2024苏教版高中化学必修第二册同步练习题--专题6 化学反应与能量变化拔高练（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024苏教版高中化学必修第二册同步练习题--专题6 化学反应与能量变化拔高练（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-23 17:21:52 | ||
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文档简介
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2024苏教版高中化学必修第二册同步
综合拔高练
五年高考练
考点1 化学反应速率及其影响因素
1.(2022广东,15改编)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则下列说法正确的是 ( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,催化剂Ⅱ催化效果更好
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
2.(2022河北,13)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①X Y;②Y Z。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。图a为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图b为反应①和②的lnk~曲线。下列说法错误的是 ( )
图a 图b
A.随c(X)的减小,反应①、②的速率均降低
B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间
D.温度低于T1时,总反应速率由反应②决定
3.(2021辽宁,12)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是 ( )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
考点2 化学反应的限度
4.(2021浙江6月选考,20)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液 (100 mL)中发生分解反应:2N2O5 4NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
t/s 0 600 1 200 1 710
c(N2O5)/ (mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48
t/s 2 220 2 820 x
c(N2O5)/ (mol·L-1) 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是 ( )
A.600~1 200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
B.反应2 220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)
D.推测上表中的x为3 930
5.[2020浙江1月选考,29(1)改编]已知:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0。将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T1。
下列可以作为反应达到平衡的判据是 (填字母)。
A.气体的压强不变
B.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
C.容器内气体的密度不变
D.容器内气体颜色不变
考点3 化学反应中的热
6.(2022浙江6月选考,18改编)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g) O H HO HOO
相对能量/ (kJ·mol-1) 249 218 39 10
物质(g) H2 O2 H2O2 H2O
相对能量/ (kJ·mol-1) 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是 ( )
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOOD.H2O(g)+O(g) H2O2(g) ΔH=-143 kJ·mol-1
7.(2021浙江1月选考,20)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键 H—H H—O
键能/ (kJ·mol-1) 436 463
热化学 方程式 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g) O2(g)的ΔH为 ( )
A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1
8.(2019浙江1月选考,20)反应N2(g)+O2(g) 2NO(g)的能量变化如图所示。已知:断开1 mol N2(g)中化学键需吸收946 kJ能量,断开1 mol O2(g)中化学键需吸收498 kJ能量。
下列说法正确的是 ( )
A.N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=-180 kJ·mol-1
B.NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH=+90 kJ·mol-1
C.断开1 mol NO(g)中化学键需吸收632 kJ能量
D.形成1 mol NO(g)中化学键可释放90 kJ能量
9.(2023新课标,29节选)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1数据计算反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的ΔH= kJ·mol-1。
图1 能量转换关系
考点4 电化学基础
10.(2023辽宁,11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
11.(2022湖南,8)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 ( )
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂—海水电池属于一次电池
12.(2022广东,16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为:NaTi2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是 ( )
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g
13.(2021辽宁,10)如图,某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物Li3Bi。下列说法正确的是 ( )
A.放电时,M电极反应为Ni-2e- Ni2+
B.放电时,Li+由M电极向N电极移动
C.充电时,M电极的质量减小
D.充电时,N电极反应为Li3Bi+3e- 3Li++Bi
14.(2019江苏单科,10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 ( )
A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e- Fe3+
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
三年模拟练
应用实践
1.一定温度下,在2.0 L密闭容器中充入2.0 mol N2和6.0 mol H2,发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),N2、H2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.t1 min时,N2的生成速率等于N2的消耗速率
B.使用催化剂可以缩短到达平衡所需的时间
C.0~t2 min内,v(NH3)= mol·L-1·min-1
D.反应中通入足量的N2,可使H2完全转化为NH3
2.180 ℃时将0.5 mol H2和1 mol CO2通入2 L密闭容器中,反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某气态无机副产物。测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示,下列说法中正确的是 ( )
A.该反应的化学方程式为2CO2+4H2 2CH3OH+O2
B.在0~3 min内,H2的反应速率为0.1 mol·L-1·min-1
C.在3~10 min内,反应处于平衡状态
D.当容器内混合气体密度不再变化时,表明反应已经达到平衡状态
3.反应CH4(g)+CO2(g)CH3COOH(g)在一定条件下可发生,该反应历程示意图如下。有人提出利用电化学原理,可提高能量的利用率,下列说法不正确的是 ( )
A.若设计为原电池,则通入甲烷的电极为负极
B.使用催化剂,一定可以加快反应速率
C.由图可知,①→②放出能量并形成了碳碳单键
D.若设计为原电池,用稀硫酸作电解质溶液,正极反应为2CO2+8e-+ 8H+CH3COOH+2H2O
4.科学家研发了“全氢电池”,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.右边吸附层中发生了还原反应
B.负极的电极反应式是H2-2e-+2OH- 2H2O
C.电池的总反应是2H2+O2 2H2O
D.电解质溶液中Na+向正极移动,Cl向负极移动
5.(2023江苏连云港期中)NO2与SO2之间能发生反应:SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH1=-41.8 kJ·mol-1。标准状况下,SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH2=-Q kJ·mol-1。下列有关说法正确的是 ( )
A.Q<41.8
B.增大压强能使SO2全部转化为SO3
C.SO2的生成速率和NO的消耗速率相等说明该反应达到平衡状态
D.标准状况下,该反应中每生成22.4 L NO转移电子的数目约等于2×6.02×1023
6.叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CCl+OH-(CH3)3COH+Cl-的能量与反应过程的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.该反应为吸热反应
B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定
C.反应物的总能量小于生成物的总能量
D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率
7.N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图所示,用、、分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是 ( )
A.使用催化剂时,合成氨的反应放出的热量减少
B.在该过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子
C.在该过程中,N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3
D.合成氨反应中,反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量
8.氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应:Cl+3HS 3S+Cl-+3H+。已知该反应的反应速率随c(H+)的增大而加快,如图为Cl的反应速率—时间关系图。下列说法中正确的是 ( )
A.反应开始时反应速率增大,一定是温度升高所致
B.纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线不重合
C.图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内c(Cl-)的减少量
D.后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
9.(2023江苏南京期中调研)一种微生物电池处理含N废水的装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.放电时,电极A附近溶液pH升高
B.放电时,电子由电极B经负载流向电极A
C.放电时,电极B反应为2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O
D.每生成22.4 L CO2,转移电子的物质的量为4 mol
10.(2022陕西西安铁一中学期中)构成原电池的条件有很多,其中一种就是利用电解质的浓度差构成“浓差电池”。当电解质中某离子的浓度越大时,其氧化性或还原性越强。如图将两个银电极插入不同浓度的AgNO3溶液中(c2>c1),实验过程中观察到灵敏电流计的指针偏转,下列说法正确的是( )
A.B极电极反应式为Ag-e- Ag+
B.Ag+通过阴离子交换膜由A极区移向B极区
C.灵敏电流计指针偏转幅度始终不变
D.A极发生氧化反应,实验过程中A极区AgNO3浓度增大
迁移创新
11.(2022山西太原期中)2022年北京冬奥会的火炬“飞扬”是世界首款高压储氢火炬,它运用了液体火箭发动机的氢能技术。由氨气制取氢气是一种新工艺,氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气制取氢气。
方法Ⅰ:氨热分解法制氢气
(1)已知该反应为可逆反应,在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2的化学方程式为 。
(2)该反应为吸热反应,说明反应物的总能量 生成物的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在一定温度和催化剂的条件下,向10 L容积固定的密闭容器中充入2 mol NH3发生该反应,5 min末测得容器中n(NH3)=1.2 mol,则在 0~5 min内,用H2表示的反应速率为 mol·L-1·min-1。
(4)该反应达到化学平衡状态的标志是 (填字母)。
A.NH3的浓度为0
B.H2的物质的量保持不变
C.正反应速率与逆反应速率相等
D.NH3、N2、H2的物质的量之比为2∶1∶3
方法Ⅱ:氨电解法制氢气
(5)利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。装置中生成1 mol H2时,电路中通过 mol电子。为提高制取氢气的反应速率,可采取的方法是 。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.D 2.AB 3.B 4.D 6.C 7.D 8.C 10.B
11.B 12.C 13.B 14.C
1.D 从图中可以看出,无催化剂时,反应能进行,但是反应速率比较慢,A项错误;在相同条件下,催化剂Ⅱ与催化剂Ⅰ相比,相同时间内催化剂Ⅰ催化下生成物的浓度变化量更大,反应速率更快,故催化剂Ⅰ催化效果更好,B项错误;0~2 min内,反应物浓度的变化量与生成物浓度的变化量之比等于其化学计量数之比,故a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随时间的变化,C项错误;使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=(4.0 mol·L-1-2.0 mol·L-1)÷2 min=1.0 mol·L-1·min-1,D项正确。
2.AB 由图a可知,浓度随时间增加逐渐减小的曲线代表的是X,浓度随时间增加逐渐增大的曲线代表的是Z,浓度随时间增加先增大后减小的曲线代表的是Y;由图b可知,反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。由图a可知,随c(X)的减小,c(Y)先增大后减小,因此,反应①的速率随c(X)的减小而减小,而反应②的速率随c(X)的减小先增大后减小,A错误。根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值之前,单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量,故v(X)= v(Y)+v(Z) ,但在Y的浓度达到最大值之后,单位时间内Z的增加量等于X和Y的减少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B错误。由图a可知,Y的浓度先增大后减小,故要控制反应时间;升高温度可以加快反应速率,提高单位时间内Y的产率;故欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间,C正确。由图b可知,温度低于T1时,k1>k2,反应②为慢反应,因此,总反应速率由反应②决定,D正确。
3.B 由题图中①②两条线可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应所需要的时间越短,故反应速率越大,A项正确;由题图中①③两条线可知,其他条件相同时,降冰片烯的起始浓度①是③的两倍,反应所用时间①也是③的两倍,则①和③的反应速率相等,B项错误;由题图可知,①对应的降冰片烯的反应速率为=0.012 mol·L-1·min-1,C项正确;反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,由题图可知,②对应的降冰片烯的起始浓度为3.0 mol·L-1,半衰期为=62.5 min,D项正确。
4.D A项,600~1 200 s,v(N2O5)==5×10-4 mol·L-1·s-1,则v(NO2)=2v(N2O5)=1×10-3 mol·L-1·s-1,不正确;B项,起始至反应2 220 s时,Δn(N2O5)=(1.40-0.35)mol·L-1×0.1 L=0.105 mol,Δn(O2)=0.052 5 mol,放出的O2在标准状况下体积V(O2)=(0.052 5×22.4)L=1.176 L,不正确;C项,反应达到平衡时,2v正(N2O5)=v逆(NO2),不正确;D项,根据题表中数据可知,N2O5浓度每减少一半所用时间均为1 110 s,所以x= 2 820+1 110=3 930,正确;故选D。
5.答案 AD
解析 该反应是一个反应前后气体物质的量不等的反应,恒温恒容,气体的压强不变说明各物质浓度保持不变,反应达到化学平衡状态,A正确;v正(N2O4)=2v逆(NO2)说明正、逆反应速率不相等,反应没有达到化学平衡状态,B错误;由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,容器的容积不变,则气体密度始终不变,气体密度不变不能说明反应达到化学平衡状态,C错误;容器内气体颜色不变说明各物质浓度保持不变,反应达到化学平衡状态,D正确。
6.C H(g)+H(g) H2(g)的ΔH=(0-218×2)kJ·mol-1=-436 kJ·mol-1,故H2的键能为436 kJ·mol-1,A正确;O2的键能为498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,B正确;HO(g)+O(g) HOO(g)的ΔH= -278 kJ·mol-1,则HOO中氧氧单键的键能为278 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,故解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2,C不正确;H2O(g)+O(g) H2O2(g)的ΔH=[-136-(-242+249)]kJ·mol-1= -143 kJ·mol-1,D正确。
7.D 设O2中化学键的键能为x kJ·mol-1,依题意有:(2×436+x)-4×463= -482,解得x=498,2O(g) O2(g)为化学键的形成过程,为放热过程,故ΔH=-498 kJ·mol-1。
8.C 根据图像知,N2(g)+O2(g)2NO(g)为吸热反应,ΔH= +180 kJ·mol-1,A项错误;B项反应为放热反应,ΔH=-90 kJ·mol-1,错误;N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,每反应1 mol N2和 1 mol O2断开化学键吸收的能量为(946+498) kJ,则形成2 mol NO中化学键所释放的能量为(946+498-180) kJ=1 264 kJ,所以形成1 mol NO中化学键所释放的能量为632 kJ,C项正确、D项错误。
9.答案 (1)-45
解析 (1)根据图1, mol N2(g)和 mol H2(g)断键吸收能量为473 kJ+ 654 kJ=1 127 kJ,形成1 mol NH3(g)放出能量为339 kJ+397 kJ+436 kJ= 1 172 kJ,则ΔH=(1 127-1 172) kJ·mol-1=-45 kJ·mol-1。
10.B 该储能电池是二次电池,放电时左侧的电极为负极,电极反应式为Pb-2e-+S PbSO4,右侧的电极为正极,电极反应式为Fe3++e- Fe2+。放电时负极中的Pb转化为PbSO4,负极质量增大,A项错误;储能时装置为电解池,电能转化为化学能,B项正确;放电时H+向正极移动,故H+通过质子交换膜向右侧移动,C项错误;由放电时两极的电极反应式可知,放电总反应为Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+,D项错误。
11.B N电极为电池正极,海水中溶解的O2可能得电子,电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,故B不正确。
12.C 由充电时电极a的反应可知,电极a发生还原反应,故电极a为阴极,电极b为阳极,A项错误;充电时电极b的反应为2Cl--2e- Cl2,放电时的总反应为Cl2+Na3Ti2(PO4)3 NaTi2(PO4)3+2NaCl,NaCl溶液的浓度增大,NaCl溶液呈中性,故放电时NaCl溶液的pH不变,B项错误、C项正确;每生成1 mol Cl2,转移2 mol e-,结合充电时电极a的反应,可知会有2 mol Na+嵌入电极a,使电极a质量增加46 g,D项错误。
13.B 由题干信息可知,放电时,M极由于Li比Ni更活泼,也比N极上的Sb、Bi、Sn活泼,故M极作负极,电极反应式为Li-e- Li+,N极为正极,电极反应式为3Li++3e-+Bi Li3Bi。由分析可知,放电时,M电极反应为Li-e- Li+,A项错误;由分析可知,放电时,M极为负极,N极为正极,故Li+由M电极向N电极移动,B项正确;充电时,M电极反应为Li++e- Li,故电极质量增大,C项错误;充电时,N电极反应为Li3Bi-3e- 3Li++Bi,D项错误。
14.C 铁作负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,A不正确;电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能,还有部分转化为热能,B不正确;活性炭、铁粉、NaCl溶液构成了原电池,加快了负极铁的腐蚀,C正确;以水代替NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,D不正确。
三年模拟练
1.B 2.C 3.B 4.C 5.D 6.D 7.B 8.D
9.C 10.D
1.B 在t1 min后N2的物质的量仍然在减少,说明反应正向进行,t1 min时未达到平衡状态,故N2的生成速率小于N2的消耗速率,A错误;使用催化剂能够加快反应速率,能缩短到达平衡所需的时间,B正确;根据图像可知0~t2 min内,H2的物质的量减小了2.4 mol,则生成NH3的物质的量为×2.4 mol=1.6 mol,故v(NH3)== mol·L-1·min-1,C错误;该反应是可逆反应,因此反应中通入足量的N2,也不能使H2完全转化为NH3,D错误。
2.C 由题图知,在0~3 min内,消耗n(CO2)=(1-0.9)mol=0.1 mol,消耗n(H2)=(0.5-0.2)mol=0.3 mol,同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于其分子个数之比,则N(CO2)∶N(H2)=0.1 mol∶0.3 mol=1∶3,根据原子守恒知,还生成H2O,所以反应的化学方程式为CO2+3H2 CH3OH+H2O,A错误;0~3 min内,v(H2)== 0.05 mol·L-1·min-1,B错误;根据化学方程式计算,3 min时n(CH3OH)= 0.1 mol,由题图可知,10 min时n(CH3OH)=0.1 mol,则在3~10 min内,反应处于平衡状态,C正确;反应前后气体总质量不变、容器容积不变,则气体密度始终不变,所以混合气体密度不变不能说明反应达平衡状态,D错误。
素养解读 本题以化学反应中物质的物质的量随时间的变化图像为载体,考查化学反应速率的计算和化学平衡状态的判断等知识,体现变化观念与平衡思想的化学学科核心素养。
3.B CH4中碳元素化合价为-4价,CO2中碳元素化合价为+4价, CH3COOH中碳元素平均化合价为0价,所以CH4作还原剂,在原电池中还原剂在负极失电子,被氧化,A正确;负催化剂会减慢反应速率,正催化剂可以加快反应速率,B错误;由题图可知,①→②中反应物能量高于生成物能量,且①→②有碳碳单键形成,C正确;CO2从正极通入,在酸性条件下被还原,生成CH3COOH,电极反应式正确,D正确。
4.C 由电子的流动方向可知左边吸附层为负极,发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O,右边吸附层为正极,发生还原反应,A、B项正确;电池的总反应没有O2参与,C项错误;在原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,D项正确。
5.D 根据SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH1=-41.8 kJ·mol-1,可知在常温、常压下1 mol SO2反应放出41.8 kJ的能量,则标准状况下1 mol SO2反应放出的能量大于41.8 kJ,所以Q>41.8,A错误;可逆反应,转化率不可能达到100%,增大压强不可能使SO2全部转化为SO3,B错误;SO2的生成速率和NO的消耗速率相等,不能说明正、逆反应速率相等,反应不一定达到平衡状态,C错误;SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)反应中,N元素化合价由+4降低为+2,标准状况下,该反应中每生成22.4 L NO转移电子的数目约等于×2×6.02× 1023 mol-1=2×6.02×1023,D正确。
6.D 由题图可知反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,A、C项错误;(CH3)3C+比(CH3)3CCl活泼,B项错误;增大反应物浓度和升高温度均可加快反应速率,D项正确。
7.B 使用催化剂不能改变反应放出的热量,A错误;在②→③过程中,存在H—H键、键的断裂,形成N原子和H原子,B正确;NH3中含有N—H键,为极性键,C错误;合成氨为放热反应,则反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量,D错误。
8.D 反应开始时反应速率增大,可能是该反应放热,温度升高,也可能是反应速率随c(H+)的增大而加快,A错误;根据Cl+3HS 3S+Cl-+3H+,则v(Cl)∶v(Cl-)=1∶1,纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线重合,B错误;由于v(Cl)=,即Δc(Cl)=v(Cl)×Δt,故图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内Cl的物质的量浓度的减少量,C错误;随着反应的进行,反应物的浓度减小,反应速率减小,所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小,D正确。
9.C 电极A上C6H12O6转化为CO2,碳元素化合价升高,失电子,电极A为电池的负极,电极B上转化为N2,氮元素化合价降低,得到电子,电极B为电池的正极。电极A的电极反应式是C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+,电极A附近溶液酸性增强,pH减小,A项错误;电子由电极A经负载流向电极B,B项错误;放电时,电极B反应为2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O,C项正确;未知CO2是否处在标准状况下,不可计算,D项错误。
10.D 当电解质中某离子的浓度越大时,其氧化性或还原性越强,c2>c1,则B极为正极,电极反应式为Ag++e- Ag,A错误;阳离子不能通过阴离子交换膜,B错误;随着反应进行,浓度差有变化,则灵敏电流计指针偏转幅度也有变化,C错误;B极为正极,A极为负极,A极失电子,发生氧化反应,电极反应式为Ag-e- Ag+,N通过阴离子交换膜从B极区移向A极区,A极区AgNO3浓度增大,D正确。
11.答案 (1)2NH3 N2+3H2
(2)小于
(3)0.024
(4)BC
(5)2 适当增大氨气的浓度(合理即可)
解析 (3)充入2 mol NH3发生该反应,5 min末测得容器中n(NH3)= 1.2 mol,v(NH3)==0.016 mol·L-1·min-1,v(H2)=v(NH3)= 0.024 mol·L-1·min-1。
(4)该反应是可逆反应,NH3不能完全转化,则NH3的浓度不可能为0,A错误;反应达到化学平衡时各物质的浓度不再改变,则H2的物质的量保持不变可说明达到平衡,B正确;正反应速率与逆反应速率相等说明反应达到平衡状态,C正确;NH3、N2、H2的物质的量之比为2∶1∶3,不能说明反应达到平衡状态,D错误。
(5)由反应2NH3 N2+3H2可知,生成3 mol H2时转移6 mol电子,装置中生成1 mol H2时,电路中通过2 mol电子;为提高制取氢气的反应速率,可采取的方法是适当增大氨气的浓度。
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2024苏教版高中化学必修第二册同步
综合拔高练
五年高考练
考点1 化学反应速率及其影响因素
1.(2022广东,15改编)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则下列说法正确的是 ( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,催化剂Ⅱ催化效果更好
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
2.(2022河北,13)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①X Y;②Y Z。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。图a为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图b为反应①和②的lnk~曲线。下列说法错误的是 ( )
图a 图b
A.随c(X)的减小,反应①、②的速率均降低
B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间
D.温度低于T1时,总反应速率由反应②决定
3.(2021辽宁,12)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是 ( )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
考点2 化学反应的限度
4.(2021浙江6月选考,20)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液 (100 mL)中发生分解反应:2N2O5 4NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
t/s 0 600 1 200 1 710
c(N2O5)/ (mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48
t/s 2 220 2 820 x
c(N2O5)/ (mol·L-1) 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是 ( )
A.600~1 200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
B.反应2 220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)
D.推测上表中的x为3 930
5.[2020浙江1月选考,29(1)改编]已知:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0。将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T1。
下列可以作为反应达到平衡的判据是 (填字母)。
A.气体的压强不变
B.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
C.容器内气体的密度不变
D.容器内气体颜色不变
考点3 化学反应中的热
6.(2022浙江6月选考,18改编)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g) O H HO HOO
相对能量/ (kJ·mol-1) 249 218 39 10
物质(g) H2 O2 H2O2 H2O
相对能量/ (kJ·mol-1) 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是 ( )
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOO
7.(2021浙江1月选考,20)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键 H—H H—O
键能/ (kJ·mol-1) 436 463
热化学 方程式 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g) O2(g)的ΔH为 ( )
A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1
8.(2019浙江1月选考,20)反应N2(g)+O2(g) 2NO(g)的能量变化如图所示。已知:断开1 mol N2(g)中化学键需吸收946 kJ能量,断开1 mol O2(g)中化学键需吸收498 kJ能量。
下列说法正确的是 ( )
A.N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=-180 kJ·mol-1
B.NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH=+90 kJ·mol-1
C.断开1 mol NO(g)中化学键需吸收632 kJ能量
D.形成1 mol NO(g)中化学键可释放90 kJ能量
9.(2023新课标,29节选)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1数据计算反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的ΔH= kJ·mol-1。
图1 能量转换关系
考点4 电化学基础
10.(2023辽宁,11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+
11.(2022湖南,8)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 ( )
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂—海水电池属于一次电池
12.(2022广东,16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为:NaTi2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是 ( )
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g
13.(2021辽宁,10)如图,某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物Li3Bi。下列说法正确的是 ( )
A.放电时,M电极反应为Ni-2e- Ni2+
B.放电时,Li+由M电极向N电极移动
C.充电时,M电极的质量减小
D.充电时,N电极反应为Li3Bi+3e- 3Li++Bi
14.(2019江苏单科,10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 ( )
A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e- Fe3+
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
三年模拟练
应用实践
1.一定温度下,在2.0 L密闭容器中充入2.0 mol N2和6.0 mol H2,发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),N2、H2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.t1 min时,N2的生成速率等于N2的消耗速率
B.使用催化剂可以缩短到达平衡所需的时间
C.0~t2 min内,v(NH3)= mol·L-1·min-1
D.反应中通入足量的N2,可使H2完全转化为NH3
2.180 ℃时将0.5 mol H2和1 mol CO2通入2 L密闭容器中,反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某气态无机副产物。测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示,下列说法中正确的是 ( )
A.该反应的化学方程式为2CO2+4H2 2CH3OH+O2
B.在0~3 min内,H2的反应速率为0.1 mol·L-1·min-1
C.在3~10 min内,反应处于平衡状态
D.当容器内混合气体密度不再变化时,表明反应已经达到平衡状态
3.反应CH4(g)+CO2(g)CH3COOH(g)在一定条件下可发生,该反应历程示意图如下。有人提出利用电化学原理,可提高能量的利用率,下列说法不正确的是 ( )
A.若设计为原电池,则通入甲烷的电极为负极
B.使用催化剂,一定可以加快反应速率
C.由图可知,①→②放出能量并形成了碳碳单键
D.若设计为原电池,用稀硫酸作电解质溶液,正极反应为2CO2+8e-+ 8H+CH3COOH+2H2O
4.科学家研发了“全氢电池”,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.右边吸附层中发生了还原反应
B.负极的电极反应式是H2-2e-+2OH- 2H2O
C.电池的总反应是2H2+O2 2H2O
D.电解质溶液中Na+向正极移动,Cl向负极移动
5.(2023江苏连云港期中)NO2与SO2之间能发生反应:SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH1=-41.8 kJ·mol-1。标准状况下,SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH2=-Q kJ·mol-1。下列有关说法正确的是 ( )
A.Q<41.8
B.增大压强能使SO2全部转化为SO3
C.SO2的生成速率和NO的消耗速率相等说明该反应达到平衡状态
D.标准状况下,该反应中每生成22.4 L NO转移电子的数目约等于2×6.02×1023
6.叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CCl+OH-(CH3)3COH+Cl-的能量与反应过程的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.该反应为吸热反应
B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定
C.反应物的总能量小于生成物的总能量
D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率
7.N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图所示,用、、分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是 ( )
A.使用催化剂时,合成氨的反应放出的热量减少
B.在该过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子
C.在该过程中,N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3
D.合成氨反应中,反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量
8.氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应:Cl+3HS 3S+Cl-+3H+。已知该反应的反应速率随c(H+)的增大而加快,如图为Cl的反应速率—时间关系图。下列说法中正确的是 ( )
A.反应开始时反应速率增大,一定是温度升高所致
B.纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线不重合
C.图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内c(Cl-)的减少量
D.后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
9.(2023江苏南京期中调研)一种微生物电池处理含N废水的装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.放电时,电极A附近溶液pH升高
B.放电时,电子由电极B经负载流向电极A
C.放电时,电极B反应为2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O
D.每生成22.4 L CO2,转移电子的物质的量为4 mol
10.(2022陕西西安铁一中学期中)构成原电池的条件有很多,其中一种就是利用电解质的浓度差构成“浓差电池”。当电解质中某离子的浓度越大时,其氧化性或还原性越强。如图将两个银电极插入不同浓度的AgNO3溶液中(c2>c1),实验过程中观察到灵敏电流计的指针偏转,下列说法正确的是( )
A.B极电极反应式为Ag-e- Ag+
B.Ag+通过阴离子交换膜由A极区移向B极区
C.灵敏电流计指针偏转幅度始终不变
D.A极发生氧化反应,实验过程中A极区AgNO3浓度增大
迁移创新
11.(2022山西太原期中)2022年北京冬奥会的火炬“飞扬”是世界首款高压储氢火炬,它运用了液体火箭发动机的氢能技术。由氨气制取氢气是一种新工艺,氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气制取氢气。
方法Ⅰ:氨热分解法制氢气
(1)已知该反应为可逆反应,在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2的化学方程式为 。
(2)该反应为吸热反应,说明反应物的总能量 生成物的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在一定温度和催化剂的条件下,向10 L容积固定的密闭容器中充入2 mol NH3发生该反应,5 min末测得容器中n(NH3)=1.2 mol,则在 0~5 min内,用H2表示的反应速率为 mol·L-1·min-1。
(4)该反应达到化学平衡状态的标志是 (填字母)。
A.NH3的浓度为0
B.H2的物质的量保持不变
C.正反应速率与逆反应速率相等
D.NH3、N2、H2的物质的量之比为2∶1∶3
方法Ⅱ:氨电解法制氢气
(5)利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。装置中生成1 mol H2时,电路中通过 mol电子。为提高制取氢气的反应速率,可采取的方法是 。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.D 2.AB 3.B 4.D 6.C 7.D 8.C 10.B
11.B 12.C 13.B 14.C
1.D 从图中可以看出,无催化剂时,反应能进行,但是反应速率比较慢,A项错误;在相同条件下,催化剂Ⅱ与催化剂Ⅰ相比,相同时间内催化剂Ⅰ催化下生成物的浓度变化量更大,反应速率更快,故催化剂Ⅰ催化效果更好,B项错误;0~2 min内,反应物浓度的变化量与生成物浓度的变化量之比等于其化学计量数之比,故a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随时间的变化,C项错误;使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=(4.0 mol·L-1-2.0 mol·L-1)÷2 min=1.0 mol·L-1·min-1,D项正确。
2.AB 由图a可知,浓度随时间增加逐渐减小的曲线代表的是X,浓度随时间增加逐渐增大的曲线代表的是Z,浓度随时间增加先增大后减小的曲线代表的是Y;由图b可知,反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。由图a可知,随c(X)的减小,c(Y)先增大后减小,因此,反应①的速率随c(X)的减小而减小,而反应②的速率随c(X)的减小先增大后减小,A错误。根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值之前,单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量,故v(X)= v(Y)+v(Z) ,但在Y的浓度达到最大值之后,单位时间内Z的增加量等于X和Y的减少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B错误。由图a可知,Y的浓度先增大后减小,故要控制反应时间;升高温度可以加快反应速率,提高单位时间内Y的产率;故欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间,C正确。由图b可知,温度低于T1时,k1>k2,反应②为慢反应,因此,总反应速率由反应②决定,D正确。
3.B 由题图中①②两条线可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应所需要的时间越短,故反应速率越大,A项正确;由题图中①③两条线可知,其他条件相同时,降冰片烯的起始浓度①是③的两倍,反应所用时间①也是③的两倍,则①和③的反应速率相等,B项错误;由题图可知,①对应的降冰片烯的反应速率为=0.012 mol·L-1·min-1,C项正确;反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,由题图可知,②对应的降冰片烯的起始浓度为3.0 mol·L-1,半衰期为=62.5 min,D项正确。
4.D A项,600~1 200 s,v(N2O5)==5×10-4 mol·L-1·s-1,则v(NO2)=2v(N2O5)=1×10-3 mol·L-1·s-1,不正确;B项,起始至反应2 220 s时,Δn(N2O5)=(1.40-0.35)mol·L-1×0.1 L=0.105 mol,Δn(O2)=0.052 5 mol,放出的O2在标准状况下体积V(O2)=(0.052 5×22.4)L=1.176 L,不正确;C项,反应达到平衡时,2v正(N2O5)=v逆(NO2),不正确;D项,根据题表中数据可知,N2O5浓度每减少一半所用时间均为1 110 s,所以x= 2 820+1 110=3 930,正确;故选D。
5.答案 AD
解析 该反应是一个反应前后气体物质的量不等的反应,恒温恒容,气体的压强不变说明各物质浓度保持不变,反应达到化学平衡状态,A正确;v正(N2O4)=2v逆(NO2)说明正、逆反应速率不相等,反应没有达到化学平衡状态,B错误;由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,容器的容积不变,则气体密度始终不变,气体密度不变不能说明反应达到化学平衡状态,C错误;容器内气体颜色不变说明各物质浓度保持不变,反应达到化学平衡状态,D正确。
6.C H(g)+H(g) H2(g)的ΔH=(0-218×2)kJ·mol-1=-436 kJ·mol-1,故H2的键能为436 kJ·mol-1,A正确;O2的键能为498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,B正确;HO(g)+O(g) HOO(g)的ΔH= -278 kJ·mol-1,则HOO中氧氧单键的键能为278 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,故解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2,C不正确;H2O(g)+O(g) H2O2(g)的ΔH=[-136-(-242+249)]kJ·mol-1= -143 kJ·mol-1,D正确。
7.D 设O2中化学键的键能为x kJ·mol-1,依题意有:(2×436+x)-4×463= -482,解得x=498,2O(g) O2(g)为化学键的形成过程,为放热过程,故ΔH=-498 kJ·mol-1。
8.C 根据图像知,N2(g)+O2(g)2NO(g)为吸热反应,ΔH= +180 kJ·mol-1,A项错误;B项反应为放热反应,ΔH=-90 kJ·mol-1,错误;N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,每反应1 mol N2和 1 mol O2断开化学键吸收的能量为(946+498) kJ,则形成2 mol NO中化学键所释放的能量为(946+498-180) kJ=1 264 kJ,所以形成1 mol NO中化学键所释放的能量为632 kJ,C项正确、D项错误。
9.答案 (1)-45
解析 (1)根据图1, mol N2(g)和 mol H2(g)断键吸收能量为473 kJ+ 654 kJ=1 127 kJ,形成1 mol NH3(g)放出能量为339 kJ+397 kJ+436 kJ= 1 172 kJ,则ΔH=(1 127-1 172) kJ·mol-1=-45 kJ·mol-1。
10.B 该储能电池是二次电池,放电时左侧的电极为负极,电极反应式为Pb-2e-+S PbSO4,右侧的电极为正极,电极反应式为Fe3++e- Fe2+。放电时负极中的Pb转化为PbSO4,负极质量增大,A项错误;储能时装置为电解池,电能转化为化学能,B项正确;放电时H+向正极移动,故H+通过质子交换膜向右侧移动,C项错误;由放电时两极的电极反应式可知,放电总反应为Pb+S+2Fe3+ PbSO4+2Fe2+,D项错误。
11.B N电极为电池正极,海水中溶解的O2可能得电子,电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,故B不正确。
12.C 由充电时电极a的反应可知,电极a发生还原反应,故电极a为阴极,电极b为阳极,A项错误;充电时电极b的反应为2Cl--2e- Cl2,放电时的总反应为Cl2+Na3Ti2(PO4)3 NaTi2(PO4)3+2NaCl,NaCl溶液的浓度增大,NaCl溶液呈中性,故放电时NaCl溶液的pH不变,B项错误、C项正确;每生成1 mol Cl2,转移2 mol e-,结合充电时电极a的反应,可知会有2 mol Na+嵌入电极a,使电极a质量增加46 g,D项错误。
13.B 由题干信息可知,放电时,M极由于Li比Ni更活泼,也比N极上的Sb、Bi、Sn活泼,故M极作负极,电极反应式为Li-e- Li+,N极为正极,电极反应式为3Li++3e-+Bi Li3Bi。由分析可知,放电时,M电极反应为Li-e- Li+,A项错误;由分析可知,放电时,M极为负极,N极为正极,故Li+由M电极向N电极移动,B项正确;充电时,M电极反应为Li++e- Li,故电极质量增大,C项错误;充电时,N电极反应为Li3Bi-3e- 3Li++Bi,D项错误。
14.C 铁作负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,A不正确;电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能,还有部分转化为热能,B不正确;活性炭、铁粉、NaCl溶液构成了原电池,加快了负极铁的腐蚀,C正确;以水代替NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,D不正确。
三年模拟练
1.B 2.C 3.B 4.C 5.D 6.D 7.B 8.D
9.C 10.D
1.B 在t1 min后N2的物质的量仍然在减少,说明反应正向进行,t1 min时未达到平衡状态,故N2的生成速率小于N2的消耗速率,A错误;使用催化剂能够加快反应速率,能缩短到达平衡所需的时间,B正确;根据图像可知0~t2 min内,H2的物质的量减小了2.4 mol,则生成NH3的物质的量为×2.4 mol=1.6 mol,故v(NH3)== mol·L-1·min-1,C错误;该反应是可逆反应,因此反应中通入足量的N2,也不能使H2完全转化为NH3,D错误。
2.C 由题图知,在0~3 min内,消耗n(CO2)=(1-0.9)mol=0.1 mol,消耗n(H2)=(0.5-0.2)mol=0.3 mol,同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于其分子个数之比,则N(CO2)∶N(H2)=0.1 mol∶0.3 mol=1∶3,根据原子守恒知,还生成H2O,所以反应的化学方程式为CO2+3H2 CH3OH+H2O,A错误;0~3 min内,v(H2)== 0.05 mol·L-1·min-1,B错误;根据化学方程式计算,3 min时n(CH3OH)= 0.1 mol,由题图可知,10 min时n(CH3OH)=0.1 mol,则在3~10 min内,反应处于平衡状态,C正确;反应前后气体总质量不变、容器容积不变,则气体密度始终不变,所以混合气体密度不变不能说明反应达平衡状态,D错误。
素养解读 本题以化学反应中物质的物质的量随时间的变化图像为载体,考查化学反应速率的计算和化学平衡状态的判断等知识,体现变化观念与平衡思想的化学学科核心素养。
3.B CH4中碳元素化合价为-4价,CO2中碳元素化合价为+4价, CH3COOH中碳元素平均化合价为0价,所以CH4作还原剂,在原电池中还原剂在负极失电子,被氧化,A正确;负催化剂会减慢反应速率,正催化剂可以加快反应速率,B错误;由题图可知,①→②中反应物能量高于生成物能量,且①→②有碳碳单键形成,C正确;CO2从正极通入,在酸性条件下被还原,生成CH3COOH,电极反应式正确,D正确。
4.C 由电子的流动方向可知左边吸附层为负极,发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O,右边吸附层为正极,发生还原反应,A、B项正确;电池的总反应没有O2参与,C项错误;在原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,D项正确。
5.D 根据SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH1=-41.8 kJ·mol-1,可知在常温、常压下1 mol SO2反应放出41.8 kJ的能量,则标准状况下1 mol SO2反应放出的能量大于41.8 kJ,所以Q>41.8,A错误;可逆反应,转化率不可能达到100%,增大压强不可能使SO2全部转化为SO3,B错误;SO2的生成速率和NO的消耗速率相等,不能说明正、逆反应速率相等,反应不一定达到平衡状态,C错误;SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)反应中,N元素化合价由+4降低为+2,标准状况下,该反应中每生成22.4 L NO转移电子的数目约等于×2×6.02× 1023 mol-1=2×6.02×1023,D正确。
6.D 由题图可知反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,A、C项错误;(CH3)3C+比(CH3)3CCl活泼,B项错误;增大反应物浓度和升高温度均可加快反应速率,D项正确。
7.B 使用催化剂不能改变反应放出的热量,A错误;在②→③过程中,存在H—H键、键的断裂,形成N原子和H原子,B正确;NH3中含有N—H键,为极性键,C错误;合成氨为放热反应,则反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量,D错误。
8.D 反应开始时反应速率增大,可能是该反应放热,温度升高,也可能是反应速率随c(H+)的增大而加快,A错误;根据Cl+3HS 3S+Cl-+3H+,则v(Cl)∶v(Cl-)=1∶1,纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线重合,B错误;由于v(Cl)=,即Δc(Cl)=v(Cl)×Δt,故图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内Cl的物质的量浓度的减少量,C错误;随着反应的进行,反应物的浓度减小,反应速率减小,所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小,D正确。
9.C 电极A上C6H12O6转化为CO2,碳元素化合价升高,失电子,电极A为电池的负极,电极B上转化为N2,氮元素化合价降低,得到电子,电极B为电池的正极。电极A的电极反应式是C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+,电极A附近溶液酸性增强,pH减小,A项错误;电子由电极A经负载流向电极B,B项错误;放电时,电极B反应为2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O,C项正确;未知CO2是否处在标准状况下,不可计算,D项错误。
10.D 当电解质中某离子的浓度越大时,其氧化性或还原性越强,c2>c1,则B极为正极,电极反应式为Ag++e- Ag,A错误;阳离子不能通过阴离子交换膜,B错误;随着反应进行,浓度差有变化,则灵敏电流计指针偏转幅度也有变化,C错误;B极为正极,A极为负极,A极失电子,发生氧化反应,电极反应式为Ag-e- Ag+,N通过阴离子交换膜从B极区移向A极区,A极区AgNO3浓度增大,D正确。
11.答案 (1)2NH3 N2+3H2
(2)小于
(3)0.024
(4)BC
(5)2 适当增大氨气的浓度(合理即可)
解析 (3)充入2 mol NH3发生该反应,5 min末测得容器中n(NH3)= 1.2 mol,v(NH3)==0.016 mol·L-1·min-1,v(H2)=v(NH3)= 0.024 mol·L-1·min-1。
(4)该反应是可逆反应,NH3不能完全转化,则NH3的浓度不可能为0,A错误;反应达到化学平衡时各物质的浓度不再改变,则H2的物质的量保持不变可说明达到平衡,B正确;正反应速率与逆反应速率相等说明反应达到平衡状态,C正确;NH3、N2、H2的物质的量之比为2∶1∶3,不能说明反应达到平衡状态,D错误。
(5)由反应2NH3 N2+3H2可知,生成3 mol H2时转移6 mol电子,装置中生成1 mol H2时,电路中通过2 mol电子;为提高制取氢气的反应速率,可采取的方法是适当增大氨气的浓度。
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