专题6《化学反应与能量变化》单元检测题
一、单选题
1.室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①;②。反应①的速率可表示为,反应②的速率可表示为(、为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是
A.0~30min时间段内,Y的平均反应速率为
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
2.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可知
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.该反应中,热能转化为化学能
C.醋酸与NH4HCO3发生了复分解反应,该反应为吸热反应
D.该反应的离子方程式为:CO+2H+=CO2↑+H2O
3.燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置,某氢氧燃料电池的构造示意图如下,该电池工作时,下列说法正确的是
A.O2在b电极上发生氧化反应
B.电解质溶液中OH-向正极移动
C.该装置实现了电能到化学能的转化
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
4.把锌片、铜片用导线连接后插入硫酸铜溶液中,当电路中有0.4mol电子通过时,负极的质量变化是
A.减少13g B.增加6.5g C.增加13g D.减少11.2g
5.某燃料电池以乙醇为 料,空气为氧化剂,强碱溶液为电解质组成,有关该电池的说法正确的是
A.放电时正极发生氧化反应
B.放电一段时间后,正极附近溶液的pH减小
C.放电时负极电极反应为:
D.消耗0.2mol乙醇,有1.2mol转移
6.下列变化中属于原电池反应的是
A.铁锈可用稀盐酸洗去
B.在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜
C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层
D.在Fe与稀H2SO4反应时,加几滴CuSO4溶液,可加快H2的产生
7.火箭所需要的巨大能量由特制的燃料来提供,有关燃料燃烧过程中的变化,下列说法不正确的是
A.所有的燃烧过程均是放热的
B.需要点燃才能发生的燃烧过程是吸热的
C.所有燃料在燃烧过程中均会发生化学键的断裂
D.燃烧后产物的总能量一定小于反应物的总能量
8.一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生下列反应:2HI(g) H2(g)+I2(g)。若c(HI)由0.1 mol·L-1降到0.08 mol·L-1时,需要20s,那么c(HI)由0.08mol·L-1降到0.07 mol·L-1时,所需反应的时间为
A.等于5 s B.等于10 s C.大于10 s D.小于10 s
9.向2L的恒容密闭容器中,通入4mol A和5mol B,发生反应:4A(g)+5B(g)=3C(g)+3D(s)。5min后压强变为原来的80%,则该反应在0~5min内的平均反应速率可表示为
A.v(A)=0.24 mol·L-1·min-1 B.v(B)=0.15 mol·L-1·min-1
C.v(C)=0.18 mol·L-1·min-1 D.v(D)=0.36 mol·L-1·min-1
10.下列关于化学反应速率的说法正确的是
A.化学反应速率是指在一段时间内反应物物质的量的减少或生成物物质的量的增加量
B.化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1,是指反应经过1min后,某物质的浓度是0.2mol·L-1
C.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象越明显
D.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢
11.一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示,其中在VB2电极发生反应:该电池工作时,下列说法错误的是
A.负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C.电池总反应为
D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
12.下列有关装置的说法正确的是
A.装置Ⅰ中为原电池的负极
B.装置Ⅱ为一次电池
C.装置Ⅲ可构成原电池
D.装置Ⅳ工作时,电子由锌通过导线流向碳棒
13.下列装置能形成原电池的是
A.①②③⑦ B.①②⑤⑥
C.①②③④ D.①②③⑥⑦
14.下列关于实验现象的描述不正确的是( )
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.用锌片作负极,铜片作正极,在CuSO4溶液中,铜片质量增加
C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快
15.一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法正确的是
A.电池工作时,光能转变为电能,Y为电池的负极
B.镀铂导电玻璃的作用是传递
C.电解质溶液中发生反应:
D.电池的电解质溶液中和的浓度均几乎不发生变化
二、填空题
16.环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
(1)已知:(g) (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol 1①H2(g)+ I2(g) 2HI(g) ΔH2= 11.0 kJ·mol 1②,对于反应:(g)+ I2(g) (g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________kJ·mol 1。
(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为_________,该反应的平衡常数Kp=_________Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有__________(填标号)。
A.通入惰性气体 B.提高温度 C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是__________(填标号)。
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L 1
17.反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),在一容积可变的密闭容器中进行,试回答:
(1)增加Fe的量,其正反应速率_________(填“增大”“不变”或“减小”,下同),平衡________移动(填“不”“向正反应方向”或“向逆反应方向”,下同)。
(2)将容器的体积缩小一半,其正反应速率________,平衡________移动。
(3)保持体积不变,充入N2使体系压强增大,其正反应速率________,平衡____________移动。
(4)保持体积不变,充入水蒸气,其正反应速率________,平衡____________移动。
18.I.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图:
(1)从反应开始到10s时,用Z表示的反应速率为___________,X的物质的量浓度减少了___________,Y的转化率为___________。
(2)该反应的化学方程式为___________。
II.KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录:回答下列问题:
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
温度/℃ 30 40 50 60 70
显色时间/s 160 80 40 20 10
(1)该反应的离子方程式为___________。
(2)该实验的目的是探究___________。
(3)实验试剂除了1mol·L-1KI溶液、0.1mol·L-1H2SO4溶液外,还需要的试剂是__;
(4)上述实验操作中除了需要(3)的条件外,还必须控制不变的是___________(填字母)。
A.温度 B.试剂的浓度
C.试剂的用量(体积) D.试剂添加的顺序
19.为了研究在MnO2存在下H2O2的分解速率,某学生将少许MnO2粉末加入50mL密度为1.1g cm-3的过氧化氢溶液中,通过实验测定,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。请据图回答下列问题:
(1)放出一半气体所需要的时间为_____。
(2)A、B、C、D各点反应速率大小的顺序是_____。
(3)过氧化氢溶液的初始物质的量浓度为____。
20.氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是_________。
②已知反应器中还存在如下反应:
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH3
……
iii为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用__________反应的ΔH。
③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是________________(选填字母序号)。
a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成
④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率_______(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:____________________________。
21.在2 L密闭容器中,800 ℃时,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表所示。
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)上图中,A点处v正___________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)图中表示NO2变化的曲线是___________。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=___________。
(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是___________(填字母,下同)。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内的密度保持不变
(4)下列能使该反应的反应速率增大的是___________。
a.及时分离出NO2气体
b.适当升高温度
c.增大O2的浓度
d.选择高效的催化剂
22.氧化剂在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。某实验小组以分解为例,探究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
实验编号 温度(℃) 反应物 催化剂
① 20 253%溶液 无
② 20 255%溶液 无
③ 20 255%溶液 0.1g
④ 20 255%溶液 1~2滴1溶液
⑤ 30 255%溶液 0.1g
(1)实验①和②的目的是___________。同学甲在进行实验①和②时并没有观察到明显现象。资料显示,通常条件下过氧化氢稳定,不易分解。为了达到实验目的,可采取的改进方法是___________(写出一种即可)。
(2)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化如甲图所示。分析该图能得出的结论是___________,___________;
(3)同学乙设计了乙图所示的实验装置对过氧化氢的分解速率进行定量分析,以生成20气体为准,其他影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是___________。
(4)向某体积固定的密闭容器中加入0.6A、0.2C和一定量(未知)的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回答:
①写出反应的化学方程式:___________;
②若,则内反应速率___________,A的转化率为___________;
③B的起始的物质的量是___________;平衡时体系内的压强为初始状态的___________倍。
23.(I)回答下列问题:
(1)下列反应中,属于放热反应的是____(填序号,下同),属于吸热反应的是____。
①物质燃烧 ②二氧化碳通过炽热的碳 ③氢氧化钠溶于水的过程 ④炸药爆炸 ⑤碳酸钙高温分解
(II)表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)。
物质 Cl2 Br2 I2 H2
能量/kJ 243 193 151 436
物质 HF HCl HBr HI
能量/kJ 568 432 366 298
根据上述数据回答下列问题:
(2)下列物质本身具有的能量最低的是____。A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2
(3)下列氢化物中,最稳定的是____。
A.HF B.HCl C.HBr D.HI
(4)X2+H22HX(X代表Cl、Br、I)是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(5)相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是____。
24.一个2L的容器中,盛入4.0moL某气体反应物,2min后,测得这种气体反应物还剩余2moL,该物质的化学反应速率为___________。
25.依据2Ag++Cu=Cu2++2Ag设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是____;电解质溶液Y是____。
(2)银电极为电池的___极,发生的电极反应为_;X电极上发生的电极反应为_。
(3)外电路中的电子是从____电极流向____电极。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【解析】A.由图象可知0~30min时间段内,M的浓度变化为,Z的浓度变化为0.125,即反应②中M的浓度变化为0.125,故反应①中M的浓度变化为(,即Y的浓度变化为0.075,所以0~30min时间段内,Y的平均反应速率,故A错误;
B.由可得:,且,,则Y、Z的浓度变化之比,所以反应开始后,Y、Z的浓度变化保持不变,故B正确;
C.根据A项计算,参加反应②的M所占的比例为,故如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z,故C正确;
D.反应②的速率较大,所以反应①的活化能比反应②的活化能大,故D正确;
答案选A。
2.B
【解析】A.醋酸逐渐凝固,温度下降,可知NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应,故A错误;
B.热能转化为化学能储存在新物质中,故B正确;
C.醋酸与NH4HCO3未接触,未发生反应,故C错误;
D.HCO不能拆,故D错误;
故答案为B。
3.D
【解析】A.O2在b电极上得到电子发生还原反应,A错误;
B.该燃料电池工作时,电解质溶液中OH-向正电荷较多的负极移动,B错误;
C.该装置通过两个电极分别发生氧化反应、还原反应,实现了化学能到电能的转化,C错误;
D.氢氧燃料电池反应产物水不会对环境造成污染,且水又是生产燃料H2的原料,比H2直接燃烧能量利用率大大提高,因此是一种具有应用前景的绿色电源,D正确;
故合理选项是D。
4.A
【解析】锌片、铜片和硫酸铜溶液形成的原电池中,较活泼的金属锌片作负极,铜片作正极,负极上锌失电子变成锌离子进入溶液,所以负极质量会减少,正极上铜离子得电子生成铜单质,所以正极上铜片质量会增加,根据金属和转移电子的关系计算即可。
【解析】锌片、铜片和硫酸铜溶液形成的原电池中,较活泼的金属锌片作负极,铜片作正极,负极上锌失电子质量减少,正极上铜离子得电子质量增加。设负极上质量减少x,负极上的电极反应式为:
x==13g,所以负极质量减少13g。
故选A。
5.C
【解析】由题意可知,乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为负极,碱性条件下,乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-=2CO+11H2O,通入氧气的一极为正极,氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【解析】
A.由分析可知,放电时,通入氧气的一极为正极,氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,A错误;
B.由分析可知,通入氧气的一极为正极,氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,正极附近溶液的氢氧根离子浓度增大,溶液碱性增强,B错误;
C.由分析可知,放电时,通入乙醇的一极为负极,碱性条件下,乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-=2CO+11H2O,C正确;
D.由分析可知,放电时,通入乙醇的一极为负极,碱性条件下,乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-=2CO+11H2O,由电极反应式可知,消耗0.2 mol乙醇,转移电子的物质的量为2.4mol,D错误;
故选C。
6.D
【解析】属于原电池反应,说明符合原电池的构成条件,原电池的构成条件是:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④能自发的进行氧化还原反应,以此解答。
【解析】A.铁锈可用稀盐酸洗去是因为铁锈能与HCl反应生成FeCl3和水,没有形成原电池,故A错误;
B.金属铝是比较活泼的金属,在空气中放置的时候能与氧气反应,表面迅速被氧化形成致密的保护膜,与原电池无关,故B错误;
C.红热的铁丝和水直接反应生成黑色的四氧化三铁和氢气,不符合原电池构成条件,故C错误;
D.加几滴CuSO4溶液后,铁与CuSO4反应生成单质Cu,然后铁和铜在稀H2SO4溶液中形成原电池,加快了铁与稀H2SO4的反应速率,故D正确;
故选D。
7.B
【解析】A.燃烧反应反应物的总能量高于生成物的总能量,都是放热反应,A正确;
B.根据A选项的分析,所有的燃烧过程均是放热的,B错误;
C.燃烧是化学变化,化学变化从微观上看是旧键断裂,新键形成的过程,因此燃料在燃烧过程中均会发生化学键的断裂,C正确;
D.燃烧为放热反应,产物的总能量一定小于反应物的总能量,D正确;
故选B。
8.C
【解析】c(HI)由0.1 mol·L-1降到0.08 mol·L-1时,需要20s,则该时间段的平均速率为,如果c(HI)由0.08mol·L-1降到0.07mol·L-1时平均反应速率仍为0.001mol·L-1·s-1,则所需时间为10s,但实际上浓度变小,反应速率变慢,所以所需时间要大于10s,故C正确;
故选C。
9.B
【解析】根据三段式可知,设A的转化率为x,则
4A(g)+5B(g)=3C(g)+3D(s)
开始时浓度(mol)4 5 0
改变的浓度(mol)4x 5x 3x
平衡时浓度(mol)4-4x 5-5x 3x
压强之比等于物质的量之比,故=80%;
解得x=0.3,则该反应在0~5min内A减少4x=1.2mol。
v(A)==0.12 mol·L-1·min-1;
v(B)= v(A)=0.15mol·L-1·min-1;
v(C)= v(A)=0.09mol·L-1·min-1;
D为固体,浓度为常数,不用于表示化学反应速率。
答案选B。
【点睛】本题考查化学反应速率的求算和比较,注意化学反应速率之比等于化学计量数之比,通过三段式及反应的转化率进行求算,再结合各物质进行比较,注意固体物质的浓度为常数。
10.D
【解析】A.化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,故A错误;
B.化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1,是指反应经过1min后,某物质的浓度减少或增加0.2mol·L-1,故B错误;
C.有些反应无明显的现象,如酸碱中和反应,故C错误;
D.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢,故D正确;
故选D。
11.B
【解析】根据图示的电池结构,左侧VB2发生失电子的反应生成和,反应的电极方程式如题干所示,右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-,反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-,电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4,据此分析。
【解析】A.当负极通过0.04mol电子时,正极也通过0.04mol电子,根据正极的电极方程式,通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气,在标况下为0.224L,A正确;
B.反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高,负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低,B错误;
C.根据分析,电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4,C正确;
D.电池中,电子由VB2电极经负载流向复合碳电极,电流流向与电子流向相反,则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极,D正确;
故选B。
【点睛】本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写,电解质溶液为碱性,则空气中的氧气得电子生成氢氧根;在判断电池中电流流向时,电流流向与电子流向相反。
12.D
【解析】A.镁与氢氧化钠溶液不反应,铝能够与氢氧化钠溶液反应,装置Ⅰ中铝为负极,镁为正极,故A错误;
B.铅蓄电池是二次电池,可以放电充电,故B错误;
C.装置Ⅲ中的两个材料相同、都是Zn,不能构成原电池,故C错误;
D.装置Ⅳ为干电池,锌为负极,碳棒为正极,工作时,原电池中电子由负极沿导线流向正极,因此电子由锌通过导线流向碳棒,故D正确;
故选D。
13.A
【解析】根据构成原电池的“两极一液一线一反应”判断;装置④不能形成闭合回路;装置⑤不具有两个活动性不同的电极,只能发生氧化还原反应,不能形成电流;装置⑥中酒精不是电解质溶液;装置能形成原电池的是①②③⑦,答案选A。
14.C
【解析】A. 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,形成铜、铁、稀硫酸原电池,正极是金属铜,该电极上溶液中的氢离子得到电子产生氢气,A项正确;
B.用锌片作负极,铜片作正极,在CuSO4溶液中,铜片上有金属铜单质析出,质量增加,B项正确;
C. 把铜片插入三氯化铁溶液中,铜和氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁,铜的金属活动性不及铁,铜不能置换出铁,C项错误;
D. 把锌片放入盛盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,锌置换出铜,所以形成了铜、锌、稀盐酸原电池,原电池反应可以加速反应速率,D项正确;
答案选C。
15.D
【解析】由图中电子的移动方向可知,电极X为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应为:2Ru2+-2e-=2Ru3+,Y 电极为原电池的正极,电解质为I-和I3-的混合物,在正极上得电子被还原,正极反应为+2e-=3I-。
【解析】A. 电池工作时,光能转变为电能,由图电子的移动方向可知,电极X为原电池的负极, A错误;
B.电池工作时,镀铂导电玻璃电极为原电池的正极,正极上发生还原反应,则镀铂导电玻璃的作用是作正极材料, B错误;
C.电池工作时,负极反应为2Ru2+-2e-=2Ru3+,正极反应为+2e-=3I-,又Ru2+和Ru3+,和I-相互转化,所以电解质溶液未发生反应,C错误;
D.由电池中发生的反应可知,在正极上得电子被还原为I-,后又被氧化为,和I-相互转化,电池的电解质溶液中和的浓度均几乎不发生变化,D正确;
答案选D。
16. 89.3 40% 3.56×104 BD CD
【解析】(1)利用盖斯定律解题;
(2)利用差量法计算转化率;三行式法计算平衡常数;根据平衡移动原理解释;
(3)通过外界因素对速率的影响和平衡状态的形成分析A、B、C选项,D选项观察图象计算;
【解析】(1)已知:(g)=(g)+H2(g)△H1=+100.3kJ mol-1 ①,H2(g)+I2(g)=2HI(g)△H2=-11.0kJ mol-1 ②,根据盖斯定律,①+②得③(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)△H3=(+100.3kJ mol-1)+(-11.0kJ mol-1)=+89.3kJ mol-1;
(2)设碘和环戊烯()的初始物质的量都为nmol,转化的物质的量为xmol,
(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)
初始(mol) n n 0 0
转化(mol)x x x 2x
平衡(mol)n-x n-x x 2x
刚性容器内气体的压强与物质的量成正比,则:=1+20%,解得:x=0.4n,
平衡时环戊烯的转化率为:×100%=40%;
平衡时混合气体的压强为:105Pa×(1+20%)=1.2×105Pa,混合气体总物质的量为:(n-0.4n+n-0.4n+0.4n+0.4n×2)mol=2.4nmol,
平衡时各组分所占压强分别为p()=p(I2)=×1.2×105Pa=3×104Pa,p()=×1.2×105Pa=2×104Pa,p(HI)=×1.2×105Pa=4×104Pa,该反应的平衡常数Kp=≈3.56×104Pa;
A.通入惰性气体,各组分浓度不变,平衡不移动,则环戊烯的转化率不变,故A错误;
B.该反应为吸热反应,提高温度平衡向着正向移动,环戊烯的转化率增大,故B正确;
C.增加环戊烯浓度,环戊烯的转化率减小,故C错误;
D.增加碘浓度,反应物浓度增大,平衡向着正向移动,环戊烯的转化率增大,故D正确;
故答案为BD;
(3)A.温度越高反应速率越快,根据图示可知,在温度T2(虚线)的反应速率较大,则T1<T2,故A错误;
B.根据图象可知,a点切线斜率的绝对值大于c点切线的绝对值,则a点速率大于c点,故B错误;
C.a到b的过程为正反应速率逐渐减小,且b点v(正)>v(逆),则a点的正反应速率大于b点的逆反应速率,故C正确;
D.b点时环戊二烯的浓度变化为:1.5mol/L-0.6mol/L=0.9mol/L,环戊二烯的二聚体的浓度为环戊二烯浓度变化的,则b点时二聚体的浓度为0.9mol/L×=0.45mol L-1,故D正确;
故答案为CD。
【点睛】考查盖斯定律的应用,有关盖斯定律的习题,首先要根据所求的反应分析,分析以下几点:①所求反应中的反应物在哪个反应了?是反应物还是生成物?②所给反应中哪些物质是所求反应中没有的?③如何才能去掉无用的?然后,通过相互加减,去掉无关物质;将所对应的△H代入上述化学方程式的加减中就可以了。
17. 不变 不 增大 不 不变 不 增大 向正反应方向
【解析】根据勒夏特列原理,改变反应物或生成物的浓度,反应速率改变,平衡发生移动,但固体和纯液体的浓度不变,改变固体或纯液体的量不会改变速率,平衡不会发生移动。
【解析】(1)反应方程式中,Fe为固体,增加Fe的量,不改变正反应速率,平衡不移动,故答案为:不变、不;
(2)将容器的体积缩小一半,压强增大,其正反应速率增大,但反应前后气体体积不变,平衡不移动,故答案为:增大、不;
(3)保持体积不变,充入N2使体系压强增大,但容器中原气体的浓度不变,正反应速率不变,平衡不移动,故答案为:不变、不;
(4)保持体积不变,充入水蒸气,反应物的浓度增大,其正反应速率增大,平衡向正反应方向移动,故答案为:增大、向正反应方向。
18. 0.079mol·L-1·s-1 0.395mol·L-1 79.0% X(g)+Y(g)2Z(g) 4H++4I-+O2=2I2+2H2O 温度对反应速率的影响 淀粉溶液 CD
【解析】(1)10s时,Z的物质的量增加1.58mol,其反应速率为: mol·L-1·s-1,X的物质的量由1.20降低到0.41,其浓度较少量为:=0.395mol·L-1,Y的物质的量由1.0减少为0.21,其转化率为:,故答案为:0.079mol·L-1·s-1;0.395mol·L-1;79.0%;
(2)由图可知X、Y为反应物,Z为生成物,三者的变化分别为:0.79、0.79、1.58,变化量之比为1:1:2,可得反应方程式为:X(g)+Y(g)2Z(g),故答案为:X(g)+Y(g)2Z(g)
;
II.(1)KI具有强的还原性,能被氧气氧化成碘单质,反应的离子方程式为:4H++4I-+O2=2I2+2H2O,故答案为:4H++4I-+O2=2I2+2H2O;
(2)由表格数据可知,该实验改变的外界条件是温度,测量的是不同温度条件下显色的时间,可知其其探究的是温度对反应速率的影响,故答案为:温度对反应速率的影响;
(3)为确定显示的时间,需要用到指示剂与碘单质出现显色,结合碘单质的性质可知应用淀粉溶液作指示剂,故答案为:淀粉溶液;
(4)设计实验必须保证其他条件不变,只改变一个条件,才能得到准确的结论,而浓度条件在(3)已经控制一致,因此还必须控制不变的是试剂的量和试剂的添加顺序,故答案为:CD;
19.(1)1min
(2)D>C>B>A
(3)0.11mol/L
【解析】(1)
由题图可知,放出一半气体,即放出气体体积为30mL,所需要的时间为1min。
(2)
随着反应的进行,过氧化氢溶液的浓度逐渐减小,反应速率也逐渐减小,即反应速率:D>C>B>A。
(3)
该反应的化学方程式为,在5min后,收集到的气体体积不再增加,说明过氧化氢完全分解,由题图可知,生成氧气的体积为60(标准状况),则:
,所以。
20. CH4+2H2O4H2+CO2 C(s)+2H2O(g)= CO2(g)+2H2(g)或C(s)+ CO2(g)=2CO(g) a b c 降低 CaO+ CO2= CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积
【解析】(1)①甲烷和水蒸气反应生成H2和CO2,结合质量守恒书写化学方程式;
②三个反应还涉及到氢气和二氧化碳反应生成C和水的反应;
③水过量,可分别与CH4、CO、C等反应;
④由图象可知,CaO消耗率曲线斜率减小,则CaO消耗率降低;过多的二氧化碳可与氢气反应,导致氢气的体积分数减小。
【解析】(1)①由于生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:1,反应物是甲烷和水蒸气,因而反应方程式为CH4 + 2H2O= 4H2 + CO2;
②ⅰ-ⅱ可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),设为ⅳ,用ⅳ-ⅲ可得C(s)+CO2(g)=2CO(g),因为还需利用C(s)+CO2(g)=2CO(g)反应的焓变;
③初始反应n(H2O):n(CH4)=2:1,说明加入的水蒸气过量,又反应器中反应都存在一定可逆性,根据反应ⅰ知水蒸气浓度越大,甲烷的转化率越高,a正确;根据反应ⅱ知水蒸气浓度越大,CO的转化率越高,b正确;ⅰ和ⅱ产生氢气,使得氢气浓度变大,抑制反应ⅲ,积炭生成量减少,c正确;
④t1时CaO消耗率曲线斜率减小,因而单位时间内CaO的消耗率降低,H2体积分数在t1之后较少,结合CaO+H2O=Ca(OH)2可知水蒸气浓度较小,反应器内反应逆向反应,氧化钙很难和CO2反应,因而失效。
【点睛】应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
21. 大于 b 1.5×10-3 mol·L-1·s-1 bc bcd
【解析】(1)由表中数据可知,该反应在第3S处于化学平衡状态,图中A点的反应时间小于1 s,表格中数据表明在0~1 s内n(NO)呈减小状态,则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在向右进行,v正大于v逆;
(2)上述反应向右进行,则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表格中数据表明上述反应从开始到平衡,n(NO)的减小量为0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol,则n(NO2)的增加量为0.013 mol。上述反应容器的容积为2 L,则平衡时c(NO2)=0.0065 mol·L-1,则表示NO2变化的曲线是b;表格中数据表明,在0~2 s内n(NO)减小量为0.020 mol-0.008 mol=0.012 mol,则n(O2)的减小量为0.006 mol,容器容积为2 L,则Δc(O2)=0.003 mol·L-1,反应时间为2 s,根据v=计算得v(O2)=1.5×10-3 mol·L-1·s-1,故答案为:b;1.5×10-3 mol·L-1·s-1;
(3)a.化学平衡状态中正、逆反应速率相等,v正(NO2)=2v逆(O2)体现了上述反应中正、逆反应速率相等,v(NO2)=2v(O2)则不可以,故a不符合题意;
b.该反应是气体分子数减小的反应,则气体总压强是变量,若气体总压强保持不变可说明反应达到平衡状态,故b符合题意;
c.v逆(NO)=2v正(O2),说明正逆反应速率相等,即反应达到平衡状态,故c符合题意;
d.在达到平衡前后气体质量守恒,由于容器容积不变,则容器内的密度不变不能说明反应达到平衡,故d不符合题意;
综上所述,答案为bc;
(4)其他条件一定,升高温度或增大反应物的浓度或使用催化剂,都能使化学反应速率增大;反之,可使化学反应速率减小,则:
a.及时分离出NO2气体,逆反应速率会下降,不符合题意,故a不选;
b.适当升高温度,反应速率增大,故b选;
c.增大O2的浓度,反应速率增大,故c选;
d.选择高效的催化剂,反应速率增大,故d选;
故答案为:bcd。
22. 探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂(或升高相同温度) 升高温度,反应速率加快 对过氧化氢分解的催化效果更好 产生20气体所需的时间 0.006 60% 0.08 1
【解析】(1)实验①和②的浓度不同,则该实验的目的为探究浓度对化学反应速率的影响;同学甲在进行实验时并没有观察到明显现象。资料显示,通常条件下过氧化氢稳定,不易分解。为了便于比较,需要加快反应速率,可以向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中,升高相同温度),故答案为:探究浓度对反应速率的影响;向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中,升高相同温度);
(2)由图可知,③、⑤中⑤的反应速率大,说明升高温度,反应速率加快;③、④中④的反应速率小,说明MnO2对过氧化氢分解的催化效果更好,故答案为:升高温度,反应速率加快;MnO2对过氧化氢分解的催化效果更好;
(3)反应是通过反应速率分析的,根据,所以实验中需要测量的数据是时间(或收集一定体积的气体所需要的时间),故答案为:产生20mL气体所需的时间;
(4)①由图可知,A、B的物质的量减小,C的物质的量增加,且t1时物质的量不变,说明该反应为可逆反应,A、C的物质的量的变化量之比为(0.15-0.06)∶(0.11-0.05)=3∶2,反应过程中混合气体的平均相对分子质量不变,则反应为3A B+2C,故答案为:3A B+2C;
②若t1=10时,则内以C物质浓度变化表示的反应速率;t1时,A的转化率为,故答案为:0.006;60%;
③由A和C的变化量之比为(0.15-0.06)∶(0.11-0.05)=3∶2,可以推出B的变化量为0.03mol/L,容器的体积为4L,所以B起始的物质的量是(0.05-0.03)×4mol=0.08mol;根据阿伏加德罗定律可知,在同温同体积条件下,气体的压强之比等于其物质的量之比,也等于其分子数之比。由于反应前后气体的分子数保持不变,所以平衡时体系内的压强保持不变,为初始状态的1倍,故答案为:0.08mol;1。
23.(1) ①④ ②⑤
(2)A
(3)A
(4)放热
(5)Cl2
【解析】(1)
①物质燃烧放出大量热,为放热反应;
②二氧化碳通过炽热的碳,二氧化碳与碳高温生成一氧化碳,为吸热反应;
③氢氧化钠溶于水的过程,会放出热量,但没产生新物质,是物理变化;
④炸药爆炸,放出大量的热,为放热反应;
⑤碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳,为吸热反应;
综上分析,属于放热反应的是①④,属于吸热反应的是②⑤。
(2)
A.根据表中数据可知,破坏1molH2中的化学键所消耗的能量为436kJ;
B.根据表中数据可知,破坏1molCl2中的化学键所消耗的能量为243kJ;
C.根据表中数据可知,破坏1molBr2中的化学键所消耗的能量为193kJ;
D.根据表中数据可知,破坏1molI2中的化学键所消耗的能量为151kJ;
综上分析,破坏1molH2中的化学键所消耗的能量最高,则说明氢气很稳定,具有的能量最低,答案选A。
(3)
A.根据表中数据可知,破坏1molHF中的化学键所消耗的能量为568kJ;
B.根据表中数据可知,破坏1molHCl中的化学键所消耗的能量为432kJ;
C.根据表中数据可知,破坏1molHBr中的化学键所消耗的能量为366kJ;
D.根据表中数据可知,破坏1molHI中的化学键所消耗的能量为298kJ;
综上分析,破坏1molHF中的化学键所消耗的能量最高,则说明HF很稳定,答案选A。
(4)
若X2为Cl2,则旧键断裂吸收的能量为:436kJ+243kJ=679kJ,新键形成释放的能量为:2432kJ=864kJ,反应放出热量864kJ-679kJ=185kJ;
若X2为Br2,则旧键断裂吸收的能量为:436kJ+193kJ=629kJ,新键形成释放的能量为:2366kJ=732kJ,反应放出热量732kJ-629kJ=103kJ;
若X2为I2,则旧键断裂吸收的能量为:436kJ+151kJ=587kJ,新键形成释放的能量为:2298kJ=596kJ,反应放出热量596kJ-587kJ=9kJ;
综上分析,三个反应均为放热反应。
(5)
1molH2与1molCl2恰好完全反应生成2molHCl,断裂1molH-H键和1molCl-Cl键吸收436kJ+243kJ=679kJ的能量,形成2molH-Cl键释放2432kJ=864kJ的能量,则反应放出864kJ-679kJ=185kJ的热量;
1molH2与1molBr2恰好完全反应生成2molHBr,断裂1molH-H键和1molBr-Br键吸收436kJ+193kJ=629kJ的热量,形成2molH-Br键释放2366kJ=732kJ的热量,则反应放出732kJ-629kJ=103kJ的热量;
1molH2与1molI2恰好完全反应生成2molHI,断裂1molH-H键和1molI-I键吸收436kJ+151kJ=587kJ的热量,形成2molH-I键释放2298kJ=596kJ的热量,则反应放出596kJ-587kJ=9kJ的热量;
综上分析,消耗等物质的量的H2时,放出热量最多的为Cl2。
24.0.5 mol·L-1·min-1
【解析】一个2L的容器中,盛入4.0mol某气体反应物,2min后,测得这种气体反应物还剩余2mol,因此消耗该气体的物质的量是4mol-2mol=2mol,浓度是2mol÷2L=1mol/L,所以该物质的化学反应速率为1mol/L÷2min=0.5 mol·L-1·min-1。
25. 铜 AgNO3 正 2Ag++2e-=2Ag Cu-2e-=Cu2+ 铜 银
【解析】根据总反应2Ag++Cu=Cu2++2Ag可知,Cu置换出Ag,Cu比Ag活泼,故Cu为负极,负极反应为Cu-2e-=Cu2+,外电路中电子从负极Cu流入正极,Y溶液中的Ag+得到电子生成Ag,发生还原反应,则Y为AgNO3溶液。
【解析】(1)电极X的材料是铜,电解质溶液Y是AgNO3;
(2)银电极为电池的正极,发生还原反应,电极反应为,X电极是负极,发生氧化反应,电极反应为;
(3)外电路中的电子是从负极流向正极,所以外电路中的电子是从铜电极流向银电极。
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