专题2 第一单元 第1课时 化学反应速率
课后提升·速达标
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．(2017·福建省永安一中高一期中)下列对“化学反应速率”的理解正确的是( )
A．化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少量来表示
B．增大压强一定能加快反应速率
C．决定一个反应的快慢本质原因是反应体系的温度
D．使用催化剂一定加快反应速率
2．下列过程中，需要增大化学反应速率的是( )
A．钢铁腐蚀 B．食物腐败
C．塑料老化 D．工业合成氨
3．(2017·广西桂林一中高一期中)在2 L容积不变的容器中，发生N2＋3H2??2NH3的反应。现通入H2和N2发生反应，10 s内用H2表示的反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，则10 s内消耗N2的物质的量是( )
A．2.4 mol B．0.8 mol
C．1.2 mol D．0.4 mol
4．(2017·广西桂林一中高一期中)在反应A(g)＋2B(g)===3C(g)＋4D(g)中，表示该反应速率最快的是( )
A．v(A)＝0.2 mol/(L·s)
B．v(B)＝0.6 mol/(L·s)
C．v(C)＝0.8 mol/(L·s)
D．v(D)＝1 mol/(L·s)
5．(2017·河北省定州二中高一月考)下列说法正确的是( )
A．决定化学反应速率的主要因素是参加反应的物质的性质
B．催化剂可以使不起反应的物质发生反应
C．可以找到一种催化剂使水变成油
D．催化剂是决定化学反应速率的主要因素
6．(2017·湖北省重点中学联考协作体高一期中)一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)??2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是( )
A．恒容充入N2 B．缩小体积使压强增大
C．恒容充入氦气 D．恒压充入氦气
7．对于100 mL 1 mol/L盐酸与铁片的反应，采取下列措施：①升高温度；②改用100 mL 3 mol/L盐酸；③多用300 mL 1 mol/L盐酸；④用等量铁粉代替铁片；⑤改用98%的硫酸。其中能使反应速率加快的是( )
A．①③④ B．①②④
C．①②③④ D．①②③⑤
8．在mA＋nB??pC的反应中m、n、p为各物质的化学计量数，现测得C每分钟增加a mol·L－1，B每分钟减少1.5a mol·L－1，A每分钟减少0.5a mol·L－1，则m∶n∶p为( )
A．2∶3∶2 B．2∶2∶3
C．1∶3∶2 D．3∶1∶2
9．(2017·上海交大附中高一期中)已知：4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[mol/(L·min)]表示，则正确的关系是( )
A．4v(NH3)＝5v(O2) B．5v(O2)＝6v(H2O)
C．2v(NH3)＝3v(H2O) D．4v(O2)＝5v(NO)
10．将a g块状碳酸钙跟足量的盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图中的实线所示，在相同的条件下，将b g(a>b)粉末状碳酸钙与同浓度的足量盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是( )
11．(2017·福建厦门一中高二期中)比较、推理是化学学习常用的方法，以下是根据一些反应事实推导出来的影响化学反应的因素，其中推导不合理的是( )
序号
化学反应事实
影响化学
反应的因素
A
铁丝在空气中很难燃烧，而在氧气中能剧烈燃烧
反应物浓度
B
碳在常温下不与氧气发生反应，而在高温时能与氧气反应
反应温度
C
水在通电的条件才能分解，双氧水只要加入二氧化锰就迅速分解
催化剂
D
铜片在空气中很难燃烧，纳米铜粉在空气中较易燃烧
反应物的
接触面积
答案与解析
1．A 化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少量来表示，A正确；如果没有气体参与，增大压强不能加快反应速率，B错误；决定一个反应的快慢本质原因是反应物自身的性质，C错误；如果使用负催化剂，降低反应速率，D错误。答案选A。
2．D 氨气是人类需要的重要化工原料，所以工业合成氨需要增大反应速率，D项符合题意。
3．B 10 s内用H2表示的反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，则消耗氢气是0.12 mol·L－1·s－1×2 L×10 s＝2.4 mol，根据方程式可知10 s内消耗N2的物质的量是0.8 mol，答案选B。
4．B 如果都用物质C表示反应速率，根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知换算成用C表示的速率分别是[mol/(L·s)]0.6、0.9、0.8、0.75，答案选B。
5．A A项，反应物本身的性质是决定化学反应速率的主要因素，如铁能和稀硫酸反应生成氢气，而铜和稀硫酸不反应，故A正确；B项，催化剂只改变反应速率，不能决定反应能否发生，反应能否发生是由物质本身的性质决定的，故B错误；C项，水不可能变成油，违背了质量守恒定律，故C错误；D项，决定化学反应速率的主要因素是物质本身的性质，催化剂只是外因，不起决定作用，故D错误。故选A。
6．C 恒容充入N2，则增大氮气的浓度，可以加快该化学反应的速率，故A错误；缩小体积使压强增大，则增大各组分浓度可以加快该化学反应的速率，故B错误；恒容充入He，各组分浓度不变，速率不变，故C正确；恒压充入氦气，体积增大，浓度减小，化学反应速率减慢，故D错误。故选C。
7．B 加快反应速率可以通过①升高温度，②增大反应物浓度、④将块状固体改为粉状，③是增大了盐酸的体积，浓度未变，故③不能加快反应速率，铁与98%的硫酸反应不产生H2，⑤不可取，因此B项正确。
8．C 根据方程式中各物质浓度变化值之比等于其化学计量数之比，知：m∶n∶p＝0.5a∶1.5a∶a＝1∶3∶2，C项正确。
9．D 对于反应4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，速率之比等于化学计量数之比，故5v(NH3)＝4v(O2)，故A错误；6v(O2)＝5v(H2O)，故B错误；6v(NH3)＝4v(H2O)，故C错误；4v(O2)＝5v(NO)，故D正确。故选D。
10．C 命题以图象的形式直观地考查了固体粉末比块状固体反应速率快，固体粉末与同浓度的盐酸反应速率快，损失的速率也快。因为粉末损失速率快，单位时间消耗的粉末多，故A、B淘汰，因为粉末的质量少，反应完全时损失的总质量也少，故D淘汰。选C。
11．C 铁丝能在氧气中燃烧是因为氧气的浓度大，故A正确；碳在点燃时能与氧气反应是因为温度达到了着火点，故B正确；水的分解和双氧水分解是两种不同物质的分解，无法判断催化剂对反应速率的影响，故C错误；铜片与铜粉都是铜，铜片不易燃烧是因为它的体积大温度升高慢，而铜粉体积小温度升高快很快达到了着火点，是反应物的接触面积不同，故D正确。故答案为C。
12.一定温度下，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图所示，下列说法正确的是( )
A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol/(L·s)
B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol/L
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)
二、非选择题(共52分)
13．(30分)已知锌与稀盐酸反应放热。某学生为了探究反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气。所用稀盐酸浓度有1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1两种浓度，每次实验稀盐酸的用量为25.00 mL，锌有细颗粒与粗颗粒两种规格，用量为6.50 g。实验温度为298 K、308 K。
(1)完成以下实验设计(填写表格中空白项)，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
编号
T/K
锌规格
盐酸浓度/
mol·L－1
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响；
(Ⅱ)实验①和______探究温度对该反应速率的影响；
(Ⅲ)实验①和______探究锌规格(粗、细)对该反应速率的影响。
②
298
____
____
③
308
____
____
④
298
____
____
(2)实验①记录如下(换算成标况)：
时间(s)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
氢气体
积(mL)
16.8
39.2
67.2
224
420
492.8
520.8
543.2
554.4
560
①计算在30 s～40 s范围内盐酸的平均反应速率v(HCl)＝________。(忽略溶液体积变化，不需要写出计算过程)。
②反应速率最大的时间段(即0 s～10 s、10 s～20 s、20 s～30 s、30 s～40 s、40 s～50 s……)为________，可能原因是____________________________________。
③反应速率最小的时间段为________，可能原因是____________________________。
(3)另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在盐酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率：
A．氨水 B．CuCl2溶液
C．NaCl溶液 D．KNO3溶液
你认为他上述做法中可行的是________(填相应字母)。
(4)在化学反应速率的学习中，某化学研究小组的同学为了比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，分别设计了如下图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：
①定性分析：如图甲可通过观察________，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______________________________________________。
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略，实验中需要测量的数据是____________________________。
14．(12分)(2017·广西桂林一中高一期中)在体积为2 L密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应：A(g)＋2B(g)===3C(g)。经2 min后，A的浓度从开始时的1.0 mol·L－1到0.8 mol·L－1。已知反应开始时B的浓度是1.2 mol·L－1。则：2 min末B的浓度为____________，C的物质的量为____________。2 min内，用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率，即v(A)＝________。2 min内，B的转化率是__________。
15．(10分)(2017·广西钦州港经济开发区中学高二期中)将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：
3A(g)＋B(g)??xC(g)＋2D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率为0.1 mol/(L·min)。通过计算求：
(1)反应开始前容器中的A、B的物质的量；
(2)B的平均反应速率；
(3)反应前后容器内气体压强比为多少？
答案与解析
12.C 反应开始到10 s，用Z表示的反应速率v(Z)＝＝＝0.079 mol·L－1·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，B项错，反应开始到10 s，Y的转化率为×100%＝79%，C项正确；该反应的化学方程式为X＋Y??2Z，D项错。
13．(1)②粗颗粒 1.00 ③粗颗粒 2.00 ④细颗粒 2.00 (Ⅱ)③ (Ⅲ)④
(2)①0.056 mol·L－1·s－1 ②40 s～50 s 反应放热，温度升高 ③90 s～100 s 盐酸浓度降低
(3)C
(4)①反应产生气泡快慢或反应完成的先后或试管壁的冷热程度(答案合理皆可) 控制阴离子相同，排除阴离子不同造成的干扰 ②收集40 mL气体所需要的时间
解析：(1)实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响，所以②锌用粗颗粒，盐酸用1.00 mol·L－1。实验①和③探究温度对该反应速率的影响，所以其它因素应相同，即锌用粗颗粒，盐酸用2.00 mol·L－1。实验①和④探究锌规格对该反应的影响，所以④用细颗粒锌，盐酸用2.00 mol·L－1。
(2)Δn(HCl)＝2Δn(H2)＝2×＝0.014 mol，Δc(HCl)＝＝0.56 mol·L－1，v(HCl)＝＝＝0.056 mol·L－1·s－1。
(3)盐酸与锌反应速率过快，减缓该反应速率只能加入NaCl溶液，氨水与盐酸反应，消耗掉溶液中的H＋，可能导致不产生H2；加入CuCl2溶液，锌与CuCl2发生置换反应，能加快反应速率；加入KNO3溶液，溶液相当于稀硝酸，锌与该溶液反应不产生H2。
14．0.8 mol·L－1 1.2 mol 0.1 mol·L－1·min－1 33.3%
解析： A(g)＋2B(g)===3C(g)
1 1.2 0
0.2 0.4 0.6
0.8 0.8 0.6
所以2 min末B的浓度为0.8 mol·L－1，C的物质的量为0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol。2 min内，用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率，即v(A)＝0.2 mol/L÷2 min＝0.1 mol·L－1·min－1。2 min内，B的转化率是0.4/1.2×100%＝33.3%。
15．(1)3 mol (2)0.05 mol·L－1·min－1 (3)1∶1
解析：(1)设反应开始前容器中的A、B的物质的量为n，
3A(g)＋B(g)??xC(g)＋2D(g)
n(始) n n 0 0
Δn 1.5 0.5 0.5×2
n(5 min后) n－1.5 n－0.5 0.5×2
根据c(A)∶c(B)＝(n－1.5)∶(n－0.5)＝3∶5，解得n＝3 mol。
(2)v(B)＝＝＝
0．05 mol·L－1·min－1。
(3)由v(B)∶v(C)＝1∶x，知0.05 mol·L－1·min－1∶0.1 mol·L－1·min－1＝1∶x，解得x＝2，反应前后气体体积不变，故反应前后压强比为1∶1。
专题2 第一单元 第2课时 化学反应的限度
课后提升·速达标
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．一定条件下，在密闭容器中进行反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，下列说法错误的是( )
A．2 mol SO2和1 mol O2反应可以生成2 mol SO3
B．升高温度可提高反应速率
C．达到平衡后，SO2、O2、SO3在密闭容器中共存
D．达到化学平衡时正逆反应速率相等
2．(2017·北京市海淀区高一期中)下列对化学反应限度的叙述中，不正确的是( )
A．任何可逆反应都有一定的限度
B．反应条件改变，化学反应限度可能改变
C．化学反应达到平衡时，正、逆反应速率一定相等
D．化学反应达到平衡时，所有物质的微粒均不再变化
3．如图是可逆反应X2＋3Y2??2Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述不正确的是( )
A．t2时，反应到达限度
B．t2～t3，反应仍在进行
C．t1时，只有正方向反应
D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化
4．在一定温度下，向a L密闭容器中加入一定量A2、B气体，发生如下反应：A2(g)＋3B(g)??2C2(g)＋2D(g)，可以作为反应达到平衡的标志是( )
A．容器中总压强不再随时间而变化
B．单位时间内断裂一个A—A键，同时生成两个C—C键
C．v正(B)＝0.03 mol/(L·s)，v逆(D)＝1.2 mol/(L·min)
D．容器中混合气体的密度不再随时间而变化
5．可逆反应N2＋3H2??2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A．3v正(N2)＝v正(H2)
B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．v正(N2)＝3v逆(H2)
6．(2017·黑龙江伊春二中高一期中)在密闭容器中进行反应2SO2＋O2??2SO3，反应达平衡的标志是( )
①单位时间内消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3
②反应混合物中，SO2、O2与SO3的物质的量之比为2∶1∶2
③反应混合物中，SO3的质量分数不再改变
A．①② B．①③
C．③ D．①
7．(2017·河北邯郸四县高一联考)在一定温度下，将2 mol SO2和 1 mol O2 充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法中正确的是( )
A．生成SO3 2 mol
B．放出197 kJ热量
C．SO2和SO3共2 mol
D．含氧原子共8 mol
8．一定温度下，1 mol X和n mol Y在容积为2 L的密闭容器中发生如下反应：
X(g)＋Y(g)??2Z(g)＋W(s)，5 min后达到平衡，此时生成2a mol Z。下列说法正确的是( )
A．用X表示此反应的反应速率是0.1－0.2a mol/(L·min)
B．X和Y的转化率一定相等
C．当混合气体的质量不再发生变化时，说明反应已达到平衡状态
D．容器的压强不再变化是达到平衡状态的标志
9．(2017·河北邯郸四县高一联考)在一定条件下的定容密闭容器中反应：A(s)＋2B(g)??C(g)＋D(g)，当下列物理量不再变化时，不能表明该反应已达平衡的是( )
A．混合气体的压强
B．混合气体的密度
C．B的物质的量的浓度
D．混合气体的平均相对分子质量
10．在密闭容器中加入1 mol CO和1.5 mol H2O(气)，在一定条件下达到平衡生成2/3 mol CO2，反应为CO＋H2O(g)??CO2＋H2，当其他条件不变，充入的水蒸气变为2 mol，平衡时CO2的物质的量可能是( )
A．4/3 mol B．0.73 mol
C．1 mol D．2/3 mol
答案与解析
1．A 该反应为可逆反应，故2 mol SO2和1 mol O2反应不可能完全反应生成2 mol SO3，A项错。
2．D 可逆反应的特征是不能完全反应，存在一定的限度，故A正确；反应条件改变，可能改变化学反应速率，从而改变化学反应限度，故B正确；化学平衡状态是动态平衡，平衡时正、逆反应速率相等，故C正确；化学反应达到平衡时，物质的浓度不变，但物质的形状等物理性质可能发生变化，故D错误。故选D。
3．C 由图象分析可知t2时，正逆反应速率相同，反应达平衡状态，此条件下反应达到最大限度，故A正确；t2～t3时正逆反应速率相等反应达到平衡状态，v正＝v逆>0，是动态平衡，反应仍在进行，故B正确；t1时，既有正方向反应，又有逆方向反应，正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行，反应未达到平衡状态，故C错误；t2～t3，正逆反应速率相等反应达到平衡状态，平衡状态时各物质的浓度不再发生变化，故D正确。
4．C 该反应前后气体分子数不变，所以容器中总压强保持恒定，A项不符合题意；B项均描述v(正)，B项不符合题意；C项v正(B)＝v逆(B)，符合题意；ρ＝，混合气体的质量恒定，容器的容积恒定，所以混合气体的密度始终恒定，D项不符合题意。
5．C 判断平衡状态，关键要正确运用v正＝v逆(两个方向)，同时根据同一反应速率用不同物质表示时速率之比等于化学方程式化学计量数之比。
6．C ①消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3，表示的都是正反应速率，无法判断正、逆反应速率是否相等，无法判断是否达到平衡状态，故①错误；②SO2、O2与SO3的物质的量之比为2∶1∶2，无法判断各组分的物质的量是否不再变化，则无法判断是否达到平衡状态，故②错误；③反应混合物中SO3的质量分数不再改变，表明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故③正确；故选C。
7．C 可逆反应存在反应限度，反应物不可能完全转化为生成物，当正、逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，所以将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，SO2和O2不可能完全转化为三氧化硫，故A错误；可逆反应存在反应限度，反应物不可能完全转化为生成物，当正、逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，所以将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，SO2和O2不可能完全转化为三氧化硫，放出的能量小于197 kJ，故B错误；在化学反应中各元素的原子遵循原子守恒，所以化学平衡时二氧化硫和三氧化硫中硫原子的物质的量等于反应初始时二氧化硫中硫原子的物质的量，故C正确；在化学反应中各元素的原子遵循原子守恒，平衡时含有的氧原子的物质的量等于初始时二氧化硫和氧气中氧原子的物质的量，为6 mol，故D错误。故选C。
8．C v(Z)＝＝＝0.2a mol·L－1·min－1，则v(X)＝v(Z)＝0.1a mol·L－1·min－1，A项错；当n＝1时，X和Y的转化率才相等，B项错；因为W为固体，所以达平衡的过程中，混合气体的质量逐渐减少，当达到平衡状态时，混合气体的质量不再发生变化，C项正确；该反应前后气体分子数不变，压强始终不变，D项错。
9．A 反应物A是固体，反应两边气体化学计量数相等，混合气体的压强始终相等，所以不能判断平衡，故A错误；随着反应的进行，混合气体的密度发生变化，故B正确；B的物质的量浓度不变即达平衡，故C正确；混合气体的平均相对分子质量＝气体的质量/气体的物质的量，平衡时，气体的质量不再变化，相对分子质量也就不再变化，可用此来衡量反应是否已达平衡，故D正确。故选A。
10．B 1 mol CO和2 mol H2O(气)反应时，CO不可能完全反应，所以CO2(g)的物质的量小于1 mol，A、C项错；由题干知1 mol CO和1.5 mol H2O(g)反应，达平衡状态时生成 mol CO2，那么1 mol CO和2 mol H2O(g)反应，达平衡状态时生成的CO2比 mol多，B项正确。
11.在一密闭容器中加入A和B，各物质的物质的量浓度随着反应的进行，如图所示。下列说法不正确的是( )
A．该反应的化学方程式为5A＋4B??4C
B．2 min时，该反应达到平衡，此时A、B、C的浓度比为5∶4∶4
C．用B的浓度变化表示2 min内的速率为2 mol/(L·min)
D．2 min前，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大
12．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接近于( )
A．5% B．10%
C．15% D．20%
二、非选择题(共52分)
13．(14分)向某恒容的密闭容器中加入A、B、C三种气体，如图所示是一定条件下三种气体的物质的量随时间的变化情况。
(1)写出该密闭容器发生反应的化学方程式为__________________________。
(2)反应开始至2分钟时，________(填“能”或“不能”)用C表示反应速率，若能，其反应速率为________，若不能，则其原因为________________________。
(3)2分钟后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化，其原因是____________。
(4)下列情况能说明该反应达到化学反应限度的是________。
a．该容器的压强不再发生变化
b．单位时间内生成A的物质的量与生成C的物质的量相同
c．该容器中气体的密度不再改变
d．容器中A的物质的量与C的物质的量相同
14．(8分)下列方法可证明2HI(g)??H2(g)＋I2(g)已达平衡状态的是__________。
①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
③百分组成w(H2)＝w(I2)时
④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI)时
⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1时
⑥温度和体积一定，某一生成物浓度不再变化时
⑦温度和体积一定，容器内压强不再变化时
⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时
⑨温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时
⑩温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时
在上述⑥～⑩的说法中能证明2NO2??N2O4达到平衡状态的是_______________。
15．(18分)(2017·河北定州二中高一月考)把2.5 mol A和2.5 mol B混合放入2 L密闭容器里，发生反应：
3A(g)＋B(g)??xC(g)＋2D(g)，经5 s后反应达平衡。在此5 s 内C的平均反应速率为0.2 mol/(L·s)，同时生成1 mol D。试求：
(1)达到平衡时A的浓度是________。
(2)达到平衡时B的转化率是________。
(3)x的值是________。
16．(10分)恒温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)。
(1)若反应进行到某时刻t时，nt(N2)＝13 mol，nt(NH3)＝6 mol，计算a的值；
(2)反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标准状况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%，计算平衡时NH3的物质的量。
答案与解析
11.B 由图象知，A和B的浓度逐渐减小，2 min以后保持不变，C的浓度逐渐增大，2 min以后保持不变，Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝5∶4∶4，故该反应的化学方程式为5A＋4B??4C，A、D两项正确；2 min时c(A)∶c(B)∶c(C)＝1∶3∶4，B项错；2 min内v(B)＝＝2 mol·L－1·min－1，C项正确。
12．C N2＋3H2??2NH3
起始量/mol 2 8 0
转化量/mol 2
平衡量/mol 6
则平衡时氮气的体积分数为：
×100%＝15.4%。
13．(1)2A＋B??2C
(2)不能 没体积无法求出C物质的浓度变化值
(3)该反应为可逆反应，达到了一定的限度
(4)ab
14．②⑥⑨ ⑥⑦⑧⑨⑩
15．(1)0.5 mol·L－1 (2)20% (3)4
解析：由已知，平衡时生成的C的物质的量为0.2 mol·L－1·s－1×5 s×2 L＝2 mol，列三段式：
3A(g)＋B(g) ??xC(g)＋2D(g)
开始(mol) 2.5 2.5 0 0
转化(mol) 1.5 0.5 2 1
平衡(mol) 1 2 2 1
(1)达到平衡时A的浓度为1 mol÷2 L＝0.5 mol·L－1。
(2)达到平衡时B的转化率为0.5 mol÷2.5 mol×100%＝20%。
(3)因为生成2 mol C，同时生成1 mol D，D的化学计量数为2，所以C的化学计量数x＝4。
16．(1)16 (2)8 mol
解析：(1)解法一：由反应方程式得知，反应消耗掉的N2和生成NH3的物质的量之比为1∶2，设反应掉的N2的物质的量为x，则x∶6＝1∶2，解之x＝3，故a＝13＋3＝16。
解法二：N2＋3H2??2NH3
开始 a b 0
t时 13 6
在t时刻生成6 mol NH3，消耗了3 mol N2，所以a＝13＋3＝16。
(2)n平(NH3)＝×25%＝32 mol×25%＝8 mol。
专题2 第三单元 第1课时 化学能转化为电能
课后提升·速达标
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．(2017·山西晋中名校高一期中)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
2．(2017·湖南宁远一中高一期中)某电源总反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，不能实现该反应的原电池是( )
A．电极材料Fe、Cu，电解质溶液为FeCl3溶液
B．电极材料石墨、Cu，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
C．电极材料Pt、Cu，电解质溶液为FeCl3溶液
D．电极材料Ag、Cu，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
3．在理论上可用于设计原电池的化学反应是(双选)( )
A．2Al(s)＋2NaOH(aq)＋2H2O(l)===2NaAlO2(aq)＋3H2(g) ΔH<0
B．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(aq)＋2NH3·H2O(l)＋8H2O(l) ΔH>0
C．CaC2(s)＋2H2O(l)===Ca(OH)2(s)＋C2H2(g)
ΔH<0
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0
4．下列有关原电池的说法中正确的是( )
A．在原电池中一定是相对较活泼的金属做负极不活泼的金属做正极
B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
C．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能
D．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应
5．判断下图中的装置哪些能形成原电池( )
A．①④ B．①⑤
C．①③⑤ D．①④⑤
6．家用炒菜铁锅用水清洗后放置，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是( )
A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．Fe－3e－===Fe3＋
7．(2017·辽宁沈阳铁路实验中学高一期中)有a、b、c、d四个金属电极，有关的化学装置、部分反应现象如下：
实验
装置
实验
现象
a极质量减
小，b极质量
增加
b极有气体
产生，c极无
变化
d极溶解，
c极有气
体产生
电流从a极
流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．d>a>b>c B．a>b>c>d
C．b>c>d>a D．a>b>d>c
8．下列现象与电化学腐蚀无关的是( )
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁(几乎是纯铁)容易生锈
C．铁质器材附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌久置后表面变暗
9．(2017·河南林州一中高一期中)将等质量的镁球和铜球用导线连接在一铁棒上，平行插入CuSO4溶液中(如图)，一段时间后，关于两球高度的说法正确的是( )
A．左端高 B．右端高
C．一样高 D．无法确定
10．(2017·河南八市高一联考)将镁片、铝片用导线连接并插入NaOH溶液中，关于该装置的叙述正确的是( )
A．该装置将电能转化为化学能
B．该装置使用的铝片不需要处理表面的氧化膜
C．溶液中电子由铝片向镁片移动
D．NaOH溶液更换为任何电解质溶液、镁片、铝片上得失电子情况均保持一致
答案与解析
1．C 原电池中，失电子的电极作负极，电子由负极流向正极，故A错误；原电池中，失电子的电极作负极，负极失去电子发生氧化反应，故B错误；原电池放电时，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故C正确；原电池中正极不一定是不活泼金属，如金属镁、铝、氢氧化钠构成的原电池中，金属镁是正极，故D错误。
2．A 电极材料Fe、Cu，电解质溶液FeCl3溶液，铁的活泼性大于铜，总反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；电极材料为石墨、Cu，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液，总反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；电极材料为Pt、Cu，电解质溶液为FeCl3溶液，铜活泼性大于Pt，总反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；电极材料为Ag、Cu，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液，铜活泼性大于Ag，总反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，故选A。
3．AD 理论上要构成原电池，必须是能自发进行的氧化还原反应，也就是要有电子转移。
4．D 在Mg、Al氢氧化钠原电池中，较不活泼的Al作负极，故A错误；在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被氧化，故B错误；原电池将化学能转化为电能，但能量转化率不可能达到100%，故C错误；实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应，这样可以借助原电池加快反应速率，故D正确。答案为D。
5．B ①装置能发生氧化还原反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，符合形成原电池的条件。②装置盛放的是酒精，属于非电解质，不能形成原电池。③装置不能形成原电池，两电极材料完全相同。④装置不能形成原电池，不能自发地发生氧化还原反应。⑤装置能形成原电池，符合形成原电池的条件，且能发生反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故答案为B。
6．D 原电池负极上只发生Fe－2e－===Fe2＋。
7．A a极质量减小，b极质量增加，a极发生氧化反应，b极发生还原反应，说明活泼性a>b；b极有气体产生，c极无变化，说明b活泼，可以置换酸中的氢，活动性b>c；电流从a极流向d极，电子从d极流向a极，d极是负极，活动性d>a。综上，这四种金属的活动性顺序是d>a>b>c，故选A。
8．D A．黄铜(铜锌合金)发生电化学腐蚀时，被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜。B.生铁中含较多的碳，比软铁(几乎是纯铁)在电解质作用下更容易形成原电池，也更容易生锈。C.铁质器件附有铜配件时，在接触电解质溶液时，铁作原电池的负极，易被腐蚀生成铁锈。D.银质奖牌久置后可能被氧气或硫氧化成银的化合物而使其表面变暗，这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。
9．B 镁的活泼性比铜活泼，镁是负极，逐渐溶解，铜是正极，溶液中的铜离子放电生成铜，生成的铜覆盖在铜的表面，故杠杆会右端上翘，故选B。
10．B 失电子的一极为负极，在镁、铝、NaOH溶液组成的原电池中，铝失电子为负极，镁为正极。原电池是将化学能转化为电能的装置，故A错误；使用的铝片不需要处理表面的氧化膜，因为氧化铝也能溶解在NaOH溶液中，故B正确；外电路电子由铝片向镁片移动，故溶液中只有阴、阳离子移动，故C错误；将NaOH溶液更换为稀硫酸溶液，镁失电子，则镁片为负极，铝片为正极，故D错误。答案为B。
11.在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是( )
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极到b极
D．a极上发生了氧化反应
12．下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( )
选项
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
二、非选择题(共52分)
13．(12分)某同学进行如下图所示的Cu-Zn原电池实验：
(1)从理论上讲，应该能预期看到的现象是____________________________________，负极反应：______________________________，正极反应： _____________________。
(2)实验过程中，观察到锌极上有少量气泡逸出，试解释原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．(16分)(2017·甘肃嘉峪关一中高一期中)原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：A.Na2CO3＋HCl===CO2↑＋NaCl＋H2O；B.Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
判断能否设计成原电池A________，B________(填“能”或“不能”)。
(2)将纯锌片和纯铜片按图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法正确的是________。
A．甲、乙均为化学能转化为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少，乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液的pH均增大
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲________(填“>”“<”或“＝”)乙。
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式：____________________。
④当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L－1(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为________。
15．(24分)(2017·河北馆陶一中高一期中)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
Al、Mg
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
Al、Mg
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
试根据上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)根据实验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电池总反应式：_______________________________________________。
(3)实验4中铝作________(填“负极”或“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：
________________________________________________________________________。
答案与解析
11.B 显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性a＞b(碳棒)，所以a为原电池的负极，b为正极，电极反应式：a(负极)：a－ne－===an＋(氧化反应)；b(正)极：nH＋＋ne－===H2↑(还原反应)，由于正极H＋放电，溶液中c(H＋)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流计流向b极。
12．C 由题干已知：M棒变粗，N棒变细推出N作负极，N的活泼性强于M，排除A项，M作正极，金属阳离子得电子在M极析出，排除B、D两项，C项正确。
13．(1)锌片上无气泡，铜片上有大量气泡，电流计指针发生偏转，锌不断溶解 Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)锌片不纯，锌与杂质构成许多微小原电池所导致的
解析：此题考查同学们灵活运用原电池原理解释有关现象的能力。对于Cu-Zn-H2SO4原电池而言，负极锌将不断溶解，正极铜片上有H2产生，外电路中有电流产生，因而电流计指针发生偏转，且理论上锌片上无气泡，而现在之所以在锌片上有气泡，是因为锌片不纯，并与杂质构成了许多微小的原电池的原因。
14．(1)不能 能 (2)①BD ②>
③Zn－2e－===Zn2＋ ④1 mol·L－1
解析：(1)原电池中发生的是自发的氧化还原反应，方程式A是非氧化还原反应，故不能设计成原电池；方程式B是置换反应，是氧化还原反应，能设计成原电池。(2)①甲是化学能转变为电能的装置，乙不是，故A错误；乙装置中铜片不反应，也没构成原电池的正极，所以铜片上没有明显变化，故B正确；甲、乙中都是锌片质量减少，故C错误；两个烧杯中都产生氢气，氢离子浓度都降低，所以溶液的pH均增大，故D正确。故选BD。②原电池原理引起的腐蚀速度大于Zn和稀H2SO4直接反应的速度。③构成原电池的负极是锌失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。④稀释后氢离子的物质的量为1 L×0.1 mol·L－1＝0.1 mol，生成氢气的氢离子的物质的量为，所以原溶液中氢离子的物质的量为0.2 mol，原溶液中氢离子的浓度为＝2 mol/L，一个硫酸分子中含两个氢离子，所以原溶液中稀硫酸的浓度为1 mol·L－1。
15．(1)否
(2)①负 2Al－6e－===2Al3＋
②正 6H＋＋6e－===3H2↑
③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
(3)负极 在NaOH溶液中，活动性Al>Mg Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn>Al，Al是原电池的正极
解析：(1)实验1中：Mg、Al都能与盐酸反应，因为Mg的活动性比Al强，因此Mg作负极，Al作正极，实验2中：铝与盐酸反应，铜不与盐酸反应，因此Al作负极，Cu作正极，综上所述，两个实验中铝所作的电极不同。(2)①实验3中铝与盐酸发生氧化还原反应，反应方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，Al作负极，其电极反应式为Al－3e－===Al3＋或2Al－6e－===2Al3＋。②根据①石墨作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑或6H＋＋6e－===3H2↑。③电池总反应式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。(3)实验4中，虽然镁比铝活泼，但是镁不与氢氧化钠反应，而铝与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，即2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，因此铝作负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。(4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，因此锌作负极，铝作正极。
专题2 第三单元 第2课时 化学电源
课后提升·速达标
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．(2017·北京市101中学高一期中)下列说法中不正确的是( )
A．将金属a与b用导线连结起来浸入电解质溶液中，a的质量减少，说明a比b活泼
B．燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池
C．化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应
D．镍氢电池和锌锰干电池都是可充电电池
2．已知空气—锌电池的电极反应为：
锌片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
石墨：O2＋H2O＋2e－===2OH－
据此判断，锌片是( )
A．负极，并被氧化 B．负极，并被还原
C．正极，并被氧化 D．正极，并被还原
3．汽车的启动电源常用蓄电池。其结构如下图所示，放电时其电池反应如下：
PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
根据此反应判断，下列叙述中不正确的是( )
A．Pb是负极
B．PbO2得电子，被还原
C．负极反应是Pb＋SO－2e－===PbSO4
D．电池放电时，溶液酸性增强
4．(2017·江苏泰州姜堰一中高一期中)燃料电池是一种新型电池。某氢氧燃料电池的基本反应是：
X极：O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－
Y极：2H2(g)－4e－＋4OH－===4H2O(l)
下列判断正确的是( )
A．该电池的电解质溶液为酸性
B．电池总反应为2H2＋O2===2H2O
C．X极是负极，发生氧化反应
D．电池工作一段时间后溶液pH增大
5．据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池。锌电池具有容量大、污染少等优点。电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、碱性溶液和空气。下列叙述中正确的是(双选)( )
A．锌为正极，空气进入负极反应
B．负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
C．正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
6．如图所示，将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述中正确的是( )
A．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2＋
B．铝是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成
C．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成
D．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理
7．(2017·甘肃嘉峪关一中高一期中)下列有关电池叙述正确的是( )
A．水果电池是高效环保的家用电池
B．锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄
C．锌锰干电池碳棒是负极，锌片是正极
D．锌锰干电池是一种常用的二次电池
8．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确的是( )
A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需更换铝板就可以继续使用
9．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag；根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是( )
A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大
B．电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．负极失去1 mol电子时，正极生成108 g银
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
10．(2017·江苏张家港高级中学高一期中)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图。下列有关说法错误的是(双选)( )
A．a极为负极，电极上发生氧化反应
B．电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O
C．外电路中电子由b电极通过导线流向a电极
D．该装置工作时把电能转化为化学能
答案与解析
1．D 将金属a与b用导线连结起来浸入电解质溶液中，a的质量减少，说明金属a较活泼，可以和电解质溶液反应。在原电池中一般是较活泼金属作负极，所以A正确；燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池，B正确；化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应，这个过程中化学能转化为电能，所以C正确；镍氢电池是二次电池，锌锰干电池用完后不能充电，所以D错误。选D。
2．A
3．D 由放电时的反应可知，Pb是负极，电极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4↓，PbO2是正极，电极反应为：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4↓＋2H2O，反应中消耗H2SO4，溶液酸性减弱。
4．B Y电极有氢氧根参与，该电池的电解质溶液为碱性，A错误；根据正负极电极反应式可知电池总反应为2H2＋O2===2H2O，B正确；X极氧气得到电子，是正极，发生还原反应，C错误；电池工作一段时间后溶剂水增加，溶液pH减小，D错误。答案选B。
5．BD 通过电池反应2Zn＋O2===2ZnO可知，锌为负极，而空气进入正极反应。负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
6．D 该原电池中Al作负极，电极反应式为：Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，A、B两项错；该装置中外电路是电子的定向移动，内电路是离子的定向移动形成，C项错，铝表面的氧化膜能溶解在NaOH溶液中，故不需处理，D项正确。
7．B 水果电池对环境无污染，所以是环保电池，但水果价格较贵，且水果的利用率不高，所以水果电池不是高效的家用电池，故A错误；锌锰干电池负极上金属锌失电子而使金属质量逐渐减小，故B正确；锌锰干电池中锌作负极，碳棒作正极，故C错误；锌锰干电池是一种常用的一次电池，故D错误。故选B。
8．B 根据总反应方程式可知，铝作负极，电极反应式为4Al－12e－＋12OH－===4Al(OH)3或Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3，氧气在正极上发生反应，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故A正确；原电池工作时，电流由正极铂流向负极铝，故B错误；网状的铂可以增大与氧气的接触面积，C正确；Al作负极，工作时失电子而损耗，故应定期更换铝板，D正确。
9．C 在使用过程中，负极消耗OH－，pH减小，A项错；电子由负极(Zn)经外电路流向正极(Ag2O)，B项错；负极失去1 mol电子，则正极得到1 mol电子，生成1 mol Ag，质量为108 g，C项正确；Zn是负极发生氧化反应，Ag2O是正极发生还原反应，D项错。
10．CD 根据原电池工作原理，通氢气一极为负极，通氧气一极为正极，因此a极为负极，失去电子，发生氧化反应，故A说法正确；电解质传递H＋，因此a极电极反应式为H2－2e－===2H＋，b极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，电池总反应为2H2＋O2===2H2O，故B说法正确；根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即从a极经外电路流向b极，故C说法错误；该装置为燃料电池，是化学能转化成电能的装置，故D说法错误。
11.碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g
12．(2017·全国卷Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
二、非选择题(共52分)
13．(8分)我国首创以铝—空气—海水电池为电源的新型航海标志灯，它以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。则该电源负极材料可能为________，正极材料可能为________，正、负极的反应分别为__________________________________________。
14．(17分)(2017·湖南宁远一中高一期中)原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某兴趣小组为研究电池原理，设计如图A装置。
A
B
①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是___________________。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池________(填“正”或“负”)极，该电极反应式是____________________________。
③无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，若转移了0.2 mol电子，则理论上Zn片质量减轻________ g。
(2)如图B是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
15．(11分)镍、镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是氢氧化钾，放电时电极反应式为：Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2；2H2O＋2NiO(OH)＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。
请按要求完成下列问题。
(1)当电池放电时，该电池的总反应式为________________。此时，电池的负极周围溶液的pH会不断________(填“增大”或“减小”)。
(2)电池放电时，当有3.6 g水参加反应，电池中所转移的电子数目为____________，同时有________g Cd参加反应(Cd：112)。
16．(16分)下图为氢氧燃料电池的结构图，电解质为氢氧化钾溶液，惰性电极材料由多孔碳制成。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可以在闭合回路中不断地产生电流。试回答下列问题：
(1)指出图中通过负载的电流方向：__________(填“向左”或“向右”)。
(2)写出氢氧燃料电池工作时电极反应式和总反应的化学方程式。
正极： _________________________________________________________。
负极： _______________________________________________________。
总反应： _______________________________________________________。
(3)若需要氢氧燃料电池提供较大的功率，关键是氢燃料的制备。有一种氢氧燃料电池可利用甲醇、天然气等物质为原料，通过多孔铂电极使燃料在高温下离子化。
①CH4和H2O反应生成H2和CO的化学方程式为__________________________。
②CO和H2O反应生成H2的化学方程式为___________________________。
(4)将氢氧燃料电池应用于航天工业，除了能提供恒定电流之外，其生成物水恰好解决了宇航员在太空的饮水问题。当年美国的“阿波罗”11号宇宙飞船在长达八天的登月旅行中，三位宇航员的生活用水均由燃料电池提供。那么宇航员所饮用的合成水，主要由消化道中的__________吸收，排泄水的途径主要有：一是经过__________系统以尿液的形式排出；二是经过__________系统以气体的形式排出；三是经过__________以汗液的形式排出。
答案与解析
11.C 根据锌—锰碱性电池总反应方程式知：Zn作负极，MnO2作正极，电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，只有C项不正确。
12．D 原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8―→Li2S6―→Li2S4―→Li2S2，其中可能有2Si2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。
13．铝 石墨或铂 负极：4Al－12e－===4Al3＋，正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
解析：原电池反应的实质是氧气将铝氧化，因此铝既是负极反应物，又是负极材料，O2是正极反应物，正极材料是比铝还原性弱的材料，如石墨等。
14．(1)①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ ②正 2H＋＋2e－===H2↑ ③6.5
(2)①a CH4＋10 OH－－8e－===CO＋7H2O ②减小
解析：(1)①a和b不连接时，不能构成原电池，锌与硫酸发生反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。②a和b用导线连接构成原电池，锌比铜活泼，Cu为正极、锌为负极，正极电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。③根据Zn－2e－===Zn2＋，转移了0.2 mol电子，消耗0.1 mol Zn，质量为0.1 mol×65 g/mol＝6.5 g。(2)①负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，a极通入甲烷，甲烷发生氧化反应，故a是负极，负极电极反应为CH4＋10 OH－－8e－===CO＋7H2O。②电池总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，电池工作时消耗氢氧根离子，电解质溶液的pH减小。
15．(1)Cd＋2H2O＋2NiO(OH)===Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 减小
(2)0.2NA 11.2
解析：(1)电池放电时，总反应式应等于两电极反应式之和，由电极反应式知负极需消耗OH－，pH会不断减小。(2)由电极反应式知36 g水参加反应时，转移的电子数目为2NA，当有3.6 g水参加反应，电池中所转移的电子数目为0.2NA，同时有0.1 mol Cd参加反应，质量为11.2 g。
16．(1)向左 (2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 2H2＋O2===2H2O
(3)①CH4＋H2OCO＋3H2 ②CO＋H2OCO2＋H2 (4)小肠 泌尿 呼吸 皮肤
解析：这是一道将化学、生物学科知识交叉渗透的题目。由题意可知，氢氧燃料电池的反应产物是H2O，所以电池总反应为2H2＋O2===2H2O。负极：H2－2e－===2H＋，在碱性溶液中，H＋＋OH－===H2O，即：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。电子由负极流向正极，电流方向与之相反。
专题2 第三单元 第3课时 电能转化为化学能
课后提升·速达标
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是 ( )
A．NaOH B．H2SO4
C．AgNO3 D．Na2SO4
2．下图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法中不正确的是( )
A．X是正极，Y是负极
B．X是负极，Y是正极
C．CuSO4溶液的pH逐渐减小
D．NaCl溶液的pH逐渐变大
3．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(方框号内)，溶液能与原溶液完全一样的是( )
A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH[NaOH]
C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
4．电解CuSO4溶液时，要求达到三点：(1)阳极质量减少；(2)阴极质量增加；(3)电解质溶液中c(Cu2＋)不变，则可选用的电极是( )
A．纯铜作阳极，含Zn和Ag的铜合金作阴极
B．含Zn和Ag的铜合金作阳极，纯铜作阴极
C．用纯铁作阳极，纯铜作阴极
D．用石墨作阳极，纯铜作阴极
5.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是( )
A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的
B．a电极逸出无味气体，b电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
6．在外界提供相同电量的条件下，Cu2＋或Ag＋分别按Cu2＋＋2e－―→Cu或Ag＋＋e－―→Ag在电极上放电，若析出铜的质量为1.92 g，则析出Ag的质量为( )
A．1.62 g B．6.48 g
C．3.24 g D．12.96 g
7．(2017·贵州都匀一中高二质检)某化学学习小组学习电化学后，设计了下面的实验装置图：
下列有关该装置图的说法中不正确的是( )
A．合上电键后，甲池中的阳离子向Zn移动
B．合上电键后，乙池为电解池，在石墨上产生气体
C．合上电键后一段时间，丙池中溶液会出现白色沉淀
D．合上电键后，甲池中锌电极为原电池负极
8．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，下列叙述正确的是(已知：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
9.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
10．(2017·安徽准水一中高三周考)实验室中用如图所示的原电池装置做电源电解足量的NaCl的酚酞溶液，X、Y均为惰性电极。下列有关说法不正确的是( )
A．原电池中SO通过隔膜从左向右移动
B．反应一段时间后，烧杯中Y电极附近变红
C．Zn极质量减少6.5 g时，X极理论上生成气体2.24 L(标准状况)
D．室温下，若Cu极质量增加1.6 g时，此时烧杯溶液体积为500 mL，则溶液中c(OH－)＝0.1 mol/L
答案与解析
1．A 电解前后，溶液的pH＝a―→pH＞a，原溶液显酸性、碱性、中性并不详，但根据pH的变化，可知溶液中c(H＋)下降，c(OH－)上升。对于A、B、D选项，均属于电解水类型，溶质浓度均增大。NaOH溶液中c(OH－)上升，符合题意，H2SO4与之相反；Na2SO4溶液pH不变，也不符合题意；对于AgNO3溶液，属于放O2生酸型，则pH下降，不符合题意。
2．B 根据实验现象知道，b极是电解池的阴极。而CuSO4溶液被电解，Pt为阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，电解后溶液酸性增强，而电解NaCl溶液，溶液的碱性增强，故只有B选项说法不正确，符合题意。
3．C 电解CuCl2溶液时一极上析出Cu，另一极上放出Cl2，要使溶液复原，应加入CuCl2才行；电解NaOH溶液的实质是电解水，故加水才能复原；电解CuSO4溶液时一极析出Cu，另一极上放出O2，加入Cu(OH)2会使溶液中水的量增加，不能使原溶液复原，应加CuO才能复原；电解NaCl溶液时一极上放出H2，另一极上放出Cl2，故通入HCl气体可使其复原(注意加盐酸不能复原)。
4．A 电解CuSO4溶液，阳极质量减少，则排除D项；电解质中c(Cu2＋)不变，则阳极只能用纯铜，在电解过程中阳极产生的Cu2＋，在阴极恰好完全析出，溶液中c(Cu2＋)保持不变，A项正确。
5．D 该装置中a极为阴极，电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑，b极为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ，产生气体体积a电极大于b电极，A项错；a、b两极逸出的气体均为无色无味的气体，B项错；a电极上H＋放电，a极附近呈碱性，石蕊试液变蓝，b电极OH－放电，b电极呈酸性，石蕊试液变红，C项错；D项正确。
6．B 析出铜的质量为1.92 g，n(Cu)＝＝0.03 mol，则电路中提供的电子为0.06 mol，可以析出0.06 mol Ag，质量为0.06 mol×108 g·mol－1＝6.48 g，B项正确。
7．A 甲为原电池，Zn为负极，阳离子向Zn极移动，故A错误，D正确；乙为电解池，石墨为阳极，OH－放电产生O2，故B正确；电解MgCl2溶液时，发生反应MgCl2＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋Mg(OH)2↓，故C正确。
8．D 阳极发生氧化反应，金属失电子变为对应的金属离子，A项错；虽然电解过程中两极得失电子相等，但阳极减少的金属与阴极增加的金属并非同一种金属，所以两极质量变化值不相等，B项错；电解后溶液中存在的金属阳离子为Fe2＋、Ni2＋和Zn2＋，C项错；D项正确。
9．B 为了使Cl2被完全吸收，则Cl2应在与b电极相连的电极上产生，而产生Cl2的电极为阳极，所以b电极为正极，a电极为负极，消毒液的主要成分为NaClO和NaCl，B项正确。
10．A 左边原电池中锌比较活泼做为负极，铜做为正极，X连接正极则为阳极，Y连接负极则为阴极。原电池中阴离子向负极移动，则应从右向左移动，选项A不正确；Y电极是阴极，溶液中的氢离子在Y极得电子产生氢气，则氢氧根离子浓度增大，遇酚酞变红，选项B正确；Zn极质量减少6.5 g时，转移电子数为0.2 mol，X极氯离子失电子产生氯气，转移0.2 mol电子时理论上生成气体2.24 L(标准状况)，选项C正确；室温下，若Cu极质量增加1.6 g时，即析出0.025 mol铜，转移电子数为0.05 mol，此时烧杯溶液中有0.05 mol氢离子得电子产生氢气，则增加的氢氧根离子0.05 mol，溶液体积为500 mL，则溶液中c(OH－)＝＝0.1 mol/L，选项D正确。故选A。
11.(2017·辽宁沈阳铁路实验中学高一期中)已知铅蓄电池充放电的总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO42H2O＋2PbSO4，下列关于铅蓄电池的说法正确的是( )
A．在放电时，两极质量均增加
B．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
C．在放电时，负极发生的反应是Pb＋2e－＋SO===PbSO4
D．在放电时，正极发生的反应是PbSO4＋2e－===Pb＋SO
12．如下图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无味气体放出，符合这一情况的是( )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
二、非选择题(共52分)
13．(18分)在如图中，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol/L AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol/L CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g。
(1)电源E为________极。
(2)A极的电极反应式为____________________，析出物质________ mol。
(3)B极的电极反应式为____________________，析出气体________ mL(标准状况)。
(4)D极的电极反应式为____________________，析出气体________ mL(标准状况)。
(5)甲烧杯中滴入石蕊试液，________极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液。
14．(12分)(2017·贵州都匀一中高二质检)已知H2O2是一种弱酸，在强碱性溶液中主要以HO形式存在。目前研究比较热门的Al-H2O2电池，其电池总反应为2Al＋3HO===2AlO＋OH－＋H2O。现以Al-H2O2电池电解尿素的碱性溶液制备氮气，尿素的结构简式为：H2NCONH2(右池中隔膜仅阻止气体通过，b、c、d均为惰性电极)。试回答下列问题：
(1)右池是________池。
(2)电极b是________极，其电极反应式为________________________。
(3)通过2 min后，Al电极质量减轻2.7 g，则产生N2的体积为________(标准状况)。
15．(14分)电解原理在化学工业中有广泛的应用。如右图表示一个电解池，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试液，则：
①电解池中X电极上的电极反应式为__________________________，在X极附近观察到的现象是__________________________。
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__________________。
16．(8分)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0.3mol铜时，试确定另一极收集到的气体是什么，标准状况下的体积是多少？
答案与解析
11.A 在放电时，负极发生的反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4↓，故C错误；在放电时，正极发生的反应是PbO2＋H2SO4＋2H＋＋2e－===PbSO4↓＋2H2O，故D错误；在放电时，负极：Pb→PbSO4，正极：PbO2→PbSO4，两极质量均增加，故A正确；在充电时，总反应为2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4，电池中硫酸的浓度不断变大，故B错误。故选A。
12．A a极质量增加，必定是金属在a极析出，a极一定是阴极。B选项Z溶液为NaOH，无金属析出，被排除。又因为b极有无色无味气体生成，只能是O2，而D选项电解CuCl2溶液，阳极要析出Cl2，D选项被排除。在A、C选项中，根据电极名称，X应当作为电源的负极。
13．(1)负
(2)4Ag＋＋4e－===4Ag 0.025
(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 140
(4)2Cl－－2e－===Cl2↑ 280
(5)B HNO3
解析：(1)电解池中，发现A极比C极重1.9 g，则A极是阴极，和电源的负极相连的是阴极，即E是负极，F是正极，B是阳极，C是阴极，D是阳极。(2)A极是阴极，电极反应式为：Ag＋＋e－===Ag，析出金属银，C是阴极，电极反应式为：Cu2＋＋2e－===Cu，析出金属铜，A极比C极重1.9 g，设电路中转移电子的物质的量为x，则108 g/mol·x－64 g/mol·＝1.9 g，所以x＝0.025 mol，析出金属银的物质的量是0.025 mol。(3)B是阳极，该极上是氢氧根离子失电子，电极反应式为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，电路中转移电子0.025 mol，生成氧气是0.006 25 mol，体积是0.006 25 mol×22.4 L/mol＝0.14 L＝140 mL。(4)D是阳极，该极上的电极反应式是：2Cl－－2e－===Cl2↑，电路转移电子0.025 mol，生成氯气是0.012 5 mol，体积是280 mL。(5)电解硝酸银，在阴极上发生Ag＋＋e－===Ag，阳极B上发生：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，B电极附近产生硝酸，滴入石蕊试液，显示红色。
14．(1)电解
(2)正 HO＋2e－＋H2O===3OH－
(3)1.12 L
解析：电解时，反应中氮元素化合价由－3价变为0价，H元素化合价由＋1价变为0价，所以生成氮气的电极是阳极，生成氢气的电极是阴极，则Al是负极，b为正极，c为阳极，d为阴极。(1)右池是电解池。(2)根据以上分析，电极b是正极，电极反应式为HO＋2e－＋H2O===3OH－。(3)每消耗2.7 g Al，则转移0.3 mol电子，电解池阳极中氮元素化合价由－3价变为0价，可生成0.05 mol氮气，标准状况下产生气体体积为1.12 L。
15．(1)①2H＋＋2e－===H2↑ 放出气体，溶液变红
②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
(2)①纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋
解析：X与电源负极相连作阴极(2H＋＋2e－===H2↑)放出H2，剩余OH－，使酚酞试液变红。Y与电源正极相连作阳极(2Cl－－2e－===Cl2↑)放出Cl2，使湿润的KI淀粉试纸变蓝。电解精炼铜，粗铜作阳极(Cu－2e－===Cu2＋)，纯铜作阴极(Cu2＋＋2e－===Cu)。
16．Cl24.48 L，O21.12 L
解析：阴极电极反应式为：Cu2＋＋2e－===Cu，当析出0.3 mol铜时，电路中通过的电子为0.6 mol，阳极上依次发生的电极反应式：
－ ===和
4OH－－===2H2O＋，
由电极反应式知，阳极收集到Cl2 0.2 mol，标准状况下体积为4.48 L，O2为0.05 mol，标准状况下体积为1.12 L。
专题2 第二单元 化学反应中的热量
课后提升·速达标
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．我国目前消耗量最大的能源是( )
A．天然气 B．石油
C．煤 D．水电
2．(2017·河北衡水中学高一期中)下图中表示吸热反应的是( )
3．已知2SO2＋O2??2SO3为放热反应，关于该反应的下列说法正确的是( )
A．O2的能量一定高于SO2的能量
B．因该反应为放热反应，故不必加热反应就可发生
C．SO2的能量一定高于SO3的能量
D．2 mol SO2和1 mol O2的总能量一定高于2 mol SO3的能量
4．(2017·安徽黄山屯溪一中高一期中)下列有关能量变化的说法中错误的是( )
A．若反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是吸热反应
B．1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的热量，则石墨比金刚石稳定
C．化学变化中的能量变化主要由化学键的变化引起的
D．化学变化必然伴随发生能量变化
5．在相同温度和压强下，将等质量的硫分别在足量的纯氧气、空气中燃烧，设前者放出的热量为Q1，后者放出的热量为Q2，则Q1与Q2的相对大小判断正确的是( )
A．Q1＝Q2 B．Q1>Q2
C．Q16．(2017·河北唐山一中高一期中)4P(红磷，s)??P4(白磷，s) ΔH＝＋17 kJ·mol－1，根据以上热化学方程式，下列推论正确的是( )
A．当1 mol白磷完全转变成红磷时放出17 kJ热量
B．正反应是一个放热反应
C．当4 g红磷转变成白磷时吸收17 kJ热量
D．白磷比红磷稳定
7．(2017·上海市同济中学高一期中)热化学方程式中要注明物质状态的原因是( )
A．便于判断性质
B．物质呈现的状态跟它所含能量有关
C．便于计算
D．为了区别一般的化学方程式
8．化学反应A2＋B2??2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．1 mol A—A键和1 mol B—B键断裂能放出x kJ的能量
C．2 mol A—B键断裂需要吸收y kJ的能量
D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
9．燃烧1 g乙炔(C2H2)生成二氧化碳和液态水放出热量50 kJ，则这一反应的热化学反应方程式为(双选)( )
A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝＋50 kJ·mol－1
B．C2H2(g)＋5/2O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－1 300 kJ·mol－1
C．2C2H2＋5O2===4CO2＋2H2O
ΔH＝－2 600 kJ
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－2 600 kJ·mol－1
10．如图，加入水或酸后，各装置U形管中的液柱左边高于右边的是( )
11．已知反应3H2＋N2??2NH3为放热反应，由此推断出( )
A．氢气和氮气在常温常压下，不需要任何能量就可以迅速发生反应
B．3 mol氢气和1 mol氮气所具有的总能量低于2 mol氨气所具有的总能量
C．断裂1 mol NN键和3 mol H—H键吸收的能量小于形成6 mol N—H键所放出的能量
D．氢气和氮气是高能极不稳定的物质，氨气是低能且非常稳定的物质
12．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3 695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( )
A．1∶1 B．1∶3
C．1∶4 D．2∶3
答案与解析
1．C
2．A 反应物总能量低于生成物总能量，是吸热反应，A正确；反应物总能量高于生成物总能量属于放热反应，B错误；浓硫酸溶于水放热，且不发生化学反应，C错误；锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，属于放热反应，D错误。故选A。
3．D 该反应为放热反应，说明2 mol SO2和1 mol O2所具有的能量和大于2 mol SO3所具有的能量，D项正确。
4．A 反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应必为放热反应，选项A错误；1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的能量，说明金刚石的能量比石墨高，而能量越高越不稳定，选项B正确；化学反应中的能量变化，主要是旧键断裂需要吸收能量和形成新键放出能量引起的，选项C正确；任何化学反应都是断裂旧键形成新键的过程，化学键的断裂和生成会吸收能量和释放能量，选项D正确。故选A。
5．C 等质量的硫在纯氧中和空气中放出的总能量相等，但在纯氧中燃烧剧烈、火焰明亮，一部分能量转化为光能，所以放出的热量Q1＜Q2。
6．A 正反应与逆反应的能量变化的绝对值相等，符号相反，故A正确；ΔH>0，正反应是一个吸热反应，故B错误；当4 mol即124 g红磷转变成白磷时吸收17 kJ热量，故C错误；能量越低越稳定，白磷不如红磷稳定，故D错误。故选A。
7．B 物质呈现的状态跟它所含能量有关，因此热化学方程式中要注明物质状态，答案选B。
8．C 由图知1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量，A、D两项错误；断裂化学键吸收能量，B错。
9．BD 1 g C2H2燃烧放出热量为50 kJ,1 mol C2H2(26 g)燃烧放出热量应为50 kJ×26＝1 300 kJ,2 mol C2H2放出热量为2 600 kJ。A项错误，B、D项正确；C项未指明反应物和生成物状态，且单位错误。
10．B 加入水或酸后，若能释放热量，则锥形瓶内气体受热膨胀，则会看到U形管中的液柱左边低于右边，反之，则液柱左边高于右边，因此只需判断四个装置中的药品与水或酸混合时的热效应，吸收热量的符合题意。
11．C 工业上合成氨气需高温、高压、催化剂，A项错；因为3 mol H2和1 mol N2所具有的能量和高于2 mol NH3，所以该反应为放热反应，B项错；C项正确；氮气化学性质很稳定，拆开NN化学键需很高的能量，D项错。
12．B 设H2与CH4的物质的量分别是x和y，则x＋y＝112/22.4，＋890y＝3 695，解得x＝1.25 mol，y＝3.75 mol，故原混合气体中H2与CH4物质的量之比是1∶3。
二、非选择题(共52分)
13．(11分)城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。
(1)试写出制取水煤气的主要化学反应方程式：________________________。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220.0 kJ·mol－1
已知CO气体燃烧的热化学方程式为
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.57 kJ·mol－1
试比较等物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为__________。
(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
试比较等质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为________________________。
(4)氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是__________。
14．(11分)(2017·江西赣州四校高一联考)某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应：
方案一：如图1，在小烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入10 mL 2 mol·L－1稀硫酸，再插入一支温度计，温度计的温度由20 ℃逐渐升至35 ℃，随后，温度逐渐下降至30 ℃，最终停留在20 ℃。
方案二：如图2，在烧杯底部用熔融的蜡烛粘一块小木片，在烧杯里加入10 mL 2 mol·L－1硫酸溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液，片刻后提起烧杯，发现小木片脱落下来。
方案三：如图3，甲试管中发生某化学反应，实验前U形管红墨水液面相平，在化学反应过程中，通过U形管两侧红墨水液面高低判断某反应是吸热反应还是放热反应。
序号
甲试管里发生反应的物质
U形管里
红墨水液面
①
氧化钙与水
左低右高
②
氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充分搅拌)
？
③
铝片与烧碱溶液
左低右高
④
铜与浓硝酸
左低右高
根据上述实验回答相关问题：
(1)方案一中，温度先升高的原因是____________________________，升高至最大值后又逐渐下降的原因是____________________________________________。
(2)方案二中，小木片脱落的原因是___________________________________。
(3)由方案三的现象得出结论：①③④组物质发生的反应都是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)方案三实验②的U形管中的现象为________________________，说明反应物的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。
15．(18分)(1)某化学反应，设反应物总能量为E1，生成物总能量为E2。若E1＞E2，则该反应过程______(填“吸收”或“放出”)能量，该反应过程的能量转化方式为_______。
(2)中和反应过程都__________(填“吸收”或“放出”)能量，其原因是_________。
(3)可燃物燃烧必须具备的条件是：①________________；②______________。
(4)欲使燃料充分燃烧，则需要考虑两点：①______；②__________。
(5)煤中含有少量硫，如果混入适量氧化钙，则在煤的燃烧过程中，可以减少SO2的排放，以保护环境。
①简述其原因：______________________________________________________，发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②如果用CaCO3代替CaO，也可以减少SO2的排放，试分析为什么不选用CaCO3而选用CaO?
16．(12分)(1)已知形成1 mol N—H键要放出391 kJ的能量，则在相同条件下，断开0.5 mol N—H键形成0.5 mol H原子和0.5 mol N原子要吸收__________kJ的能量，由H原子和N原子形成2 mol NH3要放出__________kJ的能量。
(2)一定条件下，实验测得由H原子、O原子形成1 mol H2O2放出的能量为1 072 kJ，形成1 mol H—O键放出的能量为464 kJ，据此可计算出形成1 mol O—O键放出的能量为__________kJ。而在相同条件下，实验测得由O原子形成1 mol O2分子放出的能量为493 kJ。请推测由O原子形成1 mol O—O键和形成1 mol O2分子放出的能量不相等的主要原因。
答案与解析
13.(1)C＋H2O(g)CO＋H2
(2)39∶5 (3)14∶5 (4)来源丰富，无污染
解析：(1)制取水煤气的化学方程式为C＋H2O(g)CO＋H2。(2)同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生热量之比为≈。(3)相同质量的氢气和丙烷，它们的物质的量之比为22∶1，产生热量之比为≈。(4)H2是未来最理想的能源，具有热值高、来源丰富、无污染等优点。
14．(1)铝和硫酸反应放出的热量使烧杯里溶液的温度升高 当化学反应完成后，随着热量的散失，烧杯里溶液的温度降低 (2)硫酸溶液和氢氧化钠溶液放出的热量使蜡烛熔化 (3)放热 (4)U形管里红墨水液面左高右低 小于
解析：(1)温度计的温度由20 ℃逐渐升至35 ℃，说明铝片与硫酸反应为放热反应，放出的热量使烧杯里溶液的温度升高；方案一中，温度升至最大值后下降的原因是反应完全后，热量向空气中传递，烧杯里物质的温度降低。(2)方案二中，小木片脱落的原因是氢氧化钠与硫酸的反应放热，温度升高，蜡烛熔化了。(3)由方案三现象得出结论：①③④组中出现了液面左低右高的现象，故物质发生的反应都是放热反应。(4)氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充分搅拌)反应为典型的吸热反应，故红墨水液面左高右低，反应物总能量小于生成物总能量。
15．(1)放出 化学能转化为热能
(2)放出 反应中断开化学键吸收的能量小于形成化学键所放出的能量
(3)①可燃物与O2接触 ②温度达到可燃物的着火点以上
(4)①足够多的空气 ②燃料与空气要有足够大的接触面积
(5)①硫燃烧转化为SO2，SO2与CaO化合生成CaSO3，进而转化为CaSO4，减少了SO2的排放 S＋O2SO2，SO2＋CaOCaSO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4
②CaCO3受热分解生成CO2和CaO的过程中吸收热量，使等质量的煤燃烧时放出的热量减少。
16．(1)195.5 2 346 (2)144 说明O2分子中的化学键不是O—O键。
解析：(1)根据化学键与能量的关系知，原子在相同条件下形成1 mol共价键所放出的能量和断开1 mol这种共价键形成原子所吸收的能量相等，所以断开0.5 mol N—H键形成N原子和H原子要吸收的能量为391 kJ/2＝195.5 kJ。1 mol NH3分子中有3 mol N—H键，所以由N原子和H原子形成2 mol NH3要放出的能量为2×3×391 kJ＝2 346 kJ。(2)本小题出现了一个分子中有两种化学键，以及同种元素的原子在不同物质中形成化学键的情形。由H原子、O原子生成1 mol H2O2时，形成了2 mol H—O键1 mol O—O键，所以，形成1 mol O—O键放出的能量为1 072 kJ－2×464 kJ＝144 kJ。相同条件下，同种原子形成等量的相同化学键时，放出的能量应基本相等，实验测出的数值应相差不大，现由O原子形成1 mol O—O键和1 mol O2分子，放出的能量相差较大，说明O2分子中的化学键与O—O键是有区别的。
专题2 第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用
课后提升·速达标
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源的是( )
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A．①②③④ B．⑤⑥⑦⑧
C．④⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧
2．国家电网表示促进新能源发展和大范围优化配置，是电力工业科学发展的方向。下列关于能源的说法中不正确的是( )
A．发展核能发电，以减少火力发电带来的SO2和CO2的排放问题
B．氢能是洁净的能源，具有热值高、资源丰富的优点
C．发展低碳经济，利用太阳能、风能实现城市照明
D．车用乙醇汽油具有提高燃油品质、无二氧化碳排放、燃烧充分等优点
3．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
4．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，其主要原因是(双选)( )
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，廉价制氢技术尚未成熟
C．氢气贮存、运输等安全问题尚未完全解决
D．氢气燃烧的放热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳
5．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．木柴烧板：生物质能→热能
D．太阳能热水器：光能→热能
6．(2017·北京市海淀区高一期中)未来可再生能源和清洁能源将成为人类利用新能源的主力军，下列关于能源的叙述正确的是( )
A．化石燃料是可再生能源
B．风能、太阳能是清洁能源
C．化石燃料都是清洁能源
D．氢能是不可再生的清洁能源
7．氢气是一种很有前途的绿色能源，以水为原料，大量制取氢气最理想的途径是( )
A．利用太阳能直接使水分解产生氢气
B．以焦炭和水制水煤气后分离出氢气
C．用Fe跟HCl反应放出H2
D．由热电站提供电力，电解水产生氢气
8．下列说法不正确的是( )
①化石燃料在任何条件下都能充分燃烧 ②化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体 ③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好 ④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更低
A．①④ B．②③④
C．①③④ D．②③
9．(2017·上海市同济中学高一期中)从人类生存环境和社会可持续发展的角度考虑，最理想的一种燃料是( )
A．甲烷 B．煤
C．汽油 D．氢气
10．(2017·河北衡水中学高一期中)下列说法不正确的是( )
A．风力、化石燃料、天然铀矿都是一次能源
B．开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新型能源是践行低碳生活的有效途径
C．用脱硫处理的煤代替原煤作燃料可以有效减少空气中CO2气体的含量
D．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源
11．把太阳光变成激光可用于分解海水制氢气：2H2O2H2 ↑＋O2↑。下列说法正确的是( )
A．水的分解反应是放热反应
B．氢气是一级能源
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
12．第36个“世界地球日”的主题为“善待地球——科学发展，构建和谐”。中国邮政发行了纪念邮票。下列行为不符合活动主题的是( )
A．开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料
B．控制含磷洗涤剂的使用，防止水体富营养化，保护水资源
C．更新采煤、采油技术，提高产量以满足工业生产的快速发展
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)
答案与解析
1．B 未来新能源的特点：资源丰富，使用时对环境无污染或污染小，且可以再生，所以属于未来新能源的是⑤⑥⑦⑧。
2．D 车用乙醇汽油是汽油和乙醇的混合物，燃烧产物主要是二氧化碳和水，D项错。
3．B
4．BC 众所周知，氢气是一种高效无污染的能源，热值很高，只是由于生产、运输、贮存等方面的技术尚未完全解决，难以广泛应用。
5．B 电灯发光主要是电能转化为光能而不是化学能，B项错误。
6．B 化石燃料属于不可再生能源，故A错误；风能、太阳能对环境无影响，是清洁能源，故B正确；化石燃料燃烧时会产生二氧化硫等污染物，不是清洁能源，故C错误；氢气燃烧的产物是水，电解水可以获得氢气，因此，氢能是可再生的清洁能源，故D错误。故选B。
7．A A中利用太阳能直接使水分解产生氢气是最理想的途径，而B、C、D三项中都会消耗其他的物质或能量。
8．A ①不正确，固体燃料在燃烧时由于接触面积小，燃烧不充分；②正确，化石燃料中含有S等杂质，会产生SO2等污染性气体；③正确，④错误，将煤深加工后，不仅能提高煤的利用效率，还能减少对环境的污染。
9．D 甲烷、煤和汽油燃烧均会产生CO2或氮氧化合物，氢气的燃烧产物是水，是最理想的燃料，答案选D。
10．C 风力、化石燃料、天然铀矿都是一次能源，A正确；开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新型能源是践行低碳生活的有效途径，B正确；用脱硫处理的煤代替原煤作燃料可以有效减少空气中SO2气体的含量，但不能减少CO2的含量，C错误；电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，D正确。答案选C。
11．D 水的分解反应是吸热反应，A项错；H2O是一级能源，H2是二级能源，B项错；氢气燃烧是放热反应，产物为水，不会污染环境，也不会增加温室效应，C项错；D项正确。
12．C 更新采煤、采油技术，提高产量以满足工业生产的快速发展，不符合可持续发展的科学观，不符合“善待地球”的主题。
二、非选择题(共52分)
13．(15分)沼气是一种廉价的能源。农村有大量的秸秆、杂草等农业废弃物，它们经微生物发酵之后，便可产生沼气，可以用来点火做饭。
(1)已知：(C6H10O5)n＋nH2O3nCO2↑＋3nCH4↑＋能量，请设想这个总反应的实际价值与意义。
(2)煤的主要成分是碳，写出煤和沼气中的主要成分燃烧过程的化学方程式_______，并指出哪一种燃料对环境污染小？________。
(3)我国农村大约有700万个沼气池，试说明使用沼气池有哪些优点？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若建立沼气发电站，可以实现把________能转化为电能。
14．(18分)氢气是一种高效而无污染的理想能源。下列(1)～(6)是某化学兴趣小组的学生查阅资料归纳出的工业上制取氢气的方法，其中包括正在研究的方案。
(1)电解法：2H2O2H2↑＋O2↑
(2)甲烷转化法：CH4＋H2OCO＋3H2
(3)水煤气法：C＋H2O CO＋H2
(4)碳氢化合物热裂法：CH4C＋2H2
(5)设法将太阳能聚集产生高温使水分解：2H2O2H2↑＋O2↑
(6)寻找高效催化剂使水分解产生H2
如果将来人类广泛使用氢气作为能源，那么上述6种方法中你认为可行且很有发展前途的方法是哪几种？并逐条说明理由。
15．(10分)能源是人类生存和发展的重要支撑因素。
(1)煤、石油、天然气及生物质能等是许多年来大规模使用的能源，称为常规能源。人类现在正积极开发和利用新能源，请你说出三种新能源：__________________________。
(2)积极开发利用当地的特有能源资源是很有必要的。例如，我国新疆地区人口稀少，水能较少。我国最近与美国联合开发当地的某种电源发电，该能源是________。
(3)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家之一，下列关于煤作燃料的论点正确的是( )
A．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜，应该综合利用
B．煤是热值很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料合算
C．煤燃烧时产生大量二氧化碳和烟尘，对环境的污染严重
D．通过清洁技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的利用率
16．(9分)为缓解能源危机，能源专家想出了利用太阳能促使燃料循环利用的构想图：
目前，科学家还未实现这一构思，但大自然已经解决了这个问题，绿色植物的光合作用就是在日光作用下，利用太阳能把二氧化碳和水转变成葡萄糖。
(1)如上述构想成立，试写出有关反应的化学方程式。
(2)实现上述构想的关键问题是什么？
答案与解析
13.(1)利用秸秆、杂草、枝叶等农业废弃物经微生物发酵后便有沼气产生，它是农村重要能源，也是扩大肥源、提高肥效和改善农村卫生条件的重要措施。
(2)C＋O2CO2，CH4＋2O2CO2＋2H2O 沼气
(3)使用沼气池可使粪肥熟化、提高肥效、降低农业生产成本；可解决农村能源问题，改善卫生条件；可替代煤，减少大气中的粉尘和酸雨的形成，减少环境污染 生物质
解析：农村建沼气池既扩大了肥源，又改善了卫生环境。利用沼气发电，可以实现把生物质能转化为电能。
14．(1)、(5)、(6)是可行的。方法(1)：有朝一日大力发展水电站、太阳能发电站和核电站等，电力供应十分充足时是可行的；方法(5)：太阳能是取之不尽的廉价能源；方法(6)：催化剂能大大加快水的分解速率。
解析：如果将来人类广泛使用氢气作为能源，方法(2)、(3)产生的CO没有办法处理，如果CO作为气体燃料，不如直接用CH4和C作燃料。方法(4)将CH4热裂解，消耗的能量太多。故只有方法(1)、(5)、(6)是可行的。
15．(1)核能、地热能、海洋能(其它合理答案也正确)
(2)风能 (3)ACD
解析：新疆地区人口稀少，水能较少，所以最可能的是开发风能发电。煤直接燃烧不仅会带来环境问题，而且还会造成能源的浪费，所以需进行煤的综合利用，如使煤气化或液化等。
16．(1)2CO22CO＋O2
2H2O2H2↑＋O2↑
CO2＋2H2OCH4＋2O2
2CO2＋4H2O2CH3OH＋3O2
2N2＋6H2O4NH3＋3O2
(2)关键问题是如何使燃烧产物吸收太阳能，所以需要研究新型高效吸收材料。
