单元素养检测(六)(第六章)
(90分钟 100分)
(60分钟 70分)
一、选择题(本题包括12小题,每小题3分,共36分)
1.可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是
( )
A.上图是太阳能光伏发电原理图,图中A极为正极
B.风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
C.推广可再生能源有利于经济可持续发展
D.光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能
2.下列反应的能量变化符合图示的是
( )
A.铁与硫粉在加热条件下的反应
B.灼热的炭与二氧化碳的反应
C.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应
D.碳酸钙的分解反应
3.(2019·保定高一检测)已知化学反应2C(s)+O2(g)2CO(g)、2CO(g)+O2(g)2CO2(g)都是放热反应。据此判断,下列说法不正确的是(其他条件相同)
( )
A.12
g
C所具有的能量一定高于28
g
CO所具有的能量
B.56
g
CO和32
g
O2所具有的总能量大于88
g
CO2所具有的总能量
C.12
g
C和32
g
O2所具有的总能量大于44
g
CO2所具有的总能量
D.将一定质量的C燃烧,生成CO2比生成CO时放出的热量多
【补偿训练】
参照反应Br+H2HBr+H的能量对应
反应历程的示意图,则下列说法正确的是
( )
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.逆反应为放热反应且放热与正反应吸热数值不等
4.下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是
( )
A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂
5.(2019·运城高一检测)已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是
( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正逆反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
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
6.(2019·济南高一检测)把金属A放入盐B(NO3)2的溶液中,发生如下反应:A+B2+A2++B,以下叙述正确的是
( )
A.常温下金属A一定能与水反应,B一定不能与水反应
B.A与B用导线连接后放入酒精中,一定形成原电池
C.A与B用导线连接后放入B(NO3)2的溶液中,一定有电流产生
D.由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池,A一定是正极,B一定是负极
【补偿训练】
为探究原电池的形成条件和反应原理,某同学设计了如下实验,并记录了实验现象:①向一定浓度的稀硫酸中插入锌片,看到有气泡生成;②向上述浓度的稀硫酸中插入铜片,没有气泡生成;③将锌片与铜片上端接触并捏住,一起插入上述浓度的稀硫酸中,看到铜片上有气泡生成,且生成气泡的速率比实验①中快;④在锌片和铜片中间接上电流计,再将锌片和铜片插入上述浓度的稀硫酸中,发现电流计指针偏转。下列关于以上实验设计及现象的分析,不正确的是
( )
A.实验①、②说明锌能与稀硫酸反应而铜不能
B.实验③说明发生原电池反应时会加快化学反应速率
C.实验③说明在该条件下铜可以与稀硫酸反应生成氢气
D.实验③、④说明该原电池中铜为正极、锌为负极
7.化学能与热能、电能等能相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是
( )
A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
B.铝热反应中,反应物的总能量比生成物的总能量低
C.图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
D.图Ⅱ所示的反应为吸热反应
【补偿训练】
对于放热反应Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,下列叙述正确的是
( )
A.反应过程中的能量关系可用如图表示
B.1
mol
Zn的能量大于1
mol
H2的能量
C.若将其设计为原电池,则锌作正极
D.若将其设计为原电池,当有32.5
g
Zn溶解时,正极放出的气体一定为11.2
L
8.(2020·北京西城区高一检测)在一定温度下的密闭容器中,可逆反应N2+3H22NH3
达到平衡状态的标志是
( )
A.N2、H2、NH3在容器中共存
B.混合气体的总物质的量不再发生变化
C.单位时间内生成n
mol
N2,同时生成3n
mol
H2
D.单位时间内消耗n
mol
N2,同时消耗n
mol
NH3
9.在密闭容器里,通入a
mol
A(g)和b
mol
B(g),发生反应A(g)+B(g)2C(g),当改变下列条件时,反应速率不变的是
( )
A.降低温度
B.保持容器的体积不变,增加A(g)的物质的量
C.保持容器的压强不变,充入氦气
D.保持容器的体积不变,充入氦气
【补偿训练】
NO和CO都是汽车尾气里的有害物质,它们能缓缓地反应生成N2和CO2,化学方程式为2NO+2CON2+2CO2,对此反应,下列叙述错误的是
( )
A.使用正催化剂能加大反应速率
B.改变反应物的压强对反应速率产生影响
C.冬天气温低,反应速率降低,对人体危害更大
D.无论外界条件怎样改变,均对此化学反应的速率无影响
10.(2020·威海高一检测)将用导线连接的电极X、Y插入装有硫酸铜溶液的烧杯中(外电路中电子流向如图所示)。
据此判断下列说法正确的是
( )
A.外电路中电流方向为X→Y
B.若电极材料分别为锌片和铜片,则Y为锌片
C.X极上发生还原反应
D.若电极材料都是金属,则金属活动性:X>Y
11.(2020·昆明高一检测)下列各组的电极材料和电解液,能组成原电池的是
( )
A.锌片、石墨棒,稀硫酸
B.铜片、银片,稀盐酸
C.锌片、铜片,CCl4
D.铁片、铁片,稀硫酸
12.(2020·北京朝阳区高一检测)某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上,该电池用30%的KOH溶液作电解质溶液。有关这种燃料电池的下列说法中,正确的是
( )
A.供电时的总反应为2H2+O22H2O
B.该装置中发生化学反应,实现了电能到化学能的转化
C.正极上反应的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O
D.氢氧燃料电池不仅能量转化率高,而且产物是水,属于环境友好电池
二、非选择题(本题包括4小题,共34分)
13.(7分)(2020·南昌高一检测)(1)某实验小组同学进行如图所示实验,以检验化学反应中的能量变化。
实验发现,反应后①中的温度升高,②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是________热反应,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是________热反应。反应________(填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。?
(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1,生成液态水放出的热量为Q2,那么Q1________(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。?
(3)已知:4HCl+O22Cl2+2H2O,该反应中,4
mol
HCl被氧化,放出115.6
kJ的热量,则断开1
mol
H—O键与断开1
mol
H—Cl键所需能量相差约为________
kJ。?
14.(9分)(2020·哈尔滨高一检测)给你提供纯锌、纯铜片和500
mL
0.2
mol·L-1的H2SO4溶液、导线、1
000
mL量筒。试用下图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。
(1)如图所示,装置气密性良好,且1
000
mL量筒中已充满了水,则开始实验时,首先要_____________________________________。?
(2)a电极材料为________,其电极反应式为__?________________________;?
b电极材料为________,其电极反应式为__?___________________________。?
(3)当量筒中收集672
mL气体时(已折算到标准状况下),通过导线的电子的物质的量为____________。?
15.(9分)在容积为2
L的密闭容器中进行如下反应:
A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g),开始时A为4
mol,B为6
mol,5
min末达到平衡,此时测得C的物质的量为3
mol,用D表示的化学反应速率v(D)为
0.2
mol·L-1·min-1。
计算:
(1)平衡时A的物质的量浓度为________。?
(2)前5
min内用B表示的化学反应速率v(B)为__________。?
(3)化学方程式中n值为________。?
(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)=5
mol·L-1·min-1
②v(B)=6
mol·L-1·min-1
③v(C)=4.5
mol·L-1·min-1
④v(D)=8
mol·L-1·min-1
其中反应速率最快的是________(填编号)。?
16.(9分)(2020·北京朝阳区高一检测)某学习小组对化学反应2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑进行研究。
(1)该反应的还原剂是________,发生________反应(填“氧化”或“还原”)。若将该反应设计成原电池,用铜作电极材料之一,铜电极上的现象为____。?
(2)该反应的能量变化如图所示。该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。?
(3)下列措施中,能加快化学反应速率的是________(填字母序号)。?
a.用等质量的铝粉代替铝块
b.将反应的试管放置在冰水中
c.往容器中加少量Na2SO4固体
d.往稀硫酸溶液中添加几滴98
%的浓硫酸
(4)足量铝与20
mL
1.0
mol·L-1的稀硫酸的反应过程中,某20
s内共收集到气体44.8
mL(已换算成标准状况下)。请选用合适的物质表示此20
s内的化学反应速率:________。?
(30分钟 30分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题2分,共12分)
17.(2020·洛阳高一检测)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:
下列描述正确的是
( )
A.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)
B.反应开始到10
s,用Z表示的反应速率为0.158
mol·L-1·s-1
C.反应开始到10
s,X的物质的量浓度减少了0.79
mol·L-1
D.反应开始到10
s,Y的转化率为79.0
%
18.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为硫酸,放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,下列结论正确的是
( )
A.Pb为正极被氧化
B.S只向PbO2处移动
C.Pb电极质量减少
D.电解质溶液的pH不断增大
【补偿训练】
燃料电池是一种新型电池,它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能,氢氧燃料电池的电极反应如下:
X极:O2+2H2O+4e-4OH-;
Y极:2H2+4OH--4e-4H2O
下列判断正确的是
( )
A.X是正极,发生氧化反应
B.该电池可用稀硫酸作为电解质溶液
C.供电时Y极附近的酸性减弱
D.使用时若生成1
mol
H2O则转移2
mol电子
19.(2019·邯郸高一检测)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
20.(双选)2007年诺贝尔化学奖授予格哈德·埃特尔以表彰其对于合成氨反应机理的研究,氮气和氢气分子在催化剂表面的部分变化过程如图所示,下列说法不正确的是
( )
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(放出热量)
A.升高温度不能提高一段时间内NH3的产率
B.图①→②过程放热,图②→③过程吸热
C.N2在反应过程中三键均发生断裂
D.反应过程中存在—NH—、—NH2等中间产物
21.(2019·六盘水高一检测)对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述中正确的是
( )
A.达到化学平衡时,5
v正(O2)=4
v逆(NO)
B.若单位时间内生成x
mol
NO的同时,消耗x
mol
NH3,则反应达到平衡状态
C.未达到化学平衡时,正反应速率一定不等于逆反应速率
D.达到化学平衡时,3v正(NH3)=2v正(H2O)不成立
【补偿训练】
在一定温度下的某容积不变的密闭容器中,建立下列化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是
( )
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n
mol
CO的同时生成n
mol
H2
D.1
mol
H—H键断裂的同时断裂2
mol
H—O键
22.一定条件下,在体积为10
L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,反应过程如图:
下列说法正确的是
( )
A.t1
min时正、逆反应速率相等
B.X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系
C.0～8
min,H2的平均反应速率v(H2)=0.75
mol·L-1·min-1
D.10～12
min,N2的平均反应速率v(N2)=0.25
mol·L-1·min-1
二、非选择题(本题包括2小题,共18分)
23.(10分)(2020·济宁高一检测)碳及其化合物在生产、生活中有广泛的应用,按要求回答问题:
(1)CO2可通过反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)转化成有机物实现碳循环。一定条件下,在体积为1
L的密闭容器中,充入
1
mol
CO2和3
mol
H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
从3～9
min内,v(H2)=________
mol·L-1·min-1。平衡时H2的转化率为________。平衡时混合气体中CO2(g)的体积分数是________。一定温度下,第9分钟时v逆(CH3OH)________(填“大于”“小于”或“等于”)第3分钟时v正(CH3OH)。?
(2)如图,将锌片、C棒通过导线相连,置于稀硫酸中。
该装置工作时,溶液中的S向________极(填“C”或“Zn”)移动;电子沿导线流入________极(填“C”或“Zn”)。写出正极的电极反应式为____________。若正极产生11.2
L气体(标准状况下),则电路中应该有________
mol电子发生了转移。?
24.(8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______(填字母序号)。?
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键断裂的同时有2
mol
CO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·,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-C+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
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18
-单元素养检测(六)(第六章)
(90分钟 100分)
(60分钟 70分)
一、选择题(本题包括12小题,每小题3分,共36分)
1.可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是
( )
A.上图是太阳能光伏发电原理图,图中A极为正极
B.风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
C.推广可再生能源有利于经济可持续发展
D.光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能
【解析】选A。在原电池的外电路中,电流由正极流向负极,由图中的电流方向可判断A极为负极,A错误;风能、太阳能、生物质能在短时间内能形成,属于可再生能源,B正确;推广可再生能源有利于经济可持续发展,C正确;光伏电池发电是将太阳能直接转化为电能,D正确。
2.下列反应的能量变化符合图示的是
( )
A.铁与硫粉在加热条件下的反应
B.灼热的炭与二氧化碳的反应
C.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应
D.碳酸钙的分解反应
【解析】选A。图中反应物总能量大于生成物总能量,所以反应为放热反应,只有A项是放热反应。
3.(2019·保定高一检测)已知化学反应2C(s)+O2(g)2CO(g)、2CO(g)+O2(g)2CO2(g)都是放热反应。据此判断,下列说法不正确的是(其他条件相同)
( )
A.12
g
C所具有的能量一定高于28
g
CO所具有的能量
B.56
g
CO和32
g
O2所具有的总能量大于88
g
CO2所具有的总能量
C.12
g
C和32
g
O2所具有的总能量大于44
g
CO2所具有的总能量
D.将一定质量的C燃烧,生成CO2比生成CO时放出的热量多
【解析】选A。放出热量的化学反应,反应物的总能量一定高于生成物的总能量。C和CO的燃烧反应都是放热反应,所以C+O2CO2必定是放热反应,所以,B、C正确;12
g
C并不代表反应物的全部,O2也是反应物,因此A项不正确;由于CCO放热、COCO2放热,所以CCO2比CCO放出的热量要多,因此D正确。
【补偿训练】
参照反应Br+H2HBr+H的能量对应
反应历程的示意图,则下列说法正确的是
( )
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.逆反应为放热反应且放热与正反应吸热数值不等
【解析】选A。据题意可知反应物Br和H2的总能量低于生成物HBr和H的总能量,正反应为吸热反应,则其逆反应为放热反应,且放热和吸热的数值相等。吸热反应不一定必须加热才能发生,故只有A项正确。
4.下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是
( )
A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂
【解析】选A。食品中添加抗氧化剂,目的是减慢食品的变质速率,与反应速率有关;调味剂的主要作用是补充、增强或增加食品的味道,与反应速率无关;着色剂又称食品色素,是以食品着色为主要目的,丰富和改善食品色泽的物质,与反应速率无关;增稠剂在食品中主要是赋予食品所要求的流变特性,改变食品的质构和外观,使液体、浆状食品形成特定形态,并使其稳定、均匀,提高食品质量,以使食品具有黏滑适口的感觉,与反应速率无关。
5.(2019·运城高一检测)已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是
( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正逆反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
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】选A。升温,无论是正反应,还是逆反应,速率均加快,A错误;催化剂可以加快化学反应速率,B正确;达平衡后,各组分的浓度保持不变、速率保持不变,C正确;由于CO和CO2的化学计量数相等,故当两者单位时间内消耗的物质的量相等时,反应即达到平衡,D正确。
6.(2019·济南高一检测)把金属A放入盐B(NO3)2的溶液中,发生如下反应:A+B2+A2++B,以下叙述正确的是
( )
A.常温下金属A一定能与水反应,B一定不能与水反应
B.A与B用导线连接后放入酒精中,一定形成原电池
C.A与B用导线连接后放入B(NO3)2的溶液中,一定有电流产生
D.由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池,A一定是正极,B一定是负极
【解析】选C。A+B2+A2++B说明A比B活泼,但A、B有可能都在金属活动性顺序表H之后,因此A、B都有可能不与水反应,故A错。酒精是非电解质,不能形成原电池,B错。由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池,A一定是负极,B一定是正极。
【补偿训练】
为探究原电池的形成条件和反应原理,某同学设计了如下实验,并记录了实验现象:①向一定浓度的稀硫酸中插入锌片,看到有气泡生成;②向上述浓度的稀硫酸中插入铜片,没有气泡生成;③将锌片与铜片上端接触并捏住,一起插入上述浓度的稀硫酸中,看到铜片上有气泡生成,且生成气泡的速率比实验①中快;④在锌片和铜片中间接上电流计,再将锌片和铜片插入上述浓度的稀硫酸中,发现电流计指针偏转。下列关于以上实验设计及现象的分析,不正确的是
( )
A.实验①、②说明锌能与稀硫酸反应而铜不能
B.实验③说明发生原电池反应时会加快化学反应速率
C.实验③说明在该条件下铜可以与稀硫酸反应生成氢气
D.实验③、④说明该原电池中铜为正极、锌为负极
【解析】选C。实验③中锌和铜构成了原电池,其中锌是负极,失去电子。铜是正极,溶液中的氢离子得到电子,加快反应速率,但铜和稀硫酸是不反应的,选项C不正确,其余选项都正确。
7.化学能与热能、电能等能相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是
( )
A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
B.铝热反应中,反应物的总能量比生成物的总能量低
C.图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
D.图Ⅱ所示的反应为吸热反应
【解析】选A。旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成,A项正确;铝热反应是放热反应,所以反应物的总能量比生成物的总能量高,B项错误;图Ⅰ所示的装置中没有形成闭合回路,不能构成原电池,因此不能将化学能转变为电能,C项错误;图Ⅱ所示的反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,为放热反应,D项错误。
【补偿训练】
对于放热反应Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,下列叙述正确的是
( )
A.反应过程中的能量关系可用如图表示
B.1
mol
Zn的能量大于1
mol
H2的能量
C.若将其设计为原电池,则锌作正极
D.若将其设计为原电池,当有32.5
g
Zn溶解时,正极放出的气体一定为11.2
L
【解析】选A。由于该反应是一个放热反应,依据能量守恒原理可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,反应过程中的能量关系与题中图象相符,A项正确;反应物、生成物各有两种,无法确定Zn和H2所含能量的高低,B项错误;若将其设计为原电池,则锌作负极,C项错误;因未指明温度、压强等条件,故正极放出的气体体积不确定,D项错误。
8.(2020·北京西城区高一检测)在一定温度下的密闭容器中,可逆反应N2+3H22NH3
达到平衡状态的标志是
( )
A.N2、H2、NH3在容器中共存
B.混合气体的总物质的量不再发生变化
C.单位时间内生成n
mol
N2,同时生成3n
mol
H2
D.单位时间内消耗n
mol
N2,同时消耗n
mol
NH3
【解析】选B。N2、H2、NH3在容器中共存,反应可能处于平衡状态,也可能未处于平衡状态,A错误;该反应是反应前后气体体积不等的反应,若混合气体的总物质的量不再发生变化,说明反应处于平衡状态,B正确;单位时间内生成n
mol
N2,同时生成3n
mol
H2,都表示反应逆向进行,不能判断反应处于平衡状态,C错误;单位时间内消耗n
mol
N2必然同时会产生2n
mol
NH3,同时消耗n
mol
NH3,说明反应正向进行,未达到平衡状态,D错误。
9.在密闭容器里,通入a
mol
A(g)和b
mol
B(g),发生反应A(g)+B(g)2C(g),当改变下列条件时,反应速率不变的是
( )
A.降低温度
B.保持容器的体积不变,增加A(g)的物质的量
C.保持容器的压强不变,充入氦气
D.保持容器的体积不变,充入氦气
【解析】选D。降低温度,反应速率减小,故A错误;保持容器的体积不变,增加A(g)的物质的量,即增大反应物浓度,反应速率增大,故B错误;保持容器的压强不变,充入氦气,容器的体积增大,反应物的浓度减小,反应速率减小,故C错误;加入氦气,容器的体积不变,则反应物的浓度不变,所以反应速率不变,故D正确。
【补偿训练】
NO和CO都是汽车尾气里的有害物质,它们能缓缓地反应生成N2和CO2,化学方程式为2NO+2CON2+2CO2,对此反应,下列叙述错误的是
( )
A.使用正催化剂能加大反应速率
B.改变反应物的压强对反应速率产生影响
C.冬天气温低,反应速率降低,对人体危害更大
D.无论外界条件怎样改变,均对此化学反应的速率无影响
【解析】选D。加入正催化剂能加大反应速率,A项正确;这是一个有气体参加的化学反应,增大压强,气体物质浓度增大,反应速率加大;减小压强,气体物质浓度减小,反应速率减小,B项正确;温度低,反应速率小,所以冬天不利于NO和CO的转化,C项正确;改变反应物的浓度、压强、温度均能改变该反应的速率,D项错误。
10.(2020·威海高一检测)将用导线连接的电极X、Y插入装有硫酸铜溶液的烧杯中(外电路中电子流向如图所示)。
据此判断下列说法正确的是
( )
A.外电路中电流方向为X→Y
B.若电极材料分别为锌片和铜片,则Y为锌片
C.X极上发生还原反应
D.若电极材料都是金属,则金属活动性:X>Y
【解析】选D。原电池中电子由负极经外电路流向正极,外电路中电流方向与电子流向相反,故电流方向为Y→外电路→X,A错误;若电极材料分别为锌片和铜片,则锌为负极,即X为锌片,B错误;X极是负极,发生氧化反应,C错误;若电极材料都是金属,则负极金属活动性大于正极,金属活动性:X>Y,D正确。
11.(2020·昆明高一检测)下列各组的电极材料和电解液,能组成原电池的是
( )
A.锌片、石墨棒,稀硫酸
B.铜片、银片,稀盐酸
C.锌片、铜片,CCl4
D.铁片、铁片,稀硫酸
【解析】选A。A组可组成原电池;B组物质都不与HCl反应,不能发生氧化还原反应,不能组成原电池;C组物质都不与CCl4反应,且CCl4不是电解质溶液,无法组成原电池;D组物质两个电极活泼性相同,无法组成原电池。
【方法规律】注意原电池的四个判定方法:观察电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极);观察溶液——两极插入溶液中;观察回路——形成闭合回路或两极直接接触;观察本质——原电池反应是自发的氧化还原反应。
12.(2020·北京朝阳区高一检测)某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上,该电池用30%的KOH溶液作电解质溶液。有关这种燃料电池的下列说法中,正确的是
( )
A.供电时的总反应为2H2+O22H2O
B.该装置中发生化学反应,实现了电能到化学能的转化
C.正极上反应的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O
D.氢氧燃料电池不仅能量转化率高,而且产物是水,属于环境友好电池
【解析】选D。氢氧燃料电池中燃料不燃烧,故供电时电池反应式为2H2+O22H2O,不需要注明反应条件,故A错误;燃料电池的工作原理是原电池,实现化学能转化为电能,故B错误;氧气在正极上得电子发生还原反应,电解质溶液为KOH,则正极电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故C错误;根据2H2+O22H2O知,氢氧燃料电池的产物是水,水对环境没有污染,属于环境友好电池,故D正确。
二、非选择题(本题包括4小题,共34分)
13.(7分)(2020·南昌高一检测)(1)某实验小组同学进行如图所示实验,以检验化学反应中的能量变化。
实验发现,反应后①中的温度升高,②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是________热反应,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是________热反应。反应________(填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。?
(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1,生成液态水放出的热量为Q2,那么Q1________(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。?
(3)已知:4HCl+O22Cl2+2H2O,该反应中,4
mol
HCl被氧化,放出115.6
kJ的热量,则断开1
mol
H—O键与断开1
mol
H—Cl键所需能量相差约为________
kJ。?
【解析】(1)Al与盐酸反应后,温度升高,则说明反应放热,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应后温度降低,说明反应为吸热反应;反应①为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以反应①的能量变化可用图(b)表示。
(2)氢气燃烧分别生成液态水和气态水,由气态水转化为液态水还要放出热量,故Q1(3)用E(H—O)、E(H—Cl)分别表示H—O键、H—Cl键键能,反应中,4
mol
HCl被氧化,放出115.6
kJ的热量,则-115.6
kJ·mol-1=反应物总键能-生成物的总键能,故4×E(H—Cl)+498
kJ·mol-1-2×243
kJ·mol-1-4×E(H—O)=-115.6
kJ·mol-1,整理得4E(H—Cl)-4E(H—O)=-127.6
kJ·mol-1,即E(H—O)-E(H—Cl)=31.9
kJ·mol-1,故断开1
mol
H—O键与断开1
mol
H—Cl键所需能量相差约为31.9
kJ·mol-1×1
mol=31.9
kJ。
答案:(1)放 吸 ① (2)小于 (3)31.9
14.(9分)(2020·哈尔滨高一检测)给你提供纯锌、纯铜片和500
mL
0.2
mol·L-1的H2SO4溶液、导线、1
000
mL量筒。试用下图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。
(1)如图所示,装置气密性良好,且1
000
mL量筒中已充满了水,则开始实验时,首先要_____________________________________。?
(2)a电极材料为________,其电极反应式为__?________________________;?
b电极材料为________,其电极反应式为__?___________________________。?
(3)当量筒中收集672
mL气体时(已折算到标准状况下),通过导线的电子的物质的量为____________。?
【解析】导线中电子的物质的量的测定可以通过测定反应产生H2的体积(物质的量)来实现。导线中有电子的流动必然形成原电池,因此只有用导线将a、b相连形成闭合回路才能实现。产生H2的电极应为b极,故b为纯铜片,作原电池正极,a极为负极。其电极反应式分别为a极:Zn-2e-Zn2+,b极:2H++2e-H2↑,则转移电子为×2=0.06
mol。
答案:(1)用导线把a、b两电极连接起来
(2)纯锌片 Zn-2e-Zn2+ 纯铜片
2H++2e-H2↑ (3)0.06
mol
15.(9分)在容积为2
L的密闭容器中进行如下反应:
A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g),开始时A为4
mol,B为6
mol,5
min末达到平衡,此时测得C的物质的量为3
mol,用D表示的化学反应速率v(D)为
0.2
mol·L-1·min-1。
计算:
(1)平衡时A的物质的量浓度为________。?
(2)前5
min内用B表示的化学反应速率v(B)为__________。?
(3)化学方程式中n值为________。?
(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)=5
mol·L-1·min-1
②v(B)=6
mol·L-1·min-1
③v(C)=4.5
mol·L-1·min-1
④v(D)=8
mol·L-1·min-1
其中反应速率最快的是________(填编号)。?
【解析】(1)
A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g)
起始
4
mol
6
mol
0
mol
转化
1
mol
2
mol
3
mol
5
min末
3
mol
4
mol
3
mol
c(A)==1.5
mol·L-1。
(2)v(B)===0.2
mol·L-1·min-1。
(3)根据同一反应中、同一时间段内,各物质的反应速率之比等于计量数之比;
所以v(B)∶v(D)=0.2
mol·L-1·min-1∶
0.2
mol·L-1·min-1=2∶n,n=2。
(4)把所有速率都换算成A的反应速率;
①v(A)=5
mol·L-1·min-1
②由v(B)=6
mol·L-1·min-1知,
v(A)=3
mol·L-1·min-1
③由v(C)=4.5
mol·L-1·min-1知,
v(A)=1.5
mol·L-1·min-1
④由v(D)=8
mol·L-1·min-1知,
v(A)=4
mol·L-1·min-1
故选①。
答案:(1)1.5
mol·L-1 (2)0.2
mol·L-1·min-1 (3)2 (4)①
16.(9分)(2020·北京朝阳区高一检测)某学习小组对化学反应2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑进行研究。
(1)该反应的还原剂是________,发生________反应(填“氧化”或“还原”)。若将该反应设计成原电池,用铜作电极材料之一,铜电极上的现象为____。?
(2)该反应的能量变化如图所示。该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。?
(3)下列措施中,能加快化学反应速率的是________(填字母序号)。?
a.用等质量的铝粉代替铝块
b.将反应的试管放置在冰水中
c.往容器中加少量Na2SO4固体
d.往稀硫酸溶液中添加几滴98
%的浓硫酸
(4)足量铝与20
mL
1.0
mol·L-1的稀硫酸的反应过程中,某20
s内共收集到气体44.8
mL(已换算成标准状况下)。请选用合适的物质表示此20
s内的化学反应速率:________。?
【解析】(1)在2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑中Al的化合价升高,Al是还原剂,发生氧化反应。若将该反应设计成原电池,则Al为负极,Cu为正极,正极上发生的电极反应为2H++2e-H2↑,故铜电极上的现象为Cu表面产生大量无色气泡;
(2)该图显示反应物的总能量高于生成物的总能量,所以2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑是放热反应;
(3)a.用等质量的铝粉代替铝块,增大反应物之间的接触面积,反应速率加快,故a正确;b.将反应的试管放置在冰水中,降低反应温度,反应速率减慢,故b错误;c.往容器中加少量Na2SO4固体,不改变实际参加反应的H+浓度,不影响反应速率,故c错误;d.往稀硫酸溶液中添加几滴98
%的浓硫酸,可提高实际参加反应的H+浓度,加快反应速率,故d正确;
(4)44.8
mL
H2的物质的量为=0.002
mol,根据2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑可知参加反应的硫酸的物质的量也为0.002
mol,故20
s内硫酸的化学反应速率为=0.005
mol·L-1·s-1(或用标准状况下氢气体积的变化表示的反应速率为44.8
mL/20
s=2.24
mL·s-1)。
答案:(1)Al 氧化 Cu表面产生大量无色气泡
(2)放热 (3)ad (4)v(H2SO4)=0.005
mol·L-1·s-1[或v(H2,标准状况)=2.24
mL·s-1或其他合理答案]
(30分钟 30分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题2分,共12分)
17.(2020·洛阳高一检测)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:
下列描述正确的是
( )
A.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)
B.反应开始到10
s,用Z表示的反应速率为0.158
mol·L-1·s-1
C.反应开始到10
s,X的物质的量浓度减少了0.79
mol·L-1
D.反应开始到10
s,Y的转化率为79.0
%
【解析】选D。由题给图象知X和Y为反应物,Z为生成物。X、Y、Z的化学计量数之比=v(X)∶v(Y)∶v(Z)=Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=(1.20-0.41)
mol∶(1.00-0.21)
mol∶(1.58-0)
mol=1∶1∶2,所以该反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),A项错误;反应开始到10s,v(Z)====0.079
mol·L-1·s-1,B项错误;反应开始到10
s,Δc(X)==0.395
mol·L-1,C项错误;反应物Y的转化率应为Y的转化量与Y起始量的比值,故有×100%=79.0%,D项正确。
18.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为硫酸,放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,下列结论正确的是
( )
A.Pb为正极被氧化
B.S只向PbO2处移动
C.Pb电极质量减少
D.电解质溶液的pH不断增大
【解析】选D。由铅蓄电池的总反应PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O可知,Pb为负极,发生失电子的氧化反应,被氧化,故A错误;原电池中阳离子向正极移动,阴离子硫酸根向负极Pb极移动,故B错误;Pb作负极发生氧化反应生成Pb2+,结合硫酸根离子生成硫酸铅附着在Pb电极上,所以Pb电极质量增加,故C错误;由铅蓄电池的总反应可知,硫酸被消耗,pH不断增大,故D正确。
【补偿训练】
燃料电池是一种新型电池,它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能,氢氧燃料电池的电极反应如下:
X极:O2+2H2O+4e-4OH-;
Y极:2H2+4OH--4e-4H2O
下列判断正确的是
( )
A.X是正极,发生氧化反应
B.该电池可用稀硫酸作为电解质溶液
C.供电时Y极附近的酸性减弱
D.使用时若生成1
mol
H2O则转移2
mol电子
【解析】选D。X极发生还原反应,A不正确;由Y极电极反应式可知,电池应用碱液作电解质溶液,OH-被消耗,酸性增强,B、C都不正确;X、Y两极反应式加和为,每生成1
mol
H2O转移2
mol电子。
19.(2019·邯郸高一检测)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】选B。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。
20.(双选)2007年诺贝尔化学奖授予格哈德·埃特尔以表彰其对于合成氨反应机理的研究,氮气和氢气分子在催化剂表面的部分变化过程如图所示,下列说法不正确的是
( )
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(放出热量)
A.升高温度不能提高一段时间内NH3的产率
B.图①→②过程放热,图②→③过程吸热
C.N2在反应过程中三键均发生断裂
D.反应过程中存在—NH—、—NH2等中间产物
【解析】选A、B。反应未达到平衡时,升高温度,可促进反应的进行,加快反应速率,可提高氨气的产率,故A错误;图①→②为化学键的断裂过程,为吸热过程,图②→③为化学键的形成过程,为放热过程,故B错误;反应时,反应物化学键断裂,存在三键的断裂,故C正确;由流程可知③④为中间产物,则反应过程中存在
—NH—、—NH2等中间产物,故D正确。
21.(2019·六盘水高一检测)对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述中正确的是
( )
A.达到化学平衡时,5
v正(O2)=4
v逆(NO)
B.若单位时间内生成x
mol
NO的同时,消耗x
mol
NH3,则反应达到平衡状态
C.未达到化学平衡时,正反应速率一定不等于逆反应速率
D.达到化学平衡时,3v正(NH3)=2v正(H2O)不成立
【解析】选C。达到化学平衡时正、逆反应速率相等,各物质反应速率之比等于其化学计量数之比,因此4v正(O2)=5v逆(NO),故A错误;单位时间内消耗x
mol
NH3与生成x
mol
NO都表示正反应速率,整个反应过程中二者都相等,不能说明反应达到平衡状态,故B项错误;达到化学平衡的标志是正、逆反应速率相等,各物质的浓度不再改变。所以未达到化学平衡时,正反应速率一定不等于逆反应速率,故C正确;达到化学平衡时,正、逆反应速率相等,各物质反应速率之比等于其化学计量数之比,因此3v正(NH3)=2v正(H2O)成立,故D项错误。
【补偿训练】
在一定温度下的某容积不变的密闭容器中,建立下列化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是
( )
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n
mol
CO的同时生成n
mol
H2
D.1
mol
H—H键断裂的同时断裂2
mol
H—O键
【解析】选C。选项A中,由于反应是一个气体体积增大的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应达到化学平衡;选项B中,根据v正(CO)=v逆(H2O),可知CO的消耗量等于其生成量,说明反应达到化学平衡;选项D中,1
mol
H—H键断裂的同时断裂2
mol
H—O键,即消耗1
mol
H2,同时消耗了1
mol
H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应达到化学平衡。
22.一定条件下,在体积为10
L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,反应过程如图:
下列说法正确的是
( )
A.t1
min时正、逆反应速率相等
B.X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系
C.0～8
min,H2的平均反应速率v(H2)=0.75
mol·L-1·min-1
D.10～12
min,N2的平均反应速率v(N2)=0.25
mol·L-1·min-1
【解析】选B。反应达到第一次平衡状态时,X、Y的物质的量变化量分别为Δn(X)=(0.6-0)
mol=0.6
mol,Δn(Y)=(1.2-0.3)
mol=0.9
mol,则X、Y的物质的量变化量之比等于化学计量数之比=0.6
mol∶0.9
mol=2∶3,则X是NH3、Y是H2。t1
min时该反应没有达到平衡状态,正逆反应速率不等,A错误;X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系,B正确;0～8
min,H2的平均反应速率v(H2)=0.9
mol÷10
L÷8
min=0.011
25
mol·L-1·min-1,C错误;10～12
min,NH3的平均反应速率v(NH3)=(0.7-0.6)
mol÷10
L÷(12-10)
min=0.005
mol·L-1·min-1,根据同一可逆反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,则用N2表示的反应速率为0.002
5
mol·L-1·min-1,D错误。
二、非选择题(本题包括2小题,共18分)
23.(10分)(2020·济宁高一检测)碳及其化合物在生产、生活中有广泛的应用,按要求回答问题:
(1)CO2可通过反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)转化成有机物实现碳循环。一定条件下,在体积为1
L的密闭容器中,充入
1
mol
CO2和3
mol
H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
从3～9
min内,v(H2)=________
mol·L-1·min-1。平衡时H2的转化率为________。平衡时混合气体中CO2(g)的体积分数是________。一定温度下,第9分钟时v逆(CH3OH)________(填“大于”“小于”或“等于”)第3分钟时v正(CH3OH)。?
(2)如图,将锌片、C棒通过导线相连,置于稀硫酸中。
该装置工作时,溶液中的S向________极(填“C”或“Zn”)移动;电子沿导线流入________极(填“C”或“Zn”)。写出正极的电极反应式为____________。若正极产生11.2
L气体(标准状况下),则电路中应该有________
mol电子发生了转移。?
【解析】(1)从3
min到9
min内,
v(H2)=3v(CO2)=3×=0.125
mol·L-1·min-1;平衡时氢气的转化率和平衡时混合气体中CO2的体积分数可用三段式进行计算,
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
c0
1
3
0
0
Δc
0.75
2.25
0.75
0.75
c
0.25
0.75
0.75
0.75
所以平衡时氢气的转化率=2.25÷3×100
%=75%;
平衡时混合气体中CO2的体积分数=0.25÷(0.25+0.75+0.75+0.75)×100%=10%;
第9分钟时反应达到平衡,则v逆(CH3OH)
<第3分钟时v正(CH3OH);
(2)此原电池锌片作负极,C棒作正极,氢离子在正极得电子生成氢气;该装置工作时,溶液中的S向负极Zn移动,电子沿导线流入正极C;正极的电极反应式为2H++2e-H2↑;若正极产生11.2
L气体(标准状况下),则气体的物质的量为0.5
mol,则电路中应该有1
mol电子发生了转移。
答案:(1)
0.125 75% 10% 小于 (2)Zn C 2H++2e-H2↑ 1
24.(8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______(填字母序号)。?
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键断裂的同时有2
mol
CO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·,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-C+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
【解析】(1)由图象可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,则该反应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
CO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)
mol=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)==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×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-C+6H2O,电池放电时每消耗6.4
g
CH3OH转移1.2
mol电子,正确。
答案:(1)cd (2)0.8
mol·L-1·min-1 64%
(3)②③
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