专题6 《化学反应与能量变化》 测试题
一、单选题(共15题)
1.在的密闭容器中进行反应,30秒后,的物质的量增加了。下列叙述正确的是
A.
B.
C.当容器内气体密度不再变化时,反应达到平衡
D.当容器内的浓度不再增加时,反应达到平衡
2.反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4 mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为
A.0.1 s B.2.5 s C.10 s D.5 s
3.在容积不变的密闭容器中,A与B反应生成C,其化学反应速率分别用,,。已知:,,则此反应可表示为
A. B.
C. D.
4.化学与生产、生活密切相关。下列说法错误的是
A.NH4Cl溶液可作焊接金属的除锈剂
B.“一次性保暖贴”在发热过程中应用的是原电池原理
C.聚合硫酸铁[Fe2(OH)x(SO4)y]n是一种新型絮凝剂,可用于杀菌消毒
D.以铁粉为主要成分的双吸剂,可延长食品的保质期
5.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是
A.该电池工作时电能转化为化学能
B.该电池中电极a是正极
C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D.该电池的总反应:2H2+O2= 2H2O
6.已知反应X(g)+ 3Y(g) Z(g)+ 2W(g)在四种不同情况下的反应速率,最快的为
A.v(X)=1.0mol/(L·min) B.v(Y)=4.0mol/(L·s)
C.v(Z)=5.0mol/(L·min) D.v(W)=2.0mol/(L·s)
7.下列说法正确的是
A.将NaOH溶液分多次缓慢注入盐酸中,或一次性快速注入盐酸中,都不影响中和热的测定
B.已知中和热为=-57.3kJ·mol-1,则稀H2SO4与稀Ba(OH)2溶液反应的反应热=-2×57.3kJ·mol-1
C.燃烧热是指在101kPa时1mol可燃物完全燃烧时所放出的热量,故S(s)+O2(g)=SO3(g) =-315kJ·mol-1即为硫的燃烧热
D.已知冰的熔化热为6.0kJ·mol-1,冰中氢键键能为20.0kJ·mol-1,假设1mol冰中有2mol氢键,且熔化热完全用于破坏冰中的氢键,则最多只能破坏1mol冰中15%的氢键
8.由下列实验中的操作及现象,不能够推出相关结论的是
实验操作 现象 结论
A 将固体加入盐酸中 固体溶解 碳酸是弱酸
B 将打磨过的铝片加入到稀硫酸中 反应越来越快 该反应放热
C 与盐酸生成的气体通入溶液中 产生黑色沉淀 :ZnS>CuS
D 中,滴加2滴溶液 产生大量气泡 作催化剂
A.A B.B C.C D.D
9.一定温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中通入2molH2和1molCO合成甲醇,反应为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=-107kJ·mol-1,达到平衡时,CO的平衡转化率为60%。下列说法正确的是
A.当2v正(H2)=v逆(CH3OH)时,反应达到平衡状态
B.使用高效催化剂,既能提高CH3OH的平衡产率又能加快反应速率
C.若将容器改为绝热恒容容器,该反应的化学平衡常数会变小
D.该条件下,合成甲醇反应的平衡常数为4.5L2·mol-2
10.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.标准状况下,NA个分子所占的体积约为22.4L
B.14gC3H6中含共用电子对数为3NA
C.1molHClO中含有H—Cl键数为NA
D.将标准状况下2.24LSO2通入水中完全溶解,溶液中H2SO3分子数为0.1NA
11.以熔融K2CO3为离子导体,分别组成CH4-O2、CO-O2两种燃料电池(工作温度为850°C)。下列说法正确的是
A.这两种燃料电池工作时,均将电能转化为化学能
B.相同条件下消耗等体积的CH4、CO时,两种燃料电池的放电量相等
C.CH4-O2燃料电池的负极反应为: CH4+4CO_8e-=5CO2+2H2O
D.工作一段时间后,CO-O2燃料电池中K2CO3增多,CH4-O2 燃料电池中K2CO3不变
12.根据反应设计原电池(装置如图所示),有关电极材料和电解质溶液选择最合理的是
甲 乙 丙 丁
A 铜片 石墨 溶液 溶液
B 铜片 石墨 溶液 溶液
C 铜片 锌片 溶液 溶液
D 铜片 石墨 溶液 溶液
A.A B.B C.C D.D
13.下列说法正确的是
A.干冰汽化需要吸收大量的热,这个变化是吸收能量的化学反应
B.木炭需要加热到一定温度才能燃烧,所以木炭燃烧是吸收能量的反应
C.酒精可用作燃料,酒精燃烧是释放能量的反应
D.铝热反应放出大量的热(金属熔化),说明该反应常温下即可发生
14.在一绝热恒容的密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡:
①;②
下列叙述不正确的是
A.体系的温度不变可判断达到平衡状态
B.加入少量Z,①和②平衡均不移动
C.通入一定量的Y,N的浓度一定减小
D.若缩小容器的体积,则①平衡正向移动,②平衡可能正向移动
15.反应,经2min,A的浓度减少了。下列反应速率的表示正确的是
A.2min末,用A表示的反应速率是
B.2min内,用B表示的反应速率是
C.2min内,用C表示的反应速率是
D.2min内,用B和C表示的反应速率之比为2∶3
二、填空题(共8题)
16.将纯锌片和纯铜片按图所示插入相同浓度的稀硫酸中,根据下图回答问题:
(1)甲乙装置中能产生电流的是___________。(填“甲池”或“乙池”)
(2)甲池中Zn电极为______(填“正极”或“负极”),导线中电子流动方向是________。
(3)甲池中铜电极的电极反应式___________。
(4)乙池中发生反应的化学方程式是___________。
17.下表所列数据是某高温下金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时,在金属表面生成氧化薄膜的实验记录,a和b均为与温度有关的常数。
反应时间t/h 1 4 9 16 25
MgO层厚y/nm 0.05a 0.20a 0.45a 0.80a 1.25a
NiO层厚y′/nm b 2b 3b 4b 5b
(1)金属在高温下氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生成速率来表示,其理由是___________。
(2)金属氧化膜的膜厚y跟时间t所呈现的关系是:MgO氧化膜的膜厚 y属于___________型,NiO氧化膜的膜厚y′则属于___________型。(填“直线”、“抛物线”、“双曲线”或“对数”)
(3)Mg与Ni相比较,金属___________具有更好的耐氧化腐蚀性,其理由是___________。
18.某温度时,在一个容积为2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
(1)该反应的化学方程式为___________。
(2)反应开始至2min,气体Z的平均反应速率为___________。
(3)①若X、Y、Z均为气体:1min时v正_____v逆 (填、或者 =,下同),2min时v正_____ v逆
②若此时将容器的体积缩小到原来的一半,达到平衡时,容器内温度升高(容器不与外界进行热交换),则该反应的正反应为_____反应(填“放热”或“吸热”)。
(4)若该反应的正反应吸热,则能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是___________(填序号)。
a.适当升高温度 b.增大X的浓度 c.选择高效催化剂
19.有关元素W、X、Y、Z的信息如下,请用化学用语完成下列问题:
元素 信息
W 所在主族序数与所在周期序数之差为4,其单质在常温下呈黄绿色
X X+的电子层结构与Ne相同
Y 生活中常见的金属,其制品在潮湿的空气中会生锈
Z 地壳中含量最多的金属元素
(1)请写出Z元素在周期表中的位置________。请写出Z高价氧化物的水化物与X最高价氧化物水化物反应的离子方程式________。
(2)X在空气中加热,生成一种淡黄色固体,该固体的电子式是________。
(3)以铜棒、石墨为电极材料,YW3溶液为电解质溶液,形成如图所示的原电池,则该原电池正极的电极反应式为________。如何检验正极反应的产物离子,请简述操作过程及现象________,________。
(4)Y和Z单质混合物质量为3.28g,总物质的量为0.1mol。加入足量盐酸溶解,再加入适量H2O2溶液,然后加入氨水恰好完全沉淀,过滤、洗涤、干燥,得到固体的质量为________g。加入H2O2溶液反应的离子方程式为________。
20.A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素,原子序数依次递增。A元素原子核内无中子,B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,D是地壳中含量最多的元素,E是短周期中金属性最强的元素,F与G位置相邻,G是同周期元素中原子半径最小的主族元素。请回答下列问题:
(1)C在元素周期表中的位置为__________,G的离子结构示意图是___________。
(2)D与E按原子个数比1:1形成化合物甲,其电子式为__________,所含化学键类型为_______。
(3)E、F、G形成的简单离子,半径由大到小顺序是_______。(用离子符号表示)
(4)用BA4、D2和EDA的水溶液组成燃料电池,电极材料为多孔惰性金属电极。在a极通入BA4气体,b极通入D2气体,则b极是该电池的_____极,负极的电极反应式为__________
21.T℃时,向5 L密闭容器中充入2 molN2和6 molH2,在10 min时反应达到平衡状态,此时容器中NH3的物质的量是2 mol,则10 min内该反应的平均速率v(N2)=_______;N2的平衡转化率为_______;平衡时体系内的压强与开始时的压强之比为_______。
22.化学反应速率与限度在生产生活中的运用广泛。
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应生成的氢气(标准状况),实验记录如下表(累计值):
时间/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL 50 120 232 290 310
在0~1 min、1~2 min、2~3min、3~4 min、4~5 min时间段中,反应速率最大的时间段是___________,原因为___________。
(2)反应在一容积可变的密闭容器中进行,达到平衡后,增加Fe的量,其正反应速率___________(填“增大”、“不变”或“减小”,下同),保持体积不变,充入Ar使体系压强增大,其逆反应速率___________。
(3)一定温度下,将3 mol气体A和1 mol气体B通入一体积为2 L的恒容密闭容器中,发生反应:。1 min时,测得剩余1.8 mol A,C的浓度为0.4 mol/L。
①x=___________。
②反应经2 min达到平衡,平衡时C的浓度___________(填“大于”、“小于”或“等于”)1 mol/L。
③达到平衡时,容器内混合气体总压强为p,混合气体起始压强为p0。请用p0、p来表示达到平衡时反应物A的转化率:___________。
23.草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生反应: MnO+H2C2O4+H+→Mn2++CO2↑+H2O(未配平)
通过下表实验探究外界因素对反应速率的影响。
实验序号 实验温度/K 有关物质 溶液颜色褪至无色所需时间/s
酸性KMnO4溶液 H2C2O4溶液 H2O
V/mL c/mol L-1 V/mL c/mol L-1 V/mL
A 293 4 0.02 4 0.1 0 t1
B T1 4 0.02 3 0.1 V1 8
C 313 4 0.02 V2 0.1 1 t2
(1)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________。
(2)其中T1=___________;V2=___________。
(3)若t1 <8,则由实验可得出的结论是___________;忽略溶液体积的变化,利用实验B中的数据计算,0~8s内,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=___________ 。
(4)在实验中,草酸(H2C2O4)溶液与KMnO4酸性溶液反应时,褪色总是先慢后快。
①同学们据此提出以下假设:
假设1:该反应为放热反应
假设2:反应生成的Mn2+对该反应有催化作用
假设3:反应生成的K+或SO该反应有催化作用
丙同学认为假设3不合理,其理由是___________。
②丁同学用如下实验证明假设2:除了酸性高锰酸钾和草酸外,还需要选择的试剂是___________。(填化学式)
参考答案:
1.D
【解析】
A.0到30秒内三氧化硫的平均速率为,未指明反应时间则难以计算反应速率,A错误;
B.速率之比等于化学计量数之比,0到30秒内氧气的平均速率为,未指明反应时间则难以计算反应速率,B错误;
C.气体质量、容积体积始终不变,故气体密度始终不变,则当容器内气体密度不再变化时不能说明反应达到平衡,C错误;
D. 当容器内的浓度不再增加时,各成分的浓度不再变化,则反应达到平衡,D正确;
答案选D。
2.D
【解析】
SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,则根据方程式可知,氧气的浓度就减少了0.2mol/L;又因为在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L-1·s-1,则这段时间为=5s,答案选D。
3.B
【解析】
对于同一个化学反应,不同的物质表示的反应速率是不同的,但表示的意义是相同的,且反应速率之比等于相应的化学计量数之比。
由,可知,,故该反应的化学计量之比为3︰2︰3,方程式即为:3A+2B=3C;故选B。
4.C
【解析】
A.氯化铵水解使溶液呈酸性,可作焊接金属的除锈剂,A正确;
B.保暖贴中铁和碳粉形成原电池,加快了铁粉与氧气的反应速率,应用的是原电池原理,B正确;
C.聚合硫酸铁[Fe2(OH)x(SO4)y]n是一种新型絮凝剂,溶于水电离产生的铁离子水解生成氢氧化铁胶体,可用来处理水中的悬浮物,但不能用于杀菌消毒,C错误;
D.铁粉可与空气中的氧气发生反应,从而延长食品的保质期,D正确;
答案选C。
5.D
【解析】
A.燃料电池是将化学能转化为电能,A项错误;
B.a极通入H2发生氧化反应,是电池的负极,B项错误;
C.外电路中电子由负极流向正极,即由电极a通过导线流向电极b,C项错误;
D.氢氧燃料电池酸性和碱性条件下生成物都是水,故该电池的总反应:2H2+O2= 2H2O,故D正确;
故答案为D。
6.B
【解析】
反应速率之比等于化学计量数之比,则反应速率与化学计量数的比值越大,反应速率越快,以此来解答。
A.v(X)=1.0mol/(L·min);
B.v(X):v(Y)=1:3,v(Y)=0.6mol/(L·s),则v(X)=mol/(L·s)=80 mol/(L·min);
C.v(X):v(Z)=1:1,v(Z)=5.0mol/(L·min),则v(X)=5.0mol/(L·min);
D.v(X):v(W)=1:2,v(W)=2.0mol/(L·s),则v(X)=1.0mol/(L·s)=60 mol/(L·min);
综上所述反应速率最快的是B,
故选:B。
7.D
【解析】
A.分多次缓慢注入,造成热量散失,则测定的中和热偏小,应一次性快速注入盐酸中,A错误;
B.生成硫酸钡放热,则稀H2SO4与稀Ba(OH)2溶液反应的反应热<-2×57.3kJ·mol-1,B错误;
C.燃烧热定义中,硫燃烧生成的稳定氧化物应为二氧化硫,C错误;
D.冰的熔化热为6.0kJ·mol-1,1mol冰变成0℃的液态水所需吸收的热量为6.0kJ·mol-1,冰中氢键键能为20.0kJ·mol-1,1mol冰中有2mol氢键,破坏时需吸收40kJ的热量,则,即最多只能破坏1mol冰中15%的氢键,D正确;
答案选D。
8.D
【解析】
A.碳酸钙与盐酸反应产生二氧化碳,盐酸能制碳酸,说明盐酸酸性比碳酸强,碳酸是弱酸,A正确;
B.铝与稀硫酸反应,反应速率增加,是因为反应放热,温度升高反应速率加快,B正确;
C.与盐酸生成硫化氢,硫化氢通入溶液中产生黑色沉淀,说明硫化铜比硫化锌难溶,:ZnS>CuS,C正确;
D.向溶液中滳加2滴溶液,会发生氧化还原反应;,此时不会产生,当完全变成后,才会有大量生成,所以是起催化作用,由于题干中加入的溶液很少,消耗的也很少,所以大量的被催化分解,生成大量的氧气,产生大量气泡,D错误;
答案选D。
9.C
【解析】
A.2v正(H2)=v逆(CH3OH)即v正(H2)/v逆(CH3OH))=1:2,不能体现出正逆反应速率相等,无法表明反应达到平衡状态,A项错误;
B.使用催化剂只能加快反应速率,但不能影响化学平衡,不能提高产物的平衡产率,B项错误;
C.若将容器改为绝热恒容容器,该反应是放热反应,随着反应的进行,体系温度上升,平衡逆向移动,化学平衡常数会变小,C项正确;
D.列三段式:,求得K=9.375,D项错误;
答案选C。
10.B
【解析】
A.标准状况下,NA个气体分子所占的体积约为22.4L,A错误;
B.14gC3H6即1/3molC3H6,C3H6中共含9对共用电子对,所以1/3molC3H6中含3NA对共用电子对,B正确;
C.HClO的结构式为H-O-Cl,分子中不含H-Cl键,C错误;
D.二氧化硫与水反应生成亚硫酸是可逆反应,不能进行到底,所以将标准状况下2.24LSO2通入水中完全溶解,溶液中H2SO3分子数小于0.1NA,D错误;
答案选B。
11.C
【解析】
A.这两种燃料电池工作时,均将化学能转化为电能,A错误;
B.1molCH4、CO在反应中分别失去8mol电子和2mol电子,因此相同条件下消耗等体积的CH4、CO时,两种燃料电池的放电量不相等,B错误;
C.以熔融K2CO3为离子导体,因此CH4-O2燃料电池的负极反应为:CH4+4CO_8e-=5CO2+2H2O,C正确;
D.总反应式分别是CH4+2O2=CO2+2H2O、2CO+O2=2CO2,因此工作一段时间后,CO-O2燃料电池和CH4-O2燃料电池中K2CO3均不变,D错误;
答案选C。
12.D
【解析】
根据电池反应式知,Fe元素化合价由+3价变为+2价、Cu元素化合价由0价变为+2价,所以Cu作负极,不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极,如C(石墨),且正极连接的对应FeCl3溶液为电解质溶液,符合条件的只有选项D。
答案选D。
13.C
【解析】
A.干冰汽化需要吸收大量的热,没有新物质产生,属于物理变化,A错误;
B.木炭需要加热到一定温度才能燃烧,但木炭燃烧属于放热反应,B错误;
C.酒精燃烧是释放能量的反应,因此酒精可用作燃料,C正确;
D.铝热反应放出大量的热(金属熔化),但反应需要在高温下才可发生,D错误;
答案选C。
14.C
【解析】
A.①反应放热,②反应吸热,体系的温度不变可判断达到平衡状态,A正确;
B.Z为固体,则加入适量Z①和②平衡均不移动,B正确;
C.通入Y,增大反应物浓度,①正向移动Q增大,同时发出热量,体系温度升高,②可能正向或逆向移动,则N的浓度不一定减小,C错误;
D.若缩小容器的体积相当于增加浓度,则①平衡正向移动,放出热量体系温度升高,②平衡可能正向移动,D正确;
答案选C。
15.B
【解析】
由经2min,A的浓度减少了0.4mol/L可知,2min 内A的反应速率为=,由反应速率之比等于化学计量数之比可知,B、C的反应速率之比为3:2,2min 内反应速率分别为×=、×=,故选B。
16.(1)甲池
(2) 负极 ZnCu
(3)
(4)
【解析】
甲装置满足形成原电池的条件,为原电池;乙装置没有形成闭合回路,不是原电池,结合原电池原理分析解答。
(1)两极活泼性不同,锌与硫酸反应,构成闭合回路,甲装置满足形成原电池的条件,为原电池,能产生电流;乙装置没有形成闭合回路,不是原电池,不能产生电流,故答案为:甲池;
(2)甲池中Zn比Cu活泼,为负极,导线中电子流动方向是负极锌→导线→正极铜,故答案为:负极;ZnCu;
(3)甲池中铜电极为正极,正极上放出氢气,电极反应式为,故答案为:;
(4)乙池中锌与稀硫酸发生置换反应放出氢气,反应的化学方程式是,故答案为:。
17.(1)因化学反应的快慢既可以用反应物的消耗速率表示,又可以用生成物的生成速率表示,所以金属的腐蚀速率可以用其氧化物的生成速率来表示
(2) 直线 抛物线
(3) Ni 据(2)可知,y′随时间t增长比y随时间t增长得慢,故Ni的耐氧化腐蚀性比Mg好
【解析】
(1)金属腐蚀即金属失去电子被氧化的过程,化学反应的快慢既可以用反应物的消耗速率表示,又可以用生成物的生成速率表示,所以金属的腐蚀速率可以用其氧化物的生成速率来表示;
(2)由表中数据可知MgO膜厚与时间t的关系式为y=0.05at;NiO膜厚y′与时间t的关系式为y′=b,即可知MgO膜厚y属直线型,而NiO膜厚y′属抛物线型;
(3)根据表格数据分析可知,MgO氧化膜随时间推移,厚度呈现线性递增的趋势,而NiO氧化膜随时间推移,厚度增加越来越缓慢,说明NiO氧化膜的生成能够逐渐减缓Ni单质被氧化的速率,所以Ni的耐氧化腐蚀性能更好,故答案为:Ni;据(2)可知,y′随时间t增长比y随时间t增长得慢,故Ni的耐氧化腐蚀性比Mg好。
18.(1)3X+Y2Z
(2)0.05 mol·L-1·min-1
(3) > = 放热
(4)ab
【解析】
(1)反应中X、Y的物质的量减小,Z的物质的量增多,则X、Y为反应物,Z为生成物,,则反应的化学方程式为3X+Y2Z;
(2)反应开始至2min,气体Z的平均反应速率为0.05 mol·L-1·min-1;
(3)①若X、Y、Z均为气体:1min后X、Y物质的量继续减少,Z物质的量继续增加,反应正向进行,所以v正>v逆,2min时反应达到平衡状态,v正=v逆;
②若此时将容器的体积缩小到原来的一半,平衡正向移动,达到平衡时,容器内温度升高(容器不与外界进行热交换),说明该反应的正反应为放热反应;
(4)a.正反应吸热,适当升高温度,反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动,故选a;
b.增大X的浓度,反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动,故选b;
c.选择高效催化剂,平衡不移动,故不选c;
选ab。
19. 第三周期ⅢA族 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O Fe3++e-=Fe2+ 取反应后溶液于试管中,滴加K3[Fe(CN)6]溶液(或酸性KMnO4溶液) 产生沉淀(或溶液褐色) 8.38g 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
【解析】
W所在主族序数与所在周期序数之差为4,其单质在常温下呈黄绿色,则为Cl;X+的电子层结构与Ne相同,X为Na;Y生活中常见的金属,其制品在潮湿的空气中会生锈则为Fe;Z地壳中含量最多的金属元素则为Al。
(1)Z为Al元素,为第三周期IIIA族元素,Z高价氧化物的水化物氢氧化铝与X最高价氧化物水化物氢氧化钠反应生成偏铝酸钠及水,离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
(2)钠与氧气反应生成过氧化钠,电子式为;
(3)以铜棒、石墨为电极材料,氯化铁溶液为电解质溶液,形成原电池,正极为碳,溶液中铁离子得电子变为亚铁离子,为Fe3++e-=Fe2+,检验亚铁离子方法为取反应后溶液于试管中,滴加K3[Fe(CN)6]溶液(或酸性KMnO4溶液),产生沉淀(或溶液褐色),则说明有二价铁;
(4)Fe与Al混合物3.28g,总物质的量为0.1mol,则可以计算出各固体物质的量,设Fe为xmol,Al为ymol,则有,解得,加入足量盐酸溶解,再加入适量H2O2溶液,然后加入氨水恰好完全沉淀,过滤、洗涤、干燥,得到固体氢氧化铝与氢氧化铁质量为0.02×107+0.08×78=8.38g,加入H2O2是为了氧化二价铁为铁离子,故反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
20. 第二周期VA族 Na+[:::]2- Na+ 离子键、非极性共价键(或共价键) S2->Cl->Na+ 正 CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
【解析】
A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素,原子序数依次递增.A元素原子核内无中子,A为H元素;B元素原子核外最外层电子数是次外层电子数的2倍,B有2个电子层,最外层有4个电子,则B为C(碳)元素;D元素是地壳中含量最多的元素,则D为O元素;C原子序数介于碳、氧之间,故C为N元素;E元素是短周期元素中金属性最强的元素,则E为Na;F与G的位置相邻,G是同周期元素中原子半径最小的元素,可推知F为S元素、G为Cl元素
(1)C是氮元素,原子有2个电子层,最外层电子数为5,在元素周期表中的位置:第二周期VA族,G为Cl元素,原子结构示意图是;
(2)D与E按原子个数比1:1形成化合物甲为Na2O2,其电子式为Na+[:::]2- Na+ ,所含化学键类型为:离子键、共价键;
(3)电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,离子电子层越多离子半径越大,故E、F、G形成的简单离子,离子半径由大到小的顺序是:S2->Cl->Na+;
(4)用BA4、D2和EDA的水溶液组成燃料电池,电极材料为多孔惰性金属电极,即用CH4、O2和NaOH的水溶液组成燃料电池.在a极通入CH4气体,b极通入O2气体,甲烷发生氧化反应,则a极是该电池的负极,b为正极,氧气在正极获得电子,碱性条件下生成氢氧根离子,正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-═4OH-。负极上甲烷被氧化生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。
21. 0.02 mol/(L·min) 50% 3:4
【解析】
在10 min时反应达到平衡时产生2 mol NH3,则反应消耗1 mol N2,用N2的浓度变化表示反应速率v(N2)= mol/(L·min);
反应开始时N2的物质的量是2 mol,反应消耗了1 mol,故N2的平衡转化率为;
反应开始时气体的物质的量n(始)=2 mol+6 mol=8 mol,由于反应达到平衡时产生了2 mol NH3,同时反应消耗1 mol N2、3 mol H2,故平衡时N2为1 mol,H2为3 mol,故平衡时气体的总物质的量n(平)=1 mol+3 mol+2 mol=6 mol,在恒温恒容时,气体的物质的量的比等于压强之比,故平衡时体系内的压强与开始时的压强之比为6 mol:8 mol=3:4。
22. 2~3 min 该反应是放热反应,2~3 min时溶液温度较高 不变 不变 2 小于
【解析】
(1)在单位时间内反应产生H2的体积越大,反应速率越快。根据表格数据可知:在前5 min内每一分钟,产生H2的体积为50 mL、70 mL、112 mL、58 mL、20 mL,可见反应速率最快的是第2~3 min;
该时间段内反应速率最快是由于反应是放热反应,2~3 min时溶液温度较高,浓度也较大,因此反应速率最快;
(2)Fe是固体,增加固体的量,物质的浓度不变,因此化学反应速率不变;保持体积不变,充入Ar使体系压强增大,由于反应混合物中各物质的浓度不变,因此其逆反应速率不变;
(3)①根据方程式可知:每有3 molA反应,会反应产生x mol C,现在反应消耗A的物质的量为△n(A)=(3-1.8)mol=1.2 mol,反应产生C的物质的量为△n(C)=0.4 mol×2 L=0.8 mol,△n(A):△n(C)=1.2 mol:0.8 mol=3:2,所以x=2;
②若3 mol A完全反应转化为生成物C,则会产生2 mol C,由于容器的容积是2 L,则C的浓度是c(C)=。可逆反应的反应物不能完全转化为生成物,所以反应经2 min达到平衡,平衡时C的浓度小于1 mol/L;
③假设反应达到平衡时消耗B的物质的量为y mol,则同时消耗A物质的量为3y mol,反应产生C物质的量为2ymol。平衡时总物质的量n平=(3-3y)mol+(1-y)mol+2y mol=(4-2y)mol。在恒容密闭容器中气体的压强比等于气体的物质的量的比。在反应开始时气体的物质的量为n始=4 mol,气体压强为p0,在平衡时压强为p,故 ,解得y=,故平衡时A的转化率为 。
23.(1)2:5
(2) 293 3
(3) 在其他条件不变时,浓度越大,反应速率越快 0.00125mol/(L s)
(4) K+和SO未参与反应或若K+和SO是催化剂,则反应一开始就会很快(答案合理即可给分) MnSO4
【解析】
(1)2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,锰元素化合价降低,C的化合价升高,MnO为氧化剂,H2C2O4为还原剂,物质的量之比为2:5;
(2)A、B作为对比试验,温度应该相同,H2C2O4体积不同,T1为293K,B、C为对比试验,温度不同其余条件相同,则V2=3;
(3)V1=1mL,A组实验中H2C2O4若t1 <8,则由实验可得出的结论是在其他条件不变时,浓度越大,反应速率越快;2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,KMnO4是不足量的,草酸过量,故以KMnO4的物质的量进行计算,0~8s内,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)= 0.00125mol/(L s);
(4)①丙同学认为假设3不合理,其理由是:K+和SO未参与反应或若K+和SO是催化剂,则反应一开始就会很快;②在A、B两个试管中分别加入4mL0.02 mol/L的草酸溶液,再在A试管中加入1mL0.01 mol/L的MnSO4,B加入1mL蒸馏水,再向两只试管中同时加入1mL0.01 mol/L的酸性高锰酸钾,现象为A褪色时间小于B。