2025鲁教版高中化学必修第二册强化练习题--第2章 化学键 化学反应规律（含答案）
文档属性
| 名称 | 2025鲁教版高中化学必修第二册强化练习题--第2章 化学键 化学反应规律（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 737.7KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-11-19 16:12:39 | ||
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文档简介
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2025鲁教版高中化学必修第二册
第2章 化学键 化学反应规律
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.从邮轮首航到电动飞机首飞再到航天首发,我国一批科技创新实现新的突破。下列说法不正确的是( )
A.“天目一号”气象星座卫星的光伏发电系统工作时可将化学能转化为电能
B.“快舟一号甲”运载火箭利用燃料与氧化剂反应放热并产生大量气体实现助推
C.“爱达·魔都号”邮轮使用的镁铝合金具有密度低、抗腐蚀性强的特点
D.“AG60E”电动飞机使用的动力型锂电池具有质量轻、比能量高的特点
2.过氧化钠常用作防毒面具的供氧剂,其原理为2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,下列说法正确的是( )
A.Na2O2的电子式:Na+[︰︰]2-Na+
B.Na+的结构示意图:
C.CO2分子的空间结构示意图:
D.Na2CO3属于离子化合物,既含离子键又含共价键
3.下列说法中,正确的是( )
A.非金属元素不可能形成离子化合物
B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.化学反应过程中,化学键断裂吸收能量,化学键形成释放能量
D.HCl分子中,所有原子均满足8e-稳定结构
4.已知反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),在不同情况下测得反应速率,其中反应最快的是( )
A.v(A)=0.5 mol/(L·min) B.v(B)=1.2 mol/(L·min)
C.v(C)=0.9 mol/(L·min) D.v(D)=0.8 mol/(L·min)
5.为减少目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )
A.H2O的分解反应是放热反应
B.氢能源已被普遍使用
C.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量
D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值
6.可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在恒容密闭容器中进行,下列叙述能够说明反应已达到平衡状态的是( )
A.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
B.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
C.混合气体的密度保持不变
D.容器中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1
7.在2 L的恒容密闭容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生反应:A(s)+3B(g) 2C(g)。若经3 s测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列说法正确的是( )
①用A表示的反应速率为0.1 mol·L-1·s-1;②用B表示的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1;③经过3 s生成C的物质的量为1.2 mol;④3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1。
A.①②④ B.①③④ C.③④ D.②③④
8.氮及其化合物的转化过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.取0.5 mol N2经过上述反应后生成NH3,共转移电子的物质的量为3 mol
B.催化剂a、b都能加快反应的速率
C.氨的催化氧化反应中还原剂为NH3
D.a 催化剂表面发生了共价键的断裂和形成
9.将一定物质的量的HI(g)置于2 L的恒容密闭容器中,只发生反应2HI(g) H2(g)+I2(g),在其他条件相同时,反应物HI(g)的物质的量n随反应时间t的变化情况如表所示:
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.在实验1中,反应在10~20 min内v(HI)=1.3×10-2 mol·L-1·min-1
B.根据实验1和实验2,可知反应恰好达到平衡状态的时间相同
C.根据实验2和实验3,无法说明浓度对反应速率的影响趋势
D.根据实验1和实验3,可得出温度越高,HI的分解率越小
10.研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电的说法正确的是( )
A.正极反应式为Ag+Cl--e- AgCl
B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题
有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.科学家在研究碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中需要经过一个高能量的过渡态。NO2和CO反应生成CO2和NO的过程中的能量变化如图,下列说法正确的是( )
A.NO2和CO生成CO2和NO的反应为吸热反应
B.NO2和CO的总能量小于CO2和NO的总能量
C.反应物到过渡态是一个吸热过程
D.该反应中断键吸收的总能量大于成键放出的总能量
12.在一个容积不变的2 L密闭容器中加入2 mol SO2、1 mol O2和合适的催化剂,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),同时研究温度对SO2的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响,如图所示:
已知:SO2的平衡转化率=×100%。下列说法正确的是( )
A.合成SO3的最佳条件是加催化剂,温度为250 ℃
B.450 ℃时,若5 min时达到平衡,则v(O2)=0.09 mol·L-1·min-1
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大
D.SO3的生成速率:v(N)一定大于v(M)
13.在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(N)以达到消除污染的目的。其工作原理的示意图如下:
下列说法错误的是( )
A.Ir的表面发生反应:H2+N2O N2+H2O
B.导电基体上的负极反应式为H2-2e- 2H+
C.若导电基体上只有单原子铜,也能消除含氮污染物
D.若导电基体上的Pt颗粒增多,有利于降低溶液中的含氮量
14.一定温度下,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。下列说法正确的是( )
A.b点时,正、逆反应速率相等
B.a、b两点的速率:va(Z)>vb(Z)
C.反应的化学方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)
D.反应在0~10 s内,用Y表示的反应速率为0.079 mol/(L·s)
15.某实验小组根据2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计如图所示装置,下列说法错误的是( )
A.反应开始时,电流表指针发生偏转,该装置中能量转化形式为化学能转化为电能
B.反应开始时,石墨(a)做正极,石墨(b)上发生氧化反应
C.反应开始时,电子沿导线的移动方向为b→a
D.反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明该反应已经停止
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)某化学兴趣小组进行如图所示实验,以检验化学反应中的能量变化。
请回答下列问题:
(1)反应①的离子方程式是 ;反应②的化学方程式是 。
(2)反应 (填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。
(3)现有如下两个反应:
A.NaOH+HClNaCl+H2O
B.2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2
①A反应不能设计成原电池的原因是 。
②利用B反应可设计成原电池,该电池正极的电极反应为 ,可用作该电池正极材料的是 (填字母)。
a.石墨棒 b.铁片 c.铜片 d.铂棒
17.(12分)按要求回答以下问题。
(1)请将符合题意的下列变化的序号填在对应的横线上。
①碘的升华;②氧气溶于水;③氯化钠溶于水;④烧碱熔化;⑤氯化氢溶于水;⑥氯化铵受热分解。
化学键没有被破坏的是 ;仅离子键被破坏的是 ;既破坏离子键又破坏共价键的是 。
(2)NH3的电子式为 ,用电子式表示MgCl2的形成过程 。
(3)汽车尾气中含有NO、CO等有害气体。NO生成过程的能量变化如图1所示。则1 mol N2和1 mol O2完全反应生成NO会 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
(4)利用反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。一定温度下,在体积为2 L的恒容密闭容器中通入等物质的量的NO和CO,发生上述反应,测得部分物质的物质的量随时间的变化如图2所示。X代表的物质是 ;a点正反应速率 (填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
18.(12分)某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度、相同体积的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示:
注:实验Ⅰ和Ⅱ中锌薄片的大小、形状均相同。
(1)能表明反应物的接触面积对反应速率有影响的实验编号是 和 。
(2)实验Ⅰ和Ⅱ表明 ,化学反应速率越大。
(3)该实验的目的是探究 、 对锌和稀盐酸反应速率的影响。
(4)请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响: 。
19.(12分)实验小组利用原电池研究物质性质。
实验1:某学习小组探究常温下浓硝酸或稀硝酸与铁的反应。
(1)取少量Ⅰ中溶液,加入KSCN溶液, (填现象),说明产生了Fe3+;Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡的化学方程式为 。
(2)Ⅱ中现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应,说明浓硝酸具有 性。
实验2:探究铝做电极材料时的原电池反应,设计如表中装置进行实验并记录。
(3)实验2中,镁片是原电池的 极。
实验3:将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液。
(4)该小组同学认为,此时原电池的总反应为2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,据此推测实验现象为 ,负极电极反应式为 。
20.(12分)在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),此反应为放热反应,测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。
(1)从3~9 min,v(H2)= mol·L-1·min-1。
(2)某同学记录了1~12 min内CH3OH物质的量的变化,如下表(累计值):
反应速率最大的时间段为 ;原因是 。
A.0~1 min B.1~3 min C.3~6 min D.6~9 min
(3)能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(4)CO与H2反应可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下:
电池总反应为2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O,则电极c是 (填“正极”或“负极”),负极的电极反应式为 。若外电路中转移2 mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
答案全解全析
1.A 光伏发电系统工作时将光能转化为电能,A错误;运载火箭利用燃料与氧化剂反应放热并产生大量气体实现助推,B正确;镁铝合金具有密度低、抗腐蚀性强的特点,C正确;锂电池具有质量轻、体积小、比能量高的特点,D正确。
2.D 过氧化钠是离子化合物,电子式是Na+[︰︰︰]2-Na+,A错误;钠离子的结构示意图应为,B错误;二氧化碳分子呈直线形,C错误;Na2CO3属于离子化合物,由钠离子和碳酸根离子构成,既含离子键,又含共价键,D正确。
3.C 非金属元素可能形成离子化合物,如氯化铵,故A错误;反应放热或者吸热与反应条件无关,与反应物能量和生成物能量的大小有关,故B错误;化学反应过程中,化学键断裂吸收能量,化学键形成释放能量,故C正确;HCl分子中,H原子不满足8e-稳定结构,故D错误。
4.A 把在不同情况下测得的B、C、D表示的反应速率换算成v(A)再进行比较。B项,v(A)=1.2 mol/(L·min)÷3=0.4 mol/(L·min);C项,v(A)=0.9 mol/(L·min)÷2=0.45 mol/(L·min);D项,v(A)=0.8 mol/(L·min)÷2=0.4 mol/(L·min);则A项符合题意。
5.C H2O的分解反应是吸热反应,故A错误;通过电解水制备氢气,耗费大量电能,廉价制氢技术采用太阳能分解水,但技术不成熟,是制约氢气大量生产的原因,氢能源未被普遍使用,故B错误;因为H2O的分解反应是吸热反应,所以2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量,故C正确;氢气的燃烧产物是水,不污染环境,所以氢能具有开发利用价值,故D错误。
6.A A项,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡状态;B项,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO都表示正反应方向,不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态;C项,由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变,所以混合气体的密度保持不变不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态;D项,容器中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态;故选A。
7.C 根据题意,B物质起始的浓度为1.5 mol·L-1,经3 s测得C的物质的量浓度为0.6 mol·L-1,则列三段式如下:
A(s)+3B(g) 2C(g)
开始/(mol·L-1) 1.5 0
转化/(mol·L-1) 0.9 0.6
3s时/(mol·L-1) 0.6 0.6
A为固体,其浓度视为常数,不能用物质A表示反应速率,①不符合题意;根据上述分析,B转化的浓度为0.9 mol·L-1,所以用B表示的反应速率为=0.3 mol·L-1·s-1,②不符合题意;经过3 s生成C的物质的量为0.6 mol·L-1×2 L=1.2 mol,③符合题意;根据上述分析可知,3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1,④符合题意;故选C。
8.A 氮气和氢气生成氨气的反应为可逆反应,反应物的转化率未知,无法计算转移电子的物质的量,故A错误;一般,催化剂可以加快反应速率,故B正确;氨的催化氧化中氮元素化合价由-3价变为+2价,化合价升高,NH3是还原剂,故C正确;a 催化剂表面有氮气中非极性键的断裂,有氨气中极性键的形成,故D正确。
9.C 实验1反应在10~20 min内,v(HI)==0.006 5 mol·L-1·min-1,故A错误;在实验1和实验2中,40 min后HI(g)的物质的量不再变化,说明40 min时反应处于平衡状态,但不能说明反应恰好达到平衡状态时的时间相同,故B错误;实验2和实验3的反应温度不同,且HI(g)的起始物质的量不同,无法说明浓度对反应速率的影响趋势,故C正确;比较实验1和实验3,反应温度不同,其他条件相同,平衡时实验3中HI(g)的物质的量小,说明温度越高,HI的分解率越大,故D错误。
10.B 正极得电子,发生还原反应,正极反应式为5MnO2+2Na++2e- Na2Mn5O10,每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,A错误,B正确;Na+不断向“水”电池的正极移动,C错误;由总反应可知Ag元素化合价升高,AgCl是氧化产物,D错误。
11.C 据题图可知,反应物NO2和CO的总能量大于生成物CO2和NO的总能量,即NO2和CO反应生成CO2和NO为放热反应,A、B均错误;图示过渡态的能量比NO2和CO的总能量高,即由NO2和CO到过渡态是吸热过程,C正确;题述反应为放热反应,则该反应中断键吸收的总能量小于成键释放的总能量,D错误。
12.BC 加入催化剂可加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间,根据关系图可知,合成SO3的最佳条件是加入催化剂,温度为450 ℃,故A错误;450 ℃时,SO2的平衡转化率为90%,此时参加反应的SO2为2 mol×90%=1.8 mol,若5 min时达到平衡,v(SO2)==0.18 mol·L-1·min-1,由化学反应速率之比等于方程式中相应物质的化学计量数之比,可知v(O2)=v(SO2)=0.09 mol·L-1·min-1,故B正确;升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大,故C正确;化学反应速率随温度的升高而加快,根据关系图可知,450 ℃后,催化剂的催化效率随温度升高而降低,所以v(N)可能小于v(M),故D错误。
13.CD 由题图可知,H2和N2O在Ir的催化作用下发生氧化还原反应,生成N2和H2O,A项正确;导电基体上负极反应式为H2-2e- 2H+,B项正确;若导电基体上只有单原子铜,不能形成原电池,不能消除含氮污染物,C项错误;若导电基体上Pt颗粒增多,较多N得电子变成N,不利于降低溶液中的含氮量,D项错误。
14.BC 由题图可知,达到平衡时X减少了(1.20-0.41) mol=0.79 mol,Y减少了(1.00-0.21) mol=0.79 mol,Z增加了1.58 mol,根据物质的量变化量之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比可知,该反应的化学方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)。b点时反应未达平衡,正、逆反应速率不相等,A错误;由题图信息可知,a、b两点中a点对应的反应物浓度大于b点对应的反应物浓度,故生成Z的反应速率:va(Z)>vb(Z),故B正确;由上述分析可知,反应的化学方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g),故C正确;由题图可知,反应在0~10 s内,用Y表示的反应速率为 mol/(L·s)=0.039 5 mol/(L·s),故D错误。
15.D 该装置形成原电池,原电池是将化学能转化为电能的装置,故A正确;根据2Fe3+ +2I- 2Fe2++I2可知,I-发生氧化反应生成I2,所以石墨(b)为负极,负极上发生氧化反应,故B正确;原电池中,电子由负极经导线移向正极,即电子沿导线的移动方向为b→a,故C正确;反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明该反应达到平衡状态,并没有停止,故D错误。
16.答案 (每空2分)
(1)2H++Mg H2↑+Mg2+ Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O
(2)②
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池,A反应不属于氧化还原反应 ②Fe3++e- Fe2+ ad
解析 (1)反应①为Mg与盐酸的反应,离子方程式为2H++Mg H2↑+Mg2+;反应②的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O。
(2)图(b)中生成物总能量高于反应物总能量,表示吸热反应的能量变化;图(a)中①为放热反应,②为吸热反应,故反应②的能量变化可用图(b)表示。
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池,A反应中没有电子转移,不属于氧化还原反应,故不能设计成原电池。②该电池工作时Fe3+在正极上得电子被还原,电极反应式为Fe3++e- Fe2+。电池正极材料应能导电,且活泼性弱于Cu,可选用石墨棒、铂棒,故ad正确。
17.答案 (除标注外,每空1分)
(1)①② ③④ ⑥
(2)H····H (3分)
(3)吸收 180(2分)
(4)CO2 >
解析 (1)①碘的升华属于物理变化,只是状态发生变化,化学键没有被破坏;②氧气溶于水属于物理变化,化学键没有被破坏;③氯化钠溶于水,在水分子的作用下,氯化钠中的离子键被破坏;④烧碱熔化,离子键被破坏;⑤氯化氢溶于水,在水分子的作用下,氯化氢中的共价键被破坏;⑥氯化铵受热分解,氯化铵是离子化合物,存在的化学键有离子键、共价键,受热分解时破坏的是离子键、共价键。(2)氨气是只含有共价键的共价化合物,氨气的电子式为H····H,用电子式表示MgCl2的形成过程为。(3)由题图1可知,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成NO(g)时,断裂反应物中化学键吸收的总能量为946 kJ+498 kJ=1 444 kJ,形成生成物中化学键放出的总能量为2×632 kJ=1 264 kJ,则反应时需要吸收180 kJ的能量。(4)平衡时生成X 1.6 mol,消耗NO和CO的物质的量均是1.6 mol,根据化学方程式可知X代表的物质是CO2;a点反应向正反应方向进行,则正反应速率大于逆反应速率。
18.答案 (除标注外,每空2分)
(1)Ⅱ Ⅲ
(2)温度越高
(3)反应物的接触面积(1分) 温度(1分)
(4)在相同的温度下,采用大小、形状均相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的过量盐酸反应(4分)
解析 (2)根据表格提供的信息,实验Ⅰ和实验Ⅱ中锌片的大小、形状均相同,温度不同,收集相同体积的氢气,温度较高的实验所需时间短,化学反应速率大。
19.答案 (每空2分)
(1)溶液变红 Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
(2)强氧化
(3)负
(4)镁条表面产生无色气泡,电流计指针向左偏转 Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-
解析 (1)根据Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色,可知Fe与稀硝酸反应生成NO,向反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液变红说明反应生成Fe3+,则Fe与稀HNO3反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O,其化学方程式为Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。
(2)Fe表面形成致密的氧化膜,说明浓硝酸具有强氧化性,常温下可以使Fe钝化。
(3)Mg比Al活泼,电解质溶液为稀盐酸时,电流计指针向右偏转,Mg被氧化,故Mg为原电池的负极。
(4)将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液,根据此时原电池的总反应2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,可知该原电池中Al为负极,被氧化,Mg为正极,据此可推测实验现象为镁条表面产生无色气泡,电流计指针向左偏转;负极失电子生成的Al3+与OH-反应生成[Al(OH)4]-,负极电极反应式为Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-。
20.答案 (除标注外,每空2分)
(1)0.125
(2)B(1分) 1~3 min内,反应物浓度大,反应放出热量多,温度升高快,加快反应速率
(3)D
(4)负极(1分) CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+ 11.2
解析 (1)从3~9 min,二氧化碳的浓度变化量为0.25 mol·L-1,根据化学方程式可知氢气浓度变化量为0.75 mol·L-1,所以v(H2)==0.125 mol·L-1·min-1。
(2)由表格数据可知,1~3 min反应速率最大,故选B,原因是这个时间段反应物浓度大,反应放出热量多,温度升高快,加快反应速率。
(3)A项,由题图可知,达到平衡时CH3OH的浓度为0.75 mol·L-1,CO2的浓度为0.25 mol·L-1,反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1时反应未达平衡状态;B项,在恒容容器中,混合气体总质量不变,密度也一直不变,密度不变不能判定为达到化学平衡状态;C项,单位时间内消耗3 mol H2,同时消耗1 mol H2O时,正、逆反应速率相等,才能判定为达到化学平衡状态;D项,CO2的体积分数在混合气体中保持不变,说明反应达到化学平衡状态;故选D。
(4)该装置为燃料电池装置,电子流出的电极为负极,电子流入的电极为正极,所以电极c为负极;甲醇在电极c发生反应,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+;消耗1 mol氧气时转移4 mol电子,若外电路中转移2 mol电子,消耗氧气0.5 mol,在标准状况下的体积为11.2 L。
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第2章 化学键 化学反应规律
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.从邮轮首航到电动飞机首飞再到航天首发,我国一批科技创新实现新的突破。下列说法不正确的是( )
A.“天目一号”气象星座卫星的光伏发电系统工作时可将化学能转化为电能
B.“快舟一号甲”运载火箭利用燃料与氧化剂反应放热并产生大量气体实现助推
C.“爱达·魔都号”邮轮使用的镁铝合金具有密度低、抗腐蚀性强的特点
D.“AG60E”电动飞机使用的动力型锂电池具有质量轻、比能量高的特点
2.过氧化钠常用作防毒面具的供氧剂,其原理为2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,下列说法正确的是( )
A.Na2O2的电子式:Na+[︰︰]2-Na+
B.Na+的结构示意图:
C.CO2分子的空间结构示意图:
D.Na2CO3属于离子化合物,既含离子键又含共价键
3.下列说法中,正确的是( )
A.非金属元素不可能形成离子化合物
B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.化学反应过程中,化学键断裂吸收能量,化学键形成释放能量
D.HCl分子中,所有原子均满足8e-稳定结构
4.已知反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),在不同情况下测得反应速率,其中反应最快的是( )
A.v(A)=0.5 mol/(L·min) B.v(B)=1.2 mol/(L·min)
C.v(C)=0.9 mol/(L·min) D.v(D)=0.8 mol/(L·min)
5.为减少目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )
A.H2O的分解反应是放热反应
B.氢能源已被普遍使用
C.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量
D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值
6.可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在恒容密闭容器中进行,下列叙述能够说明反应已达到平衡状态的是( )
A.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
B.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
C.混合气体的密度保持不变
D.容器中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1
7.在2 L的恒容密闭容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生反应:A(s)+3B(g) 2C(g)。若经3 s测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列说法正确的是( )
①用A表示的反应速率为0.1 mol·L-1·s-1;②用B表示的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1;③经过3 s生成C的物质的量为1.2 mol;④3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1。
A.①②④ B.①③④ C.③④ D.②③④
8.氮及其化合物的转化过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.取0.5 mol N2经过上述反应后生成NH3,共转移电子的物质的量为3 mol
B.催化剂a、b都能加快反应的速率
C.氨的催化氧化反应中还原剂为NH3
D.a 催化剂表面发生了共价键的断裂和形成
9.将一定物质的量的HI(g)置于2 L的恒容密闭容器中,只发生反应2HI(g) H2(g)+I2(g),在其他条件相同时,反应物HI(g)的物质的量n随反应时间t的变化情况如表所示:
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.在实验1中,反应在10~20 min内v(HI)=1.3×10-2 mol·L-1·min-1
B.根据实验1和实验2,可知反应恰好达到平衡状态的时间相同
C.根据实验2和实验3,无法说明浓度对反应速率的影响趋势
D.根据实验1和实验3,可得出温度越高,HI的分解率越小
10.研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电的说法正确的是( )
A.正极反应式为Ag+Cl--e- AgCl
B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题
有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.科学家在研究碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中需要经过一个高能量的过渡态。NO2和CO反应生成CO2和NO的过程中的能量变化如图,下列说法正确的是( )
A.NO2和CO生成CO2和NO的反应为吸热反应
B.NO2和CO的总能量小于CO2和NO的总能量
C.反应物到过渡态是一个吸热过程
D.该反应中断键吸收的总能量大于成键放出的总能量
12.在一个容积不变的2 L密闭容器中加入2 mol SO2、1 mol O2和合适的催化剂,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),同时研究温度对SO2的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响,如图所示:
已知:SO2的平衡转化率=×100%。下列说法正确的是( )
A.合成SO3的最佳条件是加催化剂,温度为250 ℃
B.450 ℃时,若5 min时达到平衡,则v(O2)=0.09 mol·L-1·min-1
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大
D.SO3的生成速率:v(N)一定大于v(M)
13.在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(N)以达到消除污染的目的。其工作原理的示意图如下:
下列说法错误的是( )
A.Ir的表面发生反应:H2+N2O N2+H2O
B.导电基体上的负极反应式为H2-2e- 2H+
C.若导电基体上只有单原子铜,也能消除含氮污染物
D.若导电基体上的Pt颗粒增多,有利于降低溶液中的含氮量
14.一定温度下,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。下列说法正确的是( )
A.b点时,正、逆反应速率相等
B.a、b两点的速率:va(Z)>vb(Z)
C.反应的化学方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)
D.反应在0~10 s内,用Y表示的反应速率为0.079 mol/(L·s)
15.某实验小组根据2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计如图所示装置,下列说法错误的是( )
A.反应开始时,电流表指针发生偏转,该装置中能量转化形式为化学能转化为电能
B.反应开始时,石墨(a)做正极,石墨(b)上发生氧化反应
C.反应开始时,电子沿导线的移动方向为b→a
D.反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明该反应已经停止
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)某化学兴趣小组进行如图所示实验,以检验化学反应中的能量变化。
请回答下列问题:
(1)反应①的离子方程式是 ;反应②的化学方程式是 。
(2)反应 (填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。
(3)现有如下两个反应:
A.NaOH+HClNaCl+H2O
B.2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2
①A反应不能设计成原电池的原因是 。
②利用B反应可设计成原电池,该电池正极的电极反应为 ,可用作该电池正极材料的是 (填字母)。
a.石墨棒 b.铁片 c.铜片 d.铂棒
17.(12分)按要求回答以下问题。
(1)请将符合题意的下列变化的序号填在对应的横线上。
①碘的升华;②氧气溶于水;③氯化钠溶于水;④烧碱熔化;⑤氯化氢溶于水;⑥氯化铵受热分解。
化学键没有被破坏的是 ;仅离子键被破坏的是 ;既破坏离子键又破坏共价键的是 。
(2)NH3的电子式为 ,用电子式表示MgCl2的形成过程 。
(3)汽车尾气中含有NO、CO等有害气体。NO生成过程的能量变化如图1所示。则1 mol N2和1 mol O2完全反应生成NO会 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
(4)利用反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。一定温度下,在体积为2 L的恒容密闭容器中通入等物质的量的NO和CO,发生上述反应,测得部分物质的物质的量随时间的变化如图2所示。X代表的物质是 ;a点正反应速率 (填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
18.(12分)某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度、相同体积的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示:
注:实验Ⅰ和Ⅱ中锌薄片的大小、形状均相同。
(1)能表明反应物的接触面积对反应速率有影响的实验编号是 和 。
(2)实验Ⅰ和Ⅱ表明 ,化学反应速率越大。
(3)该实验的目的是探究 、 对锌和稀盐酸反应速率的影响。
(4)请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响: 。
19.(12分)实验小组利用原电池研究物质性质。
实验1:某学习小组探究常温下浓硝酸或稀硝酸与铁的反应。
(1)取少量Ⅰ中溶液,加入KSCN溶液, (填现象),说明产生了Fe3+;Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡的化学方程式为 。
(2)Ⅱ中现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应,说明浓硝酸具有 性。
实验2:探究铝做电极材料时的原电池反应,设计如表中装置进行实验并记录。
(3)实验2中,镁片是原电池的 极。
实验3:将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液。
(4)该小组同学认为,此时原电池的总反应为2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,据此推测实验现象为 ,负极电极反应式为 。
20.(12分)在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),此反应为放热反应,测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。
(1)从3~9 min,v(H2)= mol·L-1·min-1。
(2)某同学记录了1~12 min内CH3OH物质的量的变化,如下表(累计值):
反应速率最大的时间段为 ;原因是 。
A.0~1 min B.1~3 min C.3~6 min D.6~9 min
(3)能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(4)CO与H2反应可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下:
电池总反应为2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O,则电极c是 (填“正极”或“负极”),负极的电极反应式为 。若外电路中转移2 mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
答案全解全析
1.A 光伏发电系统工作时将光能转化为电能,A错误;运载火箭利用燃料与氧化剂反应放热并产生大量气体实现助推,B正确;镁铝合金具有密度低、抗腐蚀性强的特点,C正确;锂电池具有质量轻、体积小、比能量高的特点,D正确。
2.D 过氧化钠是离子化合物,电子式是Na+[︰︰︰]2-Na+,A错误;钠离子的结构示意图应为,B错误;二氧化碳分子呈直线形,C错误;Na2CO3属于离子化合物,由钠离子和碳酸根离子构成,既含离子键,又含共价键,D正确。
3.C 非金属元素可能形成离子化合物,如氯化铵,故A错误;反应放热或者吸热与反应条件无关,与反应物能量和生成物能量的大小有关,故B错误;化学反应过程中,化学键断裂吸收能量,化学键形成释放能量,故C正确;HCl分子中,H原子不满足8e-稳定结构,故D错误。
4.A 把在不同情况下测得的B、C、D表示的反应速率换算成v(A)再进行比较。B项,v(A)=1.2 mol/(L·min)÷3=0.4 mol/(L·min);C项,v(A)=0.9 mol/(L·min)÷2=0.45 mol/(L·min);D项,v(A)=0.8 mol/(L·min)÷2=0.4 mol/(L·min);则A项符合题意。
5.C H2O的分解反应是吸热反应,故A错误;通过电解水制备氢气,耗费大量电能,廉价制氢技术采用太阳能分解水,但技术不成熟,是制约氢气大量生产的原因,氢能源未被普遍使用,故B错误;因为H2O的分解反应是吸热反应,所以2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量,故C正确;氢气的燃烧产物是水,不污染环境,所以氢能具有开发利用价值,故D错误。
6.A A项,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡状态;B项,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO都表示正反应方向,不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态;C项,由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变,所以混合气体的密度保持不变不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态;D项,容器中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态;故选A。
7.C 根据题意,B物质起始的浓度为1.5 mol·L-1,经3 s测得C的物质的量浓度为0.6 mol·L-1,则列三段式如下:
A(s)+3B(g) 2C(g)
开始/(mol·L-1) 1.5 0
转化/(mol·L-1) 0.9 0.6
3s时/(mol·L-1) 0.6 0.6
A为固体,其浓度视为常数,不能用物质A表示反应速率,①不符合题意;根据上述分析,B转化的浓度为0.9 mol·L-1,所以用B表示的反应速率为=0.3 mol·L-1·s-1,②不符合题意;经过3 s生成C的物质的量为0.6 mol·L-1×2 L=1.2 mol,③符合题意;根据上述分析可知,3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1,④符合题意;故选C。
8.A 氮气和氢气生成氨气的反应为可逆反应,反应物的转化率未知,无法计算转移电子的物质的量,故A错误;一般,催化剂可以加快反应速率,故B正确;氨的催化氧化中氮元素化合价由-3价变为+2价,化合价升高,NH3是还原剂,故C正确;a 催化剂表面有氮气中非极性键的断裂,有氨气中极性键的形成,故D正确。
9.C 实验1反应在10~20 min内,v(HI)==0.006 5 mol·L-1·min-1,故A错误;在实验1和实验2中,40 min后HI(g)的物质的量不再变化,说明40 min时反应处于平衡状态,但不能说明反应恰好达到平衡状态时的时间相同,故B错误;实验2和实验3的反应温度不同,且HI(g)的起始物质的量不同,无法说明浓度对反应速率的影响趋势,故C正确;比较实验1和实验3,反应温度不同,其他条件相同,平衡时实验3中HI(g)的物质的量小,说明温度越高,HI的分解率越大,故D错误。
10.B 正极得电子,发生还原反应,正极反应式为5MnO2+2Na++2e- Na2Mn5O10,每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,A错误,B正确;Na+不断向“水”电池的正极移动,C错误;由总反应可知Ag元素化合价升高,AgCl是氧化产物,D错误。
11.C 据题图可知,反应物NO2和CO的总能量大于生成物CO2和NO的总能量,即NO2和CO反应生成CO2和NO为放热反应,A、B均错误;图示过渡态的能量比NO2和CO的总能量高,即由NO2和CO到过渡态是吸热过程,C正确;题述反应为放热反应,则该反应中断键吸收的总能量小于成键释放的总能量,D错误。
12.BC 加入催化剂可加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间,根据关系图可知,合成SO3的最佳条件是加入催化剂,温度为450 ℃,故A错误;450 ℃时,SO2的平衡转化率为90%,此时参加反应的SO2为2 mol×90%=1.8 mol,若5 min时达到平衡,v(SO2)==0.18 mol·L-1·min-1,由化学反应速率之比等于方程式中相应物质的化学计量数之比,可知v(O2)=v(SO2)=0.09 mol·L-1·min-1,故B正确;升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大,故C正确;化学反应速率随温度的升高而加快,根据关系图可知,450 ℃后,催化剂的催化效率随温度升高而降低,所以v(N)可能小于v(M),故D错误。
13.CD 由题图可知,H2和N2O在Ir的催化作用下发生氧化还原反应,生成N2和H2O,A项正确;导电基体上负极反应式为H2-2e- 2H+,B项正确;若导电基体上只有单原子铜,不能形成原电池,不能消除含氮污染物,C项错误;若导电基体上Pt颗粒增多,较多N得电子变成N,不利于降低溶液中的含氮量,D项错误。
14.BC 由题图可知,达到平衡时X减少了(1.20-0.41) mol=0.79 mol,Y减少了(1.00-0.21) mol=0.79 mol,Z增加了1.58 mol,根据物质的量变化量之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比可知,该反应的化学方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)。b点时反应未达平衡,正、逆反应速率不相等,A错误;由题图信息可知,a、b两点中a点对应的反应物浓度大于b点对应的反应物浓度,故生成Z的反应速率:va(Z)>vb(Z),故B正确;由上述分析可知,反应的化学方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g),故C正确;由题图可知,反应在0~10 s内,用Y表示的反应速率为 mol/(L·s)=0.039 5 mol/(L·s),故D错误。
15.D 该装置形成原电池,原电池是将化学能转化为电能的装置,故A正确;根据2Fe3+ +2I- 2Fe2++I2可知,I-发生氧化反应生成I2,所以石墨(b)为负极,负极上发生氧化反应,故B正确;原电池中,电子由负极经导线移向正极,即电子沿导线的移动方向为b→a,故C正确;反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明该反应达到平衡状态,并没有停止,故D错误。
16.答案 (每空2分)
(1)2H++Mg H2↑+Mg2+ Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O
(2)②
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池,A反应不属于氧化还原反应 ②Fe3++e- Fe2+ ad
解析 (1)反应①为Mg与盐酸的反应,离子方程式为2H++Mg H2↑+Mg2+;反应②的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O。
(2)图(b)中生成物总能量高于反应物总能量,表示吸热反应的能量变化;图(a)中①为放热反应,②为吸热反应,故反应②的能量变化可用图(b)表示。
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池,A反应中没有电子转移,不属于氧化还原反应,故不能设计成原电池。②该电池工作时Fe3+在正极上得电子被还原,电极反应式为Fe3++e- Fe2+。电池正极材料应能导电,且活泼性弱于Cu,可选用石墨棒、铂棒,故ad正确。
17.答案 (除标注外,每空1分)
(1)①② ③④ ⑥
(2)H····H (3分)
(3)吸收 180(2分)
(4)CO2 >
解析 (1)①碘的升华属于物理变化,只是状态发生变化,化学键没有被破坏;②氧气溶于水属于物理变化,化学键没有被破坏;③氯化钠溶于水,在水分子的作用下,氯化钠中的离子键被破坏;④烧碱熔化,离子键被破坏;⑤氯化氢溶于水,在水分子的作用下,氯化氢中的共价键被破坏;⑥氯化铵受热分解,氯化铵是离子化合物,存在的化学键有离子键、共价键,受热分解时破坏的是离子键、共价键。(2)氨气是只含有共价键的共价化合物,氨气的电子式为H····H,用电子式表示MgCl2的形成过程为。(3)由题图1可知,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成NO(g)时,断裂反应物中化学键吸收的总能量为946 kJ+498 kJ=1 444 kJ,形成生成物中化学键放出的总能量为2×632 kJ=1 264 kJ,则反应时需要吸收180 kJ的能量。(4)平衡时生成X 1.6 mol,消耗NO和CO的物质的量均是1.6 mol,根据化学方程式可知X代表的物质是CO2;a点反应向正反应方向进行,则正反应速率大于逆反应速率。
18.答案 (除标注外,每空2分)
(1)Ⅱ Ⅲ
(2)温度越高
(3)反应物的接触面积(1分) 温度(1分)
(4)在相同的温度下,采用大小、形状均相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的过量盐酸反应(4分)
解析 (2)根据表格提供的信息,实验Ⅰ和实验Ⅱ中锌片的大小、形状均相同,温度不同,收集相同体积的氢气,温度较高的实验所需时间短,化学反应速率大。
19.答案 (每空2分)
(1)溶液变红 Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
(2)强氧化
(3)负
(4)镁条表面产生无色气泡,电流计指针向左偏转 Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-
解析 (1)根据Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色,可知Fe与稀硝酸反应生成NO,向反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液变红说明反应生成Fe3+,则Fe与稀HNO3反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O,其化学方程式为Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。
(2)Fe表面形成致密的氧化膜,说明浓硝酸具有强氧化性,常温下可以使Fe钝化。
(3)Mg比Al活泼,电解质溶液为稀盐酸时,电流计指针向右偏转,Mg被氧化,故Mg为原电池的负极。
(4)将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液,根据此时原电池的总反应2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,可知该原电池中Al为负极,被氧化,Mg为正极,据此可推测实验现象为镁条表面产生无色气泡,电流计指针向左偏转;负极失电子生成的Al3+与OH-反应生成[Al(OH)4]-,负极电极反应式为Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-。
20.答案 (除标注外,每空2分)
(1)0.125
(2)B(1分) 1~3 min内,反应物浓度大,反应放出热量多,温度升高快,加快反应速率
(3)D
(4)负极(1分) CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+ 11.2
解析 (1)从3~9 min,二氧化碳的浓度变化量为0.25 mol·L-1,根据化学方程式可知氢气浓度变化量为0.75 mol·L-1,所以v(H2)==0.125 mol·L-1·min-1。
(2)由表格数据可知,1~3 min反应速率最大,故选B,原因是这个时间段反应物浓度大,反应放出热量多,温度升高快,加快反应速率。
(3)A项,由题图可知,达到平衡时CH3OH的浓度为0.75 mol·L-1,CO2的浓度为0.25 mol·L-1,反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1时反应未达平衡状态;B项,在恒容容器中,混合气体总质量不变,密度也一直不变,密度不变不能判定为达到化学平衡状态;C项,单位时间内消耗3 mol H2,同时消耗1 mol H2O时,正、逆反应速率相等,才能判定为达到化学平衡状态;D项,CO2的体积分数在混合气体中保持不变,说明反应达到化学平衡状态;故选D。
(4)该装置为燃料电池装置,电子流出的电极为负极,电子流入的电极为正极,所以电极c为负极;甲醇在电极c发生反应,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+;消耗1 mol氧气时转移4 mol电子,若外电路中转移2 mol电子,消耗氧气0.5 mol,在标准状况下的体积为11.2 L。
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