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人教版 (新课标)必修2第二章 化学反应与能量综合与测试教案
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这是一份人教版 (新课标)必修2第二章 化学反应与能量综合与测试教案，共21页。
章末素能提升
专题一 化学反应中的能量
放热反应和吸热反应的理解
(1)反应放热或吸热，关键取决于反应物与生成物的总能量的相对大小，与反应条件无必然关系。很多放热反应需要加热或点燃才能发生，而有些吸热反应不需加热即能发生。
(2)对于可逆反应，若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应，且放出的热量和吸收的热量相等。
(3)对同一化学反应而言，反应放出(或吸收)的热量与物质的状态及参加反应的反应物的量有关。
〔触及高考〕
例题1 将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，发生剧烈反应，醋酸逐渐凝固。由此可见( B )
A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B．该反应中，热能转化为产物内部的能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．NH4HCO3与HCl键能总和小于NH4Cl、CO2、H2O键能总和
解析：醋酸逐渐凝固说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低，即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应，A项错误；因反应为吸热反应，即吸收的热量转化为产物内部的能量，故B项正确；因反应为吸热反应，则反应后生成物的总能量高于反应物的总能量，反应物键能总和大于生成物键能总和，C、D项错误。
〔考题探析〕(2018·山东师大附中期中)反应A＋B===2C，在反应过程中，断裂1 mol A中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol B中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol C中的化学键释放的能量为Q3 kJ；1 mol A所含化学能为E1 kJ,1 mol B所含化学能为E2 kJ,1 mol C所含化学能为E3 kJ。下列说法中一定正确的是( A )
A．若Q1＋Q2
C．若E1＋E2>E3，则反应为放热反应
D．若E1＋E2>E3，则反应为吸热反应
解析：A项，Q1＋Q2Q3，可能Q1＋Q2>2Q3，若Q1＋Q2>2Q3，反应吸热，故错误；C项，E1＋E2>E3，不一定E1＋E2>2E3，故错误；D项，E1＋E2>E3，可能E1＋E2>2E3，若E1＋E2>2E3反应放热，故错误。
〔临场练兵〕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。请认真观察下图，然后回答问题。
(1)图中所示反应是__放热__(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol I—I键、1 mol H—I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__放出__(填“放出”或“吸收”)__11__kJ的热量。在该化学反应过程中，是将__化学__能转化为__热__能。
(3)下列反应中，属于放热反应的是__①②③⑤⑦__(填序号，下同)，属于吸热反应的是__④⑥__。
①物质燃烧 ②炸药爆炸 ③酸碱中和反应 ④二氧化碳通过炽热的炭黑 ⑤食物因氧化而腐败 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 ⑦铁粉与稀盐酸反应
解析：(1)由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 H—H键和1 mol I—I键需要吸收热量436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol HI放出热量2×299 kJ＝598 kJ。所以1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI放出热量11 kJ；放热反应过程中的能量转化是化学能转化为热能。(3)中和反应、燃烧反应、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、二氧化碳通过炽热的炭黑、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应等属于吸热反应。
专题二 原电池的工作原理
原电池的工作原理
原电池的工作原理是高考考查的热点，考查点为
—
↓
—电子由负极经导线流向正极。
↓
—阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
↓
—
〔触及高考〕
例题2 (2018·江苏，10)下列说法正确的是( C )
A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B．反应4Fe(s)＋ 3O2(g) === 2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
解析：C对：3 mol H2与1 mol N2反应，若全部生成NH3，转移电子数目为6×6.02×1023，但H2与N2的反应是可逆反应，所以3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023。A错：能量在转化过程中会消耗，因此氢氧燃料电池放电时，化学能不可能全部转化为电能。B错：铁与氧气的反应是放热反应。D错：在酶催化淀粉水解反应中，温度过高，酶的活性降低，淀粉水解速率变小。
〔考题探析〕(2018·安徽宣城期末调研测试)某兴趣小组设计的简易原电池装置如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是( B )
A．锌片作正极
B．铜片上有气泡产生
C．将电能转化为化学能
D．电子由铜片经导线流向锌片
解析：A项，根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌作负极，故错误；B项，铜作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，故正确；C项，此装置为原电池装置，是化学能转化为电能，故错误；D项，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即从锌片经外电路流向铜片，故错误。
〔临场练兵〕为满足不同的需要，人们应用原电池原理制作了多种电池。
(1)铅蓄电池是目前机动车、船舶等不可缺少的动力能源，铅蓄电池在放电时发生的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。则铅蓄电池的负极为__Pb__，正极为__PbO2__。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应的离子方程式为__2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋__，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为__铜(或Cu)__，正极反应式为__Fe3＋＋e－===Fe2＋__。
(3)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，下图是甲烷燃料电池原理示意图，其电池反应方程式为__CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O__。
解析：(1)根据发生的电池反应可判断，Pb失电子发生氧化反应，是负极，PbO2得电子发生还原反应，是正极。(2)FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料应为铜，正极发生还原反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋。(3)燃料电池工作时发生的反应类似于燃料的燃烧。甲烷燃料电池工作时CH4与O2反应生成CO2和H2O，CO2与NaOH溶液继续反应生成Na2CO3和H2O，故总反应的化学方程式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
专题三 化学反应速率的比较及计算
应用“三段法”进行有关化学反应速率的计算：
1．计算模式：设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则：
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始浓度( mol·L－1) a b 0 0
转化浓度( mol·L－1) mx nx px qx
终态浓度( mol·L－1)a－mx b－nx px qx
2．基本步骤
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
(2)确定反应过程中各物质的变化量。
(3)确定反应进行至某时刻时各物质的量。
(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。
(5)应用化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。
〔触及高考〕
例题3 (2015·广东卷改编)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。该反应的化学方程式如下。
4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)
一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10－3 mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。
解：v(HCl)＝2v(Cl2)
＝2Δn(Cl2)/Δt
＝2×(5.4－1.8)×10－3mol/(6.0－2.0)min
＝1.8×10－3mol·min－1
答：以HCl的物质的量变化表示的反应速率为1.8×10－3mol·min－1。
〔考题探析〕在一定温度下容积不变的容器中进行反应2X(g)2Y(g)＋Z(g)，若Y的浓度由0.048 mol·L－1增加到0.12 mol·L－1需18 s，那么由0.12 mol·L－1增加到0.2 mol·L－1，需要反应的时间是( C )
A．等于20 s B．等于18 s
C．大于20 s D．大于18 s
〔临场练兵〕已知某反应aA(g)＋bB(g)2C(g)的各物质浓度数据如下：
A
B
C
起始浓度/(mol·L－1)
3.0
1.0
0
2 s末浓度/(mol·L－1)
1.8
0.6
0.8
据此可推算出上述化学方程式中各物质的化学计量数之比是( B )
A．9∶3∶4 B．3∶1∶2
C．2∶1∶3 D．3∶2∶1
专题四 化学反应速率的有关图象及化学反应限度
解答化学反应速率图象题的分析方法
对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。
(2)看清起点，分清反应物，生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。
(3)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应，升高温度时，v在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v小增，增大反应物浓度，v渐变。
(4)注意终点，例如在浓度——时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量，生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。
〔触及高考〕
例题4 (2017·江苏，10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( D )
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
解析：由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1 mol·L－1 NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最快，0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。
〔考题探析〕在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是( B )
A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1
B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
D．SO3为0.4 mol·L－1
解析：首先采用极限法分析。若反应向右进行到底，则有：c(SO2)＝0，c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4 mol·L－1；若反应向左进行到底，则有：c(SO2)＝0.4 mol·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(SO3)＝0。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的，所以平衡时各物质的浓度范围为0
A．40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B．图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C．图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10－5mol·L－1·s－1
D．温度高于40℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析：由图像知A正确；b、c点变蓝时间相同，但温度不同，故速率不同，B错误；反应为5HSO＋2IO===I2＋3H＋＋5SO＋H2O，v(HSO)＝＝5.0×10－5mol·L－1·s－1，C正确；温度高于40℃的酸性环境下淀粉会水解，从而导致实验失败，D正确。
Y
1．化学反应中的能量变化
(1)不能正确理解放热反应和吸热反应。
(2)混淆物质的稳定性与物质本身具有的能量大小的关系。
(3)不能正确利用键能进行相关计算。
(4)不清楚物质燃烧放热的多少与物质的量和物质的状态有关。
2．原电池原理及新型化学电源
(1)不能正确理解原电池的工作原理。
(2)判断原电池正负极时机械地认为活泼性强的金属一定为负极。
(3)书写电极反应式时忽视溶液的环境。
(4)不会利用原电池的工作原理分析新型化学电源。
3．化学反应速率及限度
(1)不会正确计算化学反应速率。
(2)通过增大浓度影响反应速率时，忽视硝酸和浓硫酸的特性。
(3)不能正确判断压强对反应速率的影响。
(4)不会正确判断化学平衡状态。
(5)不能正确理解化学反应限度。
Y
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。( × )
(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化。( √ )
(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。( × )
(4)吸热反应在任何条件都不能发生。( × )
(5)Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热。( × )
(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。( × )
2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。( √ )
(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。( × )
(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。( × )
(4)原电池电解质溶液中，阴离子一定移向负极。( √ )
(5)铜锌原电池中若将铜片抽走，则不会发生反应了。( × )
(6)原电池中外电路电子流动的方向是由正极流向负极，溶液中阳离子向正极移动。( × )
(7)用Al、Cu作电极用浓硝酸或浓硫酸作电解液时，Cu作负极，Al作正极。( √ )
(8)用Mg、Al作电极用NaOH溶液作电解液时，Al作负极，Mg作正极。( √ )
(9)锌锰干电池中，锌电极是负极。( √ )
(10)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。( √ )
(11)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。( × )
(12)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。( × )
3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。( × )
(2)化学反应速率为5 mol·L－1·s－1是指瞬时速率。( × )
(3)由v＝计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。( × )
(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。( √ )
(5)化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1。( × )
(6)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体的量，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。( √ )
(7)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。( √ )
(8)双氧水中加入MnO2，可以使生成O2的速率增大，是因为MnO2的催化作用。( √ )
(9)锌与硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快。( × )
(10)相同条件下，Mg与Fe分别与0.1 mol·L－1的盐酸反应的速率相同。( × )
(11)2H2＋O22H2O和2H2O2H2＋O2↑是可逆反应。( × )
(12)化学反应进行的限度只与化学反应本身有关，与外界条件无关。( × )
(13)当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态即反应就停止了。( × )
(14)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，达到平衡时N2、H2、NH3三者共存。( √ )
(15)二次电池的充、放电为可逆反应。( × )
(16)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。( √ )
(17)化学反应的限度可以通过改变反应条件来改变。( √ )
第二章 学业质量标准检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包含16个小题，每小题3分，共48分)
1．下列有关化学反应速率和限度的说法中，不正确的是( B )
A．实验室用H2O2分解制O2，加入MnO2后，反应速率明显加快
B．在金属钠与足量水反应中，增加水的量能加快反应速率
C．2SO2＋O22SO3反应中，SO2不能全部转化为SO3
D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，用碳酸钙粉末比用块状碳酸钙反应要快
解析：A项，添加催化剂，加快反应速率；B项，水的量的多少不影响钠与水的反应速率；C项，可逆反应不能进行到底；D项，增大固体物质的表面积能加快化学反应速率。
2．在温度不变的条件下，在恒容的容器中进行下列反应：N2O4(g)2NO2(g)，若N2O4的浓度由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1需要15 s，那么N2O4的浓度由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间( C )
A．等于5 s B．等于10 s
C．大于10 s D．小于10 s
解析：由题意可得：＝，t＝10 s，因为浓度减小，反应速率减慢，故所需时间大于10 s。
3．放热的氧化还原反应能设计成原电池。下列反应中能设计成原电池的是( D )
A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
B．酸碱中和反应
C．灼热的炭与CO2反应
D．H2与Cl2的燃烧反应
解析：A、C两项是吸热反应；B项虽是放热反应，但不是氧化还原反应，不能提供电能，D项是放热的氧化还原反应，能够设计成原电池。
4．下列各组反应(表中物质均为反应物)在反应刚开始时，放出H2的反应速率最大的是( D )
选项
金属(粉末状)及其物质的量/mol
酸的浓度及体积
反应温度/℃
A
Mg 0.1
6 mol·L－1硝酸 10 mL
60
B
Mg 0.1
3 mol·L－1盐酸 10 mL
60
C
Fe 0.1
3 mol·L－1盐酸 10 mL
60
D
Mg 0.1
3 mol·L－1硫酸 10 mL
60
解析：影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，镁的金属活动性强于铁，所以C项放出氢气的反应速率最小。A项，Mg与HNO3反应不会产生氢气，B、D两项中只需比较c(H＋)的大小即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，故相同浓度的盐酸与硫酸，硫酸中的c(H＋)大于盐酸中的c(H＋)，D项符合题意。
5．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 )
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：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化为电能，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。
6．一定条件下的密闭容器中，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是( C )
反应速率
A
B
C
D
v(A)＝2
v(A)＝1
v(A)＝1
v(A)＝2
v(B)＝2
v(B)＝1.5
v(C)＝1.5
v(C)＝2
解析：当反应处于平衡状态时，同一物质的正、逆反应速率相等。选项A，v正(A)＝2 mol·L－1·min－1，将用逆反应表示的v逆(B)＝2 mol·L－1·min－1进行转化，可得v逆(A)＝4 mol·L－1·min－1，v正(A)≠v逆(A)；同理可计算出选项B、D中，v正(A)≠v逆(A)，反应均未达到平衡状态。选项C，v正(A)＝1 mol·L－1·min－1，将v逆(C)＝1.5 mol·L－1·min－1进行转化，可得v逆(A)＝1 mol·L－1·min－1，v正(A)＝v逆(A)，反应达到平衡状态。
7．某实验探究小组研究320 K时N2O5的分解反应：2N2O54NO2＋O2。如图的坐标曲线是该小组根据所给表格中的实验探究数据绘制的。下列有关说法中正确的是( C )
t/min
0
1
2
3
4
c(N2O5)/(mol·L－1)
0.160
0.114
0.080
0.056
0.040
c(O2)/(mol·L－1)
0
0.023
0.040
0.052
0.060
A．曲线I是N2O5的变化曲线
B．曲线Ⅱ是O2的变化曲线
C．N2O5的浓度越大，反应速率越大
D．O2的浓度越大，反应速率越大
解析：结合表格中N2O5和O2的最初浓度值可知曲线I、Ⅱ分别是O2、N2O5的变化曲线，A、B两项错误；利用表格中数据可以计算，无论是用N2O5，还是用O2得出的反应速率都随反应时间的增多而减小，而随着反应时间的增多N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，故C项正确，D项错误。
8．已知：①1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量；②1 mol I2蒸气中化学键断裂时需要吸收151 kJ的能量；③由H原子和I原子形成1 mol HI分子时释放299 kJ的能量。下列判断不正确的是( A )
A．I2蒸气比H2分子稳定
B．2 mol HI(g)发生分解反应吸收11 kJ热量
C．HI与NaOH的反应属于放热反应
D．0.5 mol H2(g)与0.5 mol I2(g)完全反应释放出5.5 kJ热量
解析：选项A，H2分子共价键断裂时吸收的热量比I2分子共价键断裂时吸收的热量多，H2分子比I2稳定，A选项错误。选项B，设反应为2HI(g)===H2(g)＋I2(g)，则吸收的热量＝2E(H－I)－E(H－H)－E(I－I)＝2 mol×299 kJ·mol－1－1 mol×436 kJ·mol－1－1 mol×151 kJ·mol－1＝11 kJ。选项C，中和反应是放热反应。选项D，根据选项B的计算可知正确。
9．(2018·江苏宿迁泗洪中学期中)下列属于吸热反应的是( B )
A
B
C
D
解析：A项，酸碱中和反应都是放热反应，氢氧化钠与盐酸反应属于放热反应，故错误；B项，氢氧化钡晶体与氯化铵反应属于吸热反应，故正确；C项，金属与酸的反应是放热反应，盐酸与铝反应属于放热反应，故错误；D项，燃烧反应都是放热反应，蜡烛燃烧属于放热反应，故错误。
10．(2018·河南商丘九校联考)在密闭容器里，通入a mol A(g)和bmol 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( D )
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：A项，降低温度，反应速率减小，故错误；B项，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，故错误；C项，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，故错误；D项，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，故正确。
11．(2018·四川郫县高一期末)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( C )
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：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。
12．(2018·河北沧州黄骅中学高一期中)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＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是( D )
A．Pb为正极被氧化
B．SO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：由铅蓄电池的总反应PbO2＋2H2SO4＋Pb===2PbSO4＋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。
13．(2018·黑龙江佳木斯一中期末)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)，673 K,30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系示意图如图所示。下列叙述中正确的是( D )
A．c点处正反应速率和逆反应速率相等
B．a点处正反应速率比b点处的大
C．d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同
D．t2点时刻，正反应速率等于逆反应速率
解析：A项，c点处并未达到平衡状态，故v正不等于v逆，故错误；B项，由于a与b点对应同一反应时间，正反应速率为同一值，故错误；C项，d点和e点均处于平衡状态，因此氮气的物质的量不变，故错误，D项，t2时刻，反应处于平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，故正确。
14．(2018·湖南益阳箴言中学高一期末)臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)。有关说法正确的是( A )
A．增大压强可提高反应速率
B．升高温度可减小反应速率
C．若反应物的总能量比生成物的总能量低，说明该反应是放热反应
D．增大氧气的浓度可使NO2转化率为100%
解析：该反应中有气体参与，增大压强能增大反应物浓度而能加快反应速率，故A正确；无论吸热反应还是放热反应，升高温度均能加快正逆反应速率，所以升高温度能加快反应速率，故B错误；若反应物的总能量比生成物的总能量低，说明该反应是吸热反应，故C错误；该反应是可逆反应，存在化学反应限度，所以反应物不能完全转化为生成物，故D错误。
15．(2018·湖北宜昌协作体联考)普通水泥在固化过程中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，总反应为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法正确的是( B )
A．2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量低于1 mol Cu2O与2mol Ag的总能量
B．负极的电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
C．测量原理示意图中，电流方向从Cu→Ag2O
D．电池工作时，OH－向正极移动
解析：A项，原电池是将化学能转化为电能的装置，根据能量守恒可知，2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量大于l mol Cu2O与2 mol Ag的总能量，故错误；B项，根据电池总反应，Cu的化合价升高，因此铜为负极，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，故正确；C项，根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即电子从铜经外电路流向Ag2O，而电流从Ag2O流向Cu，故错误；D项，根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即OH－向铜极移动，故错误。
16．(2018·江西赣州四所高中联考)1 mol石墨在一定条件下完全转化为金刚石，其能量变化如图所示，ΔE1＝393.5 kJ·mol－1，ΔE2＝395.4 kJ·mol－1，下列说法正确的是( A )
A．1 mol 石墨完全转化为金刚石需吸收1.9 kJ的能量
B．石墨转化为金刚石属于物理变化
C．金刚石的稳定性强于石墨
D．1 mol金刚石的能量大于1 mol CO2的能量
解析：A项，由图可知，1 mol石墨比1mol金刚石能量低1.9 kJ，因此1 mol石墨完全转化为金刚石需吸收1.9 kJ的能量，故正确；B项，石墨转化为金刚石发生的是化学反应，故错误；C项，金刚石的总能量大于石墨的总能量，物质的能量越大越不稳定，则石墨比金刚石稳定，故错误；D项，由图可知，1 mol金刚石和1 mol氧气的总能量高于1 mol CO2的能量，故错误。
二、非选择题(包括5个小题，共52分)
17．(10分)(2018·湖南永州期末)如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点，人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。
(1)在上图构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为__热__能。
(2)人工光合作用的途径之一就是在催化剂和光照条件下，将CO2和H2O转化为CH3OH，该反应的化学方程式为2CO2(g)＋4H2O(g)2CH3OH(g)＋3O2(g)。
一定条件下，在2 L密闭容器中进行上述反应，测得n(CH3OH)随时间的变化如下表所示：
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
n(CH3OH)/mol
0.000
0.040
0.070
0.090
0.100
0.100
0.100
①用CH3OH表示0～3 min内该反应的平均反应速率为__0.015_mol·L－1·min－1__。
②能说明该反应已达到平衡状态的是__ad__。
a．v正(H2O)＝2v逆(CO2)
b．n(CH3OH)∶n(O2)＝2∶3
c．容器内密度保持不变
d．容器内压强保持不变
(3)用人工光合作用得到的甲醇、氧气和稀硫酸制作燃料电池，则甲醇应通入该燃料电池的__负__极(填“正”或“负”)，通入氧气的一极的电极反应式为__O2＋4H＋＋4e－===2H2O__。
解析：(1)据图可知，太阳能首先转化为化学能，然后化学能转化为热能。(2)①0～3 min内甲醇的物质的量变化0.090 mol，则v＝＝0.015 mol·L－1·min－1。②a项，v正(H2O)＝2v逆(CO2)，可说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故正确；b项，无论是否达到平衡状态，生成物的物质的量之比都等于化学计量数之比，即n(CH3OH)∶n(O2)＝2∶3，故错误；c项，因气体的体积以及质量不变，则容器内密度保持不变，不能用于判断是否达到平衡状态，故错误；d项，反应前后气体的体积不相等，容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，故正确。(3)反应中甲醇被氧化，应为电池的负极，正极发生还原反应，氧气被还原生成水，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
18．(10分)(2018·山东临沂罗庄期末)将质量均为100 g的锌片和铜片用导线与灯泡串联浸入1.5 L盛有500 mL 2 mol·L－1稀硫酸的容器中构成如下装置。
(1)该装置中发生反应总的离子方程式为__Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ __，溶液中__SO__(填微粒化学式)向锌极移动。
(2)若2 min后测得锌片质量减少13 g，则导线中流过的电子为__0.4__mol，电子的流动方向为__由m到n__(用m、n表示)。若将正极生成的气体不断导入一个2 L的恒容容器中，则反应开始至2 min用该气体表示的反应速率为__0.05_mol·L－1·min－1__。
(3)当反应进行到3 min时灯泡亮度较弱，某同学向该装置内溶液中加入__bc__(填序号)灯泡的亮度会突然增加。
a．300 mL蒸馏水
b．100 mL 8 mol·L－1硫酸溶液
c．300 mL 10 mol·L－1硫酸铜溶液
d．200 mL 8 mol·L－1氢氧化钠溶液
解析：(1)活泼金属锌作负极，本身失电子，正极上H＋得电子，所以H＋在该极附近浓度减小，正极反应和负极反应合并即为总的电池反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋H2↑，溶液中的SO向负极Zn移动。(2)若2 min后测得锌片质量减少13 g，Zn的物质的量为＝0.2 mol；则导线中流过的电子为0.2 mol×2＝0.4 mol；原电池工作时，电子的流动方向是由负极向正极移动，即由m到n；反应中生成的氢气的物质的量为＝0.2 mol，则反应开始至2 min用该气体表示的反应速率为＝0.05 mol·L－1·min－1。(3)当反应进行到3 min时灯泡亮度较弱，说明溶液中硫酸基本完全反应，只需要继续添加稀硫酸或能与Zn发生反应的硫酸铜溶液即可，所以b、c项正确。
19．(10分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
I．(1)图1是锌锰干电池的基本构造示意图。锌锰干电池工作时，电路中每通过0.2 mol e－，负极质量减少__6.5__g；工作时NH在正极放电产生两种气体，其中一种气体分子是含10e－的微粒，正极的电极反应式是__2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑__。
(2)关于该电池的使用和性能，说法正确的是__BD__。
A．该电池可充电后反复使用
B．该电池可用于闹钟、收音机等
C．该电池使用后能投入火中，也可投入池塘中
D．该电池长时间不用时，应当从电器中取出
Ⅱ.(3)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸。以下说法正确的是__ABC__。
A．反应环境为碱性
B．电池放电时Cd作负极
C．是一种二次电池
Ⅲ.(4)另一种常用的电池——锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达10年。它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2。试回答：锂电池因为锂的摩尔质量小而比容量特别大，但是锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因：__2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑__。
Ⅳ.美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图2所示。A、B两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸出，并在电极表面发生电极反应而放电。
(5)A电极反应式为__H2－2e－＋2OH－===2H2O__。
(6)若为飞行员提供了360 kg的水，则电路中通过了__4×104__mol电子。
解析：①锌锰干电池的负极是锌筒，正极为石墨棒，电解质溶液为氯化铵，负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，根据电极反应式知，电路中每通过0.2 mol e－，消耗0.1 mol Zn,65 g·mol－1×0.1 mol＝6.5 g。正极发生还原反应，工作时NH在正极放电，产生两种气体，其中一种气体分子是含10e－的微粒，应为NH3，电极反应式为2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑。(2)该电池是一次电池，不能反复使用，A项错误；该电池将化学能转化为电能，能用于闹钟、收音机等，B项正确；该电池使用后投入池塘中，会造成二次污染，投入火中还可能造成危险，要集中处理，C项错误；该电池长时间不用时，应当从电器中取出，防止电池在电器中腐烂漏液，腐蚀电器线路，D项正确。(3)根据电池产物是氢氧化物，可知反应环境为碱性，A项正确；电池放电时，失电子的极是负极，即Cd为负极，B项正确；该电池是能连续充、放电使用的电池，是一种二次电池，C项正确。(4)金属锂可以和水之间发生化学反应生成氢氧化锂和氢气：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，所以不能用含水的电解质溶液。(5)氢氧燃料电池中，通入H2的一极为原电池的负极，通入O2的一极为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(6)氢氧燃料电池的总反应与H2在O2中燃烧的化学方程式相同，生成物为水，即2H2＋O2===2H2O，当转移电子4 mol时，会有2 mol(即36 g)H2O生成。当为飞行员提供360 kg H2O，即2×104 mol H2O时，会转移电子4×104 mol。
20．(10分)(2018·江苏徐州期中)研究含氮化合物对能源、环保和生产具有重要的意义。请回答下列问题：
(1)在2 L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
①图1所示A点处，v正__>__(填“>”“<”或“＝”)v逆，A点处v正__>__B点处v正。
②图1所示的曲线，其中表示NO2浓度变化的曲线是__b__。用O2表示2 s内该反应的速率v＝__1.5×10－3__mol·L－1·s－1__。
(2)已知化学反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图2所示，则1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是__释放__能量的过程(填“吸收”或“释放”)，由mol N2(g)和mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程__释放__(填“吸收”或“释放”)__b－a__kJ能量(用字母a、b、c的关系式表达)。
解析：①A点处于反应物浓度减小，生成物浓度增大的变化过程中，因此正反应速率大于逆反应速率；B点达到平衡状态，在达到平衡状态前任何一点的正反应速率均大于平衡时的正反应速率。②二氧化氮是生成物，反应过程中浓度由小到大，因该反应属于可逆反应，因此二氧化氮的浓度不可能大于起始时一氧化氮的浓度，因此表示NO2浓度变化的曲线是b；2 s时NO物质的量变为0.008 mol，即消耗NO的物质的量为0.012 mol，因此用NO表示的反应速率为0.003 mol·L－1·s－1，即用O2表示的反应速率为0.001 5 mol·L－1·s－1。(2)生成物的能量低，因此反应释放能量；当mol N2(g)和mol H2(g)完全生成1 mol NH3(g)时释放能量为(b－a)kJ。
21．(12分)(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H2＋O2===2H2O。已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是__A__。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化，化学键的键能如下表：
化学键
H—H
O===O
H—O
键能/kJ·mol－1
436
496
463
则生成1 mol水可以放出热量__242__kJ。
(2)原电池可将化学能转化为电能。若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，负极是__Cu__(填“Gu”或“Fe”)；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，正极发生__还原__(填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液中阳离子移向__正__极(填“正”或“负”)。质量相同的铜棒和锌棒用导线连接后插入CuSO4溶液中，一段时间后，取出洗净、干燥、称量，二者质量差为12.9 g，则导线中通过的电子的物质的量是__0.2__mol。
(3)一定温度下，将3 mol A气体和1 mol B气体通入一容积固定为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，反应1 min时测得剩余1.8 mol A，C的浓度为0.4 mol·L－1，则1 min内，B的平均反应速率为__0.2_mol·L－1·min－1__；x＝__2__。若反应经2 min达到平衡，平衡时C的浓度__小于__0.8 mol·L－1(填“大于”“小于”或“等于”)。
解析：(1)由图可知，A中反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应。断裂2 mol H2中的化学键吸收2×436 kJ能量，断裂1 mol O2中的化学键吸收496 kJ能量，共吸收能量2×436 kJ＋496 kJ＝1 368 kJ，形成4 mol H—O键释放能量4×463 kJ＝1 852 kJ,2 mol H2在O2中燃烧生成2 mol H2O时反应放出能量为1 852 kJ－1 368 kJ＝484 kJ，故H2在O2中燃烧生成1 mol H2O放出的热量为242 kJ。(2)原电池是将化学能转化为电能的装置，Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，Fe在浓硝酸中发生钝化，而Cu在浓硝酸中持续发生氧化还原反应，Cu失电子作负极，被氧化，正极上＋5价的N原子得到电子生成NO2；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，Zn与盐酸发生氧化还原反应，所以Ag作正极，原电池中阳离子向正极移动发生还原反应；Cu－Zn－CuSO4原电池中，1 mol Zn溶解失去2 mol 电子，1mol Cu生成得到2 mol 电子，设转移电子物质的量为x，则×65 g·mol－1＋×64 g·mol－1＝12.9 g，x＝0.2 mol。(3)参加反应的A的物质的量为3 mol－1.8 mol＝1.2 mol，由反应的化学方程式可知，参加反应的B为1.2 mol×＝0.4 mol，则1 min内，v(B)＝＝0.2 mol·L－1·min－1，生成的C为0.4 mol·L－1×2 L＝0.8 mol，故1.2 mol∶0.8 mol＝3∶x，解得x＝2。随着反应的进行，反应速率逐渐减小，若反应经2 min达到平衡，后1 min的平均速率小于前1 min的平均速率，前1 min内C的浓度变化为0.4 mol·L－1，则后1 min内C的浓度变化小于0.4 mol·L－1，故平衡时C的浓度小于0.8 mol·L－1。
章末素能提升
专题一 化学反应中的能量
放热反应和吸热反应的理解
(1)反应放热或吸热，关键取决于反应物与生成物的总能量的相对大小，与反应条件无必然关系。很多放热反应需要加热或点燃才能发生，而有些吸热反应不需加热即能发生。
(2)对于可逆反应，若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应，且放出的热量和吸收的热量相等。
(3)对同一化学反应而言，反应放出(或吸收)的热量与物质的状态及参加反应的反应物的量有关。
〔触及高考〕
例题1 将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，发生剧烈反应，醋酸逐渐凝固。由此可见( B )
A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B．该反应中，热能转化为产物内部的能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．NH4HCO3与HCl键能总和小于NH4Cl、CO2、H2O键能总和
解析：醋酸逐渐凝固说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低，即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应，A项错误；因反应为吸热反应，即吸收的热量转化为产物内部的能量，故B项正确；因反应为吸热反应，则反应后生成物的总能量高于反应物的总能量，反应物键能总和大于生成物键能总和，C、D项错误。
〔考题探析〕(2018·山东师大附中期中)反应A＋B===2C，在反应过程中，断裂1 mol A中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol B中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol C中的化学键释放的能量为Q3 kJ；1 mol A所含化学能为E1 kJ,1 mol B所含化学能为E2 kJ,1 mol C所含化学能为E3 kJ。下列说法中一定正确的是( A )
A．若Q1＋Q2
C．若E1＋E2>E3，则反应为放热反应
D．若E1＋E2>E3，则反应为吸热反应
解析：A项，Q1＋Q2
〔临场练兵〕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。请认真观察下图，然后回答问题。
(1)图中所示反应是__放热__(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol I—I键、1 mol H—I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__放出__(填“放出”或“吸收”)__11__kJ的热量。在该化学反应过程中，是将__化学__能转化为__热__能。
(3)下列反应中，属于放热反应的是__①②③⑤⑦__(填序号，下同)，属于吸热反应的是__④⑥__。
①物质燃烧 ②炸药爆炸 ③酸碱中和反应 ④二氧化碳通过炽热的炭黑 ⑤食物因氧化而腐败 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 ⑦铁粉与稀盐酸反应
解析：(1)由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 H—H键和1 mol I—I键需要吸收热量436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol HI放出热量2×299 kJ＝598 kJ。所以1 mol氢气和1 mol碘反应生成HI放出热量11 kJ；放热反应过程中的能量转化是化学能转化为热能。(3)中和反应、燃烧反应、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、二氧化碳通过炽热的炭黑、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应等属于吸热反应。
专题二 原电池的工作原理
原电池的工作原理
原电池的工作原理是高考考查的热点，考查点为
—
↓
—电子由负极经导线流向正极。
↓
—阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
↓
—
〔触及高考〕
例题2 (2018·江苏，10)下列说法正确的是( C )
A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B．反应4Fe(s)＋ 3O2(g) === 2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
解析：C对：3 mol H2与1 mol N2反应，若全部生成NH3，转移电子数目为6×6.02×1023，但H2与N2的反应是可逆反应，所以3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023。A错：能量在转化过程中会消耗，因此氢氧燃料电池放电时，化学能不可能全部转化为电能。B错：铁与氧气的反应是放热反应。D错：在酶催化淀粉水解反应中，温度过高，酶的活性降低，淀粉水解速率变小。
〔考题探析〕(2018·安徽宣城期末调研测试)某兴趣小组设计的简易原电池装置如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是( B )
A．锌片作正极
B．铜片上有气泡产生
C．将电能转化为化学能
D．电子由铜片经导线流向锌片
解析：A项，根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌作负极，故错误；B项，铜作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，故正确；C项，此装置为原电池装置，是化学能转化为电能，故错误；D项，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即从锌片经外电路流向铜片，故错误。
〔临场练兵〕为满足不同的需要，人们应用原电池原理制作了多种电池。
(1)铅蓄电池是目前机动车、船舶等不可缺少的动力能源，铅蓄电池在放电时发生的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。则铅蓄电池的负极为__Pb__，正极为__PbO2__。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应的离子方程式为__2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋__，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为__铜(或Cu)__，正极反应式为__Fe3＋＋e－===Fe2＋__。
(3)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，下图是甲烷燃料电池原理示意图，其电池反应方程式为__CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O__。
解析：(1)根据发生的电池反应可判断，Pb失电子发生氧化反应，是负极，PbO2得电子发生还原反应，是正极。(2)FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料应为铜，正极发生还原反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋。(3)燃料电池工作时发生的反应类似于燃料的燃烧。甲烷燃料电池工作时CH4与O2反应生成CO2和H2O，CO2与NaOH溶液继续反应生成Na2CO3和H2O，故总反应的化学方程式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
专题三 化学反应速率的比较及计算
应用“三段法”进行有关化学反应速率的计算：
1．计算模式：设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则：
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始浓度( mol·L－1) a b 0 0
转化浓度( mol·L－1) mx nx px qx
终态浓度( mol·L－1)a－mx b－nx px qx
2．基本步骤
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
(2)确定反应过程中各物质的变化量。
(3)确定反应进行至某时刻时各物质的量。
(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。
(5)应用化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。
〔触及高考〕
例题3 (2015·广东卷改编)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。该反应的化学方程式如下。
4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)
一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10－3 mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。
解：v(HCl)＝2v(Cl2)
＝2Δn(Cl2)/Δt
＝2×(5.4－1.8)×10－3mol/(6.0－2.0)min
＝1.8×10－3mol·min－1
答：以HCl的物质的量变化表示的反应速率为1.8×10－3mol·min－1。
〔考题探析〕在一定温度下容积不变的容器中进行反应2X(g)2Y(g)＋Z(g)，若Y的浓度由0.048 mol·L－1增加到0.12 mol·L－1需18 s，那么由0.12 mol·L－1增加到0.2 mol·L－1，需要反应的时间是( C )
A．等于20 s B．等于18 s
C．大于20 s D．大于18 s
〔临场练兵〕已知某反应aA(g)＋bB(g)2C(g)的各物质浓度数据如下：
A
B
C
起始浓度/(mol·L－1)
3.0
1.0
0
2 s末浓度/(mol·L－1)
1.8
0.6
0.8
据此可推算出上述化学方程式中各物质的化学计量数之比是( B )
A．9∶3∶4 B．3∶1∶2
C．2∶1∶3 D．3∶2∶1
专题四 化学反应速率的有关图象及化学反应限度
解答化学反应速率图象题的分析方法
对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。
(2)看清起点，分清反应物，生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。
(3)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应，升高温度时，v在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v小增，增大反应物浓度，v渐变。
(4)注意终点，例如在浓度——时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量，生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。
〔触及高考〕
例题4 (2017·江苏，10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( D )
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
解析：由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1 mol·L－1 NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最快，0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。
〔考题探析〕在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是( B )
A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1
B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
D．SO3为0.4 mol·L－1
解析：首先采用极限法分析。若反应向右进行到底，则有：c(SO2)＝0，c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4 mol·L－1；若反应向左进行到底，则有：c(SO2)＝0.4 mol·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(SO3)＝0。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的，所以平衡时各物质的浓度范围为0
A．40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B．图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C．图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10－5mol·L－1·s－1
D．温度高于40℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析：由图像知A正确；b、c点变蓝时间相同，但温度不同，故速率不同，B错误；反应为5HSO＋2IO===I2＋3H＋＋5SO＋H2O，v(HSO)＝＝5.0×10－5mol·L－1·s－1，C正确；温度高于40℃的酸性环境下淀粉会水解，从而导致实验失败，D正确。
Y
1．化学反应中的能量变化
(1)不能正确理解放热反应和吸热反应。
(2)混淆物质的稳定性与物质本身具有的能量大小的关系。
(3)不能正确利用键能进行相关计算。
(4)不清楚物质燃烧放热的多少与物质的量和物质的状态有关。
2．原电池原理及新型化学电源
(1)不能正确理解原电池的工作原理。
(2)判断原电池正负极时机械地认为活泼性强的金属一定为负极。
(3)书写电极反应式时忽视溶液的环境。
(4)不会利用原电池的工作原理分析新型化学电源。
3．化学反应速率及限度
(1)不会正确计算化学反应速率。
(2)通过增大浓度影响反应速率时，忽视硝酸和浓硫酸的特性。
(3)不能正确判断压强对反应速率的影响。
(4)不会正确判断化学平衡状态。
(5)不能正确理解化学反应限度。
Y
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。( × )
(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化。( √ )
(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。( × )
(4)吸热反应在任何条件都不能发生。( × )
(5)Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热。( × )
(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。( × )
2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。( √ )
(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。( × )
(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。( × )
(4)原电池电解质溶液中，阴离子一定移向负极。( √ )
(5)铜锌原电池中若将铜片抽走，则不会发生反应了。( × )
(6)原电池中外电路电子流动的方向是由正极流向负极，溶液中阳离子向正极移动。( × )
(7)用Al、Cu作电极用浓硝酸或浓硫酸作电解液时，Cu作负极，Al作正极。( √ )
(8)用Mg、Al作电极用NaOH溶液作电解液时，Al作负极，Mg作正极。( √ )
(9)锌锰干电池中，锌电极是负极。( √ )
(10)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。( √ )
(11)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。( × )
(12)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。( × )
3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。( × )
(2)化学反应速率为5 mol·L－1·s－1是指瞬时速率。( × )
(3)由v＝计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。( × )
(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。( √ )
(5)化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1。( × )
(6)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体的量，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。( √ )
(7)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。( √ )
(8)双氧水中加入MnO2，可以使生成O2的速率增大，是因为MnO2的催化作用。( √ )
(9)锌与硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快。( × )
(10)相同条件下，Mg与Fe分别与0.1 mol·L－1的盐酸反应的速率相同。( × )
(11)2H2＋O22H2O和2H2O2H2＋O2↑是可逆反应。( × )
(12)化学反应进行的限度只与化学反应本身有关，与外界条件无关。( × )
(13)当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态即反应就停止了。( × )
(14)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，达到平衡时N2、H2、NH3三者共存。( √ )
(15)二次电池的充、放电为可逆反应。( × )
(16)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。( √ )
(17)化学反应的限度可以通过改变反应条件来改变。( √ )
第二章 学业质量标准检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包含16个小题，每小题3分，共48分)
1．下列有关化学反应速率和限度的说法中，不正确的是( B )
A．实验室用H2O2分解制O2，加入MnO2后，反应速率明显加快
B．在金属钠与足量水反应中，增加水的量能加快反应速率
C．2SO2＋O22SO3反应中，SO2不能全部转化为SO3
D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，用碳酸钙粉末比用块状碳酸钙反应要快
解析：A项，添加催化剂，加快反应速率；B项，水的量的多少不影响钠与水的反应速率；C项，可逆反应不能进行到底；D项，增大固体物质的表面积能加快化学反应速率。
2．在温度不变的条件下，在恒容的容器中进行下列反应：N2O4(g)2NO2(g)，若N2O4的浓度由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1需要15 s，那么N2O4的浓度由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间( C )
A．等于5 s B．等于10 s
C．大于10 s D．小于10 s
解析：由题意可得：＝，t＝10 s，因为浓度减小，反应速率减慢，故所需时间大于10 s。
3．放热的氧化还原反应能设计成原电池。下列反应中能设计成原电池的是( D )
A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
B．酸碱中和反应
C．灼热的炭与CO2反应
D．H2与Cl2的燃烧反应
解析：A、C两项是吸热反应；B项虽是放热反应，但不是氧化还原反应，不能提供电能，D项是放热的氧化还原反应，能够设计成原电池。
4．下列各组反应(表中物质均为反应物)在反应刚开始时，放出H2的反应速率最大的是( D )
选项
金属(粉末状)及其物质的量/mol
酸的浓度及体积
反应温度/℃
A
Mg 0.1
6 mol·L－1硝酸 10 mL
60
B
Mg 0.1
3 mol·L－1盐酸 10 mL
60
C
Fe 0.1
3 mol·L－1盐酸 10 mL
60
D
Mg 0.1
3 mol·L－1硫酸 10 mL
60
解析：影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，镁的金属活动性强于铁，所以C项放出氢气的反应速率最小。A项，Mg与HNO3反应不会产生氢气，B、D两项中只需比较c(H＋)的大小即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，故相同浓度的盐酸与硫酸，硫酸中的c(H＋)大于盐酸中的c(H＋)，D项符合题意。
5．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 )
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：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化为电能，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。
6．一定条件下的密闭容器中，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是( C )
反应速率
A
B
C
D
v(A)＝2
v(A)＝1
v(A)＝1
v(A)＝2
v(B)＝2
v(B)＝1.5
v(C)＝1.5
v(C)＝2
解析：当反应处于平衡状态时，同一物质的正、逆反应速率相等。选项A，v正(A)＝2 mol·L－1·min－1，将用逆反应表示的v逆(B)＝2 mol·L－1·min－1进行转化，可得v逆(A)＝4 mol·L－1·min－1，v正(A)≠v逆(A)；同理可计算出选项B、D中，v正(A)≠v逆(A)，反应均未达到平衡状态。选项C，v正(A)＝1 mol·L－1·min－1，将v逆(C)＝1.5 mol·L－1·min－1进行转化，可得v逆(A)＝1 mol·L－1·min－1，v正(A)＝v逆(A)，反应达到平衡状态。
7．某实验探究小组研究320 K时N2O5的分解反应：2N2O54NO2＋O2。如图的坐标曲线是该小组根据所给表格中的实验探究数据绘制的。下列有关说法中正确的是( C )
t/min
0
1
2
3
4
c(N2O5)/(mol·L－1)
0.160
0.114
0.080
0.056
0.040
c(O2)/(mol·L－1)
0
0.023
0.040
0.052
0.060
A．曲线I是N2O5的变化曲线
B．曲线Ⅱ是O2的变化曲线
C．N2O5的浓度越大，反应速率越大
D．O2的浓度越大，反应速率越大
解析：结合表格中N2O5和O2的最初浓度值可知曲线I、Ⅱ分别是O2、N2O5的变化曲线，A、B两项错误；利用表格中数据可以计算，无论是用N2O5，还是用O2得出的反应速率都随反应时间的增多而减小，而随着反应时间的增多N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，故C项正确，D项错误。
8．已知：①1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量；②1 mol I2蒸气中化学键断裂时需要吸收151 kJ的能量；③由H原子和I原子形成1 mol HI分子时释放299 kJ的能量。下列判断不正确的是( A )
A．I2蒸气比H2分子稳定
B．2 mol HI(g)发生分解反应吸收11 kJ热量
C．HI与NaOH的反应属于放热反应
D．0.5 mol H2(g)与0.5 mol I2(g)完全反应释放出5.5 kJ热量
解析：选项A，H2分子共价键断裂时吸收的热量比I2分子共价键断裂时吸收的热量多，H2分子比I2稳定，A选项错误。选项B，设反应为2HI(g)===H2(g)＋I2(g)，则吸收的热量＝2E(H－I)－E(H－H)－E(I－I)＝2 mol×299 kJ·mol－1－1 mol×436 kJ·mol－1－1 mol×151 kJ·mol－1＝11 kJ。选项C，中和反应是放热反应。选项D，根据选项B的计算可知正确。
9．(2018·江苏宿迁泗洪中学期中)下列属于吸热反应的是( B )
A
B
C
D
解析：A项，酸碱中和反应都是放热反应，氢氧化钠与盐酸反应属于放热反应，故错误；B项，氢氧化钡晶体与氯化铵反应属于吸热反应，故正确；C项，金属与酸的反应是放热反应，盐酸与铝反应属于放热反应，故错误；D项，燃烧反应都是放热反应，蜡烛燃烧属于放热反应，故错误。
10．(2018·河南商丘九校联考)在密闭容器里，通入a mol A(g)和bmol 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( D )
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：A项，降低温度，反应速率减小，故错误；B项，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，故错误；C项，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，故错误；D项，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，故正确。
11．(2018·四川郫县高一期末)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( C )
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：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。
12．(2018·河北沧州黄骅中学高一期中)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＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是( D )
A．Pb为正极被氧化
B．SO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：由铅蓄电池的总反应PbO2＋2H2SO4＋Pb===2PbSO4＋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。
13．(2018·黑龙江佳木斯一中期末)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)，673 K,30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系示意图如图所示。下列叙述中正确的是( D )
A．c点处正反应速率和逆反应速率相等
B．a点处正反应速率比b点处的大
C．d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同
D．t2点时刻，正反应速率等于逆反应速率
解析：A项，c点处并未达到平衡状态，故v正不等于v逆，故错误；B项，由于a与b点对应同一反应时间，正反应速率为同一值，故错误；C项，d点和e点均处于平衡状态，因此氮气的物质的量不变，故错误，D项，t2时刻，反应处于平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，故正确。
14．(2018·湖南益阳箴言中学高一期末)臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)。有关说法正确的是( A )
A．增大压强可提高反应速率
B．升高温度可减小反应速率
C．若反应物的总能量比生成物的总能量低，说明该反应是放热反应
D．增大氧气的浓度可使NO2转化率为100%
解析：该反应中有气体参与，增大压强能增大反应物浓度而能加快反应速率，故A正确；无论吸热反应还是放热反应，升高温度均能加快正逆反应速率，所以升高温度能加快反应速率，故B错误；若反应物的总能量比生成物的总能量低，说明该反应是吸热反应，故C错误；该反应是可逆反应，存在化学反应限度，所以反应物不能完全转化为生成物，故D错误。
15．(2018·湖北宜昌协作体联考)普通水泥在固化过程中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，总反应为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法正确的是( B )
A．2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量低于1 mol Cu2O与2mol Ag的总能量
B．负极的电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
C．测量原理示意图中，电流方向从Cu→Ag2O
D．电池工作时，OH－向正极移动
解析：A项，原电池是将化学能转化为电能的装置，根据能量守恒可知，2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量大于l mol Cu2O与2 mol Ag的总能量，故错误；B项，根据电池总反应，Cu的化合价升高，因此铜为负极，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，故正确；C项，根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即电子从铜经外电路流向Ag2O，而电流从Ag2O流向Cu，故错误；D项，根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即OH－向铜极移动，故错误。
16．(2018·江西赣州四所高中联考)1 mol石墨在一定条件下完全转化为金刚石，其能量变化如图所示，ΔE1＝393.5 kJ·mol－1，ΔE2＝395.4 kJ·mol－1，下列说法正确的是( A )
A．1 mol 石墨完全转化为金刚石需吸收1.9 kJ的能量
B．石墨转化为金刚石属于物理变化
C．金刚石的稳定性强于石墨
D．1 mol金刚石的能量大于1 mol CO2的能量
解析：A项，由图可知，1 mol石墨比1mol金刚石能量低1.9 kJ，因此1 mol石墨完全转化为金刚石需吸收1.9 kJ的能量，故正确；B项，石墨转化为金刚石发生的是化学反应，故错误；C项，金刚石的总能量大于石墨的总能量，物质的能量越大越不稳定，则石墨比金刚石稳定，故错误；D项，由图可知，1 mol金刚石和1 mol氧气的总能量高于1 mol CO2的能量，故错误。
二、非选择题(包括5个小题，共52分)
17．(10分)(2018·湖南永州期末)如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点，人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。
(1)在上图构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为__热__能。
(2)人工光合作用的途径之一就是在催化剂和光照条件下，将CO2和H2O转化为CH3OH，该反应的化学方程式为2CO2(g)＋4H2O(g)2CH3OH(g)＋3O2(g)。
一定条件下，在2 L密闭容器中进行上述反应，测得n(CH3OH)随时间的变化如下表所示：
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
n(CH3OH)/mol
0.000
0.040
0.070
0.090
0.100
0.100
0.100
①用CH3OH表示0～3 min内该反应的平均反应速率为__0.015_mol·L－1·min－1__。
②能说明该反应已达到平衡状态的是__ad__。
a．v正(H2O)＝2v逆(CO2)
b．n(CH3OH)∶n(O2)＝2∶3
c．容器内密度保持不变
d．容器内压强保持不变
(3)用人工光合作用得到的甲醇、氧气和稀硫酸制作燃料电池，则甲醇应通入该燃料电池的__负__极(填“正”或“负”)，通入氧气的一极的电极反应式为__O2＋4H＋＋4e－===2H2O__。
解析：(1)据图可知，太阳能首先转化为化学能，然后化学能转化为热能。(2)①0～3 min内甲醇的物质的量变化0.090 mol，则v＝＝0.015 mol·L－1·min－1。②a项，v正(H2O)＝2v逆(CO2)，可说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故正确；b项，无论是否达到平衡状态，生成物的物质的量之比都等于化学计量数之比，即n(CH3OH)∶n(O2)＝2∶3，故错误；c项，因气体的体积以及质量不变，则容器内密度保持不变，不能用于判断是否达到平衡状态，故错误；d项，反应前后气体的体积不相等，容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，故正确。(3)反应中甲醇被氧化，应为电池的负极，正极发生还原反应，氧气被还原生成水，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
18．(10分)(2018·山东临沂罗庄期末)将质量均为100 g的锌片和铜片用导线与灯泡串联浸入1.5 L盛有500 mL 2 mol·L－1稀硫酸的容器中构成如下装置。
(1)该装置中发生反应总的离子方程式为__Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ __，溶液中__SO__(填微粒化学式)向锌极移动。
(2)若2 min后测得锌片质量减少13 g，则导线中流过的电子为__0.4__mol，电子的流动方向为__由m到n__(用m、n表示)。若将正极生成的气体不断导入一个2 L的恒容容器中，则反应开始至2 min用该气体表示的反应速率为__0.05_mol·L－1·min－1__。
(3)当反应进行到3 min时灯泡亮度较弱，某同学向该装置内溶液中加入__bc__(填序号)灯泡的亮度会突然增加。
a．300 mL蒸馏水
b．100 mL 8 mol·L－1硫酸溶液
c．300 mL 10 mol·L－1硫酸铜溶液
d．200 mL 8 mol·L－1氢氧化钠溶液
解析：(1)活泼金属锌作负极，本身失电子，正极上H＋得电子，所以H＋在该极附近浓度减小，正极反应和负极反应合并即为总的电池反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋H2↑，溶液中的SO向负极Zn移动。(2)若2 min后测得锌片质量减少13 g，Zn的物质的量为＝0.2 mol；则导线中流过的电子为0.2 mol×2＝0.4 mol；原电池工作时，电子的流动方向是由负极向正极移动，即由m到n；反应中生成的氢气的物质的量为＝0.2 mol，则反应开始至2 min用该气体表示的反应速率为＝0.05 mol·L－1·min－1。(3)当反应进行到3 min时灯泡亮度较弱，说明溶液中硫酸基本完全反应，只需要继续添加稀硫酸或能与Zn发生反应的硫酸铜溶液即可，所以b、c项正确。
19．(10分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
I．(1)图1是锌锰干电池的基本构造示意图。锌锰干电池工作时，电路中每通过0.2 mol e－，负极质量减少__6.5__g；工作时NH在正极放电产生两种气体，其中一种气体分子是含10e－的微粒，正极的电极反应式是__2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑__。
(2)关于该电池的使用和性能，说法正确的是__BD__。
A．该电池可充电后反复使用
B．该电池可用于闹钟、收音机等
C．该电池使用后能投入火中，也可投入池塘中
D．该电池长时间不用时，应当从电器中取出
Ⅱ.(3)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸。以下说法正确的是__ABC__。
A．反应环境为碱性
B．电池放电时Cd作负极
C．是一种二次电池
Ⅲ.(4)另一种常用的电池——锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达10年。它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2。试回答：锂电池因为锂的摩尔质量小而比容量特别大，但是锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因：__2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑__。
Ⅳ.美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图2所示。A、B两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸出，并在电极表面发生电极反应而放电。
(5)A电极反应式为__H2－2e－＋2OH－===2H2O__。
(6)若为飞行员提供了360 kg的水，则电路中通过了__4×104__mol电子。
解析：①锌锰干电池的负极是锌筒，正极为石墨棒，电解质溶液为氯化铵，负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，根据电极反应式知，电路中每通过0.2 mol e－，消耗0.1 mol Zn,65 g·mol－1×0.1 mol＝6.5 g。正极发生还原反应，工作时NH在正极放电，产生两种气体，其中一种气体分子是含10e－的微粒，应为NH3，电极反应式为2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑。(2)该电池是一次电池，不能反复使用，A项错误；该电池将化学能转化为电能，能用于闹钟、收音机等，B项正确；该电池使用后投入池塘中，会造成二次污染，投入火中还可能造成危险，要集中处理，C项错误；该电池长时间不用时，应当从电器中取出，防止电池在电器中腐烂漏液，腐蚀电器线路，D项正确。(3)根据电池产物是氢氧化物，可知反应环境为碱性，A项正确；电池放电时，失电子的极是负极，即Cd为负极，B项正确；该电池是能连续充、放电使用的电池，是一种二次电池，C项正确。(4)金属锂可以和水之间发生化学反应生成氢氧化锂和氢气：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，所以不能用含水的电解质溶液。(5)氢氧燃料电池中，通入H2的一极为原电池的负极，通入O2的一极为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(6)氢氧燃料电池的总反应与H2在O2中燃烧的化学方程式相同，生成物为水，即2H2＋O2===2H2O，当转移电子4 mol时，会有2 mol(即36 g)H2O生成。当为飞行员提供360 kg H2O，即2×104 mol H2O时，会转移电子4×104 mol。
20．(10分)(2018·江苏徐州期中)研究含氮化合物对能源、环保和生产具有重要的意义。请回答下列问题：
(1)在2 L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
①图1所示A点处，v正__>__(填“>”“<”或“＝”)v逆，A点处v正__>__B点处v正。
②图1所示的曲线，其中表示NO2浓度变化的曲线是__b__。用O2表示2 s内该反应的速率v＝__1.5×10－3__mol·L－1·s－1__。
(2)已知化学反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图2所示，则1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是__释放__能量的过程(填“吸收”或“释放”)，由mol N2(g)和mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程__释放__(填“吸收”或“释放”)__b－a__kJ能量(用字母a、b、c的关系式表达)。
解析：①A点处于反应物浓度减小，生成物浓度增大的变化过程中，因此正反应速率大于逆反应速率；B点达到平衡状态，在达到平衡状态前任何一点的正反应速率均大于平衡时的正反应速率。②二氧化氮是生成物，反应过程中浓度由小到大，因该反应属于可逆反应，因此二氧化氮的浓度不可能大于起始时一氧化氮的浓度，因此表示NO2浓度变化的曲线是b；2 s时NO物质的量变为0.008 mol，即消耗NO的物质的量为0.012 mol，因此用NO表示的反应速率为0.003 mol·L－1·s－1，即用O2表示的反应速率为0.001 5 mol·L－1·s－1。(2)生成物的能量低，因此反应释放能量；当mol N2(g)和mol H2(g)完全生成1 mol NH3(g)时释放能量为(b－a)kJ。
21．(12分)(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H2＋O2===2H2O。已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是__A__。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化，化学键的键能如下表：
化学键
H—H
O===O
H—O
键能/kJ·mol－1
436
496
463
则生成1 mol水可以放出热量__242__kJ。
(2)原电池可将化学能转化为电能。若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，负极是__Cu__(填“Gu”或“Fe”)；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，正极发生__还原__(填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液中阳离子移向__正__极(填“正”或“负”)。质量相同的铜棒和锌棒用导线连接后插入CuSO4溶液中，一段时间后，取出洗净、干燥、称量，二者质量差为12.9 g，则导线中通过的电子的物质的量是__0.2__mol。
(3)一定温度下，将3 mol A气体和1 mol B气体通入一容积固定为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，反应1 min时测得剩余1.8 mol A，C的浓度为0.4 mol·L－1，则1 min内，B的平均反应速率为__0.2_mol·L－1·min－1__；x＝__2__。若反应经2 min达到平衡，平衡时C的浓度__小于__0.8 mol·L－1(填“大于”“小于”或“等于”)。
解析：(1)由图可知，A中反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应。断裂2 mol H2中的化学键吸收2×436 kJ能量，断裂1 mol O2中的化学键吸收496 kJ能量，共吸收能量2×436 kJ＋496 kJ＝1 368 kJ，形成4 mol H—O键释放能量4×463 kJ＝1 852 kJ,2 mol H2在O2中燃烧生成2 mol H2O时反应放出能量为1 852 kJ－1 368 kJ＝484 kJ，故H2在O2中燃烧生成1 mol H2O放出的热量为242 kJ。(2)原电池是将化学能转化为电能的装置，Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，Fe在浓硝酸中发生钝化，而Cu在浓硝酸中持续发生氧化还原反应，Cu失电子作负极，被氧化，正极上＋5价的N原子得到电子生成NO2；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，Zn与盐酸发生氧化还原反应，所以Ag作正极，原电池中阳离子向正极移动发生还原反应；Cu－Zn－CuSO4原电池中，1 mol Zn溶解失去2 mol 电子，1mol Cu生成得到2 mol 电子，设转移电子物质的量为x，则×65 g·mol－1＋×64 g·mol－1＝12.9 g，x＝0.2 mol。(3)参加反应的A的物质的量为3 mol－1.8 mol＝1.2 mol，由反应的化学方程式可知，参加反应的B为1.2 mol×＝0.4 mol，则1 min内，v(B)＝＝0.2 mol·L－1·min－1，生成的C为0.4 mol·L－1×2 L＝0.8 mol，故1.2 mol∶0.8 mol＝3∶x，解得x＝2。随着反应的进行，反应速率逐渐减小，若反应经2 min达到平衡，后1 min的平均速率小于前1 min的平均速率，前1 min内C的浓度变化为0.4 mol·L－1，则后1 min内C的浓度变化小于0.4 mol·L－1，故平衡时C的浓度小于0.8 mol·L－1。
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