专题6测评
可能用到的相对原子质量:H-1、C-12、O-16、Mg-24、Zn-65
一、单项选择题(共14题,每题3分,共42分。每题只有一个选项最符合题意)
1. [2023福建龙岩连城一中月考]下列过程能将化学能转化为电能的是( )
A B C D
冰雪融化 水力发电 太阳能集热 锂电池放电
2. [2023福建漳州华安期中]在生产、生活中有如下做法,其中与化学反应速率无关的是( )
A.在糕点包装内放置除氧剂
B.在铁制品表面刷油漆
C.将面团放在温热处发酵
D.在糖果制作中添加着色剂
3.下列有关化学反应中能量变化的描述不正确的是( )
A.水从气态转化成液态的过程是一个放热反应
B.等质量的甲烷,直接燃烧的能量利用率小于制成燃料电池的能量利用率
C.化学键的断裂和形成是化学反应中存在能量变化的重要原因
D.一个化学反应的正反应是放热反应,则其逆反应一定是吸热反应
[2023江苏连云港海州期中]阅读下面资料,完成4~5题。
高纯硅(Si)是当今科技的核心材料,是现代电子信息工业的关键材料。利用高纯硅可制成计算机内的芯片和CPU,还可以制成太阳能光伏电池。目前,中国已经成为世界太阳能电池生产第一大国。制备高纯硅的反应为 SiCl4+2H2Si+4HCl。
4.下列反应条件的改变对反应速率的影响正确的是( )
A.适当升高温度能加快反应速率
B.减小H2的压强对反应速率没有影响
C.增大H2的浓度能减缓反应速率
D.及时移走Si固体,能增大反应速率
5.制取高纯硅的反应为吸热反应,下列说法正确的是( )
A.断开H—H键放出能量
B.形成Si—Si键放出能量
C.需要高温的反应都是吸热反应
D.反应物的总能量大于生成物的总能量
6. [2023湖北荆州月考]中科院化学所某团队报道了石墨烯纳米阵列直接生长集成智能固体镁水电池。图中VB表示电池两极电压,CB表示“普通电池”。下列叙述错误的是( )
A.放电时镁发生氧化反应
B.放电时石墨烯纳米阵列作正极
C.放电时电子由镁极流向石墨极
D.消耗12 g Mg理论上转移2 mol电子
7. [2023广东江门一中月考]能量之间可相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是( )
图Ⅰ 图Ⅱ
A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
B.化石燃料是可再生能源,燃烧时将化学能转变为热能
C.如图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
D.金刚石转化为石墨能量变化如图Ⅱ所示,则金刚石比石墨稳定
8.科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中,有CO断键形成C和O的过程
C.CO和O生成了具有共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
9. [2023湖北武汉实验外国语学校月考]某实验小组将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中,用传感器探究反应过程中温度和压强的变化,结果如图,下列说法不正确的是( )
A.反应过程中有热量放出
B.50 s时,溶液中溶质只有AlCl3
C.0~50 s,发生稀盐酸与Al2O3的反应
D.100~140 s,压强减小是因为温度降低
10.如图所示是425 ℃时,在1 L密闭容器中发生化学反应的物质的浓度随时间的变化示意图。
① ②
下列叙述错误的是( )
A.图①中t0时,三种物质的物质的量相同
B.图①中t0时,反应达到平衡状态
C.图②中的逆反应为H2(g)+I2(g)2HI(g)
D.图①②中当c(HI)=3.16 mol·L-1时,反应达到平衡状态
11.以下四位同学的观点正确的是( )
A.根据反应Cu+H2SO4(稀)CuSO4+H2↑设计的原电池中,铜作负极
B.钠块与铜用导线连接后插入稀盐酸中,发现铜的表面很快有大量的气泡冒出
C.根据原电池原理,可以将反应2H2+O22H2O设计成原电池,且H2在负极反应
D.构成闭合回路是形成原电池的必备要素之一,电子在此闭合回路中从负极流经导线到达正极,再从正极经电解质溶液流回负极
12. [2023江苏南京航空航天大学附属高级中学期中]“碳呼吸电池”是一种新型化学电源,其工作原理如图。
下列说法正确的是( )
A.该装置能将电能转变为化学能
B.正极的电极反应为C2+2e-2CO2↑
C.每得到1 mol草酸铝,电路中转移3 mol电子
D.利用该技术可捕捉大气中的CO2
13. [2023江西赣州期中]一定温度下,在2 L恒容密闭容器中投入一定量A、B,发生反应:3A(g)+bB(g)cC(g),12 s时生成0.8 mol C,A、B物质的量变化如图。下列说法错误的是( )
A.b=1,c=2
B.平衡时向容器中充入A,反应速率加快
C.平衡时气体总压强是起始的
D.若混合气体平均相对分子质量不变,该反应达到平衡状态
14. [2023江苏淮安马坝高中期中]在25 ℃、101 kPa下,1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ,下列热化学方程式正确的是( )
A.CH3OH(l)+O2(g)(g)+2H2O(l) ΔH=+725.76 kJ·mol-1
B.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-1 451.52 kJ·mol-1
C.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-725.76 kJ·mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=+1 451.52 kJ·mol-1
二、非选择题(共4小题,共58分)
15. (14分)[2023江苏连云港期中]化学反应总是伴随着能量的转化,给世界带来了生机和光明。
(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等多种作用。
①制作冷敷袋可以利用 (填字母)。
a.放热的化学变化 b.吸热的化学变化
c.放热的物理变化 d.吸热的物理变化
②某品牌冷敷袋是利用十水合碳酸钠(Na2CO3·10H2O)与硝酸铵在一定条件下反应起作用的,该反应过程中有两种气体产生。反应的化学方程式为
。
(2)市场出现的“暖贴”中主要成分是铁粉、炭粉、少量氯化钠和水等,“暖贴”用塑料袋密封,使用时从塑料袋中取出轻轻揉搓就会释放热量,用完后袋内有大量铁锈生成。
①“暖贴”中炭粉的作用是
。
②产生大量铁锈的主要原因是
。
(3)氢能是发展中的新能源,与汽油相比,H2作为燃料的优点是 。H2直接燃烧的能量转换率 (填“高于”“等于”或“低于”)燃料电池。
16. (14分)[2023山东枣庄三中期中]通过化学方法可使能量按人们所期望的形式转化,从而开辟新能源和提高能量转化率。回答下列问题:
(1)根据构成原电池本质判断,如下反应可以设计成原电池的是 (填字母)。
A.O
B.2CO+O22CO2
C.2H2O2H2↑+O2↑
D.Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2
(2)为了探究化学反应中的能量变化,某同学设计了如图两个实验。有关实验现象,下列说法正确的是 (填标号)。
甲 乙
A.图甲和图乙的气泡均产生于锌棒表面
B.图乙中产生气体的速率比图甲快
C.图甲中温度计显示的最高温度高于图乙中温度计显示的最高温度
D.图甲和图乙中温度计显示的温度相等,且均高于室温
(3)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量,其工作原理如图所示,可在固体电解质中自由移动。则NiO电极上发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应;Pt电极上的电极反应式为 。
(4)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率,因而受到重视。可用碳酸锂和碳酸钠的熔融盐混合物作电解质,一氧化碳为负极燃气,空气与二氧化碳的混合气为正极助燃气,制得在650 ℃下工作的燃料电池,其负极反应为CO+C-2e-2CO2。
①正极反应式为 。
②总反应式为 。
17. (12分)[2023江苏省响水中学月考]原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步,是化学对人类的一项重大贡献。
Ⅰ.将纯锌片和纯铜片按如图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:
(1)下列说法正确的是 (填字母)。
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.乙中铜片上没有明显变化
C.甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D.甲、乙两烧杯中溶液的 pH均增大
(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲 (填“>”“<”或“=”)乙。
(3)当甲中溶液质量增重31.5 g时,电极上转移电子的物质的量为 。
Ⅱ.新能源汽车的推广使用有利于环境保护,降低碳排放。实施低碳经济是今后经济生活的主流。回答下列问题:
(4)下列措施不利于有效减少二氧化碳的是 (填字母)。
A.植树造林,保护森林,保护植被
B.加大对煤和石油的开采,并鼓励使用液化石油气
C.大力发展风能、水力、潮汐能发电和核电,大力推行太阳能的综合开发
D.推广使用节能灯和节能电器,使用空调时夏季温度不宜设置过低,冬天不宜过高
(5)用CO2合成燃料甲醇(CH3OH)是碳减排的新方向。现进行如下实验:某温度下在体积为1 L的密闭容器中,充入2 mol CO2和6 mol H2,发生反应: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
①能判断该反应已达化学平衡的标志是 (填字母)。
a.CO2百分含量保持不变
b.容器中混合气体的质量保持不变
c.容器中H2浓度与CO2浓度之比为3∶1
d.CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等
②现测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:
从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)= 。
18. (18分)[2023湖南联考期中]化学反应是人类获取能量的重要途径,我们可以通过化学反应实现化学能向热能、电能的直接转化。
Ⅰ.回答下列问题:
(1)从能量变化角度研究反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)。下图能正确表示该反应中能量变化的是 (填字母)。
A B
(2)从断键和成键角度分析上述反应中能量的变化。部分化学键的键能如下表:
化学键 H—H OO H—O
键能(kJ·mol-1) 436 496 463
则常温常压下,1 mol H2在空气中充分燃烧,生成1 mol H2O(g)放出热量 kJ。
Ⅱ.各类电池广泛用在交通工具(如电动汽车、电动自行车等)上,实现了节能减排,也为生活带来了极大的便利。
(3)传统汽车中使用的电池主要是铅蓄电池,其构造如图所示。
①电池工作时,电子由 (填“Pb”或“PbO2”)流出。
②该电池的工作原理为PbO2+Pb+2S+4H+2PbSO4+2H2O,其工作时电解质溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)氢氧燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢氧燃料电池的内部结构如图所示:
①a气体是 。
②电池每消耗标准状况下5.6 L氢气,电路中通过的电子数目为 。
Ⅲ.为了更好地利用化学反应中物质和能量的变化,在化学研究和工业生产中还需要关注化学反应的快慢和限度。能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要因素。某温度下,向2.0 L的恒容密闭容器中充入 2.0 mol N2和2.0 mol H2,发生反应,实验数据如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(NH3)/mol 0 0.24 0.36 0.40 0.40
(5)0~50 s内的平均反应速率v(N2)= 。
(6)为加快反应速率,可采取的措施是 (填字母)。
a.升高温度 b.增大容器体积
c. 加入合适的催化剂
(7)上述反应中,氢气的平衡转化率为 。
专题6测评
1.D 解析冰雪融化要吸热,将热能转化为内能,A错误;水力发电是水的势能转化为动能,再转化为电能的过程,B错误;太阳能集热是将太阳能转化为热能的过程,C错误;锂电池为原电池装置,将化学能转化为电能,D正确。
2.D 解析在糕点包装内放置除氧剂吸收氧气,降低氧气的浓度,减慢氧化还原反应的速率,A不符合题意;在铁制品表面刷油漆隔绝空气,降低金属腐蚀的速率,B不符合题意;将面团放在温热处发酵,升高温度加快反应速率,C不符合题意;在糖果制作中添加着色剂与速率无关,D符合题意。
3.A
4.A 解析升高温度能加快反应速率,A正确;减小H2的压强,反应速率减慢,B错误;增大H2的浓度能加快反应速率,C错误;及时移走Si固体,对反应速率没有影响,D错误。
5.B 解析断开H—H键吸收能量,A错误;形成Si—Si键放出能量,B正确;反应条件与反应放热吸热没有绝对关系,C错误;吸热反应反应物的总能量小于生成物的总能量,D错误。
6.D 解析观察图示,电子由负极流向正极,故镁为负极,发生氧化反应,A正确;石墨为正极,B正确;电子由镁极经外电路流向石墨极,C正确;Mg-2e-Mg2+,12gMg的物质的量为0.5mol,完全反应时理论上转移1mol电子,D错误。
7.A 解析化学键的断裂和生成使化学反应中有能量变化,化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂和生成,A正确;化石燃料是不可再生能源,B错误;图Ⅰ中没有构成闭合回路,则不能将化学能转变为电能,C错误;图Ⅱ中反应物总能量大于生成物总能量,则石墨能量更低,更稳定,D错误。
8.C 解析由题图可知反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,A错误;由题图可知不存在CO的断键过程,B错误;CO与O形成CO2,CO2含有共价键,C正确;状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程,而不是与氧气反应,D错误。
9.B 解析未打磨的铝片表面有一层致密的氧化铝氧化膜,氧化铝与稀盐酸发生反应生成氯化铝和水,此时无气体放出,所以压强变化不大,氧化膜被损耗完以后,裸露的铝与稀盐酸发生反应生成氯化铝和氢气,压强增大,根据温度随反应过程中变化情况可知,密闭容器中温度升高,则说明铝与稀盐酸反应放热。根据分析可知,50~100s体系温度有升高,反应放热,A正确;50s时,氧化铝与盐酸反应完,铝还没来得及反应,所以溶液中盐酸过量,溶质主要为AlCl3和HCl,B错误;起初0~50s,发生稀盐酸与Al2O3的反应,C正确;100s之后反应停止,压强减小是因为温度降低,D正确。
10.B 解析图①中t0时,H2、I2、HI的物质的量浓度相等,但未保持不变,没有达到平衡状态。
11.C 解析铜与稀硫酸不反应,无法设计成原电池,A错误;钠能与盐酸剧烈反应放热而熔化,不能作为电极材料,B错误;电子在负极生成经导线流向正极,在正极被消耗,不可能经过电解质溶液,D错误。
12.D 解析该装置为原电池,化学能转变为电能,A错误;Al为活泼金属作负极,通入CO2的电极作正极,得到电子,化合价降低,可知CO2得电子生成C2,电极反应为2CO2+2e-C2,B错误;1mol草酸铝含2molAl3+,则有2molAl单质失去6mol电子,C错误;该装置中CO2最后生成C2,可以捕捉大气中的CO2,减弱温室效应,D正确。
13.C 解析12s时,反应已达到平衡状态,生成0.8molC,由图可知,A、B分别消耗的物质的量为(1.6-0.4)mol=1.2mol、(1.0-0.6)mol=0.4mol,由物质的转化量之比等于化学计量数之比可得1.2∶0.4∶0.8=3∶1∶2,则b=1,c=2,A正确;容器容积不变,平衡时向容器中充入A,反应物浓度增大,反应速率加快,B正确;起始总物质的量为(1.6+1.0)mol=2.6mol,由A分析知,平衡时混合气体总物质的量为(0.4+0.6+0.8)mol=1.8mol,恒温恒容条件下,气体的压强之比等于其物质的量之比,则,即平衡时气体总压强是起始的,C错误;由A分析知,该反应3A(g)+B(g)2C(g)为气体分子数减小的反应,则混合气体总的物质的量是个变量,反应前后混合气体的总质量不变,因此混合气体的平均相对分子质量是个变量,当其不变时,说明反应达平衡状态,D正确。
14.B 解析1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,则32g甲醇即1mol甲醇燃烧放出的热量为725.76kJ,64g甲醇即2mol甲醇燃烧放出的热量为1451.52kJ,则热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76kJ·mol-1或2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1451.52kJ·mol-1。
15.答案 (1)①bd ②Na2CO3·10H2O+2NH4NO32NaNO3+2NH3↑+CO2↑+11H2O (2)①炭粉、铁粉、少量氯化钠和水构成原电池,炭粉作正极 ②铁为负极失去电子被氧化成Fe2+,与正极生成的OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3在一定条件下发生脱水反应,生成红色的铁锈 (3)污染小、可再生、来源广、燃烧热值高等 低于
解析(1)①制作冷敷袋,需要吸收外界能量,使环境温度降低,可以利用吸热的化学变化或吸热的物理变化。②Na2CO3·10H2O和硝酸铵反应有两种气体产生,生成的气体只能是氨气和二氧化碳,反应的化学方程式为Na2CO3·10H2O+2NH4NO32NaNO3+2NH3↑+CO2↑+11H2O。
(2)①铁粉、炭粉、少量氯化钠和水构成原电池,铁为负极、炭粉为正极,“暖贴”中炭粉的作用是作正极。②铁粉、炭粉、少量氯化钠和水构成原电池,铁为负极失去电子被氧化成Fe2+,与正极生成的OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3在一定条件下发生脱水反应,生成红色的铁锈。
(3)H2作为燃料的优点是污染小、可再生、来源广、燃烧热值高等。原电池能提高能量利用率,H2直接燃烧的能量转换率低于燃料电池。
16.答案 (1)BD (2)BC (3)氧化 O2+4e-2 (4)①O2+4e-+2CO22C ②2CO+O22CO2
解析(1)根据构成原电池本质可知,原电池反应为氧化还原反应,同时是放热反应。A.不是氧化还原反应,不可以设计成原电池,错误;B.是氧化还原反应,且是放热反应,可以设计成原电池,正确;C.是氧化还原反应,但为吸热反应,故不可以设计成原电池,错误;D.是氧化还原反应,且是放热反应,可以设计成原电池,正确。
(2)图甲的气泡产生于锌棒表面,图乙形成原电池,氢离子在铜棒表面得电子,气泡产生于铜棒表面,A错误;图乙形成原电池,产生气体的速率比图甲快,B正确;图甲中反应的化学能全部转化为热能,而图乙中的化学能部分转化为电能,部分转化为热能,故图甲中温度计显示的最高温度高于图乙中温度计显示的最高温度,且均高于室温,C正确、D错误。
(3)原电池中,NiO电极为负极,电极上NO失电子发生氧化反应生成NO2;Pt电极为正极,O2在正极上发生还原反应生成,电极反应式为O2+4e-2。
(4)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧,故总反应式为2CO+O22CO2,已知负极反应为CO+C-2e-2CO2,由总反应式减去负极反应可得,正极反应式为O2+4e-+2CO22C。
17.答案 (1)BD (2)> (3)1 mol (4)B (5)①ad
②0.375 mol·L-1·min-1
解析(1)乙没有形成闭合回路,没有构成原电池,乙不能把化学能转变为电能,A错误;乙没有构成原电池,铜和稀硫酸不反应,乙铜片上没有明显变化,B正确;甲构成原电池,甲中铜片发生反应2H++2e-H2↑,铜片质量不变,C错误;甲、乙两烧杯中都发生反应Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,溶液的pH均增大,D正确。
(2)甲构成原电池,在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲>乙。
(3)甲中发生反应Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,根据差量法可得(设消耗Znxmol):
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
65xg 2xg
65x-2x=31.5,解得x=0.5,根据Zn-2e-Zn2+可知,电极上转移电子的物质的量为1mol。
(4)A.植物光合作用吸收二氧化碳,植树造林,保护森林,保护植被,有利于有效减少二氧化碳;B.化石燃料燃烧产生大量二氧化碳,加大对煤和石油的开采,并鼓励使用液化石油气,不利于有效减少二氧化碳;C.大力发展风能、水力、潮汐能发电和核电,大力推行太阳能的综合开发,有利于减少化石燃料消耗,有利于有效减少二氧化碳;D.推广使用节能灯和节能电器,使用空调时夏季温度不宜设置过低,冬天不宜过高,有利于减少化石燃料消耗,有利于有效减少二氧化碳。
(5)①a.CO2百分含量保持不变,则CO2的浓度不变,说明反应达到平衡状态;b.根据质量守恒,容器中混合气体的质量是恒量,容器中混合气体的质量保持不变,反应不一定平衡;c.投料比与反应系数比相等,H2浓度与CO2浓度之比始终为3∶1,容器中H2浓度与CO2浓度之比为3∶1,反应不一定平衡;d.CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态。②根据图示,从反应开始到平衡,CO2的浓度降低1.5mol·L-1,则氢气的浓度降低4.5mol·L-1,氢气的平均反应速率v(H2)==0.375mol·L-1·min-1。
18.答案 (1)A (2)242 (3)①Pb ②增大 (4)①H2(或氢气) ②3.01×1023 (5)0.001 2 mol·L-1·s-1 (6)ac (7)30%
解析(1)氢气与氧气反应为放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,则A符合。
(2)反应H2(g)+O2(g)H2O(g),断键吸收的热量为436kJ+×496kJ=684kJ,成键放出的热量为2×463kJ=926kJ,故该反应放出的热量为926kJ-684kJ=242kJ。
(3)①铅蓄电池中,Pb为负极,失电子被氧化,电子由Pb电极流出。②根据总反应可知,放电过程中消耗了氢离子,产生了水,溶液的氢离子浓度下降,酸性减弱,pH增大。
(4)①由图可知,放电时H+向右移动,则右端通入气体b的为正极,则b为氧气,a为氢气。②根据题意,负极电极反应为H2-2e-2H+,n(H2)==0.25mol,则电路中通过的电子数目为0.25mol×2×6.02×1023mol-1=3.01×1023。
(5)根据表格数据可知在0~50s内NH3的物质的量增加了0.24mol,则由物质反应转化关系可知会消耗0.12molN2,故v(N2)==0.0012mol·L-1·s-1。
(6)升高温度,能加快反应速率,a正确;增大容器的体积,导致物质的量浓度减小,反应速率减小,b错误;加入合适催化剂,反应速率加快,c正确。
(7)根据表格中的数据可知,平衡时生成氨气0.4mol,则消耗氢气0.6mol,故H2的转化率=×100%=30%。专题6第二单元 第1课时 放热反应与吸热反应热化学方程式
必备知识基础练
1.[2023江苏盐城大丰区新丰中学校考期中]下列变化属于放热反应的是( )
A.碘蒸气凝华
B.浓硫酸稀释
C.盐酸与氢氧化钠溶液反应
D.石灰石分解的反应
2.[2023江苏南京期中]SO3+H2OH2SO4为放热反应,下列说法正确的是( )
A.化学反应过程中的能量变化不服从能量守恒定律
B.吸热反应都需要加热
C.放热反应都不需要加热
D.化学反应中能量变化,除了热量外,还可以是光能、电能
3.[2023江苏宿迁统考期中]下列反应属于吸热反应且属于氧化还原反应的是( )
A.二氧化碳与炽热的碳生成一氧化碳的反应
B.葡萄糖在人体内氧化分解
C.柠檬酸与碳酸氢钠的反应
D.锌粒与稀H2SO4反应制取H2
4.[2023江苏连云港阶段练习]已知:H2 (g)+F2(g)2HF(g) ΔH=- 270 kJ · mol-1,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270 kJ热量
B.1 mol 氢气与1 mol 氟气反应生成2 mol 液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
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1 mol的氢气和1 mol 的氟气吸收270 kJ热量
5.[2023江苏徐州期中]N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25 ℃、101 kPa下,8 gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时,放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式正确的是( )
A.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534 kJ· mol-1
B.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)
ΔH=+534 kJ· mol-1
C.N2H4+O2N2+2H2O
ΔH=-534 kJ· mol-1
D.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)
ΔH=-133.5 kJ· mol-1
6.如图所示,在小试管里加入2 g新制备的无水硫酸铜,把小试管套在具支试管内。在U形管内加入少量红墨水。打开T形管螺旋夹,使U形管内两边的液面处于同一水平面。再夹紧螺旋夹,把水滴入小试管内,白色的无水硫酸铜完全变成蓝色的五水硫酸铜晶体,可观察到U形管右侧的液面立即下降,左侧的液面上升。
(1)①写出上述反应的化学方程式: 。
②该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)如果U形管内两边的液面处于同一水平面后,在小试管内先加入Ba(OH)2·8H2O晶体,再加入NH4Cl固体,用玻璃棒不断搅拌,则可观察到U形管中的现象为
。
关键能力提升练
7.下列实验现象中,不能说明相应的化学反应是放热反应的是( )
选项 A B
实验装置
实验现象 温度计的示数增大 反应开始后,气球慢慢胀大
续表
选项 C D
实验装置
实验现象 反应开始后,甲侧液面低于乙侧液面 反应开始后,针筒活塞向右移动
8.一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中●和○代表不同元素的原子。
下列关于此反应说法错误的是( )
A.一定属于吸热反应
B.一定属于可逆反应
C.一定属于氧化还原反应
D.一定属于分解反应
9.[2023江苏徐州阶段练习]在一定条件下,将64 g二氧化硫气体氧化成三氧化硫气体时,实验测得放出的热量为78.64 kJ,已知二氧化硫在此条件下的转化率为80%。下列热化学方程式书写正确的是( )
A.SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.3 kJ· mol-1
B.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(l) ΔH=-196.6 kJ· mol-1
C.SO2(g)+O2(g) SO3(g) ΔH=-78.64 kJ· mol-1
D.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=+196.6 kJ· mol-1
10.化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。
(1)0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5 kJ热量,其热化学方程式为
。
(2)家用液化气的主要成分之一是丁烷(C4H10)。当1 g丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时,放出热量50 kJ。试写出丁烷燃烧的热化学方程式: 。
11.[2023河北故城高级中学月考]某化学实验小组设计了如图三套实验装置探究化学能与热能的转化关系(装置中夹持仪器已略去)。回答下列问题:
甲 乙
丙
(1)观察到甲装置中的实验现象是 ;产生该现象的原因是
。
(2)将乙装置中外层具支试管的支管与虚线框内的①连接,烧杯处实验现象是 ;支管与②连接,U形管中的实验现象是 。钠与水的总能量 (填“大于”或“小于”)生成物的能量。
(3)装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上,支管处的白色粉末(无水硫酸铜)变为蓝色,其原因是
。
学科素养创新练
12.在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸(均足量),将两个各装有0.3 g NaHCO3和Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口(如图)。将气球内的NaHCO3和Na2CO3同时倒入试管中。
(1)①Ⅰ试管和Ⅱ试管中分别发生反应的离子方程式:
;
。
②两支试管中的现象为 。
③甲同学用手触摸试管,发现盛NaHCO3粉末的试管变冷,而盛Na2CO3粉末的试管变热。由此他得出:不管其状态如何,NaHCO3和盐酸反应为吸热反应,而Na2CO3和盐酸反应为放热反应。甲得出结论的方法是否正确 (填“正确”或“不正确”)。
(2)为研究两反应是吸热反应还是放热反应,继续进行了下列实验(每次实验各做三次平行实验,取平均值):
序号 试剂1 试剂2 混合前温度/℃ 混合后最高或最低温度/℃
① 50 mL水 2.5 g NaHCO3固体 20 18.5
② 50 mL水 3.2 g Na2CO3固体 20 23.3
③ 35 mL稀盐酸 含2.5 g NaHCO3的饱和溶液15 mL 20 18.8
④ 35 mL稀盐酸 含3.2 g Na2CO3的饱和溶液15 mL 20 21.2
通过上述实验可得出三条结论:
①NaHCO3的溶解是 (填“吸热”或“放热”,下同)过程。
②Na2CO3的饱和溶液和盐酸的反应是 反应。
③NaHCO3的饱和溶液和盐酸的反应是 反应。
第1课时 放热反应与吸热反应 热化学方程式
1.C 解析 碘凝华为放热过程,A错误;浓硫酸稀释是放热过程,B错误;盐酸和氢氧化钠溶液反应是放热反应,C正确;石灰石分解是吸热反应,D错误。
2.D 解析 化学反应过程中的能量变化服从能量守恒定律,故A错误;反应中能量变化与反应条件无关,则吸热反应不一定需要加热,故B错误;有些放热反应也需要加热,如铝热反应在高温下进行,但为放热反应,故C错误;化学反应中能量变化,除了热量外,还可以是光能、电能,故D正确。
3.A 解析 二氧化碳与炽热的碳生成一氧化碳的反应,碳元素化合价改变,属于吸热反应且属于氧化还原反应,故选A;葡萄糖在人体内氧化分解,属于放热反应,故不选B;柠檬酸与碳酸氢钠的反应是吸热反应,元素化合价不变,属于非氧化还原反应,故不选C;锌粒与稀H2SO4反应制取H2属于放热反应,故不选D。
4.D 解析 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;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;该反应是放热反应,所以在相同条件下,2mol 氟化氢气体的总能量小于1mol 氢气与1mol 氟气的总能量,C错误;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。
5.A 解析 8gN2H4(g)的物质的量为0.25mol,根据热化学方程式的意义以及热化学方程式的书写方法,则0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时,放出 133.5kJ热量,则 1molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时,放出133.5kJ×4=534kJ的热量,热化学方程式为 N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534kJ·mol-1,所以A正确。
6.答案 (1)①CuSO4+5H2OCuSO4·5H2O ②放热
(2)U形管右侧液面上升,左侧液面下降
解析 (1)滴入水后,CuSO4+5H2OCuSO4·5H2O,现象是U形管右侧液面下降,左侧液面上升,可知是具支试管内气体受热膨胀、压强增大所致,所以此反应是放热反应。
(2)Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O,反应吸热,导致具支试管内气体压强减小,U形管中右侧液面上升,左侧液面下降。
7.D
8.A 解析 根据示意图可知,该反应的反应物是一种,生成物是两种,该反应属于分解反应,一般的分解反应是吸热反应,但也有的分解反应如2H2O22H2O+O2↑是放热反应,A错误、D正确;根据图示可知有一部分反应物未参加反应,所以该反应是可逆反应,B正确;该反应中有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,C正确。
9.A 解析 放热反应ΔH<0,反应热为热化学方程式中化学计量数的物质完全反应时的热量变化。64gSO2气体的物质的量是n(SO2)==1mol,由于其转化率是80%,发生反应的SO2的物质的量是1mol×80%=0.8mol,0.8molSO2发生反应转化为SO3气体放出热量Q=78.64kJ,则1molSO2气体与O2反应转化为SO3气体时放出热量为=98.3kJ,所以该反应的热化学方程式为SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.3kJ·mol-1,故合理选项是A。
10.答案 (1)B2H6(g)+3O2(g)B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH=-2 165 kJ·mol-1 (2)C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2 900 kJ·mol-1
解析 (1)根据题意可知,1mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ×=2165kJ热量,其热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2165kJ·mol-1。
(2)根据题意可知,1mol丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时,放出热量50×kJ=2900kJ,所以丁烷燃烧的热化学方程式为C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2900kJ·mol-1。
11.答案 (1)试管内有气泡产生,烧杯内有固体析出 镁与稀盐酸反应产生氢气且是放热反应,氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小,溶质析出 (2)支管连接的导管口处有气泡产生
红墨水的液面左低右高 大于 (3)水与生石灰反应放热,温度升高,水被蒸发,无水硫酸铜白色粉末遇水变蓝
解析 (1)镁片和稀盐酸反应:Mg+2HClMgCl2+H2↑,所以试管内有气泡产生;且该反应放出热量,烧杯中温度升高,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,所以烧杯中析出Ca(OH)2固体。
(2)水与钠反应产生氢气,将具支试管的支管与虚线框内的①连接,实验现象是钠浮于水面上,并在水面上到处游动,发出“嘶嘶”的响声,熔成闪亮的小球,最后消失,烧杯中的导管口有气泡冒出;支管与②连接,由于压强原因U形管中的红墨水向右管移动;上述实验现象说明具支试管中的空气受热膨胀,则钠与水的反应为放热反应,说明钠与水的总能量大于生成物的总能量。
(3)装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上,支管处的白色粉末(无水硫酸铜)变为蓝色,其原因是生石灰和水反应放出的热量使水挥发,无水硫酸铜遇水变蓝。
12.答案 (1)①HC+H+CO2↑+H2O C+2H+CO2↑+H2O ②两支试管中都产生大量气泡,但加入NaHCO3的试管中产生气泡的速度要快得多 ③不正确
(2)①吸热 ②放热 ③吸热
解析 (1)①见答案。②与同浓度盐酸反应时,NaHCO3比Na2CO3剧烈,产生气泡的速度快。③甲得出结论的方法不正确,因为两种粉末与盐酸的反应包括两个过程:一是粉末的溶解过程,二是在溶液中与盐酸的反应过程。
(2)由表中数据①②可知,NaHCO3固体的溶解是吸热的,Na2CO3固体的溶解是放热的。分析③④两组数据可知NaHCO3饱和溶液与盐酸反应是吸热的,Na2CO3饱和溶液与盐酸反应是放热的。专题6第二单元 第2课时 化学反应中能量变化的 原因 燃料燃烧释放的能量和氢能的利用
必备知识基础练
1.下列能源组合中,均属于更清洁、更高效能源的一组是( )
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能
⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A.①②③④ B.①⑤⑥⑦⑧
C.③④⑤⑥⑦⑧ D.③⑤⑥⑦⑧
2.[2023江苏南通海安高级中学期中]下列反应过程中能量变化的趋势与图示一致的是( )
A.C+CO22CO
B.CaCO3CaO+CO2↑
C.CH4+2O2CO2+2H2O
D.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O
3.[2023江苏连云港期中]某化学反应中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应为吸热反应
B.该反应只有在加热条件下才能进行
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.中和反应的热量变化趋势与图像所示一致
4.[2023福建福州一中期中]反应A+BC(放热反应)分两步进行:①A+BX(吸热反应),②XC(放热反应)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
A B
C D
5.金刚石和石墨都是碳的单质,石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量。已知12 g石墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为Q1和Q2,下列说法正确的是( )
A.Q2B.金刚石比石墨稳定
C.等物质的量的石墨与金刚石,石墨具有的能量比金刚石高
D.质量相等的石墨与金刚石完全燃烧,生成的二氧化碳一样多
6.[2023江苏省扬州中学开学考试]下图是1 mol NO2与1 mol CO反应生成1 mol CO2和1 mol NO过程中的能量变化示意图。下列说法正确的是( )
A.反应放出的能量为E2-E1
B.反应放出的能量为E2
C.反应吸收的能量为E2-E1
D.反应吸收的能量为E1
7.下表是几种常用燃料(1 mol)完全燃烧时放出的热量:
物质 炭粉(C) 一氧化碳(CO) 氢气(H2) 甲烷(CH4) 乙醇(C2H5OH)
状态 固体 气体 气体 气体 液体
热量/kJ 393.6 282.6 285.8 890.3 1 367
(1)从热量角度分析,目前最适合家庭使用的优质气体燃料是 。
(2)写出管道煤气中的一氧化碳燃烧的热化学方程式: 。
(3)充分燃烧1 mol表中各种燃料,排放出二氧化碳的量最多的是 。
关键能力提升练
8.液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入一种化合物“储油”中,形成“氢油”,便于储存和运输。下列有关说法错误的是( )
A.“氢油”不稳定
B.氢能源属于可再生能源
C.该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破
D.液态储氢项目有利于发展氢能源电动机,从而带来新能源汽车的升级
9.[2023江苏扬州统考期中]工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。N2与H2反应合成氨为可逆反应,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ mol-1。氨气经氧化等步骤制得硝酸,利用石灰乳、尿素等可吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)。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.在②→③过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子
B.该反应中每生成1 mol NH3,转移的电子数目约为6×6.02×1023
C.使用催化剂时(如图途径b),合成氨的反应放出的热量减少
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
10.[2023江苏高一校联考阶段练习]某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.三种化合物中C最稳定
B.两步反应均为吸热反应
C.A与C的能量差为E4
D.AB反应,反应时一定要加热
11.[2023江苏邗江中学月考]根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是( )
A.断裂1 mol NO分子中的化学键,放出632 kJ能量
B.2 mol氧原子结合生成O2(g)时,吸收498 kJ能量
C.该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)的反应热ΔH=-180 kJ· mol-1
12.25 ℃、101 kPa下,煤炭、氢气、天然气和甲醇(CH3OH)等几种燃料的热值依次是约33 kJ·g-1、143 kJ·g-1、约56 kJ·g-1、23 kJ·g-1,则下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s)+O2(g)CO(g)
ΔH=-396 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-896 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH=-286 kJ·mol-1
D.CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=736 kJ·mol-1
13.[2023江苏高一统考期中]如图所示,曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化,下列有关说法中正确的是( )
A.a放出的热量比b多
B.断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要放出2 250.9 kJ的热量
C.1 mol N2和3 mol H2的总键能比2 mol NH3的总键能大
D.1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量
14.[2023江苏淮安中学校考期末]2021年11月20日,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭,成功将高分十一号03星送入预定轨道。N2H4、NH3等均可用作火箭推进剂。请回答下列问题:
(1)某种运载火箭的推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢,一定量的N2H4(l)和H2O2(l)完全反应生成氮气和1 mol气态水的过程中的能量变化如图所示。
①该反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。
②一定量的N2H4(l)与H2O2(l)完全反应生成4 mol H2O(g)时,能量变化情况为 。
③若该反应过程中N2H4中有20 mol共价键发生断裂,则能量变化情况为 。
(2)已知下列数据:
物质 NH3 H2O N2 O2
断裂1mol化学键所需能量/kJ 391 463 942 496
则17 kg氨气完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为 kJ。
学科素养创新练
15.[2023江苏徐州树恩高级中学月考]依据化学能与热能的相关知识回答下列问题:
(1)键能是指在25 ℃、101 kPa,将1 mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B时所需要的能量。显然键能越大,化学键越牢固,含有该键的分子越稳定。如H—H键的键能是436.4 kJ· mol-1,是指使1 mol H2分子变成2 mol H原子需要吸收436.4 kJ的能量。
①已知H—Cl键的键能为431.8 kJ· mol-1,下列叙述正确的是 (填字母)。
A.每生成1 mol H—Cl键放出431.8 kJ能量
B.每生成1 mol H—Cl键吸收431.8 kJ能量
C.每拆开1 mol H—Cl键放出431.8 kJ能量
D.每拆开1 mol H—Cl键吸收431.8 kJ能量
②已知H—Cl键的键能为431.8 kJ· mol-1,Cl—Cl键的键能为242.7 kJ· mol-1,写出氢气在氯气中燃烧生成气态HCl的热化学方程式: 。
(2)已知化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示,回答下列问题:
①1 mol N原子和3 mol H原子生成1 mol NH3(g)的过程 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
②0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
第2课时 化学反应中能量变化的原因
燃料燃烧释放的能量和氢能的利用
1.D
2.C 解析 根据图中信息得到反应物总能量大于生成物总能量,该反应是放热反应。C+CO22CO,以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应(燃烧除外)是吸热反应,故A不符合题意;CaCO3CaO+CO2↑,大多数分解反应是吸热反应,故B不符合题意;CH4+2O2CO2+2H2O,燃烧反应是放热反应,故C符合题意;Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O是吸热反应,故D不符合题意。
3.D 解析 反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,A错误;反应吸放热与反应条件无关,B错误;根据图示,该反应反应物的总能量高于生成物的总能量,C错误;该反应为放热反应,中和反应是放热反应,D正确。
4.A 解析 第一步反应为吸热反应,说明X的能量比A、B的能量和高;第二步反应为放热反应,则X的能量比生成物C的高,且总反应是放热反应,说明反应物A、B的能量总和比生成物C的高,则只有选项A的图像符合题意。
5.D 解析 石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量,相同物质的量的金刚石的能量大于石墨,石墨更稳定,等量的石墨或金刚石完全燃烧时,金刚石放出的热量多,则有Q2>Q1,A错误、B错误、C错误;根据碳元素守恒,质量相等的石墨与金刚石完全燃烧,生成的二氧化碳一样多,D正确。
6.A 解析 根据图像可知,该反应为放热反应,放出的能量为E2-E1,A正确,B、C、D错误。
7.答案(1)甲烷 (2)CO(g)+O2(g)CO2(g)
ΔH=-282.6 kJ·mol-1 (3)乙醇
解析 (1)从热量角度分析可知,气体中燃烧1mol甲烷放出的热量最多,所以目前最适合家庭使用的优质气体燃料是甲烷。
(2)1mol一氧化碳燃烧生成二氧化碳,放热282.6kJ,故热化学方程式为CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-282.6kJ·mol-1 。
(3)充分燃烧1mol表中各种燃料,生成二氧化碳的物质的量:炭粉、CO、甲烷是1mol,而氢气燃烧不产生二氧化碳,乙醇燃烧产生2mol二氧化碳,所以排放出二氧化碳的量最多的是乙醇。
8.A 解析 “氢油”便于储存和运输,说明它比较稳定,故A错误;氢气燃烧生成水,水分解又生成氢气,故属于可再生能源,故B正确;常温常压下可以将氢气融入一种化合物“储油”中,故该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破,故C正确;液态储氢解决了氢能储存难、运输难的问题,能实现氢能的广泛应用,故有利于发展氢能源电动机,从而带来新能源汽车的升级,故D正确。
9.A 解析 根据图中信息,在②→③过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子,故A正确;根据化合价分析氮气中0价氮变为氨气中-3价氮,该反应中每生成1molNH3,转移的电子数目约为3×6.02×1023,故B错误;使用催化剂时(如图途径b),合成氨的反应放出的热量不变,故C错误;合成氨反应是放热反应,反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量,故D错误。
10.A 解析 能量越低越稳定,三种化合物中C能量最低,C最稳定,故A正确;AB为吸热反应,BC为放热反应,故B错误;根据图示,A与C的能量差为E2+E4-E1-E3,故C错误;反应吸放热与反应条件无关,AB的反应不一定要加热,故D错误。
11.C 解析 形成2molNO放出2×632kJ能量,所以1molNO分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量,A错误;1molO2(g)吸收498kJ能量形成2molO原子,原子结合形成分子的过程是化学键形成过程,是放热过程,2molO原子结合生成1molO2(g)时需要放出498kJ能量,B错误;由题给图像可知,N2(g)+O2(g)2NO(g)的ΔH=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2×632kJ·mol-1=180kJ·mol-1,是吸热反应,所以该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,C正确、D错误。
12.B 解析 A.煤炭的热值约33kJ·g-1,则12g煤炭放出的热量约为396kJ,所以热化学方程式为C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-396kJ·mol-1,错误;B.天然气的热值约56kJ·g-1,则16gCH4放出的热量约为896kJ,所以热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-896kJ·mol-1,正确;C.氢气的热值是143kJ·g-1,则4gH2放出的热量为572kJ,所以热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-572kJ·mol-1,错误;D.甲醇(CH3OH)的热值是23kJ·g-1,则32gCH3OH放出的热量为736kJ,所以热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-736kJ·mol-1,错误。
13.D 解析 曲线a和b的反应物总能量和生成物总能量均相同,则a和b放出的热量相等,A错误;旧键断裂吸收热量,则断开1molN2和3molH2的化学键需要吸收2250.9kJ的热量,B错误;该反应是放热反应,反应物的总键能低于生成物的总键能,即1molN2和3molH2的总键能小于2molNH3的总键能,C错误;该反应生成2molNH3(g)放出(2342.9-2250.9)kJ=92kJ热量,则1molNH3(g)完全分解需要吸收46.0kJ的热量,D正确。
14.答案(1)①放热 ②放热641.6 kJ ③放热2 566.4 kJ
(2)315 000
解析 (1)①反应物总能量大于生成物总能量,该反应属于放热反应。②N2H4(l)和H2O2(l)完全反应生成氮气和1mol气态水,放出160.4kJ的能量,一定量的N2H4(l)与H2O2(l)完全反应生成4molH2O(g)时,放出热量4×160.4kJ=641.6kJ。③由N2H4的结构式可知,1molN2H4中含5mol共价键,若该反应过程N2H4中有20mol共价键发生断裂,则反应中消耗4molN2H4(l),生成16molH2O(g),放出的热量为16×160.4kJ=2566.4kJ。
(2)氨气燃烧生成氮气和气态水的化学方程式为4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g),断裂4molNH3(g)与3molO2(g)中的化学键吸收的总能量为4×3×391kJ+3×496kJ=6180kJ,形成2molN2(g)和6molH2O(g)中的化学键放出的总能量为2×942kJ+6×2×463kJ=7440kJ,7440kJ-6180kJ=1260kJ,则1molNH3(g)完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为1260kJ÷4=315kJ,故17kg氨气完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为×315kJ=315000kJ。
15.答案(1)①AD ②H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.5 kJ·mol-1 (2)①放出 b ②放出 (b-a)
解析 (1)①断键吸热,成键放热,H—Cl键的键能为431kJ·mol-1,每生成1molH—Cl键放出431kJ能量,每拆开1molH—Cl键吸收431kJ能量。②H—H键的键能是436.4kJ·mol-1,H—Cl键的键能为431.8kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242.7kJ·mol-1,ΔH=(436.4+242.7-431.8×2)kJ·mol-1=-184.5kJ·mol-1,故氢气在氯气中燃烧生成气态HCl的热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.5kJ·mol-1。
(2)①根据图示,1molN原子和3molH原子生成1molNH3(g)的过程放出bkJ能量。②根据图示,0.5molN2(g)和1.5molH2(g)生成1molNH3(g)的过程放出(b-a)kJ能量。专题6第三单元 第1课时 化学能转化为电能
必备知识基础练
1.下列关于原电池的叙述,正确的是( )
A.构成原电池的正极和负极材料必须是两种活动性不同的金属
B.原电池是将化学能转变为电能的装置
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原
D.原电池放电时,电流的方向是从负极到正极
2.[2023江苏连云港海州期中]某原电池结构如图所示,下列有关该原电池的说法正确的是( )
A.能将电能转换成化学能
B.铁棒是正极
C.石墨棒发生氧化反应
D.电子从铁棒经外电路流向石墨棒
3.[2023江苏梅村高级中学期中]如图为某锌-铜原电池示意图。下列说法正确的是( )
A.电子由铜片通过导线流向锌片
B.溶液中的Cu2+向锌电极移动
C.正极电极反应式:Zn-2e-Zn2+
D.电路中每转移1 mol电子,理论上电解质溶液的质量增加0.5 g
4.[2023河北邯郸大名一中月考]有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
实验装置 装置一 装置二 装置三 装置四
部分实验现象 a极质量减小,b极质量增大 b极有气体产生,c极无变化 d极溶解,c极有气体产生 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A.a>b>c>d B.b>c>d>a
C.d>a>b>c D.a>b>d>c
5.[2023江苏淮安涟水一中月考]钢铁的电化学腐蚀原理如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.钢铁里的铁和碳与电解质溶液形成无数微小的原电池
B.铁电极发生氧化反应
C.负极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-
D.放置一段时间后,铁片上有铁锈出现
6.[2023山东济宁曲阜孔子高级中学月考]某电池的总反应式为Cu+2Ag+Cu2++2Ag,该原电池的正确组合是( )
选项 A B C D
正极材料 Cu Ag Ag Cu
负极材料 Ag Cu Cu Ag
电解质溶液 AgNO3(aq) AgNO3(aq) CuSO4(aq) CuSO4(aq)
7.[2023广东江门开平期中]依据氧化还原反应:C(aq)+Fe(s)F(aq)+Cu(s)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)X电极上发生的电极反应为
。
(3)针对上述原电池装置,下列说法中不正确的是 (填字母)。
A.原电池工作时的总反应:C(aq)+Fe(s)F(aq)+Cu(s),为放热反应
B.原电池工作时,X电极流出电子,发生氧化反应
C.原电池工作时,银电极上发生氧化反应
D.原电池工作时,阳离子不断移向X电极
(4)若Y为稀硫酸,Ag极上出现的现象是 。
关键能力提升练
8.[2023河北邯郸鸡泽一中月考]有关电化学知识的描述正确的是( )
A.CaO+H2OCa(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能
B.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中一定是银作正极
C.因为铁的活动性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硫酸中,若能组成原电池,必是铁作负极、铜作正极
D.理论上,任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池
9.[2023江苏盐城响水清源中学月考]某科学探究小组为探究电化学原理, 设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述错误的是( )
A.a和b不连接时,铁片上有红色的铜析出
B.a和b用导线连接时, 铜片为负极
C.无论a和b是否连接,反应的本质相同,铁片均会被氧化,溶液中均有Fe2+生成
D.a和b用导线连接时,溶液中的Cu2+应向铜电极移动且能更快地在铜电极上析出铜
10.四个烧杯中分别盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
① ② ③ ④
A.②①③④ B.④③①②
C.④②①③ D.③②④①
11.[2023福建福州三中期中]将等量的A、B两份锌粉装入试管中,分别加入足量的等浓度、等体积的稀硫酸,同时向装有A的试管中加入少量CuSO4溶液。如图表示产生氢气的体积V与时间t的关系,其中正确的是( )
A B
C D
12.[2023河北衡水十三中月考]下列有关原电池原理的叙述正确的是( )
A.原电池工作时,活泼金属一定作负极
B.原电池工作时,阳离子向负极移动
C.原电池工作时,电解质溶液不一定参加电极反应
D.原电池工作时,电子由负极经电解质溶液流向正极
13.[2023江苏连云港赣榆智贤中学月考]将Zn块连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中,下列有关说法不正确的是( )
A.该装置设计利用了原电池原理
B.Zn的金属性比Fe的金属性强
C.Zn极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+
D.工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn
14.回答下列问题。
(1)如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
①当电极a为Al,电极b为Cu,电解质溶液为稀硫酸时,正极的电极反应式为 ;当电路中有0.2 mol电子通过时,负极的质量减少 g。
②当电极a为Al,电极b为Mg,电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该装置 (填“能”或“不能”)形成原电池,若不能,请说明理由,若能,请指出正、负极: 。
(2)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表。
①锌片上发生的电极反应为 。
②若该电池中两电极的总质量为60 g,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47 g,则产生氢气的体积(标准状况)为 ,通过导线的电子的物质的量为 。
学科素养创新练
15.(1)意大利解剖学家伽伐尼在用银质手术刀触碰放在铁盘上的青蛙时,无意间发现青蛙的腿部肌肉抽搐了一下,仿佛受到电流的刺激。伽伐尼认为出现这种现象的原因是动物体内存在“生物电”。结合所学知识模拟该过程,用下列材质的手术刀触碰铁盘上的青蛙腿,青蛙会产生抽搐的是 (填字母)。
a.铝 b.玻璃
c.塑料 d.铁
(2)伏打仔细研究了伽伐尼的发现,将含食盐水的湿抹布夹在银和锌的圆形板中间,堆积成圆柱状,制造出世界上最早的电池——伏打电池。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示数,数据记录如表所示。
金属 电子流动方向 电压/V
A A→Cu +0.78
B Cu→B -0.15
C C→Cu +1.35
D D→Cu +0.30
已知:构成两电极的金属的活动性相差越大,电压表的示数越大。请依据表中数据判断:金属 可能是最强的还原剂;金属 一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。
(3)英国科学家丹尼尔对伏打电池进行了改进,获得了世界上第一个具有稳定电流的电池,如图所示是丹尼尔电池的简化装置:
该电池的正极反应式是 ,负极反应式是 。
(4)随着社会的发展和科技的进步,越来越多的电池被制造出来。请选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,使它的正极反应为Fe3++,在方框内画出装置图并标出电极材料和电解质溶液以及电池的正、负极。
第1课时 化学能转化为电能
1.B
2.D 解析 原电池是将化学能转化为电能的装置,A错误;铁棒为负极,B错误;石墨棒为正极,溶液中的氢离子得电子发生还原反应生成氢气,C错误;电子从铁棒经外电路流向石墨棒,D正确。
3.D 解析 锌失去电子,锌电极是负极,电子由锌片通过导线流向铜片,A错误;原电池中阳离子移向正极,因此溶液中的Cu2+向铜电极移动,B错误;正极上铜离子放电,正极电极反应式:Cu2++2e-Cu,C错误;电路中每转移1mol电子,就有0.5molZn转化为Zn2+进入溶液,并生成0.5molCu,溶液质量增加0.5mol×(65g·mol-1-64g·mol-1)=0.5g,D正确。
4.C 解析 装置一,形成原电池,a极质量减小,b极质量增大,a极为负极,b极为正极,所以金属的活动性顺序a>b;装置二,未形成原电池,b极有气体产生,c极无变化,所以金属的活动性顺序b>c;装置三,形成原电池,d极溶解,所以d是负极,c极有气体产生,所以c极是正极,所以金属的活动性顺序d>c;装置四,形成原电池,电流从a极流向d极,a极为正极,d极为负极,所以金属的活动性顺序d>a;所以这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。
5.C 解析 铁作负极,碳作正极,钢铁里的铁和碳与电解质溶液形成无数微小的原电池,发生了电化学腐蚀,A正确;在原电池中,负极发生氧化反应,所以铁电极发生氧化反应,B正确;铁作负极,发生失电子的氧化反应,即Fe-2e-Fe2+,C错误;铁失去电子生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁,氢氧化铁发生脱水反应生成铁锈,因此放置一段时间后,铁片上有铁锈出现,D正确。
6.B 解析 根据电池的总反应式分析,铜化合价升高,作负极,银离子变为银单质,化合价降低,在正极上反应,则电解质溶液是含银离子的盐溶液,故B符合题意。
7.答案(1)Fe CuSO4(其他合理答案均可) (2)Fe-2e-Fe2+ (3)CD (4)有气泡生成
解析 (1)根据总反应方程式可知,铁失去电子,为负极,电极Ag应该是正极,电极X应该是负极,则电极X应该是单质铁,Y电解质溶液为CuSO4溶液(其他合理答案均可)。
(2)X电极为负极,负极反应式为Fe-2e-Fe2+。
(3)根据题给信息可知,原电池工作时的总反应:C(aq)+Fe(s)F(aq)+Cu(s),为放热反应,A正确;原电池工作时,X电极流出电子,发生氧化反应,B正确;原电池工作时,银电极上发生还原反应,C错误;X为负极,Ag为正极,原电池工作时,阳离子向正极移动,D错误。
(4)若Y为稀硫酸,则在电极Ag上发生的反应是2H++2e-H2↑,Ag极上有气泡生成。
8.D 解析 该反应不是氧化还原反应,不能把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能,A错误;该电池中Cu作负极,正极的活动性要比Cu弱,可以是Ag或者石墨,B错误;铁在浓硫酸中会钝化,不能持续反应,而铜可以和浓硫酸反应,则铁作正极、铜作负极,C错误。
9.B 解析 a和b不连接时,没有形成闭合回路,没有构成原电池,铁直接把铜置换出来,A正确;导线连接后,构成原电池,铁比铜活泼,铁作负极,发生的反应为Fe-2e-F,B错误;无论a和b是否连接,反应的本质相同,均为Fe+Cu2+Fe2++Cu,铁片均会被氧化,溶液中均有F生成,C正确;a和b用导线连接时,构成原电池,铜电极为正极,阳离子向正极迁移,且原电池可以加快反应速率,D正确。
10.C 解析 ②③④均为原电池装置。③中Fe为正极,被保护。②④中Fe为负极,均被腐蚀;但相对来说,Fe和Cu的金属活动性差别比Fe和Sn的差别大,故Fe-Cu原电池中的Fe被腐蚀得更快。①中铁腐蚀速率比②④慢。
11.D 解析 在A中加入少量CuSO4溶液,锌置换出铜可形成铜锌原电池,反应速率增大,由于锌少量,则硫酸过量,生成的氢气不相等,A中氢气的量少,则只有D符合。
12.C 解析 原电池中,一般活动性强的金属作负极,而活动性弱的金属(或非金属)作正极,活泼金属不一定作负极,A错误;原电池放电时,溶液中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,B错误;原电池工作时,电解质溶液不一定参加电极反应,C正确;电子由负极经导线流向正极,D错误。
13.D 解析 锌和铁相连在海水里构成了原电池,锌作负极,失去电子被氧化,钢铁设施作正极被保护,该装置设计利用了原电池原理,A正确;在该原电池中锌失去电子作负极,所以锌的金属性比铁强,B正确;锌作负极,失去电子被氧化,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,C正确;原电池中电子由负极流向正极,锌为负极,钢铁设施为正极,工作时电子经外电路由金属锌流向钢铁设施,D错误。
14.答案(1)①2H++2e-H2↑ 1.8 ②能 负极为Al,正极为Mg (2)①Zn-2e-Zn2+ ②4.48 L 0.4 mol
解析 (1)①电极a为Al,电极b为Cu,电解质溶液为稀硫酸时,金属Al作负极,金属Cu为正极,正极上氢离子得到电子,负极上Al失去电子,电池总反应的离子方程式为2Al+6H+2Al3++3H2↑,其中正极的电极反应式为2H++2e-H2↑。当转移0.2mol 电子时,根据Al~3e-可得m(Al)=0.2mol÷3×27g·mol-1=1.8g。②当电极a为Al,电极b为Mg,电解质溶液为NaOH溶液时,Al与NaOH能自发发生氧化还原反应,而Mg与NaOH不反应,故Al为负极,Mg为正极。
(2)①将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,锌作负极,失电子,发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-Zn2+。②电极减小的质量是负极反应的锌的质量,n(Zn)==0.2mol。锌作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,0.2molZn参与反应,转移电子的物质的量为0.4mol;银片作正极,溶液中氢离子在银电极上得到电子,发生还原反应,电极反应为2H++2e-H2↑,依据电子守恒可知,生成0.2molH2,则V(H2)=0.2mol×22.4L·mol-1=4.48L。
15.答案 (1)a (2)C B (3)Cu2++2e-Cu Zn-2e-Zn2+ (4)
解析 (1)原电池的电极材料通常是活动性不同的金属或导电的非金属,铁电极和铁盘材料相同,玻璃和塑料不导电,均不能与铁形成原电池,所以只有铝能作电极材料,与铁构成原电池。
(2)根据题中信息和原电池的原理,可知电子流出的一极是原电池的负极,是相对活泼的金属,A、Cu连接时,电子流动方向为A→Cu,所以A的金属活动性强于铜;B、Cu连接时,电子流动方向为Cu→B,所以铜的金属活动性强于B;C、Cu连接时,电子流动方向为C→Cu,所以C的金属活动性强于铜;D、Cu连接时,电子流动方向为D→Cu,所以D的金属活动性强于铜;A、C、D都比Cu活泼,金属活动性相差越大,电压表的示数越大,故C最活泼,为最强的还原剂,而金属活动性比Cu弱的是B,即金属B一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。
(3)该原电池中,锌易失去电子作负极,铜作正极,负极上锌失去电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,正极上Cu2+得到电子发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-Cu。
(4)正极反应为Fe3++e-Fe2+,说明电解质溶液是可溶性的铁盐溶液,负极为能和Fe3+反应的金属,正极为不如负极活泼的金属或导电的非金属,所以负极可以用铜,正极用石墨,装置如答案图所示。专题6第三单元 第2课时 化学电源
必备知识基础练
1.[2023辽宁葫芦岛协作校联考]某同学设计的番茄电池如图,下列说法正确的是( )
A.将左侧锌片换成铜片也会产生电流
B.该电池工作时,铜片逐渐溶解
C.番茄中的液体物质作电解质溶液
D.该电池工作时,锌电极被还原
2.如图是某化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列有关该装置的说法正确的是( )
A.铜为负极,其附近的溶液变蓝,溶液中有Cu2+产生
B.该装置能量转化的形式主要是化学能→电能→光能
C.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向将发生改变
D.如果将稀硫酸换成柠檬汁,LED灯将不会发光
3.[2023河北邯郸大名一中月考]如图为银锌纽扣电池,其电池的总反应式为Zn+Ag2O++2Ag,下列说法不正确的是( )
A.锌作负极
B.正极发生还原反应
C.负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+
D.电池工作时,电流从Ag2O经导线流向Zn
4.[2023江苏淮安涟水一中期末]我国成功研制出新型“海水电池”。电池反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3。下列关于该电池的说法正确的是( )
A.铝片作正极
B.海水作为电解质溶液
C.电池工作时O2失去电子
D.电池工作时实现了电能向化学能的转化
5.[2023湖南长沙一中月考]我国科学家最近开发长寿命碘锌电池Zn/Sn-I2。下列说法错误的是( )
A.电池工作时将化学能转化为电能
B.Zn/Sn极为负极
C.负极反应为Sn-2e-Sn2+
D.电池转移1 mol电子,理论上1 mol I-向负极迁移
6.[2023江苏淮安校考阶段练习]汽车的启动电源常用铅蓄电池。放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,根据此反应判断下列说法正确的是( )
A.负极反应式:Pb-2e-+SPbSO4
B.电池放电时,溶液的酸性增强
C.PbO2得电子,被氧化
D.PbO2是电池的负极
7.化学电源在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示),锌锰干电池的负极材料是 ,负极发生的电极反应式为 。
锌锰干电池的构造示意图
若反应消耗32.50 g负极材料,则电池中转移电子的物质的量为 mol。
(2)目前常用的镍镉电池的电池总反应式可以表示为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,以下说法正确的是 (填字母)。
A.NiO(OH)作负极
B.Cd作负极
C.此电池是一次电池
D.放电时化学能转变为电能
(3)如图为氢氧燃料电池的构造示意图,根据电子运动方向可知,X极为电池的 (填“正”或“负”)极,Y极的电极反应式为 。
氢氧燃料电池的构造示意图
关键能力提升练
8.[2023江苏连云港赣榆智贤中学月考]火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极。放电时,下列说法正确的是( )
A.负极上发生还原反应
B.CO2在正极上失电子
C.工作时电子由碳纳米管经外电路流向金属钠
D.将化学能转化为电能
9.[2023福建福州三中期中]电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是( )
A.O2在电极b上发生还原反应
B.溶液中OH-向电极a移动
C.电子流向:由负极经外电路流入正极,再通过内电路流回负极
D.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2↑+6H2O
10.[2023福建莆田六中月考]某燃料电池以乙醇为燃料,空气为氧化剂,强碱溶液为电解质溶液组成,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C2H5OH-12e-+16OH-2C+11H2O
D.消耗0.2 mol乙醇,有1.2 mol e-转移
11.[2023广东佛山罗定邦中学月考]某海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600~700 ℃,所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为2H2+O22H2O,负极反应为H2+C-2e-H2O+CO2,则下列推断中正确的是( )
A.正极反应:4OH--4e-2H2O+O2↑
B.放电时C向负极移动
C.放电时电子沿导线向负极移动
D.当电池生成1 mol H2O时,转移4 mol电子
12.[2023江苏镇江丹阳高级中学校考阶段练习]高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+4KOH+2Fe(OH)3,下列叙述不正确的是( )
A.放电时负极反应为Zn-2e-+2OH-
B.放电时每转移3 mol电子,正极就有1 mol 被氧化
C.充电时阳极反应为Fe(OH)3-3e-+5OH-Fe+4H2O
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
13.[2023江苏扬州中学开学考试]某Al-Mn电池原理如图所示,电池总反应为Al+MnAl+MnO2,下列说法正确的是( )
A.多孔Ni电极作负极
B.Al电极发生还原反应
C.正极的电极反应式为Mn+2H2O+3e-MnO2+4OH-
D.电池工作时,K+向负极区移动
14.[2023山东菏泽曹县一中月考]电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样电池的发明是化学对人类的一项重要贡献。
(1)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池,下列有关电池的叙述正确的是 (填字母)。
A.锌锰电池工作一段时间后碳棒会变细
B.氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能
C.铅蓄电池负极是PbO2,正极是Pb
(2)Zn-MnO2干电池应用广泛,其示意图如下,电解质是ZnCl2-NH4Cl混合物。
①该电池的负极材料是 。电池工作时,电子流向 (填“正极”或“负极”)。
②如果该电池的工作原理为Zn+2NH4ClZnCl2+2NH3↑+H2↑,其正极反应式为 。
③若ZnCl2-NH4Cl混合物中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是
。
欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的 (填字母)。
a. NaOH b. Zn
c. Fe d. NH3·H2O
(3)氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应式都可表示为2H2+O22H2O。
①酸式氢氧燃料电池的电解质是酸,其正极的电极反应式为 。
②酸式氢氧燃料电池工作一段时间后,电解质溶液的pH将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔碳棒),电池总反应为CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O。
实验测得电子定向移向A电极,则 (填“A”或“B”)电极入口通甲烷,其电极反应式为 。
15.[2023江苏盐城校考阶段练习]2023年6月4日,神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功。载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义。
(1)氢氧燃料电池(如图所示)反应生成的水可作为航天员的饮用水,由图示的电子转移方向判断Y极通入的气体是 ,OH-向 (填“正”或“负”)极定向移动,负极的电极反应式为 。
(2)我国“神舟”飞船的电源系统有太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池等。
①飞船在光照区运行时,太阳能电池帆板的能量转化形式是 能转化为电能等。
②镉镍蓄电池的工作原理为Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。当飞船运行到地影区时,镉镍蓄电池为飞船供电,此时在正极反应的物质是 ,负极附近溶液的碱性 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
③应急电池在紧急状况下会自动启动,工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2,工作时,当消耗32.5 g Zn时,理论上外电路转移的电子数目为 。
学科素养创新练
16.同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中,对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。
[提出问题]影响自制电池效果的因素有哪些
[查阅资源]电极材料、电极间距、水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。
[实验探究]Ⅰ.按如图所示连接水果电池。
Ⅱ.实验记录如下:
序号 电极 电极间距 水果种类 电流表示数/μA
① Cu-Al 2.0 cm 西红柿 78.5
② Cu-Fe 2.0 cm 西红柿 70.3
③ Al-Al 2.0 cm 西红柿 0
④ Cu-Al 2.0 cm 柠檬 45.7
⑤ Cu-Al 1.0 cm 柠檬 98.4
⑥ 石墨棒-Al 1.0 cm 柠檬 104.5
[解释与结论]
(1)实验①②③的目的是 。对比实验①②③得出的结论是 。
(2)欲得出“水果种类对自制水果电池效果有影响”的结论,需要对比实验 (填序号)。
对比④⑤得出的结论是
。
[反思与探讨]
(3)水果电池中,水果的作用是 。
(4)对比实验①②③可知,构成水果电池的电极必须具备的条件为 ,构成水果电池的其他要素还有 、 、 。
(5)水果电池是利用水果中的化学物质和金属发生化学反应而产生电能的一种装置,如将实验①中的西红柿换成硫酸铜溶液进行实验,电流表示数不为零,Cu片和Al片上发生的电极反应式分别为 、 ,总离子方程式为 。
第2课时 化学电源
1.C 解析 左侧锌片换成铜片,则两电极相同,不能构成原电池,不会产生电流,A错误;锌比铜活泼,锌作负极,铜作正极,铜片不溶解,B错误;锌、铜作电极,番茄中的液体作电解质,C正确;该电池工作时,锌为负极失电子被氧化,D错误。
2.B 解析 锌片作负极,发生氧化反应,铜片作正极,发生还原反应,A错误;该装置的能量转化形式是化学能→电能→光能,B正确;如果把锌片换为铁片,铜片依然为正极,电路中的电流方向不会发生改变,C错误;如果将稀硫酸换为柠檬汁,由于柠檬汁中含有柠檬酸,溶液呈酸性,LED灯也会发光,D错误。
3.C 解析 反应中,Zn的化合价升高,发生氧化反应,故Zn作负极,A正确;银元素化合价降低,正极为Ag2O,得电子生成Ag,发生还原反应,B正确;由总反应式可知,负极的电极反应式为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,C错误;电池工作时,电流从正极Ag2O经导线流向负极Zn,D正确。
4.B 解析 由电池反应知铝元素化合价升高,发生氧化反应,故作电池负极,A错误;由题意信息知海水为该电池电解质溶液,B正确;由电池反应知,氧元素化合价降低,发生还原反应,故氧气得电子,C错误;原电池工作原理是将化学能转化为电能,D错误。
5.C 解析 电池放电时,将化学能转化成电能,供用电器用电,A正确;活泼金属为负极,Zn/Sn为负极,B正确;锌比锡活泼,负极反应为Zn-2e-Zn2+,C错误;正极反应为I2+2e-2I-,电池转移1mol电子,理论上1molI-向负极迁移,D正确。
6.A 解析 负极是还原剂失电子,发生氧化反应,负极反应式:Pb-2e-+SPbSO4,故A正确;电池放电时,正极消耗氢离子,溶液的酸性减弱,故B错误;PbO2得电子,被还原,故C错误;PbO2是氧化剂,是电池的正极,故D错误。
7.答案 (1)锌 Zn-2e-Zn2+ 1.0 (2)BD (3)负 O2+2H2O+4e-4OH-
解析 (1)锌锰干电池的负极是Zn,失去电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+;32.50gZn的物质的量是=0.5mol,1molZn失去2mol电子,所以电池中转移电子的物质的量是1.0mol。
(2)由电池总反应式可知,Cd元素化合价由0→+2,化合价升高被氧化,Cd作电池的负极,A错误、B正确;电池可以充放电,因此是二次电池,C错误;放电时化学能转变为电能,D正确。
(3)氢氧燃料电池中,电子从负极向正极移动,X是电子流出的一极,X是负极,发生氧化反应,Y是正极,发生还原反应,电解质溶液是KOH溶液,氧气得到电子生成氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。
8.D 解析 Na为负极,发生氧化反应,A错误;碳纳米管为正极,CO2得电子发生还原反应,B错误;电子由负极金属钠经导线流向正极碳纳米管,C错误;该电池为原电池,化学能转化为电能,D正确。
9.C 解析 Pt电极a通入氨气生成氮气,说明氨气被氧化,为原电池负极,则Pt电极b为正极,氧气得电子被还原,发生还原反应,A正确;a极为负极,则溶液中的阴离子向负极a移动,B正确;电子只能通过导线传递,不能通过溶液,C错误;负极是氨气发生氧化反应变成氮气,且OH-向a极移动参与反应,故电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2↑+6H2O,D正确。
10.C 解析 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,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,正极附近溶液的pH增大,A、B错误;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氧化反应,电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-2CO+11H2O,C正确;由电极反应式可知,消耗0.2mol乙醇,转移电子的物质的量为2.4mol,D错误。
11.B 解析 燃料电池中,O2在正极上得到电子被还原产生C,电极反应式为O2+4e-+2CO22CO,A错误;电池放电时CO向负极移动,B正确;放电时电子由负极沿导线向正极移动,C错误;根据总反应方程式2H2+O22H2O可知,当有2molH2反应 (即有2molH2O生成)时转移4mol电子,则当电池生成1molH2O时,转移2mol电子,D错误。
12.B 解析 根据电池的总反应可知,高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,高铁酸钾在正极得到电子,电极反应式为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-。高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,A正确;放电时正极反应为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原,B错误;充电时阳极Fe(OH)3失电子,发生氧化反应,即反应为Fe(OH)3-3e-+5OH-Fe+4H2O,C正确; 放电时正极反应为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,生成氢氧根离子,碱性要增强,D正确。
13.C 解析 该装置为原电池,活动性比较强的Al在反应中为负极,失去电子,发生氧化反应,活动性比较弱的Ni电极为正极,正极上得到电子发生还原反应,A、B错误;该电池的电解质溶液呈碱性,Mn在正极上发生还原反应产生MnO2,则正极的电极反应式为Mn+2H2O+3e-MnO2+4OH-,C正确;原电池工作时,阳离子向负电荷较多的正极移动,即K+向正极区移动,D错误。
14.答案(1)B (2)①Zn(或锌) 正极 ②2N+2e-2NH3↑+H2↑ ③电化学腐蚀较化学腐蚀更快,锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池,而加快锌的腐蚀 b (3)①4H++O2+4e-2H2O ②变大 (4)B CH4-8e-+10OH-CO+7H2O
解析 (1)锌锰电池工作时碳棒只起到导电作用,不发生反应,A错误;氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能,B正确;铅蓄电池负极是Pb,正极是PbO2,C错误。
(2)①负极失电子,则Zn失电子为负极,电子由负极流向正极。②该电池的工作原理为Zn+2NH4ClZnCl2+2NH3↑+H2↑,正极得电子,发生还原反应,则其正极反应式为2N+2e-2NH3↑+H2↑。③加快电极腐蚀的原因为电化学腐蚀较化学腐蚀更快,锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池,而加快锌的腐蚀;题目中a和d项除去杂质离子还会消耗ZnCl2,c项会引入新杂质,所以应选Zn,可以将Cu2+置换为单质而除去。
(3)①由于电解质是酸,正极得电子的是氧气,电极反应式为4H++O2+4e-2H2O。②酸式氢氧燃料电池放电时生成水,则溶液的浓度减小,又电解质为酸,故pH变大。
(4)电子定向移向A电极,则A极为正极,甲烷只能作负极,故B电极入口通甲烷,结合碱性溶液的特点,其电极反应式为CH4-8e-+10OH-C+7H2O。
15.答案(1)O2(或氧气) 负 H2-2e-+2OH-2H2O
(2)①太阳(或光) ②NiO(OH) 减弱 ③6.02×1023
解析 (1)电子由负极流向正极,X电极为电子流出的一极,Y电极为电子流入的一极,所以X极为负极,Y极为正极,故Y极通入的气体为氧气,OH-移向负极,负极电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O。
(2)①太阳能电池帆板将太阳(或光)能转化为电能。②镉镍蓄电池放电时,NiO(OH)中Ni元素化合价降低,被还原,则在正极反应的物质是NiO(OH),Cd作负极,电极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2,氢氧根离子被消耗,碱性减弱。③32.5gZn的物质的量为0.5mol,根据电池反应知Zn完全转化为Zn(OH)2,Zn元素化合价由0价升高到+2价,失去2e-,Zn~2e-,则消耗32.5gZn时,理论上外电路转移的电子数目为N=n·NA=0.5mol×2×6.02×1023mol-1=6.02×1023。
16.答案 (1)探究电极材料对自制水果电池效果的影响 在其他条件相同时,电极材料活动性差别越大,自制水果电池效果越好 (2)①④ 在其他条件相同时,电极间距离越小,电流越大,自制水果电池效果越好 (3)作电解质溶液 (4)两极金属活动性不同 能发生自发的氧化还原反应 形成闭合回路 有电解质溶液 (5)Cu2++2e-Cu Al-3e-Al3+ 2Al+3Cu2+3Cu+2Al3+专题6第一单元 第1课时 化学反应速率
必备知识基础练
1.[2022江苏淮安高中协作体期中]生活中常见的下列措施,其目的主要是减慢化学反应速率的是( )
A.将煤块粉碎后燃烧
B.食物贮藏在冰箱内
C.用洗衣粉洗衣服时,用温水浸泡
D.制作面食时,需要加入酵母
2.[2023江苏响水清源中学月考]在2 L密闭容器中存在反应A(g)+3B(g)2C(g)+D(g),A的物质的量在10 s内从4.0 mol变成1.0 mol,下列说法正确的是( )
A.v(A)=0.3 mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.6 mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.3 mol·L-1·s-1
D.v(D)=0.4 mol·L-1·s-1
3.[2023辽宁葫芦岛协作校联考]已知2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(g),若该反应的反应速率分别用v(C2H2)、v(O2)、v(CO2)、v(H2O)表示,则下列关系式正确的是( )
A.v(C2H2)=2v(CO2) B.v(H2O)=2v(CO2)
C.5v(C2H2)=2v(O2) D.2v(H2O)=5v(O2)
4.[2023江苏徐州树恩高级中学月考]下列措施中,不能增大化学反应速率的是( )
A.Al在O2中燃烧生成Al2O3,用铝粉代替铝片
B.CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时,适当升高温度
C.KClO3分解制取O2时,添加少量MnO2
D.Zn与稀硫酸反应制取H2时,加入蒸馏水
5.[2023福建福州福清联合体期中]相同质量的铁与足量稀硫酸分别在下列条件下发生反应,开始阶段化学反应速率最大的是( )
选项 铁的状态 T/℃ c(H2SO4)/(mol·L-1)
A 片状 20 1
B 片状 20 2
C 粉末 30 1
D 粉末 30 2
6.[2023江苏连云港期中]已知反应aA(g)+bB(g)2C(g)中的各物质浓度数据如下,
物质 A B C
起始浓度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0
2s末浓度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8
据此可推断出上述化学方程式中A、B、C三种物质的化学计量数之比是( )
A.1∶3∶2 B.3∶1∶2
C.2∶1∶3 D.9∶3∶4
7.[2023江苏淮安期中]在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应:
A(g)+2B(g)3C(g)+xD(g),开始时通入4 mol A和6 mol B,5 min末时测得C的物质的量为3 mol,v(D)为0.2 mol·L-1·min-1,计算:
(1) 5 min末A的物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)前5 min内v(B)为 mol·L-1·min-1。
(3)化学方程式中x的值为 。
(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别如下所示,其中反应速率最快的是 (填序号)。
A.v(A)=0.4 mol·L-1·min-1
B.v(B)=0.005 mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.3 mol·L-1·min-1
D.v(D)=0.002 mol·L-1·s-1
关键能力提升练
8.如图所示,某温度下,向锥形瓶内装入6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗向锥形瓶内加入40 mL 2.5 mol·L-1的硫酸,将产生的H2收集在一个注射器中,10 s末恰好收集到50 mL(标准状况下为44.8 mL)气体,在该温度下,下列说法不正确的是( )
A.用锌粒来表示10 s内该反应的速率为 0.013 g·s-1
B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+来表示10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1
C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+来表示10 s 内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1
D.用H2来表示10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·s-1
9.[2023江苏盐城阶段测试]在密闭容器中A与B反应生成C,其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。已知v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系:2v(B)=3v(A)、3v(C)=2v(B),则此反应可表示为( )
A.A+BC B.A+3B2C
C.3A+B2C D.2A+3B2C
10.[2023江苏扬州邗江区期中]一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生下列反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)。若c(PCl5)由0.12 mol·L-1降到0.1 mol·L-1时,需要10 s,那么c(PCl5)由0.1 mol·L-1降到0.09 mol·L-1时,所需反应的时间为( )
A.等于2.5 s B.等于5 s
C.大于5 s D.小于5 s
11.容积可变的密闭容器中加入WO3和H2发生反应:WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g),下列说法不正确的是( )
A.将容器的容积缩小一半,其反应速率增大
B.保持容积不变,充入氩气,其反应速率不变
C.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率增大
D.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率减小
12.[2023江苏淮安盱眙中学校考阶段练习]某学生为了探究锌与稀盐酸反应过程中的速率变化,在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉(反应放热),用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如表(体积为累计值):
时间/min 0 1 2 3 4 5
氢气体积/mL 0 50 120 232 290 310
下列判断正确的是( )
A.0~1 min内盐酸浓度大,反应速率最大
B.2~3 min内反应物接触面积增大,反应速率最大
C.2~3 min内反应放热,温度升高,反应速率最大
D.3~4 min内产生的Zn2+起催化作用,反应速率最大
13.H2O2可用于羊毛、生丝、纸浆等的漂白。5% H2O2溶液在常温下分解速率很慢,为了加快H2O2分解,改变某一条件,下列装置与改变的条件相对应的是( )
甲 乙 丙
A.甲—温度、乙—浓度、丙—催化剂
B.甲—浓度、乙—催化剂、丙—温度
C.甲—催化剂、乙—温度、丙—浓度
D.甲—温度、乙—催化剂、丙—浓度
14.[2022河北沧州一中月考]把下列四种NaOH溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L-1盐酸的烧杯中,均加水稀释到50 mL,此时,NaOH和盐酸缓慢地进行反应,其中反应速率最快的是( )
A.20 ℃ 30 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液
B.20 ℃ 10 mL 4 mol·L-1的NaOH溶液
C.10 ℃ 20 mL 3 mol·L-1的NaOH溶液
D.10 ℃ 10 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液
15.某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉(反应放出热量),标准状况下测得数据累计值如下:
时间/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL 50 120 232 290 310
(1)在0~1 min、1~2 min、2~3 min、3~4 min、4~5 min各时间段中,反应速率最大的时间段是 ,主要的原因可能是 ;反应速率最小的时间段是 ,原因是 。
(2)在2~3 min时间段内,用盐酸的浓度变化表示的反应速率为 。
(3)为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量,在盐酸中分别加入等体积的下列溶液:
A.蒸馏水
B.Na2SO4溶液
C.NaOH溶液
D.浓硫酸
E.Na2CO3溶液
你认为可行的是 (填字母)。
学科素养创新练
16.[2023福建泉州期中]Ⅰ.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的甲同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题。
甲 乙
(1)定性分析:如图甲可通过观察 的快慢,定性比较得出结论。有同学提出将0.1 mol·FeCl3改为0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3更为合理,其理由是
。
(2)定量分析。如图乙所示,实验时均以生成40 mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是 。
Ⅱ.MnO2也是H2O2分解反应的催化剂。
(3)加入0.1 mol MnO2粉末于50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示,A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为 (从大到小)。
Ⅲ.乙同学利用控制变量法探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时,设计了如下系列实验:
实验序号 反应温度/℃ Na2S2O3 稀硫酸 H2O
V/mL c/(mol·) V/mL c/(mol·) V/mL
① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0
② 40 V1 0.10 V2 0.50 V3
③ 20 V4 0.10 4.0 0.50 V5
(4)实验①、②可探究 对反应速率的影响,因此V1= 。实验①、③可探究硫酸浓度对反应速率的影响,因此V5= 。
第1课时 化学反应速率
1.B 解析 A.将煤块粉碎后,煤与氧气的接触面积增大,反应速率增大;B.食物贮藏在冰箱内,温度降低,反应速率减慢;C.温水浸泡,温度升高,反应速率加快;D.酵母可以加快反应速率。
2.C 解析 v(A)==0.15mol·L-1·s-1,根据速率之比等于化学计量数之比可知v(B)=3v(A)=0.45mol·L-1·s-1,v(C)=2v(A)=0.3mol·L-1·s-1,v(D)=v(A)=0.15mol·L-1·s-1。
3.C 解析 用不同物质表示同一反应速率,速率之比等于化学计量数之比,则v(C2H2)∶v(O2)∶v(CO2)∶v(H2O)=2∶5∶4∶2,由此得出2v(C2H2)=v(CO2)、2v(H2O)=v(CO2)、5v(C2H2)=2v(O2)、5v(H2O)=2v(O2),则A、B、D错误、C正确。
4.D 解析 Al在O2中燃烧生成Al2O3,用铝粉代替铝片以增大反应物的接触面积,能够加快反应速率,A不合题意;CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时,适当升高温度可以加快反应速率,B不合题意;KClO3分解制取O2时,添加少量MnO2,MnO2作催化剂,故能加快反应速率,C不合题意;Zn与稀硫酸反应制取H2时,加入蒸馏水则减小反应物H2SO4的浓度,故减慢反应速率,D符合题意。
5.D 解析 接触面积越大,反应速率越快,C、D的接触面积大于A、B;温度越高,反应速率越快,C、D温度高于A、B温度;浓度越大,反应速率越快,D的浓度大于C的,所以由表中信息可知,开始阶段反应速率最快的是D。
6.A 解析 对于已知的反应,一定时间内各物质的量浓度变化量比等于化学计量数比,2s内A、B、C物质的量浓度变化量(单位为 mol·L-1)分别为1.0-0.6=0.4、3.0-1.8=1.2、0.8-0=0.8。三种物质的量浓度变化量之比为0.4∶1.2∶0.8=1∶3∶2,故化学方程式中A、B、C的化学计量数比是1∶3∶2,故选A。
7.答案(1)1.5 (2)0.2 (3)2 (4)A
8.C 解析 锥形瓶内发生反应的化学方程式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。标准状况下,产生H2的物质的量为n(H2)==0.002mol。用锌粒来表示10s内该反应的速率为=0.013g·s-1,故A正确;忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+来表示10s内该反应的速率为=0.01mol·L-1·s-1,故B正确;忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+来表示10s内该反应的速率为=0.005mol·L-1·s-1,故C错误;用H2来表示10s内该反应的速率为=0.0002mol·s-1,故D正确。
9.D 解析 由各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比可得v(A)∶v(B)∶v(C)=∶v(B)∶=2∶3∶2,则A与B反应生成C的方程式为2A+3B2C。
10.C 解析 若c(PCl5)由0.12mol·L-1降到0.1mol·L-1时,需要10s,则反应速率为v(PCl5)==0.002mol·L-1·s-1,随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减小,即c(PCl5)由0.1mol·L-1降到0.09mol·L-1时,反应所需时间大于5s。
11.C 解析 将容器的容积缩小一半,导致压强增大,气体浓度增大,则反应速率增大,故A正确;保持容积不变,充入氩气,参加反应的气体的浓度不变,则反应速率不变,故B正确;保持压强不变,充入氖气,则容器容积增大,参加反应的气体的浓度减小,H2O(g)的生成速率减小,故C错误、D正确。
12.C 解析 由表中数据可知,0~1min内生成氢气的体积为50mL,1~2min内生成氢气的体积为70mL,2~3min内生成氢气的体积为112mL,3~4min内生成氢气的体积为 58mL,4~5min内生成氢气的体积为20mL,说明该反应的反应速率先增大后减小,原因是该反应为放热反应,开始阶段反应放出热量,使反应温度升高,该阶段反应速率主要受温度的影响,反应速率增大,随着反应的进行,盐酸浓度逐渐减小,浓度对反应速率的影响开始占主导地位,反应速率又减小,所以反应的反应速率先增大后减小。
13.A 解析 由图可知,甲与常温下5%H2O2溶液的装置相比,在60℃的热水中反应速率加快,则改变的条件是温度;乙与常温下5%H2O2溶液的装置相比,用10%的过氧化氢溶液反应速率加快,则改变的条件是浓度;丙与常温下5%H2O2溶液的装置相比,加了催化剂氯化铁,则改变的条件是催化剂,所以装置与改变的条件相对应的是甲—温度、乙—浓度、丙—催化剂,故选A。
14.A 解析 温度越高、浓度越大则反应速率越快。盐酸的体积和浓度相同,混合后溶液总体积也相同,则混合后盐酸浓度相同。温度相同时,加入的NaOH的溶液所含NaOH的物质的量越大,混合溶液中NaOH的浓度越大,反应速率越大。A.n(NaOH)=30×10-3L×2mol·L-1=0.06mol;B.n(NaOH)=10×10-3L×4mol·L-1=0.04mol;C.n(NaOH)=20×10-3L×3mol·L-1=0.06mol;D.n(NaOH)=10×10-3L×2mol·L-1=0.02mol。A中NaOH的物质的量浓度最大,且温度最高,则反应速率最大。
15.答案 (1)2~3 min 该反应是放热反应,此时温度高
4~5 min 此时H+浓度小 (2)0.1 mol·L-1·min-1 (3)AB
解析 (1)在0~1min、1~2min、2~3min、3~4min、4~5min 各时间段中生成氢气的体积(mL)分别是50、70、112、58、20,所以反应速率最大的时间段是2~3min。这是由于该反应是放热反应,此时温度高,反应速率快。反应速率最小的时间段是4~5min,这是由于此时H+浓度小,反应速率小。
(2)该题涉及的反应为Zn+2HClZnCl2+H2↑,在2~3min时间段内,生成氢气的物质的量==0.005mol,则消耗HCl0.01mol,浓度是=0.1mol·L-1,所以用盐酸的浓度变化表示的反应速率为v(HCl)==0.1mol·L-1·min-1。
(3)A.蒸馏水稀释盐酸,氢离子浓度降低,反应速率减小,但氢离子的物质的量不变,生成氢气的量不变,符合题意;B.Na2SO4溶液稀释盐酸,氢离子浓度降低,反应速率减小,但氢离子的物质的量不变,生成氢气的量不变,符合题意;C.NaOH溶液消耗氢离子,浓度降低,生成氢气的量减少,不符合题意;D.浓硫酸增大氢离子浓度,反应速率增大,不符合题意;E.Na2CO3溶液消耗氢离子生成CO2,反应速率减小,生成氢气的量减少,不符合题意。
16.答案(1)产生气泡 阴离子种类相同,才能比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果 (2)产生40 mL气体所需的时间 (3)D > C > B > A (4)温度 10.0 6.0
解析 (1)如图甲可通过观察产生气泡的快慢,定性比较得出催化剂的催化效果;要比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,还要选择的试剂中阴离子种类相同,所以将0.1mol·L-1FeCl3改为0.05mol·L-1Fe2(SO4)3更为合理。
(2)反应是通过反应速率分析的,根据v=可知实验中需要测量的数据是收集40mL的气体所需要的时间。
(3)随着反应的进行,反应物浓度减小,反应速率减慢,故A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D>C>B>A。
(4)实验①、②的温度不同,故可探究温度对反应速率的影响,而探究温度对反应速率的影响,则必须保持其他的影响因素一致,即加入的Na2S2O3溶液的量相同,故V1=10.0;加入的硫酸的量相同,故V2=10.0;加入的水一致使总体积一样,故V3=0。实验①、③加入的硫酸的量不同,故可探究浓度对反应速率的影响,而要探究硫酸的浓度对反应速率的影响,则必须保持其他影响因素一致,即加入的Na2S2O3溶液的量相同,故V4=10.0;溶液总体积也须相同,故加入的水的体积V5=6.0。专题6第一单元 第2课时 化学反应的限度 化学平衡状态
必备知识基础练
1.[2023江西南昌三中期中]下列关于可逆反应的叙述中,不正确的是( )
A.任何可逆反应都有一定的反应限度
B.反应条件改变,可逆反应的反应限度可能改变
C.可逆反应达到平衡时,反应停止
D.可逆反应达到平衡时,正、逆反应速率一定相等
2.[2023江苏盐城响水清源中学月考]有关反应2NH3的说法正确的是( )
A.升高温度可减慢反应速率
B.使用催化剂可提高反应速率
C.达到平衡时,v(正)=v(逆)=0
D.达到平衡时,H2转化率可达100%
3.[2023江苏徐州树恩高级中学月考]在恒温恒容下,反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g),达到平衡状态的标志是( )
A.c(A)不再变化
B.A、B、C、D的反应速率之比为2∶2∶3∶1
C.单位时间内生成n mol B,同时消耗1.5n mol C
D.容器内各气体浓度相等
4.[2023江苏淮安淮阴中学期末]硫酸是一种重要的化工产品,目前硫酸的主要生产方法是“接触法”,其主要反应之一为2SO2+O22SO3。下列有关该反应的说法不正确的是( )
A.SO2和O2不可能全部转化为SO3
B.达到平衡后,正、逆反应速率相等且均为0
C.该反应从开始到平衡的过程中,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.工业上生产SO3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
5.[2023福建福安一中月考]某温度下,在2 L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t min(设t=5),Z的平均反应速率是 ,X的转化率为 (用百分数表示),Y的体积分数为 。
(3)下列可判断反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
A.X、Y、Z的反应速率相等
B.体系的压强保持不变
C.混合气体的密度不变
D.生成1 mol Z的同时生成2 mol X
E.混合气体的平均相对分子质量不变
关键能力提升练
6.在10 L密闭容器中,1 mol A和3 mol B在一定条件下反应:A(g)+xB(g)2C(g)。2 min后反应达到平衡时,测得混合气体共3.4 mol,生成0.4 mol C,则下列计算结果正确的是( )
A.平衡时,物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶11∶4
B.x值等于3
C.达到平衡时,A转化了0.2 mol
D.B的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1
7.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应),673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.c点处正反应速率和逆反应速率相等
B.a点的正反应速率比b点的大
C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同
D.在t2时刻,正反应速率大于逆反应速率
8.[2023江苏盐城响水中学校考期中]一定条件下,恒容的密闭容器中,对于可逆反应3X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度(单位: mol·L-1)分别为c1、c2、c3(均不为零),达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度分别为0.3 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,则下列判断合理的是( )
A.c1∶c2=1∶3
B.达到化学平衡状态时,Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.达到化学平衡状态时,容器内的压强不再变化
D.c1的取值范围为0.39.[2023江苏宿迁泗阳县实验高级中学校考阶段练习]一定温度下,在2 L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。下列描述错误的是( )
A.反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为
0.079 mol·L-1·s-1
B.反应开始到10 s,X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L-1
C.反应开始到10 s时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)
10.[2023江苏徐州阶段练习]回答下列问题。
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气(气体体积已折合成标准状况下的),实验记录如表(氢气体积为累计值):
时间/min 1 2 3 4 5 6
氢气体积/mL 50 120 224 392 472 502
①哪一时间段反应速率最大: (填“0~1 min”“1~2 min”“2~3 min”“3~4 min”“4~5 min”或“5~6 min”)。
②反应后期速率变慢的主要原因是 。
③第“3~4 min”时间段以盐酸浓度表示的该反应速率(设溶液体积不变)是 。
(2)某温度下,在一个2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,填写下列空白:
①从开始至2 min,X的平均反应速率为 。
②该反应的化学方程式为 。
③1 min时,反应速率的大小关系为v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。
④下列能说明反应已达平衡的是 (填字母)。
a.X、Y、Z三种气体的浓度相等
b.气体混合物物质的量不再改变
c.反应速率v(X)∶v(Y)=3∶1
d.(单位时间内消耗X的物质的量)∶(单位时间内消耗Z的物质的量)=3∶2
11.硫-碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ.SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI
Ⅱ.2HIH2+I2(g)
Ⅲ.2H2SO42SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是 (填字母,下同)。
A.反应Ⅲ易在常温下进行
B.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
C.循环过程需补充H2O
D.循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)在一定条件下,容积不变的密闭容器中,能说明反应Ⅱ达到化学平衡状态的是 。
A.混合气体的颜色不再变化
B.混合气体的密度不再改变
C.反应混合物中各组分物质的浓度相等
D.H2、HI、I2三种物质的反应速率之比为1∶2∶1
E.容器中气体压强不变
(3)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2的物质的量随时间的变化如图所示。
①0~2 min内的平均反应速率v(HI)= 。
②下列说法正确的是 (填字母)。
A.对任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
B.化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量的减小或生成物物质的量的增加来表示
C.在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态时,正、逆反应的速率不再改变
D.增大反应物的浓度、降低反应的温度都能增大反应速率
③A点的逆反应速率v逆(H2) (填“大于”“小于”或“等于”)B点的正反应速率v正(H2)。
学科素养创新练
12.Ⅰ.在恒温条件下将一定量X和Y的混合气体通入一容积为2 L的密闭容器中,X和Y两物质的浓度随时间变化情况如图。
(1)该反应的化学方程式为(生成物或反应物用符号X、Y表示): 。
(2)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是 。
Ⅱ.以下是关于化学反应2SO2+O22SO3的两个素材。
素材1:某温度和压强下,2 L容器中,在不同时间点测得密闭体系中三种物质的物质的量如下。
时间/s n(SO2)/mol n(O2)/mol n(SO3)/mol
0 1 0.5 0
10 0.7 0.35 0.3
20 0.5 0.25 0.5
30 0.35 0.175 0.65
40 0.2 0.1 0.8
50 0.1 0.05 0.9
60 0.1 0.05 0.9
70 0.1 0.05 0.9
素材2:反应在不同条件下进行时,SO2的转化率(SO2的转化率是反应的SO2的量占起始SO2的量的百分数,SO2的转化率越大,化学反应的限度越大)如下。
压强/MPa 转化率/%
300℃ 400℃ 600℃
0.1 93.5 99.2 73.7
0.5 96.9 99.6 85.8
1 97.8 99.7 90.0
10 99.3 99.9 96.4
回答问题:
(3)根据素材1计算20~30 s期间,用二氧化硫表示的化学反应平均速率为 。
(4)根据素材2分析得到,提高该化学反应限度的途径有 。
(5)根据素材1、素材2分析得到,要实现素材1中SO2的转化率需控制的反应条件是
。
第2课时 化学反应的限度 化学平衡状态
1.C 解析 可逆反应不能完全进行,则任何可逆反应都有一定的反应限度,达到了化学平衡状态即达到了该反应的限度,A正确;在一定条件下,反应达到平衡状态,条件改变,则平衡发生移动,故化学反应的限度可以通过改变条件而改变,B正确;当一个化学反应在一定条件下达到平衡时,正、逆反应速率相等,且不为零,反应并未停止,C错误;化学反应达到限度时,即达到平衡状态,则正、逆反应速率相等,D正确。
2.B 解析 升高温度反应速率加快,A错误;使用催化剂可以加快反应速率,B正确;化学平衡为动态平衡,平衡时v(正)=v(逆)≠0,C错误;该反应为可逆反应,反应不能进行到底,因此达到平衡时,H2转化率小于100%,D错误。
3.A 解析 化学反应达到平衡状态时,各物质浓度不再随时间延长而改变,c(A)不再变化,说明反应一定达到平衡状态,A符合题意;任意时刻,用不同物质表示的速率比都等于系数比,A、B、C、D的反应速率之比为2∶2∶3∶1,反应不一定平衡,B不符合题意;单位时间内生成nmolB,同时消耗1.5nmolC,都代表逆方向,不能判断正、逆反应速率是否相等,反应不一定平衡,C不符合题意;容器内各气体浓度相等,不能判断各物质浓度是否随时间延长而改变,反应不一定平衡,D不符合题意。
4.B 解析 该反应为可逆反应,故SO2和O2不可能全部转化为SO3,A正确;反应达到平衡后,正反应速率和逆反应速率相等,是动态平衡,反应速率不可能为0,B错误;该反应从开始到平衡的过程中,反应物浓度不断减小,生成物浓度不断增大,故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,达到平衡,C正确;工业上生产SO3时,既要考虑转化率又要考虑反应时间,即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,D正确。
5.答案(1)2X3Y+Z (2)0.04 mol·L-1·min-1 33.3% 37.5% (3)BDE
解析 (1)由图像可以看出X为反应物,Y和Z为生成物,当反应达到tmin时,Δn(X)=0.8mol,Δn(Y)=1.2mol,Δn(Z)=0.4mol,化学反应中,各物质的物质的量变化值与化学计量数呈正比,则Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=2∶3∶1,所以反应的化学方程式为2X3Y+Z。
(2)反应起始至5min,v(Z)==0.04mol·L-1·min-1;X的转化率=×100%≈33.3%;相同条件下,气体的体积分数等于其物质的量分数,则Y的体积分数=×100%=37.5%。
(3)X、Y、Z的化学计量数不相等,则X、Y、Z的反应速率也不会相等,三者反应速率相等不能说明反应达到化学平衡状态,A错误;反应前后的物质的量改变,则当体系的压强保持不变,能说明反应达到化学平衡状态,B正确;根据ρ=,由于反应体系的体积不变,气体的总质量不变,则混合气体的密度不变,不能说明反应达到化学平衡状态,C错误;当生成1molZ的同时生成2molX,说明正、逆反应速率相等,达到平衡状态,D正确;根据M=,由于反应前后的物质的量改变,气体的总质量不变,则混合气体的平均相对分子质量改变,当混合气体的平均相对分子质量不变时,能说明反应达到化学平衡状态,E正确。
6.C 解析 A(g)+xB(g)2C(g)
起始/mol 1 3 0
转化/mol 0.2 0.2x 0.4
平衡/mol 0.8 3-0.2x 0.4
则0.8mol+3mol-0.2xmol+0.4mol=3.4mol,x=4,B错误;平衡时,物质的量之比为0.8∶(3-0.8)∶0.4=4∶11∶2,A错误;达到平衡时,A转化了0.2mol,C正确;v(B)==0.04mol·L-1·min-1,D错误。
7.B 解析 c点反应物和生成物的物质的量仍在变化,没有达到平衡状态,所以正、逆反应速率不相等,A错误;从a点到b点,氢气的物质的量在逐渐减小,即其物质的量浓度在逐渐减小,所以正反应的反应速率在逐渐减小,即a点的正反应速率比b点的大,B正确;d点和e点都处于平衡状态,n(N2)不变,即d点和e点处n(N2)相等,C错误;在t2时刻,该反应处于化学平衡状态,所以正、逆反应速率相等,D错误。
8.C 解析 X和Y平衡时的浓度之比为1∶1,消耗量之比或生成量之比都为1∶1,因此起始浓度之比也为1∶1,即c1∶c2=1∶1,故A错误;达到化学平衡状态时,正、逆反应速率相等,则Y和Z的生成速率之比为3∶2,故B错误;反应前后气体分子数不等,达到化学平衡状态时,压强不再改变,故C正确;反应为可逆反应,物质不可能完全转化,若反应向正反应方向进行,则c1<0.6,若反应向逆反应方向进行,则c1>0,故有09.B 解析 反应开始到10s,Z的物质的量增多1.58mol,用Z表示的反应速率为=0.079mol·L-1·s-1,故A正确;反应开始到10s,X的物质的量减少了0.79mol,X的物质的量浓度减少了0.395mol·L-1,故B错误;反应开始到10s时,Y的转化率为×100%=79.0%,故C正确;反应开始到10s,X、Y物质的量都减少0.79mol、Z物质的量增多1.58mol,X、Y是反应物,Z是生成物,系数比等于变化量比,所以反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),故D正确。
10.答案(1)①3~4 min ②盐酸浓度降低 ③0.15 mol·L-1· min-1
(2)①0.075 mol·L-1· min-1 ②3X+Y2Z ③> ④bd
解析 (1)①0~1min内生成50mL氢气,1~2min内生成70mL氢气,2~3min内生成104mL氢气,3~4min内生成168mL氢气,4~5min内生成80mL氢气,5~6min内生成30mL 氢气,所以3~4min反应速率最大。②随反应进行,盐酸浓度减小,反应后期速率变慢的主要原因是盐酸浓度降低。③第“3~4min”时间段,生成氢气的物质的量为=0.0075mol,所以消耗盐酸的物质的量为0.015mol,以盐酸浓度表示的该反应速率是=0.15mol·L-1·min-1。
(2)①从开始至2min,X物质的量减少0.3mol,X的平均反应速率为=0.075mol·L-1·min-1。②X、Y物质的量减少,Z物质的量增大,X、Y是反应物、Z是生成物,X、Y、Z的变化量分别为0.3mol、0.1mol、0.2mol,该反应的化学方程式为3X+Y2Z。③根据图像,1min时反应正向进行,反应速率的大小关系为v(正)>v(逆)。④X、Y、Z三种气体的浓度相等,不能判断浓度是否发生改变,反应不一定平衡,故不选a;反应前后气体系数和不同,气体物质的量是变量,气体混合物物质的量不再改变,反应一定达到平衡状态,故选b;反应速率v(X)∶v(Y)=3∶1,不能判断正、逆反应速率是否相等,反应不一定平衡,故不选c;(单位时间内消耗X的物质的量)∶(单位时间内消耗Z的物质的量)=3∶2,正、逆反应速率比等于系数比,反应一定达到平衡状态,故选d。
11.答案 (1)C (2)A (3)①0.1 mol·L-1·min-1
②C ③小于
解析 (1)Ⅰ中生成2molH2SO4需消耗4mol水,而Ⅲ中分解2molH2SO4生成2mol水,所以循环过程中需补充水。
(2)A.混合气体的颜色不再变化,说明I2的浓度不变,正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故A正确;B.反应前后气体质量和体积不变,混合气体的密度始终不改变,无法判断正、逆反应速率是否相等,不能说明反应达到平衡状态,故B错误;C.物质浓度和起始量、变化量有关,反应混合物中各组分物质的浓度相等不能说明反应达到平衡状态,故C错误;D.速率之比等于化学方程式的系数之比,H2、HI、I2三种物质的反应速率之比为1∶2∶1,不发生变化,不能说明反应达到平衡状态,故D错误;E.反应前后气体的化学计量数不变,压强始终不变,容器中气体压强不变不能说明反应达到平衡状态,故E错误。故选A。
(3)①v(HI)==0.1mol·L-1·min-1。②A.反应速率大,反应现象不一定越明显,如酸碱中和反应速率很快,但反应没有明显现象,故A错误;B.化学反应速率常用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,故B错误;C.在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态时,正、逆反应的速率相等,不再改变,故C正确;D.增大反应物的浓度能增大反应速率,降低反应的温度能减慢反应速率,故D错误。选C。③由于B点反应物浓度大于A点反应物浓度,所以B点H2正反应速率大于A点H2的正反应速率,而A点v'正(H2)=v逆(H2)。
12.答案 (1)Y2X (2)b、d (3)0.007 5 mol·L-1·s-1
(4)增大压强或选择适宜的温度 (5)温度为600 ℃,压强为1 MPa
解析 (1)0~10min时Y的物质的量浓度减少0.2mol·L-1,X的物质的量浓度增加0.4mol·L-1,所以该反应的化学方程式为Y2X。
(2)X、Y的物质的量浓度不再发生变化时,反应达到平衡状态,a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是b、d。
(3)素材1中20~30s期间消耗二氧化硫0.15mol,用二氧化硫表示的化学反应平均速率为v(SO2)==0.0075mol·L-1·s-1。
(4)分析素材2可知,压强越大,转化率越大;随温度升高,转化率先上升后下降。因此,提高该化学反应限度的途径有增大压强或选择适宜的温度。
(5)素材1中SO2的转化率为α(SO2)=×100%=90%,要实现素材1中SO2的转化率需控制的反应条件是温度为600℃,压强为1MPa。微专题1化学反应速率和限度的相关计算与图像分析
1.[2023河南南阳期中]向5 L恒容密闭容器中充入一定量N2和CO2,发生反应:N2(g)+CO2(g)C(s)+2NO(g),其中N2、NO的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。则0~10 min内用NO浓度变化表示的平均反应速率为( )
A.0.04 mol·L-1·min-1
B.0.02 mol·L-1·min-1
C.0.004 mol·L-1·min-1
D.0.008 mol·L-1·min-1
2.[2023河北邢台月考]某温度下,在容积为2 L的恒容密闭容器中,M、N、R三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的化学方程式为6R(g)5M(g)+3N(g)
B.平衡时,R的转化率为75%
C.5 min时,M的物质的量分数为50%
D.0~5 min内,v(M)=0.4 mol ·L-1·min-1
3.研究反应2X(g)Y(g)+Z(g)的速率影响因素,在不同条件下(容器容积不变)进行4组实验,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是( )
A.比较实验②④得出:升高温度,化学反应速率加快
B.比较实验①②得出:增大反应物浓度,化学反应速率加快
C.若实验②③只有一个条件不同,则实验③使用了催化剂
D.在0~10 min之间,实验②的平均速率v(Y)=0.04 mol·L-1·min-1
4.[2023浙江精诚联盟联考]对水样中M的分解速率的影响因素进行研究,每次取2 L水样进行实验,在相同温度下,M的物质的量[n(M)]随时间(t)变化的有关实验数据如下图所示,下列说法正确的是( )
A.由③④得,水样中添加Cu2+,能加快M的分解速率
B.由②③得,反应物浓度越大,M的分解速率越快
C.由②④得,水样的pH越小,M的分解速率越快
D.在0~20 min内,②中M的平均分解速率为0.015 mol ·L-1·min-1
5.氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应:Cl+3HS3S+ Cl-+3H+。已知该反应的速率随c(H+)的增大而加快。下图为用Cl在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v-t图。下列说法中正确的是( )
A.反应开始时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Cl的物质的量的减小
D.后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
6.[2023吉林长春月考]2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+3B(g)2C(g)+zD(g),若2 s后,A的转化率为50%,测得v(D)=0.25 mol·L-1·s-1。下列推断正确的是( )
A.v(C)=0.2 mol·L-1·s-1
B.z=3
C.B的转化率为75%
D.反应前后压强之比为7∶8
7.[2023广西钦州月考]在一个体积固定的密闭容器中加入反应物A、B,发生如下反应:A+2B3C (A、B、C均为气体)。反应经2 min后,A的浓度从开始时的1.0 mol·L-1降到0.8 mol·L-1。已知反应开始时B的浓度是1.2 mol·L-1,求:
(1)2 min末B、C的浓度为 。
(2)用单位时间内A浓度的减小来表示2 min内该反应的平均速率为 。
8.[2023江西南昌三中期中]将等物质的量A、B混合于1 L的密闭容器中,发生如下反应,3A(g)+B(g) xC(g)+2D(s),经5 min后达到平衡,测得D的物质的量为2 mol,c(A)∶c(B)=3∶5,C的平均反应速率是0.2 mol··mi。请计算:
(1)平衡时A的浓度为 ;反应开始前容器中B的物质的量为 。
(2)前5 min内用B表示的平均反应速率为 。
(3)化学反应方程式中x的值为 。
9.[2023江苏苏州昆山中学期末]一定温度下,在容积为2 L的密闭容器中,与同一个化学反应有关的A、B、C、D(其中A、B、C均为气体)四种物质的物质的量随反应时间的变化如图所示。E为该反应的另一种气态生成物,且在化学方程式中E的化学计量数与B的相同。请回答下列问题:
(1)该反应的反应物为 。
(2)0~2 min内,v(C)= ,
v(E)= 。
(3)若降低温度,则v(正) (填“加快”“减慢”或“不变”,下同),v(逆) 。
(4)该反应达到平衡状态的标志有 (填序号)。
a.A和C的物质的量相等
b.B的物质的量保持不变
c.A的正反应速率与B的逆反应速率之比为2∶1
d.容器内压强不变
(5)物质D在反应中的作用是 。
10.Ⅰ.在2 L固定容积的密闭容器中,800 ℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。该体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.012 0.009 0.007 5 0.007 5 0.007 5
反应过程如上图所示,a、b、c、d其中只有3条曲线是正确的。请回答:
(1)图中表示NO2的变化的曲线是 ,A点时,v(正) (填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。用O2表示从0~3 s内该反应的平均速率v= 。
(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母)。
a.混合气体的平均摩尔质量不变
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
e.相同时间内,每消耗2a mol的NO同时生成等量的NO2
f.混合气体中O2和NO2物质的量之比为1∶2的状态
(3)能使该反应的反应速率增大的是 (填字母)。
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
Ⅱ.373 K时把0.24 mol无色的N2O4气体通入容积为500 mL的密闭容器中,发生反应:,容器中立即出现红棕色。反应进行到2 s时,测得生成NO2的物质的量为0.04 mol;反应进行到60 s时达到平衡,此时容器内N2O4与NO2的物质的量相等。请计算:
(4)开始2 s内以N2O4表示的化学反应速率为 。
(5)达到平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为 。
(6)N2O4的平衡转化率为 。
11.[2023江苏泰州中学期末]硫酸是重要的化工原料。以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备硫酸的原理示意图如图。
(1)为了提高黄铁矿的燃烧效率,可采取的措施是 。
(2)已知98.3%的浓硫酸的密度为1.84 g·mL-1,则该浓硫酸的物质的量浓度为 。
(3)某兴趣小组研究在一定条件下,一定体积的密闭容器中SO2→SO3,获得如下数据。
①能说明SO2→SO3的反应在该条件下存在限度的实验证据是
。
②该反应达到平衡时,SO2的转化率为 。
(4)硫酸厂产生的尾气中含有少量SO2,如图为双碱法脱硫的原理示意图。
①可以循环使用的物质是 。
②理论上,过程Ⅲ中消耗1 mol氧气时,过程Ⅰ中吸收SO2的物质的量是 mol。
微专题1 化学反应速率和限度的相关计算与图像分析
1.D 解析 从化学方程式可知,NO为产物,则在反应过程中NO的物质的量逐渐增大,则上升的曲线表示NO的物质的量随反应时间变化的情况,0~10min内,NO物质的量增大0.4mol,则v(NO)==0.008mol·L-1·min-1。
2.B 解析 由图中信息可知,R为反应物,M、N为生成物,化学计量数之比等于物质的量的变化量之比,故该反应的化学方程式为2R(g)M(g)+N(g),A错误;平衡时,R的转化率为×100%=75%,B正确;5min时,M、R、N的物质的量分别为4mol、4mol、2mol,M的物质的量分数为40%,C错误;0~5min内,M的物质的量的变化量为2mol,v(M)=0.2mol·L-1·min-1,D错误。
3.D 解析 实验②④起始浓度相同,但温度不同,实验④反应速率较大,则可得出:升高温度,化学反应速率加快,故A正确;实验①②温度相同,但浓度不同,实验①浓度较大,则可得出:增大反应物浓度,化学反应速率加快,故B正确;实验②③温度、浓度相同,实验③反应速率较大,应为加入催化剂,故C正确;在0~10min之间,实验②中X的浓度变化为0.20mol·L-1,则v(Y)=v(X)==0.01mol·L-1·min-1,故D错误。
4.A 解析 根据③④知,pH相同时,添加铜离子,相同时间内n(M)的变化量增大,则M的分解速率大,A正确;根据②③知,反应起始浓度及溶液pH都不同,两个变量,则无法判断反应速率与浓度关系,B错误;根据②④知,反应起始浓度、是否加入铜离子及溶液pH都不同,三个变量,则无法判断M的分解速率与pH关系,C错误;由题图知0~20min内,②中M的分解速率v(M)==0.0075mol·L-1·min-1,D错误。
5.D 解析 由反应方程式可知,反应开始后,c(H+)不断增大,由题目信息可知,反应的速率随c(H+)的增大而加快,A错误;由反应方程式可知,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;横坐标为时间,纵坐标为v(Cl),两者的乘积为Δc(Cl),故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,反应物的浓度减少,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。
6.C 解析 若2s后,A的转化率为50%,则A的浓度变化量为0.5mol·L-1,v(A)==0.25mol·L-1·s-1,根据速率与系数成正比,则v(C)=0.25mol·L-1·s-1,A错误;根据速率与系数成正比,,则z=2,B错误;A的浓度变化量为0.5mol·L-1,则B转化了1.5mol,则转化率是75%,C正确;2s后,A、B、C、D剩余物质的量是1mol、0.5mol、1mol、1mol,同温同体积下,体系压强与气体总物质的量成正比,,D错误。
7.答案(1)0.8 mol·L-1、0.6 mol·L-1
(2)0.1 mol·L-1·min-1
解析 根据“三段式”有
A + 2B 3C
起始(mol·L-1) 1.0 1.2 0
转化(mol·L-1) 0.2 0.4 0.6
2min末(mol·L-1) 0.8 0.8 0.6
2min内,v(A)==0.1mol·L-1·min-1。
8.答案(1)3 mol·L-1 6 mol (2)0.2 mol·L-1·mi(3)1
解析 由题中信息可知,生成C的物质的量为n(C)=0.2mol·L-1·min-1×5min×1L=1mol,D的物质的量为2mol,则v(D)=mol·L-1·min-1=0.4mol·L-1·min-1,根据反应中反应速率之比等于各物质的化学计量数之比,则v(C)∶v(D)=x∶2,即0.2∶0.4=x∶2,解之x=1。设反应开始前充入容器中的A、B的物质的量为amol,根据题目列化学平衡三段式如下:
3A(g)+B(g)C(g)+2D(s)
起始(mol) a a 0 0
变化(mol) 3 1 1 2
平衡(mol) a-3 a-1 1 2
平衡时,c(A)∶c(B)=3∶5,则(a-3)∶(a-1)=3∶5,解得a=6。
(1)平衡时A的物质的量为(a-3)mol=(6-3)mol=3mol,则平衡时c(A)==3mol·L-1;反应开始前容器中B的物质的量为6mol。
(2)反应速率之比等于各物质的化学计量数之比,即v(B)∶v(C)=1∶1,则v(B)=v(C)=0.2mol·L-1·min-1。
(3)x=1。
9.答案(1)A、B (2) 0.5 mol·L-1· min-1
0.25 mol·L-1· min-1 (3)减慢 减慢 (4)bc (5)作催化剂
解析 (1)由题给图像可知,随着反应的进行,A、B的物质的量减少,则A、B为反应物,C的物质的量增加,则C为生成物。
(2)v(C)==0.5mol·L-1·min-1,因在化学方程式中E的化学计量数与B的相同,故v(E)=v(B)==0.25mol·L-1·min-1。
(3)降低温度,正、逆反应速率都减慢。
(4)A和C的物质的量相等,不能说明反应达到了平衡状态,a错误;由图知,2min后,该反应达到平衡状态,B的物质的量保持不变,b正确;由图可知,0~2min内,|Δn(A)|=2mol,|Δn(B)|=1mol,Δn(C)=2mol,由相同时间内物质的物质的量变化值之比等于其对应的化学计量数之比可知,该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)2C(g)+E(g),若v正(A)=2v逆(B),由v正(A)=2v正(B),知v正(B)=v逆(B),说明反应达到了平衡状态,c正确;该反应为反应前后气体分子数不变的反应,容器体积不变,则容器内压强始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,d错误。
(5)由图知,反应前后D的物质的量不变,故D作催化剂。
10.答案(1)b 大于 0.001 mol·L-1·s-1 (2)abc
(3)bcd (4)0.02 mol·L-1·s-1 (5)4∶3 (6)33.3%
解析 (1)根据图示结合表中的数据可知,因为在起点NO的物质的量为0.02mol,容器容积是2L,起始浓度为0.01mol·L-1,图中c线符合,即图中c线为NO的变化曲线,因为反应为可逆反应,平衡时NO2的浓度小于0.01mol·L-1,因此b线为NO2的变化曲线,d线为O2的变化曲线;在A点处,NO的物质的量浓度在减小,说明反应在向正反应方向进行,此时v(正)>v(逆);根据表格数据,平衡时,c(NO)==0.00375mol·L-1,0~3s内,v(NO)=≈0.002mol·L-1·s-1,根据速率之比等于化学计量数之比,v(O2)=×0.002mol·L-1·s-1=0.001mol·L-1·s-1。
(2)800℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。反应前后气体的物质的量发生变化,因此混合气体的平均摩尔质量不变,即混合气体的物质的量不变,能够说明达到平衡状态,a正确;反应前后气体的物质的量发生变化,容器内压强保持不变,即混合气体的物质的量不变,能够说明达到平衡状态,b正确;v逆(NO)=2v正(O2),说明正、逆反应速率相等,能够说明达到平衡状态,c正确;容器的容积不变,气体的质量不变,容器内的密度始终保持不变,不能说明达到平衡状态,d错误;根据方程式,相同时间内,消耗2amol的NO必定同时生成等量的NO2,不能说明达到平衡状态,e错误;混合气体中O2和NO2物质的量之比为1∶2的状态,不能说明二者的浓度是否发生变化,不能说明达到平衡状态,f错误。
(3)及时分离出NO2气体,生成物浓度减小,则反应速率减小,a错误;适当升高温度,反应速率增大,b正确;增大O2的浓度,反应速率增大,c正确;选择高效催化剂能增大反应速率,d正确。
(4)开始2s内,v(NO2)==0.04mol·L-1·s-1,根据速率之比等于化学计量数之比,v(N2O4)=×0.04mol·L-1·s-1=0.02mol·L-1·s-1。
(5)设反应的N2O4的物质的量为xmol,则
N2O42NO2
起始(mol) 0.24 0
反应(mol) x 2x
平衡(mol) 0.24-x 2x
平衡时容器内N2O4与NO2的物质的量相等,因此0.24-x=2x,解得x=0.08,达到平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比=平衡时气体的物质的量与开始时物质的量之比=(0.16×2)∶0.24=4∶3。
(6)根据(5)的计算,平衡时反应的N2O4为0.08mol,N2O4的平衡转化率=×100%≈33.3%。
11.答案(1)粉碎黄铁矿,增大与空气接触面积
(2)18.5 mol·L-1 (3)①50 min后随时间变化,二氧化硫、三氧化硫和氧气的浓度保持不变,且不为0 ②90%
(4)①NaOH ②2
解析 燃烧黄铁矿,将硫元素转化为SO2,再将SO2氧化生成SO3,用浓硫酸吸收制备硫酸,据此分析答题。
(1)粉碎黄铁矿,增大与空气接触面积,可以提高黄铁矿的燃烧效率。
(2)98.3%的浓硫酸的密度为1.84g·mL-1,则该浓硫酸的物质的量浓度为mol·L-1≈18.5mol·L-1。
(3)①分析图像可知,50min之后SO2、SO3和O2的浓度均保持不变,且不为0,可以说明SO2→SO3的反应在该条件下存在限度。②该反应达到平衡时,SO2的浓度由1mol·L-1变为0.1mol·L-1,则SO2转化率为×100%=90%。
(4)①分析双碱法脱硫的原理示意图可知,过程Ⅰ消耗氢氧化钠,过程Ⅱ生成氢氧化钠,可以循环使用的物质是NaOH。②分析双碱法脱硫的原理示意图可知参与反应的物质对应关系为SO2~Na2SO3~CaSO3~O2,过程Ⅲ中消耗1mol氧气时,过程Ⅰ中吸收SO2的物质的量是2mol。专题6培优练
创新突破练
突破一化学反应速率的计算
1.[2023辽宁联考]某温度下,在容积为2 L的恒容容器中X(g)、Y(g)、Z(g)发生反应时物质的量的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应的化学方
程式为2X(g)+2Y(g)Z(g)
B.若t1=5,0~min内,v(X)
=0.08 mol·L-1·min-1
C.t0时刻,X(g)的体积分数约为43.5%
D.t2时刻,v正= v逆=0
突破二探究化学反应速率的影响因素
2.[2023江西赣州期中]化学是一门以实验为基础的科学,其中控制变量思想在探究实验中有重要应用。某研究小组以反应5H2C2O4+2Mn+6H+10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究外界条件对化学反应速率的影响。实验时,分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液,迅速混合并开始计时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。下列说法正确的是( )
实验温度/℃ 酸性KMnO4溶液 H2C2O4溶液 H2O 溶液颜色褪至无色所用时间/s
V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL
① 20 2 0.02 4 0.1 0 t1
② 20 2 0.02 2 0.1 2 8
③ 45 2 0.02 2 0.1 x t2
A.x=3
B.t1<8,t2<8
C.配制KMnO4溶液时可用盐酸酸化
D.利用实验①③探究温度对化学反应速率的影响
突破三化学平衡状态的判断
3.一定温度下,反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
① ②
③ ④
A.①② B.②④ C.③④ D.①④
突破四化学反应中的能量变化
4.[2023河北邢台南宫中学月考]我国科研人员研制出一种新型复合光催化剂,可以利用太阳光在该催化剂表面实现水的高效分解,主要过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.上述过程中,反应物的总能量小于生成物的总能量
B.上述过程中,太阳能转化为化学能
C.过程Ⅰ、Ⅱ吸收能量,过程Ⅲ释放能量
D.过程Ⅲ发生了氧化还原反应
5.有关氮元素转化的反应有反应1:N2+O22NO;反应2:2NO+2CON2+2CO2,能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
图1 图2
A.反应1是化合反应,反应2是置换反应
B.反应1是吸热反应,反应2是放热反应
C.反应1是放热反应,反应2是吸热反应
D.反应1和2都既是氧化还原反应又是离子反应
突破五原电池的两极判断及电极反应式的书写
6.[2023湖北鄂东南重点中学期中]为了消除氮氧化合物的污染,减轻环境污染,同时又能充分利用化学能。某科研小组利用反应6NO2+8NH37N2+12H2O成功设计出如图所示电池装置,下列说法错误的是( )
A.电极A为负极,发生氧化反应
B.当电极A上有
11.2 L N2(标准状况)生成时,外电路共转移4 mol电子
C.电极B的电极反应式为2NO2+8e-+4H2ON2+8OH-
D.电池工作时,OH-从右向左移动
高考真题练
考向一化学反应速率的计算及影响因素
7.[2022浙江6月选考改编]恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g)N2(g)+3H2(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示,下列说法不正确的是( )
编号 时间/min表面积/cm2c(NH3)/(10-3 mol·L-1) 0 20 40 60 80
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A.实验①,0~20 min,v(N2)=
1.00×10-5 mol·L-1·min-1
B.实验③,60 min时处于平衡状态
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
考向二化学平衡状态的判断
8.[2020浙江1月选考节选]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.容器内颜色不变
考向三化学反应中的能量变化及计算
9.[2023湖北卷]2023年5月10日,天舟六号货运飞船成功发射,标志着我国航天事业进入到高质量发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是( )
A.液氮-液氢 B.液氧-液氢
C.液态NO2-肼 D.液氧-煤油
10.[2021湖南卷节选]一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。相关化学键的键能数据如下:
化学键 N≡N H—H N—H
键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH= kJ· mol-1。
考向四化学电源
11.[2022湖南卷]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
专题6培优练
1.C 解析 Y、Z的物质的量增加,X的物质的量减小,所以X是反应物,Y和Z是生成物,达到平衡时X、Y与Z的物质的量变化值分别为0.4mol、0.4mol和0.2mol,故X、Y与Z的化学计量数之比为0.4∶0.4∶0.2=2∶2∶1,则该反应的化学方程式为2X(g)2Y(g)+Z(g),A错误;若t1=5,0~t1min内,v(X)==0.04mol·L-1·min-1,B错误;t0时刻,Y、X均为0.5mol,它们均变化了0.3mol,则Z为0.15mol,X(g)的体积分数=×100%≈43.5%,C正确;t2时刻,处于平衡状态,则v正=v逆≠0,D错误。
2.B 解析 实验②和③只是温度不同,目的是探究温度对反应速率的影响,除温度外,其他条件应相同,则水的体积需要保持一致,因此x=2,A错误;分析表中数据可知,实验①和实验②只是浓度不同,则实验①和实验②是探究反应物浓度对化学反应速率的影响,且浓度越大,反应速率越大,可知t1<8,实验②和③只是温度不同,目的是探究温度对反应速率的影响,温度越高,反应速率越快,则t2<8,B正确;高锰酸钾能氧化氯离子生成氯气,配制KMnO4溶液时不能用盐酸酸化,应该用稀硫酸,C错误;实验①③中温度和草酸的浓度均是变量,不能利用实验①③探究温度对化学反应速率的影响,应该用实验②和③,D错误。
3.D 解析 因反应容器保持恒压,所以容器容积随反应进行而不断变化,结合ρ气=可知,气体密度不再变化,说明容器容积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1molN2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,④符合题意。故选D。
4.C 解析 水分解是吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,A正确;利用太阳光在催化剂表面实现水的高效分解,太阳能转化为化学能,B正确;过程Ⅱ形成氢氢键、氧氧单键,过程Ⅱ放出能量,C错误;过程Ⅲ是H2O2分解为氢气和氧气,H、O元素化合价改变,属于氧化还原反应,D正确。
5.B 解析 反应1是化合反应,反应2不是置换反应,A错误;由能量变化图示可知,反应1是吸热反应,反应2是放热反应,B正确、C错误;反应1和2都是氧化还原反应,但不是离子反应,D错误。
6.B 解析 电极A处NH3失去电子生成N2,发生氧化反应,电极A为负极,A正确;电极A上生成了0.5molN2,则转移电子0.5mol×2×3=3mol,B错误;电极B上NO2得到电子生成N2,电极反应式为2NO2+8e-+4H2ON2+8OH-,C正确;电池工作时,电极A为负极,电极B为正极,OH-从正极区向负极区移动,D正确。
7.C 解析 实验①中,0~20min,氨气浓度变化量为2.40×10-3mol·L-1-2.00×10-3mol·L-1=4.00×10-4mol·L-1,v(NH3)==2.00×10-5mol·L-1·min-1,则v(N2)=v(NH3)=1.00×10-5mol·L-1·min-1,A正确;实验③,60min和80min时氨气的浓度均为4.00×10-4mol·L-1,说明60min时反应达到平衡状态,B正确;对比实验①与实验②可知,增加氨气浓度,反应速率不变,C错误;对比实验①和实验③可知,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确。
8.答案AD
解析 该反应是一个气体体积改变的反应,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,恒容容器的体积不变,则密度始终不变,则密度不变不能说明反应达到化学平衡状态,C错误;容器内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。
9.A 解析 虽然氮气在一定的条件下可以与氢气反应,而且是放热反应,但是,由于N≡N键能很大,该反应的速率很慢,氢气不能在氮气中燃烧,在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体,因此,液氮-液氢不能作为火箭推进剂,A符合题意;氢气可以在氧气中燃烧,反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体,因此,液氧-液氢能作为火箭推进剂,B不符合题意;肼和NO2在一定的条件下可以发生剧烈反应,该反应放出大量的热,且生成大量气体,因此,液态NO2-肼能作为火箭推进剂,C不符合题意;煤油可以在氧气中燃烧,反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体,因此,液氧-煤油能作为火箭推进剂,D不符合题意。
10.答案+90.8
解析 ΔH=反应物总键能-生成物总键能=390.8kJ·mol-1×3×2-(946kJ·mol-1+436.0kJ·mol-1×3)=+90.8kJ·mol-1。
11.B 解析
海水中含有大量的电解质,故A项正确;Li是活泼金属,作负极,则N极是正极,正极上海水中溶解的O2、CO2等均能放电,B项错误;由于Li易与水反应,故玻璃陶瓷应具有良好的防水功能,同时为形成闭合的回路,也应具有传导离子的功能,C项正确;该电池属于一次电池,D项正确。
