课时作业(十)
(时间：45分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．当两个原子形成化学键时，原子的能量将( )
A．升高 B．降低
C．保持不变 D．一个升高一个降低
[解析] 原子能量很高，当两个原子化合时形成化学键，能量降低，B正确。
[答案] B
2．反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)放出热量，下列说法正确的是( )
A．H2O (l) 具有的总能量高于 H2 和 O2 具有的总能量
B．H2 和 O2 具有的总能量高于 H2O (l) 具有的总能量
C．H2 和 O2 具有的总能量等于 H2O (l) 具有的总能量
D．H2 和 O2 具有的能量相等
[解析] 首先应明确题中所给化学反应放出能量，则反应物所具有的总能量高于生成物具有的总能量，在发生化学反应时，这部分能量以热量的形式放出，B项正确。
[答案] B
3．下列变化过程需要吸收能量的是( )
A．氢气球发生爆炸
B．向污染的河水中投放生石灰
C.
D.
[解析] A选项中氢气球发生爆炸时发生了氢气与氧气的反应，是燃烧反应为放热反应；B选项中向河水中投放生石灰时发生了CaO＋H2O===Ca(OH)2，是放热反应；C选项中两个氯原子之间结合成氯气分子，原子之间形成了共价键，对外释放能量；因此，A、B、C三个过程均是释放能量的变化过程。D选项中一个氢气分子分解生成了两个氢原子，破坏氢气分子中的化学键要吸收能量。所以正确答案为D。
[答案] D
4．已知反应A＋B===C＋D为放热反应，对该反应的下列说法正确的是( )
A．A的能量一定高于C
B．B的能量一定高于D
C．A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D．该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生
[解析] 根据反应是吸热还是放热，只能判断反应物的总能量与生成物总能量的相对大小，不能判断具体某种物质的能量的相对大小，C对；放热反应有的可以不加热如磷的自燃，有的就必须加热(或点燃)引发反应，如氢气和氧气的反应就需点燃，D错。
[答案] C
5．(2012年云南昆明一中期末试题)金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质(同素异形体)。在100kPa时，1mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895kJ的热能。据此，试判断在100kPa压强下，下列结论正确的是( )
A．石墨比金刚石稳定
B．金刚石比石墨稳定
C．1mol石墨比1mol金刚石的总能量高
D．1mol石墨和1mol金刚石的总能量相等
[解析] 金刚石转化成石墨是放热的，说明金刚石的能量比石墨的高，石墨较稳定。
[答案] A
6．(2012年海南洋浦中学期末试题)下列说法中错误的是( )
A．测定中和热的实验中每次实验需要测定三次温度数据
B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
C．凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
D．反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热
[解析] 测定中和热实验，每次需测三次取平均值，A正确；化学键的断裂和形成是化学反应能量变化的主要原因，B正确；吸热反应不是由加热而决定，C错误；反应物总能量和生成物总能量相对大小决定了反应是放热还是吸热，D正确。
[答案] C
7．如下图，加入水或酸后，各装置U形管中的液柱左边高于右边的是( )
[解析] 加物质后如果放热则右边高于左边，若吸热则左边高于右边，B吸热，选B项。
[答案] B
8．(2012年梅州市曾宪梓中学期末试题)对于反应中的能量变化，表述正确的是( )
A．放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量
B．断开化学键的过程会放出能量
C．加热才能发生的反应一定是吸热反应
D．氧化反应均为吸热反应
[解析] 放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，A正确；断开化学键需要吸收能量，B错误；加热才能发生的反应不一定是吸热反应，C错误；D氧化反应不能确定是吸热反应，D错误。
[答案] A
9．制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯度的硅常用以下化学反应实现：
①Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)(放热反应)
②SiHCl3(g)＋H2(g)Si(s)＋3HCl(g)
对上述两个化学反应的叙述，其中错误的是( )
A．两个反应都是置换反应
B．反应②是放热反应
C．两个反应都有化学能与热能之间的转化
D．两个反应都是氧化还原反应
[解析] 有单质反应和生成的氧化还原反应是置换反应，A、D正确；①是放热反应，②肯定是吸热反应，B错误；吸热和放热都体现化学能与热能的转化，C正确。
[答案] B
10．在氢气跟氧气的反应中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为A，破坏1mol氧气中的化学键消耗的能量为B，形成1mol水中的化学键释放的能量为C。则下列关系正确的是( )
A．(A＋B)>C B．(A＋B)C．(2A＋B)<2C D．(2A＋B)>2C
[解析] 燃烧反应2H2＋O22H2O是放热反应，反应中将破坏2mol H—H键和1mol O===O键，同时生成2mol H2O中的化学键H—O—H键。因为破坏反应物中的化学键吸收热量，形成生成物中的化学键放出热量，所以(2A＋B)<2C。
[答案] C
11．在下列化学反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量的是( )
A．2H2＋O22H2O
B．CaCO3CaO＋CO2↑
C．CaO＋CO2===CaCO3
D．CH3CH2OH＋3O22CO2＋3H2O
[解析] A、B、C都是放热反应，B是吸热反应，所以反应物总能量低于生成物总能量，B正确。
[答案] B
12．下列有关能量转换的说法不正确的是( )
A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程
[解析] 煤燃烧主要是化学能转化为热能，A正确；化石燃料和植物燃料都是太阳能的积累，B正确；葡萄糖被氧化成CO2是化学能转化为热能，C错误；植物的光合作用是太阳能转化为化学能，D正确。
[答案] C
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
13．(10分)在一定条件下A与B反应可生成C和D，其能量变化如下图：
体系(反应前) 体系(反应后)
(1)若E1>E2，反应体系的总能量__________(填“升高”或“降低”)，为__________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)若E1[解析] 反应物总能量高于生成物总能量反应放热，反应物总能量低于生成物总能量反应吸热。
[答案] (1)降低 放热 (2)升高 吸热 反应物从环境中吸收能量
14．(6分)已知破坏各1mol N≡N键、H—H键和N—H键分别需要吸收的能量为946kJ、436kJ、391kJ。计算1mol N2(g)和3mol H2(g)完全转化为NH3(g)的能量变化理论值为__________。
[解析] N2(g)与H2(g)反应的化学方程式为
N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
使1mol 的N≡N键断裂吸收946kJ 的能量，
使3mol H—H键断裂共需吸收436kJ·mol－1×3mol＝1308kJ的能量，
因此使1mol N2(g)和3mol H2(g)反应物的化学键断裂共需吸收的能量为
946kJ＋1308kJ＝2254kJ。
而2mol NH3(g)中含6mol N—H键，形成6mol N—H键时放出能量为
391kJ·mol－1×6mol＝2346kJ。
因此生成物分子形成时所释放的总能量2346kJ与反应物分子断裂时所吸收的总能量2254kJ之差为92kJ，即放出了92kJ的能量。
[答案] 放出了92kJ的能量
15．(14分)在一个小烧杯里加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10g氯化铵晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题：
(1)写出反应的化学方程式：______________________ __________________________________________________。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是______ ______________。
(3)如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是(答出三个或三个以上原因)_____________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)如果没有看到“结冰”现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？_________________________________ _________________________________________(答出两种方案)。
(5)“结冰”现象说明该反应是一个__________(填“放出”或“吸收”)能量的反应。即断开旧化学键__________(填“吸收”或“放出”)的能量__________(填“>”或“<”)形成新化学键__________(填“吸收”或“放出”)的能量。
(6)该反应在常温下就可进行，说明_________________________ ____________________________________________。
[解析] (1)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应的化学方程式为：
Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3·H2O＋8H2O
(2)立即用玻璃棒迅速搅拌是让反应物充分混合并迅速反应，从而使体系温度下降。
(3)从反应物变质，试剂状态、用量、操作规范、迅速等方面表述。
(4)用温度计测量，用手感受都可行。
(5)“结冰”现象说明反应吸热，反应物总能量低于生成物总能量。
(6)吸热或放热反应在常温下都可能进行。
[答案] (1)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋8H2O＋2NH3·H2O
(2)使反应物充分混合，迅速发生反应，使体系的温度降低
(3)①反应物未进行快速搅拌；②玻璃片上滴加的水太多；③氢氧化钡晶体已部分失水；④环境温度太高；⑤试剂用量太少；⑥氢氧化钡晶体未研成粉末(其他答案合理均正确)
(4)第一种方案：在烧杯中的反应物中插入温度计，通过测量，发现反应后温度计的示数下降，说明反应是吸热反应；第二种方案：用皮肤感受，感觉烧杯外壁很凉，说明此反应为吸热反应
(5)吸收 吸收 > 放出
(6)有的吸热反应不需要加热也可发生
16．(10分)(1)1mol H2完全燃烧时放出热量286kJ，而每千克汽油完全燃烧时约放出热量46000kJ，H2被公认为是21世纪的理想能源，试通过计算和分析比较，简述H2作为能源的3个主要优点：
①____________________________________________________，
②____________________________________________________，
③____________________________________________________。
(2)某化学反应，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2，若E1>E2，则该反应为__________热反应，该反应过程可以看成________________________________________________________________________。
中和反应都是__________热反应，其实质是________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] (1)作为理想的能源，要具备来源广、易得到、产生热量多、有利于保护环境等条件。1g H2完全燃烧放出的热量为：kJ＝143kJ；1g汽油完全燃烧放出的热量为：＝46kJ。通过计算可知燃烧相同质量的H2和汽油，H2放出的热量多。
(2)要熟悉常见放热反应以及理解放热反应的实质。
[答案] (1)可以用水作为原料制备氢气，来源丰富，可以再生 单位质量的氢气燃烧比单位质量的汽油燃烧产生的热量多 氢气燃烧生成水，无污染
(2)放 储存在物质内部的能量转化为热能等释放出来 放 酸电离出的H＋与碱电离出的OH－结合成弱电解质水：H＋＋OH－===H2O
17．(12分)美国《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：
到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去向
直接反射
52000×109kJ/s
以热能的方式离开地球
81000×109kJ/s
水循环
40000×109kJ/s
大气流动
370×109kJ/s
光合作用
40×109kJ/s
请选用以上数据计算：
(1)地球对太阳能的利用率约为__________。
(2)通过光合作用，每年有__________kJ的太阳能转化为化学能(每年按365天计)。
(3)每年由绿色植物通过光合作用(6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2)为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A，试根据能量关系列出A的计算式。列式中缺少的数据用符号Q表示。A＝__________kg。所缺数据的化学含义为__________。
[解析] (1)地球对太阳能的利用，包括水循环和大气流动、光合作用三个方面的相关能量，不包括直接反射和以热能方式离开地球这两个方面的相关能量。利用能量占总能量的百分比就是地球对太阳能的利用率。
(2)去向为光合作用的能量就是太阳能转化为化学能的部分。
(3)由(2)中的计算已知，在6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2中每年转化的总能量为1.26×1018kJ。要求出与该能量相对应的CO2的质量，若再知与6mol CO2相对应的能量值，问题就能解决。
[答案] (1)23.3% (2)1.26×1018
(3)或
Q为每生成1mol葡萄糖所需要吸收的能量
课时作业(十一)
(时间：45分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．下列说法不正确的是( )
A．根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源
B．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源
C．原电池是将化学能转化为电能的一种装置
D．水力发电是将化学能转化为电能的过程
[解析] 氢气在自然界不存在，所以氢气为二次能源，A正确；人类把很多能源都转化为电能是因为它应用广泛方便、污染小，B正确；原电池是化学能转化为电能的装置，C正确；水力发电是把势能转化为电能，不是化学能转化为电能，D错误。
[答案] D
2．(2011年海南省洋浦中学期末试题)将纯锌片和纯铜片按图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，下列说法正确的是( )
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上有气泡冒出
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．甲中电流由铜片沿导线流向锌片
[解析] 甲形成了原电池，化学能转化为电能，符合原电池原理，Zn比Cu活泼，Zn为负极，逐渐溶解，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋；Cu为正极，H＋在Cu电极上得到电子生成H2，A错误，D正确；乙没有形成闭合回路，不是原电池，Zn与H2SO4反应生成的H2从Zn片上逸出，Cu与H2SO4不反应，B、C均错误。
[答案] D
3．有关原电池的工作原理，下列说法中不正确的是( )
A．电池负极发生氧化反应
B．电池正极发生还原反应
C．电子流向是从负极流向正极(外电路)
D．电流方向是从负极流向正极(外电路)
[解析] 在原电池工作时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子从负极流向正极，电流从正极流向负极，所以D错误。
[答案] D
4．下列反应中，在原理上不能设计成原电池的是( )
A．氢氧化钠溶液与盐酸的反应
B．铝片与盐酸的反应
C．氢气与氧气的反应
D．铁与硫酸铜溶液的反应
[解析] 不是氧化还原反应不能设计成原电池，A不是氧化还原反应，选A。
[答案] A
5．下列装置中，能构成原电池的是( )
A．只有(甲) B．只有(乙)
C．只有(丙) D．除(乙)均可以
[解析] 甲装置不能构成闭合回路，乙装置两极材料相同，丁装置酒精不是电解质溶液，只有丙装置具备原电池的构成条件，故选C。
[答案] C
6．已知空气—锌电池的电极反应为：
锌片：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
石墨：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
根据此判断，锌片是( )
A．负极，并被氧化 B．负极，并被还原
C．正极，并被氧化 D．正极，并被还原
[解析] 根据电极反应锌被氧化做负极，A正确。
[答案] A
7．原电池产生电流的本质原因是( )
A．原电池中溶液能电离出自由移动的离子
B．有两根导线将活泼性不同的电极连接
C．电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子
D．分别在电极上进行氧化和还原反应使电子在导线上流动
[解析] 原电池产生电流的本质是在电极上，分别发生氧化和还原反应而产生电子的流动，D正确。
[答案] D
8．(2012年河南许昌一中期末试题)下列关于右图所示装置的叙述，不正确的是( )
A．铁是负极，铁失去电子形成Fe2＋进入溶液
B．铁片质量逐渐减少，碳棒上有气泡产生
C．电流由铁片经导线沿外电路流向碳棒
D．该装置总的化学反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
[解析] 该原电池装置Fe为负极，碳为正极，铁被氧化为Fe2＋，碳棒上有气泡产生，电流应从正极经外电路流向负极，A、B、D正确，C错误。
[答案] C
9．某原电池反应的离子方程式为：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，则下列说法正确的是( )
A．HNO3为电解质溶液 B．锌为原电池正极
C．铁极质量不变 D．铜为原电池正极
[解析] 由电池反应的离子方程式知，电池的负极为铁，则正极应是比铁不活泼的金属，B错。在反应中负极不断被消耗，质量减小。反应中放出了氢气并生成了Fe2＋，电解质溶液不能是HNO3。由以上分析可知正确选项为D。
[答案] D
10．(双选)(2012年金陵中学期末试题)如图所示装置中，观察到电流计指针偏转；M棒变粗；N棒变细，由此判断表中所列M，N，P物质，其中可以成立的是( )
M
N
P
A
Zn
Cu
稀硫酸
B
Cu
Fe
稀盐酸
C
Ag
Zn
AgNO3溶液
D
C
Fe
CuSO4溶液
[解析] 当溶液中含有比H＋易得电子的离子时才能得电子从电极上析出，C、D都正确。
[答案] CD
11．表明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的叙述正确的是( )
A．在氧化还原反应中，甲失电子数比乙多
B．同价态阳离子甲比乙氧化性强
C．甲能跟盐酸反应放出H2而乙可与冷水反应产生H2
D．甲、乙与H2SO4溶液形成原电池，乙上冒气泡
[解析] 元素的金属性强弱取决于失电子的难易，而与失电子多少无关；阳离子氧化性越强，则其对应的金属的还原性越弱；C项中乙与冷水反应生成H2，说明乙比甲金属活动性强；而D项中乙上冒气泡，说明甲失电子，比乙活泼。
[答案] D
12．对于锌—铜—稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是( )
①锌片溶解了32.5g ②锌片增重32.5g ③铜片上析出1g H2 ④铜片上析出1mol H2
A．①和③ B．①和④
C．②和③ D．②和④
[解析] 当导线中有1mol电子通过时，溶解了0.5mol锌，质量是32.5g；在铜片上析出0.5mol氢气，质量是1g。
[答案] A
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
13．(8分)如图所示，能够组成原电池的装置有________。
[解析] (1)(2)都缺少一个电极，(3)中两电极相同，(5)中酒精为非电解质，(7)(8)中不能构成闭合回路。所以(4)(6)装置能够组成原电池。
[答案] (4)(6)
14．(10分)由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装
置
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
现
象
二价金属A不
断溶解
C的质量增加
A上有气体产
生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是_________________________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是_________________________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH__________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是__________。
[解析] 据图Ⅰ知活泼性：A>B，A作负极，电极反应为A－2e－===A2＋；据图Ⅱ知活泼性：B>C，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；据图Ⅲ知活泼性：D>A，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故c(H＋)减小，pH增大。据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活泼性：D>A>B>C。
[答案] (1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu (3)变大 (4)D>A>B>C
15．(12分)铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：
_____________________________________________________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应____________________________________________________________________________________________________________________。
负极反应____________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] 首先分析Fe3＋与Cu的反应中的氧化剂、还原剂，然后依据原电池原理，再设计成原电池。
依据反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，Cu失电子，应为原电池的负极，正极材料选用比铜不活泼的碳棒或铂丝均可，电解质溶液选用FeCl3溶液。
[答案] (1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)装置图
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋
16．(12分)将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下：
金属
电子流动方向
电压(V)
D
D→Cu
＋0.78
C
Cu→C
－0.15
B
B→Cu
＋1.35
A
A→Cu
＋0.30
已知：构成两电极的金属活泼性相差越大，电压表的读数越大。请依据表中数据判断：
(1)最活泼金属是(用字母表示)________。
(2)若滤纸改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上能看到蓝色沉淀析出的是________金属，其负极的电极反应为_____________________ ________________________________________________。
(3)若滤纸上析出沉淀为9.8g，则转移电子为________mol。
[解析] (1)由电子流动的方向可知，A、B、D的活动性皆强于Cu，根据构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越大，可知B的金属活动性最大，为最强的还原剂，C的金属活动性弱于Cu，不能从CuSO4溶液中置换出铜。
(2)由(1)的分析可知，只有C金属与Cu组成的原电池，铜失电子生成Cu2＋，进而与OH－结合产生蓝色沉淀。负极反应式为Cu＋2OH－－2e－===Cu(OH)2↓。
(3)因蓝色沉淀为Cu(OH)2，所以当析出9.8g时，转移电子为×2＝0.2mol。
[答案] (1)B
(2)C Cu－2e－＋2OH－===Cu(OH)2↓
(3)0.2
17．(10分)(1)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计。
锌片上发生的电极反应：_________________________________ ______________________________________。
银片上发生的电极反应：_________________________________ _____________________________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60g，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47g，则：产生氢气的体积(标准状况)为__________。
[解析] 锌、银原电池锌片上：Zn－2e－===Zn2＋
银片上2H＋＋2e－===H2↑锌电极减轻，银电极不变，所以质量减少的电极为锌。60－47＝13g
物质的量为＝0.2mol，生成氢气为0.2mol，
体积为0.2×22.4＝4.48 L
[答案] (1)Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑ (2)4.48 L
课时作业(十二)
(时间：45分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
[解析] 锌锰干电池碳棒作正极，工作一段时间不会变细，A项不正确；氢氧燃料电池将化学能直接转变为电能，B项不正确；氢氧燃料电池工作时氢气失去电子，在负极被氧化，C项正确；太阳能电池的主要材料是高纯度的单质硅，而不是二氧化硅，D项不正确。
[答案] C
2．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( )
A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
C．Li是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋
[解析] 本题根据总反应式判断Li被氧化，为负极材料，其失去电子成为Li＋，正极放电的为MnO2。
[答案] B
3．下列有关锌锰干电池的说法中，不正确的是( )
A．锌筒是干电池的负极
B．反应中真正起氧化剂作用的是NH
C．石墨棒是电池的正极
D．电池中锌参加反应，石墨棒不参加反应
[解析] 反应中真正起氧化剂作用的是MnO2。
[答案] B
4．下列化学电池不易造成环境污染的是( )
A．氢氧燃料电池 B．锌锰电池
C．镍镉电池 D．铅蓄电池
[解析] 锰、镍、镉、铅都是重金属，都会造成环境污染，氢氧燃料电池生成水，无污染。
[答案] A
5．关于化学电源的叙述，错误的是( )
A．化学电源均是根据原电池的工作原理设计的
B．在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应
C．镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵
D．燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源
[解析] 镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉属于重金属，会对环境造成严重的污染。
[答案] C
6．(2011年牡丹江一中期末试题)燃料电池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质溶液通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法错误的是( )
A．负极反应式为CH4 ＋ 10 OH－－8e－=== CO＋ 7H2O
B．正极反应式为O2 ＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH－
C．随着不断放电，电解质溶液碱性不变
D．甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
[解析] 负极生成CO消耗OH－多，碱性会变弱，A、B正确，C错误；甲烷燃料电池能量转化效率高，利用率高，D正确。
[答案] C
7．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( )
A．CH3OH(g)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－
B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)
C．CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－
D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－
[解析] 在酸性溶液中根据甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳设计的燃料电池中CH3OH在负极上发生氧化反应，即CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－，而氧气在正极上发生还原反应，即O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)。
[答案] C
8．(双选)汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时其电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是( )
A．Pb是负极
B．PbO2得电子，被氧化
C．该铅蓄电池充电时，原来的负极发生还原反应
D．电池放电时，溶液酸性增强
[解析] 解答这道题目应从电极反应着手，Pb电极失电子是原电池的负极，当充电时Pb2＋又转化为Pb，发生了还原反应，故A、C正确；PbO2转化为PbSO4，得电子被还原，B错；电池在放电时，H2SO4的浓度减小，溶液的酸性减弱。
[答案] AC
9．(2011年云南昆明一中期末试题) 氢氧燃料电池已用于航天飞机。以硫酸溶液为电解质溶液，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后发生电极反应，这种电池在使用时的电极反应如下：
2H2－ 4e－ ＝ 4H＋ O2 ＋ 4e－ ＋ 4H＋ ＝ 2H2O
下列说法不正确的是( )
A．右电极为电池正极，b处通入的物质是氧气
B．左电极为电池负极，a处通入的物质是氧气
C．供电时的总反应为：2H2 ＋ O2 ＝ 2H2O
D．H2在负极发生氧化反应
[解析] 氢氧燃烧电池负极电子流出，正极电子流入，所以a通入H2，b通入O2，H2在负极发生氧化反应。A正确，B错误，C、D正确。
[答案] B
10．下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( )
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
[解析] 题意中涉及的能量转化有：太阳能→电能，电能→机械能，电能→化学能，化学能→电能 ，共4种能量转化；装置Y发生的化学反应为2H2＋O2===2H2O，该原电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋；从转化图上分析装置Y还供给工作马达能量，所以装置X、Y不能实现能量的完全转化。
[答案] C
11．氢镍电池是一种应用广泛的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应为H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2。据此判断，下列叙述正确的是( )
A．电池放电时，H2是正极
B．电池放电时，溶液中的阳离子移向正极
C．电池充电时，氢元素被氧化
D．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
[解析] 放电时氢气是负极，被氧化，所以A、C两项均错误；对比前后可写成负极反应：H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以电池负极周围溶液的pH不断减小，溶液中的阳离子移向正极(负极阳离子相对过剩)。
[答案] B
12．查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。下列说法中正确的是( )
A．电池内部H＋由正极向负极移动
B．另一极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极
D．电池总反应式为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O
[解析] 根据原电池工作原理、反应规律及质量守恒等，可以确定乙醇作原电池的负极，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，物质X的分子式为C2H4O，是乙醇被氧化的产物，为CH3CHO，则电池的总反应式为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O；工作过程中负极产生H＋，正极消耗H＋，所以，H＋应由负极向正极移动；外电路中的电子应由负极流出，正极流入。
[答案] D
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
13．(8分)我国首先研制的以铝、空气、海水为能源的新型航标灯，是以海水为电解质溶液。只要把灯放入海水中数分钟后就会发出耀眼的光，其能量比普通干电池高20～50倍。试推测此电池的基本结构：
(1)电池的负极是________，其电极反应式为____________。
(2)可用________材料作正极。
(3)已知正极发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。则电池的总反应方程式为____________________________。
[解析] 书写总反应式时，把正极反应式和负极反应式相加即可，注意首先应使电子守恒。
[答案] (1)铝 Al－3e－===Al3＋
(2)金属性比铝弱的导体
(3)4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
14．(10分)(1)有一种燃料电池，总反应式为2H2＋O22H2O，则负极是________，正极是________，电极反应式为________，________。
(2)如将(1)中的电解质由kOH 改为稀 H2SO4，则电极反应式为________，________。两者的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH变化是________。
(3)如把H2改为甲烷，KOH 作导电物质，则电极反应式为________，________。
[解析] (1)由该电池的总反应式及原电池的概念可知，H2在反应中被氧化，应在负极上反应；O2被还原，应在正极上反应，又因在碱性条件下不可能有H＋参加或生成，故负极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)若将碱性溶液换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加或生成，负极反应式为：2H2－4e－===4H＋；正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在碱性条件下反应，KOH量不变，但原电池工作时，H2O增多，溶液变稀，pH将变小；而后者为酸性溶液，H2SO4量不变，水增多，溶液酸性减弱，故pH将变大。
(3)如把H2改为甲烷，用KOH作导电物质，则负极反应式为：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；正极反应式为：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，此时不会有CO2放出。
[答案] (1)H2 O2 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 前者变小，后者变大
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
15．(10分)20世纪70年代研制出的锂电池是一种高能电池，能量密度已达到430 W·h·kg－1，理论值可达到2520 W·h·kg－1。根据所学知识说明锂电池的以下特点：
(1)金属锂在电池中应作为__________极，该电池具有很大能量密度的原因是______________________________________ __________________________________。
(2)该电池的电解液特点是__________，原因是______________ __________________________________________________________。
(3)Li—I2电池常作为心脏起搏器电源，原因是__________，其原电池总反应式为_________________________________________ _______________________________。
[解析] 锂是活泼金属应做负极，因锂的密度小，单位质量放电量大；其电解液不能是水溶液，因为锂与水反应；Li－I2电池体积小质量轻、寿命长、持续放电，电压稳定，2Li＋I2===2LiI。
[答案] (1)负 它的密度小(0.53g·cm－3)，是金属中最小的，所以单位质量锂的物质的量大，放电量也大 (2)惰性非水有机溶剂 锂能与水作用 (3)寿命长、质量轻、体积小，持续放电时间长 2Li＋I2===2LiI
16．(10分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是( )
①放电时NiO(OH)作负极
②放电时Cd发生还原反应
③放电时负极失电发生氧化反应
④放电时化学能转变为电能
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为______________________。
(3)下面是废弃镍镉电池中的重金属渗入水体后，进入人体的一条途径：―→―→―→―→
生物体D中重金属浓度__________(填“>”、“＝”或“<”)生物体A中重金属浓度，这是通过食物链富集作用所引起的。除上述途径外，被污染水体中的重金属还可以直接通过________(填途径)进入人体。
[解析] (1)放电时Cd作负极，发生氧化反应生成Cd(OH)2。
(2)物质以离子的形式存在时，最容易被植物吸收。从镍镉所对应化合物的水溶性这一角度去分析，因为在酸性土壤中Ni(OH)2和Cd(OH)2溶解变成Ni2＋和Cd2＋，易被植物吸收，造成污染。
[答案] (1)C (2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液产生有毒的Ni2＋和Cd2＋ (3)> 饮水
17．(14分)有7种物质：NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn和H2O，分别是锌锰干电池中氧化还原反应的反应物和生成物。
(1)①完成并配平该氧化还原反应的方程式：__________＋__________＋______NH4Cl===__________＋__________＋__________＋______NH3。
②发生还原反应的物质是__________，被氧化的元素是__________。
③若有17.4g氧化剂参与反应，则电子转移数目为__________NA(NA表示阿伏加德罗常数)。
(2)普通锌锰干电池是利用上述反应原理设计的，其结构如图所示。回答下列问题。
①电池中电解质溶液为__________。
②正极反应式为_____________________________________ ___________________________________。
③放电时NH向__________(填“正极”或“负极”)移动。
(3)废电池中的锌皮常用于实验室制氢气，废锌皮和纯锌粒分别与同浓度的稀硫酸反应，产生氢气速率较大的是__________，原因是____________________________。若用过量的纯锌粒与一定量的稀硫酸反应，为了加快反应速率又不影响产生氢气的量，下列措施可行的是__________。
A．微热 B．加入适量氧化铜
C．加入少量硫酸铜溶液 D．加水
E．加入少量氢氧化钡溶液
[解析] (1)把具有强氧化性和强还原性的物质做反应物，将具有弱氧化剂和弱还原剂的物质做生成物，再根据Zn失2e－，MnO2得e－配平MnO2为2。因此MnO2发生还原反应Zn被氧化。17.4gmnO2的物质的量，n＝＝0.2mol，所以转移电子0.2mol。
(2)在锌锰干电池中，NH4Cl糊是电解质溶液，正极发生还原反应，2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋H2O＋2NH3，因正极消耗NH而浓度减小，NH向正极移动，废锌皮会粘有C粉，使反应物构成原电池而反应速率快。微热可加快反应速率；因酸是一定量，加入CuO会消耗酸；加入硫酸铜溶液不会消耗酸且被锌置换出铜而形成原电池，A、C可行。
[答案] (1)①Zn 2MnO2 2 ZnCl2 Mn2O3 H2O 2 ②MnO2 Zn ③0.2 (2)①NH4Cl(或氯化铵)溶液 ②2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋H2O＋2NH3 ③正极 (3)废锌皮 废锌皮在稀硫酸中可构成原电池，加快负极失电子速率，相应产生氢气速率较大 AC
课时作业(十三)
(时间：45分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和提高生活质量。下列各图所示的措施中，能加快化学反应速率的是( )
[解析] 铁门喷漆防腐减慢反应，A错误；橡胶里加炭黑增加橡胶耐磨性，B错误；扇子扇煤炉火火会更旺加快反应，C正确；木线杆烤焦减慢木杆腐蚀，D错误。
[答案] C
2．化学反应速率是有单位的，下列表示化学反应速率单位的是( )
A．mol/min B．mol/s
C．mol/(L·min) D．mol/L·s
[解析] 根据化学反应速率定义，单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示，所以C正确。
[答案] C
3．在一个2L的容器中，放入2mol气体A,5分钟后，测得这种气体A还剩余0.5mol，该反应中气体A的化学反应速率是( )
A．1.5mol/(L·min) B．0.15mol/(L·min)
C．0.75mol/(L·min) D．0.075mol/(L·min)
[解析] v(A)＝＝＝0.15mol/(L·min)，B正确。
[答案] B
4．下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
B．因是同一反应，所以用不同物质表示化学反应速率时，所得数值是相同的
C．化学反应速率为“1mol/(L·min)”表示的意思是：时间为1min时，某物质的浓度为1mol/L
D．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或者任何一种生成物浓度的增加
[解析] 反应速率就是反映反应进行快慢的，A正确；反应速率与化学计量数成正比，B错误；反应速率是浓度的变化量，C错误；对于固体或纯液体不能描述反应速率。D错误。
[答案] A
5．(2012年长春市十一中期末试题)反应A＋3B===2C＋D在四种不同情况下的反应速率分别为：①v(A)＝0.15mol/(L·s) ②v(B)＝0.6mol/(L·s) ③v(C)＝0.5mol/(L·s) ④v(D)＝0.45mol/(L·s)，则反应进行由快到慢的顺序为：( )
A．④＞③＞①＞②
B．②＞④＞③＞①
C．②＞③＞④＞①
D．④＞③＞②＞①
[解析] 要比较同一反应用不同物质表示的反应速率，应通过化学计量数换算为同一物质表示。②用A表示为0.2mol/(L·s) ③用A表示为0.25mol/(L·s) ④用A表示为0.45mol/(L·s)，则反应由快到慢的顺序为④>③>②>①，D正确。
[答案] D
6．反应2SO2＋O2??2SO3经过一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·(L·s)－1，则这段时间为( )
A．0.1s B．2.5s
C．5s D．10s
[解析] SO3的浓度增加了0.4mol/L，则O2的浓度减小了0.2mol/L，v(O2)＝Δc(O2)/Δt，Δt＝Δc(O2)/v(O2)＝0.2mol·L－1/0.04mol·(L·s)－1＝5s。
[答案] C
7．已知CO2＋C===2CO是吸热反应，反应速率为v1；N2＋3H2??2NH3是放热反应，反应速率为v2。对于上述反应，当温度升高时v1和v2的变化情况为( )
A．同时增大 B．同时减小
C．v1增大，v2减小 D．v1减小，v2增大
[解析] 升高温度对反应正逆反应速率都增大，A正确。
[答案] A
8．(2012年福建师大附中期末试题)下列各组实验中，过氧化氢分解最快的是：( )
反应条件
H2O2的浓度(质量分数)
温度(℃)
催化剂的使用
A
2
10
使用MnO2
B
4
10
不使用
C
6
30
不使用
D
6
30
使用MnO2
[解析] 浓度越大，温度越高，反应速率越快，使用催化剂增加反应速率，D正确。
[答案] D
9．关于催化剂的理解不正确的是( )
A．催化剂具有加快化学反应速率的性能，故加入催化剂可使不能起反应的物质发生反应
B．催化剂具有高度的选择性(即催化剂的专一性)
C．酶是生物体内的一种催化剂
D．催化剂在化学反应前后的化学性质、质量不变
[解析] 一种催化剂能使某些反应速率加快并不是能使所有反应速率加快，而不能发生的反应催化剂是无效的，A错误。
[答案] A
10．已知某条件下，合成氨反应的数据如下：
N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
起始浓度/mol·L－1 1.0 3.0 0.2
2s末浓度/mol·L－1 0.6 1.8 1.0
4s末浓度/mol·L－1 0.4 1.2 1.4
当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是( )
A．2s末氨气的反应速率＝0.4mol/(L·s)
B．前2s时间内氨气的平均反应速率＝0.4mol/(L·s)
C．前4s时间内氨气的平均反应速率＝0.3mol/(L·s)
D．2s～4s时间内氨气的平均反应速率＝0.2mol/(L·s)
[解析] 2s末氨气的浓度增加量为1.4－0.2＝1.2mol/L，v(NH3)＝＝0.6mol/(L·s)，A错误。
[答案] A
11．某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：
实验
序号
初始浓度c/mol·L－1
溴颜色消失
所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大
B．实验②和③的v(Br2)相等
C．增大c(HCl)，v(Br2)增大
D．增大c(Br2)，v(Br2)增大
[解析] 对实验①和②比较，A项正确；比较实验②和③的溴的颜色消失的时间，B项正确；比较实验①和③数据 ，C项正确；比较实验①和④，D项错误。
[答案] D
12．化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应4～8min时间内的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度，结果应是( )
A．2.5mol·L－1·min－1和2.0mol·L－1
B．2.5mol·L－1·min－1和2.5mol·L－1
C．3.0mol·L－1·min－1和3.0mol·L－1
D．5.0mol·L－1·min－1和3.0mol·L－1
[解析] 第8min与第4min时反应物浓度差为10mol·L－1，t为4分，所以在4～8min时间内的平均反应速率为2.5mol·L－1·min－1，可以排除C、D两个选项；图中从0min开始到8min反应物浓度降低到了原来的1/4，根据这一幅度，可以推测从第8min到第16min应该也降低到了原来的1/4，即由10mol·L－1降低到2.5mol·L－1，因此推测第16min反应物的浓度为2.5mol·L－1，所以可以排除A而选B。
[答案] B
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
13．(10分)某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化曲线如图所示：
由图中的数据分析，该反应的化学方程式为_________________ _______________________________________________________，
反应开始至2min时Z的平均反应速率为__________。
[解析] 由图中可知2min内X、Y分别减少了0.3mol和0.1mol，Z增加了0.2mol，故X、Y为反应物，Z为生成物，X、Y、Z的化学计量数之比为3∶1∶2，该反应的化学方程式为3X＋Y??2Z，
v(Z)＝＝0.05mol/(L·min)
[答案] 3X＋Y??2Z 0.05mol/(L·min)
14．(10分)用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，请回答：
(1)实验过程如图所示，分析判断：__________段化学反应速率最快，__________段收集的二氧化碳气体最多。
(2)为了减缓上述反应的化学速率，欲向溶液中加入下列物质，你认为可行的是( )
A．蒸馏水 B．NaCl固体
C．NaCl溶液 D．浓盐酸
(3)除了上述方法外，你认为还可以采取哪些措施来减缓化学反应速率？(至少回答两种)_____________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] (1)根据图的各量变化可以看出EF段反应最快，EF段产生CO2最多。(2)加蒸馏水或加NaCl溶液对反应液都是稀释作用，所以A、C使反应速率减慢。(3)改用大块碳酸钙固体或降低温度及加醋酸钠都可以降低反应速率。
[答案] (1)EF EF (2)AC (3)改用较大块的碳酸钙固体；或用与盐酸不反应的东西将碳酸钙部分包住；或加入醋酸钠溶液等
15．(10分)催化剂在化工生产中应用十分普遍，新的催化剂的问世，意味着化工生产工艺的一次革新和进步。
解决汽车尾气污染，效果最好的办法是在汽车发动机和排气管之间装一个净化装置，其原理与抽烟用的过滤嘴非常相似，其外形是一个椭圆形的筒，筒内有许多规则的蜂窝状细孔，在蜂窝状的孔壁上，涂有用特殊工艺制备的催化剂，当汽车尾气经过这些小孔时，尾气中的一氧化碳和一氧化氮在催化剂作用下发生氧化还原反应，变成两种无害的物质，然后就可以排到大气中。
试完成下列问题：
(1)写出催化剂作用下一氧化碳和一氧化氮反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)请你判断该反应在无催化剂的作用下能否反应？__________________________________________________________________。(填“能”或“否”)
(3)催化剂对该反应的作用是______________________________ ____________________________________。
(4)列举几例汽车尾气的危害______________________________ ________________________________________。
[解析] 一氧化氮还没有与氧气结合，就与一氧化碳在催化剂的作用下反应生成了氮气和二氧化碳。催化剂的存在，极大地加快了一氧化碳与一氧化氮反应的反应速率。汽油、柴油不完全燃烧会产生CO及挥发出少量碳氢化合物；组成汽油的少量氮元素在燃烧中会转化为NOx，另外汽车启动时产生的电火花也会导致空气中少量的氮气转化为NOx。城市中汽车比较多，产生的尾气也多，在紫外线照射下这些气体可产生一种具有刺激性的浅蓝色的烟雾——光化学烟雾。
[答案] (1)2CO＋2NO2CO2＋N2
(2)能
(3)加快反应速率
(4)①汽车尾气中含有CO、碳氢化合物、NOx等有害气体，是现代大城市的重要污染源之一；
②汽车尾气可能会导致光化学烟雾
16．(12分)下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
实验序号
金属质量
/g
金属
状态
c(H2SO4)
/mol/L
V(H2SO4)
/mL
溶液温度/℃
金属消失
的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
0.7
50
20
36
250
4
0.10
丝
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉丝
0.8
50
20
36
25
6
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
7
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
8
0.10
丝
1.1
50
20
34
100
9
0.10
丝
1.1
50
30
44
40
分析上述数据，回答下列问题：
(1)实验4和5表明，__________对反应速率有影响，__________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有__________(填实验序号)。
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有__________(填实验序号)。
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有__________，其实验序号是__________。
(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近，推测其原因_____________________________________________ _____________________。
[解析] 本实验数据表明增大反应物表面积或增大浓度反应，速率加快，升高温度，反应速率加快。
[答案] (1)固体反应物的表面积 表面积越大 1、2
(2)1、3、4、6、8或2、5
(3)反应温度 6、7或8、9
(4)因为所有反应中，金属的质量和硫酸溶液体积均相等，并且硫酸过量，产生的热量相等，所以溶液的温度变化值相近
17．(10分)将 4mol A 气体和 2mol B 气体在2L 密闭容器中混合并在一定条件下发生反应：2 A(g)＋B(g)??2C(g)。若经 2s 后测得 C 的浓度为 0.6mol·L－1，则：
(1)用物质A表示的反应速率为________。
(2)2s 时物质A的转化率是________。
(3)2s 时物质 B 的浓度为________。
(4)反应过程中容器内气体的平均相对分子质量如何变化？________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)。气体的密度如何变化？________。
[解析] 2A(g)＋B(g)??2C(g)
c(初)(mol/L) 2 1 0
Δc(mol/L) 0.6 0.3 0.6
c(末)(mol/L) 1.4 0.7 0.6
所以v(A)＝＝0.3mol/(L·s)
A的转化率为×100%＝30%
2s 时B的浓度为0.7mol/L。
平均相对分子质量M＝，反应时n(气)减小，m(气)不变，则m 增大；而密度ρ＝，因m(气)和V(容)均不变，则ρ不变。
[答案] (1)0.3mol/(L·s)
(2)30% (3)0.7mol/L
(4)增大 不变
课时作业(十四)
(时间：45分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．下列反应不属于可逆反应的是( )
A．SO2溶于水和H2SO3分解
B．H2跟I2化合成HI和HI分解
C．SO2跟O2化合成SO3和SO3分解
D．电解水生成H2与O2和H2与O2转化成H2O
[解析] 电解水生成H2和O2与O2和H2生成H2O不是在相同条件下进行的，所以不属于可逆反应。
[答案] D
2．对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是( )
A．当化学反应达到最大限度时反应速率为0
B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同
C．化学反应的限度影响了反应物在该条件下的最大转化率
D．反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素
[解析] 一个可逆反应一定条件下有一定的反应限度，而该条件下反应速率与反应限度没有必然关系，A错误。
[答案] A
3．下列理解不正确的是( )
A．化学平衡是一个动态平衡
B．化学平衡研究的对象主要是可逆反应
C．化学反应速率是研究化学反应进行的快慢问题，化学平衡是研究化学反应进行的限度问题
D．化学反应达到平衡时，正反应和逆反应速率相等，是对反应中不同物质而言
[解析] 化学反应达到平衡是对同种物质而言，其生成速率和消耗速率相等，D错。
[答案] D
4．N2＋3H2??2NH3反应达到平衡时的说法不正确的是( )
A．平衡体系中氮气、氢气、氨的物质的量保持不变
B．平衡体系中氮气、氢气、氨的浓度保持不变
C．单位时间内生成的氨和分解的氨物质的量相同
D．单位时间内消耗的氮气和氢气与生成的氨气物质的量相同
[解析] 达到平衡时，各组分的物质的量、浓度都会保持不变。无论是平衡状态时还是非平衡状态时，单位时间内消耗N2、H2的物质的量跟生成NH3的物质的量都不可能相等。
[答案] D
5．(2012年嘉峪关市一中期末试题)下列各项中，一定可以作为在一定条件下反应2NO＋O2??2NO2达到平衡状态标志的是( )
A．NO、O2、NO2的分子数目之比为2∶1∶2
B．反应混合物中各组成物质的浓度相等
C．混合气体的颜色不再发生变化
D．混合气体的压强相等
[解析] 分子数之比为2∶1∶2，不能说明一定是平衡状态；反应混合物中各成分的浓度相等只是一种状态，但不一定是平衡状态；当浓度不变时混合物颜色不变，则达平衡状态；该反应为气体体积发生变化的反应，但并没有说明是恒容容器，所以C正确。
[答案] C
6．一定条件下，将A、B、C三种物质各1mol通入一个密闭容器中发生反应：2A＋B??2C，达到化学反应限度时，B的物质的量可能是( )
A．1.5mol B．1mol
C．0.5mol D．0
[解析] 达到化学反应限度即达到化学平衡，由于是可逆反应，无论反应到什么程度，反应物与生成物均共存，任何参加反应的物质都不能消失。
当B为1.5mol时，根据反应式，A为2mol，C为0，不合理；同理B为1mol时，根据反应式，A为1mol，C为1mol；B为0.5mol时，根据反应式，A为0，C为2mol；只有B项是可能的。
[答案] B
7．在一定温度下，向aL密闭容器中加入1mol X气体和2mol Y气体，发生如下反应：
X(g)＋2Y(g)??2Z(g)
此反应达到平衡的标志是( )
A．容器内压强不随时间变化
B．容器内各物质的浓度不随时间变化
C．容器内X、Y、Z的浓度比为1:2:2
D．单位时间内消耗0.1mol X的同时生成0.2mol Z
[解析] 化学平衡的实质是可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等，A正确；B表示的都是正反应速率，没有逆反应速率，不正确；增大容积，反应物、生成物的浓度均减小，所以正、逆反应速率均减小，C不正确；在同一反应中，可以用不同的物质表示化学反应的速率。用不同物质所表示的同一化学反应的速率之比等于其化学方程式中的计量数之比，D不正确。
[答案] A
8．(2011年宁波市期末试题)在一定条件下，容器内M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如右图所示，下列表述中正确的是( )
A．反应的化学方程式为2M??N
B．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡
C．t3时，正反应速率大于逆反应速率
D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍
[解析] 由图像知，0～t2时间内N的浓度的变化量是M浓度的变化量的2倍，可得反应的方程式为2N??M，t2时刻时体系并未达到平衡，所以正、逆反应速率不相等；t3时刻反应已达平衡，此时v(正)＝v(逆)，因此A、B、C说法错误。
[答案] D
9．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：
①2C(焦炭)＋O2(空气)===2CO ②Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2，该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需量，其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．CO与Fe2O3的反应有一定限度
[答案] D
10．(双选)我国锅炉燃煤将粉末状煤投入炉内且鼓入空气，这样的好处在于( )
A．增大等量煤炭燃烧时的放出的热量，并形成清洁能源
B．减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成
C．提高煤炭的燃烧效率并减少CO的排放
D．使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率
[解析] 由于大块的固体燃料与空气接触有限，燃烧不够充分和完全，使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，还会产生大量的CO等气体，危害人体健康。采用沸腾炉是将固体燃料粉碎，增大燃料与空气的接触面积，既能提高燃烧效率，同时又能防止煤炭不充分燃烧产生的CO污染大气。但由于煤炭没有经过去硫处理，所以，不能减少SO2 气体的产生。
[答案] CD
11．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”，有关该反应 2SO2＋O22SO3的说法不正确的是( )
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零
C．一定条件下，向某密闭容器中加入 2molsO2 和 1mol O2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
[解析] 对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为产物，反应只能进行到一定程度。在达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，最终正、逆反应速率相等，即达到平衡，此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化，但反应并没有停止，正、逆反应都依然进行着。
[答案] B
12．天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为 CH4＋2O2CO2＋2H2O，C3H8＋5O23CO2＋4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应采用的正确措施是( )
A．减少空气进入量，增大石油气进入量
B．增大空气进入量，减少石油气进入量
C．减少空气进入量，减少石油气进入量
D．增大空气进入量，增大石油气进入量
[解析] 从化学方程式可知，单位体积的甲烷比液化石油气燃烧耗O2少，若改烧液化石油气，必须增大进空气量或减少进石油气量。
[答案] B
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
13．(8分)在一密闭的2L容器里充入8molsO2和4mol 18O2在一定条件下开始反应：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
2min末测得容器中有7.2molsO2。
试回答：
(1)反应后18O存在于哪些物质中_________________________ _______________________________________________。
(2)2min末SO3的浓度为__________。
(3)用O2的浓度变化表示该时间段内的化学反应速率为__________。
[解析] (1)上述反应为可逆反应，故2min末18O原子存在于SO2、O2及SO3分子中。
(2)、(3) 2SO2＋O22SO3
起始浓度(mol/L) 4 2 0
变化浓度(mol/L) 0.4 0.2 0.4
2min末浓度(mol/L) 3.6 1.8 0.4
所以2min 末c(SO3)＝0.4mol/L
v(O2)＝＝0.1mol·(L·min)－1
[答案] (1)SO2、O2、SO3 (2)0.4mol/L (3)0.1mol·(L·min)－1
14．(12分)在200℃时，将amol H2(g)和bmol I2(g)充入到体积为VL的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)??2HI(g)。
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝__________，c(I2)＝_________ _，而c(HI)＝__________，所以化学反应速率__________最大，而__________最小(为零)。
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)__________，c(I2)__________，而c(HI)__________，从而化学反应速率v(正)__________，而v(逆)__________。
(3)当反应进行到v(正)与v(逆)__________时，此可逆反应就达到了最大限度，若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将__________。
[解析] 本题主要考查化学平衡建立的过程，开始时，c(H2)和c(I2)为最大值，正反应速率最大，由于此时没有HI，逆反应速率最小为0，随着反应进行c(H2)和c(I2)越来越小，正反应速率越来越小，逆反应速率逐渐变大，直到平衡时，v(正)＝v(逆)。
[答案] (1)mol/L mol/L 0 v(正) v(逆)
(2)减小 减小 增大 减小 增大
(3)相等且不为零 保持不变
15．(8分)某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示。
t/min
X/mol
Y/mol
Z/mol
0
1.00
1.00
0.00
1
0.90
0.80
0.20
3
0.75
0.50
0.50
5
0.65
0.30
0.70
9
0.55
0.10
0.90
10
0.55
0.10
0.90
14
0.55
0.10
0.90
(1)体系中发生反应的化学方程式是__________；
(2)计算该反应在0～5min时间内产物Z的平均反应速率：__________；
(3)该反应在第__________分钟(min)时达到平衡状态；
(4)若使该反应的速率增加，下列措施一定不能达到目的的是__________。
A．升高温度
B．降低温度
C．使用催化剂
D．保持容器体积不变加入1mol X和2mol Y
[解析] 由表格数据可知，9分钟后，各物质的物质的量不再变化，且反应物X、Y均有剩余，说明反应是可逆反应，第9分钟时达到了平衡状态；在0～5min时间内X、Y、Z的物质的量变化值分别为1.00mol－0.65mol＝0.35mol、1.00mol－0.30mol＝0.70mol、0.70mol，其物质的量之比为0.35mol∶0.70mol∶0.70mol＝1∶2∶2，即化学方程式的化学计量数分别为1、2、2，故化学方程式为：X＋2Y??2Z；在0～5min时间内产物Z的平均反应速率为0.70mol÷2L÷5min＝0.07mol/(L·min)；升高温度、使用催化剂、增加反应物的浓度均能加快反应速率，降低温度则减慢反应速率，故选B。
[答案] (1)X＋2Y??2Z
(2)0.07mol/(L·min)
(3)9 (4)B
16．(14分)在2L密闭容器内，800 ℃时发生反应：2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)，在体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
NO的物质
的量(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)上述反应__________(填“是”或“不是”)可逆反应，在第5s时，NO的转化率为__________。
(2)如图中表示NO2变化曲线的是__________。用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝__________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是__________。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内气体密度保持不变
[解析] (1)反应物NO在3s后剩余0.007mol，并且不再变化，说明反应达到了平衡状态，此反应一定是可逆反应。NO的转化率为：[(0.020mol－0.007mol)÷0.020mol]×100%＝65%。
(2)由平衡体系2 NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)可知，NO2为生成物，在0s时，c(NO2)＝0mol/L，随着反应的进行，c(NO2)逐渐增大，当达到平衡时，c(NO2)达到最大值。参加反应的NO的物质的量为0.020mol－0.007mol＝0.013mol，根据方程式，参加反应的NO的物质的量等于生成的NO2的物质的量，故平衡时c(NO2)＝0.013mol÷2L＝0.0065mol/L，故表示NO2变化曲线的为b。0～2s内，v(NO)＝(0.020mol－0.008mol)÷2L÷2s＝0.003mol/(L·s)，故v(O2)＝v(NO)÷2＝0.0015mol/(L·s)。
(3)a项中未指明正、逆反应速率，故无法说明该反应是否达到平衡状态；由于该反应是前后气体体积不相等的反应，当容器内压强保持不变时，说明该反应已达到平衡状态，b项正确；c项中说明正、逆反应速率相等，故说明该反应已达到平衡状态；由于气体总质量不变，气体总体积也不变，因此，无论该反应是否达到平衡，容器内密度总保持不变，故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。
[答案] (1)是 65%
(2)b 0.0015mol/(L·s) (3)b、c
17．(10分)以下是反应2SO2＋O2??2SO3在不同条件下反应达到最大限度时SO2的转化率：
压强
温度
0.1mPa
0.5mPa
1mPa
10mPa
400 ℃
99.2%
99.6%
99.7%
99.9%
500 ℃
93.5%
96.9%
97.8%
99.3%
600℃
73.7%
85.8%
89.5%
96.4%
将你从上表中得到的启示填入下列空格。
(1)关于可逆反应的限度：________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________。
(2)提高该化学反应限度的途径有：________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________。
(3)要实现SO2的转化率为93.5%需控制的反应条件是
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] 本题为化学反应限度的拓展，对比温度、压强对反应的影响，不难得到答案。
[答案] (1)可逆反应中的反应物不能全部转化成生成物；可逆反应中的逆反应速率与正反应速率相等时，生成物和反应物的浓度不再改变，该反应就达到了一定的限度；改变反应条件可以改变化学反应限度
(2)增大压强或在一定范围内降低温度
(3)温度为 500 ℃，压强为 0.1mPa
