专题6 化学反应与能量变化--2026苏教版高中化学必修第二册章节练
文档属性
| 名称 | 专题6 化学反应与能量变化--2026苏教版高中化学必修第二册章节练 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 617.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-04 00:00:00 | ||
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文档简介
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2026苏教版高中化学必修第二册
专题6 化学反应与能量变化
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Fe 56 Cu 64。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
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.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)
3.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
4.比较X、Y、Z、W四种金属的活动性,方案及相关现象如下:
①将四种金属各自浸入稀硫酸中,只有W表面无气泡产生;
②将X、Y用导线连接浸入稀硫酸中,X上产生气泡;
③将Y、Z用导线连接浸入稀硫酸中,Z质量减轻。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )
A.Z>Y>X>W B.Z>X>Y>W C.Z>Y>W>X D.Y>Z>X>W
5.下列关于化学反应速率的说法错误的是( )
A.恒容密闭容器中,存在反应H2(g)+S(s) H2S(g),充入He,化学反应速率不变
B.锌与稀硫酸反应时,加入氯化钠溶液,化学反应速率减小
C.实验制氯气时,增加二氧化锰的用量,能加快反应速率
D.恒容密闭容器中,存在反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),升高温度,正、逆反应速率都增大
6.NO2与SO2之间能发生反应:
SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH1=-41.8 kJ· mol-1。
SO2(g)+NO2(g) SO3(s)+NO(g) ΔH2=-Q kJ· mol-1。
下列有关说法正确的是( )
A.Q<41.8
B.增大压强能使SO2全部转化为SO3
C.SO2的生成速率和NO的消耗速率相等说明反应达到平衡状态
D.该反应中每生成22.4 L NO(标准状况下)转移电子的数目约等于2×6.02×1023
7.下列图像能准确表示氢气燃烧的热量变化的是( )
A. B.
C. D.
8.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:
t/minn/min实验序号(反应温度) 0 10 20 30 40 50 60
1(800 ℃) 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50
2(800 ℃) 1.2 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60
3(820 ℃) 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20
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,无法得出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
9.在2 L恒温密闭容器中通入气体X并发生反应:2X(g)Y(g)(正反应放热),X的物质的量n(X)随时间t变化的曲线如图所示(图中的两条曲线分别代表有、无催化剂的情形),下列叙述正确的是( )
A.反应进行到a点时放出的热量多于反应进行到b
点时放出的热量
B.实线表示有催化剂的情形
C.b、c两点表明反应在相应的条件下达到了最大限度
D.反应从开始到a点的平均反应速率可表示为v(Y)=0.01 mol·L-1·min-1
10.锌—空气电池具有环境友好、能量密度高、成本低等优点,该电池的结构如图所示,工作原理为2Zn+O2+2H2O 2Zn(OH)2。下列说法不正确的是( )
A.该电池可将化学能转化为电能
B.电池工作时,空气中的O2在石墨电极上发生还原反应
C.电子流向:石墨电极→导线→Zn电极
D.正极发生的电极反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
11.一定温度下,向2 L密闭容器中充入0.4 mol NH3和0.5 mol O2发生反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)。 2 min末,NO的物质的量为0.2 mol。下列有关说法不正确的是( )
A.2 min末,NH3的浓度为0.1 mol·L-1
B.0~2 min内,用NH3表示的平均反应速率为0.05 mol·L-1· min-1
C.2 min末,生成的H2O的物质的量为0.3 mol
D.反应达平衡时,NO的浓度为0.2 mol·L-1
12.H2、CO、CH4完全燃烧的热化学方程式可以分别表示为:
①H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-565.2 kJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.热值指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热量,H2、CO、CH4中热值最大的是CH4
B.反应①的反应过程可用右图表示
C.由反应②可推出:CO2(g) CO(g)+O2(g)的ΔH=-282.6 kJ·mol-1
D.反应③表示1 mol CH4(g)和足量O2(g)完全反应生成二氧化碳和气态水放热890.3 kJ
13.硫化氢与甲醇合成甲硫醇(CH3SH)的催化过程如图。下列说法中错误的是( )
A.过程①、②均需要吸收能量
B.总反应方程式可以表示为H2S+CH3OHH2O+CH3SH
C.过程④中,只形成了O—H键
D.反应前后催化剂的质量和化学性质没有改变
14.利用微生物燃料电池进行废水处理,可实现碳氮联合转化。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,其中M、N为厌氧微生物电极。下列有关叙述错误的是( )
A.负极反应式为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+
B.电池工作时,H+由M极区移向N极区
C.相同条件下,M极区生成的CO2与N极区生成的N2的体积之比为3∶2
D.好氧微生物反应器中发生的反应的离子方程式为N+2O2 N+2H++H2O
15.某化学小组测定酸性条件下KClO3溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率,所用的试剂为10 mL 0.1 mol·L-1KClO3溶液和10 mL 0.3 mol·L-1NaHSO3溶液,c(Cl-)随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应的离子方程式为Cl+3HS Cl-+3S+3H+
B.该反应在0~4 min内的平均反应速率v(Cl)=2.5×10-3 mol·L-1·min-1
C.在反应过程中,该反应的化学反应速率先增大后减小
D.起初反应速率很小,一段时间后反应速率明显增大,一定是反应放热温度升高的结果
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10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。
图1
(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。
图2
17.(10分)为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
甲 乙
(1)定性分析:如图甲所示,可通过观察 的快慢,定性比较得出结论。有同学提出将0.1 mol·L-1 FeCl3溶液改为 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液更为合理,其理由是 。
(2)定量分析:用图乙所示装置做对照实验,实验时均以生成40 mL气体为准,其他可能影响实验的因素均保持相同。实验中需要测量的数据是 。
(3)查阅资料得知:将Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液中后,溶液中会发生两个氧化还原反应,且两个反应中H2O2均参加了反应。试从催化剂的角度分析,这两个氧化还原反应的离子方程式分别是2Fe3++H2O2 2Fe2++O2↑+2H+和 。
18.(10分)为了探究化学反应的热效应,某兴趣小组进行了如下实验:
(1)将纯净的固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应),立即塞紧带玻璃弯管的塞子,发现管内红墨水的液面高度如图1、图2所示。
①若如图1所示,发生的反应(假设没有气体生成)是 (填“放热”或“吸热”)反应,X可以是 (填化学式,填一种即可)。
②若如图2所示,发生的反应(假设没有气体生成)是 (填“放热”或“吸热”)反应。以下选项中与其能量变化相同的是 (填字母)。
A.CO还原CuO的反应
B.CaCO3的分解反应
C.Al和Fe2O3的反应
(2)如图3所示,把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,试管中放入少量铝片,再滴入5 mL NaOH溶液。
①实验中观察到的现象是铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、 。
②产生上述现象的原因是 。
19.(12分)Ⅰ.铅蓄电池的电极材料分别是Pb和PbO2,电解质溶液为稀硫酸。工作时,该电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。根据上述情况判断:
(1)铅蓄电池的负极是 ,正极反应式为 。
(2)铅蓄电池工作时,其中电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,若制得Cl2 0.05 mol,电池内理论上消耗的H2SO4的物质的量是 mol。
Ⅱ.现有以下三种甲烷燃料电池:
(4)三种甲烷燃料电池中正极反应物均为 。
(5)碱性甲烷燃料电池中,a极反应式为 。
(6)酸性甲烷燃料电池中,b极反应式为 。
(7)熔融盐甲烷燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质,电池工作时,C向电极 (填“a”或“b”)移动。
20.(13分)某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:
实 验 序 号 实验 温度/ K 酸性KMnO4 溶液(含硫酸) H2C2O4 溶液 H2O 溶液变为无色所需时间/s
V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL
① 293 2 0.02 4 0.1 0 t1
② T1 2 0.02 3 0.1 V1 8
③ 313 2 0.02 V2 0.1 1 t2
(1)通过实验①②,可探究 的改变对化学反应速率的影响,其中V1= ,T1= ;通过实验 可探究温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若t1<8,则可以得出的结论是 。
(3)该反应中有无色无味气体产生且Mn被还原为Mn2+,写出相应反应的离子方程式: 。
(4)该小组的一位同学通过查阅资料发现,上述实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势如图所示,并认为造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应有某种特殊的作用,则该作用是 ,相应的粒子最可能是 。
答案全解全析
专题6 化学反应与能量变化
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.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。
3.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;H2O的分解反应是吸热反应,可知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。
4.A 根据①可知,W的金属活动性最弱;根据②可知X为原电池正极,Y为原电池负极,说明金属活动性:Y>X;根据③可知Z为原电池负极,Y为原电池正极,说明金属活动性:Z>Y。综上可知金属活动性:Z>Y>X>W,A正确。
5.C 恒容密闭容器内存在反应H2(g)+S(s) H2S(g),充入He,反应物浓度不变,对反应速率无影响,故A正确;锌与稀硫酸反应,反应实质为Zn+2H+ Zn2++H2↑,加入氯化钠溶液,氢离子浓度减小,反应速率减小,B正确;二氧化锰是固体,制氯气时,增加二氧化锰的用量,反应物浓度不变,反应速率不变,C错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,故D正确。
6.D SO3(g)的能量比等质量的SO3(s)的能量高,故SO2(g)+NO2(g) SO3(s)+NO(g)的ΔH2<-41.8 kJ·mol-1,即Q>41.8,A错误;可逆反应转化率不可能达到100%,增大压强不能使SO2全部转化为SO3,B错误;SO2的生成速率和NO的消耗速率相等,反应不一定达到平衡状态,C错误;反应中N元素由+4价降低为+2价,标准状况下,该反应中每生成22.4 L NO转移电子的数目约为×2×6.02×1023 mol-1=2×6.02×1023,D正确。
7.C 氢气在氧气中燃烧生成气态水的反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,气态水转化为液态水的过程放热,气态水的能量高于等质量的液态水,选C。
8.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,无法得出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。
9.C a点X的物质的量比b点大,说明参与反应的X较少,则反应进行到a点时放出的热量小于反应进行到b点时放出的热量,A项错误;催化剂能加快反应速率,缩短达到平衡的时间,故实线表示无催化剂的情形,B项错误;b、c两点之后,X的物质的量不再变化,说明反应已达到相应条件下的最大限度,C项正确;反应从开始到a点,X的物质的量减小了0.1 mol,浓度减小了=0.05 mol·L-1,所以v(X)==0.01 mol·L-1·min-1,则v(Y)=v(X)=0.005 mol·L-1·min-1,D项错误。
10.C 该装置为原电池,能将化学能转化为电能,A正确;该电池工作时,Zn电极为负极,通入空气的石墨电极为正极,即空气中的氧气在石墨电极上得到电子发生还原反应,B正确;原电池工作时,电子从负极流出经导线流回正极,即电子流向为Zn电极→导线→石墨电极,C错误;电解质溶液呈碱性,结合图示装置可写出正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,D正确。
11.D 2 min末,NO的物质的量为0.2 mol,则消耗NH3 0.2 mol,2 min末,NH3的物质的量为0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol,容器容积为2 L,则NH3的浓度为0.1 mol·L-1,A正确;0~2 min内,用NH3表示的平均反应速率为=0.05 mol·L-1· min-1,B正确;生成0.2 mol NO的同时生成0.3 mol H2O,C正确;若0.4 mol NH3完全反应,则生成NO 0.4 mol,浓度为0.2 mol·L-1,但该反应是可逆反应,不能进行到底,所以反应达平衡时,NO的浓度小于0.2 mol·L-1,D错误。
12.B 根据题给热化学方程式计算可得H2、CO、CH4的热值大小关系为H2>CH4>CO,A错误;反应①ΔH<0,是放热反应,即反应物的总能量大于生成物的总能量,所以反应①的反应过程可用题图表示,B正确;反应②ΔH<0,是放热反应,则反应②的逆过程为吸热反应,所以由反应②推出的反应的正确热化学方程式为CO2(g) CO(g)+O2(g) ΔH=282.6 kJ·mol-1,C错误;反应③表示1 molCH4(g)和足量O2(g)完全反应生成二氧化碳气体和液态水放热890.3 kJ,D错误。
13.C 由题图可知,过程①、②均为断键过程,需要吸收能量,A项正确;总反应为硫化氢和甲醇生成水和甲硫醇,总反应方程式可以表示为H2S+CH3OHH2O+CH3SH,B项正确;由题图可知,过程④中也形成了C—S键,C项错误;催化剂可以改变反应速率,且反应前后催化剂的质量和化学性质没有改变,D项正确。
14.C 据图可知微生物燃料电池中,CH3COO-生成CO2时失去电子发生氧化反应,则M为原电池的负极,N为原电池的正极。CH3COO-在负极生成CO2,其电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+,A正确;原电池工作时,阳离子由负极移向正极,即H+由M极区移向N极区,B正确;N在正极被还原为N2,其电极反应式为2N+12H++10e- N2↑+6H2O,由正、负极反应式和得失电子守恒可知,相同条件下,M极区生成的CO2和N极区生成的N2的体积之比为5∶2,C错误;N在好氧微生物反应器中转化为N,反应的离子方程式为N+2O2 N+2H++H2O,D正确。
15.D 根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,可得该反应的离子方程式为Cl++3H+,A正确;由题图中数据可知,该反应在0~4 min内的平均反应速率v(Cl-)==2.5×10-3 mol·L-1·min-1,v(Cl)=v(Cl-)=2.5×10-3 mol·L-1·min-1,B正确;由题图可知,该反应的化学反应速率先增大后减小,C正确;起初反应速率很小,一段时间后反应速率明显增大,可能是因为反应放热使体系温度升高,也可能是因为生成的Cl-对反应有催化作用等,D错误。
16.答案 (除标注外,每空1分)
(1)①② ③④ ⑥
(2)H····H (2分)
(3)吸收 180
(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2 molNO(g)时,断裂反应物中化学键吸收的总能量为946 kJ+498 kJ=144 4 kJ,形成生成物中化学键放出的总能量为2×632 kJ=126 4 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。
17.答案 (每空2分)
(1)产生气泡 0.05 排除阴离子不同对实验的干扰
(2)产生40 mL气体所需的时间
(3)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
解析 (1)该反应中产生气体,可根据生成气泡的快慢得出结论。氯化铁和硫酸铜中阴、阳离子都不同,硫酸铁和硫酸铜的阴离子相同,可以排除阴离子不同对实验的干扰,且应该保持Fe3+浓度仍为0.1 mol·L-1,故改为0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液更合理。
(3)已知①2H2O22H2O+O2↑,②2Fe3++H2O22Fe2++O2↑+2H+,由①-②得另一反应为2H++2Fe2++H2O22Fe3++2H2O。
18.答案 (除标注外,每空2分)
(1)①放热(1分) CaO(答案合理即可) ②吸热(1分) B
(2)①饱和澄清石灰水变浑浊 ②铝和NaOH溶液反应生成H2,且该反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低
解析 (1)①若如图1所示,体系内压强大于外界大气压,说明体系内气体膨胀,反应放热,故物质X可以是Na2O、CaO等。
②若如图2所示,体系内压强小于外界大气压,说明体系内气体体积缩小,反应吸热。CO还原CuO的反应为放热反应,CaCO3的分解反应为吸热反应,Al和Fe2O3的反应为放热反应。
(2)把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,向试管中放入少量铝片,再滴入5 mL NaOH溶液,铝和NaOH溶液反应生成H2,且该反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,烧杯中饱和澄清石灰水变浑浊。
19.答案 (除标注外,每空1分)
(1)Pb PbO2+2e-+4H++S PbSO4+2H2O(2分)
(2)增大 (3)0.1(2分) (4)O2
(5)CH4-8e-+10OH- C+7H2O(2分)
(6)O2+4e-+4H+ 2H2O(2分)
(7)a
解析 (1)根据铅蓄电池工作时的总反应可知,Pb发生氧化反应转化为PbSO4,即该电池负极是Pb,正极是PbO2,正极反应式为PbO2+2e-+4H++S PbSO4+2H2O。(2)由总反应知,铅蓄电池工作时,消耗硫酸的同时还生成了水,导致电解质溶液的pH增大。(3)制得Cl2 0.05 mol时,转移的电子为0.1 mol,而电池中每消耗2 mol H2SO4转移的电子为2 mol,那么电池中转移电子0.1 mol时理论上消耗H2SO4的物质的量是0.1 mol。(4)三种甲烷燃料电池工作时,通入CH4的电极为负极,通入O2或空气的电极为正极,且正极反应物均为O2。(5)a极通入CH4,在碱性条件下转化为C,电极反应式为CH4-8e-+10OH- C+7H2O。(6)b极通入O2,在酸性条件下得电子生成H2O,电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O。(7)C为阴离子,电池工作时,它向负极即电极a移动。
20.答案 (除标注外,每空2分)
(1)浓度(1分) 1(1分) 293(1分) ②③
(2)其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率加快(其他合理答案也可)
(3)2Mn+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O
(4)催化作用 Mn2+
解析 (1)分析题表中数据知,本实验是探究浓度、温度的变化对化学反应速率的影响。实验中,探究浓度(温度)对化学反应速率的影响时,要确保影响化学反应速率的其他因素相同。实验①②可探究草酸浓度对化学反应速率的影响,故温度应相同,T1=293;为使实验①②中KMnO4浓度相同,则溶液总体积均应为6 mL,故V1=1。实验③温度与另外两组不同,其他条件与实验②相同,故实验②③可探究温度对化学反应速率的影响,因此V2=3。
(2)由题表中实验①②的数据知,在其他条件相同的情况下,增大反应物浓度可加快化学反应速率。
(4)由题图知,反应中存在反应速率明显增大的过程,这表明反应中生成的某种粒子对该反应有催化作用,结合反应前后溶液成分知,该粒子是Mn2+。
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2026苏教版高中化学必修第二册
专题6 化学反应与能量变化
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Fe 56 Cu 64。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
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.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)
3.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
4.比较X、Y、Z、W四种金属的活动性,方案及相关现象如下:
①将四种金属各自浸入稀硫酸中,只有W表面无气泡产生;
②将X、Y用导线连接浸入稀硫酸中,X上产生气泡;
③将Y、Z用导线连接浸入稀硫酸中,Z质量减轻。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )
A.Z>Y>X>W B.Z>X>Y>W C.Z>Y>W>X D.Y>Z>X>W
5.下列关于化学反应速率的说法错误的是( )
A.恒容密闭容器中,存在反应H2(g)+S(s) H2S(g),充入He,化学反应速率不变
B.锌与稀硫酸反应时,加入氯化钠溶液,化学反应速率减小
C.实验制氯气时,增加二氧化锰的用量,能加快反应速率
D.恒容密闭容器中,存在反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),升高温度,正、逆反应速率都增大
6.NO2与SO2之间能发生反应:
SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH1=-41.8 kJ· mol-1。
SO2(g)+NO2(g) SO3(s)+NO(g) ΔH2=-Q kJ· mol-1。
下列有关说法正确的是( )
A.Q<41.8
B.增大压强能使SO2全部转化为SO3
C.SO2的生成速率和NO的消耗速率相等说明反应达到平衡状态
D.该反应中每生成22.4 L NO(标准状况下)转移电子的数目约等于2×6.02×1023
7.下列图像能准确表示氢气燃烧的热量变化的是( )
A. B.
C. D.
8.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:
t/minn/min实验序号(反应温度) 0 10 20 30 40 50 60
1(800 ℃) 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50
2(800 ℃) 1.2 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60
3(820 ℃) 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20
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,无法得出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
9.在2 L恒温密闭容器中通入气体X并发生反应:2X(g)Y(g)(正反应放热),X的物质的量n(X)随时间t变化的曲线如图所示(图中的两条曲线分别代表有、无催化剂的情形),下列叙述正确的是( )
A.反应进行到a点时放出的热量多于反应进行到b
点时放出的热量
B.实线表示有催化剂的情形
C.b、c两点表明反应在相应的条件下达到了最大限度
D.反应从开始到a点的平均反应速率可表示为v(Y)=0.01 mol·L-1·min-1
10.锌—空气电池具有环境友好、能量密度高、成本低等优点,该电池的结构如图所示,工作原理为2Zn+O2+2H2O 2Zn(OH)2。下列说法不正确的是( )
A.该电池可将化学能转化为电能
B.电池工作时,空气中的O2在石墨电极上发生还原反应
C.电子流向:石墨电极→导线→Zn电极
D.正极发生的电极反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
11.一定温度下,向2 L密闭容器中充入0.4 mol NH3和0.5 mol O2发生反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)。 2 min末,NO的物质的量为0.2 mol。下列有关说法不正确的是( )
A.2 min末,NH3的浓度为0.1 mol·L-1
B.0~2 min内,用NH3表示的平均反应速率为0.05 mol·L-1· min-1
C.2 min末,生成的H2O的物质的量为0.3 mol
D.反应达平衡时,NO的浓度为0.2 mol·L-1
12.H2、CO、CH4完全燃烧的热化学方程式可以分别表示为:
①H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-565.2 kJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.热值指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热量,H2、CO、CH4中热值最大的是CH4
B.反应①的反应过程可用右图表示
C.由反应②可推出:CO2(g) CO(g)+O2(g)的ΔH=-282.6 kJ·mol-1
D.反应③表示1 mol CH4(g)和足量O2(g)完全反应生成二氧化碳和气态水放热890.3 kJ
13.硫化氢与甲醇合成甲硫醇(CH3SH)的催化过程如图。下列说法中错误的是( )
A.过程①、②均需要吸收能量
B.总反应方程式可以表示为H2S+CH3OHH2O+CH3SH
C.过程④中,只形成了O—H键
D.反应前后催化剂的质量和化学性质没有改变
14.利用微生物燃料电池进行废水处理,可实现碳氮联合转化。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,其中M、N为厌氧微生物电极。下列有关叙述错误的是( )
A.负极反应式为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+
B.电池工作时,H+由M极区移向N极区
C.相同条件下,M极区生成的CO2与N极区生成的N2的体积之比为3∶2
D.好氧微生物反应器中发生的反应的离子方程式为N+2O2 N+2H++H2O
15.某化学小组测定酸性条件下KClO3溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率,所用的试剂为10 mL 0.1 mol·L-1KClO3溶液和10 mL 0.3 mol·L-1NaHSO3溶液,c(Cl-)随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应的离子方程式为Cl+3HS Cl-+3S+3H+
B.该反应在0~4 min内的平均反应速率v(Cl)=2.5×10-3 mol·L-1·min-1
C.在反应过程中,该反应的化学反应速率先增大后减小
D.起初反应速率很小,一段时间后反应速率明显增大,一定是反应放热温度升高的结果
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10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。
图1
(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。
图2
17.(10分)为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
甲 乙
(1)定性分析:如图甲所示,可通过观察 的快慢,定性比较得出结论。有同学提出将0.1 mol·L-1 FeCl3溶液改为 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液更为合理,其理由是 。
(2)定量分析:用图乙所示装置做对照实验,实验时均以生成40 mL气体为准,其他可能影响实验的因素均保持相同。实验中需要测量的数据是 。
(3)查阅资料得知:将Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液中后,溶液中会发生两个氧化还原反应,且两个反应中H2O2均参加了反应。试从催化剂的角度分析,这两个氧化还原反应的离子方程式分别是2Fe3++H2O2 2Fe2++O2↑+2H+和 。
18.(10分)为了探究化学反应的热效应,某兴趣小组进行了如下实验:
(1)将纯净的固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应),立即塞紧带玻璃弯管的塞子,发现管内红墨水的液面高度如图1、图2所示。
①若如图1所示,发生的反应(假设没有气体生成)是 (填“放热”或“吸热”)反应,X可以是 (填化学式,填一种即可)。
②若如图2所示,发生的反应(假设没有气体生成)是 (填“放热”或“吸热”)反应。以下选项中与其能量变化相同的是 (填字母)。
A.CO还原CuO的反应
B.CaCO3的分解反应
C.Al和Fe2O3的反应
(2)如图3所示,把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,试管中放入少量铝片,再滴入5 mL NaOH溶液。
①实验中观察到的现象是铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、 。
②产生上述现象的原因是 。
19.(12分)Ⅰ.铅蓄电池的电极材料分别是Pb和PbO2,电解质溶液为稀硫酸。工作时,该电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。根据上述情况判断:
(1)铅蓄电池的负极是 ,正极反应式为 。
(2)铅蓄电池工作时,其中电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,若制得Cl2 0.05 mol,电池内理论上消耗的H2SO4的物质的量是 mol。
Ⅱ.现有以下三种甲烷燃料电池:
(4)三种甲烷燃料电池中正极反应物均为 。
(5)碱性甲烷燃料电池中,a极反应式为 。
(6)酸性甲烷燃料电池中,b极反应式为 。
(7)熔融盐甲烷燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质,电池工作时,C向电极 (填“a”或“b”)移动。
20.(13分)某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:
实 验 序 号 实验 温度/ K 酸性KMnO4 溶液(含硫酸) H2C2O4 溶液 H2O 溶液变为无色所需时间/s
V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL
① 293 2 0.02 4 0.1 0 t1
② T1 2 0.02 3 0.1 V1 8
③ 313 2 0.02 V2 0.1 1 t2
(1)通过实验①②,可探究 的改变对化学反应速率的影响,其中V1= ,T1= ;通过实验 可探究温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若t1<8,则可以得出的结论是 。
(3)该反应中有无色无味气体产生且Mn被还原为Mn2+,写出相应反应的离子方程式: 。
(4)该小组的一位同学通过查阅资料发现,上述实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势如图所示,并认为造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应有某种特殊的作用,则该作用是 ,相应的粒子最可能是 。
答案全解全析
专题6 化学反应与能量变化
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.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。
3.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;H2O的分解反应是吸热反应,可知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。
4.A 根据①可知,W的金属活动性最弱;根据②可知X为原电池正极,Y为原电池负极,说明金属活动性:Y>X;根据③可知Z为原电池负极,Y为原电池正极,说明金属活动性:Z>Y。综上可知金属活动性:Z>Y>X>W,A正确。
5.C 恒容密闭容器内存在反应H2(g)+S(s) H2S(g),充入He,反应物浓度不变,对反应速率无影响,故A正确;锌与稀硫酸反应,反应实质为Zn+2H+ Zn2++H2↑,加入氯化钠溶液,氢离子浓度减小,反应速率减小,B正确;二氧化锰是固体,制氯气时,增加二氧化锰的用量,反应物浓度不变,反应速率不变,C错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,故D正确。
6.D SO3(g)的能量比等质量的SO3(s)的能量高,故SO2(g)+NO2(g) SO3(s)+NO(g)的ΔH2<-41.8 kJ·mol-1,即Q>41.8,A错误;可逆反应转化率不可能达到100%,增大压强不能使SO2全部转化为SO3,B错误;SO2的生成速率和NO的消耗速率相等,反应不一定达到平衡状态,C错误;反应中N元素由+4价降低为+2价,标准状况下,该反应中每生成22.4 L NO转移电子的数目约为×2×6.02×1023 mol-1=2×6.02×1023,D正确。
7.C 氢气在氧气中燃烧生成气态水的反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,气态水转化为液态水的过程放热,气态水的能量高于等质量的液态水,选C。
8.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,无法得出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。
9.C a点X的物质的量比b点大,说明参与反应的X较少,则反应进行到a点时放出的热量小于反应进行到b点时放出的热量,A项错误;催化剂能加快反应速率,缩短达到平衡的时间,故实线表示无催化剂的情形,B项错误;b、c两点之后,X的物质的量不再变化,说明反应已达到相应条件下的最大限度,C项正确;反应从开始到a点,X的物质的量减小了0.1 mol,浓度减小了=0.05 mol·L-1,所以v(X)==0.01 mol·L-1·min-1,则v(Y)=v(X)=0.005 mol·L-1·min-1,D项错误。
10.C 该装置为原电池,能将化学能转化为电能,A正确;该电池工作时,Zn电极为负极,通入空气的石墨电极为正极,即空气中的氧气在石墨电极上得到电子发生还原反应,B正确;原电池工作时,电子从负极流出经导线流回正极,即电子流向为Zn电极→导线→石墨电极,C错误;电解质溶液呈碱性,结合图示装置可写出正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,D正确。
11.D 2 min末,NO的物质的量为0.2 mol,则消耗NH3 0.2 mol,2 min末,NH3的物质的量为0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol,容器容积为2 L,则NH3的浓度为0.1 mol·L-1,A正确;0~2 min内,用NH3表示的平均反应速率为=0.05 mol·L-1· min-1,B正确;生成0.2 mol NO的同时生成0.3 mol H2O,C正确;若0.4 mol NH3完全反应,则生成NO 0.4 mol,浓度为0.2 mol·L-1,但该反应是可逆反应,不能进行到底,所以反应达平衡时,NO的浓度小于0.2 mol·L-1,D错误。
12.B 根据题给热化学方程式计算可得H2、CO、CH4的热值大小关系为H2>CH4>CO,A错误;反应①ΔH<0,是放热反应,即反应物的总能量大于生成物的总能量,所以反应①的反应过程可用题图表示,B正确;反应②ΔH<0,是放热反应,则反应②的逆过程为吸热反应,所以由反应②推出的反应的正确热化学方程式为CO2(g) CO(g)+O2(g) ΔH=282.6 kJ·mol-1,C错误;反应③表示1 molCH4(g)和足量O2(g)完全反应生成二氧化碳气体和液态水放热890.3 kJ,D错误。
13.C 由题图可知,过程①、②均为断键过程,需要吸收能量,A项正确;总反应为硫化氢和甲醇生成水和甲硫醇,总反应方程式可以表示为H2S+CH3OHH2O+CH3SH,B项正确;由题图可知,过程④中也形成了C—S键,C项错误;催化剂可以改变反应速率,且反应前后催化剂的质量和化学性质没有改变,D项正确。
14.C 据图可知微生物燃料电池中,CH3COO-生成CO2时失去电子发生氧化反应,则M为原电池的负极,N为原电池的正极。CH3COO-在负极生成CO2,其电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+,A正确;原电池工作时,阳离子由负极移向正极,即H+由M极区移向N极区,B正确;N在正极被还原为N2,其电极反应式为2N+12H++10e- N2↑+6H2O,由正、负极反应式和得失电子守恒可知,相同条件下,M极区生成的CO2和N极区生成的N2的体积之比为5∶2,C错误;N在好氧微生物反应器中转化为N,反应的离子方程式为N+2O2 N+2H++H2O,D正确。
15.D 根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,可得该反应的离子方程式为Cl++3H+,A正确;由题图中数据可知,该反应在0~4 min内的平均反应速率v(Cl-)==2.5×10-3 mol·L-1·min-1,v(Cl)=v(Cl-)=2.5×10-3 mol·L-1·min-1,B正确;由题图可知,该反应的化学反应速率先增大后减小,C正确;起初反应速率很小,一段时间后反应速率明显增大,可能是因为反应放热使体系温度升高,也可能是因为生成的Cl-对反应有催化作用等,D错误。
16.答案 (除标注外,每空1分)
(1)①② ③④ ⑥
(2)H····H (2分)
(3)吸收 180
(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2 molNO(g)时,断裂反应物中化学键吸收的总能量为946 kJ+498 kJ=144 4 kJ,形成生成物中化学键放出的总能量为2×632 kJ=126 4 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。
17.答案 (每空2分)
(1)产生气泡 0.05 排除阴离子不同对实验的干扰
(2)产生40 mL气体所需的时间
(3)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
解析 (1)该反应中产生气体,可根据生成气泡的快慢得出结论。氯化铁和硫酸铜中阴、阳离子都不同,硫酸铁和硫酸铜的阴离子相同,可以排除阴离子不同对实验的干扰,且应该保持Fe3+浓度仍为0.1 mol·L-1,故改为0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液更合理。
(3)已知①2H2O22H2O+O2↑,②2Fe3++H2O22Fe2++O2↑+2H+,由①-②得另一反应为2H++2Fe2++H2O22Fe3++2H2O。
18.答案 (除标注外,每空2分)
(1)①放热(1分) CaO(答案合理即可) ②吸热(1分) B
(2)①饱和澄清石灰水变浑浊 ②铝和NaOH溶液反应生成H2,且该反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低
解析 (1)①若如图1所示,体系内压强大于外界大气压,说明体系内气体膨胀,反应放热,故物质X可以是Na2O、CaO等。
②若如图2所示,体系内压强小于外界大气压,说明体系内气体体积缩小,反应吸热。CO还原CuO的反应为放热反应,CaCO3的分解反应为吸热反应,Al和Fe2O3的反应为放热反应。
(2)把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,向试管中放入少量铝片,再滴入5 mL NaOH溶液,铝和NaOH溶液反应生成H2,且该反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,烧杯中饱和澄清石灰水变浑浊。
19.答案 (除标注外,每空1分)
(1)Pb PbO2+2e-+4H++S PbSO4+2H2O(2分)
(2)增大 (3)0.1(2分) (4)O2
(5)CH4-8e-+10OH- C+7H2O(2分)
(6)O2+4e-+4H+ 2H2O(2分)
(7)a
解析 (1)根据铅蓄电池工作时的总反应可知,Pb发生氧化反应转化为PbSO4,即该电池负极是Pb,正极是PbO2,正极反应式为PbO2+2e-+4H++S PbSO4+2H2O。(2)由总反应知,铅蓄电池工作时,消耗硫酸的同时还生成了水,导致电解质溶液的pH增大。(3)制得Cl2 0.05 mol时,转移的电子为0.1 mol,而电池中每消耗2 mol H2SO4转移的电子为2 mol,那么电池中转移电子0.1 mol时理论上消耗H2SO4的物质的量是0.1 mol。(4)三种甲烷燃料电池工作时,通入CH4的电极为负极,通入O2或空气的电极为正极,且正极反应物均为O2。(5)a极通入CH4,在碱性条件下转化为C,电极反应式为CH4-8e-+10OH- C+7H2O。(6)b极通入O2,在酸性条件下得电子生成H2O,电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O。(7)C为阴离子,电池工作时,它向负极即电极a移动。
20.答案 (除标注外,每空2分)
(1)浓度(1分) 1(1分) 293(1分) ②③
(2)其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率加快(其他合理答案也可)
(3)2Mn+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O
(4)催化作用 Mn2+
解析 (1)分析题表中数据知,本实验是探究浓度、温度的变化对化学反应速率的影响。实验中,探究浓度(温度)对化学反应速率的影响时,要确保影响化学反应速率的其他因素相同。实验①②可探究草酸浓度对化学反应速率的影响,故温度应相同,T1=293;为使实验①②中KMnO4浓度相同,则溶液总体积均应为6 mL,故V1=1。实验③温度与另外两组不同,其他条件与实验②相同,故实验②③可探究温度对化学反应速率的影响,因此V2=3。
(2)由题表中实验①②的数据知,在其他条件相同的情况下,增大反应物浓度可加快化学反应速率。
(4)由题图知,反应中存在反应速率明显增大的过程,这表明反应中生成的某种粒子对该反应有催化作用,结合反应前后溶液成分知,该粒子是Mn2+。
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