6.1化学反应与能量变化同步练习
姓名（）班级（）学号（）
一、单选题
1．其他条件不变，只改变下列条件能明显增大化学反应速率的是
A．恒温恒容条件下，在合成氨反应中，充入氦气使体系压强增大
B．已知合成氨反应为放热反应，在合成氨反应中，降低反应的温度
C．在C(s)＋CO22CO反应中，增大C的质量
D．用稀硫酸与纯净的锌粒制取氢气时，加入适量硫酸铜
2．能量以各种不同的形式呈现在人们面前。下列说法不正确的是
A．利用液氢作为火箭发射的燃料，液氢燃烧的过程实现了电能转化为化学能
B．北京冬奥会多个场馆引入光伏发电系统，该系统能将太阳能直接转化为电能
C．曹植诗句“竟豆燃豆其，豆在釜中泣”，“燃豆其”的过程中化学能转化为热能
D．水能、风能、潮汐能均属于可再生能源
3．如图所示装置中，C、D、E、F为铂夹，分别夹在两张浸有对应溶液滤纸条上，试管A、B及水槽中充满溶液，闭合、，断开，一段时间后，A、B两试管中共收集到气体(折算为标准状况)后，液面如图所示。再断开，闭合、。下列说法正确的是
A．电源a端为负极
B．断开，闭合、后，试管A中电极反应为
C．滤纸1的C电极附近橙色变浅
D．滤纸2上理论上能析出
4．下列图示实验操作，不能达到目的的是
A B C D
用饱和碳酸氢钠溶液除去气体中的气体 验证与水反应为放热反应 鉴别纯碱和小苏打 验证盐酸、碳酸、硅酸酸性的相对强弱
A．A B．B C．C D．D
5．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池在工作中，负极每消耗铅，则硫酸溶液中就转移电子
D．氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点
6．如图利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法正确的是
A．M电极为正极
B．电子流动方向为N→Y→X→M
C．N电极反应式：2NO＋4e-＋4H＋=N2＋2H2O
D．温度越高，有机废水和废气NO的降解速率越快
7．水系电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化解离为和，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是
A．放电时，电极为负极，发生还原反应
B．充电时，从电极通过双极膜到达催化电极发生反应
C．放电时，催化电极上的反应为
D．充电时，电极上的反应为
8．科学家最新发现，通过简单的化学反应，可以将树木纤维素转变成超级储能装置，如图是该反应的微观示意图，下列说法错误的是
A．该反应过程伴有能量变化
B．该反应前后原子的种类、个数、质量均保持不变
C．反应物X的能量低于生成物W的能量
D．断裂反应物(X＋Y)中化学键吸收能量，形成生成物(Z＋W)中化学键释放能量
9．下列描述的反应中产物的总能量高于反应物的总能量的是
A．金属与稀盐酸的反应 B．高温分解
C．溶于水 D．能量变化如图所示的化学反应
10．汽车已经成为人类不可缺少的交通工具，但汽车尾气是大气主要污染源。某科研机构将汽车尾气中的和设计成如图所示的燃料电池，实现了和的无害转化。
下列说法正确的是
A．石墨I为负极，发生还原反应
B．电池工作时，向石墨II电极处移动
C．石墨II电极反应式为
D．石墨I生成时，外电路中通过电子
11．航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放出热引发高氯酸铵反应，其方程式可表示为：2NH4ClO4=N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑反应的同时放出大量的热，下列对此反应的叙述错误的是
A．反应属于分解反应
B．反应瞬间产生大量的高温气体推动航天飞机飞行
C．能量变化上主要是化学能转变为热能和动能
D．高氯酸铵只是氧化剂
12．利用微生物燃料电池(MFC)可以将废水中的降解为N2.某课题组设计出如图所示的微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮研究，下列说法不正确的是
A．好氧电极b上发生的反硝化反应为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O
B．好氧电极b上的副反应为O2+4e-+4H+=2H2O
C．鼓入空气越多，越能促进反硝化反应的进行
D．理论上(不考虑副反应)每消耗1molC6H12O6，可以处理的物质的量为4.8mol
13．镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，向b极移动
B．放电时，a极发生还原反应
C．充电时电流的方向：外电源正极→b极→电解质溶液→a极→外电源负极
D．充电时，a极的电极反应式为
14．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是
A．若将图1装置的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生
B．图2中H＋向Zn片移动
C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1∶32
15．我国科学家实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。有关物质的转化过程示意如图所示，下列说法不正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)
A．过程①涉及的能量转换：太阳能→ 电能→ 化学能
B．CO2合成甲醇，每消耗1mol CO2，转移电子数为6NA
C．1 mol C3中含共用的电子对数为8NA
D．由 C6 → 淀粉的过程中涉及 C—O 键、O P 键，O—H 键的断裂和 C—O 键、O—H 键的形成
二、填空题
16．图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题：
(1)以下叙述中，正确的是 。
A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极
B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C．两烧杯中溶液的均增大
D．乙中电子从铜片经导线流向锌片
E．乙溶液中向锌片方向移动
(2)变化过程中能量转化的形式主要是：甲为 （填写选项字母）；乙为 （同前）。
A．将化学能转化成热能 B．将电能转化成为化学能 C．将化学能转化成电能
(3)若反应过程中有电子发生转移，则生成的氢气在标况下的体积为 ；溶液质量增加 g。
(4)下列反应可以作为原电池工作时发生的反应的是：_________。
A．
B．
C．
D．
(5)乙中负极电极反应方程式为： 。
17．请回答下列问题：
(1)下列各反应中，符合如图所示能量变化的是 (填字母)。
a．H2和Cl2的反应 b．Al和盐酸的反应
c．Na和H2O的反应 d．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应
(2)纽扣式微型银锌电池广泛的应用于电子表和电子计算器中，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。其负极的电极反应式： 正极的电极反应式： ，工作时电池电解质溶液的碱性 (填“增强”、“减弱”或“不变”)。
(3)固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆-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图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
①b电极为电池的 极，固体电解质中的阳离子向 极移动。(填正或负)
②a电极反应式为： ，b电极反应式为： 电池总反应的化学方程式为： 。当电路中有2mol电子转移时，理论上负极消耗的气体在标况下的体积是 L。
三、解答题
18．回答下列问题：
Ⅰ．下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量，回答下列问题
物质 HCl HBr HI H2
键能/kJ 243 193 151 432 366 298 436
(1)下列氢化物中最稳定的是 (填标号)。
A．HCl B．HBr C．HI
(2)按照反应，生成2molHI (填“吸收”或“放出”)的热量为 kJ。
Ⅱ．在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请回答下列问题：
(3)一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是。则该电池放电时发生还原反应的物质是_______(填标号)。
A． B．Fe C． D．
(4)科学家制造出了一种使用固体电解质的燃料电池，其效率很高，可用于航天航空。如图所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入和空气，其中固体电解质是掺杂了的固体，它在高温下能传导。则c电极的名称为 (填“正极”或“负极”)，d电极上的电极反应式为 。
(5)绿色电源“直接二甲醚()燃料电池”的工作原理如图所示。的移动方向为由 (填“A到B”或“B到A”)。写出B电极的电极反应式： 。电池工作时，A极附近pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
19．从物质分类的角度看，和都属于氧化物，但二者的性质存在很大差异。查阅资料得知，可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂，某实验小组欲通过实验探究的性质与用途。
【实验I】探究与水的反应
(1)如图，将1~2mL水滴入盛有1~2g过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的小木条伸入试管中，观察到带火星的小木条复燃，说明生成了 ，用手触摸试管外壁，感觉发烫，说明该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
【实验II】探究与的反应
(2)装置A中盛装碳酸钙的仪器名称是 。
(3)写出D中发生反应的化学方程式： 。
(4)装置E的作用是除去过量的，则装置E中盛装的试剂是 。
(5)G中得到的物质是 ，证明可用作呼吸面具和潜水艇的供氧剂。
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参考答案：
1．D
【详解】A．恒温恒容条件下，在合成氨反应中，充入不参与反应氦气，反应体系中各物质的浓度不变，化学反应速率不变，故A错误；
B．降低反应的温度，合成氨反应的反应速率减慢，故B错误；
C．碳是浓度为定值的固体，增加碳的质量，反应速率不变，故C错误；
D．锌与硫酸铜溶液发生置换反应生成的铜与锌在稀硫酸溶液中构成原电池，原电池反应加快反应速率，所以用稀硫酸与纯净的锌粒制取氢气时，加入适量硫酸铜能加快反应速率，故D正确；
故选D。
2．A
【详解】A．液氢燃烧的过程是化学能转化为热能的过程，故A错误；
B．光伏发电系统为光电转换装置，是将太阳能直接转化为电能的装置，故B正确；
C．“燃豆其”的过程是化学能转化为热能的过程，故C正确；
D．水能、风能、潮汐能均属于自然界中的可再生能源，故D正确；
故A错误。
3．B
【分析】闭合、，断开，形成电解池，电解硫酸钠溶液本质是电解水，阳极是水中氢氧根失电子生成氧气，阴极是氢离子得电子生成氢气，氢气和氧气的体积比为2:1，则A极产生氢气，B极产生氧气，b为电源负极，a为电源正极，再断开，闭合、，A和B构成原电池，C、E为阳极，D、F为阴极；
【详解】A．根据分析，氢气和氧气的体积比为2:1，则A极产生氢气，B极产生氧气，电解池中阳极与电源正极相连，电源a端为正极，故A错误；
B．断开，闭合、后，A和B构成原电池，试管A做负极，氢气失电子生成水，电极反应为，故B正确；
C．滤纸1的C电极为阳极，水中氢氧根离子放电生成氧气和H+，K2Cr2O7存在平衡：，阳极附近氢离子浓度增大，平衡逆向移动，橙色变深，故C错误；
D． A、B两试管中共收集到气体标准状况下，氢气和氧气的体积比为2:1，则氢气的体积为，物质的量为，转移电子为0.005mol×2=0.01mol，滤纸2上阴极发生Cu2++2e-=Cu，滤纸1中阴极也得到电子，则理论上能析出Cu少于0.005mol，质量小于0.32g，故D错误；
故选B。
4．D
【详解】A．饱和碳酸氢钠溶液和HCl反应，不和CO2反应，可以除去气体中的气体，A不符合题意；
B．在试管中存有一定量的空气，若Na与水的反应放热，放出的热量使空气膨胀，导致U形管中的红墨水左边液面下降，右边液面上升，能达到目的，B不符合题意；
C．碳酸钠受热不分解，碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳气体，通过比较澄清石灰水是否变浑浊，可鉴别纯碱和小苏打，C不符合题意；
D．HCl具有挥发性，也可以和硅酸钠反应生成硅酸，不能验证盐酸、碳酸、硅酸酸性的相对强弱，D符合题意；
故选D。
5．C
【详解】A．干电池属于一次电池，铅蓄电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A项正确；
B．干电池中锌筒为负极，负极上锌发生失电子的氧化反应而溶解，锌筒被破坏，B项正确；
C．铅蓄电池在工作时，负极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，负极每消耗1molPb，外电路中通过2mol电子，但电子不会在硫酸溶液中转移，C项错误；
D．氢氧燃料电池的产物为H2O，氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效等特点，D项正确；
答案选C。
6．C
【分析】由题意利用一种微生物将废水中有机物[主要成分是(C6H10O5)n]的化学能转化为电能的装置，即为原电池，由图N极通NO，M极为有机物，则N极为正极，发生还原反应，M极为负极，发生氧化反应；原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极。
【详解】A．由分析可知，M电极发生氧化反应，则M电极为负极，A错误；
B．原电子工作时，外电路电子由负极流出，再流入正极，即电子流动方向为M→X→Y→N，B错误；
C．N电极为正极，发生还原的反应式为，C正确；
D．由题意利用一种微生物将废水中有机物的化学能转化为电能的装置，温度过高则会导致微生物失活，讲解速率则会减小，D错误；
故选C。
7．C
【分析】由图知，该电池在放电时，作负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，催化电极作为正极得电子，发生还原反应，电极反应式为，充电时，作为阴极，双极膜在工作时催化解离为和，氢离子移向阴极，电极反应式为，催化电极为阳极，双极膜在工作时催化解离为和，氢氧根移向阴极，电极反应式为，据此回答。
【详解】A．由分析知，放电时，电极为负极，发生氧化反应，A错误；
B．由分析知，充电时，从双极膜向催化电移动，并极发生反应，B错误；
C．由分析知，放电时，催化电极上的反应为 ，C正确；
D．充电时，电极上的反应为，D错误；
故选C。
8．C
【详解】A．图中涉及反应为C和NH3，在高温、催化剂作用下反应生成N2和CH4，该反应过程有能量变化，A正确；
B．根据质量守恒定律可知，该反应前后原子的种类、个数、质量均保持不变，B正确；
C．无法比较X和W的能量高低，C错误；
D．化学反应中，断键吸收能量，成键释放能量，D正确。
故选Ｃ。
9．B
【分析】产物的总能量高于反应物的总能量，则转化过程吸收能量。
【详解】A．镁和盐酸的反应为放热反应，A错误；
B．碳酸钙的分解反应为吸热反应，B正确；
C．氧化溶于水时和氧气反应，为放热反应，C错误；
D．能量变化如图所示的化学反应为放热反应，D错误；
故选B。
10．B
【分析】由图可知，石墨I上一氧化氮中的氮由+2价降低到0价，发生还原反应，则石墨I为正极，则石墨II为负极，以此解题。
【详解】A．石墨Ⅰ电极上反应生成，氮元素化合价降低，属于还原反应，石墨Ⅰ为正极，A项错误；
B．电池工作时向负极移动，即向石墨Ⅱ电极处移动，B项正确；
C．石墨Ⅱ为负极，电极反应式为，C项错误；
D．是，氮元素化合价由+2价降低为0价，每生成转移电子，D项错误；
故选B。
11．D
【详解】A．该反应物有一种物质，产物有四种物质，属于分解反应，故A说法正确；
B．从反应方程式看，反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行，故B说法正确；
C．航天飞机用的铝粉与高氯酸铵（NH4ClO4）的混合物为固体燃料，燃料反应为放热反应，反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能，故C说法正确；
D．从反应方程式看，高氯酸铵既做氧化剂又做还原剂，故D说法错误。
故选：D。
12．C
【详解】A．根据图示可知，好氧电极b上发生反硝化反应为硝酸根离子得电子生成氮气，故电极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O，A正确；
B．电极上除发生反硝化反应外，还有氧气得电子的副反应：O2+4e-+4H+=2H2O，B正确；
C．根据B选项可知，故鼓入的空气过多，会降低的转化率，C错误；
D．不考虑副反应，每消耗1molC6H12O6，转移的电子数24mol，根据电极反应2+10e-+12H+=N2↑+6H2O和元素守恒规律，则理论上可以处理的物质的量应4.8mol，D正确；
答案选C。
13．C
【分析】由题中电子移动方向可知Cd为负极，NiO(OH)为正极。
【详解】A．放电时，向负极a移动，故A错误；
B．放电时，负极a极失电子，发生氧化反应，故B错误；
C．根据图示，放电时a极为负极、b极为正极，则充电时a与电源负极相连、b与电源正极相连，电流的方向：正极→b极→电解质溶液→a极→负极，故C正确；
D．充电时，a极的电极反应式为，故D错误。
故答案选C。
14．B
【详解】A．Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，Zn片逐渐溶解，Cu片上可看到有气泡产生，A正确；
B．图2中原电池工作时，Zn作负极，Cu作正极，H＋带正电荷，应该向正极Cu片移动，B错误；
C．由于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C正确；
D．图2中假设负极消耗65 g Zn，则转移2 mol电子，正极产生2 g H2，而图3中负极消耗65 g Zn，也转移2 mol电子，则正极析出64 g Cu，正极产物的质量比为1∶32，D正确；
故选B。
15．C
【详解】A．反应①为用太阳能电池电解水制氢气和氧气，涉及的能量变化：太阳能→电能→化学能，故A正确；
B．CO2合成甲醇，每消耗1mol CO2，C元素的化合价由+4降为-2价，因此每生成1molCH3OH，消耗1mol CO2，转移6mol电子，转移电子数为6 NA，故B正确；
C．结构简式为HOCH2COCH2OH，含共用电子对数12个，1molC3中含共用的电子对数为12 NA，故C错误；
D．由C6→淀粉的过程中涉及C-O键、O-P键，O-H键的断裂和C-O键、O-H键的形成，故D正确；
故答案选C。
16．(1)CE
(2) A C
(3) 63
(4)AD
(5)
【详解】（1）A．甲中锌铜没有形成闭合电路，没有构成原电池，故A错误；
B．甲中锌铜没有形成闭合电路，甲中铜片表面没有气泡产生，故B错误；
C．两烧杯中均发生反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2，氢离子浓度降低，溶液的均增大，故C正确；
D．乙构成原电池，锌是负极、铜是正极，电子从锌片经导线流向铜片，故D错误；
E．乙构成原电池，锌是负极、铜是正极，乙溶液中向锌片方向移动，故E正确；
选CE。
（2）甲没有构成原电池，将化学能转化成热能，选A；乙为原电池，将化学能转化成电能，选C。
（3）根据Zn+H2SO4=ZnSO4+H2，Zn元素化合价由0升高为+2，氢元素化合价由+1降低为0，若反应过程中有电子发生转移，反应消耗1molZn、生成1mol氢气，则生成的氢气在标况下的体积为22.4L；溶液质量增加65g-2g=63g。
（4）A. 是氧化还原反应，有电子转移，可以作为原电池工作时发生的反应，故选A；
B. 不是氧化还原反应，没有电子转移，不能可以作为原电池工作时发生的反应，故不选B；
C. 不是氧化还原反应，没有电子转移，不能可以作为原电池工作时发生的反应，故不选C；
D. 是氧化还原反应，有电子转移，可以作为原电池工作时发生的反应，故选D；
选AD。
（5）锌的活泼性大于铜，乙中锌为负极，负极电极反应方程式为。
17．(1)d
(2) Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- 增强
(3) 负 正 O2+4e-=2O2- CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 5.6
【详解】（1）由图可得该反应为吸热反应，而a为化合反应，b为活泼金属与酸反应，c为活泼金属与水反应，均为放热反应，d为吸热反应，故选d。
（2）根据总反应中化合价的变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，电极反应为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，则正极为Ag2O，被还原，电极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，电解池中氢氧根量不变，水的量减少，导致氢氧根离子浓度增大，故碱性增强，故答案为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-；增强；
（3）固体氧化物甲烷燃料电池，根据化合价的变化可知，甲烷中碳的化合价从-4升高到+4，a电极为燃料电池的正极，b电极为燃料电池的负极，固体电解质中的阳离子向正极移动，即向a极移动，故答案为：负；正；
a电极为燃料电池的正极，反应式为O2+4e-=2O2-；b电极为燃料电池的负极，甲烷失电子结合氧离子生成二氧化碳和水，甲烷的化合价升高了8，失去8e-，故b电极的电极反应式为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O；燃料电池是利用可燃物与氧气反应，生成二氧化碳和水，电池的总反应方程式为：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O；根据甲烷和电子的物质的量关系：CH4~8e-，b电极的电极反应式为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O，2mol电子转移时，消耗0.25mol甲烷，根据V=nVm=0.25mol×22.4L/mol=5.6L。
18．(1)A
(2) 放出 9
(3)C
(4) 正极
(5) A到B 减小
【详解】（1）键能越大，物质越稳定，HCl的键能最大，最稳定；
（2）反应，生成2molHI，断键吸收的能量为151kJ+436kJ=587kJ，成键放出的热量为2×298kJ=596kJ，则生成2molHI，放出9kJ的热量；
（3），该电池放电时，Fe元素化合价降低，发生还原反应的物质是Fe(OH)2；
（4）该燃料电池，电流的方向c到d，说明c电极为正极，d电极为负极，负极发生氧化反应，电解质环境为高温下能传导，则负极的电极反应式为；
（5）通O2的一极为正极，则B为正极，A为负极，向正极移动，即移动方向为A到B；B电极为酸性环境下O2得电子的反应，电极反应式为；A极电极反应产生H+，pH减小。
19．(1) 放热
(2)锥形瓶
(3)
(4)溶液
(5)
【分析】实验II利用碳酸钙和盐酸反应制备二氧化碳，其中混有杂质氯化氢和水蒸气，通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，干燥纯净的二氧化碳在装置D中与过氧化钠反应产生氧气和碳酸钠，通过E装置除去过量的二氧化碳，最后由F装置收集产生的氧气。
【详解】（1）将1~2mL水滴入盛有1~2g过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的小木条伸入试管中，观察到带火星的小木条复燃，说明生成了O2，用手触摸试管外壁，感觉发烫，说明该反应是放热反应；
（2）由图可知，装置A中盛装碳酸钙的仪器名称是锥形瓶；
（3）D中发生反应是二氧化碳和过氧化钠的反应，产生氧气和碳酸钠，化学方程式：；
（4）氢氧化钠溶液可以用于吸收二氧化碳，装置E中盛装的试剂是溶液；
（5）二氧化碳和过氧化钠的反应，产生氧气和碳酸钠，G中得到的物质是。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
