2024届高三新高考化学大一轮专题练习：化学反应与能量变化

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习：化学反应与能量变化，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

2024届高三新高考化学大一轮专题练习--化学反应与能量变化
一、单选题
1．（2023春·辽宁抚顺·高三校联考期中）下列各组材料组成如图装置，电流表指针能发生偏转的是

选项
A
B
C
D
M
石墨
Zn
Fe
Al
N
Ag
Ag
Cu
Al
P
稀硫酸
蔗糖溶液
溶液
NaOH溶液
A．A B．B C．C D．D
2．（2023·上海·统考高考真题）为探究与一元酸HA(mol·L)的化学反应热效应，进行了如下四组实验。已知℃。
实验序号
试剂I
试剂Ⅱ
反应前温度
反应后温度
①
40 mL
2.12 g
25℃

②
20 mL HCl+20 mL
2.12 g
25℃

③
20 mL +20 mL
2.12 g
25℃

④
20 mL HCl
2.12 g 与20 mL 形成的溶液
25℃

下列说法错误的是
A．溶于水放热 B．与HCl反应放热
C． D．
3．（2023春·安徽·高三芜湖一中校联考阶段练习）a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，H+移向d极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为
A．b＞a＞d＞c B．b＞d＞a＞c C．b＞a＞c＞d D．b＞d＞a＞c
4．（2023春·江苏盐城·高三校联考阶段练习）以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。下列说法错误的是

A．该电池工作时能量由化学能转化为电能
B．A极为电池正极，发生氧化反应
C．负极的电极反应式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
D．该电池的总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O
5．（2023春·广东深圳·高三校联考期中）某反应的反应物和生成物的相对能量如图所示，下列有关说法正确的是
  
A．该反应的发生不需要加热或点燃
B．该反应可看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”
C．该图可表示灼热的木炭与二氧化碳反应过程的能量变化
D．该反应过程反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量
6．（2023春·河南新乡·高三延津县第一高级中学校考期中）纸电池的组成与传统电池相似，主要包括电极、电解液和隔离膜，其结构如下图，下列不能用作纸电池电极和电解质的是
  
A．铜、锌、稀硫酸 B．铜、锌、氯化钠
C．铜、银、乙醇 D．铝、碳棒、氢氧化钠
7．（2023春·河北衡水·高三河北阜城中学校考阶段练习）下列四个常用电化学装置的叙述错误的是




图Ⅰ水果电池图
图Ⅱ干电池
图Ⅲ铅蓄电池
Ⅳ氢氧燃料电池
A．图Ⅰ所示电池中，电流从铜片流出
B．图Ⅱ所示干电池中锌皮作负极
C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电过程中硫酸溶液浓度减小
D．图Ⅳ所示在燃料电池中，能量转化形式为：化学能→热能→电能
8．（2023春·江西萍乡·高三统考期中）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是
  
A．电子的移动方向是从Cu流向Zn
B．溶液中Zn2+从甲通过交换膜移向乙
C．Cu棒电极反应式为：2H++2e－=H2↑
D．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量减小，乙池溶液的总质量增大
9．（2023春·江西萍乡·高三统考期中）利用太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示：
    
下列说法错误的是
A．整个过程实现了光能向化学能的转换
B．过程I吸收能量，过程Ⅱ放出能量
C．过程Ⅲ是氧化还原反应
D．总反应反应物的总能量大于生成物的总能量
10．（2023春·高三课时练习）已知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)，该反应放出的热量为Q kJ。下列能量图与该反应所体现的能量关系匹配的是
A．   B．   C．   D．  
11．（2023春·黑龙江大庆·高三大庆中学校考期中）下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是
A．生成物总能量一定低于反应物总能量
B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C．通过比较反应物具有的总能量和生成物具有的总能量判断反应是放热还是吸热
D．石墨完全转化为金刚石时，要吸收热量，说明金刚石比石墨更稳定
12．（2023春·湖南·高三桃江县第一中学校联考期中）热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为，下列有关说法正确的是

A．该电池在常温时就能正常工作
B．放电过程中，向正极移动
C．正极反应式：
D．每转移0.4mol电子，理论上生成41.4gPb
13．（2023春·安徽阜阳·高三统考期中）图示为反应X=Z的能量变化图，其中X为气态化合物。下列有关叙述错误的是
  
A．反应X=Z属于放热反应
B．反应中断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量
C．寻找合适的电极和电解质溶液可以将X=Z反应设计成原电池
D．图示反应X=Z的能量变化为(a-c)kJ•mol-1

二、多选题
14．（2023春·安徽池州·高三统考期中）氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。

下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是
A．该电池工作时电能转化为化学能
B．O2在b电极上发生还原反应
C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

三、非选择题
15．（2023春·贵州遵义·高三仁怀市第一中学校联考期中）I.如图是利用电化学装置将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。

请回答下列问题：
(1)该装置将_______能转化为______能。
(2)催化剂b表面O2发生_______反应，其附近溶液酸性______(填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(3)催化剂a表面的电极反应式：_______。
II.某废料铁泥主要成分是Fe2O3、FeO和Fe，其他杂质不与硫酸反应。实验室用该废料提取Fe2O3，设计实验流程如图：

(4)步骤(I)充分反应后进行的实验操作名称是______。
(5)步骤(II)中加入H2O2溶液后需要适当加热但温度不能过高，原因是______。
(6)为了检验溶液B中是否有亚铁离子剩余，有同学提出只需要取少量溶液B于试管中并向其中滴加氢氧化钠溶液，然后观察现象即可证明。请你判断该同学的方法是否可行并说出理由______。
(7)步骤(III)中将NaOH溶液换成氨气也可以得到Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为______。
16．（2023春·吉林长春·高三长春外国语学校校考期中）燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。
(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。

①A为生物燃料电池的______(填“正”或“负”)极。
②正极反应式为______。
③放电过程中，H+向______极区迁移(填“A”或“B”)。
④在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是______，通过外电路的电子是_____mol。
(2)一氧化碳无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。

①工作时，O2-电极______移动(填“a”或“b”)。
②电子在外电路中通过传感器的流动方向是______(填“由a向b”或“由b向a”)。
17．（2023春·福建泉州·高三福建省德化第一中学校考阶段练习）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、时，32g甲烷燃烧生成和液态水时放出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___________(填序号)
A．Cu极有产生 B．锌作负极，发生还原反应
C．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)将稀换成溶液，电极质量增加的是___________(填“锌极”或“铜极”)。
18．（2023春·宁夏石嘴山·高三平罗中学校考期中）现代社会应用最广泛的能源之一。
(1)某原电池装置如图所示：   
  
①负极反应是___________。
②电子由___________片通过导线流向___________片。(填化学式)
③一段时间后，溶液的pH___________。(填“增大”或“减小”)　　
④溶液中的H+向___________片移动。(填化学式)
(2)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)+Cu(s)=Cu2＋(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示：
  
请回答下列问题：
①电极X的材料是___________(填化学式) ；正极上发生的电极反应式为___________；
②当导线中通过了0.1mol电子时，银棒增重___________ g

参考答案：
1．C
【详解】A．Ag、石墨与稀硫酸都不反应，不能构成原电池，电流表指针不能发生偏转，故不选A；
B．蔗糖是非电解质，蔗糖溶液不导电，不能构成原电池，电流表指针不能发生偏转，故不选B；
C．铁的活泼性大于铜，铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，Fe、Cu、FeCl3溶液构成原电池，铁为负极、铜为正极，电流表指针能发生偏转，故选C；
D．M、N两个电极相同，不能构成原电池，电流表指针不能发生偏转，故不选D；
选C。
2．D
【详解】A．由实验①可知，溶于水后，温度℃，则该过程放热，A正确；
B．由实验①②对比可知，温度，则与HCl反应放热，B正确；
C．由实验②③对比可知，将盐酸换成醋酸，醋酸是弱酸，其电离过程是吸热的，则温度，C正确；
D．实验②④对比可知，实验④中减少了碳酸钠溶解的过程，则放出的热量会少一些，故，D错误；
故选D。
3．A
【详解】若a、b相连，电流由a经导线流向b，a为正极，则活泼性：；若c、d相连，d极质量减小，d为负极，则活泼性：；a、c相连，c极上产生大量气泡，c为正极，则活泼性：；a、d相连，移向d极，d为正极，则活泼性：；所以金属活动性顺序由强到弱：，A项正确。
4．B
【分析】甲烷燃料电池中甲烷发生氧化反应，故B极为负极，A为正极，据此分析。
【详解】A．电池工作时化学能转化为电能，故A正确；
B．A电极通入氧气，化合价降低，发生还原反应，故B错误；
C．B电极通入甲烷，甲烷失去电子和阳离子结合生成二氧化碳和水，其反应式为CH4+4O2−-8e-=CO2+2H2O，故C正确；
D．甲烷燃料电池是化学能转化为电能，不是化学能变为热能，该电池的总反应：CH4+2O2 =CO2+2H2O，故D正确。
故答案为B。
5．D
【分析】由反应物的总能量高于生成物的总能量，故为放热反应。
【详解】A．加热是反应条件，与反应吸放热没有必然联系，故A错误；
B．吸热反应可看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”，故B错误；
C．灼热的木炭与二氧化碳反应为吸热反应，故C错误；
D．该反应为放热反应，故反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量，故D正确；
故选D。
6．C
【详解】A．锌和稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌 ，所以铜、锌、稀硫酸可以形成原电池，A错误；
B．铜、锌、氯化钠，可以形成原电池，在正极氧气得电子，B错误；
C．铜、银、乙醇不能形成原电池，C正确；
D．铝与氢氧化钠、水反应生成偏铝酸钠、氢气，所以铝、碳棒、氢氧化钠可以形成原电池，D错误；
故选C。
7．D
【详解】A．图Ⅰ是铜锌水果电池，锌做负极，铜作正极，故电流从正极铜片流出，A正确；
B．锌锰干电池，石墨做正极，锌筒做负极，B正确；
C．铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，可以反复充放电属于二次电池，放电过程中硫酸溶液浓度减小，C正确；
D．燃料电池为原电池，能量转化主要形式为：化学能→电能，D错误；
故选D。
8．B
【详解】A．根据分析，锌为负极，铜为正极，则电子的移动方向是从负极(Zn)流向正极(Cu)，故A错误；
B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，在根据原电池“同向相吸”，则溶液中Zn2+从甲通过交换膜移向乙，故B正确；
C．Cu棒为正极，铜棒上是溶液中的铜离子得到电子变为铜单质，其电极反应式为：Cu2++2e－=Cu，故C错误；
D．电池工作一段时间后，锌失去电子变为锌离子，锌离子移向乙池，则甲池溶液的总质量不变，而乙池溶液中1mol铜离子得到电子变为铜单质的同时有1mol锌离子移动过来，因此溶液的总质量增大，故D错误。
综上所述，答案为B。
9．D
【详解】A．太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水，因此整个过程实现了光能向化学能的转换，故A正确；
B．过程I是断键，吸收能量，过程Ⅱ是成键，放出能量，故B正确；
C．过程Ⅲ是双氧水变为了氧气和氢气，化合价发生了改变，是氧化还原反应，故C正确；
D．分解水是一个吸热反应，则反应物的总能量小于生成物的总能量，故D错误。
综上所述，答案为D。
10．B
【详解】A．该反应是放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应放出热量，而图像A体现的是生成物的能量比反应物的总能量高，属于吸热反应，A错误；
B．该反应是放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应放出热量，而图像B与反应事实相吻合，B正确；
C．该反应是放热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量高，发生反应时会放出热量，化学反应放出的热量是反应物总能量与生成物总能量之差，C错误；
D．该反应是放热反应，则反应物的总能量比生成物的总能量高，图示D显示的生成物的总能量比反应物总能量高，属于吸热反应，与反应事实相违背，D错误；
故合理选项是B。
11．C
【详解】A．化学反应有吸热反应也有放热反应，故生成物总能量不一定低于反应物总能量，当生成物总能量低于反应物总能量时反应放热，相反反应吸热，A错误；
B．反应速率的大小与吸热反应还是放热反应无关，即放热反应的反应速率不一定大于吸热反应的反应速率，B错误；
C．通过比较反应物具有的总能量和生成物具有的总能量判断反应是放热还是吸热，当前者大于后者则反应放热，反之则吸热，C正确；
D．石墨完全转化为金刚石时，要吸收热量，说明金刚石比石墨能量高，物质能量越低越稳定，因此石墨比金刚石稳定，D错误；
故选：C。
12．D
【详解】A．热激活电池的电解质为无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，在常温不能正常工作，故A错误；
B．放电过程中，根据原电池“同性相吸”，则向负极Ca电极移动，故B错误；
C．原电池总反应可知Ca为原电池的负极，被氧化生成，反应的电极方程式为，故C错误；
D．根据得失电子守恒规律，每转移2mol电子生成1mol Pb，则每转移0.4mol电子，理论上生成Pb为，故D正确。
综上所述，答案为D。
13．C
【详解】A．由图可知，反应物X的能量高于生成物Z的能量，所以该反应是放热反应，A正确；
B．对于放热反应，断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量，B正确；
C．不确定X→Z的反应是不是氧化还原反应，所以不一定能设计成原电池，C错误；
D．由图可知，反应X=Z的能量变化为(a-c)kJ•mol-1，D正确；
故答案为：C。
14．BD
【分析】氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，通入氢气的a电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-=2H+，通入氧气的b电极为原电池的正极，电极反应式为O2+ 4H++ 4e-=2H2O， 工作时，电子由负极经外电路流向正极。
【详解】A．氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，故A项错误；
B．由上述分析可知，电极b为正极，O2在b电极上发生还原反应，故B项正确；
C．原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即电子由电极a通过导线流向电极b，故C项错误；
D．氢氧燃料电池最终生成水，不污染环境，属于绿色电源，故D项正确；
故选BD。
15．(1) 化学 电
(2) 还原 减弱
(3)SO2+2H2O-2e-=SO+4H+
(4)过滤
(5)适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解
(6)不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验
(7)3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH

【分析】II.铁泥中的Fe2O3、FeO和Fe和足量硫酸反应得含Fe3+、Fe2+、H+的溶液A，用H2O2将Fe2+氧化成Fe3+所得溶液B含Fe3+，加NaOH溶液将Fe3+沉淀，过滤得Fe(OH)3沉淀，将Fe(OH)3沉淀洗涤、加热得Fe2O3固体，据此解答。
【详解】（1）该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能。
（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此b表面发生还原反应，催化剂b处的反应为：O2+2H++2e-=H2O，酸性减弱。
（3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为：SO2+2H2O−2e−==+4H+。
（4）将溶液和沉淀分离的操作名称为过滤，故答案为：过滤。
（5）适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解。
（6）不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验。
（7）氨水和Fe3+反应生成氢氧化铁的离子方程式为3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH。
16．(1) 正 O2+4H++4e－=2H2O A 22.4L 4
(2) a 由a向b

【详解】（1）①葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，燃料为负极，氧化剂为正极，则A为生物燃料电池的正极；故答案为：正。
②该燃料电池传递氢离子，则正极反应式为O2+4H++4e－=2H2O；故答案为：O2+4H++4e－=2H2O。
③放电过程中，根据“同性相吸”，则H+向正极即A极区迁移；故答案为：A。
④在电池反应中，每消耗1mol氧气，转移4mol电子，1mol葡萄糖变为二氧化碳转移24mol电子，生成6mol二氧化碳，则理论上生成二氧化碳1mol，标准状况下的体积是22.4L，通过外电路的电子是4mol；故答案为：22.4L；4。
（2）①根据图中信息CO为燃料，作负极，空气中氧气是氧化剂，作正极，根据“同性相吸”，因此工作时，O2-电极负极即a移动；故答案为：a。
②电子从负极经外电路移向正极，因此电子在外电路中通过传感器的流动方向是a向b；故答案为：a向b。
17．(1)    或者    
(2)放热
(3)Ⅲ
(4)AD
(5)
(6)11.2
(7)铜极

【详解】（1）已知32gCH4燃烧生成液态水时放出热量为1780.6kJ，即1molCH4燃烧放出的热量为890 kJ，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。答案为放热；
（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。答案为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。
A．Cu发生还原反应，2H++2e-= H2↑，A项正确；
B．Zn为负极，发生氧化反应，B项错误；
C．H+移向Cu极，C项错误；
D．电子从负极流出经导线到达正极，即从Zn经导线到达Cu，D项正确；
故选AD。
（5）Cu发生还原反应，2H++2e-= H2↑。答案为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电子时，产生的H2为11.2L。答案为11.2L；
（7）若换成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。答案为铜极。
18．(1) Zn Zn Cu 增大 Cu
(2) Cu Ag++e-=Ag 10.8

【分析】(1)由题干图示信息可知，Zn比Cu活泼，故Zn为原电池的负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，(2)由题干方程式2Ag＋(aq)+Cu(s)=Cu2＋(aq)+2Ag(s)可知，反应中Ag+被还原，即Ag+在正极上发生电极反应Ag++e-=Ag，Cu失去电子发生氧化反应，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，故该电池负极材料X为Cu，正极材料为Ag，电解质溶液为AgNO3溶液，据此分析解题。
【详解】（1）①由分析可知，Zn比Cu活泼，故负极反应是Zn，故答案为：Zn；
②由分析可知，Zn为负极，Cu为正极，故电子由负极即Zn片通过导线流向正极即Cu片，故答案为：Zn；Cu；
③由分析可知，正极发生电极反应为：2H++2e-=H2↑，消耗H+故一段时间后，溶液的pH增大，故答案为：增大；
④已知原电池的电解质溶液中，阳离子移动正极，阴离子移动负极，故溶液中的H+向正极即Cu片移动，故答案为：Cu；
（2）①由分析可知，电极X的材料是Cu；正极即Ag上发生的电极反应式为Ag++e-=Ag，故答案为：Cu；Ag++e-=Ag；
②根据正极反应方程式：Ag++e-=Ag和电子守恒可知，当导线中通过了0.1mol电子时，银棒增重0.1mol×108g/mol=10.8g，故答案为：10.8。