初中化学物质发生化学变化时的能量变化解答题

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：　　。

掌握化学知识有利于我们更好地生活。

（1）在炎热的夏天，应该把自行车停放在阴凉处，防止因暴晒而爆胎。请用微观粒子观点解释爆胎的原因：　　。

（2）家庭使用燃气时要特别注意安全，当发现燃气泄漏时，一定要防止电火花的产生，否则可能发生　　现象。

（3）沙漠地区的铁制品锈蚀较慢的原因是　　。

（4）主要成分为氧化钙的食品干燥剂与水接触时会对人体造成伤害，因为氧化钙与水反应生成具有腐蚀性的碱溶液，同时还能　　。

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　　。

某学习小组运用传感器探究钠与水的反应得到如图图象，其中图1是反应过程中溶液温度与时间的图象，图2是反应过程中溶液pH与时间的图象。

回答下列问题：

（1）钠与水的反应属于　　反应（填“吸热”或者“放热”）。

（2）反应产生的气体为氢气。检验氢气纯度的操作是（请补充完整）：用拇指堵住集满气体的试管口，　　。实验中能表明氢气不纯的现象是　　。

（3）钠与水反应的化学方程式为　　。

（4）将少量金属钠投入稀的氯化铁溶液中，产生了无色气体和一种红褐色沉淀，红褐色沉淀的化学式为　　；与反应前溶液相比，反应后溶液质量　　（填“增大”、“不变”或者“减小”）。

能源利用与社会可持续发展密切相关。

（1）2017年5月18日，中国南海“可燃冰”试采成功，标志着我国成为全球第一个在该领域实现连续稳定产气的国家。写出可燃冰的主要成分燃烧的化学方程式　　。

（2）太阳能路灯是利用太阳能进行照明的装置。其下列组件中属于有机合成材料的是　　。

A硅电池板 B塑料灯罩 C 铝合金灯柱 D钢质防盗螺丝

（3）下图是一种家庭能量储存系统原理示意图。在该系统中，白天利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能，给用电器供电并用装置X电解水，请写出反应的化学方程式　　；产生A气体的电极与电源的　　极相连。夜晚，装置Y是氢﹣氧燃料电池，用于给用电器供电，将　　能转化为电能。

2016年11月，“冰箭”冲天，中国挺进大火箭时代。

（1）氢气的利用。火箭采用液氢、液氧作为推进剂，其内部温度极低，因此称为“冰箭”，氢气是　　（填序号）。

a．常规能源    b．绿色能源   c．不可再生能源

（2）氢气的制取。利用太阳能分解水制H₂与电解水制H₂相比，其优点是　　

（3）氢气的储存。在常温和250kPa下，镧镍合金（LaNi₅）吸收氢气生成LaNi₅H₇，写出该反应的化学方程式　　。

（4）氢燃料电池是将化学能直接转化为　　，且能量转化效率高达约80%；与化石燃料相比，氢能源的优点是：①原料来源广，②产物无污染，③　　。

镁元素广泛应用于火箭、导弹和飞机制造业，被称为“国防元素”。如图1所示为制取单质镁的转化过程，试回答下列问题：

如图转化过程中发生的化学反应主要有：

MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂

Mg（OH）₂+2HCl═MgCl₂+2H₂O，MgCl₂ $\frac{\underset{¯}{\mathit{通电}}}{}$Mg+Cl₂↑

（1）在过程①中，所加石灰乳的主要成分是　　（填写化学式）。

（2）过程②所发生的反应属于　　（填“化合”“分解”“置换”或“复分解”）反应。

（3）下列有关过程③中能量转化的说法，正确的是　　（填选项序号）。

A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能 C．潮汐能转化为化学能

（4）海水或卤水中本来就含有氯化镁，还需要过程①②的原因是　　（选项序号）。

A．将氯化镁富集提纯 B．生成更多氯化镁 C．使石灰乳和稀盐酸反应

（5）某化学兴趣小组欲测定某氯化镁样品中MgCl₂的含量（杂质为NaCl），称取10g该样品将其置于干净的烧杯中，加入适量水，使固体样品完全溶解。向所得溶液中逐滴加入溶质质量分数为10%的NaOH溶液，生成沉淀的质量与滴入NaOH溶液的质量关系如图所示。试回答下列问题：

①当滴入NaOH溶液120g时（即图中B点），烧杯中溶液里含有的溶质为　　（写化学式）。

②当滴入10%的NaOH溶液80g时（即图中A点），恰好完全反应，试通过计算，求10g此氯化镁样品中MgCl₂的质量。（计算结果精确至0.1g）

化学不仅支持高新技术的快速发展，还为解决能源、资源等问题提供有效途径。

（1）2019年1月，嫦娥四号登月探测器成功登陆月球表面。构成月球探测器的部件有碳化硅（SiC）光学仪器、有机高分子反光板、钛合金筛网车轮等，其中碳化硅（SiC）属于　　材料。

（2）港珠澳大桥在建造过程中使用了大量的不锈钢钢筋，主要利用了其强度高和　　的性质。

（3）将生活垃圾中的可燃物分离出来对其进行处理可以得到汽油、煤油等燃料，从而实现资源的循环再利用。下列生活垃圾中能实现上述转化的有　　（填序号）。

a．废铁                b．玻璃                c．易拉罐                d．废塑料

（4）太阳能的利用为人类提供充足的氢能源。工业上以太阳能为能源，利用铁的氧化物循环分解水制氢气的流程如图所示：

①过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→　 →热能。

②写出过程Ⅱ反应的化学方程式　　。

③当过程Ⅱ中得到ag H₂时，过程I中得到的O₂质量为　　g。

我们通过学习知道：钠原子结构示意图 ，钠原子在化学反应中易 　　电子，成为 　　（填名称）。

（1）"在金属活动顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从其盐溶液里置换出来"，金属钠排在铜的前面。有的同学据此推测：钠能从蓝色硫酸铜溶液中把铜置换出来。教师按照下列图示顺序进行演示实验，并记录实验现象：

①由以上实验现象得出结论：因为反应中没有 　　色的物质生成，所以金属钠 　　（填："能"或"不能"）把铜从硫酸铜溶液中置换出来。

②对实验涉及的物质进行分析：硫酸铜溶液中溶剂为水，溶质为 　　（填化学式）。钠与硫酸铜溶液反应后培养皿中所含元素有：Na、Cu、H、O、 　　（填元素符号）五种元素。

查阅资料得知："蓝色絮状难溶物"是一种学过的碱，该物质的名称是 　　。

（2）有的同学又产生新的疑问：钠能否与水发生反应？生成物是什么？

教师为解答学生的疑惑，又设计并进行如下实验，同时记录有关现象：

请结合如图所示信息，回答下列问题：

①用手触摸图3中烧杯外壁，感觉烫手，说明钠与水发生的是 　　（填："吸热"或"放热"）反应。

②从"图3"中可以断定：液体中出现红色说明反应后液体显 　　性，结合液体中所含元素，继而推断有 　    （填化学式）生成。另外，钠与水反应还生成一种可燃性气体单质。请写出钠与水反应的化学方程式： 　　。

2016年11月，“冰箭”冲天，中国挺进大火箭时代。

（1）氢气的利用。火箭采用液氢、液氧作为推进剂，其内部温度极低，因此称为“冰箭”，氢气是　　（填序号）。

a．常规能源    b．绿色能源   c．不可再生能源

₂₂相比，其优点是　　

₅₅₇，写出该反应的化学方程式　　。

（4）氢燃料电池是将化学能直接转化为　　，且能量转化效率高达约80%；与化石燃料相比，氢能源的优点是：①原料来源广，②产物无污染，③　　。

如图，用胶头滴管向装有固体的广口瓶中滴加液体，能使气球变大，则使用的固体和液体可能是：（请写出三种组合）

（1） 　　；

（2） 　　；

（3） 　　。

能源利用与社会可持续发展密切相关。

（1）2017年5月18日，中国南海“可燃冰”试采成功，标志着我国成为全球第一个在该领域实现连续稳定产气的国家。写出可燃冰的主要成分燃烧的化学方程式　　。

（2）太阳能路灯是利用太阳能进行照明的装置。其下列组件中属于有机合成材料的是　　。

A硅电池板 B塑料灯罩 C 铝合金灯柱 D钢质防盗螺丝

（3）下图是一种家庭能量储存系统原理示意图。在该系统中，白天利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能，给用电器供电并用装置X电解水，请写出反应的化学方程式　　；产生A气体的电极与电源的　　极相连。夜晚，装置Y是氢﹣氧燃料电池，用于给用电器供电，将　　能转化为电能。

氢氧化钠溶液和二氧化碳反应没有明显现象，为验证CO ₂与NaOH能够发生反应，某同学用右图组装实验装置，并进行实验。

（1）有时药品滴加顺序会影响实验现象。如果观察到的现象是"气球先膨胀，后变瘪"，则加入试剂的顺序应该是 　　（填序号）

A．先加入盐酸，再加入氢氧化钠溶液   B．先加入氢氧化钠溶液，再加入盐酸

（2）请解释气球"先膨胀"的原因： 　　。

（3）写出气球"后变瘪"的化学方程式 　                                  。

钙元素是一种重要的金属元素，它形成的物质种类很多。

（1）氢化钙（CaH₂）固体是登山运动员常用的能源提供剂。

某实验探究小组的通许通过查阅资料得知：CaH₂能与H₂O反应生成Ca（OH）₂和H₂，请你写出该反应的化学方程式　　。

（2）生石灰溶于水可制得熟石灰，该反应过程中能量的变化是　　（填“吸热”或“放热”），实验室可以用　　测定其溶液的酸碱度。

（3）实验探究小组将Na₂CO₃溶液滴加到Ca（OH）₂溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，经检验滤渣的成分是碳酸钙。

[提出问题]滤液中溶质的成分是什么？

[做出猜想]

猜想一：NaOH                  猜想二：NaOH和Ca（OH）₂

猜想三：NaOH和　　 猜想四：NaOH、Na₂CO₃和Ca（OH）₂

经过讨论，大家认为猜想四不合理，原因是　　。

[实验过程]

实验步骤	现象	结论
实验Ⅰ：取滤液，向其中滴入适量Na2CO3溶液		猜想二不成立
实验Ⅱ：另取滤液，向其中加入足量	产生气泡	猜想 　　成立

[拓展延伸]在分析化学反应后所得物质的成分时，除考虑生成物外还需考虑　　。

酸奶是日常生活中常见的一种食品，如表是某酸奶外包装上标识的营养成分表．

项目	能量	蛋白质	脂肪	糖类	钠
每100g	329kJ	2.6g	3.1g	10.0g	60mg

请填写下列空格：

（1）酸奶中的　　在消化道内会逐渐被分解成可被人体吸收的多种氨基酸．

（2）脂肪在人体内分解、氧化释放出能量的过程，是将　　能转化为热能．

₁₂₂₂₁₁）是酸奶中的一种糖类物质，蔗糖的组成中碳、氢元素的质量比为（最简整数比）　　．

（4）在选择制作酸奶包装盒的材料时，从化学性质的角度分析该材料应具备　　的特点（填写一条即可）