课时训练7 化学反应速率
1.把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里,产生H2的速率可用如图曲线表示。在下列因素中:①盐酸的浓度,②镁条的表面积,③溶液的温度,④Cl-的浓度;影响反应速率的因素是( )
A.①④ B.③④
C.①②③ D.②③
解析:镁条和盐酸反应产生H2,其反应的实质是Mg+2H+Mg2++H2↑,是镁与H+的反应,与Cl-无关。在镁条的表面有一层氧化膜,当将镁条投入盐酸中时,随着氧化膜的不断溶解,镁与盐酸的接触面积不断增大,产生H2的速率增大;溶液的温度对该反应也有影响,反应放出热量,使温度升高,反应速率也会增大;随着反应的进行,H+浓度不断减小,反应速率会逐渐减小。
答案:C
2.可逆反应A+3B2C+2D在四种不同的情况下,反应速率分别为:①vA=0.15 mol·(L·s)-1,②vB=0.6 mol·(L·s)-1,③vC=0.4 mol·(L·s)-1,④vD=0.45 mol·(L·s)-1。则以上四种情况下反应速率由大到小排列正确的是( )
A.②>④>③>①
B.②>③=④>①
C.④>②=③>①
D.④>③>②>①
解析:将②③④三种情况下的速率换算成以A物质的速率来比较。
②vA=0.6mol·(L·s)-13=0.2 mol·(L·s)-1
③vA=0.4mol·(L·s)-12=0.2 mol·(L·s)-1
④vA=0.45mol·(L·s)-12=0.225 mol·(L·s)-1
故④>②=③>①。
答案:C
3.一定条件下,浓度都是1 mol·L-1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应,生成气体Z,4 s后,X2、Y2、Z的浓度分别是0.4 mol·L-1、0.8 mol·L-1、0.4 mol·L-1,若用X、Y表示Z的化学式,该反应的化学方程式为( )
A.X2+2Y22XY2 B.2X2+Y22X2Y
C.3X2+Y22X3Y D.X2+3Y22XY3
解析:化学反应中用各物质的反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比,求得X2、Y2、Z的化学计量数分别为3、1、2,再结合质量守恒定律,可得Z的化学式为X3Y。
答案:C
4.已知:Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2+S↓+H2O,则在相同温度下,下列反应中反应速率最慢的是( )
反应物
Na2S2O3
H2SO4
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
A
20
0.1
20
0.1
B
10
0.1
10
0.1
C
10
0.1
10
0.05
D
20
0.05
20
0.05
解析:在温度相同的条件下,反应物的浓度越大,化学反应速率越大。D项中两种反应物的浓度均最小,反应速率最慢。
答案:D
5.现欲用锌粒与稀硫酸反应制取氢气,为了加快其反应速率,你认为下列措施中可行的是( )
A.加蒸馏水 B.加热
C.加氯化钠溶液 D.改用浓硫酸
解析:锌粒与稀硫酸反应速率的快慢取决于H+浓度的大小和温度的高低,若升温或所加入的物质能增大H+浓度,就可以增大反应速率。A、C均相当于对溶液进行稀释,D项中浓硫酸与Zn反应不生成氢气。
答案:B
6.把稀硫酸倒在亚硫酸钠粉末上,能使反应的最初速率加快的是( )
A.增大亚硫酸钠粉末的量
B.硫酸浓度增大一倍,用量减少到原来的12
C.硫酸浓度不变,用量增大一倍
D.使反应在较低温度下进行
解析:固体物质的浓度是不变的,所以增加亚硫酸钠粉末并不改变其浓度,对反应速率无影响,A项错误;由于硫酸浓度增大一倍,所以反应的初始速率加快;至于硫酸用量的多少,只影响产物的物质的量的多少,而不影响反应速率,故B项正确;C中硫酸的浓度不变,故对反应速率无影响;因降低温度反应速率减慢,故D项错误。
答案:B
7.某温度下将N2和H2充入一恒容的密闭容器中,发生反应:N2+3H22NH3,某一时刻用下列各组内两种物质的变化表示该反应的反应速率,其中正确的是( )
A.v(N2)=0.01 mol·(L·s)-1,v(H2)=0.02 mol·(L·s)-1
B.v(H2)=0.02 mol·(L·s)-1,v(NH3)=1.2 mol·(L·min)-1
C.v(N2)=0.01 mol·(L·s)-1,v(NH3)=1.2 mol·(L·min)-1
D.v(H2)=0.06 mol·(L·s)-1,v(NH3)=0.4 mol·(L·min)-1
解析:不同物质的化学反应速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比。A项,v(N2)∶v(H2)=1∶3,实际上0.01 mol·(L·s)-1∶0.02 mol·(L·s)-1=1∶2;B项,v(H2)∶v(NH3)=3∶2,实际上0.02 mol·(L·s)-1∶1.2 mol·(L·min)-1=0.02 mol·(L·s)-1∶(1.2÷60) mol·(L·s)-1=1∶1;C项,v(N2)∶v(NH3)=1∶2,实际上是1∶2;D项,v(H2)∶v(NH3)=3∶2,实际上0.06 mol·(L·s)-1∶0.4 mol·(L·min)-1=0.06 mol·(L·s)-1∶(0.4÷60) mol·(L·s)-1=9∶1。应注意化学反应速率的单位:mol·(L·s)-1和mol·(L·min)-1之间的转化。
答案:C
8.一定温度下,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下图所示:
下列描述正确的是( )
A.反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 mol·(L·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)Z(g)
解析:由图像知,反应开始到10 s,Z的变化量为1.58 mol,用Z表示的反应速率为0.079 mol·(L·s)-1,A项错;反应开始到10 s,X的物质的量浓度减少了0.395 mol·L-1,B项错;反应开始到10 s时,Y的转化率为1.00mol-0.21mol1.00mol×100%=79.0%,C项对;依据物质的量的变化量,反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),D项错。
答案:C
9.甲、乙两个容器内都进行A→B的反应,甲容器内每分钟减少4 mol A,乙容器内每分钟减少2 mol A,则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率( )
A.快 B.慢
C.相等 D.无法判断
解析:缺少条件,无法计算物质浓度的变化量。
答案:D
10.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间(t)产生氢气体积(V)的数据,根据数据绘制得到下图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别
c(HCl)/(mol·L-1)
温度/℃
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
30
粉末状
A.4—3—2—1
B.1—2—3—4
C.2—4—3—1
D.1—2—4—3
解析:化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积的大小有关,实验1的盐酸的浓度最小,反应的温度最低,所以化学反应速率最慢;由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高,所以反应速率实验3大于实验2;实验4和实验3的比较,实质考查温度与物质的表面积变化哪个起主导作用,因为二者有较多变数,所以反应速率可能是4>3或4<3。
答案:A
11.加入0.1 mol的MnO2粉末于50 mL过氧化氢的溶液中(密度为1.1 g·mL-1),在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如下图所示,完成下列问题:
(1)实验时放出气体的总体积为 。?
(2)放出一半气体所需要的时间为 。?
(3)反应放出45 mL气体所需要的时间为 。?
(4)A、B、C、D四点化学反应速率由快到慢的顺序为 。?
解析:(1)根据图像可知,放出气体体积为60 mL;(2)放出气体一半时,对应的横轴上的点为1 min;(3)反应放出45 mL气体时对应时间为2 min;(4)通过曲线的斜率可知,A、B、C、D四点化学反应速率由快到慢的顺序为D、C、B、A。
答案:(1)60 mL (2)1 min (3)2 min (4)D C B A
12.影响化学反应速率的因素很多,某校化学小组用实验的方法进行探究。
实验药品:铜、铁、镁、0.5 mol·L-1 H2SO4溶液、2 mol·L-1 H2SO4溶液、18.4 mol·L-1 H2SO4溶液
甲同学研究的实验报告如下表:
实验步骤
现象
结论
①分别取等体积的2 mol·L-1的H2SO4溶液于三支试管中
②?
反应速率:镁>铁,铜不反应
金属的性质越活泼,反应速率越快
(1)甲同学表中实验步骤②为 。?
(2)甲同学的实验目的是 ;要得出正确的实验结论,还需要控制的实验条件是 。?
乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用下图所示装置进行实验:
(3)乙同学在实验中应该测定的数据是 。?
(4)乙同学完成该实验应选用的实验药品是 ;该实验中不选用某浓度的硫酸,理由是 ?
。?
解析:甲同学是研究金属本身的性质与反应速率的关系,固体的表面积对反应速率也有影响,因此要选取大小、形状相同的金属;乙同学是研究浓度对反应速率的影响,18.4 mol·L-1H2SO4溶液为浓硫酸,常温下Mg与浓硫酸反应生成SO2,Fe在浓硫酸中钝化,实验中不能选用浓硫酸。
答案:(1)分别投入大小、形状相同的铜、铁、镁
(2)研究金属本身的性质与反应速率的关系 温度相同
(3)一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)
(4)镁(或铁)和0.5 mol·L-1 H2SO4溶液、2 mol·L-1 H2SO4溶液 常温下,镁与18.4 mol·L-1 H2SO4溶液反应产生SO2,18.4 mol·L-1 H2SO4溶液使铁钝化,使对比实验的反应原理不同
课件31张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引121.化学反应速率
(1)概念
化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。通常用化学反应速率来衡量化学反应进行的快慢程度。
(2)化学反应速率的计算常用单位:mol·(L·min)-1或mol·(L·s)-1。
预习交流1
化学反应速率是某一时刻的瞬时速率吗?
答案:不是。通常所说的化学反应速率是指一定时间内的平均反应速率。目标导航预习导引122.化学反应速率的影响因素
(1)内因
化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质。
(2)外因
在其他条件相同时:目标导航预习导引12预习交流2
增大反应物的物质的量,反应速率是否一定改变?为什么?
答案:不一定。因为影响化学反应速率的因素是反应物的浓度,如果增大反应物的物质的量,因其浓度不一定改变,反应速率也不一定改变。问题导学当堂检测一二一、探究化学反应速率的表示方法
活动与探究
1.讨论:在SO2与O2合成SO3的化学反应里,若在1 min的时间里SO2的物质的量浓度减少了0.5 mol·L-1,将O2、SO3的物质的量浓度变化和SO2、O2、SO3的化学反应速率及其比值填入下表:问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二2.在同一时间段内、同一反应的化学反应速率若用不同的物质来表示,其数值是否相同?
答案:不一定相同。一般与化学方程式中的化学计量数成正比。问题导学当堂检测一二迁移与应用
例1下列关于化学反应速率的说法,不正确的是 ( )
A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B.化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示
C.在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比
D.化学反应速率的常用单位有 mol·(L·s)-1和 mol·(L·min)-1
解析:化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的浓度的多少来表示,而不是物质的量或质量的多少。
答案:B问题导学当堂检测一二误区警示:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量,它可以用浓度随反应时间改变的物质来表示,若两种物质的化学计量数不同,二者表示的化学反应速率的数值不同,比较反应快慢时,应注意将不同物质表示的化学反应速率转化为同一物质表示的化学反应速率。问题导学当堂检测一二迁移训练1在N2+3H2 2NH3反应中,经2 s后,NH3的浓度增加了0.6 mol·L-1,则在这2 s内,用H2浓度的变化表示平均速率为 。?
解析:根据2 s内NH3的浓度增加了0.6 mol·L-1,可求以NH3的浓度变化表示的化学反应速率为0.3 mol·(L·s)-1。根据化学方程式中的化学计量数可求以H2的浓度变化表示的化学反应速率为0.45 mol·(L·s)-1。
答案:0.45 mol·(L·s)-1问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二3.比较同一反应的反应速率时,必须换算成同一物质的速率来比较,因为化学方程式前的化学计量数不同,用不同的物质表示反应速率时,其数值大小可能不同,但意义相同。
4.化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率,而不是某一时刻的瞬时速率。一般来说,化学反应速率随着反应的进行会逐渐变慢。
5.对于有纯液体或固体参与的化学反应,一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率,因为它们不存在浓度的改变。
6.表示化学反应的速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质的变化做标准来表示该反应的化学反应速率的。问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二实验探究2: 以上实验中,热水中气球膨胀得最快,而冷水中气球膨胀得最慢。说明温度对双氧水分解有何影响?
答案:说明升高温度使双氧水分解加快;降低温度使双氧水分解变慢。问题导学当堂检测一二实验探究3: 以上实验中,加入MnO2和FeCl3溶液的装置中,右侧导管中红墨水上升得快,说明什么问题?
答案:催化剂加快双氧水的分解。问题导学当堂检测一二迁移与应用
例2用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体,请回答下列问题。 (1)实验过程如图所示,分析判断: 段化学
反应速率最快。?
(2)为了减缓上述反应的速率,欲向溶液中加入下列
物质,你认为可行的是 。?
A.蒸馏水 B.氯化钠固体
C.氯化钠溶液 D.浓盐酸
(3)除了上述方法外,你认为还可以采取哪些措施来减缓化学反应速率?(至少回答两种)
① ;② ;③ 。 ?问题导学当堂检测一二解析:首先要弄懂曲线的意义:单位时间内产生CO2越多,说明反应产生CO2的速率快,反之则慢。由图可知,单位时间内EF段收集的二氧化碳气体最多,反应速率也最快。碳酸钙与稀盐酸反应的本质是CaCO3+ 2H+ Ca2+ +H2O+CO2↑,所以要想减缓反应速率,则应减小H+的浓度,加入蒸馏水和氯化钠溶液都相当于加水稀释,H+浓度减小。加入醋酸盐,可以将强酸转化为弱酸,也可以使H+浓度减小。还可以减小CaCO3固体和盐酸的接触面积。
答案:(1)EF (2)AC
(3)改用较大块的碳酸钙固体 降低温度 加入醋酸钠溶液等
误区警示:增大溶液的用量、增大固体的用量,并不能提高化学反应速率。因为溶质的物质的量浓度、接触面积没有发生变化。问题导学当堂检测一二迁移训练2决定化学反应速率的主要因素是( )
A.参加反应的物质本身的性质
B.催化剂
C.温度、压强以及反应物的接触面积
D.反应物的浓度
解析:参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要(决定性)因素。外界条件——浓度、温度、压强、催化剂等,都是外因。
答案:A问题导学当堂检测一二影响化学反应速率的因素
1.内因(主要因素):参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素,反应的类型不同,物质的结构不同,都会导致化学反应速率的不同。如:H2与F2反应很快,而H2与N2反应很慢。
2.外因(外界条件):对于同一化学反应,外界条件不同,反应速率也不同。反应温度和压强、反应物浓度、催化剂、固体反应物的颗粒大小等因素均影响反应速率。
(1)浓度对化学反应速率的影响:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。
(2)温度对化学反应速率的影响:当其他条件不变时,升高温度,可以增大化学反应速率;降低温度,可以减小化学反应速率。实验测得:温度每升高10 ℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。问题导学当堂检测一二(3)压强对化学反应速率的影响:对于有气体参加的化学反应,当其他条件不变时,增大压强,可以增大化学反应速率;减小压强,可以减小化学反应速率。对于没有气体参加的化学反应,压强的改变不影响化学反应速率。
(4)催化剂对化学反应速率的影响:使用催化剂一般能使化学反应速率显著加快。如:(5)反应物(固体)颗粒的大小对化学反应速率的影响:固体反应物的颗粒越小,反应物之间的接触面积越大,化学反应速率越大。如制取CO2气体,粉末状碳酸钙与盐酸反应产生CO2的速率比块状碳酸钙与盐酸反应产生CO2的速率大。问题导学当堂检测12341.有的化学反应进行得很快,几乎在瞬间即可完成,如产生美丽焰火的反应;有的化学反应进行得比较缓慢,如金属的锈蚀;还有一些化学反应进行极其缓慢,如塑料的自行分解。为了表示化学反应的快慢,我们引入了化学反应速率。已知反应4NH3+5O2 4NO+6H2O,在5 L的密闭容器中进行,半分钟后NO的物质的量增加了0.3 mol,则此反应的平均速率为( )
A.v(O2)=0.01 mol·(L·s)-1
B.v(NO)=0.08 mol·(L·s)-1
C.v(H2O)=0.003 mol·(L·s)-1
D.v(NH3)=0.001 mol·(L·s)-1问题导学当堂检测1234解析:先求出NO的反应速率,然后运用“用不同物质的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质前的计量数之比”求出其他物质的反应速率。
根据题意计算得v(NO)=0.002 mol·(L·s)-1
因v(O2)∶v(NO)=5∶4
故v(O2)=0.002 5 mol·(L·s)-1
同理v(H2O)=0.003 mol·(L·s)-1
v(NH3)=0.002 mol·(L·s)-1
答案:C问题导学当堂检测12342.为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是( )问题导学当堂检测1234解析:探究温度对化学反应速率的影响,除了温度不同外,其余条件必须完全相同,这样利于做对比实验,以便得出合理的结论。
答案:D问题导学当堂检测12343.在2A+B 3C+4D反应中,表示该反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5 mol·(L·s)-1
B.v(B)=0.3 mol·(L·s)-1
C.v(C)=0.8 mol·(L·s)-1
D.v(D)=1 mol·(L·s)-1
解析:根据用不同物质的反应速率之比等于化学计量数之比,换算为同种物质的反应速率再进行比较。
答案:B问题导学当堂检测12344.把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L-1H2SO4溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图曲线来表示,回答下列问题:(1)曲线O→a段不产生氢气的原因是 ;有关反应的化学方程式为 ;?
(2)曲线a→c段,产生氢气的速率增加较快的主要原因是? ;?
(3)曲线在c以后,产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是? ;?
(4)该反应若使用催化剂,可使H2产量增多吗? (填“会”或“不会”)。?问题导学当堂检测1234解析:(1)在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜,硫酸首先和氧化铝反应,所以O→a段不产生H2;
(2)a→c段,虽然硫酸的浓度减小但该反应是放热反应,反应进行中温度逐渐升高,化学反应速率逐渐加快;
(3)曲线c以后,硫酸的浓度减小得太多,成为影响化学反应速率的主要因素,故反应速率逐渐减小;
(4)催化剂只改变速率,不会改变产物的量。
答案:(1)硫酸首先和氧化铝反应,不产生H2
Al2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O
(2)反应放热,温度升高是影响反应速率的主要因素,使反应速率增大
(3)硫酸的浓度逐渐减小,该因素变为影响化学反应速率的主要因素,化学反应速率开始减小
(4)不会课时训练8 化学反应的限度
1.硫酸是一种重要的化工产品,硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。一种重要生产方法是“接触法”,有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确的是( )
A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为零
C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达到平衡的过程中,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.在利用上述反应生产三氧化硫时,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
解析:对于可逆反应来说,在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能进行到一定程度。从反应开始到达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,最终正、逆反应速率相等,即达到平衡,此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化,但反应并没有停止,正、逆反应都依然进行着。
答案:B
2.下面四个选项是四位同学在学习过化学反应速率和化学平衡理论以后,联系化工生产实际所发表的看法,你认为不正确的是( )
A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品
B.化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品
C.化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率
D.正确利用化学反应速率和化学平衡理论都可提高化工生产的综合经济效益
解析:化学反应速率表示反应的快慢,化学平衡理论指导怎样提高原料的转化率。
答案:C
3.假设某化学反应的反应过程如图所示。
观察分析,符合图中变化的化学反应为( )
A.2A+3B22AB3 B.2AB2+B22AB3
C.2A2B+5B24AB3 D.2AB2+B22AB3
解析:首先根据图示及选项可以判断出该反应中只有两种元素参加反应,小球表示B原子,大球表示A原子,所以反应物是B2和AB2,生成物是AB3,再结合反应后B2和AB2都有剩余,说明该反应为可逆反应,写出方程式配平即得B选项正确。
答案:B
4.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.平衡时,v正(O2)=v逆(O2)=0必成立
B.关系式5v正(O2)=4v正(NO)总成立
C.在同一段时间范围内,用上述四种物质NH3、O2、NO、H2O的变化表示正反应速率的数值中,v正(H2O)最大
D.若投入4 mol NH3和5 mol O2,通过控制外界条件,必能生成4 mol NO
解析:平衡时,正反应速率和逆反应速率相等,即同一种物质的消耗速率和生成速率相等,但速率不为0,A选项错误;在任意一 个化学反应中,化学反应速率之比等于化学计量数之比,即v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O) =4∶5∶4∶6,所以4v正(O2)=5v正(NO),v正(H2O)的数值最大,B选项错误,C选项正确;若4 mol NH3和 5 mol O2恰好完全反应则正好生成4 mol NO,但是该反应为可逆反应,可逆反应不可能完全反应,所以无论如何控制外界条件,都不可能生成4 mol NO,D选项错误。
答案:C
5.下列各组反应中,属于可逆反应的一组是( )
A.2H2O2H2↑+O2↑,2H2+O22H2O
B.NH3+CO2+H2ONH4HCO3,NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
C.H2+I22HI,2HIH2+I2
D.2Ag+Br22AgBr,2AgBr2Ag+Br2
解析:根据可逆反应的概念,可逆反应是在相同条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应,分析各选项,可知A、B、D三选项所列正、逆反应条件不同,不是可逆反应。
答案:C
6.已知汽车尾气无害化处理的反应原理为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),下列说法不正确的是( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率减小
B.使用高效催化剂可有效加快正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
解析:升温,无论是正反应方向,还是逆反应方向,反应速率均增大,A项错;催化剂可以加快化学反应速率,B项正确;反应达到平衡后,各组分的反应速率保持不变,C项正确;由于CO和CO2的化学计量数相等,故当两者同时消耗的量相等时,反应达到平衡,D项正确。
答案:A
7.在一定温度下,容器内某一反应中两气体M、N的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列表述中正确的是( )
A.反应的化学方程式为2MN
B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍
解析:从图像可知,t1时N的物质的量是6 mol,M的物质的量是3 mol,故“N的浓度是M浓度的2倍”是正确的;t1时M的物质的量增加了1 mol,N的物质的量减少了2 mol,可得出反应的化学方程式为2NM;t2时,M、N的物质的量相等,但反应速率不相等,反应尚未达到平衡,此后M、N的物质的量还在变化;t3时,M、N的物质的量保持不变,说明反应已达到平衡状态,则正反应速率等于逆反应速率。
答案:D
8.2 mol H2和3 mol I2蒸气在持续加热的条件下使它们充分反应,反应后HI的物质的量是( )
A.4 mol B.小于4 mol
C.6 mol D.大于6 mol
解析:在一定的条件下,H2与I2的化合反应是一个可逆反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)。反应物中碘蒸气是过量的,若2 mol H2都完全反应,则可以生成4 mol HI,由于反应可逆,氢气的转化率不可能为100%,所以HI的物质的量小于4 mol。
答案:B
9.在5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液中滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液5~6滴后,再进行下列实验,其中可证明FeCl3溶液和KI溶液的反应是可逆反应的实验是( )
A.再滴加AgNO3溶液,观察是否有AgI沉淀产生
B.加入CCl4振荡后,观察下层液体颜色
C.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加AgNO3溶液,观察是否有AgCl沉淀产生
D.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,观察是否有血红色
解析:KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2,根据题目条件可知KI溶液过量,所以要证明该反应为可逆反应,只需证明有Fe3+存在即可,可以用KSCN溶液检验。
答案:D
10.向2 L密闭容器中通入a mol气体A和b mol气体B,在一定条件下发生反应:xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)
已知:平均反应速率v(C)=12v(A);反应2 min时,A的浓度减少了13,B的物质的量减少了a2 mol,有a mol D 生成。
回答下列问题:
(1)反应2 min内,v(A)= ,v(B)= 。?
(2)化学方程式中,x= ,y= ,p= ,q= 。?
(3)反应达到平衡时,D为2a mol,则B的转化率为 。?
解析:(1)A的浓度减少了a6 mol·L-1,B减少了a4 mol·L-1,所以v(A)=a6mol·L-12min=a12 mol·(L·min)-1,v(B)=a4mol·L-12min=a8 mol·(L·min)-1。
(2) xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)
初始浓度/(mol·L-1) a2b2 0 0
浓度变化/(mol·L-1) a6a4a12a2
所以x∶y∶p∶q=2∶3∶1∶6,即x=2,y=3,p=1,q=6。
(3)反应平衡时,D为2a mol,则B消耗掉a mol,所以转化率为ab×100%。
答案:(1)a12 mol·(L·min)-1 a8 mol·(L·min)-1
(2)2 3 1 6
(3)ab×100%
11.在2 L容器中有3种物质进行反应,X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示,反应在t时刻达到平衡。
(1)该反应的化学方程式是 。?
(2)反应起始至t时刻,Y的平均反应速率是 。?
(3)关于该反应的说法正确的是 。?
A.到达t时刻该反应已停止
B.在t时刻之前X的消耗速率大于它的生成速率
C.在t时刻正反应速率等于逆反应速率
D.在t时刻达到平衡是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等
解析:(1)由图像知,从0~t时刻,n(X)减小,n(Y)增大,n(Z)增大,可以确定X为反应物,Y、Z为生成物,Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=0.8∶1.2∶0.4=2∶3∶1,故该反应的化学方程式为2X3Y+Z。
(2)v(Y)=Δc(Y)Δt=Δn(Y)V·Δt=1.2mol2 L×tmin=0.6t mol·(L·min)-1。
(3)化学平衡是一种动态平衡,故A错;在t时刻之前,可逆反应尚未达到化学平衡,此时v正(X)>v逆(X),故B对;在t时刻,可逆反应已达化学平衡,此时正、逆反应速率相等,故C对;在t时刻达到化学平衡是因为此时反应混合物中各组分的浓度不再变化,故D错。
答案:(1)2X3Y+Z
(2)0.6t mol·(L·min)-1
(3)BC
12.甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度,在一定条件下会达到“平衡状态”。
(Ⅰ)甲组:取5 mL 0.1 mol·L-1的KI溶液于试管中,滴加0.1 mol·L-1的FeCl3溶液2 mL,发生如下反应:2I-+2Fe3+2Fe2++I2。为了证明该反应具有一定的限度,他们设计了如下实验:①取少量反应液,滴加AgNO3溶液,发现有少量的黄色沉淀(AgI)生成,证明反应物没有反应完全;②再取少量反应液,加入少量CCl4,振荡,发现CCl4层显浅紫色,证明萃取到了I2,即有I2生成。
结合①②的结论,他们得出该反应具有一定的可逆性,在一定条件下会达到反应限度。
(1)指导老师指出他们上述实验中①不合理,你认为是
,?
改进的方法是 。?
(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况,还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了I2,这种方法是 。?
(Ⅱ)乙组:取4 mL 1 mol·L-1的CaCl2溶液于试管中,发现滴入1 mol·L-1的Na2SO4溶液6 mL后已经观察不到有白色沉淀产生了,发生的反应是Na2SO4+CaCl2CaSO4↓+ 2NaCl。请设计一个简单的实验,确证上述反应具有可逆性,简要列出实验步骤和结论:?
。?
解析:要探究化学反应的可逆性,可以在某一反应物相对过量的前提条件下,检验另一种反应物和某种生成物都存在,从而证明化学反应没有彻底进行,即化学反应有一定的可逆性和反应限度。
(Ⅰ)甲组:为了证明2I-+2Fe3+ 2Fe2++I2具有一定的可逆性和反应限度,则应该检验反应体系中存在I-、Fe3+ 、Fe2+ 和I2四种微粒。从反应物的量的角度考虑,I-相对过量,所以不能检验I-。为了检验方便、典型,只需检验溶液中存在Fe3+ 和I2即可,分别用KSCN溶液、淀粉溶液(或CCl4萃取)等合理方法。
(Ⅱ)乙组:从反应物的量的角度考虑,Na2SO4溶液相对过量,若反应没有可逆性,则Ca2+完全沉淀,但是若该反应具有一定的可逆性和反应限度,则Ca2+没有完全沉淀。可以在溶液中加入Na2CO3溶液来检验是否还存在未反应的Ca2+。因为SO42-相对过量,所以不能用检验SO42-的存在来证明该反应的可逆性。
答案:(Ⅰ)(1)该反应中KI溶液相对过量,不能通过检验是否存在I-来说明反应是否可逆
取少量反应液,滴加KSCN溶液,若溶液变血红色,则可以证明Fe3+没有反应完全,反应是可逆的
(2)取少量反应液,滴加淀粉溶液,若溶液变蓝,则可以证明生成了I2
(Ⅱ)将混合液过滤,在滤液中加入1 mol·L-1的Na2CO3溶液,若产生白色沉淀,说明该反应有一定的可逆性,不能完全进行到底
课件26张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引121.可逆反应
(1)定义:在相同条件下,既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应。
(2)在可逆反应的化学方程式中,用“ ”连接反应物和生成物。
(3)可逆反应的特点:在可逆反应中,反应物不能完全转化为生成物,即可逆反应有一定的限度。预习交流1
我们知道2H2+O2 2H2O,同时又知道2H2O 2H2↑+O2↑,那这两个反应是否是可逆反应呢?为什么?
答案:不是可逆反应,因为水的生成和分解不是在同一条件下同时进行的。目标导航预习导引122.化学平衡
(1)化学平衡的建立
可逆反应在一定条件下进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,反应达到化学平衡状态。
(2)化学平衡的特点
“动”:化学平衡是一种动态平衡。
“定”:在化学平衡状态下化学反应仍在进行,但反应混合物的组成保持不变。
“变”:当反应条件改变时,原化学平衡状态一般被破坏,一段时间后会达到新的平衡状态。
预习交流2
可逆反应达到平衡时各物质浓度都相等吗?
答案:不一定。达到平衡时各物质的浓度保持不变,但不一定相等。问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二例1下列对可逆反应的认识错误的是( ) B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应
C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应
D.在一定条件下SO2被氧化成SO3的反应是可逆反应
解析:理解可逆反应的概念应把握两点:(1)二同(同等条件,同时进行);(2)反应进行不彻底。
答案:B
温馨提示:判断是否是可逆反应,需要关注两个前提:一是同一条件,二是同时存在反应物和生成物。问题导学当堂检测一二迁移训练1在已达到平衡的可逆反应2SO2+O2 2SO3中,充入由18O组成的氧气一段时间后,18O存在于下列物质中的( )
A.多余的氧气中
B.生成的三氧化硫中
C.氧气和二氧化硫中
D.二氧化硫、氧气和三氧化硫中
解析:充入由18O组成的氧气后,18O2与SO2反应生成SO3,所以SO3中混有18O;混有18O的SO3分解,生成的SO2中也可能混有18O。
答案:D问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二3.正、逆反应同时进行,即进行的时间是相同的。如果对反应体系施加影响化学反应速率的措施,正反应和逆反应的速率均会受到影响。
4.可逆反应的能量转化也是可逆的。如果正反应是放热反应,则逆反应是吸热反应。问题导学当堂检测一二二、探究化学平衡状态
活动与探究
1.对于可逆反应mA(g)n B(g)+pC(g)在一定条件下达到平衡状态,下列哪几个可以作为判断依据 。?
(1)A的生成速率和分解速率相等
(2)单位时间生成n mol B和p mol C的同时,生成m mol A
(3)A、B、C的物质的量不再改变
(4)A、B、C的浓度不再改变
(5)A、B、C的质量分数不再改变
答案:(1)(2)(3)(4)(5)问题导学当堂检测一二2.如何判断可逆反应已达到平衡状态了呢?
答案:微观上判断:v(正)=v(逆)。v(正)=v(逆)是指指定某物质(反应物或生成物)的消耗速率与生成速率相等。
宏观上判断:各物质的浓度保持不变,各物质的质量分数不变。问题导学当堂检测一二解析:正反应速率和逆反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比,可逆反应达到化学平衡状态。
答案:D问题导学当堂检测一二误区警示:不论反应是否达到平衡状态,处于同一反应方向,不同物质化学反应速率的比值均等于对应的化学计量数之比。只说v(A)=2v(B),则不能说明反应达到平衡状态。问题导学当堂检测一二迁移训练2一定条件下,在体积为10 L的密闭容器中,2 mol X和2 mol Y进行如下反应:2X(g)+Y(g) Z(g),经2 min后达到平衡状态,生成0.6 mol Z。下列说法正确的是( )
A.以X浓度变化表示的反应速率为0.06 mol·(L·min)-1
B.平衡时,X与Z的浓度比为3∶4
C.平衡时,X的转化率为30%
D.起始状态和平衡时容器内的气体压强比为2∶1问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二化学平衡状态
1.定义
在一定条件下的可逆反应中,当正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。问题导学当堂检测一二2.化学平衡的建立
(1)O~t1:v(正)>v(逆)
(2)t1:v(正)=v(逆)问题导学当堂检测一二3.化学平衡的特征
逆:建立化学平衡的反应是可逆反应。
等:平衡时,v(正)=v(逆)。
动:化学平衡是一个动态平衡,v(正)=v(逆)≠0。
定:达到平衡状态时,外界条件一定,反应速率一定,混合物中各组分的浓度一定,混合物中各组分的质量分数一定。
变:当外界条件改变时,平衡一般要发生改变。4.化学平衡状态的判断
(1)达到化学平衡状态的“本质标志”
达到化学平衡状态的本质标志是:正反应速率等于逆反应速率,但不等于零,v(正)=v(逆)是针对同一反应物或同一生成物而言。例如,对于某一反应物来说,正反应消耗掉该反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率,该反应就达到平衡状态。问题导学当堂检测一二(2)达到化学平衡状态的“等价标志”
①可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。
②体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
③对同一物质而言,单位时间内该物质所代表的正反应的转化浓度和所代表的逆反应的转化浓度相等的状态。
④对不同的物质而言,若一种物质所代表的正反应速率和另一种物质所代表的逆反应速率的比值等于它们在化学方程式中的化学计量数之比,标志着反应已达平衡状态。
⑤对于有颜色的物质参加或生成的可逆反应,颜色不随时间发生变化,则达平衡。问题导学当堂检测一二(3)达到化学平衡状态的“特殊标志”
①反应体系中总压强不再随时间变化而变化的状态,就是化学平衡状态。此规律适用于气体反应中反应物与生成物的物质的量不相等的反应。不适用于像H2(g)+I2(g) 2HI(g)这一类反应。
②反应体系中混合气体的平均相对分子质量不再发生变化的状态,就是化学平衡状态。此规律适用于反应前后气体分子数不相等且无固、液态物质参加或生成的可逆反应。如果是反应前后气体分子数不变的可逆反应不管是否达到化学平衡状态,混合气体的平均相对分子质量始终不发生变化。问题导学当堂检测12341.下列关于化学反应的速率和限度的说法不正确的是( )
A.化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示
B.影响化学反应速率的条件有温度、催化剂、浓度等
C.化学平衡状态指的是反应物和生成物浓度相等时的状态
D.决定反应速率的主要因素是反应物的性质
解析:化学平衡状态的标志是正反应速率和逆反应速率相等、反应物和生成物浓度不再发生变化时的状态,浓度相等并不意味着浓度不再发生变化。
答案:C问题导学当堂检测12342.CO和H2在一定条件下可以合成乙醇:2CO(g)+4H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g),下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是( )
A.CO全部转化为乙醇
B.正反应和逆反应的化学反应速率均为零
C.CO和H2以1∶2的物质的量之比反应生成乙醇
D.反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化
解析:可逆反应的最大限度即达到化学平衡,对于可逆反应,反应不能进行到底,所以A项不正确;化学平衡为动态平衡,正、逆反应速率相等且不为零,B项不正确;C项不能说明正、逆反应速率相等,不正确。
答案:D问题导学当堂检测1234问题导学当堂检测12344.100 ℃时,将0.1 mol N2O4置于1 L密闭的烧瓶中,然后将烧瓶放入100 ℃的恒温槽中,烧瓶内的气体逐渐变为红棕色:N2O4(g) 2NO2(g)。下列结论不能说明上述反应在该条件下已经达到平衡状态的是( )
①烧瓶内气体的颜色不再加深 ②N2O4的消耗速率与NO2的生成速率之比为1∶2 ③NO2的生成速率与NO2的消耗速率相等 ④NO2的物质的量浓度不变 ⑤烧瓶内气体的质量不再变化 ⑥烧瓶内气体的压强不再变化 ⑦烧瓶内气体的密度不再变化 ⑧烧瓶内气体的平均相对分子质量不再变化
A.②⑤⑦ B.①③④⑥⑧
C.③ D.⑤问题导学当堂检测1234解析:①颜色不再加深,则NO2的浓度不变,达到平衡状态;②N2O4的消耗与NO2的生成都描述正反应方向,不能判断达到平衡状态;⑤根据质量守恒,烧瓶内气体的质量不论是否达到平衡,都不会变化;⑥烧瓶内气体的压强与气体的总物质的量有关,只有平衡时,气体的总物质的量不变,压强才不变;⑦密度等于气体质量除以体积,烧瓶内气体的总质量始终不变,烧瓶内气体的体积也始终不变,所以烧瓶内气体的密度始终不变;⑧气体的平均相对分子质量等于气体总质量除以气体的总物质的量,气体总质量始终不变,只有气体的总物质的量不变,平均相对分子质量才不再变化。
答案:A课时训练9 化学反应中的热量
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的反应是放热反应,则CaCO3的分解反应是吸热反应
解析:有些放热反应如燃烧反应,也需加热才能进行,A项错误;CO2+C2CO,是化合反应,但也是吸热反应,B项错误;催化剂能够改变化学反应速率,与放热还是吸热反应无关,而无论放热反应还是吸热反应都可能用到催化剂,C项错误;CO2+CaOCaCO3和CaCO3CaO+CO2↑互为逆反应,互为逆反应的两个反应,不仅物质转化关系恰好相反,放热和吸热变化也相反,但数值相等,D项正确。
答案:D
2.实验测得:101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是( )
①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
④2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
A.①③ B.②④
C.②③④ D.①②③④
解析:写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式的几点不同:(1)单位是kJ·mol-1,而不是kJ;(2)数值,ΔH的数值要与方程式中的化学计量数保持一致;(3)符号,吸热用“+”,放热用“-”。仅②④符合要求。
答案:B
3.已知在25 ℃、101 kPa下,1 g H2燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-142.9 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C.2H2+O22H2O ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1
解析:热化学方程式中,ΔH必须与化学计量数相对应,所以先求25 ℃、101 kPa下2 mol H2燃烧生成液态水时放出的热量,其值为142.9 kJ×4 g1 g=571.6 kJ,放热反应中ΔH为“-”。同时,还要注意反应物和生成物的聚集状态是否符合题意。
答案:B
4.下列说法不正确的是( )
A.大多数化合反应是释放能量的反应
B.大多数分解反应是吸收能量的反应
C.释放能量的反应都不需要加热
D.吸收能量的反应中反应物总能量小于生成物总能量
解析:在化学反应过程中,破坏旧化学键吸收的能量小于形成新化学键释放的能量,反应开始后就会有一定的能量以热能、电能或光能等形式释放出来;反之,破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量,常常需要不断吸收能量才能维持反应的继续进行。但不可以根据反应过程中是否需要加热来区分反应是释放能量还是吸收能量。
答案:C
5.已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(Q1、Q2均为正值):
H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1
H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH2=-Q2 kJ·mol-1
有关上述反应的叙述正确的是( )
A.Q1B.生成物的总能量均高于反应物的总能量
C.生成1 mol HCl气体时放出Q1 kJ
D.1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量
解析:Cl2比Br2活泼,等量的Cl2、Br2与H2反应,生成的HCl的稳定性大于HBr,放出热量多,即Q1>Q2,A项错;因为X2与H2的反应为放热反应,所以生成物总能量小于反应物总能量,B项错;生成1 mol HCl气体放出的热量为Q12 kJ,C项错;1 mol HBr(g)变为1 mol HBr(l)要放出热量,所以,1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量,D项正确。
答案:D
6.下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系,据此判断下列说法中正确的是( )
A.石墨转变为金刚石是吸热反应
B.白磷比红磷稳定
C.S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH1 S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH2 ΔH1>ΔH2
D.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH>0
解析:从图像1可知,金刚石所具有的能量高于石墨,故A项正确; 能量越高越不稳定,B项错;因S(s)→S(g),要吸收热量,故ΔH1<ΔH2,C项错;由图4可以看出,反应物具有的总能量大于生成物所具有的总能量,故表现为放热,ΔH<0,D项错。
答案:A
7.白磷与氧气可发生反应:P4+5O2P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P—P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、PO c kJ·mol-1、OO d kJ·mol-1。
根据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是( )
A.(6a+5d-4c-12b) kJ·mol-1
B.(4c+12b-6a-5d) kJ·mol-1
C.(4c+12b-4a-5d) kJ·mol-1
D.(4a+5d-4c-12b) kJ·mol-1
解析:化学键断裂吸收的能量为(6a+5d) kJ,化学键生成放出的能量为(12b+4c) kJ。而反应热=反应物中总键能-生成物中总键能,所以ΔH=(6a+5d)-(12b+4c)=(6a+5d-4c-12b) kJ·mol-1。
答案:A
8.肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、OO为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )
A.194 B.391
C.516 D.658
解析:由题图可知ΔH3=-(ΔH2-ΔH1)=-[-2 752 kJ·mol-1-(-534 kJ·mol-1)]=+2 218 kJ·mol-1,断裂1 mol N—H键所需能量=(2 218 kJ-500 kJ-154 kJ)×14=391 kJ。
答案:B
9.下列选项中,属于乙醇作为燃料的优点的是( )
①燃烧时发生氧化还原反应 ②充分燃烧的产物不污染环境 ③乙醇是一种可再生能源 ④燃烧时放出大量的热量
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.②③④
解析:燃烧时发生的反应都是氧化还原反应,这不是乙醇作为燃料的优点。
答案:D
10.3 mol甲烷燃烧时,生成液态水和二氧化碳,同时放出2 670.9 kJ热量。请写出甲烷燃烧的热化学方程式?
。?
解析:首先写出甲烷燃烧的化学方程式,标出物质的聚集状态,然后计算出1 mol甲烷燃烧时放出的热量即可完成热化学方程式。
答案:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
11.保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题。为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题,并缓解能源危机,有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想,如图所示:
过程Ⅰ可用如下反应表示:
①2CO22CO+O2 ②2H2O2H2↑+O2↑ ③2N2+6H2O4NH3+3O2 ④2CO2+4H2O2CH3OH+3O2 ⑤2CO+4H2O +3O2?
请回答下列问题。
(1)过程Ⅰ的能量转化形式为 能转化为 能。?
(2)请完成第⑤个反应的化学方程式: 。?
(3)上述转化过程中,ΔH1和ΔH2的关系是 。?
(4)断裂1 mol化学键所需的能量见下表:
共价键
H—N
H—O
N≡N
OO
断裂1 mol化学键所需能量/(kJ·mol-1)
393
460
941
499
常温下,N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为 。?
解析:(1)从过程Ⅰ中的变化可以看出,该过程中的能量转化形式为太阳能转化为化学能。(2)由质量守恒定律可知,反应⑤中另一种产物为CH4,化学方程式为2CO+4H2O2CH4+3O2。(3)过程Ⅰ和过程Ⅱ互逆,则ΔH1=-ΔH2。(4)常温下N2与H2O反应生成NH3的化学方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2(g) ΔH=(460 kJ·mol-1×12+941 kJ·mol-1×2)-(499 kJ·mol-1×3+393 kJ·mol-1×12)=+1 189 kJ·mol-1,热化学方程式为2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) ΔH=+1 189 kJ·mol-1。
答案:(1)太阳 化学
(2)2CO+4H2O2CH4+3O2
(3)ΔH1=-ΔH2
(4)2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) ΔH=+1 189 kJ·mol-1
课件35张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引121.化学反应中的热量变化
(1)化学反应伴随着能量的变化。许多化学反应的能量变化主要表现为热量的放出或吸收。有热量放出的化学反应称为放热反应,吸收热量的化学反应称为吸热反应。
预习交流1
根据所学知识和生活常识,你能举出几个放热反应和吸热反应的实例吗?
答案:氢气在氧气中燃烧生成水的反应是放热反应,水分解为氢气和氧气的反应是吸热反应;盐酸和氢氧化钠溶液的反应是放热反应;碳酸钙在高温下的分解反应是吸热反应等。目标导航预习导引12(2)热化学方程式的书写
①热化学方程式中要标明物质的状态,用g、l、s、aq分别表示气态、液态、固态和溶液。
②用ΔH标明反应放出或吸收的热量,放热反应ΔH<0,吸热反应ΔH>0。
(3)化学键与化学反应中能量变化的关系目标导航预习导引12预习交流2
所有反应都伴随着能量变化吗?
答案:是的。因为反应物和生成物的总能量一定不相等。目标导航预习导引122.燃料燃烧释放的热量
(1)热值指在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量。
(2)燃料燃烧过程中放出热量的多少,等于形成生成物分子中化学键放出的总能量和燃烧时断裂反应物分子中化学键吸收的总能量之差。
预习交流3
已知1 mol C燃烧放出的热量比1 g H2燃烧放出的热量多,我们能否说碳的热值比氢气的大?
答案:不能。比较热值大小时,燃烧物的质量应相同。问题导学当堂检测一二三一、初探化学反应中的能量变化
活动与探究
化学反应过程中都伴随着能量变化,伴随能量变化的过程都是化学反应吗?
答案:不一定。例如,物理学中的核反应,虽然伴有大量的能量变化,但它不属于化学反应。问题导学当堂检测一二三迁移与应用
例1如图所示,把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再用滴管滴入5 mL稀盐酸于试管中。
试回答下列问题。
(1)实验中观察到的现象是? 。?
(2)产生上述现象的原因是 。?
(3)写出有关反应的离子方程式: 。?
(4)由实验推知,MgCl2溶液和氢气的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。?问题导学当堂检测一二三解析:根据实验过程中的化学反应方程式来描述实验现象。镁片与盐酸的反应是放热反应,这是由于反应物(Mg和盐酸)的总能量高于生成物(MgCl2溶液和H2)的总能量。放出的热量通过小试管传递给饱和澄清石灰水,使Ca(OH)2的溶解度下降,析出Ca(OH)2固体。问题导学当堂检测一二三答案:(1)①镁片上有大量气泡产生;②镁片逐渐溶解;③烧杯中溶液变浑浊
(2)镁与盐酸反应产生氢气,该反应为放热反应,Ca(OH)2在水中的溶解度随温度的升高而减小,故析出Ca(OH)2固体
(3)Mg+2H+ Mg2++H2↑
(4)小于
误区警示:一般化学反应都需要提供反应条件,需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,只有需要持续加热才能进行的反应才是吸热反应。问题导学当堂检测一二三迁移训练1将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可见( )
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.该反应中,热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.反应的热化学方程式为NH4HCO3+HCl NH4Cl+CO2↑+H2O ΔH>0
解析:根据醋酸逐渐凝固说明该反应是吸热反应,则A、C两项均错误,B项正确,热化学方程式的书写要标出物质的聚集状态,D项错误。
答案:B问题导学当堂检测一二三化学反应中的能量变化
1.化学反应的基本特征
都有新物质生成,常伴随能量变化及发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象的发生。能量的变化通常表现为热量的变化。
2.化学反应按热量的变化分类
按反应过程中热量的变化,常把化学反应分为放热反应和吸热反应。
①放热反应:有热量放出的化学反应。
②吸热反应:吸收热量的化学反应。问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三二、探究热化学方程式的书写和计算
活动与探究
热化学方程式中ΔH的“+”“-”表示什么意义?
答案:“+”表示吸热反应,“-”表示放热反应。问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三解析:根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化,当反应物的总能量高于生成物的总能量时,该反应为放热反应;当反应物的总能量低于生成物的总能量时,该反应为吸热反应。反应①的ΔH>0,为吸热反应,故可排除A项和C项。反应②的ΔH<0,为放热反应,B项错误,故选D。
答案:D问题导学当堂检测一二三书写热化学方程式时应注意的问题
与普通化学方程式相比,书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外还应注意以下五点:
1.ΔH的意义
ΔH只能写在标有反应物和生成物的聚集状态的热化学方程式的右边,并用空格隔开。若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。ΔH的单位一般为kJ·mol-1(或kJ/mol)。
2.反应的条件
书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。一般情况下ΔH是在25 ℃、1.01×105 Pa下测定的,此时可不注明温度和压强。
问题导学当堂检测一二三3.化学计量数
注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。
4.物质的聚集状态
反应物和生成物的聚集状态不同,反应热ΔH不同。因此,必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”表示。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。问题导学当堂检测一二三5.热化学方程式中化学计量数与ΔH的关系
由于ΔH与反应完成的物质的物质的量有关,所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
例如:已知:特别提醒:(1)热化学方程式既表明化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
(2)无论热化学方程式中化学计量数为多少,ΔH的单位总是kJ·mol-1(或kJ/mol),但ΔH的数值与热化学方程式中的化学计量数有关。问题导学当堂检测一二三三、化学反应的热效应的简单计算
活动与探究
化学反应的热效应与键能的关系有哪些?
答案:1.化学反应的热效应来源于化学反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化。
2.当破坏旧化学键所吸收的能量小于形成新化学键所释放的能量时,为放热反应。
3.当破坏旧化学键所吸收的能量大于形成新化学键所释放的能量时,为吸热反应。
利用化学键的键能可粗略计算化学反应的热效应。
4.有些物质的变化过程虽然也有热量变化,但不一定是吸热反应或放热反应。如:NaOH溶于水,虽然放出热量,但不是放热反应;液态水变为水蒸气虽然吸收热量,但不是吸热反应。问题导学当堂检测一二三迁移与应用
例3根据化学反应的本质和下列数据信息,分析氢气燃烧生成水蒸气时,是释放能量还是吸收能量,并判断1 mol H2与0.5 mol O2反应释放(或吸收)的能量为多少。问题导学当堂检测一二三解析:化学反应的能量变化来源于旧化学键的断裂和新化学键的形成所发生的能量变化。上述反应中的能量变化应该是断裂1 mol H2的共价键和0.5 mol O2的共价键吸收的总能量与形成1 mol H2O(g)的共价键释放的总能量的差值。通过计算可知,1 mol H2在0.5 mol O2中燃烧生成1 mol H2O(g)时,释放的能量比吸收的能量多245 kJ,即释放的能量为245 kJ。
答案:氢气燃烧生成水蒸气释放能量,1 mol H2与0.5 mol O2反应释放的能量为245 kJ。
温馨提示:对于一个热化学反应,当反应物的物质的量改变n倍时,其热效应也应发生同样的改变。问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三化学反应的热效应的计算方法
1.利用热化学方程式进行相关量的求解。
先写出热化学方程式,再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与化学反应的热效应之间的关系直接求算物质的量或化学反应的热效应。
2.依据反应物与生成物的能量计算:ΔH=E生成物-E反应物。
3.依据反应物与生成物的键能计算:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。问题导学当堂检测12341.下列对化学反应的认识错误的是( )
A.会引起化学键的变化
B.会产生新的物质
C.必然引起物质状态的变化
D.必然伴随着能量的变化
解析:化学反应的本质是旧化学键断裂、新化学键形成的过程,化学反应中会产生新的物质并伴随能量的变化,但物质状态不一定发生变化,如:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。
答案:C问题导学当堂检测1234问题导学当堂检测1234解析:1 g C8H18燃烧生成CO2和液态水时放出48.40 kJ的热量,则1 mol C8H18燃烧可放出5 518 kJ的热量。根据热化学方程式的书写原则,B项正确;A项,ΔH与化学计量数不对应,水应为液态;C项,放热反应中ΔH应为“-”;D项,放出热量的数值不对。
答案:B问题导学当堂检测12343.化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是( )
A.该过程表明,在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B.在催化剂的作用下,反应物的化学键变得容易断裂
C.过程②需吸收能量,过程③则放出能量
D.常温下该反应难以进行,是因为常温下生成物的化学键难以形成
解析:常温下该反应难以进行的原因是反应物中化学键难以断裂。
答案:D问题导学当堂检测12344.下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量:根据上述数据回答下列问题。
(1)下列物质本身具有的能量最低的是 (填字母代号)。?
A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2
(2)下列氢化物中最稳定的是 (填字母代号)。?
A.HCl
B.HBr
C.HI
(3)X2+H2 2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应? 。?
(4)相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是 。?问题导学当堂检测1234课时训练10 化学能转化为电能 化学电源
1.下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是( )
解析:由于A项中两电极金属相同,C项中两电极均为惰性电极,D项中四氯化碳水溶液不是电解质溶液,因此A、C、D项不能组成原电池,而B项可形成原电池。
答案:B
2.下列说法正确的是( )
A.镍镉电池、锂电池和锌锰电池都是二次电池
B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C.化学电池的反应原理是氧化还原反应
D.铅蓄电池放电时正极是Pb,负极是PbO2
解析:锌锰电池是一次电池,A项不正确;燃料电池是一种高效不会污染环境的新型电池,B项不正确;铅蓄电池放电时正极是PbO2,负极是Pb,D项不正确。
答案:C
3.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是( )
A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl-向正极移动
解析:镁电极为电池的负极,A项错误;H2O2在石墨电极上得到电子发生还原反应,B项错误;石墨电极上双氧水得到电子生成氢氧根离子,pH增大,C项正确;原电池中阴离子向负极移动,D项错误。
答案:C
4.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小,无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是 ( )
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B.负极发生的电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2+4H2O
C.该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料,以提高电极反应物质在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触
D.该燃料电池持续放电时,K+从负极向正极迁移,因而离子交换膜需选用阳离子交换膜
解析:在燃料电池中,燃料通入的电极为负极,即左侧为负极,右侧为正极,电流由右侧流向负载后再流向左侧,A项正确;N2H4失电子生成N2和H+,H+与溶液中的OH-反应生成H2O,B项正确;多孔物质具有较强的吸附能力,有利于气体的吸收,C项正确;由于左侧消耗OH-,所以OH-应从右侧向左侧移动,离子交换膜应选阴离子交换膜,D项不正确。
答案:D
5.将铁棒和锌棒用导线连接插入CuSO4溶液里,当电池中有0.2 mol电子通过时,负极质量的变化是( )
A.增加5.6 g B.减少0.1 g
C.减少6.5 g D.增加6.4 g
解析:依据电极反应式计算。
负极:Zn - 2e-Zn2+
65 g 2 mol
m(Zn) 0.2 mol
m(Zn)=65 g×0.2mol2mol=6.5 g。
答案:C
6.X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成下图的装置,实验中电流表指针发生偏转,同时X棒变粗,Y棒变细,则X、Y、Z可能是下列中的( )
编号
X
Y
Z
A
Zn
Cu
稀硫酸
B
Cu
Zn
稀硫酸
C
Cu
Ag
硫酸铜溶液
D
Ag
Zn
硝酸银溶液
解析:由题意可知该装置是原电池,X棒变粗,Y棒变细,说明X为正极,Y为负极,即Y比X活泼;且电解质溶液中要有金属离子能够在X极析出,还要使Y极溶解,只有选项D符合题意。
答案:D
7.①②③④四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:利用原电池的形成和工作原理解决问题。在外电路中,电流从正极流向负极,则①作原电池的负极,②作正极,故金属活动性:①>②;活动性相对较差的金属作原电池的正极,故金属活动性:①>③;有气泡产生的电极上发生的电极反应式为2H++2e-H2↑,作为原电池的正极,故金属活动性:④>②;质量减少的电极发生氧化反应生成金属离子而溶解,作为负极,故金属活动性:③>④,由此可得金属活动性:①>③>④>②。
答案:B
8.下列事实不能说明Al的金属活动性比Cu强的是( )
A.常温下将铝投入CuSO4溶液中
B.常温下将铝和铜用导线连接一起放入到稀盐酸中
C.常温下将铝和铜不用导线连接一起放入到稀盐酸中
D.常温下将铝和铜用导线连接一起放入到氢氧化钠溶液中
解析:在氢氧化钠溶液中能反应生成气体的金属,其金属活动性不一定强,如Mg和Al。
答案:D
9.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn的腐蚀速率增大,Zn电极上放出气体的速率也增大
D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
解析:图a中,烧杯底端的海水中含氧量比较少,故铁棒发生吸氧腐蚀的速率应该减小,A项错误;图b中,当开关置于N时,左边的锌与合金形成了原电池,并且合金作正极,合金的腐蚀速率减小,B项正确;图c中,接通开关后形成原电池,生成氢气的速率增大,但是氢气是在Pt电极上产生的,C项错误;图d中,在放电时MnO2发生还原反应,D项错误。
答案:B
10.有A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
二价金属A
不断溶解
C的质
量增加
A上有气
体产生
根据实验现象回答下列问题。
(1)装置甲中负极的电极反应式是 。?
(2)装置乙中正极的电极反应式是 。?
(3)装置丙中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。?
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是 。?
答案:(1)A-2e-A2+
(2)Cu2++2e-Cu
(3)变大
(4)D>A>B>C
11.某化学兴趣小组为了探究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、C(石墨)
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
根据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(正极或负极)是否相同 (填“是”或“否”)。?
(2)对实验3完成下列填空:
①铝为 极,电极反应式: 。?
②石墨为 极,电极反应式: 。?
③电池总反应方程式: 。?
(3)实验4中铝作负极还是正极? ,理由是 。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)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素: 。?
解析:Mg、Al、Cu在稀盐酸中的金属活动性:Mg>Al、Al>Cu。由实验1和2可知,在这些原电池中电流计指针是偏向正极。在实验3中电流计指针偏向石墨,由上述规律可知,Al是负极,石墨是正极。化学反应是Al失去电子被氧化为Al3+,盐酸中的H+得到电子被还原为H2。Mg不与NaOH溶液反应,Al能与NaOH溶液反应,则Al是负极,Mg是正极。Al在浓硝酸中发生钝化,Zn在浓硝酸中被氧化,即在浓硝酸中Zn是负极,Al是正极,所以在实验5中电流计指针偏向Al。
答案:(1)否
(2)①负 2Al-6e-2Al3+
②正 6H++6e-3H2↑
③2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
(3)负极 Mg不与NaOH溶液反应,Al能与NaOH溶液反应 Al+4OH--3e-AlO2-+2H2O
(4)在浓硝酸中,铝发生钝化,Zn是原电池的负极
(5)①另一个电极材料的活动性;②电解质溶液的性质
12.某学校设计了一节实验活动课,让学生从废旧电池中回收碳棒、MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质,整个实验过程如下。回答有关问题。
(1)干电池的基本构造和工作原理
如图为干电池的基本构造图。干电池工作时负极上的电极反应式是 ,MnO2的作用是除去正极上的产物H2,该反应方程式为2MnO2+H2Mn2O3+H2O。?
(2)锌皮和碳棒的回收
用钳子和剪子剪开待回收的干电池的锌筒,将锌皮和碳棒取出,并用毛刷刷干净,将电池内的黑色粉末移入烧杯中。
(3)氯化铵、氯化锌的提取、检验和分离
①如何从黑色粉末中提取NH4Cl和ZnCl2的混合物?写出简要的实验步骤: 。?
②设计简单的实验证明所得晶体中含有NH4Cl。
实验步骤: ;实验现象: ;有关的离子方程式: 。?
③用 的方法可将NH4Cl和ZnCl2的混合物分离开。?
④最后剩余的黑色残渣的主要成分是MnO2,还有炭黑和有机物等。可用灼烧的方法除去杂质,该实验中要用到的主要仪器有 。?
解析:以干电池为情景综合考查物质的提取、检验和分离。
答案:(1)Zn-2e-Zn2+
(3)①向小烧杯中加入一定量的蒸馏水,充分搅拌,然后过滤,将滤液移入蒸发皿中,加热蒸发结晶 ②取少量晶体溶于蒸馏水配成溶液,取少许溶液于试管中,加入少量NaOH溶液后加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 试纸变蓝 NH4++OH-NH3↑+H2O ③加热 ④坩埚、酒精灯(玻璃棒、三脚架等)
课件36张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引1231.化学能转化为电能 (1)原电池:将化学能转变为电能的装置称为原电池。
目标导航预习导引123(2)原电池的放电原理[以铜锌(硫酸)原电池为例]目标导航预习导引123预习交流1
什么样的反应可以设计成原电池?
答案:因为原电池两极上在发生电极反应时,一定要有电子得失,且要将化学能转化为电能,所以设计成原电池的反应必须是释放能量的氧化还原反应。目标导航预习导引123目标导航预习导引123预习交流2
钢铁在潮湿的空气中和干燥的空气中,哪一种情况下更易被腐蚀?为什么?
答案:在潮湿的空气中更易被腐蚀。因为在潮湿的空气中更易发生原电池反应。目标导航预习导引1233.化学电源
(1)制造原理:原电池反应原理。
(2)化学电源的优点:能量转化率比燃料燃烧大。
(3)化学电源的分类
①一次电池:用过之后不能复原,如锌锰干电池。
②二次电池:放完电后可以充电,充电后能继续使用,如银锌纽扣电池、铅蓄电池、镍氢电池。
③燃料电池:燃料和氧化剂分别在两个电极上反应,如氢氧燃料电池、甲醇-空气燃料电池等。
预习交流3
手机里的电池是一次电池还是二次电池?
答案:手机里的电池能进行反复充、放电,所以应为二次电池。问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三1.讨论与思考:铜片上的氢气是怎么产生的?产生电流的原理是什么?
答案:问题导学当堂检测一二三2.化学反应都可以设计成原电池吗?原电池的电极一定会和电解质溶液发生反应吗?
答案:原电池放电过程中有电子的转移,故形成原电池的化学反应必须是氧化还原反应。原电池的电极不一定和电解质溶液发生反应,如燃料电池的电极材料就不与电解质溶液发生反应。问题导学当堂检测一二三迁移与应用
例1下列关于原电池的叙述正确的是( )
A.原电池工作时两极都发生氧化还原反应
B.构成原电池的正极、负极必须是两种不同的金属
C.在铜锌原电池中,当负极有13 g锌溶解时,电路中有0.4 mol电子转移
D.原电池的电解质溶液只能是稀硫酸或氢氧化钠溶液
解析:负极电极反应式为Zn-2e- Zn2+,13 g Zn失去电子的物质的量为0.4 mol。
答案:C
误区警示:一般来说,原电池负极金属的活动性大于正极,但有时负极金属的活动性也可能小于正极。不管是哪种情况,负极金属与电解质溶液一定能发生氧化还原反应。问题导学当堂检测一二三迁移训练1在铜-锌-稀硫酸构成的原电池装置中,当导线中有1 mol电子通过时,理论上的两极变化是( )
①锌片溶解了32.5 g ②锌片增重32.5 g ③铜片上析出1 g H2 ④铜片上析出1 mol H2
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
答案:A问题导学当堂检测一二三原电池的原理
1.简单原电池的形成条件
(1)具有能自发进行且放出能量的氧化还原反应;
(2)两个活动性不同的电极;
(3)电解质溶液;
(4)形成闭合回路。
2.原电池正、负极的判断方法
(1)可由组成原电池的电极材料来判断。一般是活动性较强的金属为负极,活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极;
(2)根据电流的方向或电子流动的方向来判断。电流是由正极经外电路流向负极,电子流动方向正好相反。问题导学当堂检测一二三3.原电池电极反应式的书写方法
(1)写出总化学反应方程式(即氧化还原反应方程式);
(2)根据总反应方程式从电子得失(或元素化合价升降)的角度,将总反应分成氧化反应和还原反应;
(3)氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,注意介质可能参与反应;
(4)验证:两电极反应式相加所得的式子和原化学方程式相同,则书写正确。问题导学当堂检测一二三4.原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应速率
如实验室用Zn和稀硫酸(或稀盐酸)反应制H2,常用粗锌,原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸(或稀盐酸)形成原电池,使产生H2的速率加快。
(2)比较金属的活动性强弱
原电池中,一般活动性强的金属为负极,活动性弱的金属为正极。
(3)设计原电池
设计原电池,第一要确认化学反应是放出能量、能自发进行的氧化还原反应;第二将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应(电极反应式);第三是根据原电池构成的条件确定原电池的正、负极和电解质溶液;第四是设计出原电池示意图。问题导学当堂检测一二三二、常见化学电源的组成与反应原理
活动与探究
H2在O2中燃烧,放出大量的热,请思考下列问题:
1.能否将该反应设计成原电池?
2.设计成的原电池装置中能否看到淡蓝色火焰?
3.在设计成的原电池装置中常加入KOH或H2SO4,加入KOH或H2SO4的目的是什么?
4.与直接燃烧相比,原电池的能量利用率有何特点?问题导学当堂检测一二三答案:1.该反应是自发进行的氧化还原反应,可设计成原电池。
2.设计成原电池后,H2与O2分别在两个电极上反应,不直接接触,看不到淡蓝色火焰。
3.水的导电能力太弱,在原电池装置中加入KOH或H2SO4的目的是为了提高溶液的导电性。
4.与直接燃烧相比,原电池能量利用更充分,能量利用率更高。问题导学当堂检测一二三5.化学电源包括一次电池、二次电池以及燃料电池,请思考它们各有什么特点?
答案:一次电池是指发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用的电池,如干电池;二次电池的特点是发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后,又可以通过充电而恢复其供电能力,如蓄电池;燃料电池的电池反应一般是燃料(H2、CH3OH、CH4等)与氧化剂之间发生的氧化还原反应(或对应燃烧产物进一步与电解质溶液反应),燃料电池的能量转化率高。问题导学当堂检测一二三迁移与应用
例2下图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池的说法不正确的是( )A.a极是负极
B.正极的电极反应式是O2+4H++4e- 2H2O
C.电子由b通过灯泡流向a
D.氢氧燃料电池是环保电池
解析:从氢氧燃料电池的电池反应出发,可知通入H2的电极为负极,此电极产生电子。
答案:C问题导学当堂检测一二三规律小结:燃料电池也属于原电池,但燃料电池的两电极材料相同,判断正负极时,可通过电极所通入的物质进行分析。一般,通入燃料的电极为负极,通入助燃剂的电极为正极。问题导学当堂检测一二三迁移训练2常用的纽扣电池为银锌电池,它分别以锌和氧化银为电极。放电时锌极上的电极反应式是Zn+2OH--2e- Zn(OH)2,氧化银上的电极反应式是Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-,下列判断正确的是 ( )
A.锌是负极,发生氧化反应;氧化银是正极,发生还原反应
B.锌是正极,发生氧化反应;氧化银是负极,发生还原反应
C.锌是负极,发生还原反应;氧化银是正极,发生氧化反应
D.锌是正极,发生还原反应;氧化银是负极,发生氧化反应
解析:失电子的电极为负极,发生氧化反应;得电子的电极为正极,发生还原反应。
答案:A问题导学当堂检测一二三一、化学电源
化学电源可分为一次电池和二次电池。二次电池放电时是原电池,遵循原电池原理。问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三特别提醒:在正极上,若是电解质溶液中的某种离子被还原,无论该离子是强电解质提供的,还是弱电解质提供的,一律写离子符号;而在原电池反应中,要遵循离子方程式的书写规则,只有易溶的强电解质用离子符号表示。问题导学当堂检测一二三三、燃料电池
燃料电池中通燃料的一极作负极,通O2的一极作正极,常见的有CH4、CH3OH、C2H6、H2等燃料电池。问题导学当堂检测12341.某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后,在读书卡片上记下了如下6条记录,其中正确的是( )A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④问题导学当堂检测1234问题导学当堂检测1234问题导学当堂检测12343.(2015课标全国Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )A.正极反应中有CO2生成
B.微生物促进了反应中电子的转移
C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O解析:C6H12O6中C的平均化合价为0价,二氧化碳中C的化合价为+4价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,故CO2在负极生成,A选项错误;在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,B项正确;质子交换膜只允许质子(即H+)通过,原电池中阳离子向正极移动,C项正确;电池的总反应实质是C6H12O6的氧化反应,D项正确。
答案:A问题导学当堂检测12344.分别按如图甲、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,甲中?为电流计。
请回答下列问题。
(1)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H+浓度均减小
D.产生气泡的速率甲比乙慢
(2)甲装置中的能量转化方式是 能转化为 能,乙装置中的能量转化方式是 能转化为 能。?问题导学当堂检测1234(3)写出锌片或在锌片上发生变化的反应方程式。
甲: 。?
乙: 。?
(4)在甲实验中,如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液,请写出铜电极上的电极反应式: 。?问题导学当堂检测1234课时训练11 电能转化为化学能
1.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是( )
A.a为负极,b为正极
B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中,d电极质量减少
D.电解过程中,c电极上有气体产生
解析:根据电流方向可以判断出a是电源的正极,b是电源的负极;在电解CuCl2溶液时,阳极上产生氯气,阴极上析出铜单质,所以D选项正确。
答案:D
2.下列叙述正确的是( )
A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B.电解稀硫酸可能发生的反应是Cu+H2SO4CuSO4+H2↑
C.给蓄电池充电时,将蓄电池的负极与电源的正极相连
D.在铜的电解精炼过程中,电解液CuSO4溶液中Cu2+浓度始终不变
解析:原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应,A选项错误;蓄电池的正极接电源正极,C选项错误;在铜的电解精炼过程中,阳极先是粗铜中比铜活泼的金属杂质放电,如铁、锌等,电极反应式为Fe-2e-Fe2+、Zn-2e-Zn2+,然后是Cu-2e-Cu2+,而阴极一直是溶液中的Cu2+放电,电极反应式为Cu2++2e-Cu,依据电荷守恒可知,溶液中的Cu2+浓度减小,D选项错误。
答案:B
3.某电解池内盛有Cu(NO3)2溶液,插入两根电极,接通直流电源后,欲达到如下要求:①阳极质量不变,②阴极质量增加,③电解液pH减小。应选用的电极是( )
A.阴、阳两极都用石墨
B.铜作阳极,铁作阴极
C.铁作阳极,铜作阴极
D.阴、阳两极都用铜
解析:题中要求阳极质量不变,则阳极材料必须用惰性电极。
答案:A
4.下列描述中,不符合生产实际的是( )
A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极
B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极
C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极
D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极
解析:电解熔融的氧化铝制取金属铝,用石墨作阳极,若用铁作阳极,铁会失电子参与反应。
答案:A
5.在电化学装置中,一定会被氧化而溶解的电极是( )
①原电池的活泼金属负极 ②原电池的正极 ③电解池的阴极 ④电解池的阳极 ⑤电解池的活泼金属阳极
A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.①⑤
解析:被氧化必然是化合价升高、要溶解的电极。
答案:D
6.下列制取金属的方法中,合理的是( )
A.电解氯化铜溶液制取金属铜
B.电解氯化钠溶液制取金属钠
C.电解氯化铝溶液制取金属铝
D.电解熔融氯化铝制取金属铝
解析:氯化铝为共价化合物,电解其熔融液得不到铝;铜的金属活动性弱于氢,电解氯化铜溶液可制取金属铜;钠、铝的金属活动性强于氢,电解氯化钠、氯化铝溶液不能制取金属钠、铝。
答案:A
7.按下图甲装置进行实验,若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是( )
A.E表示反应生成Cu的物质的量
B.E表示反应消耗H2O的物质的量
C.F表示生成H2SO4的物质的量
D.F表示反应生成O2的物质的量
解析:用碳性(惰性电极)作阳极电解CuSO4溶液,属于放氧生酸型,总的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。当转移4 mol e-时,会生成2 mol Cu、2 mol H2SO4、1 mol O2,同时消耗2 mol H2O。
答案:C
8.如图为电解饱和食盐水的简易装置,下列有关说法正确的是( )
电解饱和食盐水简易装置
A.电解一段时间后,往蛋壳中的溶液中滴加几滴酚酞溶液,呈红色
B.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应
C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
解析:该装置为电解池,碳棒作阳极,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,铁丝作阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,蛋壳内产生的Cl2不能使蛋壳中滴加酚酞溶液的溶液变色,蛋壳可阻止Cl2与蛋壳外铁丝表面产生的H2及蛋壳外溶液中产生的NaOH溶液接触发生反应。
答案:D
9.0.4 mol CuSO4和0.4 mol NaCl溶于水配成1 L溶液,用惰性电极进行电解,当一个电极得到0.3 mol铜时,另一个电极上生成的气体在标准状况下的体积是( )
A.5.6 L B.6.72 L
C.3.36 L D.13.44 L
解析:用惰性电极进行电解时,阳离子放电顺序:Cu2+>H+,阴离子放电顺序:Cl->OH->SO42-。阴极电极反应式为Cu2++2e-Cu,当析出0.3 mol铜时,转移0.6 mol电子。由于Cl-只有0.4 mol,则阳极上先发生的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,此时产生的Cl2为0.2 mol,转移的电子为0.4 mol,则剩余电子的物质的量为0.6 mol-0.4 mol=0.2 mol,由OH-放电得到2H2O-4e-O2↑+4H+,产生的O2为0.05 mol,故阳极共生成的气体在标准状况下体积为(0.2 mol+0.05 mol)×22.4 L·mol-1=5.6 L。
答案:A
10.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍(氧化性:Fe2+A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析:阳极应发生氧化反应,其电极反应式为Ni-2e-Ni2+、Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+,故A项错误;阳极溶解的是Ni、Zn、Fe,阴极析出的只有Ni,两极相等的是得失电子总数,即阳极溶解的金属的总物质的量和阴极析出的金属的总物质的量相等,但是由于Zn和Fe的摩尔质量不等于Ni的摩尔质量,所以质量不相等,故B项错误;最初的电解质溶液中应该有Ni2+,电解后有Zn2+和Fe2+,但是依然有Ni2+,所以C项错误;Cu和Pt没有Ni活泼,而直接沉淀在阳极底部,形成阳极泥,D项正确。
答案:D
11.如图为持续电解含一定CaCl2水溶液的装置(以铂为电极),?为电流计。电解一段时间t1后,将CO2连续通入电解液中。
(1)电解时,F极发生 反应,电极反应式为 ,E极发生 反应,电极反应式为 ,电解总反应的离子方程式为 。?
(2)电解池中产生的现象:
① ;?
② ;?
③ 。?
解析:F极与电源正极相连接,是电解池中的阳极,Cl-在此发生氧化反应生成Cl2;E极是电解池的阴极,H+在此发生还原反应生成H2,随着H+的不断反应,E极附近H+浓度小于OH-浓度,溶液呈碱性,使酚酞溶液变红色;电解的总化学方程式为CaCl2+2H2OCa(OH)2+Cl2↑+H2↑;电解一段时间后,通CO2发生的反应有CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O、CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。
答案:(1)氧化 2Cl--2e-Cl2↑ 还原
2H2O+2e-H2↑+2OH- 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)①通电后E极处溶液呈红色
②通电时,E极、F极均有气体生成
③通CO2时,溶液中先出现白色沉淀,继续通CO2沉淀又消失
12.电解原理在化学工业中有广泛应用。图中表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则
①电解池中X极上的电极反应式为 ,在X极附近观察到的实验现象是 ;?
②Y电极上的电极反应式为 ;检验该电极反应产物的方法是 。?
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则
①X电极的材料是 ,电极反应式为 ;?
②Y电极的材料是 ,电极反应式为 。?
(说明:杂质发生的电极反应不必写出)
解析:电解饱和NaCl溶液时,H+移向阴极得电子生成氢气:2H2O+2e-H2↑+2OH-,促进了水的电离,阴极附近溶液呈碱性,使酚酞溶液变红。Y极上Cl-失电子:2Cl--2e-Cl2↑,用湿润的淀粉KI试纸检验。精炼粗铜时,粗铜作阳极,粗铜是活性电极,失电子,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,纯铜作阴极,电极反应式为Cu2++2e-Cu。
答案:(1)①2H2O+2e-H2↑+2OH- X极上有无色气泡逸出,X极附近溶液变红 ②2Cl--2e-Cl2↑ 把湿润的淀粉KI试纸放在Y电极气体出口处,试纸变蓝色
(2)①纯铜 Cu2++2e-Cu
②粗铜 Cu-2e-Cu2+
课件34张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引121.电能转化为化学能
(1)电解池
把电能转化为化学能的装置。
(2)以惰性电极(Pt或石墨)电解CuCl2溶液为例,填写下列空白:目标导航预习导引12(3)电子流向
电子从电源负极流向阴极,自阳极流入电源正极;在电解质溶液中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。
预习交流1
(1)如何判断一个装置是原电池还是电解池?
答案:有外接电源的装置是电解池,没有外接电源的装置是原电池。
(2)在电解的过程中,是否有能量变化?如果有,是什么形式的能量变化?
答案:有,电能转化为化学能。目标导航预习导引12目标导航预习导引12目标导航预习导引12目标导航预习导引12预习交流2
电解精炼铜时电解质溶液的浓度会发生变化吗?
答案:会发生变化。电解精炼铜时阳极除发生主要反应:Cu-2e- Cu2+外,还会有锌、铁等活泼金属失去电子,而阴极上只有Cu2+得电子,故阴极析出的铜多于阳极溶解的铜,而多析出的铜来自电解质溶液,导致电解质溶液的浓度发生变化。问题导学当堂检测一二一、电解原理初探
活动与探究
1.以学习小组为单位完成实验,并观察、记录实验现象。问题导学当堂检测一二【探究过程】①将两根碳棒分别插进U形管内的CuCl2溶液中(稍候,若碳棒表面无明显实验现象,可取出碳棒继续下一步操作);②将两根碳棒用导线连接后,浸入U形管内的CuCl2溶液中(稍候,若碳棒表面无明显实验现象,可取出碳棒继续下一步操作);③将两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接,浸入U形管内的CuCl2溶液中,再接通直流电。
【实验现象】阴极:碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。阳极:生成黄绿色有刺激性气味能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体。
【问题提出】结合以上实验,回答下列问题:
(1)CuCl2溶液中通电前离子如何运动?
(2)通电后离子如何运动?
(3)根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。问题导学当堂检测一二解析:通电后,在电场的作用下,带负电的Cl-移向阳极,并失去电子被氧化成氯原子,进而结合成Cl2,电极反应式:2Cl--2e- Cl2↑;带正电的Cu2+移向阴极,并得到电子被还原成铜,电极反应式:Cu2++2e- Cu,生成的铜覆盖在阴极上。通过实验我们发现电解质溶液在导电过程中有新物质产生,发生了化学变化。通过上述装置实现了电能转换为化学能的过程。
答案:(1)在CuCl2溶液中,通电前溶液中的Cu2+、Cl-等做无规则的自由运动。
(2)接通直流电源以后,Cl-和OH-向阳极移动,Cu2+和H+向阴极移动,溶液中的离子发生定向移动,形成电流。
(3)溶液中存在Cu2+、Cl-、OH-和H+,而在阴极上析出一层红色物质,说明是Cu;阳极生成的黄绿色有刺激性气味能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体应该是Cl2。问题导学当堂检测一二2.电解与电离有何区别?
答案:电离是电解质溶于水或熔融状态下离解成自由移动离子的过程。电解是在电流作用下,电解质溶液中的阴、阳离子在电极上发生氧化还原反应的过程,电解必须建立在电离的基础上。问题导学当堂检测一二迁移与应用
例1用惰性电极实现电解,下列说法正确的是 ( )
A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极和阳极上析出的产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液,在阴极和阳极上析出的产物的物质的量之比为1∶1
解析:电解稀硫酸,实质是电解水,稀硫酸的浓度增大,溶液pH减小;电解稀氢氧化钠溶液,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液pH增大;电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出的产物分别是H2和O2,两者的物质的量之比为2∶1,而不是1∶2;电解氯化铜溶液,在阴极和阳极上析出的产物分别是Cu和Cl2,两者的物质的量之比为1∶1。
答案:D问题导学当堂检测一二温馨提示:在判断电极产物时,应先确定阴、阳极。判断阳极产物时,要先看电极材料,若为惰性电极,则为溶液中的阴离子放电,放电能力越强的阴离子,越优先放电。问题导学当堂检测一二迁移训练1电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去,电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是 ( )
A.可以用铝片或铜片代替铁片
B.阳极产生的气体可能是O2
C.电解过程中H+向阳极移动
D.若污水导电能力较弱,可加入足量硫酸
解析:可用铝片代替铁片,但不能使用铜片代替铁片,A项错;阳极为Fe失电子变成Fe2+,但由题意知,阳极产生少量气体,则只可能为O2,B项对;电解过程中H+向阴极移动,C项错;处理污水的原理是将阳极生成的金属离子水解为胶体,吸附污水中的悬浮物,加入足量硫酸会破坏胶体的形成,D项错。
答案:B问题导学当堂检测一二1.电解池
(1)特点:将电能转化为化学能
(2)形成条件
①与电源相连的两个电极
②电解质溶液(或熔融的电解质)
③形成闭合回路问题导学当堂检测一二2.电解原理
(1)阴、阳极的判断及反应原理
与电源正极相连
↓
阴离子移向→阳极←发生氧化反应
阳离子移向→阴极←发生还原反应
↑
与电源负极相连问题导学当堂检测一二以电解CuCl2溶液为例,可图示如下: 问题导学当堂检测一二(2)电解时电极产物的判断
①阳极产物的判断
首先看电极,如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中阴离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断。
阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
②阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。问题导学当堂检测一二二、原电池和电解池的比较和判断
活动与探究
如何从本质上判断原电池和电解池?
答案:原电池是化学能转化为电能,是化学反应产生电流;电解池是电能转化为化学能,是电流引起化学反应。问题导学当堂检测一二迁移与应用
例2甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒(如图)。请回答下列问题。(1)若两池中均盛放CuSO4溶液,反应一段时间后:
①有红色物质析出的是:甲池中的 棒;乙池中的 棒。?
②在乙池中阳极的电极反应式是 。?
(2)若两池中均盛放饱和NaCl溶液:
①写出乙池中总反应的离子方程式: 。?
②将湿润的淀粉KI试纸放在乙池附近,发现试纸变蓝,待一段时间后又发现蓝色褪去。这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1,且生成两种酸,则该反应的化学方程式为 。?问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二迁移训练2常用的锌锰干电池基本构造如图所示:问题导学当堂检测一二Ⅱ.若用锌锰干电池作电源,如下图所示连接装置:
装置中a、b、c、d均为石墨电极,接通电源后,金属M沉积于b极。试回答:
(1)a与锌锰干电池的 (填“正极”或“负极”)相连,d为 极。?
(2)电解开始阶段,c极的电极反应式为 ;?
一段时间后,罩在c极上的试管中收集到了气体,此时c极上的电极反应式为 。?
(3)当d电极上收集到44.8 mL气体(标准状况)时停止电解,测得b电极上沉积金属M的质量为0.432 g,则金属M的摩尔质量为 g·mol-1;此时锌锰干电池中有 g锌被氧化。?问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二2.原电池、电解池的判定
(1)若无外接电源,可能是原电池,然后根据原电池的形成条件判定。
(2)若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则是电解池。
(3)若是多个装置串联且无外加电源,则一般情况下电极金属性相差最大的为原电池。问题导学当堂检测12341.能用电解原理说明的问题是( )
①电解是把电能转变成化学能 ②电解是化学能转变成电能 ③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生
A.①②③④ B.②③⑤
C.③④ D.①③④⑤
解析:从能量角度看,电解是把电能转变成化学能的过程,故①对、②错。电解质溶液的导电过程,必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生,同时生成新的物质,故③⑤对。某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对。所以D选项符合题意。
答案:D问题导学当堂检测12342.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是( )
A.电解氢氧化钠稀溶液,溶液浓度增大,pH变小
B.电解氯化钠溶液,溶液浓度减小,pH不变
C.电解硝酸银溶液,要消耗OH-,溶液pH变小
D.电解稀硫酸,实质是电解水,溶液pH不变
解析:电解氢氧化钠稀溶液相当于电解水,溶液浓度增大,pH增大;电解氯化钠溶液生成氢氧化钠,pH变大;电解稀硫酸,相当于电解水,pH变小。
答案:C问题导学当堂检测12343.下列对如图所示装置实验现象的描述中正确的是 ( )答案:C 问题导学当堂检测12344.工业生产中常利用电解反应来制取新的物质,填写下表中电解各物质时阳极(和电源正极相连的极)、阴极(和电源负极相连的极)所得产物的化学式(电极材料为惰性电极)。问题导学当堂检测1234课时训练12 太阳能、生物质能和氢能的利用
1.“珍惜地球资源 转变发展方式——促进生态文明 共建美丽中国”,下列行为不符合该主题的是( )
A.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源
B.减少使用煤、石油等化石燃料
C.实现化石燃料清洁利用,就无需开发新能源
D.落实资源的“3R”发展观,即减少资源消耗(Reduce)、增加资源的重复使用(Reuse)、资源的循环再生(Recycle)
答案:C
2.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是( )
解析:硅太阳能电池是将太阳能直接转化为电能,故A项错误;锂离子电池将化学能直接转化为电能,故B项错误;太阳能集热器是将太阳能转变为热能,故C项错误;燃料燃烧将化学能直接转化为热能,故D项正确。
答案:D
3.下列不属于开发利用氢能源关键技术的是( )
A.廉价制取 B.贮存与运输
C.开发氢氧燃料电池 D.控制氢气的燃烧速率
解析:控制氢气的燃烧速率,是氢能源利用的细节问题,不是关键性问题。
答案:D
4.下列措施不符合节能减排的是( )
A.大力发展火力发电,解决电力紧张问题
B.推广使用太阳能热水器
C.用石灰对煤燃烧后形成的烟气脱硫并回收石膏
D.发酵生活垃圾产生沼气用作家庭燃气
答案:A
5.如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法不正确的是( )
A.该系统中存在3种以上形式的能量转化
B.装置Y中负极的电极反应式为H2-2e-2H+
C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化
解析:系统中存在光能→电能、电能→化学能、化学能→电能、电能→机械能等多种能量转化方式,A项正确;Y中负极的电极反应式为H2-2e-2H+,B项正确;装置X可电解水生成H2和O2,C项正确;无论是原电池还是电解池都不可能实现电能与化学能的完全转化,D项错误。
答案:D
6.据报道,某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置,把太阳光变成激光用于分解海水制氢:2H2O2H2↑+O2↑。下列说法不正确的是( )
A.水的分解反应是吸热反应
B.氢气是一次能源
C.使用氢气作燃料有助于控制温室效应
D.若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来,可以改善生态环境
解析:选项A中水的分解反应是吸热反应;选项B,在自然界中氢气无法直接取得,故氢气是二次能源;选项C,氢气的燃烧产物是水,化石燃料燃烧会产生二氧化碳,所以氢气作燃料有助于控制温室效应;选项D,生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇,则可以对二氧化碳进行循环利用。
答案:B
7.科学家们最近研究出一种环保、安全的储氢方法,其原理可表示为:
NaHCO3+H2HCOONa+H2O
下列说法正确的是( )
A.储氢、释氢过程均无能量变化
B.NaHCO3、HCOONa均含有离子键和共价键
C.储氢过程中,NaHCO3被氧化
D.释氢过程中,每消耗0.1 mol H2O会放出2.24 L H2
解析:化学反应过程中一定伴随着能量的变化,要么放热,要么吸热,A项错误;Na+与HCO3-、HCOO-与Na+均形成离子键,酸根HCO3-、HCOO-中含有共价键,B项正确;储氢过程中H2被氧化为H2O,NaHCO3被还原为HCOONa,C项错误;D项没有说明气体所处的状态,故D项错误。
答案:B
8.据报道,国家将在“十二五”期间建设100座新能源示范城,这一点已经写入了《十二五能源规划》。新一代能源主要包括( )
①核能 ②柴草 ③焦炭 ④太阳能 ⑤氢能 ⑥液化石油气 ⑦水煤气 ⑧天然气
A.②③⑥⑦ B.①④⑤
C.③⑥⑦⑧ D.①④⑤⑥
解析:新一代能源主要有核能、太阳能、风能、氢能等。
答案:B
9.下列变化过程中表示的能量转化关系错误的是( )
A.植物光合作用:光能→生物质能
B.电灯发光:电能→化学能
C.木柴烧饭:生物质能→热能
D.太阳能热水器:光能→热能
解析:电灯发光时主要将电能转化为光能,还有一部分转化为热能。
答案:B
10.汽车尾气(含有烃类、CO、SO2、NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”。它的特点是使CO和NO反应,生成可参与生态循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出CO和NO反应的化学方程式 。?
(2)“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度,其原因是 。?
(3)控制城市空气污染源的办法有 。?
A.开发氢能源 B.使用电动车
C.植树造林 D.戴上呼吸面具
解析:汽车排放的污染物是公认的重大公害之一,大力整治汽车污染物是大势所趋。近年来,环保部门对减少汽车尾气的排放采取了许多科学有效的措施,至今仍是研究热点之一。
CO和NO反应,生成可参与生态循环的无毒气体,并促使SO2的转化。CO和NO反应,生成无毒的气体只能是CO2和N2;“催化转化器”在对SO2的催化氧化的过程中将SO2转化为SO3。
答案:(1)2CO+2NO2CO2+N2
(2)促使SO2转化为SO3,SO3与H2O反应产生硫酸酸雾
(3)AB
11.“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的“气”是指天然气。工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气,其中CO和H2的体积比为1∶1。
已知1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体,放出283 kJ热量;1 mol氢气完全燃烧生成液态水,放出286 kJ热量;1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水,放出890 kJ热量。
(1)写出氢气完全燃烧生成液态水的热化学反应方程式: ,?
1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量 (填“>”“=”或“<”)890 kJ。?
(2)若忽略水煤气中的其他成分,在相同状况下要得到相等的热量,则所需水煤气与甲烷的体积比为 ;两者燃烧生成的CO2的质量之比为 (前者比后者)。?
(3)以上数据和计算说明,用天然气代替水煤气作民用燃料,突出的优点是?
。?
解析:设水煤气的物质的量为n1,CH4的物质的量为n2,则有12n1×283 kJ·mol-1+12n1×286 kJ·mol-1=n2×890 kJ·mol-1,则n1n2=31,两者燃烧生成的CO2的质量比=12n1∶n2=3∶2。
答案:(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-572 kJ·mol-1 <
(2)3∶1 3∶2
(3)燃烧值高,可减少CO2的排放量,有利于保护环境
课件35张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引1231.太阳能的利用
(1)人类目前使用的主要能源
①主要能源有石油、天然气和煤。
②化石能源所面临的问题目标导航预习导引123目标导航预习导引123预习交流1
你知道日常生活中有哪些利用太阳能的实例吗?
答案:太阳能光热转换技术的产品很多。如热水器、开水器、干燥器、采暖和制冷、温室与太阳房、太阳灶和高温炉、海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器具等。
太阳能电池的应用范围很广。例如人造卫星、无人气象站、通讯站、太阳钟、航标灯、铁路信号灯等。目标导航预习导引1232.生物质能的利用
(1)生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。
(2)生物质包括农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。这些物质中蕴藏着丰富的生物质能。
(3)生物质能的利用主要有直接燃烧、生物化学转换、热化学转换。目标导航预习导引1233.氢能的开发和利用
(1)能源特点(2)氢能开发利用的困难与解决方法
①困难
能耗高、贮存和运输困难等。
②方法
a.在光分解催化剂存在条件下,在特定的装置中,利用太阳能分解水制氢气。
b.利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出氢气。
c.发现和应用贮氢合金,解决氢气的贮存和运输问题。目标导航预习导引123预习交流2
氢气制造技术有水电解法、水热化学制氢法、水光电池分解法等,哪种方法是最有发展前景的?
答案:水光电池分解法。前两种方法需要消耗大量的电能或热能,而第三种方法可以利用清洁廉价的太阳能,是最有发展前景的方法。问题导学当堂检测一二三一、太阳能的利用
活动与探究
人类所使用的能量大部分来源于太阳能,下图列出了太阳能向其他形式能量的转化关系,请观察图表并思考后面的问题。问题导学当堂检测一二三(1)太阳能的资源特点有哪些?
(2)太阳能利用过程中存在哪些问题?
答案:(1)太阳能是取之不尽、用之不竭、无污染、方便、持久的可再生的能源,是全世界公认的最有前途的新能源之一。
(2)①太阳能吸热板费用昂贵;②太阳能的利用受季节和天气的影响;③大部分太阳能都是夏季期间收集,如何把这部分能量储存起来,留待冬季使用,仍然是一个有待解决的问题。问题导学当堂检测一二三迁移与应用
例1美国的《科学美国人》杂志在“地球的能量资源”一文中提供了如下数据:
到达地球表面的太阳辐射能的几个主要去向。问题导学当堂检测一二三请选用以上数据计算。
(1)地球对太阳能的利用率约为 。?
(2)通过光合作用,每年有 kJ的太阳能转化为化学能(每年按365天计)。?
(3)每年由绿色植物通过光合作用(6CO2+6H2O C6H12O6+6O2)为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A。试根据能量关系列出A的计算式:A= kg(列式中缺少的数据用符号表示),所缺数据的化学含义为 。?问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三迁移训练1可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改变能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术,是实现节能减排的一项重要措施。问题导学当堂检测一二三下列有关分析不正确的是( )
A.风能、太阳能、生物质能等均属于可再生能源
B.推广可再生能源有利于经济可持续发展
C.上图是太阳能光伏电池的原理图,图中A极为正极
D.光伏电池能量转化方式是太阳能直接转化为电能
解析:A、B两项说法正确;由图中的电流方向可知,A极应为负极,C项不正确;光伏电池发电是将光能直接转化为电能,D项正确。
答案:C问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三二、生物质能的利用方式
活动与探究
如图为生物燃料生产、循环的过程。问题导学当堂检测一二三观察分析图中的转化,思考探究以下问题。
(1)从能源的可再生性角度来看,在未来一个较短的时期内,最有潜力替代石油的能源是什么?
(2)光能→生物质能转化的本质是什么?
(3)图中涉及的能量转化形式有哪些?
答案:(1)最有潜力替代石油的能源是生物质能源。
(2)本质为光能→化学能的转换。植物通过光合作用,吸收太阳辐射能,将CO2和H2O转化为具有较高生物质能的糖类。
(3)太阳能转化为化学能;化学能转化为生物质能;生物质能转化为化学能;化学能转化为机械能和热能。问题导学当堂检测一二三迁移与应用
例2自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是( )
①生物质能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能
A.①④⑤ B.①③⑤
C.①②③ D.①③④
解析:人骑自行车是将生物质能转化为机械能;电动自行车是将蓄电池的电能转化为机械能;普通汽车是将汽油的化学能转化为机械能。
答案:B
温馨提示:生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质,它包括植物、动物和微生物。问题导学当堂检测一二三迁移训练2下列说法错误的是 。?
A.煤和石油的燃烧与化学能有关,核能的利用与化学能无关
B.生物体内进行着的缓慢氧化是放热反应
C.化学键断裂吸收的能量越多,化学键越牢固
D.植物光合作用吸收太阳能,与化学能无关
E.柴草的燃烧与化学能无关
F.人类的文明程度与人均耗能无关
解析:我们易错选A,核能也是一种能源,但它的利用应与化学能无关。易错选的原因在于我们忽视了核能是原子核发生的变化,而化学能讨论的都是原子核不变的化学反应。正确答案为D、E、F。
答案:DEF问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三2.生物化学转换
生物化学转换就是通过生化反应将生物质能转化为新的能源物质。
(1)在一定条件下将秸秆、杂草等转化为沼气(含CH4、CO2及少量NH3、H2S等)。
(2)用富含糖类物质的农作物(如玉米、高粱、红薯等)为原料,在催化剂作用下,经过一系列的生化反应,可制得新的能源物质——乙醇,该生化反应可简单表示为问题导学当堂检测一二三(3)热化学转换
热化学转换就是通过加热或高温使生物质通过化学反应转化为新的能源物质。
把植物秸秆在气化炉内隔绝空气加热,可生成一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体。问题导学当堂检测一二三三、氢能的开发和利用
活动与探究
1 mol氢气燃烧时约放热286 kJ,而1 kg汽油燃烧时约放热46 000 kJ。请回答下列问题。
(1)等质量的氢气和汽油相比, (填“氢气”或“汽油”)放出的热量多。?
(2)氢气被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源,试简述氢气作为能源的3个主要优点:
① 。?
② 。?
③ 。?
解析:(1)1 mol H2为2 g,1 kg H2燃烧放热为286 kJ×1 000 g÷2 g=1.43×105 kJ>4.6×104 kJ。
答案:(1)氢气 (2)①来源丰富 ②单位质量的氢气燃烧时放出的热量多 ③燃烧后不产生污染问题导学当堂检测一二三迁移与应用
例3氢能是一种应用前景非常诱人的新能源,但目前仍处在研究、试验阶段,还未能进入实用阶段,下列说法错误的是( )
A.氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论
B.氢气的制备耗能巨大,廉价制氢的技术尚未成熟
C.氢气贮存、运输等安全技术尚未完全解决
D.氢气燃烧的放热量高于相同质量的矿物燃料,经济效益好
解析:氢气作为燃料有三大优点:一是无污染;二是发热量高;三是原料来源广。所以A项说法错误。氢气只要不与空气混合,不遇明火,基本上是安全的。水中含有大量的氢元素,将水中氢元素转化为氢气的方法是目前常使用的电解法。此法耗费电能,成本太高,且贮存困难,所以只有找到廉价的能源,或消耗少量电能,大量制备氢气时,氢能才被广泛运用。
答案:A问题导学当堂检测一二三温馨提示:氢能的广泛应用需要克服的困难主要是贮存、运输等安全技术以及廉价制取技术。问题导学当堂检测一二三迁移训练3近20年来,对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展,像电一样,氢是一种需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量来制取的所谓“二级能源”,而存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为一级能源,如煤、石油、太阳能和原子能。
(1)氢气燃烧时耗氧量小,发热量大。已知,热化学方程式为试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时放出的热量之比是 。?
(2)氢能源有可能实现能源贮存,也有可能实现经济、高效的输送。研究表明,过渡金属型氢化物(又称间充氢化物)中,氢原子填充在金属的晶格间隙之间,其组成不固定,通常是非化学计量的,如LaH2.76、TiH1.73、CeH2.69、ZrH1.98、PrH2.85、TaH0.78。已知标准状况下,1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气(钯粉的密度为10.64 g·cm-3,相对原子质量为106.4),试写出钯(Pd)的氢化物的化学式: 。?问题导学当堂检测一二三问题导学当堂检测一二三氢能的开发和利用
1.氢能的优点
(1)制备原料广。可以用水为原料制备氢气,水在自然界中储量大,特别是海水。
(2)热值高。氢气完全燃烧放出的热量是等质量汽油完全燃烧放出热量的3倍多。
(3)燃烧快并易充分燃烧。
(4)无污染。氢气与氧气反应释放能量生成水,水既无污染又可循环利用。氢气被看作是理想的“绿色能源”。问题导学当堂检测一二三2.氢能的利用方式
(1)利用氢和氧化剂发生反应放出热能。
(2)利用氢和氧化剂的电化学反应直接获取电能。(如氢氧燃料电池)
(3)利用氢的热核反应释放出的核能,这是氢能的一种特殊应用。问题导学当堂检测1231.石油资源的短缺制约着多个行业的发展。针对这一现象,某学习小组提出如下应对方案,你认为不够科学合理的是( )
A.采用电解水法制取无污染的氢能
B.完善煤液化制汽油的技术
C.研制推广以甲醇为燃料的汽车
D.进一步提高石油加工工艺
解析:用电解水法制取氢气要消耗大量的电能,所以A项不正确。
答案:A问题导学当堂检测1232.下列不是化石能源的是( )
A.氢气 B.煤 C.石油 D.天然气
答案:A问题导学当堂检测1233.下列有关太阳能利用的叙述不正确的是( )
A.太阳能热水器是将光能转化为热能
B.太阳能电池是将光能转化为电能
C.光解水制氢气是将光能转化为化学能
D.水力发电是将太阳能直接转化为机械能
答案:D专题2过关检测
(时间:60分钟 满分:100分)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
1.德国化学家哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下使该反应发生,有关说法正确的是( )
A.达到化学平衡时,N2将完全转化为NH3
B.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D.达到化学平衡时,正反应和逆反应的速率都为零
解析:合成氨反应N2+3H22NH3是一个可逆反应,反应不可能进行到底;化学平衡是一种动态平衡,达到化学平衡状态有两个标志:①各组分的浓度不再发生变化;②正反应和逆反应的速率相等,但是都不等于零。
答案:C
2.将经过酸洗除锈的铁钉,用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中,下列叙述正确的是( )
A.过一段时间,Ⅱ试管中的导管内水柱上升
B.Ⅰ试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀
C.铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快
D.Ⅰ试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑
解析:铁钉用饱和食盐水浸泡后,形成原电池,发生吸氧腐蚀,铁作负极,电极反应式为2Fe-4e-2Fe2+,铁中的碳作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,因为试管内的氧气被部分吸收,使试管内压强降低,所以Ⅱ试管中的导管内水柱上升。当铁表面生成铁锈时,可以阻止铁和水、氧气的接触,而且氧气的量越来越少,所以铁钉被腐蚀的情况随时间的延长而逐渐减慢。
答案:A
3.下列关于原电池和电解池的区别与联系的说法中,不正确的是( )
A.原电池是将化学能转化为电能的装置,而电解池是将电能转化为化学能的装置
B.电解池的形成条件中要求必须有电源,原电池的形成条件中不要求有电源
C.原电池的负极和电解池的阴极发生的反应一样,都是氧化反应
D.原电池的正极和电解池的阴极发生的反应一样,都是还原反应
解析:原电池中没有电源,而电解池中必须有电源;在原电池的负极和电解池的阳极上发生的都是氧化反应,而在原电池的正极和电解池的阴极发生的都是还原反应。
答案:C
4.已知:CH4(g)+2O2(g)2H2O(l)+CO2(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1 2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1。那么,1 g H2与1 g CH4分别完全燃烧后,放出热量的数值之比约是( )
A.1∶3.4 B.1∶1.7
C.2.6∶1 D.4.6∶1
解析:根据已知2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1,当反应逆向进行时,热化学方程式的反应热改变符号,数值不变,即2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1。根据已知的这两个反应可推知1 mol CH4燃烧共放出热量890.3 kJ,则1 g CH4燃烧放出的热量为890.3 kJ16=55.6 kJ,2 mol H2燃烧共放出热量571.6 kJ,则1 g H2燃烧可放出热量571.6 kJ4=142.9 kJ,则1 g H2与1 g CH4完全燃烧放出的热量的数值之比约为2.6∶1。
答案:C
5.在下列四种反应条件下,锌和盐酸反应速率最快的是 ( )
A.20 ℃时,将锌片放入0.01 mol·L-1的稀盐酸中
B.20 ℃时,将锌片放入0.1 mol·L-1的稀盐酸中
C.50 ℃时,将锌片放入0.01 mol·L-1的稀盐酸中
D.50 ℃时,将锌片放入0.1 mol·L-1的稀盐酸中
解析:反应温度越高,盐酸的浓度越大,反应速率越快。
答案:D
6.化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如下图所示,计算反应4~8 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度,结果应是( )
A.2.5 μmol·(L·min)-1和2.0 μmol·L-1
B.2.5 μmol·(L·min)-1和2.5 μmol·L-1
C.3.0 μmol·(L·min)-1和3.0 μmol·L-1
D.5.0 μmol·(L·min)-1和3.0 μmol·L-1
解析:据图像可知,4 min时化合物Bilirubin的浓度为20 μmol·L-1,8 min时其浓度为10 μmol·L-1,因此4~8 min间的平均反应速率为20 μmol·L-1-10 μmol·L-14min=2.5 μmol·(L·min)-1。进一步分析图像可知0~4 min间的平均分解速率为40 μmol·L-1-20 μmol·L-14min=5.0 μmol·(L·min)-1,由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比递减变化,因此可估算8~12 min间平均分解速率为1.25 μmol·(L·min)-1,12~16 min间平均分解速率为0.625 μmol·(L·min)-1,因此16 min时反应物的浓度大致应为10 μmol·L-1-1.25 μmol·(L·min)-1×4 min-0.625 μmol·(L·min)-1×4 min=2.5 μmol·L-1,故B项正确。
答案:B
7.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中滴入CuSO4浓溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑两球的浮力变化)( )
A.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端高B端低
B.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端低B端高
C.当杠杆为导体时,A端低B端高
D.当杠杆为导体时,A端高B端低
解析:当杠杆为导体时,构成原电池,Fe作负极,Cu作正极,负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极电极反应式为Cu2++2e-Cu,故铜球增重,铁球质量减轻,杠杆A低B高。
答案:C
8.下列操作不能达到预期效果的是( )
A.为了让H2与O2反应在短时间内完成,用强光照射H2与O2的混合气
B.为了增大Cl2与H2O反应的速率,给Cl2加压
C.为了增大C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的速率,往密闭容器中加入大量的炭
D.为了减缓钢铁的腐蚀,把钢铁从潮湿的环境中转移到干燥的环境中
解析:H2与O2只有在点燃条件下才能发生反应,光照不能促进反应的发生。加压,可使Cl2在H2O中的溶解度增大,从而增大氯水的浓度,加快反应速率。虽然炭的加入不影响其浓度,但影响气体所在的空间,当加入大量炭时,必然将气体压缩,从而增大气体的浓度,加快反应速率。钢铁在潮湿空气中易发生腐蚀,干燥的环境不利于它的生锈。
答案:A
第Ⅱ卷(非选择题 共52分)
9.(12分)某温度时,在2 L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。分析图中数据,回答下列问题:
(1)1 min时,v正(X) v逆(X)。?
(2)反应至2 min末,X表示的平均反应速率v(X)= 。?
(3)反应的化学方程式为 。?
(4)从3~4 min,Z表示的平均反应速率v(Z)= 。?
(5)在2 min时,c(Z)= c(Y)。?
(6)3 min后图中曲线所表示的含义是 。?
解析:反应开始,正反应速率比逆反应速率大。从图像中可以看出,Y、Z的物质的量减少,说明它们为反应物;X的物质的量增大,说明其为生成物。从物质的量的变化量,可确定三者的化学计量数关系;从最终没有一种物质的物质的量为0,可确定反应是可逆的。因为Y、Z的起始投入量满足化学计量数的比例关系,所以在反应进行的任何阶段,Z的浓度都是Y的2倍。
答案:(1)>
(2)0.1 mol·(L·min)-1
(3)Y(g)+2Z(g)3X(g)
(4)0
(5)2
(6)反应处于平衡状态,各物质的物质的量不变,但反应并未停止
10.(16分)在80 ℃时,将0.20 mol的四氧化二氮气体充入1 L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间/s
浓度(mol·L-1)
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)
0.20
c1
0.10
c3
A
B
c(NO2)
0.00
0.12
c2
0.22
0.22
0.22
根据本题内容和表格中提供的数据填空(c1、c2、c3、A、B表示相应的浓度),请回答下列各小题:
(1)该反应的化学方程式为 ;表中c2 c3 A(填“<”“>”或“=”)。?
(2)20 s时,N2O4的浓度c1= mol·L-1,在0~20 s内N2O4的平均反应速率为 。?
解析:由化学方程式N2O42NO2可以判断,NO2的浓度变化是N2O4浓度变化的2倍,所以20 s时,N2O4浓度变化为12×0.12 mol·L-1=0.06 mol·L-1,即c1=0.20 mol·L-1-0.06 mol·L-1=0.14 mol·L-1,v(N2O4)=0.06mol·L-120 s=0.003 mol·(L·s)-1。40 s时,NO2浓度变化为2×(0.20 mol·L-1-0.10 mol·L-1)=0.20 mol·L-1,即c2=0.20 mol·L-1;从60 s后,c(NO2)不再发生变化,反应达到了平衡状态,N2O4浓度变化为12×0.22 mol·L-1=0.11 mol·L-1,即c3=0.20 mol·L-1-0.11 mol·L-1=0.09 mol·L-1。
答案:(1)N2O42NO2 > =
(2)0.14 3.00×10-3 mol·(L·s)-1
11.(12分)碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
则M、N相比,较稳定的是 。?
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为238.6 kJ·mol-1,CH3OH(l)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH=-a kJ·mol-1,则a (填“>”“<”或“=”)238.6。?
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。?
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,反应的热化学方程式为4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 176 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol 电子放出的热量为 。?
解析:(1)M转化为N是吸热反应,所以N的能量高,不稳定。(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量少,故a<238.6。(4)所给反应中,每1 mol反应转移12 mol电子,故每转移1 mol电子放出的热量为1 176 kJ÷12=98 kJ。
答案:(1)M
(2)<
(3)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290 kJ·mol-1
(4)98 kJ
12.(12分)某校学习小组对消毒液次氯酸钠(NaClO)的制备与性质等进行了探究。
(1)甲同学:为制备消毒液,探究并制作了一种家用环保型消毒液(NaClO溶液)发生器,设计了如图所示的装置,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。请完成下列问题:
若通电时,为使生成的Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,则电源的a电极名称为 (填“正”“负”“阴”或“阳”)极,与其相连的电极的电极反应式为 ;?
装置溶液中反应生成NaClO的离子方程式为?
。?
(2)乙同学:从某超市中查询到某品牌消毒液包装说明的部分内容摘录如下:
主要有效成分为次氯酸钠,有效氯含量8 000~10 000 mg·L-1。可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒,对彩色织物可能有褪色作用。切勿用于丝绸、毛、尼龙、皮革、油漆表面,勿用于铝、铜、碳钢制品。本品须密封,置阴凉暗处保存。
请完成以下实验探究过程:
Ⅰ.阅读材料,根据学过的知识判断问题
该消毒液具有的化学性质是 (填序号)。?
A.强氧化性 B.强还原性 C.不稳定性 D.漂白性 E.弱酸性
Ⅱ.确定要研究的问题
该消毒液对碳钢制品的腐蚀原理。
Ⅲ.设计方案,实施探究
①用烧杯取少量样品,将一颗光亮的普通碳钢钉放入烧杯,浸泡一段时间。预期的实验现象是?
。?
②为了进一步探究碳钢钉在该消毒液(NaClO)中的腐蚀原理,丁同学设计了如上图实验装置,写出碳(C)极上发生的电极反应式 。?
解析:(1)若想让溶液中发生Cl2与NaOH溶液的反应,与b电极连接的碳电极上必须生成Cl2,此电极为阳极,b电极为正极。
(2)碳钢钉在次氯酸钠溶液中将发生下列反应:2Fe+3ClO-+3H2O2Fe(OH)3+3Cl-。
答案:(1)负 2H2O+2e-H2↑+2OH- Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
(2)Ⅰ.AD
Ⅲ.①钢钉表面有红褐色物质生成
②ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-
课件14张PPT。一二三专题一 化学平衡状态的判断
化学平衡状态的基本判据是正逆反应速率相等、各物质的浓度保持不变、物质的量保持不变、质量分数保持不变。具体的判断方法又可分为利用体系的某个总量、某种物质的某个量、体系中某两种物质的某个相同量进行判断。
当利用体系的某个总量进行判断时,此总量可能为总质量或其中所含气体的质量、密度、压强、总物质的量、平均相对分子质量、体积等,若此量为变量,可用来判断平衡状态;若此量为恒量,则不能用来判断平衡状态。
当利用某种物质进行平衡状态分析时,不管此物质的状态如何,只要此量保持不变,通常都是平衡状态。
当利用两种物质进行平衡状态分析时,必须能提炼出“方向相反、数值之比等于化学计量数之比”时,才能确定反应达平衡状态。一二三一二三一二三专题二 热化学反应中的热量分析与计算
1.能量分析
在放热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量;在吸热反应中,反应物的总能量小于生成物的总能量。若反应物、生成物不是一种,不能利用反应热来比较某反应物与某生成物的能量大小。
2.键能分析
在放热反应中,反应物的总键能小于生成物的总键能;在吸热反应中,反应物的总键能大于生成物的总键能。若反应物、生成物不是一种,不能利用反应热来比较某反应物与某生成物的键能大小。一二三3.待求热化学反应的能量计算——盖斯定律
不管化学过程是一步完成还是分几步完成,这个总过程的热效应是相同的。或者说,化学反应的反应热只与反应体系有关,而与反应的途径无关。
(1)虚拟法,如图所示:则有关系式:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)加合法
运用所给热化学方程式通过调整化学计量数、然后相加减的方法得到所求的热化学方程式。一二三4.物质的状态
物质的聚集状态影响反应的热效应。当两反应的化学方程式相同,某反应物呈固态、液态、气态时,气态放出的热量大于液态、液态放出的热量大于固态;当两反应的化学方程式相同,某生成物呈固态、液态、气态时,气态放出的热量小于液态、液态放出的热量小于固态。
5.化学计量数
当反应物、生成物以及它们的聚集状态都相同时,化学计量数大的反应,放出的热量多。
6.比较ΔH的大小时,放热反应的ΔH小于吸热反应的ΔH,放热越多的化学反应,ΔH越小。
7.当反应物相同而生成物不同时,燃烧越充分的反应物,放出的热量越多。一二三一二三一二三一二三例3某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述不正确的是( )
A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2++2e- Cu
C.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动一二三解析:A项中没有构成原电池,Fe与CuSO4直接反应,在Fe片上有Cu析出,A项正确;B项中构成原电池,Cu片作正极,有Cu析出,B项正确;无论a、b是否连接,铁都失去电子,Cu2+被还原,溶液中阳离子最终变成Fe2+,C项正确;a接电源正极,b接电源负极,构成电解池,Cu失电子变成Cu2+,Cu2+移向Fe电极,得电子析出Cu,D项错误。
答案:D
