第六章　化學反應與能量

第六章化學反應與能量注意事項1.全卷滿分100分?？荚囉脮r90分鐘。2.可能用到的相對原子質(zhì)量:H1C12O16S32Zn65。一、選擇題(本題共10小題,每小題2分,共20分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.(2020北京中關村中學高一下期末)下列各選項中能將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置是()A.天然氣燃燒B.硅太陽能電池C.太陽能集熱器D.鋰離子電池2.(2020安徽黃山高一下期中)下列說法正確的是()A.化學鍵的變化必然會引起能量變化,所以能量變化也一定會引起化學變化B.原電池放電過程中,正極的質(zhì)量一定增加C.化學鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學反應中能量變化的主要原因D.有能量變化的過程不是發(fā)生吸熱反應就是發(fā)生放熱反應3.(2020山東日照高一下期中)自熱食品無需火電,將水倒在發(fā)熱包上即可加熱食物。發(fā)熱包的主要成分是鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭、生石灰、碳酸鈉、焙燒硅藻土等。下列說法錯誤的是()A.生石灰和水反應放出熱量B.發(fā)熱包用后所得產(chǎn)物中含有堿C.發(fā)熱包用后的產(chǎn)物冷卻后要進行回收處理D.反應過程中有微小原電池形成,負極反應為Fe-3e-Fe3+4.(2020山東泰安一中高一下期中)工業(yè)上由CO2和H2合成甲醇的化學方程式為CO2+3H2CH3OH+H2O,已知該反應是放熱反應。下面表示合成甲醇的反應的能量變化示意圖中正確的是()5.(2020遼寧遼陽高一下期末)下列措施一定不能增大化學反應速率的是()A.降低溫度B.增大反應物的濃度C.固體反應物由塊狀改為粉末狀D.壓縮容器體積增大壓強6.(2020首都師范大學附中高一下期末)控制變量是科學研究的重要方法。相同質(zhì)量的鋅與足量稀硫酸在下列條件下發(fā)生反應,初始階段反應速率最快的是()ABCD鋅的狀態(tài)塊狀塊狀粉末粉末c(H2SO4)/(mol·L-1)1212t/℃204020407.(2020北京理工大學附中高一下期末)已知2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)為放熱反應,對該反應的下列說法正確的是()A.因該反應為放熱反應,故不加熱就可發(fā)生B.相同條件下,2molH2的能量或1molCO的能量一定高于1molCH3OH的能量C.相同條件下,反應物2molH2(g)和1molCO(g)的總能量一定高于生成物1molCH3OH(g)的總能量D.達到平衡時,CO的濃度與CH3OH的濃度一定相等8.(2020河北邢臺高一下期中)將久置在空氣中的鋅粒投入稀硫酸中,測得鋅粒和硫酸反應產(chǎn)生氫氣的速率v(H2)與反應時間t的關系曲線如圖所示。下列推論不正確的是()→a段發(fā)生鋅粒表面的氧化物與酸的反應,所以未產(chǎn)生氣體→c段產(chǎn)生氫氣的速率增大較快的主要原因是溫度升高時刻反應生成的H2的量最多時刻之后產(chǎn)生氫氣的速率減小的主要原因是溶液中c(H+)減小9.(2020北京海淀八一學校高一下期末)某興趣小組按如圖實驗裝置設計原電池,電流表指針偏轉(zhuǎn)。下列說法不正確的是()A.該裝置中鋁箔為負極B.電子從鋁箔流出,經(jīng)電流表、活性炭、濾紙回到鋁箔C.活性炭表面有氣泡產(chǎn)生D.該原電池的總反應是2Al+6H+2Al3++3H2↑10.(2020山東德州高一下期中)甲醇(CH3OH)燃料電池種類較多,其中一種電池的電極為可導電的碳化鎢(WC),電解質(zhì)溶液為稀硫酸,工作時一個電極加入甲醇,一個電極通入空氣。下列判斷不正確的是(已知甲醇燃燒時生成CO2和H2O)()為惰性電極,不參與電極反應B.甲醇在電池負極失電子生成CO2和水C.正極的電極反應為O2+4H++4e-2H2OD.電池工作時,電解質(zhì)溶液中SO4二、選擇題(本題共5小題,每小題4分,共20分。每小題有一個或兩個選項符合題意,全部選對得4分,選對但不全的得1分,有選錯的得0分)11.(2020山東新泰二中高一下期中)某溫度下,在一固定容積的密閉容器中進行反應:A2+B22AB。該條件下,A2、B2、AB均為氣體。下列情況一定能說明該反應已達到化學平衡狀態(tài)的是()A.氣體的密度不再改變時B.氣體的總物質(zhì)的量不再改變時C.混合氣體中各組分的含量不再改變時D.每消耗1molB2同時有2molAB分解時12.(2020山東菏澤高一下期中)一定溫度下,在容積固定的密閉容器中發(fā)生可逆反應X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1mol·L-1、c2mol·L-1、c3mol·L-1(c1、c2、c3均不為零),反應正向進行,達到平衡時,X、Y、Z的濃度分別為mol·L-1、mol·L-1、mol·L-1,則下列判斷正確的是()1∶c2=1∶3B.平衡時,Y和Z的生成速率之比為2∶3C.充入一定量的氦氣,反應速率加快1的取值范圍為0.1<c113.(2020江蘇揚州學考模擬)鋰—海水電池常用在海上浮標等助航設備中,其示意圖如圖所示。電池反應為2Li+2H2O2LiOH+H2↑。電池工作時,下列說法不正確的是()A.金屬鋰作負極B.電子從鋰電極經(jīng)導線流向鎳電極C.電能轉(zhuǎn)化為化學能D.海水為電解質(zhì)溶液14.(2020北京人大附中高一下月考)以TiO2為催化劑的光熱化學循環(huán)分解CO2反應,為溫室氣體減排提供了一個新途徑,該反應的機理及各分子化學鍵完全斷裂時的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()A.過程①中吸收能量使鈦氧鍵發(fā)生了斷裂B.該反應中,光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學能C.使用TiO2作催化劑可以提高化學反應速率mol二氧化碳完全分解成2mol一氧化碳和1mol氧氣需要吸熱30kJ15.(2020遼寧協(xié)作校高一下期中聯(lián)考)下列有關圖像的結論正確的是()選項圖像結論A相同質(zhì)量鋅粉分別與1mol/L鹽酸及相同體積未知濃度的鹽酸反應,未知濃度鹽酸的濃度低于1mol/LB一定條件下,金剛石轉(zhuǎn)化為石墨要釋放能量,金剛石要比石墨穩(wěn)定C該裝置為化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,且Mg作負極D一定條件下,某可逆反應的正反應速率和逆反應速率隨時間變化曲線如圖,反應開始時刻生成物的濃度不為0三、非選擇題(本題共5小題,共60分)16.(2020北京延慶高一下期末)(8分)化學電池的發(fā)明,是貯能和供能技術的巨大進步。(1)如圖所示裝置中,Zn片是(填“正極”或“負極”),Cu片上發(fā)生的電極反應為。

(2)該裝置是典型的原電池裝置,可將氧化還原反應釋放的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?能證明產(chǎn)生電能的實驗現(xiàn)象是。

(3)2019年諾貝爾化學獎授予對鋰離子電池研究做出突出貢獻的科學家。某鋰離子電池的工作原理如圖:下列說法不正確的是(填序號)。

①A為電池的正極②該裝置實現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)化為化學能③電池工作時,電池內(nèi)部的鋰離子定向移動17.(2020山東聊城高一下期末)(16分)原電池原理的發(fā)現(xiàn)是化學對人類的一項重大貢獻。將鋅片和銅片插入相同濃度的稀硫酸中,如圖所示:回答下列問題:(1)下列說法正確的是。

a.甲、乙均為將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置b.甲中鋅片是負極,乙中銅片是正極c.甲、乙溶液中的pH均增大d.若將稀硫酸換為硫酸銅溶液,則甲、乙中銅片的質(zhì)量均增加(2)甲、乙中構成原電池的正極電極反應式為,原電池工作過程中,電流由(填“銅片”或“鋅片”)經(jīng)導線流向(填“銅片”或“鋅片”);溶液中的SO42-向(填“正極”或“負極”(3)當甲中溶液質(zhì)量增加g時,外電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為,生成的氫氣在標準狀況下的體積為。

(4)對甲、乙裝置做如下變化后,可形成原電池的是(填字母)。

a.甲中銅片換成鋅片b.乙中鋅片和銅片相互傾斜至上端接觸c.甲中稀硫酸用乙醇代替18.(2020安徽師大附中高一下期末)(10分)一定條件下,在容積為2L的密閉容器中進行如下反應:A(g)+2B(g)C(g)+nD(g),開始時A為4mol,B為6mol,5min末反應達到化學平衡,此時測得A的物質(zhì)的量為3mol,用D表示的化學反應速率v(D)為mol·L-1·min-1。計算:(1)平衡時A的物質(zhì)的量濃度為。

(2)前5min內(nèi)用B表示的化學反應速率v(B)為。

(3)化學方程式中n值為。

(4)此反應在四種不同情況下的反應速率分別為:①v(A)=5mol·L-1·min-1②v(B)=6mol·L-1·min-1mol·L-1·s-1mol·L-1·s-1其中反應速率最快的是。

19.(2020北京東城高一下期末)(10分)某課外實驗小組利用壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機等數(shù)字化實驗設備,探究用g鎂條分別與2mL不同濃度稀鹽酸的反應速率。實驗結果如圖所示。(1)Mg與鹽酸反應的離子方程式是。

(2)該實驗是為了探究(因素)對該反應的化學反應速率的影響。

(3)a0.5(填“>”或“<”)。

(4)如果用mol/L硫酸代替上述實驗中的mol/L鹽酸,二者的反應速率是否相同?,請說明原因:。

20.(2020北京豐臺高一下期末)(16分)某小組同學研究影響過氧化氫分解反應速率的因素。實驗所用試劑:10%H2O2溶液、蒸餾水、MnO2粉末。實驗序號H2O2濃度V(H2O2溶液)溫度催化劑實驗現(xiàn)象110%20mL室溫無無明顯現(xiàn)象210%20mL50℃水浴無有較多氣泡產(chǎn)生310%20mL室溫MnO2g)有較多氣泡產(chǎn)生(1)實驗1、2的目的是研究對過氧化氫分解反應速率的影響。

(2)通過對比實驗(填序號),可研究催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響。

(3)為了準確地比較反應速率的快慢,方法是:收集相同體積的氣體,。

(4)利用上述實驗試劑,并結合已有實驗方案,進一步設計實驗研究過氧化氫濃度對其分解反應速率的影響。請將實驗方案補全。實驗序號H2O2濃度V(H2O2溶液)V(蒸餾水)溫度催化劑實驗現(xiàn)象410%①

②

③

④

⑤

答案全解全析1.D天然氣燃燒過程中化學能轉(zhuǎn)化為熱能;硅太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;太陽能集熱器是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置;鋰離子電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.C化學鍵斷裂吸收能量,化學鍵形成放出能量,故化學鍵的變化必然會引起能量變化,但能量變化不一定引起化學變化,A錯誤;原電池放電過程中,正極的質(zhì)量不一定增加,如銅鋅原電池放電過程中,正極質(zhì)量不變,B錯誤;化學反應的實質(zhì)是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成,舊化學鍵斷裂吸收能量,新化學鍵形成放出能量,一個反應是放出能量還是吸收能量取決于舊化學鍵斷裂吸收的能量和新化學鍵形成放出的能量的相對大小,故化學鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學反應中能量變化的主要原因,C正確;有能量變化的過程不一定是化學變化,D錯誤。3.DCaO與水反應生成Ca(OH)2,該反應是放熱反應,Ca(OH)2屬于堿,A、B正確;發(fā)熱包使用后,仍會有焦炭、碳酸鈉、硅藻土以及Fe、Al的化合物等,應回收處理,C正確;加入水后,鐵、焦炭與電解質(zhì)溶液可以形成微小原電池,負極反應為Fe-2e-Fe2+,D錯誤。4.A放熱反應的反應物總能量高于生成物總能量,同一物質(zhì),由氣態(tài)變成液態(tài)放出熱量,所以氣態(tài)產(chǎn)物能量高于等量的液態(tài)產(chǎn)物能量。5.A降低溫度,則反應速率減小,A正確;增大反應物的濃度,可以增大化學反應速率,B錯誤;固體反應物由塊狀改為粉末狀,增大了反應物的接觸面積,可以加快化學反應速率,C錯誤;對于有氣體參與或生成的反應,壓縮容器體積,增大壓強,可以加快化學反應速率,D錯誤。6.D一般情況下,增大反應物的接觸面積、增大反應物濃度、升高溫度都可以加快反應速率,故粉末狀的鋅與2mol·L-1的稀硫酸在40℃時反應速率最快。7.C放熱反應、吸熱反應與是否加熱無關,A錯誤;相同條件下,反應物2molH2和1molCO(g)的總能量一定高于生成物1molCH3OH(g)的總能量,B錯誤、C正確;達到平衡時,CO的濃度與CH3OH的濃度都不再發(fā)生變化,但不一定相等,D錯誤。8.C久置在空氣中的鋅粒,表面有氧化物,開始時鋅粒表面的氧化物與硫酸反應,不產(chǎn)生氣體,A正確;鋅與硫酸的反應為放熱反應,反應放熱使溶液的溫度升高,反應速率增大,所以b→c段產(chǎn)生氫氣的速率增大較快的主要原因是溫度升高,B正確;該圖是氫氣的速率v(H2)與反應時間t的關系曲線圖,c時刻產(chǎn)生H2的速率最快,不是產(chǎn)生H2的量最多,C錯誤;隨著反應的進行,溶液中H+濃度減小,反應速率逐漸減小,所以c時刻后反應速率減小的主要原因是溶液中H+濃度減小,D正確。9.B該裝置構成原電池,鋁易失電子而作負極,活性炭作正極,負極失電子發(fā)生氧化反應,正極上H+得電子發(fā)生還原反應,電子從負極經(jīng)外電路流向正極。鋁失電子,作負極,A正確;電子從負極鋁箔流出,經(jīng)電流表流向活性炭,B錯誤;活性炭為正極,氫離子在正極得電子生成氫氣,C正確;該原電池的總反應是2Al+6H+2Al3++3H2↑,D正確。10.B甲醇(CH3OH)燃料電池工作時加入甲醇的電極為負極,通入空氣的電極為正極,正極的電極反應為O2+4H++4e-2H2O,WC不參與電極反應;電池工作時,電解質(zhì)溶液中陰離子向負極移動。11.CD根據(jù)質(zhì)量守恒定律,該反應反應前后氣體的總質(zhì)量不變,體積不變,密度始終保持不變,A錯誤;該反應為反應前后氣體分子數(shù)不變的反應,所以反應前后氣體的總物質(zhì)的量始終保持不變,B錯誤;當正、逆反應速率相等時,混合氣體中各組分的含量不再改變,達到了平衡狀態(tài),C正確;單位時間內(nèi),每消耗1molB2同時有2molAB分解,說明正、逆反應速率相等,達到了平衡狀態(tài),D正確。12.AD設轉(zhuǎn)化的X的濃度為amol·L-1,根據(jù)題意可列出三段式:X(g)+3Y(g)2Z(g)起始濃度/mol·L-1 變化濃度/mol·L-1 a 3a 2a平衡濃度/mol·L-1 c1、c2、c3=0.08-2a,c1∶c2=1∶3,A正確;當Y和Z的生成速率之比為3∶2時可說明反應達到平衡狀態(tài),B錯誤;該裝置容積固定,充入一定量的氦氣,反應物和生成物的濃度不會發(fā)生變化,故反應速率不變,C錯誤;c3=0.08-2a,且c3不為0,則a<0.04,又c1=a+0.1,則c1的取值范圍為0.1<c1<0.14,D正確。13.C結合電池反應和題圖裝置可知,金屬鋰作負極,金屬鎳作正極,A項正確;電池工作時,電子從負極經(jīng)導線流向正極,即從鋰電極經(jīng)導線流向鎳電極,B項正確;該裝置能將化學能轉(zhuǎn)化為電能,C項錯誤;該電池中海水作電解質(zhì)溶液,構成閉合回路,D項正確。14.D由圖可知,過程①中鈦氧鍵發(fā)生了斷裂,斷鍵吸收能量,A正確;根據(jù)圖示,該反應中,光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學能,B正確;使用TiO2作催化劑可以提高化學反應速率,C正確;2mol二氧化碳完全分解成2mol一氧化碳和1mol氧氣需要吸收的熱量為1598kJ×2-1072kJ×2-496kJ=556kJ,D錯誤。15.D由圖可知,未知濃度鹽酸和Zn反應速率較大,所以未知濃度鹽酸的濃度應高于1mol/L,A錯誤;金剛石的能量高于等物質(zhì)的量的石墨,故金剛石轉(zhuǎn)化為石墨釋放能量,石墨更穩(wěn)定,B錯誤;電解質(zhì)溶液為NaOH溶液,Al失電子,作負極,C錯誤;反應開始時刻逆反應速率不為0,所以生成物的濃度不為0,D正確。16.答案(每空2分)(1)負極2H++2e-H2↑(2)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)(3)①②解析(1)由圖可知,活潑金屬鋅作原電池的負極,不活潑金屬銅作原電池的正極,氫離子在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣,電極反應式為2H++2e-H2↑。(2)由圖可知,該裝置為銅、鋅與稀硫酸形成的原電池,該裝置實現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)化為化學能,能證明產(chǎn)生電能的實驗現(xiàn)象為電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(3)由電子和鋰離子的移動方向可知,A電極為電池的負極,B為電池的正極,電池工作時,化學能轉(zhuǎn)化為電能,則①②錯誤。17.答案(每空2分)(1)c(2)2H++2e-H2↑銅片鋅片負極AL(4)b解析(1)甲具備了形成原電池的條件,故甲屬于原電池;乙沒有形成閉合回路,故乙不屬于原電池,不能將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?a、b不正確;甲、乙溶液中H+都參與了反應,生成硫酸鋅和氫氣,故pH均增大,c正確;若將稀硫酸換為硫酸銅溶液,則甲中銅片作正極,銅離子在其表面得到電子析出銅,故其質(zhì)量增加,而乙中銅片的質(zhì)量不變,d不正確。(2)甲構成原電池,其正極反應式為2H++2e-H2↑。原電池工作過程中,電流由正極經(jīng)導線流向負極,即由銅片經(jīng)導線流向鋅片;溶液中的SO42(3)甲中每溶解1molZn同時生成1molH2,溶液的質(zhì)量增加63g,轉(zhuǎn)移2mole-。因此,當甲中溶液質(zhì)量增加g時,電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為mol,其數(shù)目為A,生成的氫氣的物質(zhì)的量為mol,其在標準狀況下的體積為L。(4)甲中銅片換成鋅片,則兩個電極相同,不能形成原電池,a不符合題意;乙中鋅片和銅片相互傾斜至上端接觸,則可形成閉合回路,可以形成原電池,b符合題意;甲中稀硫酸用乙醇代替,由于乙醇不是電解質(zhì),故其不能形成原電池,c不符合題意。18.答案(除注明外,每空2分mol·L-1(3分)mol·L-1·min-1(3分)(3)2(4)①解析D表示的化學反應速率v(D)為mol·L-1·min-1,則生成D的物質(zhì)的量濃度mol·L-1·min-1×5min=1mol·L-1。則:A(g)+2B(g)C(g)+nD(g)起始量(mol·L-1) 2 3 0 0變化量(mol·L-1) 1 1平衡量(mol·L-1) 2 1(1)由上面分析可知,5min末A的物質(zhì)的量濃度為mol·L-1。(2)前5min內(nèi)用B表示的化學反應速率v(B)=1mol·L-15minmol·L(3)由濃度的變化量之比等于化學計量數(shù)之比,可得出n1=1mol·(4)為便于比較,將各物質(zhì)表示的反應速率都轉(zhuǎn)化為用A物質(zhì)表示的速率,則有:①v(