课时作业7 化学能与热能
一、选择题
1．下列变化中，一定不存在化学能与热能相互转化的是( )
A．木柴燃烧 B．白磷自燃
C．燃放爆竹 D．干冰升华
【答案】 D
2．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】 化学反应的本质是化学键的断裂和形成，表现为有新物质生成，并伴随着能量的变化，而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同，也可能不相同，C正确。
【答案】 C
3．石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化为金刚石时，要吸收a kJ的能量。下列说法中正确的是( )
①石墨不如金刚石稳定 ②金刚石不如石墨稳定 ③等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多 ④等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
【解析】 由石墨完全转化为金刚石时吸热，说明石墨的能量比金刚石低，石墨比金刚石更稳定；同质量的石墨和金刚石完全燃烧时，消耗氧气的量相同，生成同样多的二氧化碳，由于金刚石的能量高，所以金刚石燃烧后放出的能量要多。
【答案】 B
4．下列变化中属于吸热反应的是( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变成白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A．①④ B．②③
C．①④⑤ D．②④
【解析】 放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为⑤，吸热反应为②④，液态水汽化是吸热过程，浓H2SO4稀释是放热过程，二者均为物理变化。
【答案】 D
5．参照反应Br＋H2―→HBr＋H的能量随反应过程变化的示意图(如下图所示)，下列叙述中正确的是( )
A．反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
B．正反应为吸热反应
C．该反应的逆反应是吸热过程
D．从图中可以看出，HBr的能量一定高于H2的能量
【解析】 从示意图中可以看出，反应物Br＋H2先吸收117 kJ·mol－1能量，然后放出42 kJ·mol－1能量。由于总能量是守恒的，因此反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，则正反应是吸热反应，逆反应是放热反应，故A、C两项错误，B项正确。根据图中信息，不能看出HBr与H2的能量谁高谁低，D项错误。
【答案】 B
6．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。由此可知( )
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．NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量
【解析】 醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为产物内部的能量储存在产物中，B正确；由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，是各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。
【答案】 B
7．断裂下列化学键需要吸收的能量分别为H—H键436 kJ/mol；F—F键153 kJ/mol；H—F键565 kJ/mol。下列说法正确的是( )
A．H2与F2反应需要吸收能量
B．2 L HF气体分解成1 L H2和1 L F2吸收541 kJ的能量
C．1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的能量小于541 kJ
D．在相同条件下，1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF气体的能量
【解析】 A项，1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol HF时，断裂旧化学键吸收的能量＝436 kJ＋153 kJ＝589 kJ，形成新化学键释放的能量＝2×565 kJ＝1 130 kJ，因为吸收的能量小于释放的能量，故该反应过程会释放能量，错误；B项，依据题目提供的数据。可知2 mol HF气体分解成1 mol H2和1 mol F2时吸收541 kJ的能量，错误；C项，HF由气态变为液态时要放出能量，所以1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的能量大于541 kJ，错误；D项，H2与F2的反应是放热反应，说明在相同条件下，反应物的总能量大于生成物的总能量，正确。
【答案】 D
8．下列反应一定属于放热反应的是( )
A．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应
B．能量变化如图所示的反应
C．化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应
D．不需要加热就能发生的反应
【解析】 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应；生成物的总能量比反应物的总能量多的反应为吸热反应；化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应为放热反应；不需要加热就能发生的反应可能为吸热反应，也可能为放热反应。
【答案】 C
9．利用含碳化合物合成新燃料是发展低碳经济的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)的反应过程中能量变化情况如图所示。下列判断正确的是( )
A．生成1 mol CH3OH(g)吸收91 kJ能量
B．用碳制备原料气CO、H2的反应属于放热反应
C．反应物的总能量大于生成物的总能量
D．如果该反应生成液态CH3OH，则释放的热量更少
【解析】 A项，根据图示，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应是放热反应，错误；B项，碳与水蒸气在高温下反应生成CO、H2的反应属于吸热反应，错误；C项，根据图示可知正确；D项，CH3OH由气态变为液态要释放热量，故生成液态CH3OH时释放的热量更多，错误。
【答案】 C
10．下列关于能源的说法不正确的是( )
A．物质的化学能可在不同条件下转变成热能、电能为人类所使用
B．太阳能能直接转化为化学能
C．全面推广利用氢能，禁止在任何条件下利用任何化石燃料
D．在西部和沿海地区兴建风力发电站，解决能源问题
【解析】 A项，物质燃烧将化学能转化为热能，原电池将化学能转化为电能，正确；B项，植物的光合作用就是将太阳能直接转化为化学能，正确；C项，禁止在任何条件下利用任何化石燃料是不现实的，错误；D项，风力发电是将风能转化为电能，解决能源问题，正确。
【答案】 C
二、非选择题
11．在25℃、101 kPa的条件下，断裂1 mol H—H键吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl键吸收243 kJ能量，形成1 mol H—Cl键放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用下图表示：
请回答下列有关问题：
(1)反应物断键吸收的总能量为________。
(2)生成物成键放出的总能量为________。
(3)判断H2＋Cl2===2HCl反应是________(填“吸收”或“放出”)能量。
(4)反应物的总能量________(填“>”、“＝”或“<”)生成物的总能量。
【解析】 (1)反应物断键吸收的总能量应该是断裂1 mol H—H键与1 mol Cl—Cl键吸收的能量之和，即436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。
(2)生成物成键放出的总能量为2×431 kJ＝862 kJ。
(3)、(4)由于吸收的总能量小于放出的总能量，所以反应放热即反应物的总能量大于生成物的总能量。
【答案】 (1)679 kJ (2)862 kJ (3)放出 (4)>
12．如图所示，把试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中，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H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。
【答案】 (1)镁片上有大量气泡产生；镁片逐渐溶解；烧杯中析出晶体
(2)镁与盐酸反应产生H2，该反应放热，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2晶体
(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(4)小于
13．在一个小烧杯里加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10 g氯化铵晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题：
(1)写出反应的化学方程式：________________。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是__________________________________________。
(3)如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是(答出三个或三个以上原因)______________________________________________________________________________。
(4)如果没有看到“结冰”现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？__________________________________(答出两种方案)。
(5)该反应在常温下就可进行，说明________________。
【解析】 本题考查了化学反应中的能量变化以及吸热反应、放热反应与反应条件的关系。以Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体的反应为背景考查了分析问题、解决问题的能力和实验设计能力。反应放出或吸收的热量可以通过触觉感知，也可以通过温度计测量。
【答案】 (1)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋10H2O＋2NH3↑
(2)使反应物充分混合，迅速发生反应，使体系的温度降低
(3)①反应物未进行快速搅拌；②玻璃片上滴加的水太多；③氢氧化钡晶体已部分失水；④环境温度太高；⑤试剂用量太少；⑥氢氧化钡晶体未研成粉末(答案合理即可)
(4)第一种方案：在烧杯中的反应物中插入温度计，通过测量，发现反应后温度计的示数下降，说明反应是吸热反应；第二种方案：用皮肤感受，感觉烧杯外壁很凉，说明此反应为吸热反应
(5)有的吸热反应不需要加热也可发生
14．某化学小组对“生石灰与水反应是显著放热反应”进行了实验探究，除用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案，实验装置如图所示。
(1)甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是__________________________，说明反应放热。 (下列装置中支撑及捆绑等仪器已略去)
(2)乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是(接①)______________________，(接②)__________________，说明反应放热。
(3)丙方案：用胶头滴管向盛放有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中有适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是________________________________，说明反应放热，其原因是____________________________。
【解析】 (1)甲方案：用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，氧化钙可以和水反应生成氢氧化钙，并放出大量的热，故会看到小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生，温度计温度上升。
(2)乙方案：①氧化钙可以和水反应生成氢氧化钙，反应会产生大量的热，导致带支管的试管中气压增大，所以会看到乙中接①时烧杯中有气泡产生，接②时细导管左边水柱下降，右边水柱上升。
(3)丙方案：生石灰与水反应放出了热量，使水蒸发，无水硫酸铜与水反应生成了蓝色硫酸铜晶体。
【答案】 (1)小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生；温度计温度上升
(2)有气泡产生 左边水柱下降，右边水柱上升
(3)无水硫酸铜粉末变蓝色 水和生石灰反应放出热量，使水蒸发
课时作业8 化学能与电能
一、选择题
1．有关原电池的下列说法中正确的是( )
A．在外电路中电子由正极流向负极
B．在原电池中负极发生还原反应
C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动
D．原电池中正极一定是不活泼金属
【答案】 C
2．对化学电源的叙述正确的是( )
A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高
B．化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
C．化学电源均是安全、无污染的
D．化学电源即为可充电电池
【解析】 由于是化学能与电能的直接转化，节省了许多中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但火力发电仍居世界耗电量的首位；化学电源一般较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染；有些化学电源是可充电电源(如镍镉电池)，有些是不可充电的(如干电池)。
【答案】 A
3．下列说法中正确的是( )
①燃料电池的反应物可不储存在电池的内部 ②锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池 ③锂电池是新一代可充电电池 ④燃料电池作为汽车驱动能源已研制成功
A．②③④ B．①②③④
C．①②③ D．①③④
【解析】 燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别就在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
【答案】 B
4．如右图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的( )
A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液
【解析】 A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A中A极变细，B中A极不变。C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C中A极变细，D中A极变粗。
【答案】 D
5．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
【解析】 由题目中所给图示可知，甲中形成闭合回路，符合形成原电池的条件。铜的活泼性比锌弱，故铜作正极，发生电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；乙不能构成闭合回路，不能形成原电池，只在锌片上发生反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于两者都消耗H＋，故溶液的pH都增大。由于原电池的形成，故甲的反应速率比乙的快。
【答案】 C
6．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
【解析】 装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c，故选C。
【答案】 C
7．按下图装置进行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示( )
①c(Ag＋) ②c(NO) ③a棒的质量 ④b棒的质量 ⑤溶液的质量
A．①③ B．②④
C．①③⑤ D．②④⑥
【解析】 根据图中装置可判断，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，活泼金属Fe为负极，Ag为正极，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，所以银离子浓度减小，硝酸根浓度不变，①正确、②错误；在负极上金属铁本身失电子，即a棒质量减轻，③正确；正极b棒上析出金属银，即b棒质量增加，④错误；负极上金属铁本身失电子，正极Ag上析出金属银，所以溶液的质量是增加了Fe，但是析出了Ag，在转移电子数相等情况下，析出的金属质量多，所以溶液质量减轻，但不能为零，⑤错误。A正确。
【答案】 A
8．已知空气—锌电池的电极反应为
锌片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
碳棒：O2＋H2O＋2e－===2OH－，
据此判断，锌片是( )
A．正极并被还原
B．正极并被氧化
C．负极并被还原
D．负极并被氧化
【解析】 Zn失电子作负极，被氧化。
【答案】 D
9．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )
A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
【解析】 O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。
【答案】 D
10．废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是( )
A．把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气
B．碳棒取出洗净用作电极
C．把铜帽取下洗净回收利用
D．电池内部填有NH4Cl等化学物质，将废电池中的黑色糊状物作化肥施用
【解析】 虽然氯化铵是一种化学肥料，但电池内部还有其他有害物质，如果用作化肥，会污染土壤，进入生物链后，影响人体健康。
【答案】 D
二、非选择题
11．由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)四种金属活动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
12．利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，设计一个原电池。
(1)选用________为负极，________为正极，电解质溶液为____________。
(2)写出电极反应式：负极________________________，正极____________________。
(3)在方框中画出装置图：
【解析】 题给反应中Fe3＋得到电子生成Fe2＋(Fe3＋＋e－===Fe2＋)，是氧化剂，所以电解质溶液为FeCl3溶液；在此反应中Cu失去电子生成Cu2＋(Cu－2e－===Cu2＋)，是还原剂，铜作负极，再选择比Cu不活泼的金属或石墨棒作正极。画原电池的装置图时，要标出电解质溶液、电极材料，还要形成闭合回路。
【答案】 (1)铜 石墨(或铂等) FeCl3溶液
(2)Cu－2e－===Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)
13．Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是____________________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填字母)。
A．NaOH B．Zn
C．Fe D．NH3·H2O
【解析】 (1)负极是失电子的一极，Zn失电子由负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。
【答案】 (1)Zn(或锌) 正极 (2)锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 B
14．如下图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。试回答下列问题：
(1)酸式电池的电极反应：负极________________，正极____________；电池总反应：____________；电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)碱式电池的电极反应：负极________________，正极______________；电池总反应：________；电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解析】 (1)正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在；酸性条件下与H＋结合生成H2O；负极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。电池总反应为H2和O2生成H2O的反应，由于有H2O生成，溶液将逐渐变稀，故pH增大。
(2)正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，碱性条件下与H2O分子结合生成OH－；负极上，H2失去电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合生成水。电池总反应也是H2和O2生成水的反应。同样，由于有水生成，c(OH－)变小，pH变小。
【答案】 (1)2H2－4e－===4H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
2H2＋O2===2H2O 变大
(2)2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
2H2＋O2===2H2O 变小
15．氢气是未来最理想的能源。科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O2H2↑＋O2↑，制得的氢气可用于制作燃料电池。试回答下列问题：
(1)分解海水时，实现了光能转化为________能。生成的氢气用于制作燃料电池时，实现了化学能转化为________能。分解海水的反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质， A极上发生的电极反应为2H2＋2O2－－4e－===2H2O，则A极是电池的________极，电子从该极________(填“流入”或“流出”)。B极电极反应式为________________________。
【解析】 (1)燃料电池是将化学能转化为电能的装置，分解海水的反应属于吸热反应。(2)燃料电池中，负极发生燃料失电子的氧化反应，即2H2＋2O2－－4e－===2H2O，正极发生氧气得电子的还原反应，即O2＋4e－===2O2－，所以B极是正极，A极是负极，电子从负极流向正极，即从A极流出。
【答案】 (1)化学 电 吸热
(2)负 流出 O2＋4e－===2O2－
课时作业9 化学反应的速率
一、选择题
1．将20 mL 0.5 mol·L－1盐酸与一块状大理石反应，下列措施不能提高化学反应速率的是( )
A．加入10 mL 3 mol·L－1盐酸
B．给反应混合物加热
C．将所用的大理石研磨成粉末
D．加入10 mL蒸馏水
【解析】 增大浓度、加热、增大固体的表面积都会增大反应速率，加水稀释会降低反应速率。
【答案】 D
2．在2 L密闭容器中，在一定条件下发生A＋3B??2C，在10 s内反应物A的浓度由1 mol/L降到0.6 mol/L，则v(C)为( )
A．0.04 mol/(L·s) B．0.08 mol/(L·s)
C．0.4 mol/(L·s) D．0.8 mol/(L·s)
【解析】 v(A)＝＝＝0.04 mol/(L·s)，v(C)＝2v(A)＝0.08 mol/(L·s)，B正确。
【答案】 B
3．反应SO2＋O2??2SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L－1·s－1，则这段时间为( )
A．0.1 s B．2.5 s
C．5 s D．10 s
【解析】 v(O2)＝0.04 mol·L－1·s－1，则v(SO3)＝0.08 mol·L－1·s－1，由t＝Δc(SO3)/v(SO3)代入数据计算得t＝5 s。
【答案】 C
4．在一定条件下，将A2和B2两种气体通入1 L密闭容器中，反应按下式进行：x(A2)(g)＋y(B2)(g)??2C(g)，2 s后测得反应速率如下：v(A2)＝0.4 mol/(L·s)，v(B2)＝1.2 mol/(L·s)，v(C)＝0.8 mol/(L·s)，则该x和y的值分别为( )
A．2和3 B．3和2
C．3和1 D．1和3
【解析】 x:y:2＝v(A2) :v(B2) :v(C)＝0.4:1.2:0.8＝1:3:2，故x＝1，y＝3。
【答案】 D
5．下列反应中生成H2的速率最快的是( )
金属
酸溶液
温度
A
Mg
0.5 mol·L－1 H2SO4
20℃
B
Fe
1 mol·L－1 HCl
20℃
C
Zn
2 mol·L－1 HCl
20℃
D
Mg
1 mol·L－1 H2SO4
30℃
【解析】 金属的活泼性顺序是Mg>Zn>Fe，故B、C错误；A、D两项相比，D项中反应物的浓度大，且溶液的温度高，故生成H2的速率最快。
【答案】 D
6．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小的排列顺序正确的是( )
甲：500℃，10 mol SO2和5 mol O2反应
乙：500℃，V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2反应
丙：450℃，8 mol SO2和5 mol O2反应
丁：500℃，8 mol SO2和5 mol O2反应
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁
C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲
【解析】 温度高，浓度大，且使用催化剂，反应速率最快，乙组最快。其次是甲，最慢的是丙。
【答案】 C
7．反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)在10 L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的速率可表示为( )
A．v(NH3)＝0.01 mol·L－1·s－1
B．v(O2)＝0.001 mol·L－1·s－1
C．v(NO)＝0.001 mol·L－1·s－1
D．v(H2O)＝0.045 mol·L－1·s－1
【解析】 根据化学反应速率的计算公式：
v(H2O)＝0.45 mol/(10 L×30 s)＝0.001 5 mol·L－1·s－1，则v(NH3)＝v(NO)＝v(H2O)＝0.001 mol·L－1·s－1，v(O2)＝v(H2O)＝0.001 25 mol·L－1·s－1，故选C。
【答案】 C
8．已知某反应的各物质浓度数据如下：
aA(g)＋bB(g)??2C(g)
起始浓度(mol·L－1) 3.0 1.0 0
2 s末浓度(mol·L－1) 1.8 0.6 0.8
据此可推算出上述反应化学方程式中，各物质的化学计量数之比是( )
A．9∶3∶4 B．3∶1∶2
C．2∶1∶3 D．3∶2∶1
【解析】 各物质的反应速率之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。v(A)＝＝0.6 mol·L－1·s－1，v(B)＝＝0.2 mol·L－1·s－1，v(C)＝＝0.4 mol·L－1·s－1。化学计量数之比为0.6∶0.2∶0.4，即3∶1∶2。
【答案】 B
9．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( )
【解析】 没有对比实验，A错误；催化剂不同，温度不同，无法比较，B错误；前者没有催化剂，后者有催化剂，且温度不同，无法比较，C错误；只有温度不同，其他条件都相同，该方案可行，D正确。
【答案】 D
10．下列事实能用影响化学反应速率的外界条件来解释的是( )
A．镁和锌分别与相同浓度的盐酸反应，镁产生H2的速率快
B．铜与浓硝酸反应生成NO2，与稀硝酸反应生成NO
C．用加热的方法可以将水中溶解的O2和N2赶出
D．面粉加工厂内充满粉尘，遇火易发生爆炸
【解析】 A项中化学反应速率差异是由反应物的性质决定的，与外界条件无关；B项中未提及速率；C项中变化属于物理变化；D项中提到“充满粉尘”“遇火”等外界条件，爆炸是剧烈的化学反应。
【答案】 D
二、非选择题
11．某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气(标准状况)，实验记录如下(累计值)：
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL
50
120
232
290
310
(1)在0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5 min时间段中，反应速率最大的时间段是________，原因为________________________________________________________________________；
反应速率最小的时间段是________，原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在2～3 min内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为________________________________________________________________________。
(3)为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，在盐酸中分别加入等体积的下列溶液，其中可行的是________。
A．蒸馏水 B．Na2SO4溶液
C．NaNO3溶液 D．Na2CO3溶液
【解析】 (2)2～3 min内，产生112 mL H2，消耗0.01 mol HCl，v(HCl)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。
(3)加入NaNO3溶液后，Zn与HNO3反应不产生H2，加入Na2CO3溶液后，HCl与Na2CO3反应产生CO2，均使H2的量减少。
【答案】 (1)2～3 min 该反应是放热反应，2～3 min时溶液温度最高，反应速率最快 4～5 min 此时反应物的浓度最小，反应速率最慢
(2)0.1 mol·L－1·min－1
(3)AB
12．某温度下，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示：
(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为____________________________________。
(2)5 min内用Z表示的平均反应速率为________。
(3)化学反应速率受到很多因素的影响，例如：实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀硫酸反应，这是利用________原理加快了氢气生成的速率。
【解析】 (1)据图可知，X、Y是反应物，Z是生成物，三者的物质的量变化量分别是0.6 mol、0.2 mol、0.6 mol，且该反应是可逆反应，故该反应的化学方程式是3X＋Y??3Z。(2)5 min内Z的反应速率是0.6 mol÷2 L÷5 min＝0.06 mol·L－1·min－1。(3)粗锌中含碳，与锌、稀硫酸构成原电池，加快电子的转移，从而加快了化学反应速率。
【答案】 (1)3X＋Y??3Z
(2)0.06 mol·L－1·min－1
(3)原电池
13．(1)在反应A(g)＋3B(g)===2C(g)中，若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2 mol·L－1·min－1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为________ mol·L－1·min－1。
(2)在2 L的密闭容器中，充入2 mol N2和3 mol H2，在一定条件下发生反应，3 s后测得N2为1.9 mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为____________。
(3)将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)??2C(g)，在最初2 s内，消耗A的平均速率为0.06 mol·L－1·s－1，则在2 s时，容器中有________ mol A，此时C的物质的量浓度为________。
【解析】 (1)根据化学方程式中的计量数关系，＝，v(B)＝3v(A)＝3×0.2 mol·L－1·min－1＝0.6 mol·L－1·min－1。
(2)解法一：3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol－1.9 mol＝0.1 mol，根据化学方程式N2＋3H22NH3，可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 mol，根据化学反应速率的计算公式，v(H2)＝＝0.05 mol·L－1·s－1。
解法二：先计算出以N2表示的化学反应速率v(N2)＝＝ mol·L－1·s－1，再根据化学方程式的计量数关系，计算出以H2表示的化学反应速率v(H2)＝3v(N2)＝0.05 mol·L－1·s－1。
【答案】 (1)0.6 (2)0.05 mol·L－1·s－1
(3)8.8 0.08 mol·L－1
课时作业10 化学反应的限度 化学反应条件的控制
一、选择题
1．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是( )
①使煤充分燃烧，提高煤的利用率 ②减少SO2的产生，避免造成“酸雨” ③减少有毒的CO产生，避免污染空气 ④减少CO2的产生，避免“温室效应”
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②③④
【解析】 煤块粉碎是为了提高煤的利用率，脱硫是为了减少SO2的产生，过量空气是为了减少CO的产生。
【答案】 A
2．下列反应中可判断为可逆反应的是( )
A．氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢受热分解生成氢气和氯气
B．氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气，同时氨气又分解为氮气和氢气
C．单质溴可以置换出碘，氯气又可以置换出溴
D．氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气
【答案】 B
3．在一定温度下，可逆反应2A(g)＋3B(g)??2C(g)达到平衡的标志是( )
A．A的生成速率与C的分解速率相等
B．单位时间生成2n mol A，同时生成3n mol B
C．A、B、C的浓度不再变化
D．A、B、C的分子数之比为2∶3∶2
【解析】 A项，A的生成速率与C的分解速率都表示逆反应速率；B项，不管反应是否平衡，单位时间内生成n mol A的同时一定生成3n mol B，即v正不一定等于v逆；A、B、C的浓度不再变化，表明已达到平衡状态；但平衡状态时A、B、C的分子数之比不一定为2∶3∶2，D不正确。
【答案】 C
4．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g)。下列说法正确的是( )
A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B．达到化学平衡时，化学反应已经停止
C．v正(NO)＝v正(CO2)时，说明达到了化学平衡
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，还是逆反应，反应速率均加快，A项错误；化学反应达到化学平衡时，正、逆反应速率相等，但不为0，即反应没有停止，B项错误；C项中给出的两个反应速率表示的方向均为正反应方向，没有逆反应方向，故不能用于化学平衡状态的判断，C项错误；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，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡，D项正确。
【答案】 D
5．在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应：NO2＋SO2??NO＋SO3，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是( )
A．SO2和SO3的物质的量一定相等
B．NO2和SO3的物质的量一定相等
C．反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量
D．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
【解析】 题中没有给出各物质的投料情况，NO2、SO2和SO3的量之间没有必然的关系，可能相等，也可能不等，A、B、D错；该反应反应前后气体分子数不变，故反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量，C正确。
【答案】 C
6．在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X2(g)＋Y2(g)??2XY(g)已达到平衡的是( )
A．容器内的总压强不随时间变化
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化
C．XY气体的物质的量分数不变
D．X2和Y2的消耗速率相等
【解析】 该反应的特点：一是可逆反应；二是反应前后气体体积相等。根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断，该反应在整个反应过程中总压强是不变的，A不能说明该反应已经达到平衡；同理推断，容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化而变化，B不能说明该反应已经达到平衡；X2和Y2的化学计量数相等且均为反应物，其消耗速率始终相等。
【答案】 C
7．如图所示是425℃时，在1 L密闭容器中发生化学反应的浓度随时间的变化示意图。
下列叙述错误的是( )
A．图①中t0时，三种物质的物质的量相同
B．图①中t0时，反应达到平衡状态
C．图②中的逆反应为H2(g)＋I2(g)??2HI(g)
D．图①②中当c(HI)＝3.16 mol·L－1时，反应达到平衡状态
【解析】 图①中t0时，H2、I2、HI的物质的量相等但未保持不变，没有达到平衡状态，B项错。
【答案】 B
8．在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数a和氨气的体积分数b之间的关系是( )
A．a>b B．a＝b
C．a【解析】 H2的转化量为8 mol×25%＝2 mol。消耗2 mol H2，则生成 mol NH3，消耗 mol N2，则平衡时NH3和N2的物质的量均为 mol，二者的体积分数相等。
【答案】 B
9．在一密闭容器中进行如下反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应至正、逆反应速率相等时，可能存在的数据是( )
A．SO2为0.4 mol·L－1、O2为0.2 mol·L－1
B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
D．SO3为0.4 mol·L－1
【解析】 若该时刻SO3全部转化为SO2和O2，则SO2、O2的浓度分别为0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1；而若该时刻SO2和O2全部化合生成SO3，则SO3的浓度为0.4 mol·L－1。因为该反应是可逆反应，三种物质必须同时存在(即可逆反应中的物质均不可能100%转化)，因此，体系中如SO3、SO2、O2的浓度范围分别是0～0.4 mol·L－1、0～0.4 mol·L－1、0～0.2 mol·L－1，很显然，A、D是不可能的；C中的数据表示SO2和SO3同时消耗而减少，这是绝对不可能的。
【答案】 B
10．下列措施，能使煤炭燃烧更充分，提高热能利用率的是( )
A．多加煤以使炉火更旺
B．在煤炭中加入生石灰
C．做蜂窝煤时常在煤中掺和一些黄泥
D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧
【解析】 A项，多加煤可导致燃烧不充分，浪费资源，错误；B项，在煤炭中加入生石灰的目的是脱硫，减少SO2的排放，与煤炭燃烧更充分无关，错误；C项，做蜂窝煤时常在煤中掺和一些黄泥的主要目的是使煤炭易于成型，错误；D项，煤粉碎能增加煤与空气中O2的接触面积，燃烧得更快、更充分，提高煤的热能利用率，正确。
【答案】 D
二、非选择题
11．将等物质的量的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应：H2(g)＋I2(g)??2HI(g)(正反应放热)，反应经过5 min测得碘化氢的浓度为0.5 mol·L－1，碘蒸气的浓度为0.25 mol·L－1。请填写以下空白：
(1)v(HI)＝________；v(H2)＝________；氢气的起始浓度＝________。
(2)若上述反应达到平衡时，则平衡浓度c(HI)、c(I2)、c(H2)的关系是________(填“相等”“2?1?1”或“均为恒量”)。
【答案】 (1)0.1 mol·L－1·min－1
0．05 mol·L－1·min－1
0．5 mol·L－1
(2)均为恒量
12．一定温度下，在容积为V L的密闭容器中进行反应：aN(g)??bM(g)，M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示：
(1)此反应的化学方程式中＝________。
(2)t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为________。
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A．反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内每消耗a mol N，同时生成b mol M
E．混合气体的压强不随时间的变化而变化
【解析】 (1)化学计量数之比等于物质的量的变化量之比，所以a∶b＝(8 mol－2 mol)∶(5 mol－2 mol)＝2∶1，该反应的化学方程式为2N(g)??M(g)。
(2)v(M)＝＝ mol·L－1·min－1。
(3)达到平衡状态时，各组分的浓度不再发生变化，物质的量之比不变，不能说明物质的量相等，A选项错误；该反应的反应物和生成物都是气体，根据质量守恒定律，反应前后，混合气体的质量始终不变，B选项错误；该反应为气体体积减小的反应，若反应没有达到平衡状态，反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小，当该量不再发生变化时，则说明反应达到了平衡状态，C和E选项正确；消耗a mol N和生成b mol M都表示的是正反应速率，没有体现逆反应速率的大小，不能说明反应达到了平衡状态，D选项错误。
【答案】 (1)2 (2) mol·L－1·min－1 (3)CE
13．在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)(正反应为吸热反应)，反应中CO2的浓度随时间变化情况如图所示。
(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡时，CO的反应速率为________；反应达到平衡时，c(H2)＝________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________。
①CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
④正、逆反应速率都为零
(3)如一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.1 mol的CO2和0.1 mol的H2，在相同的条件下，反应达到平衡时，c(H2O)＝________。
【解析】 (1)由图可知10 min时达到平衡，所以v(CO)＝Δc/t＝0.03 mol·L－1/10 min＝0.003 mol·L－1·min－1。(3)一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.1 mol的CO2和0.1 mol的H2，在相同的条件下等效于加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，所以平衡时n(H2O)＝0.2 mol－0.03 mol·L－1×5 L＝0.05 mol，c(H2O)＝n(H2O)/V＝0.05 mol/5 L＝0.01 mol·L－1。
【答案】 (1)0.003 mol·L－1·min－1 0.03 mol·L－1
(2)①③
(3)0.01 mol·L－1
14．H2O2不稳定、易分解，Fe3＋、Cu2＋等对其分解起催化作用，为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组同学分别设计了图1、图2两种实验装置。
(1)若利用图1实验，可通过观察______________现象，从而定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是____________________________，写出H2O2在二氧化锰催化作用下发生反应的化学方程式：__________________，若利用图2实验可进行定量分析，图中仪器A的名称为________，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已忽略，实验中还需要测量的数据是________________________。
(2)将0.1 mol MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示，解释反应速率变化的原因________________________________，H2O2溶液初始物质的量浓度为________(保留两位有效数字)。
【解析】 (2)在二氧化锰作催化剂的条件下，H2O2分解生成水和氧气，反应方程式为2H2O2H2O＋O2↑，H2O2溶液浓度越大，反应速率越快，随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减慢；根据图像可以看出H2O2完全反应放出标准状况下60 mL O2，n(H2O2)＝×2≈0.005 36 mol，c(H2O2)＝≈0.11 mol/L。
【答案】 (1)产生气泡的快慢 消除阴离子不同对实验的干扰
2H2O22H2O＋O2↑ 分液漏斗 产生40 mL气体所需的时间
(2)随着反应的进行，H2O2溶液浓度减小，反应速率减慢 0.11 mol/L
