图。则电极a是电池的___________(填“正”或“负”)极，该电池正极的电极反应式为___________________________。【答案】(1)

石墨

Cu

FeCl3溶液

还原

Cu-2e-=Cu2+

0.05mol(2)

负

O2+4H++4e-=2H2O【解析】(1)要将反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成原电池，在该反应中Cu失去电子发生氧化反应；Fe3+得到电子发生还原反应产生Fe2+，若A为正极，则A电极材料应该是活动性比Cu的导体，可以是石墨电极；B电极为负极，电极材料是Cu，溶液C为含有Fe3+的溶液，可以是FeCl3溶液；A电极为正极，发生还原反应；B电极为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+；1.6gCu的物质的量是n(Cu)=，由于Cu是+2价金属，因此电池工作过程中电子转移的物质的量为n(e-)=0.025mol×2=0.05mol；(2)根据图示可知：a电极通入H2，失去电子发生氧化反应，所以a电极为负极，a电极反应式为：H2-2e-=2H+；b电极上通入O2，O2得到电子，发生还原反应，所以b电极为正极，正极上O2得到电子后与溶液中的H+结合形成H2O，故正极的电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O。1．已知反应为放热反应，对于该反应，下列说法中正确的是A．1molA和1molB的总能量高于1molC和1molD的总能量B．B的能量一定高于DC．因为该反应为放热反应，故不加热反应就可以发生D．A的能量一定高于C【答案】A【解析】A．放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故A正确；B．放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，B和D只是反应物和产物中的一部分，故B错误；C．放热反应与反应条件无关，有的放热反应需要加热，故C错误；D．放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，A和C只是反应物和产物中的一部分，故D错误。故选A。2．某反应由两步反应A→B→C完成，它的反应能量变化曲线如图所示。下列叙述正确的是A．两步反应均为吸热反应B．A与C的能量差为E4C．三种物质中C最稳定D．A→B的反应一定需要加热【答案】C【解析】A．根据图中信息A→B是吸热反应，B→C是放热反应，故A错误；B．根据图中信息A与C的能量差为E5，故B错误；C．根据能量越低越稳定，C物质的能量最低，因此三种物质中C最稳定，故C正确；D．吸热反应、放热反应与反应条件无关，吸热反应并一定需要加热，比如氯化铵和Ba(OH)2∙8H2O的反应不需要加热，因此A→B的反应不一定需要加热，故D错误。综上所述，答案为C。3．研究表明，在一定条件下，气态与气态两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．比更稳定B．为吸热反应且只有在加热条件下才能进行C．中的所有化学键全部断开需要吸收的热量D．转化为需要吸收的热量【答案】D【解析】A．由图可知，1molHCN(g)具有的总能量比1molHNC(g)具有的总能量低，能量越低越稳定，HCN比HNC稳定，A项错误；B．由图可知，1molHCN(g)具有的总能量比1molHNC(g)具有的总能量低，HCN(g)→HNC(g)为吸热反应，但吸热反应不一定在加热条件下才能进行，B项错误；C．由图可知，1molHCN(g)转化为过渡态时需要吸收186.5kJ的能量，过渡态中仍存在化学键，故1molHCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量大于186.5kJ，C项错误；D．由图可知，1molHCN(g)转化为1molHNC(g)需要吸收186.5kJ-127.2kJ=59.3kJ的热量，D项正确；答案选D。4．如图所示装置中，观察到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MNPA银锌硝酸银溶液B铜铁稀盐酸C锌铜稀硫酸溶液D锌铁硝酸铁溶液【答案】A【解析】该装置没有外接电源，所以是原电池，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行质量减少，正极材料质量增加，根据题意可知，N极是负极，M极是正极，N极材料比M极活泼，以此来解析；A．N为锌，M为银，N极材料比M极材料活泼，M极上有银析出，所以M质量增加，A符合题意；B．M极发生的反应为2H++2e-=H2↑，有气体生成，M质量不变，B不符合题意；C．M为锌，N为铜，M极材料比N极活泼，C不符合题意；D．M为锌，N为铁，M极材料比N极活泼，D不符合题意；故选A。5．某学生用如图所示装置研究原电池的原理，下列说法错误的是

A．装置（1）中铜棒上没有气体产生B．装置（2）中棒逐渐溶解，铜棒电极反应式为：C．当装置（3）电路中转移电子，负极和正极质量变化之差为D．装置（2）与（3）中正极生成的物质质量之比为1∶32时，棒的质量变化相等【答案】C【分析】（1）因没有形成闭合回路，不是原电池装置；（2）形成了铜锌原电池，且Zn为负极；（3）也形成了铜锌原电池，Zn为负极。【解析】A．装置（1）是化学腐蚀，锌和稀硫酸发生反应生成氢气，铜和稀硫酸不反应，铜棒上没有气体产生，A正确；B．装置（2）是原电池装置，锌做负极，铜做正极，溶液中氢离子在铜电极生成氢气，电极反应式为：，B正确；C．装置（3）是原电池装置，锌做负极失电子生成锌离子，铜做正极，溶液中铜离子得到电子生成铜，锌电极减轻，铜电极增重，当装置（3）电路中转移1mol电子，负极和正极质量变化之差为，C错误；D．装置（2）与（3）中负极电极反应均为，装置（2）中正极上电极反应为，装置（3）中正极电极反应为，正极生成物质质量比为1∶32时，依据电子守恒计算的两个原电池中电子转移相同，所以反应的锌的质量相同，棒的质量变化相等，D正确；故选C。6．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增加b极有气体产生，c极无变化实验装置部分实验现象d极溶解，c极有气体产生电流计指示在导线中电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是A．d>a>c>b B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c【答案】C【解析】a极质量减小，b极质量增加，则表明a极金属失电子作负极，溶液中的Cu2+在b极得电子生成Cu附着在b极，金属活动性a＞b；b极有气体产生，c极无变化，则表明b极金属能与H+发生置换反应，而c极不能，金属活动性b＞c；d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，金属活动性d＞c；电流计指示，导线中电流从a极流向d极，则d极为负极，a极为正极，金属活动性d＞a；综合以上分析，金属活动性d＞a＞b＞c，C正确。7．关于下列四个装置说法错误的是装置Ⅰ装置Ⅱ装置Ⅲ装置Ⅳ原电池装置示意图普通锌锰电池示意图铅蓄电池示意图燃料电池示意图A．装置Ⅰ：铜电极质量增加 B．装置Ⅱ：锌筒作负极，发生氧化反应C．装置Ⅲ：可充电，属于二次电池 D．装置Ⅳ：内电路中电子由b极移向a极【答案】D【解析】A．锌做负极，铜做正极，铜离子得电子生成铜，铜电极质量增加，A正确；B．锌锰电池中二氧化锰得电子做正极，锌失电子做负极，锌元素化合价升高，发生氧化反应，B正确；C．铅蓄电池可充放电，属于二次电池，C正确；D．氢气燃料电池中通入氢气一极失电子做负极，通入氧气一级得电子做正极，则a为负极b为正极，电子由负极流向正极，则内电路中电子由a极移向b极，D错误；故选：D。8．某锂离子电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)，其电池反应为Li+FePO4=LiFePO4。下列关于该电池的说法正确的是

A．a极为正极 B．b极发生氧化反应C．Li+从a极室向b极室移动 D．可以用稀硫酸作电解质溶液【答案】C【解析】A．极为负极，A项错误；B．b极为正极，得电子，发生还原反应，B项错误；C．透过隔膜，从a极室进入b极室，C项正确；D．是活泼金属，能与稀硫酸反应，故不能用稀硫酸作电解质溶液，D项错误。答案为C。9．锂-空气电池是一种可充放电池，电池反应为2Li+O2=Li2O2，某锂-空气电池的构造原理图如图。下列说法正确的是A．放电时，锂作为该电池的正极B．放电时，电子从含催化剂的多孔电极流向锂C．放电时，正极的电极反应式为O2+2Li++2e-=Li2O2D．可选用有机电解液或稀硫酸作为电解液【答案】C【解析】放电时，锂作电池的负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Li-e-=Li+，含催化剂的多孔电极作正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为O2+2Li++2e-=Li2O2。A．放电时，锂作电池的负极，A错误；B．放电时，锂作电池的负极，含催化剂的多孔电极作正极，电子从锂经外电路流向含催化剂的多孔电极，B错误；C．放电时，含催化剂的多孔电极作正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为O2+2Li++2e-=Li2O2，C正确；D．可选用有机电解液，不可以用稀硫酸作为电解液，稀硫酸会和Li、Li2O2反应，D错误；故选C。10．原电池是利用氧化还原反应设计的装置，该装置的特点是使氧化反应和还原反应在两个电极进行，“迫使”电子沿着特定的路线移动，从而产生电能。甲、乙两个原电池装置如图所示：

回答下列问题：（1）若装置甲的溶液M为稀硫酸，两个电极采用镁棒和铝棒。①电极X为(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为。②该电池的正极是(填“镁棒”或“铝棒”)，该电极产物W是(填化学式)。③该原电池总反应的化学方程式是。（2）若装置甲中两电极质量变化与时间的关系如图所示，其中一个电极为Ag电极，则该电池的电解质溶液为(填化学式)溶液，电极X为(填字母)

a．Fe电极

b．Mg电极

c．Cu电极

d．Al电极（3）将（1）中原电池生成的气体产物W通入装置乙中可制备燃料电池。①正极为(填“电极甲”或“电极乙”)，该电极发生(填“氧化反应”或“还原反应”)。②该电池工作时，外电路中电子由(填“电极甲”或“电极乙”，下同)流出；电解质溶液中的移向。【答案】（1）负极铝棒H2（2）AgNO3d（3）电极甲还原反应电极乙电极乙【解析】（1）①镁与硫酸反应，铝与硫酸反应，镁的活泼性比铝强，因此镁为负极，铝为正极，再根据X电极是电子流出的极，则电极X为负极，该电极反应式为；故答案为：负极；。②根据前面分析该电池的正极是铝棒，该电极是氢离子得到电子变为氢气，因此正极产物W是H2；故答案为：铝棒；H2。③该原电池总反应是镁和硫酸反应生成硫酸镁和氢气，其化学方程式是；故答案为：。（2）若装置甲中两电极质量变化与时间的关系如图所示，其中一个电极为Ag电极，则一个电极质量增加10.8g，另一个电极质量减少0.9g，题中金属活泼性都比银弱，说明银为正极，银电极质量增加，则该电池的电解质溶液为硝酸银(AgNO3)溶液，有0.1mol银生成，有0.1mol电子转移，则负极会消耗0.05mol铁或0.05mol镁或0.05mol铜或铝，质量分别为2.8g、1.2g、3.2g、0.9g，则电极X为Al电极；故答案为：AgNO3；d。（3）①燃烧电池中燃料为负极，氧化剂为正极，则正极为电极甲，氧气得到电子，则说明该电极发生还原反应；故答案为：电极甲；还原反应。②该电池工作时，外电路中电子由负极即电极乙流出；根据原电池“同性相吸”，则电解质溶液中的移向负极即电极乙；故答案为：电极乙；电极乙。11．化学反应与能量变化是化学研究的重要问题，根据相关材料分析回答：(1)已知断开1mol下列物质中的化学键需要吸收的能量如下表：物质N2O2NO吸收的能量946kJ498kJ632kJ根据以上数据判断：N2+O2=2NO属于___________反应(填“放热”或“吸热”)。(2)符合某些特征的化学反应理论上都可以设计成原电池。下列化学反应___________(填字母)不能设计成原电池，原因是___________________________________________。A．CH4+2O2=CO2+2H2OB．Fe+CuSO4=FeSO4+CuC．2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2OD．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(3)把A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。装置电子从A到BC电极的质量增加二价金属D不断溶解根据表中信息判断四种金属活动性由大到小的顺序是___________；写出装置乙中正极的电极反应式：___________________________________________________。(4)锂离子电池已经成为新一代实用的蓄电池，它具有能量密度大、电压高的特性。某锂离子电池放电时电极反应如下：负极Li-e-=Li＋，正极Li1-xMnO2＋xLi＋＋xe-=LiMnO2该锂离子电池放电时电池的反应方程式为___________________________________。【答案】(1)吸热(2)

C

反应没有电子转移(或不属于氧化还原反应或反应属于复分解反应)(3)

D＞A＞B＞C

Cu2++2e-=Cu(4)Li1-xMnO2+xLi=LiMnO2【解析】(1)在N2+O2=2NO中，需要断开1molN2和1molO2中的化学键，形成2molNO中的化学键，根据表中数据可以，断开1molN2和1molO2中的化学键需要吸收的能量为946kJ+498kJ=1444kJ，形成2molNO中的