化学化学反应与能量的专项培优练习题及答案

化学化学反应与能量的专项培优练习题及答案一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析） 1．根据如图所示电化学实验装置图，回答有关问题。

(1)若只闭合S 1，该装置属于_______，能量转化形式为_______，锌极作_______极。

(2)若只闭合S 2，该装置属于_______，能量转化形式为_______，锌极上的电极反应式为_______。

(3)若只闭合S 3，该装置属于_______，铜极作_______极，锌极上的电极反应式为_______，总反应的化学方程式为_______。

【答案】原电池 化学能转化为电能 负 电解池 电能转化为化学能 -2+Zn-2e =Zn 电解池 阳 2+-2H +2e =H 2442通电Cu+H SO CuSO +H ↑【解析】 【分析】原电池是将化学能转化为电能，较活泼金属作负极，发生氧化反应，正极发生还原反应；电解池是将电能转化为化学能，需要外接电源，与电源正极相连的为阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此解答。

【详解】(1)若只闭合S 1，没有外接电源，则Zn 、Cu 、稀硫酸构成原电池，该装置将化学能转化为电能，较活泼的锌作负极。

答案为：原电池；化学能转化为电能；负。

(2)若只闭合S 2，装置中有外接电源，该装置为电解池，将电能转为化学能，与电源正极相连的锌极作阳极，发生氧化反应，电极反应为Zn-2e -=Zn 2+。

答案为：电解池；电能转化为化学能；Zn-2e -=Zn 2+。

(3)若只闭合S 3，该装置为电解池，与电源正极相连的铜极作阳极，电极反应式为：Cu-2e -=Cu 2+；锌为阴极，电极反应式为：2H ++2e -=H 2↑,总反应式为：Cu+H 2SO 4 通电CuSO 4+H 2↑。

答案为：电解池；阳；2H ++2e -=H 2↑；Cu+H 2SO 4 通电CuSO 4+H 2↑。

【点睛】有外接电源的是电解池，没有外接电源的是原电池，原电池里负极发生氧化反应，电解池里阳极发生氧化反应。

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_______；电解质溶液Y是________；(2)银电极上发生的电极反应式为___________________；(3)外电路中的电子是从______→______；(4)当有1.6 g铜溶解时，银棒增重______g 。

【答案】Cu AgNO3 Ag++e- =Ag X(或Cu) Ag 5.4【解析】【分析】(1)根据电池反应式知，Cu失电子发生氧化反应，作负极，Ag作正极，电解质溶液为含有银离子的可溶性银盐溶液；(2)银电极上是溶液中的Ag+得到电子发生还原反应；(3)外电路中的电子是从负极经导线流向正极；(4)先计算Cu的物质的量，根据反应方程式计算出正极产生Ag的质量，即正极增加的质量。

【详解】(1)根据电池反应式知，Cu失电子发生氧化反应，Cu作负极，则Ag作正极，所以X为Cu，电解质溶液为AgNO3溶液；(2)银电极为正极，正极上Ag+得到电子发生还原反应，正极的电极反应式为：Ag++e-=Ag；(3)外电路中的电子是从负极Cu经导线流向正极Ag；(4)反应消耗1.6 g铜的物质的量为n(Cu)=m 1.6gM64g/mol=0.025 mol，根据反应方程式2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)可知：每反应消耗1 mol Cu，正极上产生2 mol Ag，则0.025 mol Cu反应，在正极上产生0.05 mol Ag，该Ag的质量为m(Ag)=0.05 mol×108 g/mol=5.4 g，即正极银棒增重5.4 g。

【点睛】本题考查原电池原理，明确元素化合价变化与正负极的关系是解本题关键，计算正极增加的质量时，既可以根据反应方程式计算，也可以根据同一闭合回路中电子转移数目相等计算。

3．请根据化学反应与热能的有关知识，填写下列空白：(1)在Ba(OH)2·8H 2O 和NH 4Cl 晶体反应的演示实验中：反应物混合后需用玻璃棒迅速搅拌，其目的是____________，体现该反应为吸热反应的现象是烧杯变凉和________。

(2)下列过程中不一定释放能量的是____(请填编号)。

A ．形成化学键B ．燃料燃烧C ．化合反应D ．葡萄糖在体内的氧化反应 E.酸碱中和 F.炸药爆炸(3)已知：通常条件下，酸碱稀溶液中和生成1 mol 水放出的热量为中和热。

稀溶液中1 mol H 2SO 4和NaOH 恰好反应时放出Q kJ 热量，则其中和热为____kJ/mol 。

(4)已知H 2和O 2反应放热，且断开1 mol H-H 、1 mol O=O 、 1 mol O-H 键需吸收的能量分别为Q 1、Q 2、Q 3 kJ ，由此可以推知下列关正确的是___（填编号）。

A ．Q 1+Q 2>Q 3 B ．Q 1+Q 2>2Q 3 C ．2Q 1+Q 2<4Q 3 D ．2Q 1+Q 2<2Q 3【答案】搅拌，使反应物充分接触促进反应 玻璃片上水结冰而与烧杯粘在一起 C Q2C 【解析】 【分析】(1)通过玻璃棒的搅拌可使混合物充分接触而促进反应进行；烧杯和玻璃片之间的水结冰会将二者粘在一起；(2)形成化学键释放能量，燃烧放热、有些化合反应是吸热反应，如碳和二氧化碳反应制一氧化碳，大多数分解反应是吸热反应，氧化反应、酸碱中和、炸药爆炸都是放热反应； (3)依据中和热的概念是强酸、强碱的稀溶液完全反应生成1 mol 水和可溶性盐放出的热量进行分析；(4)根据旧键断裂吸收的能量减去新键生成释放的能量的差值即为反应热，结合燃烧反应为放热反应分析解答。

【详解】(1)固体参加的反应，搅拌可使反应混合物充分接触而促进反应进行，通过玻璃片上水结冰而与烧杯粘在一起，知道氢氧化钡晶体和氯化铵之间的反应是吸热反应；(2)形成化学键、燃料的燃烧、葡萄糖在体内的氧化反应、酸碱中和反应和炸药的爆炸过程都属于放热反应，而化合反应不一定为放热反应，如CO 2与C 在高温下反应产生CO 的反应属于吸热反应，所以不一定释放能量的为化合反应，故合理选项是C ；(3)在稀溶液中1 mol H 2SO 4与NaOH 溶液恰好完全反应时生成2 mol H 2O ，放出Q kJ 热量，而中和热是指强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应生成可溶性盐和1 mol 水时放出的热量，故H 2SO 4与NaOH 反应的中和热为：2Q kJ/mol ； (4)1 mol H 2O 中含2 mol H-O 键，断开1 mol H-H 、1 mol O=O 、1 mol O-H 键需吸收的能量分别为Q 1、Q 2、Q 3 kJ ，则形成1 mol O-H 键放出Q 3 kJ 热量，对于反应H 2(g)+12O 2(g)=H 2O(g)，断开1 mol H-H 键和12 mol O=O 键所吸收的能量(Q 1+12Q 2) kJ ，生成2 mol H-O 新键释放的能量2Q 3 kJ ，由于该反应是放热反应，所以2Q 3-(Q 1+12Q 2)>0，2Q 1+Q 2<4Q 3，故合理选项是C 。

【点睛】本题考查了化学反应与能量变化，注意掌握中和热的概念，反应热为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，(4)1 mol H 2O 中含2 mol H-O 键为解答易错点。

4．为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。

（1）甲装置中，a 电极的反应式为_____。

（2）乙装置中，阴极区产物为_____。

（3）丙装置是一种家用84消毒液（NaClO ）发生器。

外接电源a 为_____ (填“正”或“负”)极，该装置内发生反应的化学方程式为_____、_____。

（4）若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为_____ (不考虑气体的溶解)。

（5）某工厂采用电解法处理含Cr 2O 72-的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，Cr 2O 72-被还原成为Cr 3+，Cr 3在阴极区生成Cr(OH)3沉淀除去，工作原理如图。

①写出电解时阴极的电极反应式____。

②写出Cr 2O 72-被还原为Cr 3+的离子方程式____。

【答案】H 2-2e -+2OH -=2H 2O 氢氧化钠和氢气 负 2NaCl+2H 2O电解2NaOH+H 2↑+Cl 2↑Cl 2+2NaOH=NaCl+NaClO+H 2O 3:4 2H ++2e -=H 2↑ Cr 2O 72-+6Fe 2++14H +=2Cr 3++6Fe 3++7H 2O 【解析】 【分析】甲装置：该装置为氢氧燃料电池，氢气被氧化作负极，氧气被还原做作正极； 乙装置：该装置为电解池，与正极相连的一极为阳极发生氧化反应，与负极相连的为阴极发生还原反应；丙装置：该装置为电解池，电解饱和食盐水时阳极产生氯气，阴极产生氢气和氢氧根，要制备次氯酸钠所以需要氯气到阴极与氢氧根反应，所以下端为阳极产生氯气；(5)B电极生成氢气，说明该电极发生还原反应为阴极，氢离子放电生成氢气，导致阴极区pH变大；A电极为阳极，铁为电极材料，则铁被氧化生成Fe2+，继而将Cr2O72-还原成为Cr3+，然后迁移到阴极与OH-生成沉淀。

【详解】(1)甲装置是氢氧燃料电池，a电极通入氢气为负极，电解质溶液为KOH溶液，所以电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；(2)乙装置是电解池，电解饱和食盐水，所以阴极区产物为氢氧化钠和氢气；(3)根据分析可知该装置中发生电解饱和食盐水的反应，同时阳极产生的氯气与阴极产物发生反应制备次氯酸钠，下端为阳极，上端为阴极，即a电极为电源负极，该装置内发生反应的化学方程式为2NaCl+2H2O 电解2NaOH+H2↑+Cl2↑，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；(4)若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中总反应为：2H2+O2=2H2O；乙中总反应为：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑；各电极转移的电子相等，假如都是4mol，甲池消耗气体2mol+1mol=3mol，乙池产生气体2mol+2mol=4mol，物质的量之比为3：4；(5)①阴极氢离子放电生成氢气，电极方程式为：2H++2e-=H2↑；②根据分析可知反应过程中Fe2+将Cr2O72-还原成为Cr3+，方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。