專題04化學(xué)反應(yīng)與能量變化（知識(shí)串講專題檢測(cè)）（原卷版）

專題04化學(xué)反應(yīng)與能量變化一、化學(xué)反應(yīng)與熱能的轉(zhuǎn)化1．實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論①看到有氣泡產(chǎn)生②用手觸摸反應(yīng)后的試管，手感到熱③用溫度計(jì)測(cè)得反應(yīng)后溫度升高該反應(yīng)放出熱量聞到刺激性氣味，燒杯壁發(fā)涼，木片和燒杯黏在一起，混合物呈糊狀該反應(yīng)吸收熱量2．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)（1）放熱反應(yīng)：釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)。（2）吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。二、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因1．宏觀角度：從反應(yīng)物、生成物總能量角度解釋化學(xué)反應(yīng)中的能量變化放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)總結(jié)：化學(xué)反應(yīng)能量變化(E)＝生成物總能量－反應(yīng)物總能量。E>0，為吸熱反應(yīng)；E<0，為放熱反應(yīng)。2．微觀角度：從化學(xué)鍵角度解釋化學(xué)反應(yīng)中的能量變化用Q(吸)表示反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的總能量，Q(放)表示生成物化學(xué)鍵形成時(shí)放出的總能量。公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能。ΔQ>0，為吸熱反應(yīng)；ΔQ<0，為放熱反應(yīng)。3．化學(xué)反應(yīng)遵循的兩條基本規(guī)律(1)質(zhì)量守恒定律：自然界的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，總質(zhì)量保持不變。(2)能量守恒定律：一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，但體系包含的總能量不變。注意：任何化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)必然伴隨著能量的變化，但化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化不一定都表現(xiàn)為化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化，化學(xué)能也可以與光能、電能等發(fā)生轉(zhuǎn)化。三、人類對(duì)能源的利用1.利用的三個(gè)階段eq\x(柴草時(shí)期)——樹枝雜草↓eq\x(化石能源時(shí)期)——煤、石油、天然氣↓eq\x(多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期)——eq\a\vs4\al(太陽(yáng)能、氫能、核能、海洋能、,風(fēng)能、地?zé)崮艿?（2）化石燃料利用過(guò)程中亟待解決的兩方面問(wèn)題=1\*GB3①一是其短期內(nèi)不可再生，儲(chǔ)量有限；=2\*GB3②二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來(lái)源。5．新能源（1）特點(diǎn)：資源豐富、可以再生、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等。（2）人們比較關(guān)注的新能源有：太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等。四、化學(xué)反應(yīng)與電能1．原電池的概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．原電池工作原理（以ZnCu稀硫酸原電池為例）（1）原電池的工作原理思維模型（2）電子的移動(dòng)方向：從負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。（3）離子的移動(dòng)方向：陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)?！咀⒁狻竣匐娮又荒茉趯?dǎo)線中定向移動(dòng)，離子只能在電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中定向移動(dòng)。(簡(jiǎn)記為：電子不下水，離子不上岸)②負(fù)極區(qū)失電子帶正電，所以帶負(fù)電的陰離子移向負(fù)極，電子流向正極后正極帶負(fù)電，所以溶液中帶正電的陽(yáng)離子移向正極。(簡(jiǎn)記為：負(fù)負(fù)、正正)3．原電池的構(gòu)成條件——“兩極一液一線一反應(yīng)”（1）兩極——兩種活潑性不同的金屬(或一種為能導(dǎo)電的非金屬如碳棒)。（2）一液——電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))。（3）一線——形成閉合回路。（4）一反應(yīng)——能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。4．原電池正、負(fù)極判斷方法（1）據(jù)電極材料——活潑的易失電子的為負(fù)極，不活潑的為正極。（2）據(jù)電子的流向——電子流出的為負(fù)極，電子流入的為正極。（3）據(jù)化學(xué)反應(yīng)——失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。（4）據(jù)電極現(xiàn)象——溶解的為負(fù)極，產(chǎn)生氣體或固體析出的為正極。5．電極反應(yīng)式的書寫思路[特別提醒]若某電極反應(yīng)式較難寫時(shí)，可先寫出較易的電極反應(yīng)式，在保證電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同的情況下，用總反應(yīng)式減去較易的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。五、原電池原理的應(yīng)用1．加快化學(xué)反應(yīng)速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池可以加快反應(yīng)速率。eq\x(原理)—eq\a\vs4\al(原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，使溶液中離子運(yùn)動(dòng)時(shí),相互的干擾減小，使反應(yīng)速率增大。)|eq\x(實(shí)例)—eq\a\vs4\al(實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，可滴入幾滴硫酸銅溶液，形成,原電池，加快反應(yīng)速率。)2．比較金屬活潑性強(qiáng)弱：兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。eq\x(原理)—eq\a\vs4\al(一般原電池中，活潑金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，不活潑金屬作正極，,發(fā)生還原反應(yīng)。)|eq\x(實(shí)例)—eq\a\vs4\al(有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到A極溶解，,B極上有氣泡產(chǎn)生。由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性A>B。)3．用于金屬保護(hù)將被保護(hù)的金屬與比其活潑的金屬連接。eq\x(原理)eq\a\vs4\al(作原電池的正極的金屬材料不參與反應(yīng))eq\x(實(shí)例)eq\a\vs4\al(要保護(hù)一個(gè)鐵制的輸水管道，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。)4．設(shè)計(jì)原電池(1)依據(jù)：已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被氧化)，氧化劑為電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子(或在正極上被還原)。(2)步驟：以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu為例。步驟實(shí)例將反應(yīng)拆分為電極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－=Fe2＋正極反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu選擇電極材料負(fù)極：較活潑金屬，一般為發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬Fe正極：活潑性弱于負(fù)極材料的金屬或石墨Cu或C選擇電解質(zhì)一般為與負(fù)極反應(yīng)的電解質(zhì)CuSO4溶液畫出裝置圖六、常見的化學(xué)電源1.鋅錳干電池（1）結(jié)構(gòu)：鋅錳干電池是以鋅筒作負(fù)極，石墨棒作正極，在石墨棒周圍填充糊狀的MnO2和NH4Cl作電解質(zhì)溶液。（2）原理：鋅錳干電池屬于一次性電池，放電之后不能充電(內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無(wú)法逆向進(jìn)行)。負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，正極發(fā)生的電極反應(yīng)為2MnO2＋2NH4+＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。2.充電電池（1）充電電池屬于二次電池。有些充電電池在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行，生成物重新轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，使充電、放電可在一定時(shí)間內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。（2）常見充電電池：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。3．燃料電池(1)燃料電池是通過(guò)燃料與氧化劑在兩個(gè)電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。如氫氧燃料電池、CH4燃料電池、CH3OH燃料電池等。(2)燃料電池與火力發(fā)電相比，能量轉(zhuǎn)化率高。與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供。(實(shí)驗(yàn)裝置如下)

①氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分成酸性、堿性和中性三種。酸性堿性中性負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O2H2－4e－=4H＋正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－O2＋2H2O＋4e－=4OH－電池總反應(yīng)式2H2＋O2=2H2O1．下列化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化符合下圖的是A．CaO＋H2O=Ca(OH)2 B．Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑C．CaCO3CaO＋CO2↑ D．CH3COOH＋NaOH=CH3COONa+H2O2．下列裝置中能組成原電池的是A． B．C． D．3．已知反應(yīng)X+Y=M+N為放熱反應(yīng)，關(guān)于該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是A．X的能量一定高于MB．Y的能量一定高于NC．X和Y的總能量一定高于M和N的總能量D．因該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故不必加熱就可發(fā)生反應(yīng)4．為將反應(yīng)2Al+6H+=2Al3++3H2↑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，下列裝置能達(dá)到目的的是(鋁條均已除去了氧化膜)A． B． C． D．5．電池因能提供持久穩(wěn)定的電力支持，滿足不同領(lǐng)域的需求，故應(yīng)用廣泛。如圖為鐵—碳原電池的裝置示意圖，下列說(shuō)法正確的是A．鐵片是原電池的正極 B．該裝置能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．電子由鐵片流出經(jīng)過(guò)電流計(jì)流向碳棒 D．碳棒上的電極反應(yīng)式為6．如圖在盛有水的燒杯中，鐵圈和銅圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地從燒杯中央滴入硫酸銅溶液。片刻后可觀察到的現(xiàn)象是（指懸吊的金屬圈）A．鐵圈和銅圈左右搖擺不定 B．保持平衡狀態(tài)不變C．鐵圈向下傾斜 D．銅圈向下傾斜7．a(chǎn)、b在金屬活動(dòng)性順序中均位于氫的前面，a還可以從b的硝酸鹽溶液中置換出b。將a、b用導(dǎo)線相連放入溶液中，下列敘述不正確的是A．導(dǎo)線中有電流。電流方向由b流向a B．a(chǎn)質(zhì)量減小，b質(zhì)量增加C．b上有氫氣產(chǎn)生 D．a(chǎn)發(fā)生氧化反應(yīng)，b上發(fā)生還原反應(yīng)8．已知熱化學(xué)方程式：C(s，石墨)C(s，金剛石)3.9kJ。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A．石墨和金剛石完全燃燒，后者放熱多B．金剛石比石墨穩(wěn)定C．等量的金剛石儲(chǔ)存的能量比石墨高D．石墨很容易轉(zhuǎn)化為金剛石9．下列關(guān)于四種電池的敘述正確的是A．電池Ⅰ中電子的流向：Zn→Cu→稀硫酸→ZnB．電池Ⅱ中石墨棒上發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄C．電池Ⅲ工作時(shí)，兩極質(zhì)量均增加D．電池Ⅳ中正極的電極反應(yīng)式：O2+4e+2H2O=4OH10．比較X、Y、Z、W四種金屬的活動(dòng)性，方案及相關(guān)現(xiàn)象如下：①將四種金屬各自浸入稀硫酸中，只有W表面無(wú)氣泡產(chǎn)生；②將X、Y用導(dǎo)線連接浸入稀硫酸中，X上產(chǎn)生氣泡；③將Y、Z用導(dǎo)線連接浸入稀硫酸中，Z極質(zhì)量減輕。則四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)锳．Z>Y>X>W B．Z>X>Y>W C．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W11．X、Y兩根金屬棒插入Z溶液中構(gòu)成如圖所示裝置，實(shí)驗(yàn)中電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)X極變細(xì)，Y極變粗，則X、Y、Z溶液可能是下列中的編號(hào)XYZ溶液ACuZn稀硫酸BZnCu硝酸銀溶液CAgZn硫酸銅溶液DAgCu稀硫酸A．A B．B C．C D．D12．如圖為N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成NO(g)過(guò)程中的能量變化。下列說(shuō)法正確的是

A．通常情況下，O2(g)比N2(g)穩(wěn)定B．N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成NO(g)是吸熱反應(yīng)C．N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成1molNO(g)放出632kJ能量D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量大于2molNO(g)具有的總能量13．下圖是鉛蓄電池的模擬裝置圖，鉛蓄電池是典型的二次電池，其總反應(yīng)式為：，下列說(shuō)法正確的是

A．放電時(shí)，閉合斷開，正極反應(yīng)是：B．充電時(shí)，閉合斷開，鉛蓄電池正極接外電源負(fù)極，電極反應(yīng)式為：C．閉合斷開，放電過(guò)程中，向電極移動(dòng)，溶液的不斷增大D．放電時(shí)，閉合斷開，當(dāng)外電路上有電子通過(guò)時(shí)，溶液中消耗的物質(zhì)的量為14．某電池以和Zn為電極材料，KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說(shuō)法正確的是A．Zn為電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．正極反應(yīng)式為C．該電池放電過(guò)程中電解質(zhì)溶液濃度不變D．電池工作時(shí)向負(fù)極遷移15．鋅銀紐扣電池具有質(zhì)量小、體積小、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。電池的總反應(yīng)為，下圖為其構(gòu)造示意圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．Ag2O電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電子由負(fù)極經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液移向正極C．負(fù)極的電極反應(yīng)：D．該鋅銀紐扣電池為一次電池16．某化學(xué)興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流表指針偏轉(zhuǎn)方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Mg、AlNaOH溶液偏向Mg下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．實(shí)驗(yàn)1正極的電極反應(yīng)為2H++2e=H2↑B．實(shí)驗(yàn)2溶液中H+向Al電極移動(dòng)C．實(shí)驗(yàn)3電子從鋁片流向鎂片D．鋁作原電池的正極或負(fù)極與電極材料、電解質(zhì)溶液有關(guān)二、填空題17．能源是現(xiàn)代社會(huì)物質(zhì)文明的原動(dòng)力，與我們每個(gè)人息息相關(guān)。I.人們常利用化學(xué)反應(yīng)中的能量變化為人類服務(wù)。(1)化石燃料是人類利用最多的常規(guī)能源，為促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，人類不斷地尋找更多新能源，例如：、（任意書寫兩種新能源）。(2)下列反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是（填序號(hào)）①CH4燃燒

②C與CO2反應(yīng)

③煅燒石灰石（主要成分是CaCO3）制生石灰④氯化銨晶體和混合攪拌Ⅱ.已知31g白磷變?yōu)?1g紅磷釋放能量。(3)上述變化屬于（填“物理”或“化學(xué)”）變化。(4)常溫常壓下，白磷與紅磷更穩(wěn)定的是。Ⅲ.如圖是反應(yīng)過(guò)程中的能量變化圖。(5)由圖可知，該反應(yīng)是（填“放熱反應(yīng)”或“吸熱反應(yīng)”）。(6)已知1molH2與1mol完全反應(yīng)生成2molHI會(huì)放出11kJ的能量，則1gH2與足量完全反應(yīng)，放出kJ能量。斷開1molH—H鍵、1molH—I鍵分別需要吸收的能量為436KJ、299kJ，則斷開1molI—I鍵需要吸收的能量為kJ。18．任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為熱能、電能等不同形式的能量。(1)可用于工業(yè)合成氨氣，已知常溫常壓下拆開1mol鍵、1mol鍵分別需要吸收的能量為436kJ、946kJ，形成1mol鍵會(huì)放出391kJ能量。根據(jù)上述數(shù)據(jù)判斷工業(yè)合成氨的反應(yīng)是（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)；若消耗1mol和3mol，理論上放出或吸收熱量為，則為kJ；(2)用圖甲、乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下敘述中，正確的是___。a．甲中銅片是正極，乙中鋅片是負(fù)極b．兩燒杯中溶液的均增大c．兩燒杯中銅片表面均有氣泡產(chǎn)生d．若反應(yīng)過(guò)程中有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，生成的氫氣在標(biāo)況下的體積均為2.24L(3)某同學(xué)依據(jù)氧化還原反應(yīng)：設(shè)計(jì)的原電池如下圖所示：負(fù)極的材料是，發(fā)生的電極反應(yīng)為。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后取出電極材料，測(cè)得某一電極增重了5.4g，則該原電池反應(yīng)共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目是。19．化學(xué)電源在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，請(qǐng)回答下列問(wèn)颕：(1)根據(jù)構(gòu)成原電池的本質(zhì)判斷，下列化學(xué)(或離子)方程式正確且能設(shè)計(jì)成原電池的是___________(填字母，下同)。A．B．C．D．(2)電子表和電子計(jì)算器中所用的是鈕扣式的微型銀鋅電池，其電極分別為和Zn，電解液為KOH溶液。工作時(shí)電池總反應(yīng)為：。①工作時(shí)電流從極流向極(兩空均選填“”或“Zn”)；②負(fù)極的電極反應(yīng)式為：；③工作時(shí)電池正極區(qū)的pH(選填“增大”“減小”或