课时训练10 化学能转化为电能
一、单项选择题
1.关于原电池的叙述中正确的是( )。
A.任何化学反应,均可以设计成原电池
B.原电池是把化学能直接转化成电能的装置
C.原电池的两极必须都是金属
D.原电池都可以提供持续稳定的电流,应用十分广泛
解析:原电池的基础反应是氧化还原反应;原电池的正极可以用碳棒;原电池不能提供持续稳定的电流,因此应用受到限制。
答案:B
2.①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )。
A.①③②④ B.①③④②
C.③④②① D.③①②④
解析:本题考查由原电池原理来判断金属活动性顺序。外电路电流从②流向①,则②为正极,金属活动性:①>②;①③相连,③为正极,金属活动性:①>③;②④相连,②上有气泡(H2)逸出,则②为正极,金属活动性:④>②,③④相连,③质量减少,则金属活动性:③>④,综上所述可知金属活动性顺序为①>③>④>②,B正确。
答案:B
3. LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2。电池工作时,下列说法正确的是( )。
A.锂电极发生还原反应
B.电子通过外电路从锂电极流向碳电极
C.碳为电池的负极
D.SOCl2既是氧化剂又是还原剂
解析:电池工作时,Li失去电子化合价升高,是负极,发生的是氧化反应,A项错误;Li失去电子,为电池负极,C项错误;SOCl2是氧化剂,D项错误。
答案:B
4.下列叙述中能表明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是( )。
A.在氧化还原反应中,甲失电子数比乙多
B.同价态阳离子甲比乙氧化性强
C.甲能跟盐酸反应放出H2而乙可与冷水反应产生H2
D.甲、乙与H2SO4溶液形成原电池,乙上冒气泡
解析:元素的金属性强弱取决于失电子的难易,而与失电子多少无关;阳离子氧化性越强,则其对应的金属的还原性越弱;C项中乙与冷水反应生成H2,说明乙比甲金属活动性强;而D项中乙上冒气泡,说明甲失电子,金属性比乙强。
答案:D
5.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )。
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的酸性均减弱
D.产生气泡的速率甲比乙慢
解析:甲池中锌与铜用导线连接后浸入稀硫酸中,形成原电池;乙池中仅发生锌与硫酸的反应。所以甲池中铜片表面有气泡产生,乙池不构成原电池。两池中c(H+)均减小;甲池中产生气泡的速率比乙快。
答案:C
6.等质量的两份锌粉a、b,分别加入两支相同的试管中,然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸,同时向a中加入少量CuSO4溶液,则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图像表示如下,其中正确的是( )。
解析:等质量的两份锌粉中,加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸,同时向a中加入少量CuSO4溶液,则a中发生的反应有:Zn+Cu2+Zn2++Cu,Zn+2H+Zn2++H2↑,由于置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池,所以,a中的反应速率比b中的反应速率大,即反应完成所需的时间短,但Cu2+消耗了少量的Zn,a中产生的H2比b中产生的H2少。b中只发生反应:Zn+2H+Zn2++H2↑。符合题述条件的图像是D。
答案:D
二、双项选择题
7.如下图所示,下列叙述正确的是( )。
A.铜是负极,铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少
C.电子从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
解析:本题主要考查原电池知识。由图可知,Zn为原电池负极,失去电子被氧化,电子经导线流向正极铜电极。溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。
答案:CD
8.将金属A和金属B分别放入稀硫酸中有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀硫酸中发现A被腐蚀,B未被腐蚀,关于A、B的叙述正确的是( )。
A.金属活动性A>B
B.还原性B>A
C.在后者装置中,金属A发生还原反应,金属B发生氧化反应
D.在后者装置中,金属B的表面有明显气泡产生,金属A表面无明显现象
答案:AD
三、非选择题
9.如图所示的原电池,一段时间后某极析出1.28 g的固体。回答下列问题:
(1)正极是 (填“锌”或“银”),发生 反应。?
(2)正极的电极反应为 。?
(3)上述过程中共转移电子 mol。?
(4)锌片的质量 (填“增加”或“减少”) g。?
答案:(1)银 还原
(2)Cu2++2e-Cu
(3)0.04
(4)减少 1.30
10.某同学在做原电池原理的实验时,有如下实验步骤:
①用导线将灵敏电流计的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1);
②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
④用导线把锌片和铜片连接起来后,再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。
回答下列问题:
(1)实验步骤①中应观察到的现象是?
。?
(2)实验步骤②中应观察到的现象是?
。?
(3)实验步骤③中应观察到的现象是?
。?
(4)实验步骤④中应观察到的现象是?
。?
(5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想(或假设),该猜想是 。?
(6)为了证实该猜想,该同学又设计了第⑤步实验,请简要画出第⑤步实验的装置示意图。
解析:形成原电池必须满足下列条件:①两块活泼性不同的金属(或一块金属,一块可导电的非金属)作两极;②电解质溶液;③形成闭合电路;④有自发的氧化还原反应。(6)有电子从导线上流过,导线上应形成电流,可以连接一个电流计来证明,溶液为稀硫酸。
答案:(1)电流计指针不偏转
(2)锌片上有气泡产生
(3)铜片上无气泡
(4)铜片上有大量气泡,锌片上没有气泡或有少量气泡
(5)有电子从锌经导线向铜片移动
(6)
11.某同学用如图所示做水果电池的实验,测得数据如下表所示:
实验编号
电极材料
水果品种
电极间
距/cm
电压/mV
1
锌
铜
菠萝
3
900
2
锌
铜
苹果
3
650
3
锌
铜
柑橘
3
850
4
锌
铜
西红柿
3
750
5
锌
铝
菠萝
3
650
6
锌
铝
苹果
3
450
请回答以下问题:
(1)实验6中负极的电极反应式为 。?
(2)实验1、5中电流方向相反的原因是?
。?
(3)影响水果电池电压的因素有 、 。?
(4)若在实验中发光二极管不亮,该同学用铜、锌作电极,用菠萝作介质,并将多个此电池串联起来,再接发光二极管,这样做 。(填“合理”或“不合理”)?
解析:(1)实验6中电极是Zn与Al,因Al更活泼,故负极反应式为Al-3e-Al3+。(2)因实验1中锌比铜活泼,锌作负极;实验5中铝比锌活泼,锌作正极,故两实验中电流方向相反。(3)由实验1和5可知,水果电池的电压与水果的品种及电极材料有关。(4)这样做可使电压增大,合理。
答案:(1)Al-3e-Al3+
(2)实验1中锌比铜活泼,锌作负极;实验5中锌比铝活泼性差,锌作正极,所以两实验中电流方向相反
(3)水果品种 电极材料
(4)合理
课时训练11 发展中的化学电源
一、单项选择题
1.下列关于充电电池的叙述,不正确的是( )。
A.充电电池的化学反应原理是氧化还原反应
B.充电电池可以无限制的充电放电
C.充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行
D.较长时间不使用电池时,最好将电池取出并妥善存放
解析:充电电池理论上是可以永久重复利用的,但在实际应用中总会因为性能等原因而使电解质溶液或者电极变质而失效。所以实际情况下充电电池是不能无限制重复使用的。
答案:B
2.随着人们生活质量的不断提高,废电池进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是( )。
A.利用电池外壳的金属材料
B.防止电池中汞、镉和铅等金属离子对土壤和水源造成污染
C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他的物品
D.回收其中的石墨电极
解析:废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对环境污染严重,因而必须回收。
答案:B
3.关于化学电源的叙述,错误的是( )。
A.化学电源是根据原电池的工作原理设计的
B.在干电池中,碳棒只起导电作用,并不参加化学反应
C.镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限,价格昂贵
D.燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源
解析:镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉属于重金属,会对环境造成严重的污染。
答案:C
4.为将反应2Al+6H+2Al3++3H2↑的化学能转化为电能,下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)( )。
解析:A、B、C三项中的装置均能将化学能转化为电能,A中反应为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑,A项错误;B项符合题目的要求,正确;C项中反应为Al和硝酸反应生成NO,故C项达不到目的;D项中两电极全是Al,因而不能构成原电池,即不能将化学能转化为电能。
答案:B
5.据媒体报道,以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料,空气为氧化剂,铂作催化剂,导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是( )。
①正极反应为O2+4H++4e-2H2O ②负极反应为2H2-4e-4H+ ③总的化学反应为2H2+O22H2O ④氢离子通过电解质向正极移动
A.①②③
B.②③④
C.①②④
D.①②③④
解析:此题考查了原电池的基本原理,包括:燃料电池(H2)的电极反应、总反应及电解液中离子的移动等相关理论,中等难度题。通过分析,③反应条件是点燃,显然是错误的,其余各项均正确。
答案:C
6.目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2LiMnO2,下列说法正确的是( )。
A.Li是正极,电极反应为Li-e-Li+
B.Li是负极,电极反应为Li-e-Li+
C.Li是负极,电极反应为MnO2+e-Mn
D.Li是负极,电极反应为Li-2e-Li2+
解析:本题根据总反应式判断Li被氧化,为负极材料,失去电子成为Li+,正极放电的为MnO2,若已知电池总反应式而要写电极反应式,这类题的一般处理方法是:根据“负失氧、正得还”的规律先判断出负极材料,负极材料若是金属,则失电子而变为相应阳离子(注意:Fe失电子应变为Fe2+),负极材料若是其他被氧化的物质(如氢氧燃料电池中的H2、甲烷燃料电池中的CH4),则失电子变为相应氧化产物,然后再推断正极反应。
答案:B
二、双项选择题
7.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解液为硫酸,工作时的反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,下面结论正确的是( )。
A.Pb为正极,被氧化
B.溶液的pH不断增大
C.S向PbO2电极移动
D.电解液密度不断减小
解析:分析化学反应可知,反应中Pb失去电子,作负极;PbO2得电子,作正极,反应不断消耗硫酸,溶液的pH不断增大;S向发生氧化反应的Pb电极移动;PbSO4在电解液中的溶解度很小,所以电解液的密度不断减小,选BD。
答案:BD
8.下列说法正确的是( )。
A.构成原电池正极和负极的材料必须是金属
B.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被氧化
C.实验室欲快速制取氢气,可利用粗锌与稀硫酸反应
D.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能
解析:构成原电池的电极材料可以是非金属,如碳棒;电子流出的一极为负极,发生氧化反应;粗锌可与稀硫酸构成原电池,加速反应的进行;原电池反应的产物仍会具有一定的能量,故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。
答案:BC
三、非选择题
9.市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后,会发现有大量铁锈存在。
(1)“热敷袋”放出的热量是利用铁发生 反应放出的热量。?
(2)炭粉的主要作用是?
。?
(3)加入氯化钠的主要作用是?
。?
(4)木屑的作用是?
。?
解析:由铁屑能在氧气中燃烧同时迅速放出大量的热,可推知铁在潮湿的情况下生锈时也会放出热量,只是比燃烧缓慢一些。日常生活中铁生锈过于缓慢,热量的释放也非常缓慢,难以觉察。倘若提供适当的条件(如较浓的电解质溶液、导电且不活泼的固体物质)让铁成为原电池的负极材料,铁的氧化速率就会增大。木屑的作用是让“热敷袋”产生的热量均匀地向外散失、传递。
答案:(1)氧化
(2)作为导电的固体物质,让铁成为原电池的负极材料,使铁的氧化速率增大
(3)提供较浓的电解质溶液,让铁成为原电池的负极材料,使铁的氧化速率增大
(4)让“热敷袋”产生的热量均匀地向外散失、传递
10.ZnMnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。
(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)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质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 (填代号)。?
a.NaOH
b.Zn
c.Fe
d.NH3·H2O
答案:(1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
11.某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
NaOH溶液
偏向Mg
5
Al、Cu
浓硝酸
偏向Al
根据上表中的实验现象回答下列问题:
(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同?
答: 。?
(2)写出实验3中的正、负极电极反应式和电池总反应方程式。
铝为( 极) ;石墨为( 极) 。?
电池总反应: 。?
(3)实验4中的铝作正极还是负极?答: ,为什么?答: ?
。?
写出铝电极的电极反应式:?
。?
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因:?
。?
(5)根据实验结果总结:在原电池中,铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响?
?
?
。?
解析:本题考查根据氧化还原反应原理来设计原电池。实验1中Mg活泼,故Mg作负极;实验2中Al活泼,故Al作负极;实验3中是铝作负极;实验4中Mg虽比Al活泼,但Mg不能与NaOH溶液反应,而Al可与NaOH溶液反应,故Al作负极;实验5中Al虽比Cu活泼,但常温下,Al遇浓硝酸发生钝化,阻止内部的金属继续与酸反应,故Cu为负极。
答案:(1)不同
(2)负 Al-3e-Al3+ 正 2H++2e-H2↑ 2Al+6H+2Al3++3H2↑
(3)负极 因为铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应 Al+4OH--3e-Al+2H2O
(4)因为铝在浓硝酸中发生钝化,为正极;铜为负极
(5)与另一种材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关
课时训练12 化学反应的速率
一、单项选择题
1.NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,它们能缓慢起反应,生成N2和CO2,对此反应的下列叙述中正确的是( )。
A.使用催化剂不能增大反应速率
B.降低压强能增大反应速率
C.升高温度能增大反应速率
D.改变压强对反应速率无影响
答案:C
2.某一反应物的浓度是2.0 mol·L-1,经过2 min后,它的浓度变成了1.56 mol·L-1,则在这2 min内它的平均反应速率为( )。
A.0.22 mol·L-1·min-1
B.0.1 mol·L-1·min-1
C.0.04 mol·L-1·min-1
D.0.08 mol·L-1·min-1
解析:平均化学反应速率:v==0.22 mol·L-1·min-1。
答案:A
3.在四个不同的容器中,在不同条件下利用N2+3H22NH3反应来合成氨,根据下列在相同时间内测定的结果判断,生成氨的速率最大的是( )。
A.v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1
B.v(N2)=0.01 mol·L-1·s-1
C.v(N2)=0.2 mol·L-1·min-1
D.v(NH3)=0.3 mol·(L·min)-1
答案:B
4.用铁片和稀硫酸反应制取H2时,下列措施不能使氢气的生成速率增大的是( )。
A.加热
B.不用稀硫酸,而改用98%的浓硫酸
C.滴加少量浓盐酸
D.不用铁片,改用铁粉
解析:A项加热,C项中增大H+的浓度,D项中增大了反应物的接触面积,故它们均能增大化学反应速率。但是B项中改用浓硫酸后,浓硫酸常温下能使铁片钝化,不能增大反应速率。
答案:B
5.某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
实验
序号
初始浓度c/(mol·L-1)
溴颜色消失
所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.001 0
290
②
1.60
0.20
0.001 0
145
③
0.80
0.40
0.001 0
145
④
0.80
0.20
0.002 0
580
分析实验数据,所得出的结论不正确的是( )。
A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大
B.实验②和③的v(Br2)相等
C.增大c(HCl),v(Br2)增大
D.增大c(Br2),v(Br2)增大
解析:对实验①和②比较,A项正确;比较实验②和③的溴的颜色消失的时间,B项正确;比较实验①和③数据,C项正确;比较实验①和④,D项错误。
答案:D
6.为了说明影响化学反应进行快慢的因素,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下A~D四个实验,你认为结论不正确的是( )。
A.大小相同、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时,两者速率一样大
B.在相同条件下,等质量的大理石块和大理石粉与相同浓度的盐酸反应时,大理石粉反应快
C.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下,会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,向其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热,产生氧气的快慢不同
解析:Mg的金属活动性强于Al的,故Mg与盐酸的反应速率大,A错误;固体颗粒越小,其比表面积越大,故等质量的大理石粉的比表面积远远大于大理石块,反应速率快,B正确;在光照条件下,浓硝酸分解比在冷暗处快,C正确;MnO2作为催化剂加快KClO3的分解,D正确。
答案:A
二、双项选择题
7.把100 mL 6 mol·L-1的硫酸跟过量的锌粉反应,在一定温度下,为减小反应速率而不影响生成氢气的总量,可在反应物中加入适量的( )。
A.Na2CO3固体
B.NaOH固体
C.硫酸钾溶液
D.水
解析:减小反应速率就要降低溶液中H+的浓度,不影响生成氢气的总量则又不能减少H+的物质的量。适量的硫酸钾溶液和水都能稀释溶液,但不减少H+的物质的量。
答案:CD
8.一定温度下,对于反应N2+O22NO在密闭容器中进行,下列措施能增大反应速率的是( )。
A.缩小体积使压强增大
B.恒容,充入N2
C.恒容充入氦气
D.恒压充入氦气
解析:A、B都能增大物质的浓度,所以能使反应速率增大,C项无影响,D使容器体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。
答案:AB
三、非选择题
9.将一定质量的镁条投入盛有1.0 mol·L-1稀盐酸的敞口烧杯中。反应速率在反应开始时逐渐增大,反应后期又会逐渐减小。你能够解释其中的原因吗?
答案:反应过程中,溶液中c(H+)逐渐减小。Mg+2H+Mg2++H2↑是一个放热反应,放出的热量使温度逐渐上升。反应开始时,温度对于化学反应速率的影响处于主导地位,化学反应速率逐渐增大。到反应后期时,H+浓度对于化学反应速率的影响处于主导地位,化学反应速率逐渐减小。
10.将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B (g)2C(g),在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L-1·s-1,则在2 s时,容器中有 mol A,此时C的物质的量浓度为 。?
解析: 3A(g) +B(g) 2C(g)
1.0 0.5 0
0.06×2 =0.12 0.04 0.08
1.0-0.12 =0.88 0.5-0.04 =0.46 0.08
则2 s时,n(A)=0.88 mol·L-1×10 L=8.8 mol,
c(C)=0.08 mol·L-1。
答案:8.8 0.08 mol·L-1
11.某合作小组同学将铜片加入稀硝酸,发现开始时反应非常慢,一段时间后反应速率明显加快。该小组通过实验探究其原因。
(1)该反应的离子方程式为 。?
(2)提出合理假设。该实验中反应速率明显加快的原因可能是 。?
A.反应放热导致温度升高
B.压强增大
C.生成物的催化作用
D.反应物接触面积增大
(3)初步探究。测定反应过程中溶液不同时间的温度,结果如下表:
时间/min
0
5
10
15
20
25
35
50
60
70
80
温度/℃
25
26
26
26
26
26
26.5
27
27
27
27
结合实验目的和表中数据,你得出的结论是?
。?
(4)进一步探究。查阅文献了解到化学反应的产物(含中间产物)可能对反应有催化作用,请完成以下实验设计表并将实验目的补充完整:
实验
编号
铜片质
量/g
0.1
mol·L-1
的硝酸体
积/mL
硝酸铜
晶体/g
亚硝酸钠
晶体/g
实验目的
①
5
20
0
0
实验①和②探究 的影响;实验①和③探究亚硝酸根的影响?
②
5
20
0.5
0
③
答案:(1)3Cu+8H++2N3C+2NO↑+4H2O
(2)AC
(3)温度不是反应速率明显加快的主要原因
(4)
实验
编号
铜片质
量/g
0.1
mol·L-1
的硝酸体
积/mL
硝酸铜
晶体/g
亚硝酸钠
晶体/g
实验目的
①
5
20
0
0
实验①和②探究Cu2+的影响;实验①和③探究亚硝酸根的影响
②
5
20
0.5
0
③
5
20
0
0.5
课时训练13 化学反应的限度
一、单项选择题
1.在一定条件下,可逆反应2SO2+O22SO3达到平衡后,充入18O2,则18O将存在于( )。
A.O2 B.O2、SO3
C.SO2、SO3 D.SO2、O2、SO3
解析:18O2与SO2反应后生成的SO3中会含有18O,含18O的SO3分解生成的SO2中也会含有18O。
答案:D
2.下列理解不正确的是( )。
A.化学平衡是一个动态平衡
B.化学平衡研究的对象主要是可逆反应
C.化学反应速率是研究化学反应进行的快慢问题,化学平衡是研究化学反应进行的限度问题
D.化学反应达到平衡时,正反应和逆反应速率相等,是对反应中不同物质而言
解析:化学反应达到平衡时,对同种物质而言,其生成速率和消耗速率相等,D错。
答案:D
3.可逆反应2SO2+O22SO3,正反应速率分别用v(SO2)、v(O2)、v(SO3)(mol·L-1·min-1)表示,逆反应速率分别用v'(SO2)、v'(O2)、v'(SO3)(mol·L-1·min-1)表示。当达到平衡时正确的关系是( )。
A.v(SO2)=v'(SO3) B.v'(O2)=v(SO2)
C.v'(O2)=v'(SO3) D.v(SO2)=2v'(SO3)
解析:同一种物质的正、逆反应速率相等时,反应达到平衡,想法把各项中的反应速率转化为同种物质的正、逆反应速率。A项,v(SO2)=v(SO3)=v'(SO3);B项,v'(O2)=v(SO2)=2v(O2),不平衡;C项,不论是否平衡都有v'(O2)=v'(SO3);D项,v(SO2)=v(SO3)=2v'(SO3),不平衡。
答案:A
4.下图是可逆反应X2+3Y22Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是( )。
A.t1时,只有正方向反应
B.t2时,反应达到平衡
C.t2~t3,反应不再发生
D.t2~t3,各物质的浓度相等
答案:B
5.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g)(正反应为放热反应),下列说法中正确的是( )。
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.升高温度有利于反应速率的增大,从而缩短达到平衡的时间
C.增大压强,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.达到平衡时,正反应速率大于逆反应速率
解析:根据外部条件对反应速率的影响可知,升高温度,反应速率增大,不论v(正)、v(逆)都增大,故A项错误;速率增大后,可使可逆反应尽快达到平衡,从而缩短达到平衡的时间,所以B项正确;增大压强,正逆反应速率都增大,C项错;达到平衡时,正逆反应速率相等,D项错。
答案:B
6.在一定温度下,向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),此反应达到平衡的标志是( )。
A.容器内气体质量不随时间变化
B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内混合气体的密度不随时间变化
D.单位时间内消耗0.1 mol X的同时生成0.2 mol Z
答案:B
二、双项选择题
7.可逆反应2HI(g)H2(g)+I2(g)在密闭容器中进行,当下列选项不随时间变化时,能说明反应已达平衡的是( )。
A.容器内压强 B.平均相对分子质量
C.各组分浓度 D.混合气体颜色
解析:该反应是一个反应前后气体体积不变的反应。在任何情况下,混合气体的质量、物质的量、平均相对分子质量保持不变;在恒容下,气体的密度保持不变;在恒温、恒容下,气体压强不变。反应混合物中只有I2(g)有颜色,混合气体的颜色不变,说明I2(g)的浓度不变,反应达到平衡。
答案:CD
8.N2+3H22NH3反应达到平衡时的说法不正确的是( )。
A.平衡体系中氮气、氢气、氨的物质的量之比为1∶3∶2
B.平衡体系中氮气、氢气、氨的浓度保持不变
C.单位时间内生成的氨和分解的氨物质的量相同
D.单位时间内消耗的氮气和氢气与生成的氨气物质的量相同
解析:达到平衡时,各组分的物质的量、浓度都会保持不变。无论是平衡状态时还是非平衡状态时,单位时间内消耗N2、H2的物质的量跟生成NH3的物质的量都不可能相等。
答案:AD
三、非选择题
9.固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1
某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。
(1)a点正反应速率 (填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。?
(2)下列时间段平均反应速率最大的是 ,最小的是 。?
A.0~1 min B.1~3 min
C.3~8 min D.8~11 min
(3)仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线Ⅰ对应的实验条件改变是 ,曲线Ⅱ对应的实验条件改变是 。?
解析:a点没有达到平衡,正反应速率大于逆反应速率;开始时反应物浓度最大,反应速率最大,到达平衡后反应速率最小;Ⅰ先拐且到达平衡时氢气的量增大,平衡左移,反应放热,改变的条件是升高温度;Ⅱ先拐且到达平衡时氢气的量减小,平衡右移,改变的条件是增大压强。
答案:(1)大于
(2)A D
(3)升高温度 增大压强
10.在密闭容器中充入PCl5,发生化学反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),反应一段时间后又向其中加入37Cl2,在重新达到化学平衡状态后,存在37Cl原子的物质有 。?
答案:PCl5、PCl3、Cl2
11.某温度时,在2 L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如下表所示。
t/min
X/mol
Y/mol
Z/mol
0
1.00
1.00
0.00
1
0.90
0.80
0.20
3
0.75
0.50
0.50
5
0.65
0.30
0.70
9
0.55
0.10
0.90
10
0.55
0.10
0.90
14
0.55
0.10
0.90
(1)根据上表中数据,在下图中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线:
(2)体系中发生反应的化学方程式是?
。?
(3)列式计算该反应在0~3 min时间内产物Z的平均反应速率: 。?
解析:(1)由表中提供的数据,在图中找出相应的点,连成平滑的曲线即可。
(2)由表中数据可知X、Y、Z是以1∶2∶2的比例进行反应的,9 min时反应达到平衡,其中
Δn(X)=1.00 mol-0. 55 mol=0.45 mol
Δn(Y)=1.00 mol-0.10 mol=0.90 mol
Δn(Z)=0.90 mol
Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=0.45 mol∶0.90 mol∶0.90 mol=1∶2∶2
反应方程式为X+2Y2Z。
(3)v(Z)=≈0.083 mol·L-1·min-1。
答案:(1)
(2)X+2Y2Z
(3)≈0.083 mol·L-1·min-1
课时训练9 化学能与热能
一、单项选择题
1.关于吸热反应的说法正确的是( )。
A.凡需加热的反应一定是吸热反应
B.只有分解反应才是吸热反应
C.使用催化剂的反应是吸热反应
D.CO2与CaO化合是放热反应,则CaCO3分解是吸热反应
解析:反应放热还是吸热与是否加热无直接的关系,与是否使用催化剂也无直接关系,多数吸热反应需要加热,但有的不需要加热,例如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,且该反应属于复分解反应,故A、B、C三项错。放热反应的逆过程,一定是吸热反应,D对。
答案:D
2.下列物质加入水中显著放热的是( )。
A.生石灰
B.固体NaCl
C.无水乙醇
D.固体NH4NO3
解析:很活泼的金属(如K、Ca、Na)及其氧化物与水反应都明显放热;B、C加入水中无明显热量变化;固体NH4NO3溶于水则吸热。
答案:A
3.已知反应A+BC+D为放热反应,对该反应的下列说法正确的是( )。
A.A的能量一定高于C
B.B的能量一定高于D
C.A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D.该反应为放热反应,故不必加热就一定能发生
解析:根据反应是吸热还是放热,只能判断反应物的总能量与生成物总能量的相对大小,不能判断具体某种物质的能量的相对大小,C对。放热反应有的可以不加热如白磷的自燃,有的就必须加热(或点燃)引发反应,如氢气和氧气的反应就需点燃,D错。
答案:C
4.下列反应的能量变化与其他三项不相同的是( )。
A.铝粉与氧化铁的反应
B.氯化铵与消石灰的反应
C.锌片与稀硫酸的反应
D.钠与冷水的反应
解析:B项为吸热反应,其他均为放热反应。
答案:B
5.有专家指出,如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合,使之能够实现,可以节约燃料,缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为( )。
A.化学能 B.热能
C.生物质能 D.电能
解析:根据图示及对光合作用的理解,太阳能最终转化为燃料燃烧所释放的热能,故选项B正确。
答案:B
6.航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料,点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应,其方程式可表示为2NH4ClO4N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑+热量,对此反应下列叙述中错误的是( )。
A.上述反应属于分解反应
B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
C.从能量变化来说,主要是化学能转变为动能和热能
D.反应中高氯酸铵只作氧化剂
解析:此反应为氧化还原反应,高氯酸铵既是氧化剂又是还原剂。
答案:D
7.已知H++OH-H2O生成1 mol H2O放出热量57.3 kJ,下列反应中符合该特点的是( )。
A.1 mol稀硫酸与足量稀NaOH溶液反应
B.稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O
C.稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液生成1 mol水
D.稀NaOH与95%浓硫酸生成1 mol水
解析:本题要明确中和热的概念,中和热是指在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol水所放出的热量。强酸与强碱在稀溶液中反应生成1 mol 水均放出57.3 kJ的热量。A中放出热量应为2×57.3 kJ;B中放出热量(即中和热)应略小于57.3 kJ,因弱酸、弱碱在水中电离要吸收一部分热量,故多数强酸与弱碱,弱酸与强碱的中和反应热值小于57.3 kJ·mol-1;D中浓硫酸稀释要放热。
答案:C
二、双项选择题
8.吸热反应一定是( )。
A.释放能量
B.反应物总能量高于生成物总能量
C.贮存能量
D.反应物总能量低于生成物总能量
解析:反应物总能量低于生成物总能量时,才能发生吸热反应,将贮存能量。
答案:CD
9.下列反应中既属于氧化还原反应又属于放热反应的是( )。
A.氢氧化钾与硫酸的反应
B.锌与盐酸反应放出氢气
C.镁条在空气中燃烧
D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
解析:A是放热反应但不是氧化还原反应;B、C既属于氧化还原反应又属于放热反应;D属于吸热反应且不属于氧化还原反应。
答案:BC
10.在反应H2+Cl22HCl中,已知H—H键的键能为436 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol-1,H—Cl键的键能为431 kJ·mol-1,判断当1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时该反应( )。
A.是吸热反应
B.是放热反应
C.吸收183 kJ热量
D.放出183 kJ热量
解析:化学反应中,反应物断键吸收能量,生成物成键放出能量,若吸收总能量Q(吸)>放出总能量Q(放),反应为吸热反应;反之Q(吸)答案:BD
三、非选择题
11.已知各破坏1 mol N≡N键、H—H键和N—H键分别需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ、391 kJ。计算1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全转化为NH3(g)能量变化的理论值为 。?
解析:N2 (g)与H2(g)反应的化学方程式为
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
使1 mol N≡N键断裂需吸收946 kJ的能量,
使3 mol H—H键断裂共需吸收436 kJ·mol-1×3 mol=1 308 kJ的能量,
因此使1 mol N2(g)和3 mol H2(g)反应物的化学键断裂共需吸收的能量为
946 kJ+1 308 kJ=2 254 kJ。
而2 mol NH3(g)中含6 mol N—H键,形成6 mol N—H键时放出的能量为
391 kJ·mol-1×6 mol=2 346 kJ 。
因此形成生成物分子时所释放的总能量2 346 kJ与反应物分子断裂时所吸收的总能量2 254 kJ之差为92 kJ,即放出了92 kJ的能量。
答案:放出了92 kJ的能量
12.50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是 。?
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是 。?
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。?
(4)实验中改用60 mL 0. 50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。所求中和热 (填“相等”或“不相等”),简述理由: ?
?
。?
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 ,用50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 (均填 “偏大”“偏小”或“无影响”)。?
解析:中和反应放出的热量跟生成H2O的物质的量有关。而中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所释放的热量,与酸碱的用量无关。
答案:(1)环形玻璃搅拌棒
(2)减小实验过程中的热量损失
(3)偏小
(4)不相等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量,与酸碱的用量无关
(5)偏小 无影响
课件29张PPT。一二一二一二一二一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测123456问题导学即时检测123456问题导学即时检测123456问题导学即时检测123456问题导学即时检测123456问题导学即时检测123456问题导学即时检测123456问题导学即时检测123456问题导学即时检测123456课件29张PPT。问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345课件18张PPT。问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345课件21张PPT。问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345问题导学即时检测12345课件21张PPT。问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测一二三问题导学即时检测1234问题导学即时检测1234问题导学即时检测1234问题导学即时检测1234问题导学即时检测1234问题导学即时检测1234
