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第六章 章末习题
1．中国空间站运行需要消耗能量的主要来源不包含
A．太阳能 B．电能 C．化学能 D．热能
2．下列说法错误的是
A．原电池的两极材料可以相同
B．生铁比纯铁容易生锈
C．电解质溶液导电的过程必然伴随化学变化
D．燃料电池将化学能转化为电能的转化率可达100%
3．化学学科在资源、材料、健康等领域发挥越来越重要的作用，下列应用中错误的是
A．高效化学电源应用于新能源汽车
B．高铁酸钠(Na2FeO4)用于饮用水处理
C．过氧化钠作为供氧剂用于呼吸面具或潜水艇中
D．碳酸钠用于治疗胃酸过多的药物
4．下列说法不正确的是
A．当平衡体系中各物质的浓度相等时，化学反应一定达到平衡状态
B．对某一可逆反应，当正、逆反应速率相等时，各组分的浓度一定保持不变
C．甲、乙两个容积相同、温度恒定且密闭容器中，分别充入2molNH3、1molN2和3molH2，平衡时，甲和乙的压强是相同的
D．化学平衡建立前，v(正)≠v(逆)，达到化学平衡后v(正)=v(逆)
5．汽车受到猛烈碰撞时，安全气囊内的NaN3固体迅速分解，产生氮气和金属钠，该过程中的能量变化如下图所示。下列说法错误的是
A．NaN3属于离子化合物
B．NaN3的分解反应属于放热反应
C．E1表示2molNaN3固体的能量
D．NaN3作为安全气囊的气体发生剂，具有产气快、产气量大等优点
6．二氧化硫的催化氧化反应：O2(g)+2SO2(g)2SO3(g) H<0是工业制硫酸中的重要反应。某温度下，在一密闭容器中探究二氧化硫的催化氧化反应，下列叙述正确的是
A．加入合适催化剂可以提高SO3的平衡产率
B．缩小容器容积可以增大活化分子百分含量
C．扩大容器容积可以提高SO3的平衡产率
D．缩小容器容积可以增大反应速率
7．人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。请回答下列问题：
(1)下图表示氢气燃烧生成水蒸气的物质及能量变化。已知1mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量245kJ。
则图中x为_______。
(2)为实现低碳环保的目标，北京冬奥会各赛区推广使用氢氧燃料电池汽车。某种氢氧燃料电池的内部结构示意图如下。
①a处通入_______，右侧的电极反应式为_______。
②若电路中通过3mol电子，则负极消耗物质的质量为_______g。
8．“液态阳光”技术可助力中国完成碳达峰、碳中和目标。具体分三步：
第1步，把光变成能量，目前采用光伏发电的形式；
第2步，电解水制氢气；
第3步，CO2和H2在催化剂等条件下合成CH3OH。
请回答下列问题：
(1)光伏发电实现_______能转化为_______能。
(2)恒温恒容条件下，发生反应：，下列情况表明反应已达到平衡状态的是_______(填字母，下同)。
A．混合气体的密度保持不变
B．混合气体的总压强保持不变
C．混合气体中CH3OH的体积分数保持不变
D．CH3OH、CO2的浓度相等
(3)在密闭容器中投入一定量CO2和H2发生上述反应，下列条件能提高反应速率的是_______。
A．升高温度 B．分离产物 C．减小压强 D．加催化剂
(4)一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2，发生上述反应，经10min达到平衡，测得平衡体系中H2的体积分数为50%。
①开始反应至10min时CH3OH的平均反应速率为_______mol·L-1·min-1。
②该条件下，反应达到平衡时，CO2的转化率为_______。
9．可逆反应2NO2(红棕色) N2O4(无色)达到化学平衡时，有关说法正确的是
A．反应停止了 B．体系中不存在N2O4
C．红棕色消失 D．NO2浓度不再改变
10．全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转型。太阳能的利用是热门研究方向之一， 例如，可以利用太阳能将水转化为H2 ，某种光分解水的过程如图所示，下列说明正确的是
A．与电解水相比。该方法的优点是能耗低
B．转化过程中循环利用的物质只有Fe3O4
C．该转化过程中每产生2g H2，同时产生11.2L O2
D．过程II中生成H2和Fe3O4的物质的量之比为3：1
11．1799年意大利物理学家伏打发明了伏打电池，其在早期被称为“电堆”。他把金属条浸入强酸溶液中时，发现在两个金属条间产生了稳定而又强劲的电流。他又用不同的金属进行实验，发现铜和锌是最合适的金属，并发明了伏打电池(即为原电池的原型)。如图是伏打电堆的一种，下列有关该电池的说法正确的是
A．若湿布片所含的为饱和食盐水，则在电池工作时，铜片附近会有Cl2产生
B．该电池正极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．电池工作一段时间后，湿布片上可能会有Zn(OH)2产生
D．电池工作一段时间后，电池质量一定不会变
12．中科院化学所李玉良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．放电时石墨纳米阵列作正极
C．放电时电子由镁极流向石墨极
D．消耗12gMg理论上转移2mol电子
13．习总书记在浙江考察时曾提出“绿水青山就是金山银山”的科学论断。在日常生活中减少含氮化合物对空气的污染是重要的课题之一。汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入5molCO和4molNO发生反应，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图：
压强为10MPa、温度为T1下，若反应进行到20min达到平衡状态，此时容器的体积为2L，则用N2的浓度变化表示的平均反应速率v(N2)=_____。
14．t ℃时，将2mol A 和 6 mol B 充入容积固定为 2 L 的密闭容器中发生反应： A(g)＋2B(g) 2C(g)。 反应 2 min 时测得 C 的浓度为 0.4 mol·L- 1 ，4 min 末反应达到平衡， B 的转化率为 50%。试计算：
(1)第 2 min 到第 4 min 内 A 的平均反应速率为_______
(2)t ℃时该反应的平衡常数为_______
(3)若从反应开始到建立平衡时放出热量 353.88 kJ，则该反应的 ΔH=_______。(写出三个题完整计算过程，无计算过程不给分)
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第六章 章末习题
1．中国空间站运行需要消耗能量的主要来源不包含
A．太阳能 B．电能 C．化学能 D．热能
【答案】A
【解析】“天宫一号”运行所需要的能量主要来自太阳能，通过太阳能集热板转化太阳辐射能量为电能，A正确；
故选A。
2．下列说法错误的是
A．原电池的两极材料可以相同
B．生铁比纯铁容易生锈
C．电解质溶液导电的过程必然伴随化学变化
D．燃料电池将化学能转化为电能的转化率可达100%
【答案】D
【解析】A．燃料电池中，两极材料可以相同，A正确；
B．生铁中含有碳，容易形成原电池的两级，能加快腐蚀的速率，比纯铁容易生锈，B正确；
C．电解质溶液导电的过程发生电解，必然伴随化学变化，C正确；
D．燃料电池将化学能转化为电能的过程中，还有可能有其他能量转化，转化率不可能达100%，D错误；
故选D。
3．化学学科在资源、材料、健康等领域发挥越来越重要的作用，下列应用中错误的是
A．高效化学电源应用于新能源汽车
B．高铁酸钠(Na2FeO4)用于饮用水处理
C．过氧化钠作为供氧剂用于呼吸面具或潜水艇中
D．碳酸钠用于治疗胃酸过多的药物
【答案】D
【解析】A．高效化学电源应用于新能源汽车，A正确；
B．高铁酸钠(Na2FeO4)中的铁为+6价，具有强氧化性，常用于杀菌消毒，其还原产物是三价铁，三价铁可发生水解，生成氢氧化铁胶体，有类似于明矾的净水作用，所以用于饮用水处理，B正确；
C．过氧化钠能和水、二氧化碳反应生成氧气，所以可作为供氧剂用于呼吸面具或潜水艇中，C正确；
D．碳酸钠碱性较强会伤及人体，应该用碳酸氢钠作为治疗胃酸过多的药物，D错误；
故选D。
4．下列说法不正确的是
A．当平衡体系中各物质的浓度相等时，化学反应一定达到平衡状态
B．对某一可逆反应，当正、逆反应速率相等时，各组分的浓度一定保持不变
C．甲、乙两个容积相同、温度恒定且密闭容器中，分别充入2molNH3、1molN2和3molH2，平衡时，甲和乙的压强是相同的
D．化学平衡建立前，v(正)≠v(逆)，达到化学平衡后v(正)=v(逆)
【答案】A
【解析】A．达到化学平衡状态时各组分浓度保持不变，但不一定相等，A错误；
B．可逆反应正、逆反应速率相等时，达到平衡状态，各组分浓度保持不变，B正确；
C．两容器中是加入不同物质建立的等效平衡，达到平衡状态时，两容器中压强相等，C正确；
D．化学平衡建立前正、逆反应速率不等，但达到平衡状态时正、逆反应速率相等，D正确；
故选A。
5．汽车受到猛烈碰撞时，安全气囊内的NaN3固体迅速分解，产生氮气和金属钠，该过程中的能量变化如下图所示。下列说法错误的是
A．NaN3属于离子化合物
B．NaN3的分解反应属于放热反应
C．E1表示2molNaN3固体的能量
D．NaN3作为安全气囊的气体发生剂，具有产气快、产气量大等优点
【答案】C
【解析】A．NaN3由Na+和N- 3构成，属于离子化合物，故A正确；
B．NaN3的分解反应，反应物总能量大于生成物总能量，属于放热反应，故B正确；
C．E1表示该反应的活化能，故C错误；
D．汽车受到猛烈碰撞时，安全气囊内的NaN3固体迅速分解，产生氮气和金属钠，具有产气快、产气量大，故D正确；
选C。
6．二氧化硫的催化氧化反应：O2(g)+2SO2(g)2SO3(g) H<0是工业制硫酸中的重要反应。某温度下，在一密闭容器中探究二氧化硫的催化氧化反应，下列叙述正确的是
A．加入合适催化剂可以提高SO3的平衡产率
B．缩小容器容积可以增大活化分子百分含量
C．扩大容器容积可以提高SO3的平衡产率
D．缩小容器容积可以增大反应速率
【答案】D
【解析】A．催化剂只加快反应速率，不影响平衡产率，A错误；
B．缩小容器容积增大单位体积内活化分子的数目，不能改变活化分子百分含量，B错误；
C．扩大容器容积会使平衡逆向移动，降低SO3的平衡产率，C错误；
D．缩小容器容积可增大反应物的浓度，可以加快反应速率，D正确；
故选D。
7．人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。请回答下列问题：
(1)下图表示氢气燃烧生成水蒸气的物质及能量变化。已知1mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量245kJ。
则图中x为_______。
(2)为实现低碳环保的目标，北京冬奥会各赛区推广使用氢氧燃料电池汽车。某种氢氧燃料电池的内部结构示意图如下。
①a处通入_______，右侧的电极反应式为_______。
②若电路中通过3mol电子，则负极消耗物质的质量为_______g。
【答案】
(1)930
H2 O2+4e-+4H+=2H2O 3
【解析】（1）断键吸热、成键放热，1mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量245kJ，则断裂1mol氢气和0.5mol氧气中的化学键吸收的能量比生成1mol水中的化学键放出的能量小245 kJ，则x=436+249+245=930 kJ。
（2）①由图示可知，电子由a经导线向b移动，a是负极，发生氧化反应，a处通入H2，右侧为正极，正极氧气得电子生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O。
②负极发生反应H2-2e-=H+，若电路中通过3mol电子，则负极消耗1.5mol氢气，质量为3g。
8．“液态阳光”技术可助力中国完成碳达峰、碳中和目标。具体分三步：
第1步，把光变成能量，目前采用光伏发电的形式；
第2步，电解水制氢气；
第3步，CO2和H2在催化剂等条件下合成CH3OH。
请回答下列问题：
(1)光伏发电实现_______能转化为_______能。
(2)恒温恒容条件下，发生反应：，下列情况表明反应已达到平衡状态的是_______(填字母，下同)。
A．混合气体的密度保持不变
B．混合气体的总压强保持不变
C．混合气体中CH3OH的体积分数保持不变
D．CH3OH、CO2的浓度相等
(3)在密闭容器中投入一定量CO2和H2发生上述反应，下列条件能提高反应速率的是_______。
A．升高温度 B．分离产物 C．减小压强 D．加催化剂
(4)一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2，发生上述反应，经10min达到平衡，测得平衡体系中H2的体积分数为50%。
①开始反应至10min时CH3OH的平均反应速率为_______mol·L-1·min-1。
②该条件下，反应达到平衡时，CO2的转化率为_______。
【答案】
(1)光 电
(2)BC
(3)AD
(4)0.05 50%
【解析】（1）光伏发电实现光能转化为电能。
（2）A． 容器的容积不变，混合气体的总质量不变，故混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度保持不变不能表明反应已达到平衡状态，故A错误；
B． 容器的容积不变，随反应进行，混合气体的物质的量减小，混合气体的总压强减小，故混合气体的总压强保持不变能表明反应已达到平衡状态，故B正确；
C． 混合气体中CH3OH的体积分数保持不变，说明正逆反应速率相等，能表明反应已达到平衡状态，故C正确；
D． CH3OH、CO2的浓度相等不能说明正逆反应速率相等，不能表明反应已达到平衡状态，故D错误；故选BC。
（3）A． 升高温度，反应速率加快，故A正确；
B． 分离产物，反应速率减慢，故B错误；
C． 减小压强，反应速率减慢，故C错误；
D． 加催化剂，反应速率加快，故D正确；
故选AD。
①设CO2参加反应的物质的量为xmol，则可列出三段式：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol) 2 6 0 0
转化(mol) x 3x x x
平衡(mol) 2-x 6-3x x x，平衡体系中H2的体积分数为50%，则×100% = 50%，解得x = 1，则开始反应至10min时CH3OH的平均反应速率为 = 0.05mol· L-1· min-1 。
②该条件下，反应达到平衡时，CO2的转化率为×100%=50%。
9．可逆反应2NO2(红棕色) N2O4(无色)达到化学平衡时，有关说法正确的是
A．反应停止了 B．体系中不存在N2O4
C．红棕色消失 D．NO2浓度不再改变
【答案】D
【解析】A．化学平衡状态为动态平衡，达到平衡状态时正逆反应速率相等，反应不会停止，选项A错误；
B．可逆反应中，反应物不可能完全转化成生成物，所以体系中一定存在N2O4，选项B错误；
C．该反应为可逆反应，NO2不可能完全转化成N2O4，所以红棕色不会消失，选项C错误；
D．达到平衡状态时，各组分的浓度不再变化，则NO2的浓度不再变化，选项D正确；
答案选D。
10．全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转型。太阳能的利用是热门研究方向之一， 例如，可以利用太阳能将水转化为H2 ，某种光分解水的过程如图所示，下列说明正确的是
A．与电解水相比。该方法的优点是能耗低
B．转化过程中循环利用的物质只有Fe3O4
C．该转化过程中每产生2g H2，同时产生11.2L O2
D．过程II中生成H2和Fe3O4的物质的量之比为3：1
【答案】A
【解析】A．与电解水相比，该方法是在太阳能作用下将水分解生成氢气和氧气，它的优点是能耗低，故A正确；
B．由图可知转化过程中循环利用的物质有Fe3O4和FeO，故B错误；
C．根据电解水的反应可知，该转化过程中每产生2 g H2，同时产生16gO2，不知道条件无法求算体积，故C错误；
D．由电子守恒得过程II中发生反应3FeO+H2O=Fe3O4+H2,生成H2和Fe3O4的物质的量之比为1：1，故D错误；
故答案为：A 。
11．1799年意大利物理学家伏打发明了伏打电池，其在早期被称为“电堆”。他把金属条浸入强酸溶液中时，发现在两个金属条间产生了稳定而又强劲的电流。他又用不同的金属进行实验，发现铜和锌是最合适的金属，并发明了伏打电池(即为原电池的原型)。如图是伏打电堆的一种，下列有关该电池的说法正确的是
A．若湿布片所含的为饱和食盐水，则在电池工作时，铜片附近会有Cl2产生
B．该电池正极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．电池工作一段时间后，湿布片上可能会有Zn(OH)2产生
D．电池工作一段时间后，电池质量一定不会变
【答案】C
【解析】A．当湿布片所含的溶液为饱和食盐水时，铜片为正极，O2在铜片上得电子，铜片附近不会生成气体．A项错误；
B．由于无法判断湿布片所含溶液酸碱性，所以无法判断电池具体的电极反应式，B项错误；
C．当湿布片所含溶液为碱性时，负极会产生Zn(OH)2，由于Zn(OH)2在pH等于8.1时开始沉淀，所以湿布片上可能会产生沉淀，C项正确；
D．若湿布片所含的是饱和食盐水，根据该原电池的工作原理可知，原电池在工作一段时间后，总质量会增加，增加的质量来自于O2，D项错误；
故选：C。
12．中科院化学所李玉良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．放电时石墨纳米阵列作正极
C．放电时电子由镁极流向石墨极
D．消耗12gMg理论上转移2mol电子
【答案】D
【解析】A．观察图示，镁作负极，发生氧化反应，选项A正确；
B．石墨极为正极，选项B正确；
C．电子由镁极经外电路流向石墨极，选项C正确；
D．Mg-2e-=Mg2+，12g Mg的物质的量为0.5mol，完全反应时理论上转移1 mol电子，选项D错误；
答案选D。
13．习总书记在浙江考察时曾提出“绿水青山就是金山银山”的科学论断。在日常生活中减少含氮化合物对空气的污染是重要的课题之一。汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入5molCO和4molNO发生反应，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图：
压强为10MPa、温度为T1下，若反应进行到20min达到平衡状态，此时容器的体积为2L，则用N2的浓度变化表示的平均反应速率v(N2)=_____。
【答案】0.025mol L-1 min-1
【解析】在密闭容器中充入5molCO和4molNO，发生反应，压强为10MPa、温度为T1下，若反应进行到20min达到平衡状态，NO体积分数为25%，设反应生成氮气物质的量为x，
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)
起始量(mol) 5 4 0 0
变化量(mol) 2x 2x x 2x
平衡量(mol) 5-2x 4-2x x 2x
×100%=25%,解得：x = 1mol，V(N2) = = = = 0.025mol·L-1·min-1。
14．t ℃时，将2mol A 和 6 mol B 充入容积固定为 2 L 的密闭容器中发生反应： A(g)＋2B(g) 2C(g)。 反应 2 min 时测得 C 的浓度为 0.4 mol·L- 1 ，4 min 末反应达到平衡， B 的转化率为 50%。试计算：
(1)第 2 min 到第 4 min 内 A 的平均反应速率为_______
(2)t ℃时该反应的平衡常数为_______
(3)若从反应开始到建立平衡时放出热量 353.88 kJ，则该反应的 ΔH=_______。(写出三个题完整计算过程，无计算过程不给分)
【答案】
(1)0.275mol·L-1·min-1
(2)4
(3)-235.92kJ/mol
【解析】（1）
A(g) + 2B(g) 2C(g)
0min(mol·L-1) 1 3
2min(mol·L-1) 1-0.2 3-0.4 0.4
4min(mol·L-1) 0.25 1.5 1.5
，第 2 min 到第 4 min 内 A 的平均反应速率为：(0.8mol/L-0.25mol/L)÷2min=0.275mol·L-1·min-1；
（2）t ℃时该反应的平衡常数为K= = = 4；
（3）若从反应开始到建立平衡时放出热量353.88kJ，是消耗A物质的量 = 0.75mol/L×2L = 1.5mol出的热量，则1molA 完全反应放热 235.92kJ，则该反应的△H = -235.92kJ/mol。
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