化学反应与能量专项训练
题组一 化学反应中的能量变化
1.参照反应Br＋H2??HBr＋H的能量对应反应过程的示意图，下列叙述中正确的是( )
A.正反应为吸热反应
B.吸热反应一定要加热后才能发生
C.反应物总能量高于生成物总能量
D.升高温度可增大正反应速率，降低逆反应速率
答案 A
解析 由图像知反应物的总能量低于生成物的总能量，故正反应为吸热反应，所以A项正确，C项错误；吸热反应不一定要加热才能进行，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应，B项错误；对于任何一个反应而言，升高温度，可以使正反应速率与逆反应速率都加快，D项错误。
2.一种化学冰袋中含有Na2SO4·10H2O和NH4NO3，使用时将它们混合用手搓揉就可制冷，且制冷效果能维持一段时间。以下关于其制冷原因的推测错误的是( )
A.Na2SO4·10H2O脱水是吸热过程
B.较长时间制冷是由于Na2SO4·10H2O脱水是较慢的过程
C.铵盐在该条件下发生的复分解反应是吸热反应
D.NH4NO3溶于水会吸收热量
答案 C
解析 铵盐不会自身发生复分解反应，而又不具备与Na2SO4·10H2O发生复分解反应的条件，C选项错误。
3.下图是碳和水蒸气发生反应生成CO、H2的途径和三个状态的能量，该反应为吸热反应，试问：
(1)步骤1、2分别是吸热过程还是放热过程？
步骤1： ，步骤2： 。
(2)比较E1、E2、E3的大小： 。
答案 (1)吸热 放热 (2)E2>E3>E1
解析 由题中转化图可知，步骤1为化学键的破坏过程，要吸收热量，步骤2为化学键的形成过程，要放出热量，且碳和水蒸气反应生成CO、H2为吸热反应，故E2>E3>E1。
题组二 原电池基础知识及应用
4.某原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符合的原电池是( )
A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池
D.银片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
答案 C
解析 根据原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知，Fe为负极，比Fe不活泼的金属或非金属导体作正极，含Fe3＋的溶液为电解质溶液。
5.一个由锌片和石墨棒作为电极的原电池，电极反应分别是锌片：2Zn＋4OH－－4e－===2ZnO＋2H2O
石墨：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
下列说法不正确的是( )
A.电子从石墨经外电路流向锌片
B.锌片是负极，石墨是正极
C.电极总反应为2Zn＋O2===2ZnO
D.该原电池工作一段时间后石墨附近溶液的pH增大
答案 A
解析 由电极反应可知：锌片一极发生氧化反应，为负极，石墨一极发生还原反应，为正极，电子在外电路中从负极(Zn片)流向正极(石墨)，反应时石墨一极产生OH－，石墨附近溶液c(OH－)增大，pH增大。
6.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金为电极材料的海水电池。在这种电池中( )
①铝合金是正极 ②铝合金是负极 ③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应
A.②③ B.②④
C.①③ D.①④
答案 A
解析 电池电极只称为正、负极，故①错；其中活泼的一极为负极，即铝合金，②对；电极在海水中，故海水为电解质溶液，③对；铝合金为负极，则发生氧化反应，故④错。
7.依据氧化还原反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。请回答下列问题：
(1)电极X的材料是 ；电解质溶液Y是 。
(2)银电极为电池的 极，发生的电极反应式为
；
X电极上发生的电极反应为 (填“氧化”或“还原”)反应。
(3)外电路中的电子 (填“流出”或“流入”)Ag电极。
(4)当有1.6 g铜溶解时，银棒增重 g。
答案 (1)Cu AgNO3 (2)正 Ag＋＋e－===Ag 氧化 (3)流入 (4)5.4
解析 (1)由反应2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，所以X电极材料是Cu，Ag＋在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3。(2)正极为活动性比Cu弱的Ag，Ag＋在正极上得电子被还原，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，X电极是铜电极发生氧化反应生成铜离子。(3)外电路中电子从负极Cu沿导线流向正极Ag。(4)设银棒增重为m，根据电池总反应得：
Cu ～ 2Ag
64 216
1.6 g m
所以＝，解得m＝5.4 g。
题组三 守恒法在原电池中的应用
8.对于锌、铜、稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1 mol 电子通过时，理论上两极变化是( )
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
解析 锌、铜、稀硫酸组成的原电池的电极反应为
负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑。
则计算关系式为
Zn ～ 2e－ ～ H2
1 mol 2 mol 1 mol
0.5 mol 1 mol 0.5 mol
m(Zn)＝0.5 mol×65 g·mol－1＝32.5 g，m(H2)＝0.5 mol×2 g·mol－1＝1 g。
9.现用如图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1 000 mL，供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。
请回答下列问题：
(1)b电极材料为 ，其电极反应式为 。
(2)当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为 mol，此时a电极质量 (填“增加”或“减少”) g。
(3)如果将a、b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是 。
答案 (1)铜 2H＋＋2e－===H2↑
(2)0.06 减少 1.95
(3)左端液面下降，右端液面上升
解析 (1)纯铜片和纯锌片、稀硫酸组成原电池，由图可知b电极处有氢气生成，则b为铜，为正极；a为锌，为负极；b电极上氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。(2)当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时，n(H2)＝＝＝0.03 mol，已知b电极上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则通过导线的电子的物质的量为0.06 mol，a电极上的反应为Zn－2e－===Zn2＋，则溶解的Zn的物质的量为0.03 mol，则减少的Zn的质量为65 g·mol－1×0.03 mol＝1.95 g。(3)如果将a、b两电极的电极材料对调，则右边为锌，失电子作负极，左边为铜，作正极，氢离子得电子生成氢气，所以U形管中左端液面下降，右端液面上升。
题组四 化学反应速率及其影响因素
10.一定条件下，在容积固定的某密闭容器中发生反应N2＋3H2??2NH3。在10 s内N2的浓度由5 mol·L－1降至4 mol·L－1，下列说法正确的是( )
A.用NH3表示的化学反应速率为0.1 mol·L－1·s－1
B.使用合适的催化剂，可以加快该反应的速率
C.增加H2的浓度或降低温度都会加快该反应的速率
D.反应足够长时间，N2、H2中至少有一种物质浓度降为零
答案 B
解析 Δc(N2)＝1 mol·L－1，则Δc(NH3)＝2 mol·L－1，v(NH3)＝＝0.2 mol·L－1·s－1，故A错；对于可逆反应来说，任何一种反应物都不可能完全反应，故D错。
11.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应为放热反应)是工业上制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A.2 mol SO3的总能量比2 mol SO2和1 mol O2的总能量要高
B.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
C.由于该反应是放热反应，所以降低温度会缩短反应达到化学平衡的时间
D.在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔 t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率v＝
答案 D
解析 一个确定的化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。如果反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应。2 mol SO3的总能量比2 mol SO2和1 mol O2的总能量要低，选项A是错误的；加入催化剂会同时改变正、逆反应的化学反应速率，选项B是错误的；降低反应温度会使反应速率降低，将延长反应达到平衡的时间，选项C是错误的；根据化学反应速率的表示方法可判断出选项D是正确的。
题组五 化学平衡状态的建立与判断
12.下列说法中可以说明密闭容器中的反应：P(g)＋Q(g)??R(g)＋S(g)在恒温下已达平衡状态的是( )
A.反应容器内压强不随时间变化而变化
B.P和S的生成速率相等
C.反应容器内P、Q、R、S四者共存
D.反应容器内总物质的量不随时间变化而变化
答案 B
解析 在该反应中，反应前后的气体总物质的量不变，反应无论是否达到化学平衡，反应容器内压强都不随时间变化而变化，总物质的量不随时间变化而变化，并且四种物质始终是共存的，正确答案为B。
13.可逆反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，下列能够说明反应已经达到平衡的是( )
A.NH3不再分解
B.正、逆反应都不在进行
C.每生成2个NH3分子的同时，消耗3个H2分子
D.每生成2个NH3分子的同时，生成1个N2分子
答案 D
解析 反应达到平衡时并没有停止，正、逆反应速率不等于0，A项错；反应开始后，正、逆反应均在持续进行，只是达到平衡时二者速率相等，B项错；消耗H2分子与生成NH3分子都表示的是正反应速率，C项错；生成1个N2分子的同时生成2个NH3分子，正、逆反应速率相等，D项正确。
题组六 综合应用题
14.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(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如图所示：
(1)根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为 ；
反应平衡时c(H2)＝ 。
(2)判断该反应达到平衡的依据是 (填序号)。
①CO减小的化学反应速率和CO2减小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
答案 (1)0.003 mol·L－1·min－1 0.03 mol·L－1
(2)①③
解析 (1)由图可知10 min时反应达到平衡，所以v(CO)＝＝＝0.003 mol·L－1·min－1，反应时转化的浓度之比＝化学方程式中化学计量数之比，所以Δc(H2)＝Δc(CO2)＝0.03 mol·L－1。
(2)达到平衡的标志是各物质的物质的量分数保持一定，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零。CO减小的化学反应速率是正反应速率，CO2减小的化学反应速率是逆反应速率，所以选①、③。
15.按图所示，组装一种原电池装置。试回答下列问题(灯泡功率合适)：
(1)电解质溶液为稀硫酸时，灯泡 (填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮，则Mg电极上发生的电极反应式为 ，Al电极上发生的电极反应式为 ；
b.若灯泡不亮，其理由为 。
(2)电解质溶液为NaOH(aq)时，灯泡 (填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮，则Mg电极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应，Al电极作 极；
b.若灯泡不亮，其理由为 。
答案 (1)亮 a.Mg－2e－===Mg2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ (2)亮 a.还原 负
解析 当电解质溶液是稀硫酸时，由于镁的金属性比铝强，故镁作负极；当电解质溶液是NaOH溶液时，镁与NaOH不反应，铝能与NaOH反应，此时铝作负极。
章末检测(二)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括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.煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )
A.可再生能源，取之不尽、用之不竭
B.不可再生能源，用一点少一点
C.均来自太阳辐射的能量
D.均为污染环境的能源
答案 C
解析 煤、石油、天然气作为能源的特点：①不可再生；②储量有限，用一点少一点；③污染环境；④来自太阳辐射能。生物质能的特点：①储量大；②可再生；③无污染；④源自太阳辐射能。
2.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↑，下列说法正确的是( )
A.水的分解反应是放热反应
B.氢气是一次能源
C.使用氢气作燃料将会增加温室效应
D.在这一反应中，光能转化为化学能
答案 D
解析 水的分解反应是吸热反应；H2是二次能源；H2是清洁能源，不会增加温室效应。
3.绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一次能源中的水能、地热能、天然气等；二次能源中的电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是( )
①太阳能 ②风能 ③石油 ④煤 ⑤潮汐能 ⑥木材
A.①②③ B.③④⑤
C.④⑤⑥ D.①②⑤
答案 D
解析 石油、煤、木材在使用过程中排放出污染物(如二氧化硫等)。
4.下列图示表示吸热反应的是( )
答案 A
解析 反应物的总能量低于生成物的总能量，反应需要吸收热量，为吸热反应，A项正确；反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放出热量，为放热反应，B项错误；浓硫酸溶于水放出大量的热，且该过程并未发生化学反应，C项错误；稀盐酸与铁粉发生的置换反应是放热反应，D项错误。
5.已知在相同状况下，要使同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键所放出的能量。下列说法正确的是( )
A.电解熔融的Al2O3可以制得金属铝和氧气，该反应是一个放出能量的反应
B.水分解生成氢气和氧气时放出能量
C.相同状况下，2SO2＋O2??2SO3是放热反应，则2SO3??2SO2＋O2是吸热反应
D.氯化氢分解成氢气和氯气时放出能量
答案 C
解析 由题意可知，在相同状况下，如果一个反应过程放出能量，那么使反应向反方向进行则需要吸收能量，所以C项正确。氢气和氧气的反应、氢气和氯气的反应、铝和氧气的反应都是放出能量的反应，故水、Al2O3和氯化氢的分解反应都应该是吸收能量的反应。
6.如图所示，下列有关反应的叙述错误的是( )
A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大
C.反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止
D.反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态
答案 C
解析 可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，并不等于零。
7.反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变，充入N2使体系压强增大
④保持压强不变，充入N2使容器体积变大
A.①④ B.②③
C.①③ D.②④
答案 C
解析 增大固体的量、恒容时充入不参与反应的气体对反应速率无影响。
8.如图所示为800 ℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是( )
A.发生的反应可表示为2A(g)??2B(g)＋C(g)
B.前2 min A的分解速率为0.1 mol·L－1·min－1
C.开始时，正、逆反应同时开始
D.2 min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
答案 C
解析 根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)??2B(g)＋C(g)，A正确；前2 min，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B正确；开始时加入的物质为A和B，没有C，C错误；根据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1, D正确。
9.已知金属单质X、Y、Z、W之间有下列关系：
①2X＋3Y2＋===2X3＋＋3Y；
②Z元素最高价氧化物对应的氢氧化物的碱性比X元素的强；
③由Y、W与稀硫酸组成的原电池，Y为负极。
则X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序为( )
A.X>Z>Y>W B.Z>W>X>Y
C.Z>Y>X>W D.Z>X>Y>W
答案 D
解析 由信息①可得还原性X>Y，由②可得还原性Z>X，由③可得还原性Y>W，所以还原性Z>X>Y>W。
10.下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是( )
A.H2(g)＋Br2(g)??2HBr(g)
恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO2(g)??N2O4(g)
恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)
恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D.3H2(g)＋N2(g)??2NH3(g)
反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
答案 D
解析 A项，该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变，即Br2的百分含量保持不变，反应处于平衡状态；B项，该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变，说明NO2和N2O4的物质的量保持不变，反应处于平衡状态；C项，该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变，说明CO2的质量保持不变，反应处于平衡状态；D项，对于化学反应3H2(g)＋N2(g)??2NH3(g)，如果开始时加入的物质是物质的量之比为n(H2)∶n(N2)＝3∶1的混合气体，或加入的是纯NH3，则反应从开始到化学平衡状态，始终是n(H2)∶n(N2)＝3∶1，因此，n(H2)∶n(N2)＝3∶1的状态不一定是平衡状态。
11.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是( )
A.检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D.正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
答案 C
解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。
12.在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，在一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)??2C(g)＋xD(g)，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定，D的浓度为0.5 mol·L－1，下列判断正确的是( )
A.x＝1
B.B的转化率为20%
C.平衡时A的浓度为1.50 mol·L－1
D.达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85%
答案 B
解析 n(D)＝0.5 mol·L－1×4 L＝2 mol，所以x＝2。
3A(g)＋B(g)??2C(g)＋2D(g)
起始/mol 6 5 0 0
变化/mol 3 1 2 2
平衡/mol 3 4 2 2
B的转化率＝×100%＝20%，c(A)平＝＝0.75 mol·L－1，n平＝(3＋4＋2＋2) mol＝11 mol＝n始＝6 mol＋5 mol＝11 mol，总的物质的量不变，压强不变。
13.某学生用下图所示装置进行化学反应X＋2Y===2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处降、乙处升。关于该反应的下列叙述中正确的是( )
①该反应为放热反应；②该反应为吸热反应；③生成物的总能量比反应物的总能量更高；④反应物的总能量比生成物的总能量更高；⑤该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的部分能量转化为热能而释放出来。
A.①③ B.①④⑤ C.②③⑤ D.①④
答案 B
解析 X＋2Y===2Z应为放热反应。
14.电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是( )
A.O2在电极b上发生还原反应
B.溶液中OH－向电极a移动
C.反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5
D.负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
答案 C
解析 构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A正确；溶液中阴离子氢氧根离子移向负极a极，B正确；1 mol NH3反应生成氮气转移3 mol电子，1 mol O2反应转移4 mol电子，根据电子转移守恒，消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，C错误；负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，D正确。
15.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法正确的是( )
A.2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量低于1 mol Cu2O与 2 mol Ag具有的总能量
B.负极的电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
C.测量原理示意图中，电流方向从Cu流向Ag2O
D.电池工作时，OH－向正极移动
答案 B
解析 由题意知，该装置组成了原电池，反应过程中化学能转化为电能，反应物的总能量高于生成物的总能量，A项错误；Cu在反应中失电子，为原电池的负极，故电流方向为Ag2O→Cu，C项错误；电池工作时，电池内部OH－移向负极，D项错误。
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16.(8分)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。请认真观察下图，然后回答问题。
(1)图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol I—I键、1 mol H—I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ。则由1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI会________(填“放出”或“吸收”)________kJ的热量。在化学反应过程中，是将________转化为________。
(3)下列反应中，属于放热反应的是________(填序号，下同)，属于吸热反应的是________。
①物质燃烧 ②炸药爆炸 ③酸碱中和反应 ④二氧化碳通过炽热的碳 ⑤食物因氧化而腐败 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 ⑦铁粉与稀盐酸反应
答案 (1)放热 (2)放出 11 化学能 热能
(3)①②③⑤⑦ ④⑥
解析 (1)由题图可知反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应为放热反应。
(2)H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键需要吸收436 kJ＋151 kJ＝587 kJ热量，生成2 mol HI放出2×299 kJ＝598 kJ热量，所以1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI放出11 kJ的热量；在化学反应过程中，将化学能转化为热能。
(3)应熟悉常见的吸热反应和放热反应：中和反应、燃料的燃烧、有氧参与的氧化还原反应、多数化合反应等属于放热反应；多数分解反应(H2O2分解除外)、二氧化碳通过炽热的碳、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应等属于吸热反应。
17.(12分)利用化学反应将储存在物质内部的化学能转化为电能，科学家设计出了原电池，从而为人类生产、生活提供能量。
(1)甲同学认为，所有的氧化还原反应都可以设计成原电池，你是否同意？________(填“是”或“否”)。若不同意，请你试举一例，写出相应的化学方程式：__________________
________________________________________________________________________。
(2)乙同学依据氧化还原反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示：
①负极的材料是________，发生的电极反应为___________________________________
________________________________________________________________________；
②外电路中的电子是从________电极流向________电极。(写出电极材料的名称)
③当反应进行到一段时间后取出电极材料，测得某一电极增重了5.4 g，则该原电池反应共转移的电子数目是________。
④请指出该原电池装置的一个缺点：_________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)否 非自发进行的氧化还原反应均不可以设计成原电池，如C＋CO22CO不能设计成原电池
(2)①铜 Cu－2e－===Cu2＋ ②铜 银 ③0.05NA(或3.01×1022) ④能量利用率低，不能提供持续稳定的电流
解析 (2)③正极：Ag＋ ＋ e－ === Ag
0.05 mol 0.05 mol
转移电子数为0.05NA。
18.(10分)Ⅰ.观察图A、B，回答下列问题：
(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡产生，再平行插入一块铜片，可观察到铜片________(填“有”或“没有”)气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A)，组成一个原电池，正极的电极反应式为__________________________
________________________________________________________________________。
(2)如果烧杯中最初装入的是2 mol·L－1 500 mL的稀硫酸，构成铜锌原电池(见图B，假设产生的气体没有损失，锌失去的电子完全沿导线流入铜电极)，当在标准状况下收集到11.2 L的氢气时，烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积变化忽略不计)______、________。
Ⅱ.将铜粉末用10% H2O2和3.0 mol·L－1稀硫酸混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表：
温度(℃)
20
30
40
50
60
70
80
铜的平均溶解速率
(×10－3mol·L－1·min－1)
7.34
8.01
9.25
7.98
7.24
6.73
5.76
由表中数据可知，当温度高于40 ℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 Ⅰ.(1)没有 2H＋＋2e－===H2↑
(2)c(H2SO4)＝1 mol·L－1
c(ZnSO4)＝1 mol·L－1
Ⅱ.温度越高，双氧水越容易分解
19.(15分)(1)在某一容积为2 L的密闭容器中，某一反应中A、B、C、D四种气体的物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：
回答下列问题：
①该反应的化学方程式为_________________________________________________。
②前2 min用A的浓度变化表示的化学反应速率为________。在2 min时，图像发生改变的原因是________(填字母)。
A.增大压强 B.降低温度
C.加入催化剂 D.增加A的物质的量
(2)在100 ℃时，将0.01 mol的四氧化二氮气体充入0.1 L的密闭容器中发生反应，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：
时间/s
浓度/mol·L－1
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)/mol·L－1
0.100
0.070
0.050
c3
a
b
c(NO2)/mol·L－1
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
0.120
试填空：
①该反应的化学方程式：_________________________________________________________，
达到平衡时四氧化二氮的转化率为________________________________________，
表中c2________c3；a________b。(填“＞”“＜”或“＝”)
②在0～20 s内，四氧化二氮的平均反应速率为______，哪一时间段(指0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 s)反应速率最大？________，原因是________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)①4A＋5B??6C＋4D ②0.1 mol·L－1·min－1 AC
(2)①N2O4??2NO2 60% ＞ ＝ ②0.001 5 mol·L－1·s－1 0～20 s 开始时反应物的浓度最大
解析 (1)①达到平衡时A、B、C、D改变的物质的量分别为0.8 mol、1.0 mol、1.2 mol、0.8 mol，且A、B的物质的量减少，为反应物；C、D的物质的量增加，为生成物。故反应的化学方程式为4A＋5B??6C＋4D。
②前2 min时，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。从图像看，2～3 min时图像的斜率变大，说明化学反应速率变快。增大压强、加入催化剂均增大化学反应速率，而降低温度减小化学反应速率。增加A的物质的量，虽能加快化学反应速率，但图像要产生突变。
(2)反应方程式为N2O4??2NO2，在时间为60 s时，c(NO2)为0.120 mol·L－1，此后浓度不再发生改变，即时间为60 s时，反应达到平衡。由N2O4??2NO2计算得，在40 s时，c2＝(0.1－0.050)mol·L－1×2＝0.10 mol·L－1，c3＝(0.1－×0.120)mol·L－1＝0.040 mol·L－1。因60 s时反应达到平衡，则a＝b；四氧化二氮的转化率为×100%＝60%，在0～20 s内，N2O4的平均反应速率为v(N2O4)＝＝0.001 5 mol·L－1·s－1，所给时间段中，反应开始时速率最大，因反应开始时反应物的浓度最大。
20.(10分)CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生产生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料。
(1)已知CH3OH(g)＋O2(g)??CO2(g)＋2H2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是________(填字母)。
a.CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
b.H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1∶2
c.化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化
d.1 mol H—O键断裂的同时2 mol C===O键断裂，则反应达最大限度
(2)某温度下，将5 mol CH3OH和2 mol O2充入2 L的密闭容器中，经过4 min反应达到平衡，测得c(O2)＝0.2 mol·L－1,4 min内平均反应速率v(H2)＝________________，则CH3OH的转化率为______________________________________________。
(3)CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。其中负极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O。则下列说法正确的是________(填序号)。
①电池放电时通入空气的电极为负极
②电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱
③电池放电时每消耗6.4 g CH3OH转移1.2 mol电子
答案 (1)cd
(2)0.8 mol·L－1·min－1 64%
(3)②③
解析 (1)由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程，a项错误；平均反应速率之比等于化学计量数之比，H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2∶1，b项错误；化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化，c项正确；1 mol H—O键断裂的同时2 mol C===O键断裂，说明v正＝v逆，反应达到平衡，即反应达最大限度，d项正确。
(2)将5 mol CH3OH和2 mol O2充入2 L的密闭容器中，经过4 min反应达到平衡，测得c(O2)＝0.2 mol·L－1，说明氧气反应掉2－0.2×2＝1.6(mol)，根据浓度的变化量等于化学计量数之比，氢气生成6.4 mol，则4 min 内平均反应速率v(H2)＝6.4 mol÷(2 L×4 min)＝0.8 mol·L－1·min－1，根据上述分析，反应掉甲醇3.2 mol，则CH3OH的转化率为3.2÷5×100%＝64%。
(3)甲醇燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成，①电池放电时，氧气得电子，则通入空气的电极为正极，错误；②电池放电时，生成的CO2与KOH溶液反应生成碳酸钾，电解质溶液的碱性逐渐减弱，正确；③6.4 g甲醇的物质的量为0.2 mol，根据CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，电池放电时每消耗6.4 g CH3OH转移1.2 mol电子，正确。
