第2章 化学键 化学反应规律--2026鲁科版高中化学必修第二册章节练
文档属性
| 名称 | 第2章 化学键 化学反应规律--2026鲁科版高中化学必修第二册章节练 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 603.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-04 18:57:31 | ||
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文档简介
2026鲁科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.近年来,我国科技创新成果丰硕。下列相关的叙述正确的是( )
A.突破量子通信技术——作为传输介质的光纤其主要成分为硅
B.“飞天”宇航服所用的碳化硅陶瓷和碳纤维属于金属材料
C.首个海上二氧化碳封存示范工程投用——CO2液化时,其共价键被破坏
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.反应2NH3+NaClO N2H4+NaCl+H2O可用于制备N2H4。下列说法正确的是( )
A.中子数为8的氮原子:78N
B.Na+的结构示意图:
C.NH3的电子式:H··N··H··H
D.N2H4分子中既含极性键又含非极性键
3.下列有关化学键的说法错误的是( )
A.共价化合物中一定只含有共价键
B.干冰升华时,共价键不会发生断裂
C.Cl2溶于水,既有共价键的断裂又有共价键的形成
D.CaCl2和NaOH的化学键类型完全相同,都属于离子化合物
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.氮氧化物也可用氨气作为脱硝剂除去,如NO和NH3在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g)。恒温条件下在容积可变的恒压密闭容器中发生上述反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A.反应速率v正(NH3)=v逆(N2)
B.容器内压强不随时间而发生变化
C.有12 mol N—H键断裂的同时生成5 mol 键
D.混合气体的密度不随时间的变化而变化
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:
t/minn/mol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.“海泥电池”既可用于深海水下仪器的电源补给,又有利于海洋环境污染治理。电池工作原理如图所示,其中微生物代谢产物显酸性。下列说法正确的是 ( )
A.微生物作用下发生反应:2CH2O+SO42-+H+ 2CO2+HS-+2H2O
B.H+从海水层通过交接面向海底沉积层移动
C.除去6.0 g CH2O,A电极消耗2.24 L O2
D.温度越高,反应进行越迅速,污染治理效果越好
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.工业上苯乙烯()的生产主要采用乙苯(C6H5CH2CH3)脱氢工艺:C6H5CH2CH3(g)(g)+H2(g)。在一定温度下,无催化剂存在时,向反应器中充入C6H5CH2CH3(g),该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.曲线②表示的是逆反应的v-t关系
B.t2时刻体系处于平衡状态,反应停止
C.反应进行到t2时,体系中各物质的物质的量相等
D.一般催化剂存在时,正、逆反应速率均增大
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(NO3-)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.工业制硫酸中的一步重要反应是SO2的催化氧化:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法不正确的是 ( )
A.升高温度,化学反应速率增大
B.使用合适的催化剂,化学反应速率增大
C.达到平衡时,正反应和逆反应的速率相等
D.达到平衡时,SO2能100%转化为SO3
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)利用化学反应不仅可以得到新物质,还能获取能量或实现不同形式能量之间的转化。已知下列化学反应:
ⅰ.氢气燃烧:2H2+O2 2H2O;
ⅱ.太阳光分解水制氢气:2H2O 2H2↑+O2↑。
(1)反应ⅰ、ⅱ不互为可逆反应,原因是 。?
(2)从能量转化角度分析,反应ⅱ为 (填“吸热”或“放热”)反应。?
(3)目前,氢能源汽车已在我国多个城市亮相,氢能源汽车的心脏是氢氧燃料电池。某种氢氧燃料电池的内部结构如图所示:
①a处通入的气体是 (填“H2”或“O2”)。b处通入的气体发生 (填“氧化”或“还原”)反应。?
②若该电池所用电解质溶液为NaOH溶液,则负极的电极反应式为 ;电池每消耗标准状况下5.6 L H2,电路中通过的电子的物质的量为 mol。?
17.(12分)按要求回答以下问题。
(1)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:
实验编号
锌的形态
反应温度/℃
收集100 mL氢气所需时间/s
Ⅰ
薄片
15
200
Ⅱ
薄片
25
90
Ⅲ
粉末
25
10
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。
实验装置
现象
Ⅰ中:Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色;
Ⅱ中:按如图方式连接,Fe表面产生红棕色气泡,而后停止;Cu表面始终产生红棕色气泡
(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。
实验装置
实验现象
电流计指针向右偏转,镁片、铝片表面产生无色气泡
(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)硫酸是重要的化工原料。
Ⅰ.以黄铁矿为原料制备硫酸的原理示意图如下:
(1)为了加快过程ⅰ的反应速率,可采取的措施有 (写出一条即可)。?
(2)假设过程ⅱ的反应在2 L密闭容器内发生,其中n(SO2)随时间的变化如表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
n(SO2)/mol
10.0
7.0
5.0
4.0
3.3
3.0
3.0
3.0
①2 min内,O2的平均反应速率为 mol/(L·min),2 min时,SO3的生成速率 SO3的消耗速率(填“>”“<”或“=”),在该条件下平衡时SO2的转化率为 。?
②该反应能量变化曲线如图所示,由图得该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。在与①相同条件下,将2 mol SO2和1 mol O2通入2 L密闭容器中发生上述反应,放出或吸收的热量 196.6 kJ(填“>”“<”或“=”)。?
Ⅱ.硫酸制备也可通过电化学方式实现,原理如图所示。
(3)该电池放电时,SO2被 (填“氧化”或“还原”),H+移动方向为 (填“a→b”或“b→a”)。?
(4)该电池负极的电极反应式为 。?
答案全解全析
1.D 光纤的主要成分是二氧化硅,A错误;碳化硅陶瓷和碳纤维材料都是新型无机非金属材料,B错误;二氧化碳液化时,不破坏分子内的共价键,C错误;锂电池具有质量轻、体积小、比能量高的特点,D正确。
2.D 中子数为8的氮原子,质量数是15,可表示为?715N,A错误;Na+的结构示意图为,B错误;NH3的电子式为H··N··H····H,C错误;N2H4为共价化合物,其结构式为,既含有N—N非极性键,又含有N—H极性键,D正确。
3.D 共价化合物中一定不含离子键,只含共价键,A正确;干冰升华时破坏分子间作用力,CO2分子内的共价键未断裂,B正确;Cl2溶于水时Cl—Cl键断裂,生成HCl和HClO,有共价键的形成,C正确;CaCl2仅含离子键,NaOH含离子键和共价键,化学键类型不完全相同,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.D 正反应中NH3的消耗速率与逆反应中N2的消耗速率之比应为4∶5,反应速率v正(NH3)=v逆(N2)不符合化学计量数之比,不能说明反应达到平衡,故A不符合题意;容器为恒压条件,压强始终不变,容器内压强不随时间而发生变化,反应不一定达到平衡,故B不符合题意;12 mol N—H键断裂与5 mol 键生成仅表示正反应方向,不能判断正、逆反应速率是否相等,反应不一定达到平衡,故C不符合题意;反应前后气体物质的量是变量,恒压条件下,容器体积是变量,气体总质量不变,所以气体密度是变量,当密度不变时,反应一定达到平衡状态,故D符合题意。
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0.9mol·L-13 s=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)=(0.80-0.67)mol2 L10min=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具体时间相同,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.A 由题图可知,A电极是正极,B电极是负极。微生物作用下CH2O和硫酸根离子在酸性条件下生成二氧化碳、HS-和水,离子方程式为2CH2O+SO42-+H+ 2CO2+HS-+2H2O,A正确;阳离子向正极移动,则H+从海底沉积层通过交接面向海水层移动,B错误;没有指出气体所处状况,不确定消耗氧气的体积,C错误;温度过高会使微生物失去活性,导致反应速率减慢,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.AD 向反应器中充入C6H5CH2CH3(g),随着反应进行,正反应速率逐渐减小,曲线①表示正反应的v-t关系,曲线②表示逆反应的v-t关系,A正确;t2时刻反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等,但反应未停止,是动态平衡,B错误;t2时刻反应达到平衡状态,体系中各物质的物质的量不一定相等,C错误;一般催化剂存在时,正、逆反应速率均增大,D正确。
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NO3-得电子变成NH4+,不利于降低溶液中的含氮量,D项错误。
14.D 升高温度,可以加快化学反应速率,故A正确;合适的催化剂能加快化学反应速率,故B正确;达到平衡时,正反应和逆反应的速率相等,故C正确;反应为可逆反应,达到平衡时,SO2不能100%转化为SO3,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)两者的反应条件不同
(2)吸热
(3)①H2 还原 ②H2-2e-+2OH- 2H2O 0.5
解析 (1)氢气燃烧和太阳光分解水制氢气的反应条件不同,因此两者不互为可逆反应。
(2)从能量转化角度分析,反应ⅱ太阳光分解水制氢气属于吸热反应。
(3)①根据电子移动的方向可知左侧电极气体失电子,应为负极,则a处通入的气体是H2,发生氧化反应;b处通入的气体为O2,得电子发生还原反应。②负极通入H2,电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O;标准状况下5.6 L H2的物质的量为0.25 mol,根据负极电极反应式可知,电路中通过的电子的物质的量为0.25 mol×2=0.5 mol。
17.答案 (除标注外,每空1分)
(1)①② ③④ ⑥
(2)H··N··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··N··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)镁片表面产生无色气泡,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片表面产生无色气泡,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1分)
(1)粉碎黄铁矿或适当增大氧气浓度等(合理即可)
(2)①0.625(2分) > 70%(2分) ②放热 <
(3)氧化 a→b
(4)SO2-2e-+2H2O 4H++SO42-(2分)
解析 (1)增大接触面积、增大反应物浓度、适当升温等都可以加快反应速率,因此加快过程ⅰ的反应速率,可采取的措施有粉碎黄铁矿或适当增大氧气浓度等。
(2)①2 min内,消耗SO2的物质的量为5.0 mol,则消耗O2的物质的量为2.5 mol,O2的平均反应速率v(O2)=2.5mol2 L×2min=0.625 mol/(L·min);2 min时,还没达到平衡,反应正向进行,故v正>v逆,则v正(SO3)>v逆(SO3),在该条件下,达平衡时SO2为3.0 mol,可知SO2转化了7.0 mol,反应达到平衡时,SO2的转化率为7.0mol10.0mol×100%=70%。②由题图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应;由于SO2与O2的反应为可逆反应,反应物不能反应完全,因此将2 mol SO2和1 mol O2通入2 L密闭容器中发生题给反应,放出的热量小于196.6 kJ。
(3)该电池放电时,SO2被氧化为硫酸,则a为负极,b为正极,原电池工作时阳离子向正极移动,则H+移动方向为a→b。
(4)该电池的负极SO2转化为硫酸,电极反应式为SO2-2e-+2H2O 4H++SO42-。
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.近年来,我国科技创新成果丰硕。下列相关的叙述正确的是( )
A.突破量子通信技术——作为传输介质的光纤其主要成分为硅
B.“飞天”宇航服所用的碳化硅陶瓷和碳纤维属于金属材料
C.首个海上二氧化碳封存示范工程投用——CO2液化时,其共价键被破坏
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.反应2NH3+NaClO N2H4+NaCl+H2O可用于制备N2H4。下列说法正确的是( )
A.中子数为8的氮原子:78N
B.Na+的结构示意图:
C.NH3的电子式:H··N··H··H
D.N2H4分子中既含极性键又含非极性键
3.下列有关化学键的说法错误的是( )
A.共价化合物中一定只含有共价键
B.干冰升华时,共价键不会发生断裂
C.Cl2溶于水,既有共价键的断裂又有共价键的形成
D.CaCl2和NaOH的化学键类型完全相同,都属于离子化合物
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.氮氧化物也可用氨气作为脱硝剂除去,如NO和NH3在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g)。恒温条件下在容积可变的恒压密闭容器中发生上述反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A.反应速率v正(NH3)=v逆(N2)
B.容器内压强不随时间而发生变化
C.有12 mol N—H键断裂的同时生成5 mol 键
D.混合气体的密度不随时间的变化而变化
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:
t/minn/mol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.“海泥电池”既可用于深海水下仪器的电源补给,又有利于海洋环境污染治理。电池工作原理如图所示,其中微生物代谢产物显酸性。下列说法正确的是 ( )
A.微生物作用下发生反应:2CH2O+SO42-+H+ 2CO2+HS-+2H2O
B.H+从海水层通过交接面向海底沉积层移动
C.除去6.0 g CH2O,A电极消耗2.24 L O2
D.温度越高,反应进行越迅速,污染治理效果越好
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.工业上苯乙烯()的生产主要采用乙苯(C6H5CH2CH3)脱氢工艺:C6H5CH2CH3(g)(g)+H2(g)。在一定温度下,无催化剂存在时,向反应器中充入C6H5CH2CH3(g),该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.曲线②表示的是逆反应的v-t关系
B.t2时刻体系处于平衡状态,反应停止
C.反应进行到t2时,体系中各物质的物质的量相等
D.一般催化剂存在时,正、逆反应速率均增大
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(NO3-)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.工业制硫酸中的一步重要反应是SO2的催化氧化:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法不正确的是 ( )
A.升高温度,化学反应速率增大
B.使用合适的催化剂,化学反应速率增大
C.达到平衡时,正反应和逆反应的速率相等
D.达到平衡时,SO2能100%转化为SO3
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)利用化学反应不仅可以得到新物质,还能获取能量或实现不同形式能量之间的转化。已知下列化学反应:
ⅰ.氢气燃烧:2H2+O2 2H2O;
ⅱ.太阳光分解水制氢气:2H2O 2H2↑+O2↑。
(1)反应ⅰ、ⅱ不互为可逆反应,原因是 。?
(2)从能量转化角度分析,反应ⅱ为 (填“吸热”或“放热”)反应。?
(3)目前,氢能源汽车已在我国多个城市亮相,氢能源汽车的心脏是氢氧燃料电池。某种氢氧燃料电池的内部结构如图所示:
①a处通入的气体是 (填“H2”或“O2”)。b处通入的气体发生 (填“氧化”或“还原”)反应。?
②若该电池所用电解质溶液为NaOH溶液,则负极的电极反应式为 ;电池每消耗标准状况下5.6 L H2,电路中通过的电子的物质的量为 mol。?
17.(12分)按要求回答以下问题。
(1)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:
实验编号
锌的形态
反应温度/℃
收集100 mL氢气所需时间/s
Ⅰ
薄片
15
200
Ⅱ
薄片
25
90
Ⅲ
粉末
25
10
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。
实验装置
现象
Ⅰ中:Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色;
Ⅱ中:按如图方式连接,Fe表面产生红棕色气泡,而后停止;Cu表面始终产生红棕色气泡
(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。
实验装置
实验现象
电流计指针向右偏转,镁片、铝片表面产生无色气泡
(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)硫酸是重要的化工原料。
Ⅰ.以黄铁矿为原料制备硫酸的原理示意图如下:
(1)为了加快过程ⅰ的反应速率,可采取的措施有 (写出一条即可)。?
(2)假设过程ⅱ的反应在2 L密闭容器内发生,其中n(SO2)随时间的变化如表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
n(SO2)/mol
10.0
7.0
5.0
4.0
3.3
3.0
3.0
3.0
①2 min内,O2的平均反应速率为 mol/(L·min),2 min时,SO3的生成速率 SO3的消耗速率(填“>”“<”或“=”),在该条件下平衡时SO2的转化率为 。?
②该反应能量变化曲线如图所示,由图得该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。在与①相同条件下,将2 mol SO2和1 mol O2通入2 L密闭容器中发生上述反应,放出或吸收的热量 196.6 kJ(填“>”“<”或“=”)。?
Ⅱ.硫酸制备也可通过电化学方式实现,原理如图所示。
(3)该电池放电时,SO2被 (填“氧化”或“还原”),H+移动方向为 (填“a→b”或“b→a”)。?
(4)该电池负极的电极反应式为 。?
答案全解全析
1.D 光纤的主要成分是二氧化硅,A错误;碳化硅陶瓷和碳纤维材料都是新型无机非金属材料,B错误;二氧化碳液化时,不破坏分子内的共价键,C错误;锂电池具有质量轻、体积小、比能量高的特点,D正确。
2.D 中子数为8的氮原子,质量数是15,可表示为?715N,A错误;Na+的结构示意图为,B错误;NH3的电子式为H··N··H····H,C错误;N2H4为共价化合物,其结构式为,既含有N—N非极性键,又含有N—H极性键,D正确。
3.D 共价化合物中一定不含离子键,只含共价键,A正确;干冰升华时破坏分子间作用力,CO2分子内的共价键未断裂,B正确;Cl2溶于水时Cl—Cl键断裂,生成HCl和HClO,有共价键的形成,C正确;CaCl2仅含离子键,NaOH含离子键和共价键,化学键类型不完全相同,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.D 正反应中NH3的消耗速率与逆反应中N2的消耗速率之比应为4∶5,反应速率v正(NH3)=v逆(N2)不符合化学计量数之比,不能说明反应达到平衡,故A不符合题意;容器为恒压条件,压强始终不变,容器内压强不随时间而发生变化,反应不一定达到平衡,故B不符合题意;12 mol N—H键断裂与5 mol 键生成仅表示正反应方向,不能判断正、逆反应速率是否相等,反应不一定达到平衡,故C不符合题意;反应前后气体物质的量是变量,恒压条件下,容器体积是变量,气体总质量不变,所以气体密度是变量,当密度不变时,反应一定达到平衡状态,故D符合题意。
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0.9mol·L-13 s=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)=(0.80-0.67)mol2 L10min=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具体时间相同,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.A 由题图可知,A电极是正极,B电极是负极。微生物作用下CH2O和硫酸根离子在酸性条件下生成二氧化碳、HS-和水,离子方程式为2CH2O+SO42-+H+ 2CO2+HS-+2H2O,A正确;阳离子向正极移动,则H+从海底沉积层通过交接面向海水层移动,B错误;没有指出气体所处状况,不确定消耗氧气的体积,C错误;温度过高会使微生物失去活性,导致反应速率减慢,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.AD 向反应器中充入C6H5CH2CH3(g),随着反应进行,正反应速率逐渐减小,曲线①表示正反应的v-t关系,曲线②表示逆反应的v-t关系,A正确;t2时刻反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等,但反应未停止,是动态平衡,B错误;t2时刻反应达到平衡状态,体系中各物质的物质的量不一定相等,C错误;一般催化剂存在时,正、逆反应速率均增大,D正确。
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NO3-得电子变成NH4+,不利于降低溶液中的含氮量,D项错误。
14.D 升高温度,可以加快化学反应速率,故A正确;合适的催化剂能加快化学反应速率,故B正确;达到平衡时,正反应和逆反应的速率相等,故C正确;反应为可逆反应,达到平衡时,SO2不能100%转化为SO3,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)两者的反应条件不同
(2)吸热
(3)①H2 还原 ②H2-2e-+2OH- 2H2O 0.5
解析 (1)氢气燃烧和太阳光分解水制氢气的反应条件不同,因此两者不互为可逆反应。
(2)从能量转化角度分析,反应ⅱ太阳光分解水制氢气属于吸热反应。
(3)①根据电子移动的方向可知左侧电极气体失电子,应为负极,则a处通入的气体是H2,发生氧化反应;b处通入的气体为O2,得电子发生还原反应。②负极通入H2,电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O;标准状况下5.6 L H2的物质的量为0.25 mol,根据负极电极反应式可知,电路中通过的电子的物质的量为0.25 mol×2=0.5 mol。
17.答案 (除标注外,每空1分)
(1)①② ③④ ⑥
(2)H··N··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··N··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)镁片表面产生无色气泡,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片表面产生无色气泡,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1分)
(1)粉碎黄铁矿或适当增大氧气浓度等(合理即可)
(2)①0.625(2分) > 70%(2分) ②放热 <
(3)氧化 a→b
(4)SO2-2e-+2H2O 4H++SO42-(2分)
解析 (1)增大接触面积、增大反应物浓度、适当升温等都可以加快反应速率,因此加快过程ⅰ的反应速率,可采取的措施有粉碎黄铁矿或适当增大氧气浓度等。
(2)①2 min内,消耗SO2的物质的量为5.0 mol,则消耗O2的物质的量为2.5 mol,O2的平均反应速率v(O2)=2.5mol2 L×2min=0.625 mol/(L·min);2 min时,还没达到平衡,反应正向进行,故v正>v逆,则v正(SO3)>v逆(SO3),在该条件下,达平衡时SO2为3.0 mol,可知SO2转化了7.0 mol,反应达到平衡时,SO2的转化率为7.0mol10.0mol×100%=70%。②由题图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应;由于SO2与O2的反应为可逆反应,反应物不能反应完全,因此将2 mol SO2和1 mol O2通入2 L密闭容器中发生题给反应,放出的热量小于196.6 kJ。
(3)该电池放电时,SO2被氧化为硫酸,则a为负极,b为正极,原电池工作时阳离子向正极移动,则H+移动方向为a→b。
(4)该电池的负极SO2转化为硫酸,电极反应式为SO2-2e-+2H2O 4H++SO42-。