初中化学物质发生化学变化时的能量变化试题

阅读短文后回答下列问题。

燃料电池（Fuelcell），是一种使用燃料进行化学反应产生电能的装置，最早于1839年由英国的Grove发明。燃料的选择性非常多，包括纯氢气（H₂）、甲醇（CH₃OH）、乙醇（CH₃CH₂OH）、天然气，甚至于现在运用最广泛的汽油，都可以作为燃料电池的燃料。这是目前其他所有动力来源无法做到的。而以燃料电池做为汽车的动力，已被公认是二十一世纪必然的趋势。2017年，我国共有8个品牌的10款车型燃料电池汽车在产，总产量为1272辆，2018年国产燃料电池汽车已经超过3000辆。

燃料电池是以特殊催化剂作电极使燃料与氧气发生反应，生成二氧化碳和水。因其不需推动涡轮等发电器具，也不需将水加热至水蒸气再经散热变回水，所以能量转换效率高达70%左右，足足比一般发电方法高出了约40%；优点还不只如此，其二氧化碳排放量比一般方法低许多，且水又是无害的生成物，所以燃料电池是一种高效、低污染装置。

燃料电池主要由正极、负极、电解质溶液和外部电路4部分组成，其正极和负极分别通入燃料气和氧气（空气），负极上燃料气放出电子，外电路传导电子到正极并与氧气结合生成离子，在电场作用下，离子通过电解质转移到负极上再与燃料气进行反应，最后形成回路产生电能。与此同时，因为燃料自身的反应及电池存在的内阻，燃料电池也要排出一定的热量，以保持电池恒定的工作温度。如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图。

（1）燃料电池是将　　能转化为电能的装置。

（2）下列说法错误的是　　

A．化学反应放出的能量可以是光能、热能、电能等

B．燃料电池可以广泛用于新能源汽车

C．氢燃料电池汽车所需要的H₂可电解水生成

D．燃料电池都要排放CO₂气体

（3）写出甲醇完全燃烧的化学方程式　　。

（4）甲烷燃料电池释放能量的总反应化学方程式是　　。

氢气被看作是理想的能源。氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。

Ⅰ．氢气的制取

（1）科学家正致力于研究在催化剂和光照条件下分解水制氢气。写出该反应的化学方程式：　　，该反应　　（填“放出”或“吸收”）能量。

（2）水热分解可得氢气，高温下水分解体系中微粒含量与温度的关系如图所示。

图中曲线A、B对应的微粒依次是　　（填符号）。

Ⅱ．氢气的储存

（3）一种镁铜合金可用于储氢。

①将镁、铜单质按比例在一定温度下熔炼得到上述合金。熔炼时须通入氩气，其目的是　　。

②350℃时，该镁铜合金与氢气反应，生成了一种仅含Mg、H两种元素的化合物，其中氢元素的质量分数为7.7%．该化合物的化学式为　　。

如图所示，科学家提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系，下列说法不正确的是（　　）

A．氢气作燃料的优点是燃烧热值高，产物无污染

B．在此循环中发生了反应：2H₂O2H₂↑+O₂↑

C．燃料电池可以将化学能转化为电能

D．光照条件下分解水，急待解决的问题是寻找合适的催化剂

归纳是学习化学的重要方法，下列各组对主题知识的归纳中不完全正确的是（　　）

A.化学与生活	B.化学与环境
①用肥皂水区别硬水和软水 ②用灼烧闻气味的方法区分羊毛和涤纶	①SO 2属于空气污染物 ②使用无磷洗衣粉可减少水污染
C.化学与能源	D.化学与农业生产
①石油、沼气都属于可再生能源 ②化学电池就是将化学能转化为电能的装置	①磷肥能使作物根系发达、耐寒耐旱 ②施肥时氯化铵不能与碱性物质混合施用

A．

A

B．

B

C．

C

D．

D

下列是小轩同学对化学知识的归纳，其中正确的是（　　）

A．复分解反应一定没有单质生成

B．组成元素相同的物质，性质一定相同

C．人类利用的能量都是由化学反应提供的

D．元素化合价发生变化的反应一定是置换反应

下列物质溶于水因发生化学反应放出热量的是（　　）

A．NaOHB．NH₄NO₃C．NaClD．CaO

逻辑推理是化学学习常用的思维方法。下列推理结果正确的是（　　）

A．催化剂在化学反应前后质量不变，则化学反应前后质量不变的物质一定是催化剂

B．同种元素的原子质子数相同，则质子数相同的微粒一定属于同种元素

C．碱性溶液的pH大于7，则pH大于7的溶液一定呈碱性

D．化学变化伴随有能量变化，则有能量变化的变化一定是化学变化

2019年诺贝尔化学奖用于表彰锂离子电池的研发。这种质量轻、可充电、功能强大的电池现在被广泛应用于手机、笔记本电脑和电动汽车等各种产品。

（1）锂电池充电时，电能转化为　　能。

（2）碳酸二甲酯（C₃H₆O₃）是锂电池电解液的一种成分，下列关于碳酸二甲酯说法正确的有　　。

A．由C、H、O三种元素组成

B．碳元素的质量分数最大

C．相对分子质量是90克

D．分子中C、H、O三种原子的个数比为1：2：1

（3）图为某款锂电池手机在不同温度下的电压随时间变化的图象，请结合图象分析手机夏天比冬天耐用的原因是：　　。

燃料的发现和利用提高了人类生活的质量，推动了人类文明的进步。

（1）将煤隔绝空气加强热，得到焦炭、煤气等，该过程属于　　（填“物理”或“化学”）变化。煤与高温水蒸气反应生成CO和H₂．在300℃、1.5MPa、催化剂存在的条件下，CO和H₂可转变为液体燃料甲醇（CH₃OH）。写出CO与H₂反应成甲醇的化学方程式：　　。

（2）焦炭（主要成分是碳）是高炉炼铁的重要原料。炼铁高炉内发生的主要化学反应如图1所示，其中反应②体现了焦炭的　　性。

（3）乙醇可作为酒精灯、酒精喷灯的燃料。某铜质酒精喷灯的结构如图2所示。使用酒精喷灯时，先在预热盘中注入酒精并点燃，一段时间后，调节空气调节杆，即可点燃酒精喷灯。结合燃烧的条件回答：点燃预热盘中酒精的目的是　　。

（4）氢气的制取和储存越来越受到人们的关注。

①最理想的制氢方法：在合适的催化剂作用下，利用太阳光使水分解。该制氢过程　　（填“吸收”和“放出”）能量，生成的氢气与氧气在相同条件下的体积之比为　　。

②我国稀土资源丰富，某种稀土储氢材料（用M表示）的储氢原理可表示为M+3H₂LaNi₅H₆．M的化学式为　　。

2020年5月5日，配置有氢氧发动机的长征五号B火箭，搭载我国新一代载人试验飞船顺利升空，飞船成功返回。从变化观念和平衡思想认识反应：2H₂+O₂ $\frac{\underset{¯}{\mathit{点燃}}}{}$2H₂O．下列说法正确的是（　　）

A．氢气和氧气混合生成水

B．反应前后元素种类不变、化合价改变

C．2g氢气和1g氧气反应生成3g水

D．氢气和氧气反应吸收热量

"加氢几分钟，畅行数百里"，这是2021上海车展上为氢能源汽车打出的标语。氢能源汽车使用的是氢燃料电池（如图所示）。电池工作时在催化剂的作用下，氢原子失去电子形成氢离子，穿过电极A通过电解液移动到电极B与氧离子结合形成水分子；而电子则从电极A经外部电路通过电动机 到达电极B，形成电流。

（1）氢燃料电池工作时是将化学能直接转化为 　    　能。

（2）氢气是氢燃料电池的原料，可以在用电低谷时，利用电网多余电能电解水来制取。已知1.2kg氢气大约可供某款氢能源汽车行驶100km，请根据化学方程式计算，制取1.2kg氢气至少需要电解多少质量的水。

（3）氢燃料电池工作时，通过电动机的电流方向是： 　     　。

（4）世界能源组织提出：在制氢过程中基本上没有碳排放而得倒的氢气称为绿氢。下列方式可制得绿氢的是 　          　。

A．	水力发电制氢
B．	太阳能发电制氢
C．	火力发电制氢
D．	核能发电制氢

如图是依据物质类别和物质中元素的化合价构建的物质间的转化关系（"→"表示物质间的转化），已知A～M是由氢、碳、氧、氯、钠、钙、铁七种元素中的一种或几种元素组成的物质。下列说法正确的是（　　）

A．	F的化学式为HCl，D的名称是氯化钠
B．	D→C反应的现象是固体溶解，有气泡冒出
C．	A常用作干燥剂，A→B的过程放出大量的热
D．	若E溶液中混有少量B，可加适量F溶液除去

如图为一种自热火锅的构件图。该自热火锅的发热包内有铁粉、铝粉、炭粉、生石灰等物质，将发热包放到水中，会放出大量的热。有关该自热火锅的说法不合理的是（　　）

A．生石灰与水反应，会放出大量的热

B．设计出气孔的目的是为了避免使用时盒内气压过高

C．遇水能放出热量的物质都能作为发热包的内容物

D．使用过的发热包即使干燥后也不能重复使用

2020年5月5日，配置有氢氧发动机的长征五号B火箭，搭载我国新一代载人试验飞船顺利升空，飞船成功返回。从变化观念和平衡思想认识反应：2H₂+O₂ $\frac{\underset{¯}{\mathit{点燃}}}{}$2H₂O．下列说法正确的是（　　）

A．氢气和氧气混合生成水

B．反应前后元素种类不变、化合价改变

C．2g氢气和1g氧气反应生成3g水

D．氢气和氧气反应吸收热量

下列说法正确的是（　　）

A．硬水经蒸馏处理后可变为软水

B．长期放置后不会分层的液体一定是溶液

C．图中红磷不燃烧，说明红磷不是可燃物

D．在化学反应中只有燃烧反应才能放出热量