专题6化学反应与能量变化同步练习 2023-2024学年高一下学期苏教版（2019）化学必修第二册

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专题6化学反应与能量变化学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，下列叙述正确的是A．达到化学平衡时，4v正(O2)=5v逆(NO)B．若单位时间内生成nmolNO的同时，同时消耗nmolNH3，则反应达到平衡状态C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大D．若单位时间内断裂4molN-H键，同时断裂6molH-O，则反应达到平衡状态2．下列关于能量的叙述错误是A．如图是NH4Cl和Ba(OH)2∙8H2O的反应能量变化图B．石墨转化为金刚石是吸热反应，则石墨比金刚石稳定C．化学反应必然伴随能量的变化D．原电池是一种将化学能转化为电能的装置3．将5 mol 和1 mol 混合气体通入2 L容积恒定的密闭容器中，在一定条件下发生如下反应：维持容器内温度不变，10 min末测定的浓度为0.2 mol/L，下列说法正确的是A．从反应开始到10 min，的生成速率 mol/(L•min)B．若单位时间内消耗a mol ，同时产生3a mol ，则表明该反应达到化学平衡状态C．反应达到平衡后充入少量氦气，压强增大，化学反应速率增大D．当容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变，则表明该反应达到化学平衡状态4．化学反应一定伴随着能量变化，下列反应的能量变化与其它三个不同的是A．Na与反应 B．甲烷在空气中燃烧C．溶液与硫酸反应 D．晶体与晶体反应5．潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示，下列有关说法正确的是A．电极b名称是负极B．电极a上发生氧化反应C．电子由电极a经过NaOH溶液中流向电极bD．电极b的电极反应式为：6．下列操作或现象正确的是A．②④ B．①②③ C．①②④ D．①②③④7．用纯净的CaCO3与100mL稀盐酸反应制取CO2,实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列分析不正确的是A．EF段表示的平均反应速率最大B．EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4mol·L-1·min-1C．OE、EF、FG三段中,用CO2表示的平均反应速率之比为2∶6∶7D．G点收集的CO2的量最多8．如图以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2mol电子时，下列说法错误的是A．锌片溶解了1mol，铜片上析出22.4L(标准状况下测量)B．电子由锌片流出，经导线到铜电极，铜电极发生还原反应C．电池工作中，锌电极附近硫酸根离子浓度变大D．锌片溶解了1mol，消耗了2mol，溶液质量增重65g9．下列过程的能量变化与如图所示相符的是A．溶液与稀硫酸反应B．铝热反应C．固体与固体混合搅拌D．生石灰与水的反应10．一定温度下，在体积为2L的密闭容器中通入一定量的NO2和N2O4发生反应：2NO2(g，红棕色)N2O4(g，无色)。各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是A．X代表NO2的物质的量随时间变化B．2min内，v(Y)=0.4mol•L-1•min-1C．当容器中混合气体密度不变时，可判断该反应已达平衡状态D．反应达到最大限度时，Y的转化率为80%二、判断题11．氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。(__)12．在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。(_____)13．锂—碘电池的电极反应为2Li(s)+I2(s)=2LiI (s)，则碘电极作该电池的正极。(_______)14．原电池的正极是电子流出的一极。 15．在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极。(_______)三、解答题16．某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图装置。(1)a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是 。(2)a和b用导线连接，Cu极为原电池 极(填“正”或“负”)，Zn极发生 反应。(3)外电路中，电子流向 极(填“正”或“负”，下同)，内电路溶液中，SO移向 极。(4)有同学想把CuO与稀H2SO4的反应设计成原电池，你认为是否可行 (填“是”或“否”)，理由是 。(5)若反应中有0.2mol电子转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为 。17．I.实验测得0.01mol/L的KMnO4的硫酸溶液和0.1mol/L的H2C2O4溶液等体积混合后，反应速率υ[mol/(L · s)]与反应时间t（s）的关系如图所示。回答如下问题：（1）该反应的化学方程式： ，（2）0→t2时间段内反应速率增大的原因是： ，（3）t2→t时间段内反应速率减小的原因是： ，（4）图中阴影部分“面积”表示t1→t3时间里 。Ａ．Mn2+物质的量浓度的增大 B．Mn2+物质的量的增加C．SO42-物质的量浓度 D．MnO4-物质的量浓度的减小II.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学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：如上图甲可观察 ，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：如上图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。图中仪器A的名称为 ，实验中需要测量的数据是 。（3）加入0.01mol MnO2粉末于60mL H2O2溶液中，在标准状况下放出气体体积和时间的关系如图所示。设放出气体的总体积为V mL。①放出V/3 mL气体时所需时间为 min。②该H2O2溶液的浓度为 。③A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为 > > > 。18．Ⅰ. 甲同学设计实验探究碳、硅元素的非金属性的相对强弱，实验装置如图。根据要求完成下列各题。(1)填写所示仪器名称：A 。(2)实验步骤：连接仪器、 、加药品后，打开 a、滴入浓硫酸，加热。(3)问题探究：（已知酸性强弱:亚硫酸>碳酸）①铜与浓硫酸反应的化学方程式是 ；装置E中酸性KMnO4溶液的作用是 ；②能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是 。③依据试管 D 中的反应，能否证明S的非金属性强于C的非金属性 （填 “能”或“否”）。 Ⅱ．将等质量的锌片和铜片用导线相连并插入500 mL CuSO4溶液中构成如图所示的装置。(4)该装置中能量主要的转化形式是 ，铜片周围溶液会出现 的现象。(5)若锌2 min后的质量减少1.3 g，则导线中流过的电子为 mol。(6)若将装置的锌片换为石墨棒，电解质溶液换为FeCl3溶液，其正极反应为 。①②③④对二次电池充电验证Na2O2溶于水的热效应中和热的测定证明铁生锈时空气中O2参与反应参考答案：1．A【详解】A．平衡时正逆反应速率相等，即v正(O2)=v逆(O2)，同一方向不同物质的速率之比等于计量数之比，所以4v逆(O2)=5v逆(NO)，则4v正(O2)=5v逆(NO)，A项正确；B．生成NO和消耗NH3均为正反应，所以只要反应进行，单位时间内生成nmolNO的同时就会消耗nmolNH3，不能判断反应是否平衡，B项错误；C．增加容器体积，各物质的浓度都减小，所以正逆反应速率都减小，C项错误；D．达平衡时正逆反应速率相等，根据反应方程式可知，若单位时间内断裂12molN-H键，同时断裂12molH-O，则反应达到平衡状态。若单位时间内断裂4molN-H键，同时断裂6molH-O，说明v逆＞v正，反应没有达到平衡状态，D项错误；答案选A。2．A【详解】A．由图象可知，反应物的能量大于生成物的能量，该反应为放热反应，NH4Cl与Ba(OH)2∙8H2O的反应为吸热反应，A错误；B．能量越高的物质越不稳定，石墨转化为金刚石是吸热反应，说明金刚石的能量高，故石墨比金刚石稳定，B正确；C．化学反应中，反应物的能量和生成物的能量不相等，因此必然伴随能量变化，C正确；D．原电池能将氧化还原反应中的化学能直接转化为电能，D正确；故选A。3．D【详解】A．甲烷的起始浓度为，10 min末测定的浓度为0.2 mol/L，则甲烷浓度的变化量为0.3mol/L，氢气浓度的变化量为0.9mol/L，从反应开始到10 min，的生成速率，A错误；B．若单位时间内消耗a mol ，同时消耗3a mol ，此时正反应速率和逆反应速率相同，反应达到化学平衡状态，B错误；C．反应达到平衡后充入少量氦气，恒容条件下，压强增大，但各物质浓度都不变，化学反应速率不变，C错误；D．该反应正向气体分子数增大，随着反应的进行，混合气体的总物质的量增大，混合气体的总质量不变，当混合气体的总物质的量不变时，混合气体的平均相对分子质量保持不变，该反应达到化学平衡状态，D正确；故选D。4．D【详解】A．Na与H2O反应为放热反应；B．甲烷在空气中燃烧为放热反应；C．NaOH溶液与硫酸反应为放热反应；D．Ba(OH)2⋅8H2O晶体与NH4Cl晶体反应为吸热反应；综上所述，Ba(OH)2⋅8H2O晶体与NH4Cl晶体反应，反应的能量变化与其它三个不相同；故选D。5．B【分析】从图分析a极NH3变为N2，发生了氧化反应，a极为负极；b极为正极，发生还原反应。【详解】A．由上分析，b为正极，A项错误；B．a极为负极，NH3中N从-3价变为0价，发生氧化反应，B项正确；C．电子从a极经导线流向b极，C项错误；D．b极O2发生还原反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，D项错误；故选B。6．A【详解】①给二次电池充电时，外电源的正极应与电池的正极相连，①错误；②通过观察装有红墨水的U形管两侧的液面高低，来验证Na2O2溶于水是放热反应还是吸热反应，②正确；③中和热测定时，为了酸和碱能快速完全反应，应增加环形玻璃搅拌棒，而③中缺少，故③错误；④若铁生锈时空气的氧气参与反应，消耗了氧气导致瓶内气压减小，会观察到U形管的左侧液面升高，④正确；故②④正确，答案选A。7．C【详解】A．OE、EF、FG三段对应所用时间相同，生成的二氧化碳体积分别为224mL、(672-224)mL=448mL、(784-672)mL=112mL，故EF段表示的平均速率最快，故A不选；B．EF段，n(CO2)= =0.02mol，根据关系式CaCO3～2HCl～CO2，则n(HCl)=2n(CO2)=0.04mol，用盐酸表示该反应的平均反应速率为=0.4mol/(L•min)，故B不选；C．OE、EF、FG三段中，时间相同，生成的气体的体积比等于反应速率之比，则用CO2表示的平均反应速率之比为224mL:448mL:112mL=2:4:1，故C选；D．由图可知，G点表示收集的CO2的量最多，故D不选；故选：C。8．D【分析】该电池以锌为负极，以铜为正极，以稀硫酸为电解质溶液。【详解】A．根据负极反应：Zn-2e-=Zn2+，导线中通过2mol电子时，锌片溶解了1mol，根据正极反应：2H++2e-=H2↑，导线中通过2mol电子时，铜片上析出1mol，标准状况下体积为22.4L，A正确；B．原电池中电子从负极经外电路进入正极，据分析，该电池电子由锌片流出，经导线到铜电极，铜电极发生还原反应，B正确；C．原电池电解质溶液中阴离子朝负极移动，该电池工作中，锌电极是负极，硫酸根离子朝其移动，浓度变大，C正确；D．当导线中通过2mol电子时，锌片溶解了1mol进入溶液，消耗了2mol生成氢气脱离溶液，溶液质量增重65g-2g=63g，D错误；故选D。9．C【分析】由图象可知，反应物总能量低于生成物总能量，该反应是吸热反应。【详解】A．酸碱中和反应是放热反应，A错误；B．铝热反应是放热反应，B错误；C．NH4Cl固体与Ba(OH)2⋅8H2O固体反应是吸热反应，C正确；D．生石灰与水的反应是放热反应，D错误；答案选C。10．D【详解】A．X的物质的量在增加，应是生成物N2O4，A错误；B．2min内，v(Y)=∆c/∆t=(1-0.2)mol/2L÷2min=0.2mol•L-1•min-1，B错误；C．该容器是恒容密闭容器，混合气体的体积不变，质量不变，则密度一直不变，密度不能作为平衡状态判据，C错误；D．2min后Y的浓度不再变化，说明反应达到最大限度时，Y的转化率为∆n/n0=(1-0.2)/1×100%=80%，D正确；故选：D。11．错误【解析】略12．错误【解析】略13．正确【详解】由总反应可知碘单质得电子生成LiI，在原电池中作正极，故正确。14．错误【详解】原电池中，负极失电子（电子流出）发生氧化反应，正极得电子（电子流入）发生还原反应。原说法错误；15．正确【详解】在原电池中，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，正确。16．(1)Zn+2H+= Zn2++H2↑(2) 正 氧化(3) 正 负(4) 否 反应不是氧化还原反应(5)2.24L【详解】（1）a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑。（2）a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑；锌失电子发生氧化反应而作负极。（3）该原电池中Zn失去电子，外电路中，电子由Zn经外电路流向Cu，则电子流向正极，内电路溶液中，阴离子移向负极，则SO移向负极。（4）CuO与稀H2SO4的反应不存在化合价变化，不属于氧化还原反应，则理由是该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池。（5）若转移了0.2mol电子，正极反应为2H++2e-=H2↑，生成氢气体积为×22.4L/mol=2.24L。17． 2KMnO4 + 5H2C2O4+ 3H2SO4= K2SO4+ 2MnSO4+ 10CO2↑+ 8H2O 反应放热，溶液温度升高，化学反应速率加快 反应物浓度下降，导致反应速率降低 AD 产生气泡的快慢 消除阴离子不同对实验的干扰 分液漏斗 产生40mL气体所需的时间 1 0.09mol/L D C B A【详解】I.（1）KMnO4具有强氧化性，将H2C2O4氧化成CO2，自身被还原成Mn2+，根据得失电子守恒、原子守恒，反应的化学方程式为：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4= K2SO4+ 2MnSO4+ 10CO2↑+ 8H2O。（2）0→t2时间段内反应速率增大的原因是：反应放热，溶液温度升高，化学反应速率加快。（3）t2→t时间段内反应速率减小的原因是：反应物浓度下降，导致反应速率降低。（4）图中阴影部分“面积”表示t1→t3时间里反应物物质的量浓度的减小或生成物物质的量浓度的增大，答案选AD。II.（1）H2O2分解生成O2，所以图甲定性观察产生气泡的快慢得出结论。图甲的两支试管中加入的催化剂是FeCl3和CuSO4，两种催化剂的阴、阳离子都不同，不能确定是阴离子不同引起的还是阳离子不同引起的，将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理的理由是：消除阴离子不同对实验的干扰。（2）图中仪器A的名称为分液漏斗。实验时均以生成40mL气体为准，实验中需要测量的数据是产生40mL气体所需的时间。（3）①根据图象放出气体的总体积为60mL，放出20mL气体时所需时间为1min。②H2O2完全分解放出标准状况下60mL的O2，根据2H2O22H2O+O2↑，n（H2O2）=2n（O2）=2×=0.00536mol，c（H2O2）=0.00536mol÷0.06L=0.09mol/L。③图象的斜率越大反应速率越快，则A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为：D>C>B>A。18．(1)分液漏斗(2)检查装置气密性(3) Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 除去二氧化硫气体 E试管中的溶液颜色变浅但不褪色，F试管中出现白色沉淀 否(4) 化学能转化为电能 溶液颜色变浅(5)0.04(6)Fe3+＋e-＝Fe2+【分析】装置B中Cu和浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；装置D中，二氧化硫和碳酸氢钠饱和溶液反应生成二氧化碳；装置E中装有酸性高锰酸钾溶液，可以除去二氧化碳中的二氧化硫；装置F中，二氧化碳和硅酸钠反应生成硅酸，证明碳酸的酸性强于硅酸，从而证明非金属性：C>Si。【详解】（1）根据装置图中的仪器可知，A为分液漏斗；（2）反应生成气体，在加入药品之前需要检查装置的气密性，防止气密性不好导致气体泄漏，故实验步骤为：连接仪器、检查装置气密性、加药品后，打开a、滴入浓硫酸，加热；（3）①Cu和浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，该反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O；二氧化硫也能与硅酸钠反应产生硅酸沉淀，因此多余的二氧化硫需要用酸性KMnO4溶液吸收，防止干扰后面的试验；②二氧化碳与Na2SiO3溶液反应生成硅酸，证明了碳酸酸性比硅酸强，说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强，但必须保证生成的二氧化碳中不存在二氧化硫，所以E试管中的溶液颜色变浅但不褪色，F试管中出现白色沉淀即可说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强；③依据最高价含氧酸的酸性强弱判断非金属性强弱，二氧化硫溶于水生成的是亚硫酸，不是最高价含氧酸，所以不能判断非金属性强弱；（4）该装置是原电池，其中能量主要的转化形式是化学能转化为电能；锌的金属性强于铜，锌是负极，铜是正极，溶液中的铜离子在正极放电析出铜，铜离子浓度减小，所以铜片周围溶液会出现溶液颜色变浅的现象；（5）若锌2 min后的质量减少1.3 g，即参加反应的锌的物质的量是，放电时锌失去2个电子，则导线中流过的电子为0.04mol；（6）若将装置的锌片换为石墨棒，电解质溶液换为FeCl3溶液，此时铜电极是负极，石墨电极是正极，溶液中的铁离子放电，则其正极反应为Fe3+＋e-＝Fe2+。