2024年高考化学必修第二册人教 第05周 化学反应与能量变化（解析版）

第05周化学反应与能量变化时间：45分钟满分：100分第Ⅰ卷（选择题）一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。1.市售的一次电池品种很多。下列属于一次电池的是（）。A．碱性锌锰电池 B．锌银蓄电池C．磷酸铁锂蓄电池 D．镍镉蓄电池【答案】A【解析】电池分为一次电池、二次电池(或可充电电池)和燃料电池。一次电池是不能充电的电池，二次电池是可充电电池，通常的蓄电池即为二次电池，燃料电池是利用燃料的燃烧反应设计的电池。碱性锌锰电池是一次电池，其他三种电池均不属于一次电池，故选A。2.下列反应中，既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是（）。A．灼热的炭与CO2反应 B．甲烷与O2的燃烧反应C．铝与稀盐酸 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应【答案】A【解析】常见的吸热反应有Ba(OH)2▪8H2O与NH4Cl反应、大多数分解反应等，在化学反应中有元素化合价变化的反应属于氧化还原反应，以此来解答。灼热的炭与CO2反应为吸热反应且该反应中碳元素的化合价发生变化，则属于氧化还原反应，A正确；甲烷与O2的燃烧反应为放热反应，B错误；铝与稀盐酸反应是氧化还原反应又是放热反应，C错误；氯化铵与氢氧化钡晶体反应是非氧化还原反应，D错误。3.下列设备工作时，把化学能转化为电能的是（）。A．硅太阳能电池B．燃气灶C．太阳能集热器D．锂离子电池【答案】D【解析】硅太阳能电池是将太阳能转化为电能，A错误；燃气灶是将化学能转化为热能和光能，B错误；太阳能集热器是将太阳能转化为热能，C错误；锂离子电池是将化学能转化为电能，D正确。4.有甲、乙、丙三种金属，将它们放在稀硫酸中，只有乙无明显现象。若用导线将甲、丙相连后放入稀硫酸中，只有丙电极上产生大量气泡，这三种金属的金属活动性顺序是（）。A.甲＞丙＞乙 B．甲＞乙＞丙 C．丙＞乙＞甲 D．乙＞甲＞丙【答案】A【解析】将甲、乙、丙三种金属放在稀硫酸中，只有乙无明显现象，则乙的金属性最弱；若用导线将甲、丙相连后放入稀硫酸，只有丙电极上产生大量气泡，则甲的金属性强于丙的金属性，所以这三种金属的金属活动性顺序为甲＞丙＞乙，综上所述A符合题意，故选A。5.从如图所示的某气体反应的能量变化分析，以下判断错误的是（）。

A．这是一个放热反应B．该反应可能需要加热C．生成物中的总键能高于反应物中的总键能D．反应物比生成物更稳定【答案】D【解析】根据题中气体反应的能量变化可知，本题考查反应能量变化，运用反应物总能量大于生成物总能量的反应是放热反应分析。图像分析可知反应物能量高于生成物，反应是放热反应，A正确；反应可能需要吸收能量引发反应进行，B正确；反应是放热反应，生成物中的总键能高于反应物中的总键能，C正确；物质能量越低越稳定，生成物比反应物更稳定，D错误。6.下列反应中旧化学键断裂吸收的总能量大于新化学键形成放出总能量的是（）。A．高温下碳和水蒸气反应 B．甲烷燃烧C．酸碱中和反应 D．铁与稀盐酸反应【答案】A【解析】旧化学键断裂吸收的总能量大于新化学键形成放出总能量的是吸热反应，A是吸热反应，B、C、D是放热反应，故选A。7.下列变化过程，属于放热反应的是（）。①NaOH固体溶于水

②炸药爆炸

③Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应

④灼热的木炭在O2中燃烧

⑤酸碱中和反应

⑥煅烧石灰石制生石灰

⑦盐酸溶液中插入打磨过的铝片A.①②④⑤ B．②④⑤⑥⑦ C．②③④⑤ D．②④⑤⑦【答案】D【解析】①NaOH固体溶于水放热，但没有发生化学反应；②炸药爆炸放出大量的热，生成新物质，属于放热反应；③Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应；④灼热的木炭在O2中燃烧放出大量的热，生成CO2，属于放热反应；⑤酸碱中和反应是放热反应；⑥煅烧石灰石制生石灰是分解反应，属于吸热反应；⑦盐酸溶液中插入打磨过的铝片属于活泼金属跟酸的反应，是放热反应，故选D。8.已知化学反应A2（g）+B2（g）=2AB（g）的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是（）。A．该反应需要在加热条件下才能进行B．断裂1molA-A键和1molB-B键，吸收akJ能量C．A2的总能量一定低于AB的总能量D．每生成2molAB(g)放出的能量为（a-b）kJ【答案】B【解析】反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无关，从图象可以看出反应是吸热反应，但不能确定该反应是否需要在加热条件下才能进行，A错误；由图示可知，断裂1molA-A键和1molB-B键，需吸收akJ能量，B正确；1molA2和1molB2的总能量低于2molAB的能量，但A2的总能量不一定低于AB的总能量，C错误；依据图象分析，1molA2和1molB2反应生成2molAB，每生成2molAB(g)吸收(a-b)kJ热量，D错误。9.关于原电池的说法正确的是（）。A．电流从原电池的负极流向正极B．电子从发生还原反应的电极流出C．原电池是将化学能转变为电能的一种装置D．原电池的两个电极，一定是由活动性不同的两种金属组成【答案】C【解析】原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，电流从原电池的正极沿导线流向负极，A错误；原电池放电时，负极上失去电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，所以电子从发生氧化反应的电极流出，B错误；原电池是把化学能转变为电能的装置，C正确；原电池的两极，可由金属构成，也可由能导电的非金属和金属材料构成，D错误。10.汽车的启动电源常用蓄电池，其结构如图所示，放电时其电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。根据此反应判断，下列叙述中正确的是（）。A．PbO2作为负极，被氧化B．放电时，化学能转化为电能C．负极反应是Pb-2e-=Pb2+D．电池放电时，电子由Pb电极流出经电解液流向PbO2电极【答案】B【解析】该装置为原电池时，铅为负极，发生氧化反应，A错误；放电时该装置为原电池，化学能变成电能，B正确；负极反应为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，C错误；电池放电时，电子由Pb电极流出经导线流向PbO2电极，11.如图装置的说法正确的是（）。A．图I所示装置能将化学能转化为电能B．图II所示装置属于一次电池C．图III所示装置中铜棒为正极D．图IV工作时，电子由碳棒通过导线流向锌筒【答案】C【解析】图I所示装置没有形成闭合回路，不能构成原电池，A错误；图II所示装置是铅蓄电池，属于二次电池，B错误；图III所示装置可构成原电池，铜棒为正极，该电极上发生还原反应，C正确；图IV为锌锰干电池，工作时电子由锌筒通过导线流向碳棒，D错误。12.日常所用锌－锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为Zn－2e－＝Zn2＋，2MnO2＋2NH4+＋2e-＝Mn2O3＋2NH3＋H2O。有关锌－锰干电池的叙述中，正确的是（）。A．锌－锰干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极B．锌－锰干电池即使不用，放置过久，也会失效C．锌－锰干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒D．锌－锰干电池可实现化学能向电能和电能向化学能的相互转化【答案】B【解析】原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应，在锌－锰干电池中锌筒为负极，石墨棒为正极，A错误；锌锰干电池失效的主要原因是电池负极锌的自放电，造成锌负极的腐蚀，电池性能下降，另外就是长时间放置导致电解液干枯，电池出现气胀、冒浆、鼓胀以及铜帽生锈等等，B正确；在电池工作时，电子经导线由负极传递到正极，而电流的方向与之相反，所以电流方向是由石墨棒经外电路流向锌筒，C错误；干电池是一次性电池，不能充电，D错误。13.N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)的过程中能量变化情况如下图a所示，下列说法不正确的是（）。A．等质量的N2(g)、N2(l)具有的能量不相同N2（g）+O2（g）=2NO（g）B．N2（g）+O2（g）=2NO（g）的能量关系可用图b表示C．1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量在N2(g)和O2(g)的反应过程中，断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量【答案】D【解析】N2(l)变为N2(g)需吸收能量，故等质量的N2(g)、N2(l)具有的能量不相同，A正确；反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差，则N2（g）+O2（g）=2NO（g）的反应热△H=(946kJ/mol+498kJ/mol)-(2×632kJ/mol)=+180kJ/mol，说明该反应为吸热反应，生成物的能量比反应物的能量高，因此反应的能量变化可以用图b表示，B正确；形成1molNO(g)中的化学键需要释放632kJ的能量，则1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量，C正确；根据选项B分析可知：断裂反应物化学键吸收的总能量大于形成生成物化学键释放的总能量，D错误。14.以下是生活中常见的三种化学电源。下列说法正确的是（）。A．三种电池都属于一次电池B．铅蓄电池放电时，Pb为电源负极，发生氧化反应，电极质量不断减少C．锌锰干电池放电时，电流从石墨棒经外电路流向锌筒D．银锌纽扣电池正极的电极反应为Ag2O+2e-+2H+=2Ag+H2O【答案】C【解析】铅蓄电池为可充电电池，A错误；铅蓄电池放电时，Pb为电池的负极，发生的电极反应式为Pb+SO42--2e-=PbSO4，电极质量增加，B错误；锌锰干电池放电时，锌为负极，石墨为正极，电流从石墨棒经外电路流向锌筒，C正确；银锌纽扣电池的电解质溶液为碱性，正极的电极反应式为Ag2O+2e-+2H2O=2Ag+2OH-，D15.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn（OH）2。下列说法不正确的是（）。A．电池工作时，Ag2O是正极B．负极的电极反应是Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2C．电池工作时，电子从锌极经过KOH溶液流向Ag2OD．工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强【答案】C【解析】反应中锌失去电子，被氧化，锌是负极，氧化银得到电子，被还原，因此电池工作时，Ag2O是正极，A正确；锌是负极，负极的电极反应是Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2，B正确；电池工作时，电子从锌极经过导线流向Ag2O，电子不能利用溶液传递，C错误；负极的电极反应是Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2，正极反应式为Ag2O+2e－+H2O＝2OH－+2Ag，所以工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强，D正确。第Ⅱ卷（非选择题）非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。16.氢气是未来最理想的能源，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O2H2↑＋O2↑。制得的氢气可用于燃料电池。试回答下列问题：（1）分解海水时，能转变为能，二氧化钛作。生成的氢气用于燃料电池时，能转变为能。水分解时，断裂的化学键为键，分解海水的反应属于(填“放热”或“吸热”)反应。（2）某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应如下：A极：2H2＋2O2－－4e－=2H2OB极：O2＋4e－=2O2－则A极是电池的极；电子从该极(填“流入”或“流出”)。【答案】（1）太阳化学催化剂化学电H—O吸热（2）负流出【解析】（1）科学家利用太阳能在催化剂（二氧化钛）作用下，使海水分解，所以是太阳能转变为化学能；水发生分解反应，O-H键发生断裂，该反应过程为吸热反应；生成的氢气用于燃料电池时，是把化学能转变为电能。（2）氢气在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，所以A极是失去电子发生氧化反应的电极，所以A极是负极，又因为电子的流向与电流方向相反，故电子从该极流出。17.I．研究化学反应中的能量变化，能更好地利用化学反应为生产和生活服务。1已知25℃、101kPa时，32g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放出1780.6kJ热量，则该条件下反应的热化学方程式为。Ⅱ．反应Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2↑的能量变化如图所示。（2）该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。（3）如图三个装置中，不能证明“锌与稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是(填序号)。Ⅲ．如图是某兴趣小组设计的原电池示意图。（4）下列实验叙述合理的是___________（填字母）。A．Cu极有H2产生 B．锌作负极，发生还原反应C．H+向Zn极移动 D．电子由Zn经导线流向Cu(5)请写出该电池的正极反应式：。(6)若有1mol电子流过导线，则理论上在标准状况下，产生的体积为L。(7)将稀H2SO4换成CuSO4溶液，电极质量增加的是(填“锌极”或“铜极”)。【答案】（1）CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）∆H=-890.3kJ/mol

或者2CH4（g）+4O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）∆H=-1780.6kJ/mol

（2）放热（3）Ⅲ（4）AD（5）2H++2e-=H2↑（6）11.2（7）铜极【解析】（1）已知32gCH4燃烧生成液态水时放出的热量为1780.6kJ，即1molCH4燃烧放出的热量为890kJ，热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)ΔH=-890.3kJ/mol或者2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1)ΔH=-1780.6kJ/mol。（2）从图看出反应物的能量高于生成物的总能量，该反应放热反应。（3）锌和稀硫酸反应放热，装置中的温度升高而Ⅰ、Ⅱ的压强增大，从而Ⅰ中左端红墨水下降，而Ⅱ中烧杯有气泡，但Ⅲ为敞开体系压强变化不大，所以无明显现象。故选Ⅲ。（4）该电池的总反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，Zn更活泼为电池的负极，而Cu为正极。Cu发生还原反应，2H++2e-=H2↑，A正确；Zn为负极，发生氧化反应，B错误；H+移向Cu极，C错误；电子从负极流出经导线到达正极，即从Zn经导线到达Cu，D正确。（5）Cu发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑。（6）2H++2e-=H2↑即当2mol电子转移时产生1molH2，标况下的体积为22.4L。那么1mol电子流过导线，产生H2的体积为11.2L。（7）若将稀H2SO4换成CuSO4，总反应为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，Cu2+在Cu极发生还原反应而析出，故Cu电极质量增加。18.Ⅰ.磷元素有多种性质不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。在常温常压隔绝空气条件下，62g白磷完全转化为红磷，大约放出22kJ的热量，根据以上事实回答下列问题：（1）白磷与红磷中更稳定的是(填“红磷”或“白磷”，下同)；等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，放出热量较多的是。（2）从断键和成键的角度分析反应2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）中能量的变化，化学键的键能如下表所示：化学键键能()436496463则生成1molH2O（g）可以放出热量kJ。（3）N2H4（l）可在O2（g）中燃烧生成N2（g）和水蒸气。已知：16g肼完全反应放出的热量为267kJ，则肼在氧气中燃烧的热化学方程式是。Ⅱ.甲烷(CH4)—空气燃料电池是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图：

（4）图中左侧电极为电源极，该电极的电极反应式为。（5）当电池消耗甲烷2.4g时，消耗的O2的体积为L(标准状况下)。【答案】（1）红磷白磷（2）242（3）N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O(g)

△H=-534kJ∙mol-1（4）负CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+（5）6.72【解析】（1）在常温常压隔绝空气条件下，62g白磷完全转化为红磷，大约放出22kJ的热量，则红磷的能量比白磷低，白磷与红磷中更稳定的是红磷；红磷的能量比白磷低，所以等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，放出热量较多的是白磷。（2）生成1molH2O（g）需断裂1molH-H键、0.5molO=O键，生成2molO-H键，断键吸收的能量为(436+496×0.5)=684kJ，成键放出的能量为463×2=926kJ，所以生成1molH2O（g）放出的热量是(926-684)kJ=242kJ。（3）16g肼完全反应放出的热量为267kJ，则1molN2H4（l）在氧气中燃烧生成N2（g）和水蒸气放出的热量为534kJ，则热化学方程式是N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O(g)

△H=-534kJ∙mol-1。（4）氢离子由左向右移动，所以图中左侧电极为电源的负极，该电极上甲烷失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+。（5）总反应方程式为CH4+2O2=CO2+2H2O，当电池消耗甲烷2.4g时，消耗的O2的体积为2.4g16g/mol×2×22.4L/mol=6.72L。19.Ⅰ．完成下列问题：（1）微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应为Zn+Ag2O+H2O＝Zn(OH)2+2Ag，其正极电极反应式为。（2）甲醇(CH3OH)燃料电池碱性电解质条件下的负极电极反应式是