2024鲁教版高中化学必修第二册同步练习题--第2章 化学键 化学反应规律（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024鲁教版高中化学必修第二册同步练习题--第2章 化学键 化学反应规律（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-22 10:05:43 | ||
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文档简介
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2024鲁教版高中化学必修第二册同步
第2章 化学键 化学反应规律
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27 S-32 Cl-35.5 K-39 Mn-55 Fe-56 Ag-108。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的)
1.化学反应速率的调控在工农业生产和日常生活中有重要作用,下列说法正确的是( )
A.在化学工业中,使用催化剂一定能增大化学反应产率
B.月饼等的包装袋中加入铁粉,能延长月饼的保质期
C.将肉类等食品进行低温冷藏,能使其永远不会腐败变质
D.在室外,夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差不大
2.下列对化学用语的描述中,不正确的是( )
A.S2-的结构示意图:
BBi和Bi互为同位素
C.由H和Cl形成HCl的过程:
D.由Na和Cl形成NaCl的过程:
3.下列说法不正确的是( )
A.KOH是离子化合物,该物质中只含有离子键
B.HI气体受热分解的过程中,破坏了极性共价键
C.HCl属于共价化合物,溶于水能电离出H+和Cl-
D.Mg2+和O2-的最外电子层都形成了8个电子的稳定结构
4.已知反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),在不同情况下测得反应速率,其中反应最快的是( )
A.v(A)=0.5 mol/(L·min) B.v(B)=1.2 mol/(L·min)
C.v(C)=0.9 mol/(L·min) D.v(D)=0.8 mol/(L·min)
5.航天飞船可用肼(N2H4)做燃料,其反应方程式为N2H4+2H2O2 N2↑+4H2O,能量变化如图。下列说法错误的是( )
A.所有化学反应均伴随能量变化
B.该反应过程中的能量全部转化为热能
C.该反应为放热反应,放出的热量为E2-E1
D.该反应过程中旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量
6.可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在恒容密闭容器中进行,下列叙述能够说明反应已达到平衡状态的是( )
A.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
B.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
C.混合气体的密度不再改变
D.容器中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1
7.在2 L密闭容器中充入一定量的SO2和O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。经测定反应开始后3 s内O2的物质的量减小了1.5 mol,则前3 s内SO2的平均反应速率为( )
A.0.25 mol·L-1·s-1 B.0.5 mol·L-1·s-1
C.0.75 mol·L-1·s-1 D.0.83 mol·L-1·s-1
8.氮及其化合物的转化过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.取0.5 mol N2经过上述反应后生成NH3,共转移电子的物质的量为3 mol
B.催化剂a、b都能加快反应的速率
C.氨的催化氧化反应中还原剂为NH3
D.a 催化剂表面发生了共价键的断裂和形成
9.将一定物质的量的HI(g)置于2 L的恒容密闭容器中,只发生反应2HI(g) H2(g)+I2(g),在其他条件相同时,反应物HI(g)的物质的量n随反应时间t的变化情况如表所示:
t/minn/mol实验序号(反应温度) 0 10 20 30 40 50 60
1(800 ℃) 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50
2(800 ℃) 1.2 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60
3(820 ℃) 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.在实验1中,反应在10~20 min内v(HI)=1.3×10-2 mol·L-1·min-1
B.根据实验1和实验2,可知反应恰好达到平衡状态的时间相同
C.根据实验2和实验3,无法说明浓度对反应速率的影响趋势
D.根据实验1和实验3,可得出温度越高,HI的分解率越小
10.研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电的说法正确的是( )
A.正极反应式为Ag+Cl--e- AgCl
B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.科学家在研究碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中需要经过一个高能量的过渡态。NO2和CO反应生成CO2和NO的过程中的能量变化如图,下列说法正确的是( )
A.NO2和CO生成CO2和NO的反应为吸热反应
B.NO2和CO的总能量小于CO2和NO的总能量
C.反应物到过渡态是一个吸热过程
D.该反应中断键吸收的总能量大于成键放出的总能量
12.在一个容积不变的2 L密闭容器中加入2 mol SO2、1 mol O2和合适的催化剂,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),同时研究温度对SO2的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响,如图所示:
已知:SO2的平衡转化率=×100%。下列说法正确的是( )
A.合成SO3的最佳条件是加催化剂,温度为250 ℃
B.450 ℃时,若5 min时达到平衡,则v(O2)=0.09 mol·L-1·min-1
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大
D.SO3的生成速率:v(N)一定大于v(M)
13.某实验小组根据2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计如图所示装置,下列说法错误的是( )
A.反应开始时,电流表指针发生偏转,该装置中能量转化形式为化学能转化为电能
B.反应开始时,石墨(a)做正极,石墨(b)上发生氧化反应
C.反应开始时,电子沿导线移动方向为b→a
D.反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明该反应已经停止
14.在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol·L-1,下列判断正确的是( )
A.A的转化率为40%
B.2 min内B的反应速率为0.2 mol·(L·min)-1
C.x=2
D.若混合气体的密度不变,则表明该反应已达到平衡状态
15.资料显示:自催化作用是指反应产物之一使该反应的反应速率加快。用稀硫酸酸化的KMnO4溶液进行下列三组实验,一段时间后溶液均褪色(0.01 mol/L可以记作0.01 M)。
实验① 实验② 实验③
1 mL 0.01 M的KMnO4溶液和1 mL 0.1 M的H2C2O4溶液混合 1 mL 0.01 M的KMnO4溶液和1 mL 0.1 M的H2C2O4溶液混合 1 mL 0.01 M的KMnO4溶液和1 mL 0.1 M的H2C2O4溶液混合
褪色 比实验①褪色快 比实验①褪色快
下列说法不正确的是( )
A.实验①中发生氧化还原反应,H2C2O4是还原剂,产物MnSO4能起自催化作用
B.实验②褪色比实验①快,是因为MnSO4的催化作用加快了反应速率
C.实验③褪色比实验①快,是因为Cl-的催化作用加快了反应速率
D.若改用1 mL 0.2 M的H2C2O4溶液做实验①,推测比原实验①褪色快
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)某化学兴趣小组进行如图所示实验,以检验化学反应中的能量变化。
请回答下列问题:
(1)反应①的离子方程式是 ;反应②的化学方程式是 。
(2)反应 (填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。
(3)现有如下两个反应:
A.NaOH+HClNaCl+H2O
B.2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2
①A反应不能设计成原电池的原因是 。
②利用B反应可设计成原电池,该电池正极的电极反应为 ,可用作该电池正极材料的是 (填字母)。
a.石墨棒 b.铁片 c.铜片 d.铂棒
17.(12分)(1)请将符合题意的下列变化的序号填在对应的横线上。
①碘的升华;②氧气溶于水;③氯化钠溶于水;④烧碱熔化;⑤氯化氢溶于水;⑥氯化铵受热分解。
化学键没有被破坏的是 ;仅离子键被破坏的是 ;既破坏离子键又破坏共价键的是 。
(2)N2的电子式为 ;Na2O2的电子式为 ;CO2的电子式为 。
(3)用电子式表示MgCl2的形成过程: 。
(4)已知拆开1 mol H—H键、1 mol键、1 mol N—H键分别需要吸收的能量为436 kJ、946 kJ、391 kJ。则由N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)需要释放 的能量。
18.(12分)某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度、相同体积的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示:
实验编号 锌的形态 反应温度/℃ 收集100 mL氢气所需时间/s
Ⅰ 薄片 15 200
Ⅱ 薄片 25 90
Ⅲ 粉末 25 10
注:实验Ⅰ和Ⅱ中锌薄片的大小、形状均相同。
(1)能表明反应物的接触面积对反应速率有影响的实验编号是 和 。
(2)实验Ⅰ和Ⅱ表明 ,化学反应速率越大。
(3)该实验的目的是探究 、 对锌和稀盐酸反应速率的影响。
(4)请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响: 。
19.(12分)实验小组利用原电池研究物质性质。
实验1:某学习小组探究常温下浓硝酸或稀硝酸与铁的反应。
实验 现象
Ⅰ中:Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色 Ⅱ中:按如图方式连接,一段时间后Fe表面产生红棕色气泡,而后停止;Cu表面始终产生红棕色气泡
(1)取少量Ⅰ中溶液,加入KSCN溶液, (填现象),说明产生了Fe3+;Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡的化学方程式为 。
(2)Ⅱ中现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应,说明浓硝酸具有 性。
实验2:探究铝做电极材料时的原电池反应,设计如表中装置进行实验并记录。
装置 实验现象
电流计指针向右偏转,镁片、铝片表面产生无色气泡
(3)实验2中,镁片是原电池的 极。
实验3:将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液。
(4)该小组同学认为,此时原电池的总反应为2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,据此推测实验现象为 ,负极反应式为 。
20.(12分)在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),此反应为放热反应,测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。
(1)从3~9 min,v(H2)= mol·L-1·min-1。
(2)某同学记录了1~12 min内CH3OH物质的量的变化,如下表(累计值):
时间/min 1 3 6 9 12
CH3OH物质的量/mol 0.10 0.50 0.70 0.75 0.75
反应速率最大的时间段为 ;原因是 。
A.0~1 min B.1~3 min C.3~6 min D.6~9 min
(3)能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(4)CO与H2反应可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下:
电池总反应为2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O,则电极c是 (填“正极”或“负极”),负极的电极反应式为 。若外电路中转移2 mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
答案全解全析
1.B 2.C 3.A 4.A 5.B 6.A 7.B 8.A
9.C 10.B 11.C 12.BC 13.D 14.A 15.C
1.B 催化剂只能改变化学反应速率,不能影响化学平衡的移动,所以使用催化剂不能增大化学反应产率,故A错误;月饼等的包装袋中加入铁粉,铁粉可作为还原剂与氧气反应,可延长月饼的保质期,故B正确;肉类等食品低温冷藏,能减慢其腐败速率,但是不能保证其永远不会腐败变质,故C错误;夏天温度较高,面粉发酵速度快,冬天温度低,面粉发酵速度慢,夏天和冬天面粉发酵速度相差较大,故D错误。
2.C S2-的结构示意图为,故A正确Bi和Bi是质子数相同而中子数不同的两种核素,互为同位素,故B正确;氯化氢是共价化合物,由H和Cl形成HCl的过程:,故C错误;氯化钠是离子化合物,由Na和Cl形成NaCl的过程:,故D正确。
3.A KOH是离子化合物,由K+与OH-通过离子键结合,在阴离子OH-中H、O原子之间以共价键结合,故A错误;HI分子中含有H—I键,当HI气体受热分解时破坏了极性共价键,故B正确;HCl属于共价化合物,溶于水时在水分子作用下断裂H—Cl键,电离产生H+和Cl-,故C正确;Mg2+的结构示意图为、O2-的结构示意图为,最外电子层都形成了8个电子的稳定结构,故D正确。
4.A 把B、C、D在不同情况下测得的反应速率换算成v(A)再进行比较。B项,v(A)=1.2 mol/(L·min)÷3=0.4 mol/(L·min);C项,v(A)=0.9 mol/(L·min)÷2=0.45 mol/(L·min);D项,v(A)=0.8 mol/(L·min)÷2=0.4 mol/(L·min);则A项符合题意。
5.B 化学反应过程中存在化学键的断裂和形成,断裂化学键吸收能量,形成化学键释放能量,所以化学反应均伴随能量变化,故A正确;燃料燃烧的过程中化学能还可能转化成光能等,故B错误;反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应,放出的热量为E2-E1,故C正确;该反应为放热反应,说明旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量,故D正确。
6.A A项,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡;B项,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO都表示正反应方向,不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡;C项,由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变,所以混合气体的密度保持不变不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡;容器中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡;故选A。
7.B v(O2)==0.25 mol·L-1·s-1,v(O2)∶v(SO2)=1∶2,故v(SO2)=2v(O2)=2×0.25 mol·L-1·s-1=0.5 mol·L-1·s-1。
8.A 氮气和氢气生成氨气的反应为可逆反应,反应物的转化率未知,无法计算转移电子的物质的量,故A错误;一般,催化剂可以加快反应速率,故B正确;氨的催化氧化中氮元素化合价由-3价变为+2价,化合价升高,是还原剂,故C正确;a 催化剂表面有氮气中非极性键的断裂,有氨气中极性共价键的形成,故D正确。
9.C 实验1反应在10~20 min内,v(HI)==0.006 5 mol·L-1·min-1,故A错误;在实验1和实验2中,40 min后HI(g)的物质的量不再变化,说明40 min后反应处于平衡状态,但不能说明反应恰好达到平衡状态时的时间相同,故B错误;实验2和实验3的反应温度不同,且HI(g)的起始物质的量不同,无法说明浓度对反应速率的影响趋势,故C正确;比较实验1和实验3,反应温度不同,其他条件相同,平衡时实验3中HI(g)的物质的量少,说明温度越高,HI的分解率越大,故D错误。
10.B 正极得电子,发生还原反应,正极反应式为5MnO2+2Na++2e- Na2Mn5O10,每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,A错误,B正确;Na+不断向“水”电池的正极移动,C错误;由总反应可知Ag元素化合价升高,AgCl是氧化产物,D错误。
11.C 据题图可知,反应物NO2和CO的总能量大于生成物CO2和NO的总能量,即NO2和CO反应生成CO2和NO为放热反应,A、B均错误;图示过渡态的能量比NO2和CO的高,即由NO2和CO到过渡态是吸热过程,C正确;题述反应为放热反应,则反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量小,D错误。
12.BC 加入催化剂可加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间,根据关系图可知,合成SO3的最佳条件是加入催化剂,温度为450 ℃,故A错误;450 ℃时,SO2的平衡转化率为90%,此时参加反应的SO2为2 mol×90%=1.8 mol,若5 min时达到平衡,v(SO2)==0.18 mol·L-1·min-1,由化学反应速率之比等于化学计量数之比,可知v(O2)=v(SO2)=0.09 mol·L-1·min-1,故B正确;升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大,故C正确;化学反应速率随温度的升高而加快,根据关系图可知,450 ℃后,催化剂的催化效率随温度升高而降低,所以v(N)可能小于v(M),故D错误。
13.D 该装置形成原电池,原电池是将化学能转化为电能的装置,故A正确;根据2Fe3+ +2I- 2Fe2++I2可知,I-发生氧化反应生成I2,所以石墨(b)为负极,负极上发生氧化反应,故B正确;原电池中,电子由负极经导线移向正极,即电子沿导线移动方向为b→a,故C正确;反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明该反应达到平衡状态,并没有停止,故D错误。
14.A 2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,由3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)可知,参加反应的A的物质的量为0.8 mol×=1.2 mol,所以A的转化率为×100%=40%,故A正确;2 min内生成0.8 mol D,所以2 min内D的反应速率v(D)==0.2 mol·(L·min)-1,同一化学反应,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,所以v(B)=×0.2 mol·(L·min)-1=0.1 mol·(L·min)-1,故B错误;平衡时生成的C的物质的量为0.2 mol·L-1×2 L=0.4 mol,0.4 mol∶0.8 mol=x∶2,解得x=1,故C错误;容器的容积不变,混合气体的质量不变,所以混合气体的密度不变,不能说明反应达到平衡状态,故D错误。
15.C 由题中信息可知,实验①中发生氧化还原反应,H2C2O4做还原剂,生成的MnSO4能起自催化作用,故A正确;实验②加入了MnSO4固体后,褪色比实验①快,说明MnSO4的催化作用加快了反应速率,故B正确;实验③加入了稀盐酸之后,Cl-与KMnO4发生氧化还原反应,所以褪色比实验①快,Cl-是还原剂而不是催化剂,故C错误;若改用1 mL 0.2 M的H2C2O4溶液做实验①,还原剂H2C2O4的浓度增大,反应速率加快,推测比原实验①褪色快,故D正确。
16.答案 (每空2分)
(1)2H++Mg H2↑+Mg2+ Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O
(2)②
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池,A反应不属于氧化还原反应 ②Fe3++e- Fe2+ ad
解析 (1)反应①为Mg与盐酸的反应,离子方程式为2H++Mg H2↑+Mg2+;反应②的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O。
(2)图(b)中生成物总能量高于反应物总能量,表示吸热反应的能量变化;图(a)中①为放热反应,②为吸热反应,故反应②的能量变化可用图(b)表示。
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池,A反应中没有电子转移,不属于氧化还原反应,故不能设计成原电池。②该电池工作时Fe3+在正极上得电子被还原,电极反应式为Fe3++e- Fe2+。电池正极材料应能导电,且活泼性弱于Cu,应选用惰性电极石墨棒、铂棒,故ad正确。
17.答案 (除标注外,每空2分)
(1)①②(1分) ③④(1分) ⑥(1分)
(2)
(3)
(4)46 kJ
解析 (1)①碘的升华属于物理变化,只是状态发生变化,化学键没有被破坏;②氧气溶于水属于物理变化,化学键没有被破坏;③氯化钠溶于水,在水分子的作用下,氯化钠中的离子键被破坏;④烧碱熔化,离子键被破坏;⑤氯化氢溶于水,在水分子的作用下,氯化氢中的共价键被破坏;⑥氯化铵受热分解,氯化铵是离子化合物,存在的化学键有离子键、共价键,受热分解时破坏的是离子键、共价键。
(2)氮气的电子式为,过氧化钠的电子式为,二氧化碳的电子式为。
(3)MgCl2是离子化合物,用电子式表示MgCl2的形成过程为。
(4)在反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)中,断裂3 mol H—H键、1 mol 键共吸收的能量为3×436 kJ+946 kJ=2 254 kJ,生成2 mol NH3(g)共形成6 mol N—H键,释放的能量为6×391 kJ=2 346 kJ,所以该反应为放热反应,生成2 mol NH3(g)释放的能量为2 346 kJ-2 254 kJ=92 kJ,则生成1 mol NH3(g)释放的能量为46 kJ。
18.答案 (除标注外,每空2分)
(1)Ⅱ Ⅲ
(2)温度越高
(3)反应物的接触面积(1分) 温度(1分)
(4)在相同的温度下,采用形态相同、质量相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的过量盐酸反应(4分)
解析 (2)根据表格提供的信息,实验Ⅰ和实验Ⅱ中锌片的形态相同,温度不同,收集相同体积的氢气,温度较高的实验所需时间短,化学反应速率大。
19.答案 (每空2分)
(1)溶液变红 Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
(2)强氧化
(3)负
(4)电流计指针向左偏转,镁条表面产生无色气泡 Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-
解析 (1)根据Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色,可知Fe与稀硝酸反应生成NO,反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液变红说明反应生成Fe3+,则Fe与稀HNO3反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O,其化学方程式为Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。
(2)Fe表面形成致密的氧化膜,说明浓硝酸具有强氧化性,常温下可以使Fe钝化。
(3)Mg比Al活泼,电解质溶液为稀盐酸时,Mg优先被氧化,故Mg为原电池的负极。
(4)将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液,根据此时原电池的总反应2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,可知该原电池中Al为负极,被氧化,Mg为正极,据此可推测实验现象为电流计指针向左偏转,镁条表面产生无色气泡;负极失电子生成的Al3+与OH-反应生成[Al(OH)4]-,电极反应式为Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-。
20.答案 (除标注外,每空2分)
(1)0.125
(2)B(1分) 1~3 min内,反应物浓度大,反应放出热量多,温度升高快,加快反应速率
(3)D
(4)负极(1分) CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+ 11.2
解析 (1)从3~9 min,二氧化碳的浓度变化量为0.25 mol·L-1,根据化学方程式可知氢气浓度变化量为0.75 mol·L-1,所以v(H2)==0.125 mol·L-1·min-1。
(2)由表格数据可知,1~3 min反应速率最快,故选B,原因是这个时间段反应物浓度大,反应放出热量多,温度升高快,加快反应速率。
(3)A项,由题图可知,达到平衡时CH3OH的浓度为0.75 mol·L-1,CO2的浓度为0.25 mol·L-1,反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1时不能判定为化学平衡状态;B项,在恒容容器中,混合气体总质量不变,密度也一直不变,密度不变不能判定为达到化学平衡状态;C项,单位时间内消耗3 mol H2,同时消耗1 mol H2O时,正、逆反应速率相等,才能判定为达到化学平衡状态;D项,该反应前后气体分子数变化,当气体的总物质的量不变时达到化学平衡状态,此时CO2的体积分数在混合气体中保持不变;故选D。
(4)该装置为燃料电池装置,电子流出的电极为负极,电子流入的电极为正极,所以电极c为负极;甲醇在电极c发生反应,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+;消耗1 mol氧气时转移4 mol电子,若外电路中转移2 mol电子,消耗氧气0.5 mol,在标准状况下的体积为11.2 L。
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2024鲁教版高中化学必修第二册同步
第2章 化学键 化学反应规律
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27 S-32 Cl-35.5 K-39 Mn-55 Fe-56 Ag-108。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的)
1.化学反应速率的调控在工农业生产和日常生活中有重要作用,下列说法正确的是( )
A.在化学工业中,使用催化剂一定能增大化学反应产率
B.月饼等的包装袋中加入铁粉,能延长月饼的保质期
C.将肉类等食品进行低温冷藏,能使其永远不会腐败变质
D.在室外,夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差不大
2.下列对化学用语的描述中,不正确的是( )
A.S2-的结构示意图:
BBi和Bi互为同位素
C.由H和Cl形成HCl的过程:
D.由Na和Cl形成NaCl的过程:
3.下列说法不正确的是( )
A.KOH是离子化合物,该物质中只含有离子键
B.HI气体受热分解的过程中,破坏了极性共价键
C.HCl属于共价化合物,溶于水能电离出H+和Cl-
D.Mg2+和O2-的最外电子层都形成了8个电子的稳定结构
4.已知反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),在不同情况下测得反应速率,其中反应最快的是( )
A.v(A)=0.5 mol/(L·min) B.v(B)=1.2 mol/(L·min)
C.v(C)=0.9 mol/(L·min) D.v(D)=0.8 mol/(L·min)
5.航天飞船可用肼(N2H4)做燃料,其反应方程式为N2H4+2H2O2 N2↑+4H2O,能量变化如图。下列说法错误的是( )
A.所有化学反应均伴随能量变化
B.该反应过程中的能量全部转化为热能
C.该反应为放热反应,放出的热量为E2-E1
D.该反应过程中旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量
6.可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在恒容密闭容器中进行,下列叙述能够说明反应已达到平衡状态的是( )
A.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
B.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
C.混合气体的密度不再改变
D.容器中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1
7.在2 L密闭容器中充入一定量的SO2和O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。经测定反应开始后3 s内O2的物质的量减小了1.5 mol,则前3 s内SO2的平均反应速率为( )
A.0.25 mol·L-1·s-1 B.0.5 mol·L-1·s-1
C.0.75 mol·L-1·s-1 D.0.83 mol·L-1·s-1
8.氮及其化合物的转化过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.取0.5 mol N2经过上述反应后生成NH3,共转移电子的物质的量为3 mol
B.催化剂a、b都能加快反应的速率
C.氨的催化氧化反应中还原剂为NH3
D.a 催化剂表面发生了共价键的断裂和形成
9.将一定物质的量的HI(g)置于2 L的恒容密闭容器中,只发生反应2HI(g) H2(g)+I2(g),在其他条件相同时,反应物HI(g)的物质的量n随反应时间t的变化情况如表所示:
t/minn/mol实验序号(反应温度) 0 10 20 30 40 50 60
1(800 ℃) 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50
2(800 ℃) 1.2 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60
3(820 ℃) 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.在实验1中,反应在10~20 min内v(HI)=1.3×10-2 mol·L-1·min-1
B.根据实验1和实验2,可知反应恰好达到平衡状态的时间相同
C.根据实验2和实验3,无法说明浓度对反应速率的影响趋势
D.根据实验1和实验3,可得出温度越高,HI的分解率越小
10.研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电的说法正确的是( )
A.正极反应式为Ag+Cl--e- AgCl
B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.科学家在研究碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中需要经过一个高能量的过渡态。NO2和CO反应生成CO2和NO的过程中的能量变化如图,下列说法正确的是( )
A.NO2和CO生成CO2和NO的反应为吸热反应
B.NO2和CO的总能量小于CO2和NO的总能量
C.反应物到过渡态是一个吸热过程
D.该反应中断键吸收的总能量大于成键放出的总能量
12.在一个容积不变的2 L密闭容器中加入2 mol SO2、1 mol O2和合适的催化剂,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),同时研究温度对SO2的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响,如图所示:
已知:SO2的平衡转化率=×100%。下列说法正确的是( )
A.合成SO3的最佳条件是加催化剂,温度为250 ℃
B.450 ℃时,若5 min时达到平衡,则v(O2)=0.09 mol·L-1·min-1
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大
D.SO3的生成速率:v(N)一定大于v(M)
13.某实验小组根据2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计如图所示装置,下列说法错误的是( )
A.反应开始时,电流表指针发生偏转,该装置中能量转化形式为化学能转化为电能
B.反应开始时,石墨(a)做正极,石墨(b)上发生氧化反应
C.反应开始时,电子沿导线移动方向为b→a
D.反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明该反应已经停止
14.在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol·L-1,下列判断正确的是( )
A.A的转化率为40%
B.2 min内B的反应速率为0.2 mol·(L·min)-1
C.x=2
D.若混合气体的密度不变,则表明该反应已达到平衡状态
15.资料显示:自催化作用是指反应产物之一使该反应的反应速率加快。用稀硫酸酸化的KMnO4溶液进行下列三组实验,一段时间后溶液均褪色(0.01 mol/L可以记作0.01 M)。
实验① 实验② 实验③
1 mL 0.01 M的KMnO4溶液和1 mL 0.1 M的H2C2O4溶液混合 1 mL 0.01 M的KMnO4溶液和1 mL 0.1 M的H2C2O4溶液混合 1 mL 0.01 M的KMnO4溶液和1 mL 0.1 M的H2C2O4溶液混合
褪色 比实验①褪色快 比实验①褪色快
下列说法不正确的是( )
A.实验①中发生氧化还原反应,H2C2O4是还原剂,产物MnSO4能起自催化作用
B.实验②褪色比实验①快,是因为MnSO4的催化作用加快了反应速率
C.实验③褪色比实验①快,是因为Cl-的催化作用加快了反应速率
D.若改用1 mL 0.2 M的H2C2O4溶液做实验①,推测比原实验①褪色快
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)某化学兴趣小组进行如图所示实验,以检验化学反应中的能量变化。
请回答下列问题:
(1)反应①的离子方程式是 ;反应②的化学方程式是 。
(2)反应 (填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。
(3)现有如下两个反应:
A.NaOH+HClNaCl+H2O
B.2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2
①A反应不能设计成原电池的原因是 。
②利用B反应可设计成原电池,该电池正极的电极反应为 ,可用作该电池正极材料的是 (填字母)。
a.石墨棒 b.铁片 c.铜片 d.铂棒
17.(12分)(1)请将符合题意的下列变化的序号填在对应的横线上。
①碘的升华;②氧气溶于水;③氯化钠溶于水;④烧碱熔化;⑤氯化氢溶于水;⑥氯化铵受热分解。
化学键没有被破坏的是 ;仅离子键被破坏的是 ;既破坏离子键又破坏共价键的是 。
(2)N2的电子式为 ;Na2O2的电子式为 ;CO2的电子式为 。
(3)用电子式表示MgCl2的形成过程: 。
(4)已知拆开1 mol H—H键、1 mol键、1 mol N—H键分别需要吸收的能量为436 kJ、946 kJ、391 kJ。则由N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)需要释放 的能量。
18.(12分)某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度、相同体积的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示:
实验编号 锌的形态 反应温度/℃ 收集100 mL氢气所需时间/s
Ⅰ 薄片 15 200
Ⅱ 薄片 25 90
Ⅲ 粉末 25 10
注:实验Ⅰ和Ⅱ中锌薄片的大小、形状均相同。
(1)能表明反应物的接触面积对反应速率有影响的实验编号是 和 。
(2)实验Ⅰ和Ⅱ表明 ,化学反应速率越大。
(3)该实验的目的是探究 、 对锌和稀盐酸反应速率的影响。
(4)请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响: 。
19.(12分)实验小组利用原电池研究物质性质。
实验1:某学习小组探究常温下浓硝酸或稀硝酸与铁的反应。
实验 现象
Ⅰ中:Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色 Ⅱ中:按如图方式连接,一段时间后Fe表面产生红棕色气泡,而后停止;Cu表面始终产生红棕色气泡
(1)取少量Ⅰ中溶液,加入KSCN溶液, (填现象),说明产生了Fe3+;Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡的化学方程式为 。
(2)Ⅱ中现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应,说明浓硝酸具有 性。
实验2:探究铝做电极材料时的原电池反应,设计如表中装置进行实验并记录。
装置 实验现象
电流计指针向右偏转,镁片、铝片表面产生无色气泡
(3)实验2中,镁片是原电池的 极。
实验3:将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液。
(4)该小组同学认为,此时原电池的总反应为2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,据此推测实验现象为 ,负极反应式为 。
20.(12分)在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),此反应为放热反应,测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。
(1)从3~9 min,v(H2)= mol·L-1·min-1。
(2)某同学记录了1~12 min内CH3OH物质的量的变化,如下表(累计值):
时间/min 1 3 6 9 12
CH3OH物质的量/mol 0.10 0.50 0.70 0.75 0.75
反应速率最大的时间段为 ;原因是 。
A.0~1 min B.1~3 min C.3~6 min D.6~9 min
(3)能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(4)CO与H2反应可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下:
电池总反应为2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O,则电极c是 (填“正极”或“负极”),负极的电极反应式为 。若外电路中转移2 mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
答案全解全析
1.B 2.C 3.A 4.A 5.B 6.A 7.B 8.A
9.C 10.B 11.C 12.BC 13.D 14.A 15.C
1.B 催化剂只能改变化学反应速率,不能影响化学平衡的移动,所以使用催化剂不能增大化学反应产率,故A错误;月饼等的包装袋中加入铁粉,铁粉可作为还原剂与氧气反应,可延长月饼的保质期,故B正确;肉类等食品低温冷藏,能减慢其腐败速率,但是不能保证其永远不会腐败变质,故C错误;夏天温度较高,面粉发酵速度快,冬天温度低,面粉发酵速度慢,夏天和冬天面粉发酵速度相差较大,故D错误。
2.C S2-的结构示意图为,故A正确Bi和Bi是质子数相同而中子数不同的两种核素,互为同位素,故B正确;氯化氢是共价化合物,由H和Cl形成HCl的过程:,故C错误;氯化钠是离子化合物,由Na和Cl形成NaCl的过程:,故D正确。
3.A KOH是离子化合物,由K+与OH-通过离子键结合,在阴离子OH-中H、O原子之间以共价键结合,故A错误;HI分子中含有H—I键,当HI气体受热分解时破坏了极性共价键,故B正确;HCl属于共价化合物,溶于水时在水分子作用下断裂H—Cl键,电离产生H+和Cl-,故C正确;Mg2+的结构示意图为、O2-的结构示意图为,最外电子层都形成了8个电子的稳定结构,故D正确。
4.A 把B、C、D在不同情况下测得的反应速率换算成v(A)再进行比较。B项,v(A)=1.2 mol/(L·min)÷3=0.4 mol/(L·min);C项,v(A)=0.9 mol/(L·min)÷2=0.45 mol/(L·min);D项,v(A)=0.8 mol/(L·min)÷2=0.4 mol/(L·min);则A项符合题意。
5.B 化学反应过程中存在化学键的断裂和形成,断裂化学键吸收能量,形成化学键释放能量,所以化学反应均伴随能量变化,故A正确;燃料燃烧的过程中化学能还可能转化成光能等,故B错误;反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应,放出的热量为E2-E1,故C正确;该反应为放热反应,说明旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量,故D正确。
6.A A项,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡;B项,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO都表示正反应方向,不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡;C项,由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变,所以混合气体的密度保持不变不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡;容器中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡;故选A。
7.B v(O2)==0.25 mol·L-1·s-1,v(O2)∶v(SO2)=1∶2,故v(SO2)=2v(O2)=2×0.25 mol·L-1·s-1=0.5 mol·L-1·s-1。
8.A 氮气和氢气生成氨气的反应为可逆反应,反应物的转化率未知,无法计算转移电子的物质的量,故A错误;一般,催化剂可以加快反应速率,故B正确;氨的催化氧化中氮元素化合价由-3价变为+2价,化合价升高,是还原剂,故C正确;a 催化剂表面有氮气中非极性键的断裂,有氨气中极性共价键的形成,故D正确。
9.C 实验1反应在10~20 min内,v(HI)==0.006 5 mol·L-1·min-1,故A错误;在实验1和实验2中,40 min后HI(g)的物质的量不再变化,说明40 min后反应处于平衡状态,但不能说明反应恰好达到平衡状态时的时间相同,故B错误;实验2和实验3的反应温度不同,且HI(g)的起始物质的量不同,无法说明浓度对反应速率的影响趋势,故C正确;比较实验1和实验3,反应温度不同,其他条件相同,平衡时实验3中HI(g)的物质的量少,说明温度越高,HI的分解率越大,故D错误。
10.B 正极得电子,发生还原反应,正极反应式为5MnO2+2Na++2e- Na2Mn5O10,每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,A错误,B正确;Na+不断向“水”电池的正极移动,C错误;由总反应可知Ag元素化合价升高,AgCl是氧化产物,D错误。
11.C 据题图可知,反应物NO2和CO的总能量大于生成物CO2和NO的总能量,即NO2和CO反应生成CO2和NO为放热反应,A、B均错误;图示过渡态的能量比NO2和CO的高,即由NO2和CO到过渡态是吸热过程,C正确;题述反应为放热反应,则反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量小,D错误。
12.BC 加入催化剂可加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间,根据关系图可知,合成SO3的最佳条件是加入催化剂,温度为450 ℃,故A错误;450 ℃时,SO2的平衡转化率为90%,此时参加反应的SO2为2 mol×90%=1.8 mol,若5 min时达到平衡,v(SO2)==0.18 mol·L-1·min-1,由化学反应速率之比等于化学计量数之比,可知v(O2)=v(SO2)=0.09 mol·L-1·min-1,故B正确;升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大,故C正确;化学反应速率随温度的升高而加快,根据关系图可知,450 ℃后,催化剂的催化效率随温度升高而降低,所以v(N)可能小于v(M),故D错误。
13.D 该装置形成原电池,原电池是将化学能转化为电能的装置,故A正确;根据2Fe3+ +2I- 2Fe2++I2可知,I-发生氧化反应生成I2,所以石墨(b)为负极,负极上发生氧化反应,故B正确;原电池中,电子由负极经导线移向正极,即电子沿导线移动方向为b→a,故C正确;反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明该反应达到平衡状态,并没有停止,故D错误。
14.A 2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,由3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)可知,参加反应的A的物质的量为0.8 mol×=1.2 mol,所以A的转化率为×100%=40%,故A正确;2 min内生成0.8 mol D,所以2 min内D的反应速率v(D)==0.2 mol·(L·min)-1,同一化学反应,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,所以v(B)=×0.2 mol·(L·min)-1=0.1 mol·(L·min)-1,故B错误;平衡时生成的C的物质的量为0.2 mol·L-1×2 L=0.4 mol,0.4 mol∶0.8 mol=x∶2,解得x=1,故C错误;容器的容积不变,混合气体的质量不变,所以混合气体的密度不变,不能说明反应达到平衡状态,故D错误。
15.C 由题中信息可知,实验①中发生氧化还原反应,H2C2O4做还原剂,生成的MnSO4能起自催化作用,故A正确;实验②加入了MnSO4固体后,褪色比实验①快,说明MnSO4的催化作用加快了反应速率,故B正确;实验③加入了稀盐酸之后,Cl-与KMnO4发生氧化还原反应,所以褪色比实验①快,Cl-是还原剂而不是催化剂,故C错误;若改用1 mL 0.2 M的H2C2O4溶液做实验①,还原剂H2C2O4的浓度增大,反应速率加快,推测比原实验①褪色快,故D正确。
16.答案 (每空2分)
(1)2H++Mg H2↑+Mg2+ Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O
(2)②
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池,A反应不属于氧化还原反应 ②Fe3++e- Fe2+ ad
解析 (1)反应①为Mg与盐酸的反应,离子方程式为2H++Mg H2↑+Mg2+;反应②的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O。
(2)图(b)中生成物总能量高于反应物总能量,表示吸热反应的能量变化;图(a)中①为放热反应,②为吸热反应,故反应②的能量变化可用图(b)表示。
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池,A反应中没有电子转移,不属于氧化还原反应,故不能设计成原电池。②该电池工作时Fe3+在正极上得电子被还原,电极反应式为Fe3++e- Fe2+。电池正极材料应能导电,且活泼性弱于Cu,应选用惰性电极石墨棒、铂棒,故ad正确。
17.答案 (除标注外,每空2分)
(1)①②(1分) ③④(1分) ⑥(1分)
(2)
(3)
(4)46 kJ
解析 (1)①碘的升华属于物理变化,只是状态发生变化,化学键没有被破坏;②氧气溶于水属于物理变化,化学键没有被破坏;③氯化钠溶于水,在水分子的作用下,氯化钠中的离子键被破坏;④烧碱熔化,离子键被破坏;⑤氯化氢溶于水,在水分子的作用下,氯化氢中的共价键被破坏;⑥氯化铵受热分解,氯化铵是离子化合物,存在的化学键有离子键、共价键,受热分解时破坏的是离子键、共价键。
(2)氮气的电子式为,过氧化钠的电子式为,二氧化碳的电子式为。
(3)MgCl2是离子化合物,用电子式表示MgCl2的形成过程为。
(4)在反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)中,断裂3 mol H—H键、1 mol 键共吸收的能量为3×436 kJ+946 kJ=2 254 kJ,生成2 mol NH3(g)共形成6 mol N—H键,释放的能量为6×391 kJ=2 346 kJ,所以该反应为放热反应,生成2 mol NH3(g)释放的能量为2 346 kJ-2 254 kJ=92 kJ,则生成1 mol NH3(g)释放的能量为46 kJ。
18.答案 (除标注外,每空2分)
(1)Ⅱ Ⅲ
(2)温度越高
(3)反应物的接触面积(1分) 温度(1分)
(4)在相同的温度下,采用形态相同、质量相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的过量盐酸反应(4分)
解析 (2)根据表格提供的信息,实验Ⅰ和实验Ⅱ中锌片的形态相同,温度不同,收集相同体积的氢气,温度较高的实验所需时间短,化学反应速率大。
19.答案 (每空2分)
(1)溶液变红 Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
(2)强氧化
(3)负
(4)电流计指针向左偏转,镁条表面产生无色气泡 Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-
解析 (1)根据Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色,可知Fe与稀硝酸反应生成NO,反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液变红说明反应生成Fe3+,则Fe与稀HNO3反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O,其化学方程式为Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。
(2)Fe表面形成致密的氧化膜,说明浓硝酸具有强氧化性,常温下可以使Fe钝化。
(3)Mg比Al活泼,电解质溶液为稀盐酸时,Mg优先被氧化,故Mg为原电池的负极。
(4)将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液,根据此时原电池的总反应2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,可知该原电池中Al为负极,被氧化,Mg为正极,据此可推测实验现象为电流计指针向左偏转,镁条表面产生无色气泡;负极失电子生成的Al3+与OH-反应生成[Al(OH)4]-,电极反应式为Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-。
20.答案 (除标注外,每空2分)
(1)0.125
(2)B(1分) 1~3 min内,反应物浓度大,反应放出热量多,温度升高快,加快反应速率
(3)D
(4)负极(1分) CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+ 11.2
解析 (1)从3~9 min,二氧化碳的浓度变化量为0.25 mol·L-1,根据化学方程式可知氢气浓度变化量为0.75 mol·L-1,所以v(H2)==0.125 mol·L-1·min-1。
(2)由表格数据可知,1~3 min反应速率最快,故选B,原因是这个时间段反应物浓度大,反应放出热量多,温度升高快,加快反应速率。
(3)A项,由题图可知,达到平衡时CH3OH的浓度为0.75 mol·L-1,CO2的浓度为0.25 mol·L-1,反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1时不能判定为化学平衡状态;B项,在恒容容器中,混合气体总质量不变,密度也一直不变,密度不变不能判定为达到化学平衡状态;C项,单位时间内消耗3 mol H2,同时消耗1 mol H2O时,正、逆反应速率相等,才能判定为达到化学平衡状态;D项,该反应前后气体分子数变化,当气体的总物质的量不变时达到化学平衡状态,此时CO2的体积分数在混合气体中保持不变;故选D。
(4)该装置为燃料电池装置,电子流出的电极为负极,电子流入的电极为正极,所以电极c为负极;甲醇在电极c发生反应,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+;消耗1 mol氧气时转移4 mol电子,若外电路中转移2 mol电子,消耗氧气0.5 mol,在标准状况下的体积为11.2 L。
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