第六章《化学反应与能量》测评2020-2021学年高一化学下学期人教版（2019）必修第二册（word版含解析）

第六章测评
一、选择题(本题包括15小题)
1.(2021河南郑州八校高一期中)南极上空臭氧空洞是指臭氧的浓度较臭氧空洞发生前减少超过30%的区域,臭氧空洞的形成与2O33O2有关。下列叙述错误的是(　　)
A.该变化一定是化学变化
B.该变化一定伴随着能量的变化
C.该变化一定有共价键的断裂与生成
D.该变化一定有电子的转移
2.(2021山东日照高一期中)依据如图信息,所得结论错误的是(　　)
A.该图像可以表示氯化铵固体与消石灰反应的能量变化
B.该反应过程中,一定有其他形式的能量转化成化学能
C.该反应过程中,形成新化学键释放的总能量小于断裂旧化学键吸收的总能量
D.因为生成物的总能量高于反应物的总能量,所以该反应一定需要加热才可进行
3.(2021福建福州一中高一期中)锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为Zn+2MnO2+2NZn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O。在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是(　　)
A.Zn
B.碳棒
C.MnO2和N
D.Zn2+和N
4.(2021天津第二中学高一期中)某兴趣小组设计的原电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是 (　　)
A.锌片为正极
B.碳棒上发生了还原反应
C.电子由碳棒经导线流向锌片
D.H+向锌片移动
5.对于放热反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列判断正确的是(　　)
A.2 mol SO2和足量的O2反应,必定生成2 mol SO3
B.当v(正)>v(逆)时,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小
C.正反应速率之比为v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2时,反应达到平衡
D.反应达到平衡后,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
6.下列措施对增大反应速率明显有效的是(　　)
A.在用H2和N2工业合成NH3时,降低温度
B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸
C.K2SO4与BaCl2在溶液中反应时,增大压强
D.将铝片改为铝粉,做铝与氧气反应的实验
7.(2021安徽宿州十三校高一期中)根据H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化的示意图,下列说法正确的是(　　)
A.该反应为吸热反应
B.该反应为放热反应
C.Ⅰ与Ⅱ过程放出热量
D.Ⅲ过程吸收热量
8.下列各组反应(表中物质均为反应物)在反应刚开始时,放出H2的速率最大的是(　　)
选项 金属(粉末状)及 其物质的量/mol 酸的浓度 及体积 反应温 度/℃
A Mg　0.1 6 mol·L-1硝酸　10 mL 60
B Mg　0.1 3 mol·L-1盐酸　10 mL 60
C Fe　0.1 3 mol·L-1盐酸　10 mL 60
D Mg　0.1 3 mol·L-1硫酸　10 mL 60
9.(2021浙江浙北高一期中)对于以下反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),在一定温度和容积固定的容器中进行,下列判断正确的是(　　)
A.当容器内的压强不再变化,可以判断反应已经达到平衡
B.往容器中通入稀有气体He,由于压强增大,所以反应速率增大
C.往容器中加入少量A,反应速率增大
D.无论反应是放热反应还是吸热反应,升高温度,正反应速率一定增大
10.(2021福建福州八县市协作校高一期中)一定温度下,向2 L某恒容密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),5 min时测得Z的物质的量为1.2 mol,下列说法正确的是 (　　)
A.此时Y的浓度为0.6 mol·L-1
B.5 min内v(X)=0.06 mol·L-1·min-1
C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2,则该反应达到平衡状态
D.单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z,则该反应达到平衡状态
11.(2021山东临沂高一期末)一定温度下,在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)+2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:
t/min 各物质物质的量/mol
n(A) n(B) n(C)
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
下列说法正确的是(　　)
A.0~5 min用A表示的平均反应速率为0.03 mol·L-1·min-1
B.容器内压强不变,说明反应已达到平衡状态
C.平衡状态时c(C)=0.6 mol·L-1且不再发生变化
D.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
12.下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是 (　　)
A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变
D.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
13.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是(　　)
A.通常情况下,NO比N2稳定
B.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接反应生成NO(g)
C.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为180 kJ
14.(2021天津第一中学高一期末)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是(　　)
A.b极发生还原反应
B.a极为该电池的正极
C.放电时,电流从a极经过负载流向b极
D.a极的反应式:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O
15.一定条件下,在体积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图:
下列说法正确的是(　　)
A.t1 min时正、逆反应速率相等
B.X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系
C.0~8 min,H2的平均反应速率v(H2)=0.75 mol·L-1·min-1
D.10~12 min,N2的平均反应速率v(N2)=0.002 5 mol·L-1·min-1
二、非选择题(本题包括5小题)
16. (2021河南郑州八校高一期中)人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。
(1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如下图所示:
根据上图可知,在化学反应中,不仅存在物质的变化,而且伴随着　　　　　变化,1 mol H2完全燃烧生成1 mol水蒸气时,释放的能量是　　　　 kJ。
(2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是　　　　。
a.Fe+2FeCl33FeCl2
b.Ba(OH)2+H2SO4BaSO4+2H2O
c.CH4+2O2CO2+2H2O
d.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
(3)下图是某兴趣小组设计的原电池示意图,实验结束后,在实验报告上记录如下:
　a.电流计指针偏转
b.Cu极有H2产生
c.H+向负极移动
d.电流由Zn经导线流向Cu
①实验报告中记录合理的是　　　　(填字母)。
②负极材料为　　　　　　,该电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
③若有1 mol电子流过导线,则理论上产生H2的质量为　　　　　　 g。
④将稀硫酸换成CuSO4溶液,电极质量增加的是　　　　　(填“锌极”或“铜极”),其原因为　　　　　　　　　　　　　　　(用电极反应式表示)。
17.Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15 mL 5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:
MnO2 触摸试 管情况 观察结果 反应完成 所需的时间
粉末状 很烫 剧烈反应,带火星的木条复燃 3.5 min
块状 微热 反应较慢,火星红亮但木条未复燃 30 min
(1)写出大试管中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,该反应是　　　　　　　　(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与　　　　　　　　有关。
Ⅱ.某可逆反应在容积为5 L的密闭容器中进行,0~3 min 内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。
(3)该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为　　　　　　　　　　　　　　。
(5)能说明该反应已达到平衡状态的是　　　　(填序号)。
a.v(A)=2v(B)
b.容器内压强保持不变
c.2v逆(A)=v正(B)
d.容器内混合气体的密度保持不变
(6)在密闭容器里,通入a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(g),发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是　　　　　(填序号)。
①降低温度　②加入催化剂　③增大容器容积
18.(1)在2 L的密闭容器中放入4 mol N2O5,发生如下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。反应至5 min时,测得N2O5转化了20%,则v(NO2)为　　　;5 min时,N2O5在混合气体中的体积分数是　　　　　　　。
(2)某温度时,在一个2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空:
①该反应的化学方程式为　。
②若X、Y、Z均为气体,2 min时反应达到平衡,此时体系内压强与开始时的压强之比为　。
③若X、Y、Z均为气体,则达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时　　　　(填“增大”“减小”或“相等”)。
19.(2021福建福州八县市协作校高一期中)化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。
(1)已知Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2+H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下(所取溶液体积均为2 mL):
实验 编号 温度/℃
Ⅰ 25 0.1 0.1
Ⅱ 25 0.2 0.1
Ⅲ 50 0.2 0.1
①上述实验中溶液最先变浑浊的是　　　　　(填实验编号,下同)。
②为探究浓度对化学反应速率的影响,应选择　　　　　和　　　　　。
(2)某温度下,在1 L密闭容器中发生反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),X的物质的量随时间的变化如下表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
X的物质 的量/mol 0.02 0.01 0.008 0.007 0.007 0.007
①用X的浓度变化表示0~2 s的平均化学反应速率为　　　　　 mol·L-1·s-1。
②在3 s以后X的浓度不再改变,反应达到了　　　　　。
③下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是　　　　　(填字母)。
A.v正(X)=v逆(X)
B.单位时间内有2 mol X生成同时有1 mol Y生成
C.X、Y、Z的分子数之比为2∶1∶2
20. (1)如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题:
①当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时,正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,当电路中有0.2 mol电子通过时,负极的质量减少　　　　 g。
②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该装置　　　　(填“能”或“不能”)形成原电池,若不能,请说明理由,若能,请指出正、负极:　　　　　　　　　　。
(2)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流表。
①锌片上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
②银片上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47 g,试计算:
a.产生氢气的体积(标准状况)为　　　　　;
b.通过导线的电量为　　　　　。(已知NA=6.02×1023 mol-1,电子电量为1.60×10-19 C)
答案解析
一、选择题(本题包括15小题)
1.(2021河南郑州八校高一期中)南极上空臭氧空洞是指臭氧的浓度较臭氧空洞发生前减少超过30%的区域,臭氧空洞的形成与2O33O2有关。下列叙述错误的是(　　)
A.该变化一定是化学变化
B.该变化一定伴随着能量的变化
C.该变化一定有共价键的断裂与生成
D.该变化一定有电子的转移
答案D
解析O3和O2是氧元素的不同单质,二者之间的转化是化学变化,A正确;该变化中有共价键的断裂与形成,并伴随能量变化,B、C正确;该反应中氧元素化合价不变,故不存在电子转移,D错误。
2.(2021山东日照高一期中)依据如图信息,所得结论错误的是(　　)
A.该图像可以表示氯化铵固体与消石灰反应的能量变化
B.该反应过程中,一定有其他形式的能量转化成化学能
C.该反应过程中,形成新化学键释放的总能量小于断裂旧化学键吸收的总能量
D.因为生成物的总能量高于反应物的总能量,所以该反应一定需要加热才可进行
答案D
解析由题图可知,该反应是吸热反应,氯化铵与消石灰制取NH3的反应是吸热反应,A正确;吸热反应中热能转化为化学能,B正确;对于吸热反应,形成新键释放的总能量低于断裂旧键吸收的总能量,C正确;吸热反应不一定需要加热也可进行,如氯化铵晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应是吸热反应,在常温下即可反应,D错误。
3.(2021福建福州一中高一期中)锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为Zn+2MnO2+2NZn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O。在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是(　　)
A.Zn
B.碳棒
C.MnO2和N
D.Zn2+和N
答案C
解析锌锰干电池放电时,正极上发生还原反应,由电池总反应可知,锰元素化合价降低,MnO2发生还原反应。
4.(2021天津第二中学高一期中)某兴趣小组设计的原电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是 (　　)
A.锌片为正极
B.碳棒上发生了还原反应
C.电子由碳棒经导线流向锌片
D.H+向锌片移动
答案B
解析锌是活泼金属,与碳棒通过导线相连,放在浸有稀硫酸的滤纸上,形成原电池,锌是负极,失去电子发生氧化反应,A错误;碳棒是正极,H+在正极发生还原反应生成H2,B正确;原电池中电子由负极流向正极,即电子由锌片流向碳棒,C错误;原电池的电解质溶液中,阳离子向正极移动,则H+向碳棒移动,D错误。
5.对于放热反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列判断正确的是(　　)
A.2 mol SO2和足量的O2反应,必定生成2 mol SO3
B.当v(正)>v(逆)时,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小
C.正反应速率之比为v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2时,反应达到平衡
D.反应达到平衡后,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
答案B
解析该反应为可逆反应,不论条件怎样改变,反应不可能进行完全,A项错误;v(正)>v(逆)表示反应正向进行,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小,B项正确;在可逆反应里,各物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,此时反应不一定达到平衡,C项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。
6.下列措施对增大反应速率明显有效的是(　　)
A.在用H2和N2工业合成NH3时,降低温度
B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸
C.K2SO4与BaCl2在溶液中反应时,增大压强
D.将铝片改为铝粉,做铝与氧气反应的实验
答案D
解析降低温度,合成NH3的反应速率减小;铁遇浓硫酸会产生钝化现象,不再产生氢气;改变压强只对有气体参加的反应的反应速率有影响;增大固体的表面积可以加快反应速率。
7.(2021安徽宿州十三校高一期中)根据H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化的示意图,下列说法正确的是(　　)
A.该反应为吸热反应
B.该反应为放热反应
C.Ⅰ与Ⅱ过程放出热量
D.Ⅲ过程吸收热量
答案B
解析由题图可知,1molF2和1molH2反应生成2molHF时,断键吸收总能量为154kJ+436kJ=590kJ,成键释放总能量为2×565kJ=1130kJ,故该反应是放热反应,A错误,B正确;过程Ⅰ和Ⅱ断裂共价键,需要吸收能量,C错误;过程Ⅲ形成共价键,释放能量,D错误。
8.下列各组反应(表中物质均为反应物)在反应刚开始时,放出H2的速率最大的是(　　)
选项 金属(粉末状)及 其物质的量/mol 酸的浓度 及体积 反应温 度/℃
A Mg　0.1 6 mol·L-1硝酸　10 mL 60
B Mg　0.1 3 mol·L-1盐酸　10 mL 60
C Fe　0.1 3 mol·L-1盐酸　10 mL 60
D Mg　0.1 3 mol·L-1硫酸　10 mL 60
答案D
解析影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质,镁的金属活动性强于铁,所以C项放出氢气的速率最小。A项,Mg与HNO3反应不会产生氢气,B、D两项中只需比较c(H+)的大小即可,HCl为一元强酸,硫酸为二元强酸,故相同浓度的盐酸与硫酸溶液,硫酸溶液中的c(H+)大于盐酸中的c(H+),D项符合题意。
9.(2021浙江浙北高一期中)对于以下反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),在一定温度和容积固定的容器中进行,下列判断正确的是(　　)
A.当容器内的压强不再变化,可以判断反应已经达到平衡
B.往容器中通入稀有气体He,由于压强增大,所以反应速率增大
C.往容器中加入少量A,反应速率增大
D.无论反应是放热反应还是吸热反应,升高温度,正反应速率一定增大
答案D
解析该反应前后气体分子总数不变,恒容条件下,气体总物质的量及压强始终不变,因此压强不变不能判断是否平衡,A错误;通入稀有气体He,原混合气体的浓度不变,故反应速率不变,B错误;A是固体,加入少量A,反应速率不变,C错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,D正确。
10.(2021福建福州八县市协作校高一期中)一定温度下,向2 L某恒容密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),5 min时测得Z的物质的量为1.2 mol,下列说法正确的是 (　　)
A.此时Y的浓度为0.6 mol·L-1
B.5 min内v(X)=0.06 mol·L-1·min-1
C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2,则该反应达到平衡状态
D.单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z,则该反应达到平衡状态
答案B
解析结合反应方程式,5min时生成1.2molZ,同时必然消耗0.6molX和1.2molY,此时c(Y)==0.4mol·L-1,A错误;5min内消耗X的平均反应速率为v(X)==0.06mol·L-1·min-1,B正确;达到平衡时,X、Y、Z的浓度均保持不变,当容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2时,该反应不一定处于平衡状态,C错误;消耗X和生成Z都代表正反应速率,不能据此判断是否处于平衡状态,D错误。
11.(2021山东临沂高一期末)一定温度下,在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)+2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:
t/min 各物质物质的量/mol
n(A) n(B) n(C)
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
下列说法正确的是(　　)
A.0~5 min用A表示的平均反应速率为0.03 mol·L-1·min-1
B.容器内压强不变,说明反应已达到平衡状态
C.平衡状态时c(C)=0.6 mol·L-1且不再发生变化
D.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
答案AC
解析由题表中信息可知,0~5min生成0.9molC,同时消耗0.3molA,则有v(A)==0.03mol·L-1·min-1,A正确。该反应前后气体分子总数相等,反应过程中气体总物质的量不变,则气体的压强不变,故容器内压强不变不能判断是否平衡,B错误。10min时,消耗0.4molA,同时应生成1.2molC,此时c(C)=0.6mol·L-1;15min时,消耗0.8molB,必然生成1.2molC,此时c(C)=0.6mol·L-1,说明10min时该反应达到平衡状态,C正确。升高温度,正、逆反应速率均增大,D错误。
12.下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是 (　　)
A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变
D.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
答案D
解析A项,该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变,即Br2的百分含量保持不变,说明反应处于平衡状态;B项,该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变,说明NO2和N2O4的物质的量保持不变,反应处于平衡状态;C项,该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变,说明CO2的质量保持不变,反应处于平衡状态;D项,对于化学反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g),如果开始时加入的反应物的物质的量之比n(H2)∶n(N2)=3∶1,或加入的是纯NH3,则反应从开始到达到化学平衡状态,始终满足n(H2)∶n(N2)=3∶1,因此,n(H2)∶n(N2)=3∶1的状态不一定是平衡状态。
13.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是(　　)
A.通常情况下,NO比N2稳定
B.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接反应生成NO(g)
C.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为180 kJ
答案CD
解析通常情况下,N2比NO稳定,A错;N2(g)和O2(g)在高温或放电条件下才能反应生成NO,B错;根据图示,1molN2(g)和1molO2(g)转化为2molNO(g)时吸收的能量为946kJ+498kJ-632kJ×2=180kJ,即1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的能量,C、D正确。
14.(2021天津第一中学高一期末)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是(　　)
A.b极发生还原反应
B.a极为该电池的正极
C.放电时,电流从a极经过负载流向b极
D.a极的反应式:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O
答案AD
解析由题图可知,N2H4在a电极发生氧化反应生成N2,电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O,则a极为电池的负极,B错误,D正确;b极为电池的正极,发生还原反应,A正确;放电时,电流由正极流向负极,故电流从b极经过负载流向a极,C错误。
15.一定条件下,在体积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图:
下列说法正确的是(　　)
A.t1 min时正、逆反应速率相等
B.X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系
C.0~8 min,H2的平均反应速率v(H2)=0.75 mol·L-1·min-1
D.10~12 min,N2的平均反应速率v(N2)=0.002 5 mol·L-1·min-1
答案BD
解析t1min时,只是X和Y的物质的量相等,反应没有达到平衡状态,说明正、逆反应速率不相等;根据图像,Y表示H2的物质的量随时间的变化关系,X表示NH3的物质的量随时间的变化关系;0~8min,H2的平均反应速率v(H2)==0.01125mol·L-1·min-1,根据H2的变化量可计算出10~12min内N2的平均反应速率v(N2)==0.0025mol·L-1·min-1。
二、非选择题(本题包括5小题)
16. (2021河南郑州八校高一期中)人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。
(1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如下图所示:
根据上图可知,在化学反应中,不仅存在物质的变化,而且伴随着　　　　　变化,1 mol H2完全燃烧生成1 mol水蒸气时,释放的能量是　　　　 kJ。
(2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是　　　　。
a.Fe+2FeCl33FeCl2
b.Ba(OH)2+H2SO4BaSO4+2H2O
c.CH4+2O2CO2+2H2O
d.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
(3)下图是某兴趣小组设计的原电池示意图,实验结束后,在实验报告上记录如下:
　a.电流计指针偏转
b.Cu极有H2产生
c.H+向负极移动
d.电流由Zn经导线流向Cu
①实验报告中记录合理的是　　　　(填字母)。
②负极材料为　　　　　　,该电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
③若有1 mol电子流过导线,则理论上产生H2的质量为　　　　　　 g。
④将稀硫酸换成CuSO4溶液,电极质量增加的是　　　　　(填“锌极”或“铜极”),其原因为　　　　　　　　　　　　　　　(用电极反应式表示)。
答案(1)能量　245
(2)ac
(3)①ab　②Zn　Zn-2e-Zn2+
③1　④铜极　Cu2++2e-Cu
17.Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15 mL 5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:
MnO2 触摸试 管情况 观察结果 反应完成 所需的时间
粉末状 很烫 剧烈反应,带火星的木条复燃 3.5 min
块状 微热 反应较慢,火星红亮但木条未复燃 30 min
(1)写出大试管中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,该反应是　　　　　　　　(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与　　　　　　　　有关。
Ⅱ.某可逆反应在容积为5 L的密闭容器中进行,0~3 min 内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。
(3)该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为　　　　　　　　　　　　　　。
(5)能说明该反应已达到平衡状态的是　　　　(填序号)。
a.v(A)=2v(B)
b.容器内压强保持不变
c.2v逆(A)=v正(B)
d.容器内混合气体的密度保持不变
(6)在密闭容器里,通入a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(g),发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是　　　　　(填序号)。
①降低温度　②加入催化剂　③增大容器容积
答案Ⅰ.(1)2H2O22H2O+O2↑　放热
(2)催化剂接触面积的大小
Ⅱ.(3)2A+B2C
(4)0.1 mol·L-1·min-1
(5)b　(6)①③
解析Ⅰ.(1)大试管中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下分解生成水和氧气,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑;试管很烫,说明反应放热。
(2)粉末状的MnO2与块状的MnO2的催化效果不同,说明催化剂的催化效果和催化剂接触面积的大小有关。
Ⅱ.(3)从图像分析,在0~2min内,A减少了2mol,B减少了1mol,C增加了2mol,所以该反应的化学方程式为2A+B2C。
(4)0~2min内B减少了1mol,所以v(B)=1mol÷5L÷2min=0.1mol·L-1·min-1。
(5)a.没有说明反应速率的正、逆,不能说明反应已达平衡;b.容器内压强不变,说明反应达到平衡状态;c.反应达到平衡状态时,A的逆反应速率应该是B的正反应速率的2倍,表示为v逆(A)=2v正(B),所以错误;d.容器内混合气体的密度始终不变。
(6)①降温,反应速率减小;②加入催化剂,反应速率增大;③增大容器的容积,物质的浓度减小,反应速率减小,所以选①③。
18.(1)在2 L的密闭容器中放入4 mol N2O5,发生如下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。反应至5 min时,测得N2O5转化了20%,则v(NO2)为　　　;5 min时,N2O5在混合气体中的体积分数是　　　　　　　。
(2)某温度时,在一个2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空:
①该反应的化学方程式为　。
②若X、Y、Z均为气体,2 min时反应达到平衡,此时体系内压强与开始时的压强之比为　。
③若X、Y、Z均为气体,则达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时　　　　(填“增大”“减小”或“相等”)。
答案(1)0.16 mol·L-1·min-1　61.5%
(2)①3X+Y2Z　②9∶10　③增大
解析(1)由三段式可知转化的N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为0.4mol·L-1、0.8mol·L-1、0.2mol·L-1,5min时N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为1.6mol·L-1、0.8mol·L-1、0.2mol·L-1,故v(NO2)==0.16mol·L-1·min-1,5min时,N2O5在混合气体中的体积分数为×100%≈61.5%。
(2)①反应中各物质的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,则(1-0.7)∶(1-0.9)∶(0.2-0)=3∶1∶2,2min后各物质的物质的量不再变化,此反应为可逆反应,故反应的化学方程式为3X+Y2Z。②压强之比等于气体物质的量之比,则(0.9+0.7+0.2)∶(1.0+1.0)=9∶10。③达平衡时,容器内气体的物质的量减小,但气体总质量不变,故混合气体的平均相对分子质量比起始投料时增大。
19.(2021福建福州八县市协作校高一期中)化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。
(1)已知Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2+H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下(所取溶液体积均为2 mL):
实验 编号 温度/℃
Ⅰ 25 0.1 0.1
Ⅱ 25 0.2 0.1
Ⅲ 50 0.2 0.1
①上述实验中溶液最先变浑浊的是　　　　　(填实验编号,下同)。
②为探究浓度对化学反应速率的影响,应选择　　　　　和　　　　　。
(2)某温度下,在1 L密闭容器中发生反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),X的物质的量随时间的变化如下表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
X的物质 的量/mol 0.02 0.01 0.008 0.007 0.007 0.007
①用X的浓度变化表示0~2 s的平均化学反应速率为　　　　　 mol·L-1·s-1。
②在3 s以后X的浓度不再改变,反应达到了　　　　　。
③下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是　　　　　(填字母)。
A.v正(X)=v逆(X)
B.单位时间内有2 mol X生成同时有1 mol Y生成
C.X、Y、Z的分子数之比为2∶1∶2
答案(1)①Ⅲ　②Ⅰ　Ⅱ
(2)①0.006　②平衡状态　③A
解析(1)①根据题中表格数据可知实验Ⅰ、Ⅱ的反应温度相同,硫酸的浓度相同,不同点是Na2S2O3的浓度不同;实验Ⅱ的反应速率大于实验Ⅰ,实验Ⅲ和实验Ⅱ相比,实验Ⅲ的温度高,因此实验Ⅲ最先出现浑浊现象;②要探究浓度对化学反应速率的影响,应该采取相同的反应温度,只改变一种反应物的浓度,观察浓度与反应速率的关系。根据表格数据可知,实验Ⅰ、Ⅱ的反应温度相同,硫酸的浓度相同,不同点是Na2S2O3的浓度不同,故探究浓度对化学反应速率的影响,应选实验Ⅰ、Ⅱ。
(2)①根据表格数据可知,在0~2s内X的物质的量变化了0.02mol-0.008mol=0.012mol,容器的容积是1L,所以Δc(X)==0.012mol·L-1,故用X的浓度变化表示的反应速率v(X)==0.006mol·L-1·s-1;②由表格数据可知在反应进行到第3s时,X的物质的量不再发生变化,说明此时反应达到了平衡状态;③若v正(X)=v逆(X),说明X的消耗速率与生成速率相等,X的浓度不再发生变化,反应达到了平衡状态,A符合题意;由于X、Y都是反应物,二者的化学计量数之比是2∶1,因此在任何情况下,单位时间内有2molX生成同时有1molY生成,与平衡状态无关,B不符合题意;X、Y、Z的分子数之比为2∶1∶2,此时反应可能处于平衡状态,也可能未处于平衡状态,这与反应开始时加入的反应物的多少及反应条件有关,因此不能据此判断反应是否为平衡状态,C不符合题意。
20. (1)如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题:
①当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时,正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,当电路中有0.2 mol电子通过时,负极的质量减少　　　　 g。
②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该装置　　　　(填“能”或“不能”)形成原电池,若不能,请说明理由,若能,请指出正、负极:　　　　　　　　　　。
(2)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流表。
①锌片上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
②银片上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47 g,试计算:
a.产生氢气的体积(标准状况)为　　　　　;
b.通过导线的电量为　　　　　。(已知NA=6.02×1023 mol-1,电子电量为1.60×10-19 C)
答案(1)①2H++2e-H2↑　1.8
②能　正极为镁,负极为铝
(2)①Zn-2e-Zn2+
②2H++2e-H2↑
③a.4.48 L　b.3.9×104 C
解析(1)①a为Al,b为Cu,电解质溶液为稀硫酸时,电池总反应的离子方程式为2Al+6H+2Al3++3H2↑,当转移0.2mol电子时,负极反应的Al的质量为m(Al)=0.2mol××27g·mol-1=1.8g;②当a为Al,b为Mg,电解质溶液为NaOH溶液时,电池总反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑,负极为Al,正极为Mg。
(2)①在锌片、银片、稀硫酸组成的原电池中,锌片作负极,其电极反应为Zn-2e-Zn2+;②银片作正极,其电极反应为2H++2e-H2↑。电池总反应式为Zn+2H+Zn2++H2↑。③根据电极反应式找出已知量与电量之间的定量关系进行计算。a.锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量,设产生的氢气在标准状况下的体积为x。
Zn+2H+Zn2++H2↑
65g 22.4L
60g-47g x
x=4.48L
b.反应消耗的锌的物质的量为13g÷65g·mol-1=0.20mol,1molZn变为Zn2+时,转移2mole-,则消耗0.20molZn时,导线中通过的电量为0.20mol×2×6.02×1023mol-1×1.6×10-19C≈3.9×104C。
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