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第2章化学键化学反应规律
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.为短周期主族元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为19。的最外层电子数与其层电子数相等,是形成酸雨的物质之一、下列说法正确的是
A.原子半径: B.简单氢化物的沸点:
C.与可形成共价化合物 D.的最高价含氧酸是弱酸
2.下列化学用语正确的是
A.将新制氯水在强光下照射的化学方程式:
B.的电离方程式:
C.用电子式表示的形成过程:
D.海水提溴时用二氧化硫和水吸收溴蒸气的离子方程式:
3.下列物质中,既有离子键又有共价键的是
A.MgCl2 B.Ca(OH)2 C.H2O D.C60
4.已知: ,T℃,将和加入体积为1L的密闭容器中进行反应,后达到平衡,共放出热量,下列说法不正确的是
A.其他条件不变,若压缩容器,反应速率增大
B.恒容条件下当气体密度不变时,该反应达到平衡
C.达到化学平衡状态时,X、Y的转化率相等
D.在内,Y的反应速率可表示为
5.试管内足量的锌粒与5mL 0.5mol/L硫酸反应时,下列措施不可以增大氢气的生成速率的是
A.适当加热试管 B.加入少量硫酸铜粉末
C.再加入5mL 1.5mol/L的硝酸 D.再加入5mL 1.5mol/L的硫酸
6.下列化学用语表述错误的是
A.氯化铵的电子式:
B.硫的原子结构示意图:
C.氨的结构式:
D.用电子式表示硫化钾的形成过程:
7.中国传统文化博大精深。下列说法错误的是
A.黑火药的主要成分之一属于离子化合物
B.“曾青得铁则化为铜”,铁位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族
C.“取井火煮之,一斛水得五斗盐”是通过蒸发结晶的方式使氯化钠析出
D.《石灰吟》中记载:“要留清白在人间”,石灰中的结构示意图为
8.下列物质只含有离子键的是
A.MgCl2 B.NaOH C.NH3 D.Cl2
9.为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D—Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D—Zn—NiOOH二次电池,结构如图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高
B.放电时化学能转化为电能
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
10.下列物质中含有共价键的离子化合物是
A.C2H6 B.Na2O2 C.CH3COOH D.MgCl2
11.下列表示合成氨反应的速率中,反应最快的是
A. B.
C. D.
12.下列有关化学能与热能的说法正确的是
A.吸热反应在常温或低温条件下都难以发生
B.由1molC(金刚石,s)转化为1molC(石墨,s)时放出1.9kJ的热量,可知1mol金刚石比1mol石墨总能量低1.9kJ
C.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
D.需要持续加热才能发生的反应一定是吸热反应
13.NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g)N2O4(g),反应过程放热,现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1L的恒容密闭容器中,NO2和N2O4浓度随时间变化关系如图。下列说法正确的是
A.a点时达到了化学平衡状态
B.反应速率v正(b点)>v正(c点)
C.25min时改变的条件是增大了N2O4的浓度
D.容器内混合气体的平均摩尔质量不变时可判断达到了化学平衡状态
14.研究表明金属铁能与N2O、CO反应,其反应的能量变化与反应进程如图所示,下列说法错误的是
A.总反应为放热反应
B.Fe是该反应的催化剂
C.加入铁,可使反应的热量变化减小
D.Fe+N2O→FeO+N2该反应为放热反应
15.由、、、四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是
装置
现象 金属不断溶解 的质量增加 上有气体产生
A.装置甲中电极上发生氧化反应
B.装置乙中电极上的反应式为
C.装置丙中电流由流向
D.四种金属的活动性强弱顺序为
二、填空题
甲烷化反应可将直接转化为能源气体,具有较高的学术研究价值和工业化前景。反应原理:(正反应为放热反应)。时在容积为的密闭容器中,加入与发生上述反应,记录数据如下表:
物质的量 时间
0 1.0 4.0 0 0
2 0.35 1.4 0.65 1.3
4 0.05 x 0.95 1.9
6 0.05 x 0.95 1.9
16.上述反应中,反应物总能量 生成物总能量。
A.大于 B.小于 C.等于
17.能说明上述反应达到化学平衡状态的标志是 。
A.
B.容器中气体总质量不再变化
C.容器中与的物质的量之和不再变化
18.上表中 。
19.分析正反应速率的变化趋势并说明理由 。
20.按要求完成下列问题。
(1)燃煤烟气中的SO2可用如图装置进行处理。
①M极为 (填“负极”或“正极”),M极发生的电极反应式为 。
②一段时间后N极附近溶液pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
③当外电路通过0.2mol电子时,质子交换膜左侧溶液质量 (填“增大”或“减小”) g。
(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb。
①放电过程中,Li+向 (填“负极”或“正极”)移动。
②电路中每转移0.2mol电子,理论上生成 gPb。
21.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。
(1)现有如下两个反应:
A:NaOH+HCl=NaCl+H2O;
B:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
判断能否设计成原电池A ,B (填“能”或“不能”)。
将纯锌片和纯铜片按图方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:
(2)下列说法正确的是_____________。
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.两烧杯中溶液中的H+均减小
(3)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲 乙填“”、““或“”
(4)请写出图中构成原电池的负极电极反应式 。电池工作时,溶液中向 极移动电池工作完成后,溶液中浓度 填增大或减小或不变。
(5)若正极析出氢气的质量为3.2g,则电路中转移 个电子。
22.在密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的转化率比是 。升高平衡体系的温度(保持容积不变),混合气体的平均相对分子质量 ,密度 。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将 (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度 (填“大于”、“小于”或“等于”)原来的2倍。
23.一定温度下,在容积为2L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)物质D在反应中的作用是 。
(2)该反应的化学方程式为 。
(3)0~2min内, 。
(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
24.CH3OH也可由CO2和H2合成。在体积为1L的密闭容器中,充入lmolCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示:
(1)3min内,以CO2表示的化学反应速率为 mol/(L·min)。
(2)10min时,CH3OH的物质的量为 mol,10min内,以H2表示的化学反应速率是 mol/(L·min)。
(3)3min时,v(正) v(逆)(填“大于”、“等于”、“小于”)。
25.I.原电池是化学电源的雏形。
(1)如图连接好装置后,负极材料是 (填“Zn”或“Cu”)。
(2)相应原电池的总反应方程式为 。
(3)下列化学反应可通过原电池装置,实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。
①2NaOH+H2SO4=Na2SO4 +2H2O ②Cu+2Fe 3+=Cu2++2Fe2+ ③C2H5OH+3O22CO2 +3H2O
II.根据原电池原理,结合装置图,按要求解答问题:
(4)若X为Zn,Y为硫酸铜溶液,溶液中的Cu2+移向 (填“Cu”或“X”)电极。
(5)若X为银,Y为硝酸银溶液,则X的电极方程式
(6)若X为Fe,Y为浓硝酸,则Cu电极电极方程式是 。
26.CO2转化成有机物可实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)从3min到9min,v(H2)= mol L-1 min-1。
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是 (填编号)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3molH2,同时生成1molH2O
D.v正(H2)=3v逆(H2O)
E.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)平衡时CO2的转化率为 。
(4)平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。
(5)一定温度下,第9分钟时v逆(CH3OH) (填“大于”、“小于”或“等于”)第3分钟时v正(CH3OH)。
27.利用原电池原理可以探究金属的活动性。
(1)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计。锌片做 极(填“正”或“负”),锌片上发生的电极反应式是 ;银片上发生的电极反应式是 。
(2)若该电池中两电极的总质量为60g,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47g。此时产生标准状况下氢气的体积为 L,通过导线的电子的物质的 量为mol。
(3)为证明铁的金属活动性比铜强,某同学设计了如下一些方案。其中能证明铁的金属活动性比铜强的方案是 。(填序号)
方案 现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中 铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分别在氯气燃烧 产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中 铁片上有气泡产生,铜片上无气泡产生
④将铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中,并用导线连接 铁片溶解,铜片上有气泡产生
28.图甲、乙所示装置进行实验,图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸,乙中 G 为电流计。请回答下列问题
(1)以下叙述中,正确的是 。
A.甲中锌片是负极,乙中铜片是正极
B.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C.两烧杯中溶液的 pH 均增大
D.乙中电子从铜片经导线流向锌片
E.乙溶液中SO42-向锌片方向移动
(2)变化过程中能量转化的形式主要是:甲为 ;乙为 。
(3)若反应过程中有 2mol 电子发生转移,则生成的氢气在标况下的体积为 ;
(4)原电池在工作时,下列反应可以作为原电池工作时发生的反应的是:
A.Cu2AgNO3Cu(NO3 )22Ag
B.H2SO4+ Na2SO3==Na2SO4+ SO2+H2O
C.NaOHHClNaClH2O
D.2H2O22H2O
参考答案:
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B B D C A D A D B
题号 11 12 13 14 15
答案 A D D C D
1.A
【分析】W、X、Y、Z为短周期主族元素,原子序数依次增大,WX2是形成酸雨的物质之一,根据原子序数的规律,则W为N,X为O,Y的最外层电子数与其K层电子数相等,又因为Y的原子序数大于氧的,则Y电子层为3层,最外层电子数为2,所以Y为Mg,四种元素最外层电子数之和为19,则Z的最外层电子数为6,Z为S,即W、X、Y、Z分别为N、O、Mg、S;据此解答。
【详解】A.X为O,W为N,同周期从左往右,原子半径依次减小,所以半径大小为OB.H2O能形成分子间氢键,故沸点H2O>H2S,故B错误;
C.氧化镁属于离子化合物,故C错误;
D.Z是S元素,最高价含氧酸为硫酸,是强酸,故D错误;
答案选A。
2.B
【详解】A.将新制氯水在强光下照射的化学方程式:,A错误;
B.属于强电解质,电离方程式:,B正确;
C.HCl是共价化合物,电子式表示HCl的形成过程:,C错误;
D.海水提溴时用二氧化硫和水吸收溴蒸气的离子方程式:,D错误;
答案选B。
3.B
【详解】A.氯化镁中只含离子键,不含共价键,A错误;
B.氢氧化钙中钙离子和氢氧根离子之间存在离子键,氧原子和氢原子之间存在共价键,B正确;
C.水分子中只含H-O共价键,不含离子键,C错误;
D.中碳原子之间形成共价键,不含有离子键,D错误;
故选B。
4.D
【详解】A.压缩容器体积反应物的浓度增大,反应速率加快,故A正确;
B.随反应正向进行,气体总质量减少,气体密度减小,当密度不变时反应达到平衡状态,故B正确;
C.由题意可知X、Y的投料比等于化学计量数之比,则X、Y的转化率始终相等,故C正确;
D.由反应可知消耗1molY时放出akJ热量,则放出bkJ热量时消耗molY,内,Y的反应速率可表示为,故D错误;
故选:D。
5.C
【详解】A.加热升高温度,反应速率加快,可以增大氢气的生成速率,A不符合题意;
B.加入少量硫酸铜粉末,锌置换出铜,形成锌铜原电池,反应速率加快,可以增大氢气的生成速率,B不符合题意;
C.硝酸具有强氧化性,还原生成NO气体,因此再加入5mL 1.5mol/L的硝酸,无法增大氢气的生成速率,C符合题意;
D.再加入5mL 1.5mol/L的硫酸,氢离子浓度增大,反应速率加快,可以增大氢气的生成速率,D不符合题意;
答案选C。
6.A
【详解】
A.氯化铵为离子化合物,铵根离子和氯离子都需要标出所带电荷及最外层电子,正确的电子为 ,A错误;
B.硫为16号元素,原子结构示意图 ,B正确;
C.氨的结构式,C正确;
D.硫化钾的形成过程用电子式表示为: ,D正确;
故选A。
7.D
【详解】A.离子化合物是由阳离子和阴离子通过离子键形成的化合物,黑火药主要成分之一的中,钾离子和硝酸根离子通过离子键结合,属于离子化合物,A 正确;
B.铁是26号元素,位于第四周期第Ⅷ族,B正确;
C.蒸发结晶是通过加热使溶剂蒸发,溶质析出的方法。“取井火煮之,一斛水得五斗盐”,这里描述的是通过加热让水蒸发,使氯化钠从溶液中析出,也就是蒸发结晶的方式,C 正确;
D.钙离子的核内有 20 个质子,核外有 18 个电子,其结构示意图为,D错误;
故选D。
8.A
【详解】A.镁离子和氯离子间以离子键结合,化合物只含离子键,故A正确;
B.NaOH既含有离子键又含有共价键,故B错误;
C.N和H之间只含有共价键,故C错误;
D.Cl2中只含有共价键,故D错误;
故选A。
9.D
【分析】电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s),Zn发生失电子的氧化反应,则3D—Zn为负极,负极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l),NiOOH为正极,正极反应式为NiOOH(s)+H2O(1)+e-=Ni(OH)2(s))+OH-(aq),据此分析作答。
【详解】A.三维多孔海绵状Zn为多孔结构,具有较高的表面积,可以高效沉积,则所沉积的ZnO分散度高,A正确;
B.该装置为原电池,放电时将化学能转化为电能,B正确;
C.3D—Zn为负极,Zn发生失电子的氧化反应生成ZnO,则负极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l),C正确;
D.放电时3D—Zn为负极,NiOOH为正极,阴离子移向负极,即OH-通过隔膜从正极区移向负极区,D错误;
故合理选项是D。
10.B
【详解】A.C2H6是只含共价键的共价化合物,A不合题意;
B.Na2O2是由Na+和通过离子键形成的离子化合物,中含有共价键,B符合题意;
C.CH3COOH只含共价键,属于共价化合物,C不合题意;
D.MgCl2是只含离子键的离子化合物,D不合题意;
故答案为:B。
11.A
【详解】根据反应速率之比等于化学计量系数比可知:
A.v(N2)=0.0003mol L-1 s-1=v(N2)=0.0003×3600 mol L-1 h-1=1.08 mol L-1 h-1,
B.当v(H2)=0.045mol L-1 min-1=0.045×60 mol L-1 h-1=2.7 mol L-1 h-1时,v(N2)=0.9 mol L-1 h-1,
C.当v(NH3)=1.50mol L-1 h-1时,v(N2)=0.75mol L-1 h-1,
D.v(N2)=0.015mol L-1 min-1=0.015×60 mol L-1 h-1=0.9 mol L-1 h-1,
故A表示的反应速率最快,故答案选A。
12.D
【详解】A.吸热反应在常温或低温条件下也可以发生,比如氢氧化钡晶体与氯化铵在常温下即可反应,故A错误;
B.由1molC(金刚石,s)转化为1molC(石墨,s)时放出1.9kJ的热量,可知1mol金刚石比1mol石墨总能量高1.9kJ,故B错误;
C.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关,且成正比,故C错误;
D.化学变化中吸热能量的反应是吸热反应,需要持续加热才能发生的反应一定是吸热反应,故D正确;
故选D。
13.D
【详解】A.a点后物质浓度继续变化,此时没有达到了化学平衡状态,A错误;
B.c点物质浓度更大,则反应速率更快,故反应速率v正(b点)C.25min时二氧化氮浓度瞬间增大、而四氧化二氮浓度不变,则改变的条件是增大了NO2的浓度,C错误;
D.混合气体的平均摩尔质量为M=,气体质量不变,但是气体的总物质的量随反应进行而改变,所以M会发生改变,当M不变时,反应达到平衡,D正确;
故选D。
14.C
【详解】A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,故A正确;
B.由图可知,Fe在反应前后的质量和性质保持不变,故其作催化剂,故B正确;
C.催化剂使反应的活化能减小,但不能改变焓变,故C错误;
D.由图可知,Fe+N2O→FeO+N2中均为反应物总能量大于生成物总能量,因此二者均为放热反应,故D正确;
答案选C。
15.D
【详解】A.甲装置中金属W不断溶解,说明W失电子发生氧化反应生成金属阳离子,则W作负极,A正确;
B.装置乙中Y的质量增加,可知铜离子在Y极得电子生成Cu单质,电极反应为:,B正确;
C.装置丙中W上有气体产生,则W电极上发生反应:,W作正极,Z作负极,原电池中电流由正极流向负极,即由W流向Z,C正确;
D.原电池中负极金属比正极活泼,甲中W为负极,X为正极,则W>X;乙中X作负极,Y作正极,则X>Y,丙中Z作负极,W作正极,则Z>W,四种金属的活动性强弱顺序为,D错误;
故选D。
16.A 17.C 18.0.2 19.正反应速率先减小后不变,因为反应物浓度先减小,当达到平衡后,浓度不变
【解析】16.甲烷化反应为放热反应,说明反应物总能量大于生成物能量。
17.A.时,由于未标明正、逆反应,则不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应达到平衡状态,A错误;
B.甲烷化反应在密闭容器中进行,反应过程中气体的总质量始终保持不变,因此不能说明反应达到平衡状态,B错误;
C.容器中与的物质的量之和不再变化,则生成物的物质的量不变,说明反应达到化学平衡状态,C正确;
答案选C。
18.4min后各物质的物质的量不再发生变化,说明反应达到平衡状态,则的转化量为,平衡时氢气的物质的量为。
19.内,随反应进行,反应物的浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小;达到平衡状态后,各物质的浓度不再改变,正反应速率保持不变,故正反应速率先减小后不变。
20.(1) 负极 SO2-2e-+2H2O=SO+4H+ 增大 增大 6.2
(2) 正极 20.7
【详解】(1)①该装置为原电池装置,有氧气参与的一极为正极,所以N极为正极,M极为负极,M极的电极反应式为SO2-2e-+2H2O=SO+4H+;
②N极电极反应式为,氢离子浓度降低,N极附近溶液pH增大;
③该装置中左侧吸收,同时产生和氢离子,其中氢离子向右移动,溶液增加的量为与向右移动的氢离子的质量差,当电路中通过0.2mol电子时,根据SO2-2e-+2H2O=SO+4H+可知,吸收0.1mol,向右移动0.2mol氢离子,其质量差为6.4g-0.2g=6.2g;
(2)①放电过程中钙失去电子,钙电极是负极,硫酸铅电极是正极,原电池中阳离子移向正极,则Li+向正极移动。
②硫酸铅转化为铅需要得到2个电子,电路中每转移0.2mol电子,理论上生成0.1molPb,质量是20.7gPb。
21.(1) 不能 能
(2)BD
(3)>
(4) Zn-2e-=Zn2+ 负 不变
(5)3.2NA
【详解】(1)反应A.NaOH+HCl=NaCl+H2O不是氧化还原反应,不能设计成原电池;反应B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑是氧化还原反应,能设计成原电池,故答案为:不能;能;
(2)甲装置是原电池,发生电化学腐蚀,乙装置发生化学腐蚀。
A.甲是化学能转变为电能的装置,乙不是,故A错误;
B.乙装置中铜片不反应,也没构成原电池的正极,所以铜片上没有明显变化,故B正确;
C.甲、乙中锌片质量都减少,故C错误;
D.两个烧杯中都产生氢气,氢离子浓度都降低,所以溶液氢离子浓度均减小,故D正确;
故选BD;
(3)原电池原理引起的腐蚀速度大于化学腐蚀的速度,因此在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲>乙;故答案为:>;
(4)构成原电池的负极是锌失电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+;原电池中阴离子移向负极,电池工作时,溶液中向负极移动,硫酸根离子不参与反应,电池工作完成后,溶液中浓度不变,故答案为:Zn-2e-=Zn2+;负极;不变;
(5)若正极析出氢气的质量为3.2g,物质的量是3.2g÷2g/mol=1.6mol,生成1mol氢气,转移2mol电子,则电路中转移3.2NA个电子。
22. 1:1 变小 不变 逆向 向左移动 小于
【详解】(1)因为开始时注入2mol N2和6mol H2,发生反应时消耗氮气和氢气始终按照1:3物质的量之比进行,所以当反应达到平衡时,剩余N2和H2的浓度比是仍然为1:3;又因转化率=,所以N2和H2的转化率之比为1:1;因为该反应为放热反应,则升高平衡体系的温度时,平衡向逆反应方向移动,气体物质的量变大,质量不变,所以混合气体的平均相对分子质量=将变小,又容器体积不变,所以密度=也不变;
故答案为1:1;变小;不变;
(2)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,体积增大,体系的压强减小平衡向气体体积增大的方向进行,反应是气体体积减小的反应,所以平衡逆向进行;容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,升温平衡向吸热反应方向移动,使体系温度降低,反应是放热反应,所以平衡向左移动,达到新平衡后,容器内温度小于原来的2倍;
故答案为逆向;向左移动;小于。
23.(1)作催化剂
(2)
(3)0.25
(4)BC
【分析】由题给图象可知,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,在2min时达到平衡,反应前后D的物质的量不变、反应过程中D的量发生变化,则D为催化剂,已经E为该反应的另一种气态生成物,物质的量变化值之比等与化学计量数之比,则在化学方程式中E的化学计量数与B的相同,故该反应方程式为。
【详解】(1)据分析,物质D在反应中的作用是:作催化剂。
(2)据分析,该反应的化学方程式为。
(3)因在化学方程式中E的化学计量数与B的相同,故0~2min内, 。
(4)A. 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;
B. B的物质的量保持不变,符合平衡特征,该反应达到平衡状态,B正确;
C. A的正反应速率与B的逆反应速率之比为2∶1,出现2个反应方向的速率,且速率数值比等于化学计量数,说明此时正反应和逆反应速率相等,则能表明上述反应已达到平衡状态,C正确;
D.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;
选BC。
24.(1)0.167
(2) 0.75 0.225
(3)大于
【详解】(1)3min内,以CO2表示的化学反应速率,故答案为0.167;
(2)10min时,CH3OH的物质的量为0.75mol/L×1L=0.75mol,,故答案为0.75;0.225;
(3)3min后,CH3OH继续增加,平衡继续正方向进行,则3min时,v(正)大于v(逆);故答案为:大于。
25.(1)Zn
(2)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(3)②③
(4)Cu
(5)Ag++e-=Ag
(6)Cu-2e-=Cu2+
【分析】原电池中,还原剂在负极失去电子发生氧化反应,电子从负极流出,电子沿着导线流向正极,正极上氧化剂得到电子发生还原反应,内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极。
(1)
锌比较活泼,反应中锌失去电子被氧化、锌为负极,铜不活泼作正极,故负极材料是Zn。
(2)
相应原电池的总反应方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
(3)
能自发进行的氧化还原反应,且要放出热量,即可设计为原电池:实现化学能直接转化为电能。
①2NaOH+H2SO4=Na2SO4 +2H2O 是非氧化还原反应,不选;
②Cu+2Fe 3+=Cu2++2Fe2+是自发进行的氧化还原反应,且放出热量,满足条件,可选;
③C2H5OH+3O22CO2 +3H2O是能自发进行的氧化还原反应,且放出热量,满足条件,可选;
选②③。
(4)
若X为Zn,Y为硫酸铜溶液,锌比较活泼,反应中锌失去电子被氧化、锌为负极,铜不活泼作正极,则溶液中的Cu2+移向Cu电极。
(5)
若X为银,Y为硝酸银溶液,铜比较活泼,反应中铜失去电子被氧化、铜为负极,银不活泼作正极,则Ag+在正极得到电子转变为Ag,X的电极方程式Ag++e-=Ag。
(6)
若X为Fe,Y为浓硝酸,铁在浓硝酸中钝化,原电池反应为,则铜失去电子被氧化、Cu电极电极方程式是Cu-2e-=Cu2+。
26.(1)0.125
(2)DE
(3)75%
(4)30%
(5)小于
【详解】(1)从3min到9min消耗二氧化碳的浓度是0.5mol/L-0.25mol/L=0.25mol/L,根据方程式可知消耗氢气是3×0.25mol/L=0.75mol/L,则v(H2)=0.75mol/L÷6min=0.125mol L-1 min-1。
(2)A.由图可知反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1时,并未达到平衡状态,故A错误;
B.因气体的质量不变,容器的体积不变,则无论是否达到平衡状态,都存在混合气体的密度不随时间的变化而变化,不能判断是否达到平衡状态,故B错误;
C.无论是否达到平衡状态,都存在单位时间内每消耗3molH2,同时生成1molH2O,故C错误;
D.v正(H2)=3v逆(H2O)表示正逆反应速率相等,说明达到平衡状态,故D正确;
E.CO2的体积分数在混合气体中保持不变,说明达到平衡状态,故E正确;
故答案为:DE;
(3)平衡时CO2的转化率==75%,故答案为:75%;
(4)容器容积是1L,根据图像可知平衡时生成甲醇0.75mol,依据方程式可知同时生成水蒸气是0.75mol,消耗氢气是0.75mol×3=2.25mol,剩余氢气是0.75mol,剩余二氧化碳是0.25mol,故反应后物质的总量为=0.25mol+0.75mol+0.75mol+0.75mol=2.5mol,平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数就是甲醇的物质的量分数==30%,故答案为:30%;
(5)一定温度下,反应速率与浓度有关,第9分钟处于化学平衡状态,正反应速率和逆反应速率相等v正(CH3OH)=v逆(CH3OH),随着反应的进行,反应物浓度降低,正反应速率逐渐减小,故第9分钟时v逆(CH3OH)小于第3分钟时v正(CH3OH),故答案为:小于。
27. 负极 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ 4.48 0.4 ①③④
【详解】(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,总反应为Zn+2H+=Zn2++ H2↑,锌片被氧化做负极,电极反应为Zn-2e-=Zn2+;银片为正极,电极反应为2H++2e-=H2↑;
(2)根据前后的质量差可知,工作时消耗了60g-47g=13g锌,物质的量为=0.2mol,根据总反应可知产生0.2mol氢气,标况下体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L,通过导线的电子的物质的量为0.4mol;
(3)①根据现象可知发生Fe+Cu2+=Fe2++Cu,可以说明铁的金属活动性比铜强,①符合题意;
②该实验只能说明氯气具有较强氧化性,无法比较铁和铜的活动性,②不符合题意;
③现象说明Fe比H活泼,Cu不如H活泼,可以说明铁的金属活动性比铜强,③符合题意;
④现象说明铁片失电子被氧化,为负极,铜片为正极,可以说明铁的金属活动性比铜强,④符合题意;
综上所述答案为①③④。
28. CE 化学能转化为热能 化学能转化为电能 22.4L AD
【分析】锌比铜活泼,能与稀硫酸反应,铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属,不能与稀硫酸反应,甲没有形成闭合回路,不能形成原电池,乙形成闭合回路,形成原电池,根据原电池的组成条件和工作原理解答该题。
【详解】(1) A.甲没有形成闭合回路,不能形成原电池,故A错误;
B. 铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属,不能与稀硫酸反应,甲烧杯中铜片表面没有气泡产生,故B错误;
C.两烧杯中硫酸都参加反应,氢离子浓度减小,溶液的pH均增大,故C正确;
D.乙能形成原电池反应,Zn为负极,Cu为正极,电子从负极经外电路流向正极,故D错误;
E.原电池中电解质阳离子流向正极,阴离子流向负极,乙形成原电池,Zn为负极,Cu为正极,则溶液中SO42-向锌片方向移动,故E正确。
故答案为:CE;
(2) 甲没有形成闭合回路,不能形成原电池,反应放热,将化学能转变为热能,乙形成闭合回路,形成原电池,将化学能转变为电能,故答案为:化学能转化为热能;化学能转化为电能;
(3)反应的关系式为2H+ H2 2e ,则,,故答案为:22.4L;
(4)原电池的形成条件之一是能自发的进行氧化还原反应,A.、D均为自发进行的氧化还原反应,均能形成原电池,但B、C的反应是非氧化还原反应,所以B、C不能作为原电池工作时发生的反应,故答案为:AD。
【点睛】形成原电池的条件有:1.电极材料由两种金属活泼性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。2.电解质存在。3.两电极之间有导线连接,形成闭合回路。4.发生的反应是自发的氧化还原反应。
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