1、第六章第六章 化学反应与能量化学反应与能量 (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.习主席在十九大报告中指出：“绿水青山就是金山银山。”而利用化学知识降 低污染、治理污染，改善人类居住环境是化学工作者当前的首要任务。下列做法 不利于环境保护的是( ) A.开发清洁能源 B.有效提高能源利用率 C.研制能量转化率高的材料 D.对废电池做深埋处理 解析 A.开发清洁能源有利于减少空气污染， 保护环境； B.有效提高能源利用率， 可以减少能源的消耗，保护环境；C.研制能量转化率高的材料，减少能量损失
2、； D.对废电池做深埋处理，电池中的重金属离子会污染土壤和地下水。 答案 D 2.下列关于能源和作为能源的物质叙述错误的是( ) A.化石能源物质内部蕴涵着大量的能量 B.吸热反应没有利用价值 C.绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来 D.物质的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用 解析 A.煤、石油、天然气属于化石燃料，燃烧时释放大量的能量，可说明化石 能源物质内部蕴涵着大量的能量， 故 A 正确； B.吸热反应也有一定的利用价值， 如工业上由石灰石制备生石灰的反应、由煤制水煤气的反应都是吸热反应，B 错 误；C.光合作用是将太阳能转化为化学能的过程，将空气
3、中的水、二氧化碳等转 化为葡萄糖，故 C 正确；D.化学能可转化为热能、电能等，如物质燃烧，原电 池反应等，故 D 正确。 答案 B 3.可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改变能源结构、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.风能、太阳能等属于可再生能源 B.推广可再生能源有利于经济可持续发展 C.如图是太阳能光伏电池原理图，图中 A 极为正极 D.光伏电池能量转化方式是太阳能直接转化为电能 解析 A.风能、太阳能、生物质能在短时间内能形成，属于可再生能源，A 选项 正确；B.不可再生
4、资源不能持续使用，推广可再生能源有利于经济可持续发展， B 选项正确；C.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 为负极， C 选项错误； D.光伏电池发电是将太阳能能直接转化为电能， D 选项正确。 答案 C 4.下列图示表示吸热反应的是( ) 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。 答案 A 5.关于化学能与其他能量相互转
5、化的说法正确的是( ) A.图 1 所示的装置能将化学能转变为电能 B.图 2 所示的反应为吸热反应 C.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成 D.中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低 解析 A.图 1 所示的装置没形成闭合回路，不能形成原电池，没有电流通过，所 以不能把化学能转变为电能，故 A 错误；B.图 2 所示的反应，反应物的总能量 大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，故 B 错误；C.化学反应时断键要 吸收能量，成键要放出能量，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，故 C 正确；D.中和反应为放热反应，反应物的总能量比生成物的总 能量高，故
6、 D 错误。 答案 C 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 解析 可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，并不等于零。 答案 C 7.在一定温度下，向 a L 密闭容器中加入 1 mol H2(g) 和 1 mol Br2(g)，发生如下 反应：H2(g)Br2(g)2HBr(g)。此反应达到平衡的标志是( ) A.容器内颜色不随时间变化 B.容
7、器内 H2、Br2、HBr 的浓度之比为 112 C.容器内压强不随时间变化 D.单位时间内消耗 n mol H2，同时生成 2n mol HBr 解析 容器内颜色不变，说明 Br2(g)的浓度不变，能说明反应达到化学平衡，A 正确； 化学反应达到平衡时， 各成分的浓度不变， 但不一定等于化学计量数之比， B 错误；因该反应反应前后气体分子总数不变，故压强始终不变，C 错误；v消耗 (H2)与 v生成(HBr)均为正反应速率，无法说明 v(正)v(逆)，D 错误。 答案 A 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.
8、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 min1 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 231 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)0.4 mol L 10.2 mol L1 2 min 0.1 mol L 1 min1，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
9、、C 的浓度分别为 0.2 mol L 1、0.3 mol L1、0.1 mol L1，D 正确。 答案 C 9.已知金属单质 X、Y、Z、W 之间有下列关系： 2X3Y2 =2X33Y； Z 元素最高价氧化物对应的水化物的碱性比 X 元素的强； 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.XZYW B.ZWXY C.ZYXW D.ZXYW 解析 由信息可得还原性XY， 由可得还原性ZX， 由可得还原性YW， 所以还原性 ZXYW。 答案 D 10.反应 2SO2O22SO3是放热反应。如果反应在密闭容器中进行，下列有关 说法中正确的
10、是( ) A.因为反应放热，所以升高温度会使反应速率减慢 B.通过调控反应条件，SO2可以 100%地转化为 SO3 C.当 SO2和 SO3的浓度相等时，反应达到平衡状态 D.使用催化剂的目的是加快反应速率，提高生产效率 解析 升高温度，任何反应(放热反应和吸热反应)的反应速率都增大，A 不正 确；可逆反应不可能进行到底，B 不正确；SO2和 SO3的浓度相等不能说明各组 分的浓度不变，不能说明反应达到平衡状态，C 不正确；使用催化剂能加快化学 反应速率，D 正确。 答案 D 11.研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐 量 差 别 进 行 发 电 ， 在 海 水
11、 中 电 池 总 反 应 可 表 示 为 ： 5MnO2 2Ag 2NaCl=Na2Mn5O102AgCl， 下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确 的是( ) A.正极反应式：AgCl e=AgCl B.每生成 1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子 C.Na 不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl 是还原产物 解析 A、根据总反应：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，可知，Ag 的化合价升高，被氧化，为原电池的负极，错误；B、式中 5MnO2得电子生成 Na2Mn5O10， 化合价共降低了2价， 所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 m
12、ol电子， 正确；C、在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，错误；D、Ag 的 化合价升高，被氧化，AgCl 是氧化产物，错误。 答案 B 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.x1 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% 解析 n(D)0.5 mol L 14 L2 mol
13、，所以 x2。 B 的转化率1 mol 5 mol100%20%，c(A)平 3 mol 4 L 0.75 mol L 1，n 平(342 2) mol11 moln始6 mol5 mol11 mol，总的物质的量不变，压强不变。 答案 B 13.某学生用下图所示装置进行化学反应 X2Y=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( ) 该反应为放热反应；该反应为吸热反应；生成物的总能量比反应物的总能 量更高；反应物的总能量比生成物的总能量更高；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
14、释放出来。 A. B. C. D. 解析 X2Y=2Z 应为放热反应。 答案 B 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 45 D.负极的电极反应式为 2NH36e 6OH=N 26H2O 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
15、转移守恒，消耗的 NH3与 O2的 物质的量之比为 43，C 错误；负极的电极反应式为 2NH36e 6OH=N 2 6H2O，D 正确。 答案 C 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 的总反应方程式为 2CuAg2O=Cu2O2Ag。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 2Cu2OH 2e=Cu 2OH2O C.测量原理示意图中，电流方向从 Cu 流向
16、 Ag2O D.电池工作时，OH 向正极移动 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 Ag2OCu， C 项错误； 电池工作时， 电池内部 OH 移向负极， D 项错误。 答案 B 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
17、下图，然后回答下列问题。 (1)图中所示反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)已知拆开 1 mol HH 键、1 mol II 键、1 mol HI 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 _。 物质燃烧 炸药爆炸 酸碱中和反应 二氧化碳通过炽热的碳 食 物因氧化而腐败 Ba(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 反应 铁粉与稀盐酸反应 解析 (1)由
18、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 HH 键和 1 mol II 键需要吸收 436 kJ 151 kJ587 kJ 热量，生成 2 mol HI 放出 2299 kJ598 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 8H2
19、O与NH4Cl反应等属于吸热反应。 答案 (1)放热 (2)放出 11 化学能 热能 (3) 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=Cu22Ag 设计的原电池如图所示： 负极的材料是_，发生的电极反应为_ _； 外电路中的电子是从_电极流向_电极。(写出电极材料的名称) 当反应进行到一段时间后取出电极材料，测得某一电极
20、增重了 5.4 g，则该原 电池反应共转移的电子数目是_。 请指出该原电池装置的一个缺点：_ _。 解析 (2)正极：Ag e = Ag 0.05 mol 0.05 mol 转移电子数为 0.05NA。 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 CO2= 高温 2CO 不能设计成原电池 (2)铜 Cu2e =Cu2 铜 银 0.05N A(或 3.011022) 能量利用率 低，不能提供持续稳定的电流 18.(10 分).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“
21、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 500 mL 2 mol L 1 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)_、_。 .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 3 m
22、ol L1 min1) 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 .(1)没有 2H 2e=H 2 (2)c(H2SO4)1 mol L 1 c(ZnSO 4)1 mol L 1 .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： 该反应的化学方程式为_ _。 前 2 min 用 A 的浓度变化表示的化学反
23、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： 该反应的化学方程式：_ _， 达到平
24、衡时四氧化二氮的转化率为_，表中 c2_c3；a_b。 (填“”“”或“”) 在 020 s 内， 四氧化二氮的平均反应速率为_， 哪一时间段(指 020、 2040、4060、6080、80100 s)反应速率最大？_，原因是 _ _。 解析 (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 4A5B6C4D。 前 2 min 时，v(A) 0.4 mol 2 L 2 min 0.1 mol L 1 min1。从图像看，23
25、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 N2O42NO2，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 N2O42NO2计算 得，在 40 s 时，c2(0.10.050)mol L 120.10 mol L1，c 3(0.1 1 2 0.120)mol L 10.040 mol L1。因 60 s 时反应达到平衡，则 ab；四氧化二 氮的转化
26、率为0.100 mol L 1c 3 0.100 mol L 1100%60%，在 020 s 内，N2O4的平均反应 速率为 v(N2O4)0.100 mol L 10.07 mol L1 20 s 0.001 5 mol L 1 s1， 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。 答案 (1)4A5B6C4D 0.1 mol L 1 min1 AC (2)N2O42NO2 60% 0.001 5 mol L 1 s1 020 s 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
27、。 (1)已知 CH3OH(g)1 2O2(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 12 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 HO 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(H 2)_， 则 CH3OH
28、 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 CH3OH8OH 6e =CO2 36H2O。则下列说法正确的是_(填序号)。 电池放电时通入空气的电极为负极 电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱 电池放电时每消耗 6.4 g CH3OH 转移 1.2 mol 电子 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 21，b 项
29、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 HO 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(20.22)mol1.6 mol，根据物质的 量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 L4 min)0.8 mol L 1 min1， 根据上述分析， 反应掉甲醇 3.2 mol，则 CH3OH 的转化率为 3.2 5100%64%。 (3)甲醇燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成，电池放电时， 氧气得电子，则通入空气的电极为正极，错误；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；6.4 g 甲醇的 物质的量为 0.2 mol，根据 CH3OH6e 8OH=CO2 36H2O，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 min1 64% (3)
