2021年北京高一（下）期末化学试卷试题汇编：化学反应与能量转化

第1页/共1页2021北京高一（下）期末化学汇编化学反应与能量转化一、单选题1．（2021·北京二十中高一期末）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→XB．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为ZnC．移向X电极，如有氢气产生在Y电极上D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应2．（2021·北京北京·高一期末）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：。根据此反应判断下列叙述中正确的是A．是电池的负极 B．是负极C．得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强3．（2021·北京昌平·高一期末）为研究反应(aq)+2I－(aq)=2(aq)+I2(aq)的反应进程中的能量变化，在和I－的混合溶液中加入Fe3+，过程及图像如下：步骤①：2Fe3+(aq)+2I－(aq)=I2(aq)+2Fe2+(aq)步骤②：2Fe2+(aq)+(aq)=2Fe3+(aq)+2(aq)下列有关该反应的说法不正确的是A．(已知其中有2个O为−1价)中S元素化合价为+6B．步骤①和②都是吸热反应C．总反应是放热反应D．步骤①和②均发生了氧化还原反应4．（2021·北京东城·高一期末）某原电池的总反应为，该原电池的正确构成是A． B．C． D．5．（2021·北京东城·高一期末）某研究小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如表所示。实验编号水果种类电极间距离电流①番茄1②番茄2③苹果2下列说法中不正确的是A．该实验所用的装置实现了化学能向电能的转化B．该实验所用装置中，负极的材料为锌片C．实验①和③表明水果种类对电池电流的大小有影响D．该实验的目的是研究水果种类和电极间距对电池电流的影响6．（2021·北京东城·高一期末）下列反应是吸热反应的是A．甲烷在氧气中燃烧 B．金属钠与水的反应C．灼热的木炭与的反应 D．氢气与氯气的化合反应7．（2021·北京大兴·高一期末）氢气和氧气发生反应的过程，可用如下模型表示(“-”表示化学键)，下列说法不正确的是A．过程I是吸热过程B．该反应为放热反应C．状态a的总能量大于状态d的总能量D．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行8．（2021·北京大兴·高一期末）下列说法正确的是A．图1所示装置可以将化学能转化为电能B．图2所示反应为吸热反应C．锌锰干电池中，锌筒作正极D．蓄电池充电时，发生了氧化还原反应9．（2021·北京二十中高一期末）下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是A．铝片与稀盐酸的反应 B．碳酸氢钠粉末与柠檬酸的反应C．甲烷在氧气中的燃烧反应 D．灼热的氧化铜与H2的反应10．（2021·北京·101中学高一期末）用下图装置探究原电池中的能量转化。图中注射器用来收集气体并读取气体体积，记录实验据如下表：①②气体体积/mL溶液温度/℃气体体积/mL溶液温度/℃0022.0022.08.53024.85023.810.55026.0--下列说法不正确的是A．两个装置中反应均为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑B．0~8.5min内，生成气体的平均速率①<②C．时间相同时，对比两装置的溶液温度，说明反应释放的总能量①>②D．生成气体体积相同时，对比两装置的溶液温度，说明②中反应的化学能部分转化为电能11．（2021·北京二十中高一期末）微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废弃物的处理提供了一条新途径。某微生物燃料电池示意图如图所示(假设废弃物为乙酸盐)。下列说法错误的是A．甲室菌为好氧菌，乙室菌为厌氧菌B．甲室的电极反应式为C．该微生物燃料电池(MFC)电流的流向：由b经导线到aD．电池总反应式为12．（2021·北京·101中学高一期末）关于下图所示的原电池，下列说法不正确的是

A．该装置能将化学能转化为电能B．Zn为负极，发生氧化反应C．正极的反应为2H++2e-=H2↑D．电子由铜片通过导线流向锌片二、填空题13．（2021·北京朝阳·高一期末）某小组研究化学反应中的能量变化，进行了如下实验。(1)实验I：将Zn片和Cu片分别插入盛有50mL2mol•L-1稀硫酸的烧杯中。观察到Zn片表面产生气泡，溶液温度由T1℃升到T2℃；Cu片表面无明显变化。①Zn片与稀硫酸反应的离子方程式为_______。②Zn片与稀硫酸反应的能量变化关系符合如图_______(填“A”或“B”)。(2)实验Ⅱ：用导线将电流表、小灯泡与Zn片、Cu片相连接，插入盛有50mL2mol•L-1稀硫酸的烧杯中。①观察到电流表指针发生偏转，Cu片表面产生气泡，溶液温度由T1℃升到T3℃。②结合电子的移动方向，解释Cu片表面产生气泡的原因_______。(3)实验I和Ⅱ产生等量气体时，测得T2＞T3.结合能量的转化形式，分析两溶液温度变化幅度不同的原因_______。(4)将Zn片和Cu片换成Fe片和石墨棒，重复实验Ⅱ，判断电流表指针是否发生偏转。若不偏转，说明理由；若偏转，写出Fe片表面发生的电极反应式，理由或电极反应式是_______。14．（2021·北京昌平·高一期末）电池是人类生产生活能源的重要来源之一。I.如图是一个原电池装置。(1)该装置是利用反应a设计的原电池装置，反应a的离子方程式是___________；反应b：NaOH+HCl=NaCl+H2O是否也可以设计成原电池，理由是___________。(2)按照构成电池的基本要素来看，负极反应物是(填化学式，下同)___，正极反应物是_______，正极材料是___________，离子导体是___________。(3)铜电极上发生反应的电极反应式是___________。(4)完整说明该原电池装置是如何形成电流的___________。II.如图是利用反应c设计的原电池装置。(5)反应c的离子方程式是___________。(6)该装置将氧化反应和还原反应分开进行，还原反应在___________(选填“铁”或者“石墨”)上发生。15．（2021·北京大兴·高一期末）按要求回答下列问题。(1)原电池是一种可将化学能直接转化为电能的装置。如图所示的原电池装置中，锌片发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式___________；铜片上能够观察到的现象是___________；电子流向___________(填“锌片-导线-铜片”或“铜片-导线-锌片”)。(2)有机物的性质与有机物的官能团、空间结构密切相关。①CH4的空间结构是___________。②CH2=CH2可使溴的四氯化碳溶液褪色，写出该反应的化学方程式___________。③乙酸(CH3COOH)中官能团名称是___________，乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下可发生酯化反应，写出该反应的化学方程式___________。(3)利用如图装置进行铜与稀硝酸反应的实验。反应开始后，铜丝逐渐变细，产生无色气泡，溶液变蓝。①铜与稀硝酸反应的离子方程式为___________。②实验中观察到试管中的气体逐渐变为红棕色，其原因是___________(用化学方程式表示)。三、实验题16．（2021·北京东城·高一期末）探究化学反应中的能量转化，实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如图(注：注射器用于收集气体并读取气体体积)。①②气体体积溶液温度/℃气体体积溶液温度/℃000305050--(1)用离子方程式表示装置①中发生的化学反应：_______。(2)装置①中的反应是放热反应，实验证据是_______；该反应的能量变化可用图中的_______(填“a”或“b”)表示。(3)下列说法正确的是_______(填字母序号)。a.两装置中产生的气体均为b.两装置中的表面均有气泡产生c.两装置中的均失去电子发生氧化反应(4)得出结论：装置①中反应的平均速率比装置②中的小，依据的实验数据是_______。(5)从化学反应和能量转化的角度分析该实验，可得出的结论是：ⅰ.两装置中发生的反应为放热反应；ⅱ.装置①中反应的平均速率比装置②中的小；ⅲ._______(写出两条即可)。

参考答案1．C【分析】根据电子的流向可知X是负极，Y是正极，结合原电池的工作原理分析解答。【详解】A．通过装置中电子移动方向可知，电子的流动方向：X→外电路→Y，故A错误；B．若两电极分别为Zn和碳棒，由于Zn失电子，则X为Zn，Y是碳棒，故B错误；C．根据电子流向可知X是负极，Y是正极，溶液中的氢离子放电。阴离子向负极移动，则移向X电极，Y电极上有氢气产生，故C正确；D．X极是负极，失去电子，发生氧化反应，Y极上获得电子，发生的是还原反应，故D错误。本题答案C。2．B【详解】A．原电池中负极失去电子发生氧化反应，根据电池放电时的反应：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O可知，负极Pb失去电子，即Pb为负极，PbO2为正极，故A错误；B．根据A项分析，Pb失去电子，是负极，故B正确；C．PbO2在放电过程中化合价降低，得到电子被还原，故C错误；D．由于原电池放电的过程中消耗硫酸，电解质溶液中氢离子浓度逐渐减小，所以溶液的酸性减弱，故D错误。故选B。3．B【详解】A．(已知其中有2个O为−1价)，另外6个O为−2价，根据物质化合价分析得到S元素化合价为+6，故A正确；B．根据每步的反应物和生成物的总能量得到反应为步骤①吸热反应，步骤②是放热反应，故B错误；C．根据总反应的反应物总能量和生成物总能量得到该反应是放热反应，故C正确；D．步骤①中碘化合价升高，步骤②中铁化合价升高，因此两个步骤中均发生了氧化还原反应，故D正确。综上所述，答案为B。4．A【分析】由题干某原电池的总反应为可知，Zn在反应中由0价转化为+2价，化合价升高，发生氧化反应，故Zn作负极，Cu2+在反应中化合价由+2价降低为0价，化合价降低，发生还原反应，故在正极上发生该反应，据此分析解题。【详解】A．由于Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu为正极，电解质中的Cu2+被还原，A符合题意；B．装置中没有自发的发生氧化还原反应，B不合题意；C．装置中发生的电池总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，C不合题意；D．由于Mg比Zn活泼，故Mg作负极，Zn作正极，D不合题意；故答案为：A。5．C【详解】A．该实验所用的装置为原电池装置，故可实现了化学能向电能的转化，A正确；B．该实验所用装置中，由于Zn比铜活泼，故负极的材料为锌片，B正确；C．实验①和③除了水果的种类不同之外，电极间的距离也不同，故不能得出水果种类对电池电流的大小有影响，应该实验②和③才能得出结论，C错误；D．实验①和②研究电极间距对电池电流的影响，实验②和③研究水果种类对电池电流的影响，D正确；故答案为：C。6．C【详解】A．所有的燃烧均为放热反应，故甲烷在氧气中燃烧属于放热反应，A不合题意；

B．活泼金属与水或酸的反应均为放热反应，故金属钠与水的反应属于放热反应，B不合题意；C．以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应属于吸热反应，故灼热的木炭与的反应属于吸热反应，C符合题意；D．大多数化合反应均为放热反应，故氢气与氯气的化合反应属于放热反应，D不合题意；故答案为：C。7．D【详解】A．过程Ⅰ分子化学键断裂形成原子，属于吸热过程，选项A正确；B．该反应为氢气与氧气反应，属于燃烧反应，为放热反应，选项B正确；C．氢气燃烧放热，则a的总能量大于d的总能量，选项C正确；D．该反应可通过燃料电池，实现化学能到电能的转化，不一定只能以热能的形式进行，选项D不正确；答案选D。8．D【详解】A．图1装置没有形成闭合回路，无法形成原电池，化学能无法转化为电能，选项A错误；B．图2中，反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，选项B错误；C．锌锰干电池中，锌筒上发生氧化反应，作负极，选项C错误；D．蓄电池在充电时电能转化为化学能，属于电解池，发生了氧化还原反应，选项D正确；答案选D。9．D【详解】A．铝片与稀盐酸的反应生成氯化铝和氢气，属于放热的氧化还原反应，A不选；B．碳酸氢钠粉末与柠檬酸的反应生成柠檬酸钠、水和二氧化碳，属于放热的非氧化还原反应，B不选；C．甲烷在氧气中的燃烧反应生成二氧化碳和水蒸气，属于放热的氧化还原反应，C不选；D．灼热的氧化铜与的反应生成铜和水，既属于氧化还原反应，又属于吸热反应，D选；故选D。10．C【分析】由图可知，装置①中活泼金属锌与稀硫酸反应，反应时，锌片溶解，表面上有气泡逸出，不活泼金属铜与稀硫酸不反应；装置②中锌、铜在稀硫酸溶液中构成原电池，活泼金属锌做负极，不活泼金属铜做正极，电池工作时，锌片溶解，铜片表面有气泡逸出，原电池反应使反应速率加快。【详解】A.装置①和②发生反应的实质都是锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，故A正确；B.由表格数据可知，相同时间内，装置②中生成的氢气的体积比装置①中大，生成气体的平均速率①<②，故B正确；C.由能量转化形式可知，装置①中化学能转化为热能，装置②中化学能转化为电能和热能，由两装置的溶液温度可知，装置①中化学能转化为热能的能量大于装置②中化学能转化为热能的能量，但相同时间内，装置②中生成的氢气的体积比装置①中大，反应释放的总能量①<②，故C错误；D.生成气体体积相同时，两装置反应释放的总能量相等，由两装置的溶液温度可知，装置①中化学能转化为热能的能量大于装置②中化学能转化为热能的能量，说明②中反应的化学能部分转化为电能，故D正确；故选C。11．A【解析】根据图示，氢离子向乙室移动，原电池中，阳离子向正极移动，a为负极，b为正极。【详解】A．根据图示，甲室再无氧条件下发生反应，菌为厌氧菌，乙室有氧气参与电极反应，菌为好氧菌，故A错误；B．根据图示，甲室中电极为负极，乙酸盐失去电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为，故B正确；C．原电池中电子由负极流向正极，即由a经导线到b，电流方向与电子流向相反，该微生物燃料电池(MFC)电流的流向：由b经导线到a，故C正确；D．根据图示，该燃料电池负极反应为，正极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，电池总反应式为，故D正确；答案选A。12．D【详解】Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极；A．该装置为原电池，原电池装置中将化学能转化为电能，A项正确；B．Zn为负极，Zn发生氧化反应，Zn极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B项正确；C．Cu为正极，正极的电极反应式2H++2e-=H2↑，C项正确；D．原电池中电子由负极通过导线流向正极，电子由Zn片通过导线流向Cu片，D项错误；答案选D。13．(1)

Zn+2H+=H2↑+Zn2+

该原电池中Zn失电子，电子沿导线流向正极铜，正极Cu上H+得电子生成H2(2)实验I中化学能主要转化为热能，实验Ⅱ中化学能主要转化为电能，部分转化为热能(3)实验I中化学能主要转化为热能，实验Ⅱ中化学能主要转化为电能，部分转化为热能(4)发生偏转，Fe-2e-=Fe2+【解析】(1)①Zn与硫酸的反应的化学方程式为Zn+H2SO4=H2↑+ZnSO4，离子方程式为Zn+2H+=H2↑+Zn2+，故答案为：Zn+2H+=H2↑+Zn2+；②Zn片与稀硫酸反应时溶液温度由T1℃升到T2℃，说明该反应是放热反应，放热反应的反应物总能量大于生成物的总能量，即能量变化关系符合A图，故答案为：A；(2)Zn、Cu和稀硫酸构成原电池中，锌为负极，铜为正极，锌发生失去电子反应，电子从负极锌沿导线流向正极铜，正极Cu上H+得电子生成H2，所以可观察到Cu片表面产生气泡，故答案为：该原电池中Zn失电子，电子沿导线流向正极铜，正极Cu上H+得电子生成H2；(3)实验I和Ⅱ产生等量气体时，化学能变化相同，但实验I中化学能主要转化为热能，实验Ⅱ中化学能主要转化为电能，部分转化为热能，导致溶液升高温度幅度T2＞T3，故答案为：实验I中化学能主要转化为热能，实验Ⅱ中化学能主要转化为电能，部分转化为热能；(4)将Zn片和Cu片换成Fe片和石墨棒，重复实验Ⅱ，Fe与稀硫酸反应氧化还原反应，则Fe片、石墨棒和稀硫酸构成原电池，Fe作负极，石墨棒作正极，所以电路中有电流流动，电流表指针会发生偏转，Fe发生失电子的反应生成Fe2+，电极反应式为Fe-2e-═Fe2+，故答案为：发生偏转，Fe-2e-═Fe2+。14．

Zn+2H+=Zn2++H2↑

不可以，不是氧化还原反应，无电子转移

Zn

H2SO4(H+)

Cu

H2SO4(SO、Zn2+)

2H++2e-=H2↑

锌电极失去电子，电子通过导线传导到铜电极上，溶液中的氢离子在铜电极得到电子。同时，电解质溶液中的离子定向移动，形成闭合回路，形成电流

Fe+2Fe3+=3Fe2+

石墨【详解】(1)铜和硫酸不反应，锌和硫酸能反应生成硫酸锌和氢气，反应的离子方程式是Zn+2H+=Zn2++H2↑；反应b：NaOH+HCl=NaCl+H2O不是氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池；(2)按照构成电池的基本要素来看，锌的活泼性大于铜，负极反应物是Zn，氢离子在正极得电子生成氢气，正极反应物是H2SO4(H+)，正极材料是Cu，离子导体是稀H2SO4；(3)铜电极是正极，氢离子在Cu电极上得电子生成氢气，正极反应式是2H++2e-=H2↑。(4)锌电极失去电子，电子通过导线传导到铜电极上，溶液中的氢离子在铜电极得到电子。同时，电解质溶液中的离子定向移动，形成闭合回路，形成电流。(5)根据图示，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，反应的离子方程式是Fe+2Fe3+=3Fe2+；(6)该装置将氧化反应和还原反应分开进行，铁电极发生反应Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上发生反应Fe3++e-=Fe2+，所以还原反应在石墨上发生。15．

氧化

Zn-2e-=Zn2+

有无色的气泡产生

锌片-导线-铜片

正四面体结构

CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br

羧基

CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O

3Cu+8H++=3Cu2++2NO↑+4H2O

2NO+O2=2NO2【详解】(1)原电池是将化学能直接转换为电能的装置，在Zn、Cu、硫酸构成的原电池中，金属锌是负极，本身失电子，发生化合价升高的氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；铜片上氢离子得电子产生氢气，能够观察到的现象是有无色的气泡产生；电子由