第六章化学反应与能量单元测试（含解析）高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 检测题
一、单选题
1．已知：H2 (g)+F2(g) =2HF(g) △H=- 270 kJ /mol，下列说法正确的是
A．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ
B．1 mol 氢气与1 mol 氟气反应生成2mol 液态氟化氢放出的热量小于270kJ
C．在相同条件下，2 mol 氟化氢气体的总能量大于1 mol 氢气与1 mol 氟气的总能量
D．2 mol氟化氢气体分解成1mol的氢气积1mol的氟气吸收270kJ热量
2．下列属于放热反应的是
A．氢氧化钡晶体与氯化铵反应 B．碳酸氢钠受热分解
C．镁条与盐酸反应 D．灼热的碳与二氧化碳反应
3．下列变化中有化学键的断裂的是
A．HCl溶于水 B．酒精的挥发 C．干冰的升华 D．裁剪布料
4．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。则下列说法正确的是
A．通常情况下，NO比N2稳定
B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
C．1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ
D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量
5．在体积为的密闭容器中，充入和，一定条件下发生反应：，能说明上述反应达到平衡状态的是
A．反应中与的物质的量浓度相等时
B．V(CO2)=V(H2)
C．单位时间内每消耗，同时生成
D．的体积分数在混合气体中保持不变
6．生命活动与化学反应息息相关，下列反应中能量变化与其他不同的是(　)
①液态水变成水蒸气　②酸碱中和反应 ③浓硫酸稀释　④固体NaOH溶于水 ⑤H2在Cl2中燃烧　⑥电离
A．②③④⑤ B．②③④ C．②⑤ D．①③⑤
7．日常生活中的下列做法，与调控化学反应速率无关的是
A．燃煤时将煤块粉碎为煤粉
B．制作绿豆糕时添加适量的食品防腐剂
C．空运水果时在包装箱中放入冰袋
D．炼铁时采用增加炉子高度的方法减少尾气排放
8．在容积为4 L的刚性密闭容器中，进行可逆反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)并达到平衡，在此过程中，以Y的浓度改变表示的反应速率υ(正)、υ(逆)与时间t的关系如图。则图中阴影部分的面积表示(　　)
A．X的浓度的变化 B．Y的物质的量的变化
C．Z的浓度的变化 D．Z的物质的量的减少
9．为了研究外界条件对分解反应速率的影响，某同学在相应条件下进行实验，实验记录如下表：
实验序号 反应物 温度 催化剂 收集V mL气体所用时间
① 5 mL 5% 溶液 25℃ 2滴1 mol/L
② 5 mL 5% 溶液 45℃ 2滴1 mol/L
③ 5 mL 10% 溶液 25℃ 2滴1 mol/L
④ 5 mL 5% 溶液 25℃ 不使用
下列说法中，不正确的是A．通过实验①②，可研究温度对反应速率的影响
B．所用时间：
C．通过实验①④，可研究催化剂对反应速率的影响
D．反应速率：③＜④
10．废旧电池最好的处理方法是
A．深埋入地下 B．丢弃 C．回收利用 D．烧掉
11．一定温度下，在1L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：下列描述正确的是
A．反应开始到10s，用X表示的反应速率为0.158mol/(Ls)
B．反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.395mol/L
C．反应的化学方程式为：X(g)+Y(g)Z(g)
D．反应开始到10s时，Y的转化率为79.0%
12．工业上制取硫酸铜采用途径I而不采用途径Ⅱ，这样做的优点是
①节省能源 ②不产生污染大气的SO2 ③提高了H2SO4的利用率 ④提高了Cu的利用率
A．仅①② B．仅②③④ C．仅①②③ D．全部
13．硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如下，下列说法中正确的是
A．过程①放出能量
B．过程④中，只形成了C—S 键
C．硫化氢与甲醇合成甲硫醇的反应类型为取代反应
D．该催化剂可降低反应活化能，反应前后没有变化，并没有参加反应
14．一定条件下存在反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换) 密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1mol CO和1mol H2O，在Ⅱ中充入1mol CO2 和1mol H2，在Ⅲ中充入2mol CO 和2mol H2O，700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是
A．两容器中正反应速率：I＜II
B．两容器中的平衡常数：I＞II
C．容器Ⅰ 中CO2的物质的量比容器Ⅱ中CO2的少
D．容器Ⅰ 中CO 的转化率与容器II中CO2 的转化率之和大于1
15．下面四种燃料电池中正极的反应产物为水的是
A B C D
固体氧化物燃料电池 碱性燃料电池 质子交换膜燃料电池 熔融盐燃料电池
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
16．从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：CH4+2O2=2H2O+CO2。
(1)下图能正确表示该反应中能量变化的是________。
(2)酸性甲烷燃料电池的总反应方程式为CH4+2O2 = 2H2O+CO2。其中，负极的电极反应式为________；正极发生________反应(填“氧化”或“还原”)。电路中每转移0.2 mol电子，标准状况下消耗O2的体积是________ L。
(3)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池，请你利用下列反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag设计一个化学电池，并回答下列问题：
①该电池的正极材料是 ________ ，负极材料是 ________ ，电解质溶液是 ________。
②正极的电极反应式为________。
17．对于下列反应:2NO +O2=2NO2 回答下列问题
(1)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．容器内密度保持不变
(2)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．选择高效催化剂
18．某温度下，在2L密闭容器中X、Y、Z三种物质(均为气态)间进行反应，其物质的量随时间的变化曲线如图。据图回答：
(1)该反应的化学方程式可表示为_______。
(2)反应起始至tmin(设t=5)，X的平均反应速率是_______。
(3)下列可判断反应已达到该状态的是_______(填字母，下同)
A．X、Y、Z的反应速率相等
B．X、Y的反应速率比为2：3
C．混合气体的密度不变
D．生成1molZ的同时生成2molX
(4)一定能使该反应的反应速率增大的措施有_______
A．其他条件不变，及时分离出产物
B．适当降低温度
C．其他条件不变，增大X的浓度
19．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。
(1)请利用反应“”设制一个化学电池，回答下列问题：
①该电池的负极材料是_______，电解质溶液是_______；
②正极的电极反应式为_______；
③当生成的气体标在准状况下的体积为时，电路中电子转移了_______
(2)已知燃料电池的总反应式为，电池中有一极的电极反应式为。
①这个电极是燃料电池的_______(填“正极”或“负极”)，另一个电极上的电极反应式为：_______。
②随着电池不断放电，电解质溶液的碱性_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率_______(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
20．在100 ℃时，将0.100 mol的N2O4气体充入1 L 抽空的密闭容器中，发生如下反应：N2O42NO2，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到下表：
(1)达到平衡时，N2O4的转化率为______________，表中c2________c3，a________b(填“>”、“<”或“＝”)。
(2)20 s时N2O4的浓度c1＝________ mol·L－1，在0～20 s内N2O4的平均反应速率为________ mol·L－1·s－1。
(3)若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，则要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是________ mol·L－1。
21．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是____________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：__________________。
(2)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为__________________。
22．化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。
I.已知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2mL)
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，应选择实验_______和_______。
Ⅱ.和之间发生反应：(无色)(红棕色)，一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中，各物质的物质的量随时间变化的关系如图所示。请回答下列问题：
(3)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得：甲中，乙中，则_______中反应更快。
(4)该反应达最大限度时Y的转化率为_______；若初始压强为P0，则平衡时P平=_______(用含P0的表达式表示)。
(5)下列描述能表示该反应达平衡状态的是_______。
A．容器中X与Y的物质的量相等
B．容器内气体的颜色不再改变
C．
D．容器内气体的密度不再发生变化
E.容器内气体的平均相对分子质量不再改变
23．反应Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑的能量变化趋势，如图所示：
(1)该反应为_____反应（填“吸热”或“放热”）．
(2)若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是_____（填字母）．
a．改铁片为铁粉
b．改稀硫酸为98%的浓硫酸
c．升高温度
(3)若将上述反应设计成原电池，铜为原电池某一极材料，则铜为_____极（填“正”或“负”）．该极上发生的电极反应式为_____，外电路中电子由_____极（填“正”或“负”，下同）向_____极移动。
24．如图为原电池装置示意图。
⑴将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是___________（填字母）。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式：________________。
⑵若A为Pb，B为PbO2，电解质为H2SO4溶液，工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。写出B电极反应式：________________；该电池在工作时，A电极的质量将___________（填“增加”“减小”或“不变”）。若该电池反应消耗了0.1mol H2SO4，则转移电子的数目为____________。
⑶若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入C3H8和O2，该电池即为丙烷燃料电池，写出B电极反应式：_________________；A极的反应物C3H8的一氯代物有__________种同分异构体。
25．如图所示，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。
(1)将锌片直接插入稀硫酸中，发生反应的化学方程式是_______。用导线将锌片和石墨棒连接，再插入稀硫酸中，构成原电池反应。铜片上的现象是_______，电极反应式为_______。
(2)电子由_______经导线流向_______(填“锌”或“铜”)，说明_______为负极。
(3)若反应过程中有电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为_______。
参考答案：
1．D
【解析】A．热化学方程式中的化学计量数代表物质的量，不代表分子数，A错误；
B．2mol液态氟化氢所含能量比2mol气态氟化氢所含能量低，故生成2mol液态氟化氢比生成2mol气态氟化氢放热多，B错误；
C．该反应是放热反应，所以在相同条件下，2 mol 氟化氢气体的总能量小于1 mol 氢气与1 mol 氟气的总能量，C错误；
D．由热化学方程式可知，2mol氟化氢气体分解成1mol的氢气和1mol的氟气时应吸收270kJ的热量，D正确。
答案选D。
2．C
【解析】A．氢氧化钡晶体与氯化铵反应产生BaCl2和氨水，该反应发生吸收热量，因此该反应为吸热反应，A不符合题意；
B．碳酸氢钠受热分解产生碳酸钠、水、二氧化碳，该反应发生会吸收热量，因此该反应为吸热反应，B不符合题意；
C．镁条与盐酸反应产生氯化镁和氢气，该反应发生放出热量，使溶液温度升高，因此反应为放热反应，C符合题意；
D．灼热的碳与二氧化碳反应产生CO，反应发生吸收热量，因此该反应为吸热反应，D不符合题意；
故合理选项是C。
3．A
【解析】A．HCl溶于水发生电离，H Cl键断裂，故A符合题意；
B．酒精的挥发没有化学键断裂，故B不符合题意；
C．干冰的升华没有化学键断裂，故C不符合题意；
D．裁剪布料没有化学键断裂，故D不符合题意；
故答案选A。
4．C
【解析】A． N2键能为946kJ/mol，NO键能为632kJ/mol，键能越大，越稳定，则通常情况下，N2比NO稳定，选项A错误；
B． 通常情况下，N2(g)和O2(g)混合反应生成NO需要一定的条件，不能直接生成NO，选项B错误；
C． 断开化学键需要吸收能量为946kJ/mol+498kJ/mol=1444kJ/mol，形成化学键放出的能量为2×632kJ/mol=1264kJ/mol，则1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为(1444-1264)kJ=180kJ，则1mol N2(g)和1mol O2(g)反应吸收的能量为180kJ，选项C正确；
D． 吸收能量为1444kJ/mol，放出的能量为1264kJ/mol，说明该反应是吸热反应，1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量，选项D错误，
答案选C。
5．D
【解析】化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变。
【解析】A．反应物和生成物浓度相等不能作为判断达到平衡状态的标志，故A错误；
B ．v(CO2)=v(H2)没有标注正逆反应速率，且不符合两者的化学计量数关系，不能判定平衡状态，故B错误；
C．该反应在反应的任何时刻均存在单位时间内每消耗，同时生成，故不能判断达到平衡状态，故C错误；
D．反应物或生成物浓度不变，说明反应达到平衡，故的体积分数在混合气体中保持不变，说明反应达到平衡状态，故D正确；
故选：D。
6．C
【解析】①液态水变成水蒸气吸收热量，是物质状态的变化，没有新物质生成，发生的是物理变化；
②酸碱中和反应放出热量，有新的物质生成，发生的是化学变化，能量变化是化学能转化为热能；
③浓硫酸稀释放出热量，是物质的溶解过程，没有新的物质产生；
④固体NaOH溶于水放出热量，是物质的溶解过程，在过程中没有新物质产生；
⑤H2在Cl2中燃烧放出热量，发生了化学变化，有新物质产生，化学能转化为热能；
⑥电离过程吸收能量，是电解质变为自由移动的离子的过程，变化时没有新物质产生；
可见②⑤能量变化时发生化学反应，①③④能量变化时没有新物质产生，故合理选项是C。
7．D
【解析】A．煤块粉碎为煤粉,增大接触面积,可以加快反应速率,故A不选；
B．在食品中添加防腐剂，可以减慢反应速率，故B不选；
C．冰袋可以降低温度，减慢反应速率，故C不选；
D．提高炼铁高炉的高度不能改变平衡状态，因此不能减少尾气中CO的浓度，也不能改变反应速率，故D选．
故选D。
8．C
【解析】由υ＝可知，υ正与 t的乘积为Y浓度减小量，υ逆与 t的乘积为Y浓度增加量，Δc＝υ正Δt－υ逆Δt＝SabdO－SbOd，所以阴影部分的面积为Y的浓度的变化，Y浓度的变化也等于Z浓度的变化，为X浓度变化的2倍，答案选C。
9．D
【解析】A．实验①②中除温度外其他条件均相同，可研究温度对反应速率的影响，A正确；
B．实验①③中除过氧化氢浓度不同外其他条件均相同，浓度大的反应速率快，故收集相同体积的气体实验③用的时间短，故t1>t3，B正确；
C．实验①④中，④采用了催化剂，其他条件均相同，可研究催化剂对反应速率的影响，C正确；
D．实验③④中有浓度和催化剂两个变量，故不能比较反应速率：③＜④，D错误；
故选D。
10．C
【解析】废电池里含有大量重金属汞、镉、锰、铅等，当废电池日晒雨淋表面皮层锈蚀后，其中的成分就会渗透到土壤和地下水，造成土壤污染和水污染，则废旧电池最好的处理方法是回收利用，故答案为C。
11．D
【解析】A．由图可知，反应开始到10s，用X表示的反应速率为mol/(L s)，A错误；
B．由图可知，反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了(1.00-0.21)mol÷1L=0.79mol/L，B错误；
C．根据化学反应进行时，物质的量之比等于化学计量数之比，由图可知，10s内X变化了1.20-0.42=0.78mol，Y变化了：1.00-0.21=0.79mol，Z变化了1.58mol，故反应的化学方程式为：X(g)+Y(g)2Z(g)，C错误；
D．由图可知，反应开始到10s时，Y的转化率为=79.0%，D正确；
故答案为：D。
12．C
【解析】途径I将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部吹入氧气，发生2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O；途径Ⅱ是2Cu+2H2SO4(浓)2CuSO4+SO2+2H2O；结合反应原理进行分析。
【解析】①根据上述分析：途径I反应在常温下就能进行，而途径Ⅱ浓硫酸与铜在加热条件下反应，所以途径I节省能源，故①正确；
②根据上述分析：途径I反应无污染，而途径Ⅱ浓硫酸与铜在加热条件下反应生成SO2，产生污染大气的SO2，故②正确；
③根据上述分析：途径I反应物H2SO4中的硫酸根完全转化成生成物中的硫酸根，提高H2SO4的利用率，故③正确；
④无论哪一种方法，生成等物质的量的硫酸铜，都需要相同质量的铜，故④错误；
故C符合题意；
故答案：C。
13．C
【解析】A．根据图示，过程①S-H断裂，断开化学键吸收能量，故A错误；
B．根据图示，过程④中-SH与-CH3结合，氢原子与氧原子结合，形成了O-H键和C-S键，故B错误；
C．由图示可知，硫化氢与甲醇合成甲硫醇的反应过程中，-SH取代了甲醇中的-OH，反应类型为取代反应，故C正确；
D．催化剂可降低反应活化能，加快反应速率，但反应前后没有变化，在中间过程参加了反应，故D错误；
故答案选：C。
14．C
【解析】A．若两容器保持恒温，则为等效平衡，正反应速率相等，现为恒容绝热容器，I中温度升高，II中温度降低，所以达平衡时，混合气体的温度I比II高，正反应速率：I＞II，A不正确；
B．由A中分析可知，达平衡时容器I的温度比II高，由于正反应为放热反应，温度越高平衡常数越小，所以两容器中的平衡常数：I＜II，B不正确；
C．若温度不变，容器I和容器II中CO2的物质的量相等，现达平衡时，容器I的温度比II高，升温时平衡逆向移动，所以容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中CO2的少，C正确；
D．若温度不变，容器I和容器II为等效平衡，则此时容器Ⅰ中CO 的转化率与容器II中CO2 的转化率之和等于1，现容器II的温度比容器I低，相当于容器I降温，平衡正向移动，容器II中CO2的转化率减小，所以容器Ⅰ 中CO 的转化率与容器II中CO2 的转化率之和小于1，D不正确；
故选C。
15．C
【解析】A．电解质为能够传导氧离子的固体氧化物，正极氧气得电子生成氧离子，故A不选；
B．电解质溶液是氢氧化钾，正极上氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，故B不选；
C．存在质子交换膜，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，故C选；
D．电解质为熔融碳酸盐，正极氧气得电子结合二氧化碳生成碳酸根离子，故D不选；
故选C。
16．(1)A
(2) CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 还原 1.12 L
(3) C或Ag或Pt Cu AgNO3 Ag++e-=Ag
【解析】（1）CH4+2O2=2H2O+CO2表示的是甲烷的燃烧反应甲烷燃烧会放出热量，说明反应物总能量比生成物的总能量高。图示中A表示的是反应物总能量比生成物的总能量高，该反应类型是放热反应，B表示的是反应物总能量比生成物的总能量低，该反应类型是吸热反应，故图示A符合题意，合理选项是A；
（2）在甲烷燃料电池中，通入燃料CH4的电极为负极，CH4失去电子，发生氧化反应变为CO2气体，则负极的电极反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；
通入O2的电极为正极，正极上O2得到电子，发生还原反应，O2被还原产生H2O，正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O。根据电极反应式可知：每有1 mol O2发生反应，转移4 mol电子，当电路中每转移0.2 mol电子时，反应消耗O2的物质的量为n(O2)=，其在标准状况下体积是V(O2)=0.05 mol×22.4 L/mol=1.12 L；
（3）①对于反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，金属Cu失去电子，被氧化发生氧化反应，氧化产生Cu2+，所以Cu为负极材料；正极材料是导电性比Cu弱的非金属石墨或金属电极Ag、Pt等物质，含有Ag+的电解质溶液AgNO3溶液为电解质溶液；
②在正极上溶液中的Ag+得到电子被还原为单质Ag，则正极的电极反应式为：Ag++e-=Ag。
17． bc bcd
【解析】(1) 当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量也不变，可据此判断是否处于平衡；
(2)增大压强、升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度等方法，可使该反应的反应速率增大，据此判断；
【解析】(1)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．v(NO2)＝2v(O2)，未明确指出正逆反应速率，不能说明正逆反应速率是否相等，该反应不一定达到平衡状态，a错误；
b．该反应是一个气体体积改变的可逆反应，容器内压强保持不变时，则各气体的物质的量、各物质的浓度都不再变化，达到平衡状态，b正确；
c．任何时刻v正(NO)＝2v正(O2)，而已知v逆(NO)＝2v正(O2)，则v正(NO)= v逆(NO)，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，c正确；
d．根据质量守恒定律知，混合物质量始终不变，容器的体积不变，则容器内混合气体的密度始终不变，所以不能据此判断是否达到平衡状态，d错误；
答案为：bc；
(2) a．及时分离除NO2气体，生成物浓度减小，则反应速率减小，a错误；
b．适当升高温度，反应速率增大，b正确；
c．增大O2的浓度反应速率增大，c正确；
d．选择高效催化剂能增大反应速率，d正确；
答案为：bcd。
18． 2X3Y+Z 0.08mol/（L min） D C
【解析】由图象可以看出，X的物质的量逐渐减小，则X为反应物，Y、Z的物质的量逐渐增多，作为Y、Z为生成物，当反应到达tmin时，Δn(X)=0.8mol，Δn(Y)=1.2mol，Δn(Z)=0.4mol，化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比，所以反应的化学方程式为：2X3Y+Z。
【解析】(1)结合以上分析可知，反应的化学方程式为：2X3Y+Z；
(2)反应起始至tmin(设t=5)，X的平均反应速率是=0.08mol/（L min）；
(3)A．由于各物质的化学计量数不等，则X、Y、Z的反应速率相等不能说明是否达到平衡状态，故A错误；
B．化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，X、Y的反应速率比都为2：3，故B错误；
C．由于反应在体积不变的密闭容器中进行，反应过程中气体的体积不变，质量不变，则混合气体的密度不变，不能判断是否达到平衡状态，故C错误；
D．生成1molZ的同时生成2molX，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故D正确；
故答案为D；
(4)A.其他条件不变，及时分离出产物，生成物浓度减小，反应速率减小，A不符合；
B.适当降低温度反应速率减小，B不符合；
C.其他条件不变，增大X的浓度，即增大反应物浓度，反应速率增大，C符合；
答案选C。
19． 溶液 0.03 正极 减小 大于
【解析】(1)根据总反应“”可知，Cu失电子发生氧化反应，硝酸根离子得电子发生还原反应，若设计成原电池，则根据原电池的工作原理可知，
①该电池的负极材料是Cu，电解质溶液是溶液，故答案为：Cu；溶液；
②正极硝酸根离子得电子转化NO，根据电荷守恒和原子守恒可知，其电极反应式为：；
③因为NO3e-，所以当生成的气体标在准状况下的体积为（0.01mol）时，电路中转移的电子的物质的量为0.01mol3=0.03mol；
(2) ①根据电极总反应式可看出该燃料电池中，氧气参与反应，得电子，作原电池的正极；甲烷在负极发生失电子的氧化反应生成碳酸钾，其电极反应式为：，故答案为：正极；；
②根据总反应可看出，随着电池不断放电，电解质KOH不断被消耗，所以电解质溶液的碱性不断减小，故答案为：减小；
③因为甲烷燃烧会有较多化学能以热能形式散失，而甲烷燃料电池可将化学能直接转化为电能，提高了燃料的利用率，所以③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率大于甲烷燃烧的能量利用率，故答案为：大于。
20． 60 > = 0.07 0.0015 0.20
【解析】（1）由表可知，60s时反应达平衡，根据方程式计算△c(N2O4)，根据转化率计算平衡时N2O4的转化率；根据方程式计算，计算c2、c3，据此解答；60s后反应达平衡，反应混合物各组分的浓度不变；
（2）由△c(NO2)，根据方程式计算△c（N2O4），20s的四氧化二氮的浓度=起始浓度-△c(N2O4)；根据v=计算v(N2O4)；
（3）达到上述同样的平衡状态，说明两个平衡为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边，满足c(N2O4)为0.100mol/L；
【解析】(1)由表可知，60s时反应达平衡，c(NO2)=0.120mol/L,根据反应N2O4 2NO2可知,平衡时消耗二氧化氮的浓度为：c(N2O4)=0.120mol/L×=0.06mol/L，则平衡时N2O4的转化率为： ×100%=60%；达到平衡时各组分的浓度不再变化，则c3=a=b=0.1mol/L 0.06mol/L=0.04mol/L；由表可知，40s时，c(N2O4)=0.050mol/L，N2O4的浓度变化为：(0.1 0.05)mol/L=0.05mol/L，则c2=0.05mol/L×2=0.10mol/L，所以c2>c3，
故答案为：60；>；=；
(2)由表可知，20s时，c(NO2)=0.060mol/L，则反应消耗N2O4的浓度为0.030mol/L，则20s的四氧化二氮的浓度c1=0.1mol/L 0.03mol/L=0.07mol/L；在0s 20s内四氧化二氮的平均反应速率为v(N2O4)==0.0015mol (L s) 1，
故答案为：0.07；0.0015；
(3)达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边,满足c(N2O4)为0.100mol/L即可，根据反应N2O4 2NO2可知二氧化氮的浓度应该为：c(NO2)=2c(N2O4)=0.1mol/L×2=0.20mol/L，
故答案为：0.20。
【点睛】根据信息得出两个平衡为等效平衡。
21． 污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高 光能（或太阳能）转化为化学能
【解析】(1)与汽油相比，氢气作为燃料具有很多优点，如污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高等（至少答出两点）；碱性氢氧燃料电池中H2在负极失电子结合生成H2O，其电极反应式为：，故答案为：污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高；；
(2)利用太阳能直接分解水产生氢气和氧气，其能量转化形式为光能（或太阳能）转化为化学能。
22．(1)III
(2) I II
(3)甲
(4) 60% P0
(5)BE
【解析】（1）
三次实验中所用H2SO4溶液的浓度相同；实验I和实验II中温度相同，实验II中Na2S2O3溶液的浓度是实验I的两倍，在其他条件相同时，增大反应物的浓度化学反应速率加快，实验II比实验I快；实验II和实验III中所用Na2S2O3溶液、H2SO4溶液的浓度相同，实验III的温度比实验II高，在其他条件相同时，升高温度化学反应速率加快，实验III比实验II快；故反应速率最快的是实验III，即最先变浑浊的是实验III；答案为：III。
（2）
为探究浓度对化学反应速率的影响，应控制温度等其他条件相同，只改变反应物的浓度，故选择实验I和II；答案为：I；II。
（3）
甲中；乙中，同一反应同一时间段内用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，则乙中＜，甲中反应更快；答案为：甲。
（4）
X、Y起始物质的量依次为0.4mol、1mol，该反应达最大限度时X、Y的物质的量依次为0.7mol、0.4mol，从起始到平衡，Y物质的量减少0.6mol，X物质的量增加0.3mol，则Y代表NO2，X代表N2O4；该反应达最大限度时Y的转化率为=60%；起始气体总物质的量为1.4mol，平衡气体总物质的量为1.1mol，恒温恒容时气体的压强之比等于气体物质的量之比，P0：P平=1.4mol：1.1mol，P平=P0；答案为：60%；P0。
（5）
A．达到平衡时各物质物质的量保持不变，但不一定相等，容器中X与Y物质的量相等不能说明反应达到平衡状态，A不选；
B．N2O4为无色，NO2为红棕色，容器内气体的颜色不再变化，说明NO2的浓度不再变化，能说明反应达到平衡状态，B选；
C．没有指明是正反应速率、还是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，C不选；
D．该反应中所有物质都呈气态，建立平衡的过程中混合气体的总质量始终不变，恒容容器的容积不变，混合气体的密度始终不变，容器内气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，D不选；
E．该反应的正反应是气体分子数增大的反应，该反应中所有物质都呈气态，建立平衡的过程中混合气体的总质量始终不变，混合气体的总物质的量变化，混合气体的平均相对分子质量变化，容器内气体的平均相对分子质量不再改变能说明反应达到平衡状态，E选；
答案选BE。
23． 放热 ac 正 2H++2e－＝H2↑ 负 正
【解析】根据图分析得到反应为放热反应，根据影响反应速率的因素进行分析，利用原电池原理分析，负极化合价升高，失去电子，正极化合价降低，得到电子。
【解析】(1)根据图中信息，反应物总能量大于生成物总能量，因此该反应为放热反应；故答案为：放热。
(2)a．改铁片为铁粉，增大接触面积，反应速率加快，故a符合题意；
b．改稀硫酸为98%的浓硫酸，发生钝化，生成致密氧化膜后不再反应，故b不符合题意；
c．升高温度，活化分子数增大，加快反应速率，故c符合题意；
综上所述，答案为：ac。
(3)若将上述反应设计成原电池，铁失去电子，发生氧化反应，铁为负极，则铜为正极，该极上发生的电极反应式为2H++2e－＝H2↑，外电路中电子由负极向正极移动；
故答案为：正；2H++2e－＝H2↑；负；正。
24． B Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O 增加 0.1NA O2+2H2O+4e-=4OH- 2
【解析】（1）铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，根据负极金属单质上电子来判断；碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子；
（2）B为PbO2，是原电池的正极，发生还原反应，注意电解质溶液是硫酸；A是Pb，其离子能够与硫酸根反应生成沉淀；据电池反应式计算；
（3）若AB为金属铂片，电解质溶液为KOH溶液，分别从AB两极通入C3H8和O2，该电池即为丙烷燃料电池，通入C3H8的一极为负极，被氧化，产生的二氧化碳与碱反应生成碳酸盐。
【解析】（1）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝钝化，所以Cu失电子作负极，一组插入烧碱溶液中，Cu与氢氧化钠不反应，Al失电子作负极，
碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子，其电极反应为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
故答案为：B；Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
（2）B为PbO2，是原电池的正极，发生还原反应，电解质溶液是硫酸，铅离子能够与硫酸根离子生成沉淀，电极反应式为：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O；
A极Pb失电子生成铅离子能够与硫酸根反应生成沉淀，导致质量增大；据电池反应式可知，每有2mol硫酸反应转移电子2mol，则0.1mol硫酸反应转移电子数目为0.1NA，
故答案为：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O；增重；0.1NA；
（3）若AB均为金属铂片，电解质溶液为KOH溶液，分别从AB两极通入C3H8和O2 ，该电池即为丙烷燃料电池，通入O2的一极为正极，被还原，电极方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-，A极的反应物C3H8只有两种不同环境的氢，一氯代物有2种同分异构体。
【点睛】本题综合考查了原电池原理，明确原电池正负极的判断方法是解本题关键，原电池原理是高中化学的重点也是难点，要注意掌握原电池原理，把握本质，正确书写电极反应方程式。
25．(1) 铜片上有气泡产生
(2) 锌片 铜片 锌片
(3)
【解析】(1)
锌片直接插入稀硫酸中，锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ ；用导线将锌片和铜片连接，该装置为原电池装置，锌为负极，铜片为正极，铜片上氢离子得电子生成氢气，现象是：铜片上有气泡产生；电极反应为：2H++2e =H2↑；
(2)
该原电池中锌片为负极，电子由负极流出，沿着导线流向正极，故电子由锌片经导线流向铜片，说明锌片为负极；
(3)
根据正极的电极反应，电路中转移电子0.2mol时，生成氢气0.1mol，标况下氢气的体积为2.24L。