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 解析 煤、石油、天然气作为能源的特点：不可再生；储量有限，用一点少 一点； 污染环境； 来自太阳辐射能。 生物质能的特点： 储量大； 可再生； 无污染；源自太阳辐射能。 答案 C 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
2、海水制氢：2H2O= 激光 2H2O2，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 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。 答案 D 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( ) 太阳能 风能 石油 煤 潮汐能 木材 A B C 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)。 答案 D 4下列图示表示吸热反应的是( ) 解析 反应物的
3、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，2SO2O22SO3是放热反应，则 2SO32SO2O2是吸热 反应 D氯化氢分解成氢气和氯
4、气时放出能量 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。 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
5、不等于零。 答案 C 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( ) 增加 C 的量 将容器的体积缩小一半 保持体积不变，充入 N2使体系压 强增大 保持压强不变，充入 N2使容器体积变大 A B C D 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。 答案 C 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 min1
6、C开始时，正、逆反应同时开始 D2 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、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
7、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( ) AXZYW BZWXY CZYXW DZXYW 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下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是( ) AH2(g)Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变 B2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变 CCaCO3(s
8、) 高温 CO2(g)CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保 持不变 D3H2(g)N2(g)2NH3(g)反应体系中 H2与 N2的物质的量之比保持 31 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的浓度保 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)
9、n(N2)31 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)31，因此，n(H2)n(N2)31 的状态不一定是平衡状态。 答案 D 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 H 2O=CH3COOH4H 。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 0.4mol 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 CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O D正极上发生的反应为 O24e 2H 2O=4OH 解析 解答本题时审题是关键， 反
10、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 O24H 4e=2H 2O，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。 答案 C 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
11、断正确的是( ) Ax1 BB 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，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。
12、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( ) AO2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
13、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 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 的总方程式为 2CuAg2O=Cu2O2Ag。下列有关说法正确的是( ) A2 mol Cu
14、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 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
15、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_(
16、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。(
17、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。 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
18、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
19、 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“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
20、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 mol L 1 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
21、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
22、 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，
23、 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 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)mo
24、l 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 m
25、ol 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。 (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)。 aCH3OH 转变成 H2的过程是一个吸收能量的过程 bH2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 d1 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
26、 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 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
27、 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
28、 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)
