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人教版 (2019)必修 第二册第六章 化学反应与能量第二节 化学反应的速率与限度第2课时教案及反思
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册第六章 化学反应与能量第二节 化学反应的速率与限度第2课时教案及反思，共50页。
第2课时 化学反应的限度及反应条件的控制
1.知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
2.了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
新知探究(一) 化学反应的限度[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．可逆反应的特点
(1)在相同条件下，正反应和逆反应同时进行。
(2)反应物不能按照化学计量数完全转化为产物，反应物与产物共存。
2．化学平衡状态的建立过程探究
图示如下：
3．化学平衡状态的概念
在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，即称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
4．化学反应的限度
(1)化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。
(2)不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度不同；相同条件下，不同反应的化学反应限度也不同。
(3)化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。
[落实新知能]
1．化学平衡状态的特征
2．化学平衡状态的判断依据
直接判断依据
v(正)＝v(逆)
同一物质
生成速率等于消耗速率
不同物质
化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即一正一逆与化学计量数成比例)
如对于反应：aA＋bB===mC中当bv(A)正＝av(B)逆时反应平衡
间接判断依据
各物质的某些物理量保持不变
各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变
各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变
[注意] 化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不要理解为浓度相等，也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。
[演练新学考]
1．下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )
A．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
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零
C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
解析：选A 平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度，A正确；反应达到平衡时v(正)＝v(逆)≠0，各物质浓度保持不变但不一定相等，且当外界条件发生改变时，这种状态可能会发生改变，B、C、D错误。
2．某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是( )
①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等
②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同
③混合物的组成比例不会随时间而改变
A．① B．①③
C．② D．①②③
解析：选B 可逆反应达到平衡状态时，v(正)＝v(逆)≠0，且各组分的含量保持不变，故①③正确。
3．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是( )
A．M、N全部变成了P
B．反应已经停止
C．反应混合物中各组分的浓度不再改变
D．v(M)∶v(N)＝2∶1
解析：选C 该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，A错误；达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，但反应不停止，B错误；达到平衡状态时反应混合物各组分浓度保持不变，C正确；v(M)∶v(N)＝2∶1，未体现正逆关系，D错误。
4．在恒温恒容条件下可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列能够说明反应已经达到平衡状态的是( )
A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
B．氨气的百分含量不再变化
C．断开1个N≡N键的同时有6个N—H键生成
D．混合气体的质量不随时间的变化而变化
解析：选B c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，无法判断反应是否达到了平衡状态，A错误；NH3的百分含量不再变化，其他物质的百分含量也不会变化，即说明反应达到了平衡状态，B正确；1个N≡N键断裂同时有6个N—H键生成，表示的都是正反应速率，无法判断反应是否达到平衡状态，C错误；根据质量守恒定律可知，质量不变不能作为反应达到平衡状态的标志，D错误。
新知探究(二) 化学反应条件的控制[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．调控反应条件的目的和方法
2．调控反应条件时需要考虑的问题
控制反应条件的成本和实际可能性。
示例：以工业合成氨反应条件的调控为例分析：
(1)理论上条件的选择及利弊分析。
①温度低、压强大，氨的产率高。
②存在问题：温度低，反应速率小，达到平衡的时间长，生产成本高。压强大，对动力和生产设备的要求较高，所以一味增大压强，也会增加生产成本。
(2)实际条件控制：温度：400～500 ℃，压强一般选择10～30 MPa。
3．调控反应条件、提高燃料的燃烧效率(以煤为例)
(1)煤的状态
煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大。
(2)空气用量
适当过量的空气有利于煤的充分燃烧。过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止(当温度达不到煤的着火点时)；少量的空气则会使煤燃烧不充分，造成能源浪费。
(3)炉(灶)膛材料的选择
炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。隔热可以减少热量的流失，耐高温材料可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离。
(4)废气中热能的利用
燃烧后废气中的热能可用于供暖或发电等。
[落实新知能]
1．合理选择的化学反应条件的角度
(1)化学反应速率问题。
(2)化学反应限度问题。
(3)生产设备的耐高温、抗高压性，生产投入的成本问题等。
2．提高燃料的燃烧效率的措施
(1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。
(2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。
[演练新学考]
1．下列有关合成氨条件的选择和解释不合理的是( )
A．使用催化剂，可加快N2和H2合成氨的速率
B．高压比常压条件更有利于合成氨
C．采用500 ℃左右主要考虑反应速率问题
D．采用高温高压合成氨有利于提高反应速率和平衡产率
解析：选D 合成氨选择的温度是400～500 ℃，并且高温不能提高合成氨的平衡产率。
2．能使煤炭燃烧更充分，且使热能利用率提高的最有效措施是( )
A．多加煤以使炉火更旺
B．把煤炭做成大煤球
C．把煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤
D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧
解析：选D A项中只增加煤的用量，不会使煤炭燃烧充分，也不能提高热能的利用率；B、C项无论从煤的粉碎程度，还是空气用量上都比不上D项。
3．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )
①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎 ④将液体燃料雾化处理 ⑤将煤进行气化处理 ⑥通入适当过量的空气
A．①③④⑤ B．②③⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②③④
解析：选C 理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。对于①和②，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项措施不可行。③、④、⑤所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。
新知探究(三) 化学平衡状态的判断[选考层级]
[难度增一点]
[典例] 在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：
(甲)2X(g)Y(g)
(乙)A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时，其中能表明(甲)、(乙)均达到化学平衡状态的有( )
①混合气体的密度
②反应容器中生成物的百分含量
③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比
④混合气体的压强
⑤混合气体的平均相对分子质量
⑥混合气体的总物质的量
A．①②③⑤ B．①③⑤⑥
C．②③⑤ D．②③④
[解析] ①(甲)混合气体的密度始终不变，所以不能作为平衡状态的标志，故错误；②反应容器中生成物的百分含量不变，说明各组分物质的量不变，达平衡状态，故正确；③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比，说明正、逆反应速率相等，故正确；④(乙)混合气体的压强始终不变，故错误；⑤混合气体的平均相对分子质量不变，则(甲)混合气体物质的量不变，(乙)混合气体的总质量不变，都说明正、逆反应速率相等，故正确；⑥(乙)混合气体的总物质的量始终不变，故错误。
[答案] C
[知能深一点]
判断可逆反应达到平衡状态的标志
1．直接标志
(1)v(正)＝v(逆)≠0(化学平衡的本质)
①同一种物质的生成速率等于消耗速率。
②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于相应物质的化学计量数之比。
③化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于相应物质的化学计量数之比。
(2)各组分的浓度保持一定(化学平衡的特征)
①各组分的浓度不随时间的改变而改变。
②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
2．间接标志——“变量不变即平衡”
(1)反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于有气体参与且反应前后气体的体积不等的可逆反应)。
(2)混合气体的密度不随时间的改变而变化(适用于①恒压且反应前后气体的体积不等的可逆反应；②恒容且有固体、液体参与或生成的可逆反应)。
(3)对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系的颜色不再改变，则反应达到平衡状态。
(4)体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
3．注意事项
(1)恒容容器中，对于全部是气体的反应体系，密度不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。
(2)恒容容器中，对于化学方程式两边气态物质的化学计量数之和相等的反应，压强不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。
(3)对于全部是气体的反应体系，若反应物和生成物的化学计量数之和相等，则气体的平均相对分子质量不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。
[选考难一点]
1．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的可逆反应，下列能说明反应达到平衡状态的是( )
A．体系压强保持不变
B．混合气体颜色保持不变
C．SO3和NO的体积比保持不变
D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
解析：选B A项，反应前后气体总物质的量不变，恒温恒容下，压强始终不变，故错误；B项，混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度不变，反应达到平衡，故正确；C项，自反应开始，SO3和NO的体积比始终为1∶1，保持不变不能说明反应达到平衡，故错误；D项，每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，均表示逆反应速率，不能说明反应达到平衡，故错误。
2．一定温度下在一定体积的密闭容器中，下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是( )
①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol B ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
A．②⑧ B．④⑦
C．①③ D．⑤⑥
解析：选A 关于平衡状态的判断，一定要根据实际反应分析选项，判断是否达到平衡状态，只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。②在反应过程中的任意时刻都符合。⑧可能是平衡状态，也可能不是平衡状态。
3．已知可逆反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。
(1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________(填字母，下同)。
A．保持体积不变，增加CO的物质的量
B．将容器的体积缩小一半
C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大
D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大
(2)若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。
①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②v正(H2O)＝v逆(H2) ③容器内气体的密度不随时间而变化 ④容器内气体总质量不随时间而变化 ⑤消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
A．①②③ B．①②③④
C．② D．①④⑤
解析：(1)A项，增加CO的物质的量，由于体积不变，会使c(CO)增大，则反应速率加快；B项，容器体积缩小一半，各气体的浓度都增大，则反应速率加快；C项，N2不参与反应，充入N2使容器的体积增大，从而使参与反应的各组分的浓度变小，反应速率变慢；D项，充入N2，体系压强虽增大，但由于体积不变，则参与反应的各组分的浓度不变，对反应速率无影响。(2)由于C是固体，只要反应未达到平衡状态，气体的质量、密度、平均相对分子质量就是不断变化的，它们不变时说明反应已达平衡状态，故①③④正确；用不同物质的反应速率表示化学平衡状态时必须一正一逆且速率数值之比等于化学计量数之比，故②正确；任何时刻，消耗n mol H2的同时都消耗n mol CO，⑤错误。
答案：(1)D (2)B
新知探究(四) 有关化学平衡的简单计算[选考层级]
[难度增一点]
[典例1] 在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A．5% B．10%
C．15% D．20%
[解析] 达到平衡时，H2转化的物质的量为8 mol×25%＝2 mol。在一定条件下，N2与H2发生反应：
N2＋3H22NH3
起始物质的量/mol 2 8 0
转化物质的量/mol 2
平衡物质的量/mol 6
同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为×100%≈15%。
[答案] C
[典例2] X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y===2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)n(Z)，则Y的转化率为( )
A.×100% B.×100%
C.×100% D.×100%
[解析] 设反应达平衡时消耗Y物质的量为x。则：
X＋ 2Y2Z
起始量/mol a b 0
转变量/mol x x
平衡量/mol a－ b－x x
依题意可得：＋(b－x)＝x，x＝ mol
Y的转化率为×100%＝×100%。
[答案] B
[知能深一点]
解答有关化学平衡计算题的方法
1．思维模型
一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程式求解。如：
mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)
起始量/mol a b 0 0
转化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a－mx b－nx px qx
2．计算类型
(1)关于反应物转化率的计算
A的转化率＝×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)。
(2)关于某组分的体积分数的计算
A的体积分数＝×100%。
3．注意事项
(1)转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。
(2)这里a、b可指物质的量、浓度、体积等。
(3)对反应物：平衡时的量＝起始的量－转化的量；
对生成物：平衡时的量＝起始的量＋转化的量。
[选考难一点]
1．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断不合理的是( )
①c1∶c2＝1∶3 ②平衡时，Y和Z的生成速率之比2∶3
③X和Y的转化率不相等 ④c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
解析：选D 分析浓度变化关系：
X(g)＋3Y(g)2Z(g)
c起始/(mol·L－1) c1 c2 c3
c平衡/(mol·L－1)0.1 0.3 0.08
反应的化学方程式中反应物化学计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，①正确；平衡时Y和Z的生成速率之比应该和化学方程式中对应化学计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，②错误；由于起始时反应物是按化学方程式中化学计量数之比配料，故X和Y转化率相等，③错误；运用极限法，假设Z完全转化为反应物，c1的极限值为0.14 mol·L－1，而题设c1＞0，反应又是可逆的，④正确。
2．在一定温度下，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，起始时，充入的N2和H2的物质的量分别是3.0 mol和6.0 mol，平衡时生成NH3的物质的量是2.4 mol。已知容器的容积为5.0 L，试求：
(1)H2的转化率是________。
(2)平衡时混合气体中N2的体积分数是________。
解析： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始/mol 3.0 6.0 0
转化/mol 1.2 3.6 2.4
平衡/mol 1.8 2.4 2.4
(1)H2的转化率＝×100%＝60%。
(2)N2的体积分数＝×100%≈27.3%。
答案：(1)60% (2)27.3%
A级—学业水平考试达标练
1．下面关于化学反应的限度的叙述中，正确的是( )
A．化学反应的限度都相同
B．可以通过改变温度控制化学反应的限度
C．可以通过延长化学反应的时间改变化学反应的限度
D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止
解析：选B 化学反应不同，限度不同，A错误；可以改变外界条件(如温度)控制化学反应的限度，B正确；化学反应的限度与反应时间无关，C错误；当化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应速率相等，反应并未停止，D错误。
2．在一定温度下，某反应A＋BC体系中，n(B)随反应时间(t)的变化如下表：
t/min
0
1
2
3
4
5
n(B)/mol
0.080
0.036
0.028
0.020
0.020
0.020
该反应处于平衡状态的时间区域为( )
A．1～2 min B．1～3 min
C．2～3 min D．3～5 min
解析：选D 当n(B)不再随时间发生变化时，即达到平衡状态，D正确。
3．下列说法正确的是( )
A．密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2可生成2 mol NH3
B．一定条件下，可逆反应达到平衡状态，该反应就达到了这一条件下的最大限度
C．对于任何反应增大压强，化学反应速率均增大
D．化学平衡是一种动态平衡，条件改变，原平衡状态不会被破坏
解析：选B N2与H2生成NH3的反应为可逆反应，1 mol N2与3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3，A项不正确；压强是影响化学反应速率的一个因素，但并不适合于所有的反应，必须有气体参与的反应才适合，C不正确；化学平衡是一种动态平衡，该平衡是建立在一定条件下的平衡，如果条件改变，平衡将发生移动，D项不正确。
4．天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为：CH4＋2O2CO2＋2H2O，C3H8＋5O23CO2＋4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采用的正确措施是( )
A．减少空气进入量，增大石油气进入量
B．增大空气进入量，减少石油气进入量
C．减少空气进入量，减少石油气进入量
D．增大空气进入量，增大石油气进入量
解析：选B 结合天然气和液化石油气燃烧的化学方程式可知，等物质的量的两燃料燃烧时，后者需要空气较多，故应增大空气进入量或减少石油气进入量，B正确。
5．中国锅炉燃烧采用沸腾炉的逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于( )
①增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源
②减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成
③提高煤炭的热效率并减少CO的排放
④使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析：选B 燃烧炉只是促使燃料燃烧充分，提高燃料的利用率并减少CO的排放，并不能增大煤炭燃烧时的燃烧热，也无法减少SO2气体的形成。
6.如图是可逆反应：X2＋3Y22Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是( )
A．t2～t3时，各物质的浓度不再发生变化
B．t2时，反应未达到限度
C．t2～t3时，反应已停止进行
D．t1时，反应只向正反应方向进行
解析：选A t2～t3时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，各物质的浓度不再发生变化，A正确；t2时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，即反应达到限度，B错误；t2～t3时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，但反应速率不为0，反应没有停止，C错误；t1时正反应速率大于逆反应速率，反应向正反应方向进行的同时也向逆反应方向进行，只是向正反应方向进行的程度大，D错误。
7．下列说法不正确的是( )
A．当平衡体系中各物质的浓度相等时，化学反应一定达到平衡状态
B．对某一可逆反应，当正、逆反应速率相等时，各组分的浓度一定保持不变
C．甲、乙两个容积相同、温度恒定且密闭容器中，分别充入2 mol NH3、1 mol N2和3 mol H2，平衡时，甲和乙的压强是相同的
D．化学平衡建立前，v(正)≠v(逆)，达到化学平衡后v(正)＝v(逆)
解析：选A 达到化学平衡状态时各组分浓度保持不变，但不一定相等，A错误；可逆反应正、逆反应速率相等时，达到平衡状态，各组分浓度保持不变，B正确；两容器中是加入不同物质建立的等效平衡，达到平衡状态时，两容器中压强相等，C正确；化学平衡建立前正、逆反应速率不等，但达到平衡状态时正、逆反应速率相等，D正确。
8．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前硫酸的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3的说法不正确的是( )
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为0
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，则从反应开始到达平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
解析：选B 对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为产物，反应只能进行到一定限度。在达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，最终正、逆反应速率相等，即达到平衡，此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化，但反应并没有停止，正、逆反应都依然进行着。
9．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：①2C＋O22CO；②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。该炼铁工艺中，焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．反应①②都有一定限度
解析：选D 反应①②都是可逆反应，都有一定的限度，因此反应①中的碳和反应②中的CO不能完全转化，致使焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。
10．在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如图所示。
(1)根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为______；反应平衡时c(H2)＝___________________________________________________________________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填标号)。
A．CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为零
解析：(1)由图可知第10 min时反应达到平衡，即v(CO)＝v(CO2)＝＝＝0.003 mol·L－1·min－1，反应时转化的浓度之比＝化学方程式的化学计量数之比，即Δc(H2)＝Δc(CO2)＝0.03 mol·L－1。
(2)达到平衡状态的标志是各物质的百分含量保持一定，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为0。
答案：(1)0.003 mol·L－1·min－1 0.03 mol·L－1 (2)AC
11．在2 L容器中有3种物质进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图。反应在t时刻达到平衡，如图所示：
(1)该反应的化学方程式是_________________________________________________。
(2)反应起始至t，Y的平均反应速率是________。
(3)关于该反应的说法正确的是________(填标号)。
A．到达t时刻该反应已停止
B．在t时刻之前X的消耗速率大于它的生成速率
C．在t时刻正反应速率等于逆反应速率
D．在t时刻达到平衡是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等
解析：(1)由图像知，从0～t，n(X)减小，n(Y)增加，n(Z)增加，可以确定X为反应物，Y、Z为生成物，从0～t，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.8∶1.2∶0.4＝2∶3∶1。故该反应的化学方程式为2X3Y＋Z。
(3)化学平衡是一种动态平衡，故A错；在t时刻之前，可逆反应尚未达到化学平衡，此时v正(X)>v逆(X)，故B对；在t时刻，可逆反应已达化学平衡，此时正、逆反应速率相等，故C对；在t时刻达到平衡是因为此时反应混合物中各组分的浓度不再变化，故D错。
答案：(1)2X3Y＋Z (2) mol·L－1·min－1 (3)BC
B级—选考等级考试增分练
1．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( )
A．SO2为0.4 mol，O2为0.2 mol
B．SO2为0.25 mol
C．SO2、SO3均为0.15 mol
D．SO3为0.4 mol
解析：选B 由于2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为可逆反应，只有SO3完全转化为SO2和O2时，才能得到A项数据，但反应不能完全进行，A错误；反应逆向进行可能得到SO2为0.25 mol，B正确；根据硫原子守恒，SO2、SO3物质的量之和应为0.4 mol，C错误；SO2和O2完全转化为SO3时才能得到0.4 mol SO3，但该反应不可能进行到底，D错误。
2．常温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
(1)若反应进行到某时刻t时，nt(N2)＝13 mol，nt(NH3)＝6 mol，则a的值为____________。
(2)反应达平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标准状况下)，其中NH3的体积分数为25%，计算平衡时NH3的物质的量为__________________。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比为________(写最简整数比，下同)。
(4)原气体中a∶b＝_____________________。
(5)达到平衡时混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝_____________________。
解析：(1)反应进行到某时刻t时生成6 mol NH3，消耗3 mol N2和9 mol H2，则a－3＝13，解得a＝16。
(2)平衡时716.8 L(标准状况下)气体的物质的量为32 mol，则n(NH3)＝32 mol×25%＝8 mol。
(3)根据三段式法有：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始/mol 16 b
转化/mol 4 12 8
平衡/mol 12 b－12 8
则12＋(b－12)＋8＝32，解得b＝24；
原混合气体物质的量＝a＋b＝16＋24＝40，平衡时混合气体为32 mol，即n始∶n平＝5∶4。
(4)原混合气体中a∶b＝16∶24＝2∶3。
(5)平衡时N2、H2、NH3分别为12 mol、12 mol和8 mol，即n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝3∶3∶2。
答案：(1)16 (2)8 mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)3∶3∶2
3．t1℃时，将2 mol SO2和1 mol O2通入体积为2 L的恒温恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，2 min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O2还剩余0.8 mol，请填写下列空白：
(1)从反应开始到达化学平衡，生成SO3的平均反应速率为____________；平衡时SO2转化率为________。
(2)下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是________(填标号)。
A．容器内压强不再发生变化
B．SO2的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗2n mol SO2的同时消耗n mol O2
E．相同时间内消耗2n mol SO2的同时生成n mol O2
(3)t2℃时，若将物质的量之比n(SO2)∶n(O2)＝1∶1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%。SO2的转化率为________。
解析：(1) 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始浓度/(mol·L－1) 1 0.5
转化浓度/(mol·L－1) 0.2 0.1 0.2
平衡浓度/(mol·L－1 ) 0.8 0.4 0.2
v(SO3)＝＝0.1 mol·L－1·min－1
平衡时SO2转化率＝×100%＝20%。
(2)反应前后体积不同，即压强不再发生变化达到平衡，A正确；SO2的体积分数不再改变，达到平衡状态，B正确；反应中遵循原子守恒，不能由此判断是否平衡，C错误；反应同向进行，不能由此判断是否平衡，D错误；消耗2n mol SO2的同时生成n mol O2，即符合正逆反应速率相等，达到平衡状态，E正确。
(3)设SO2、O2的物质的量均为1 mol，反应过程中总物质的量减小了2 mol×20%＝0.4 mol，由2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，可知当总的物质的量减小0.4 mol时，SO2反应了0.8 mol，其转化率为80%。
答案：(1)0.1 mol·L－1·min－1 20%
(2)ABE (3)80%
4．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)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应，在第5 s时，NO的转化率为________________。
(2)如图中表示NO2变化曲线的是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________________________________________________________________________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是____________。
a．v(NO2)＝2v(O2) B．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2) D．容器内密度保持不变
解析：(1)由表格中数据可知反应进行至3 s时，NO的物质的量保持不变，可说明该反应为可逆反应。反应至5 s时，消耗n(NO)＝0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，即NO的转化率＝×100%＝65%。(2)随着反应不断进行，c(NO2)逐渐增大，达到平衡时消耗0.013 mol NO，即c(NO2)最大值为0.013 mol÷2 L＝0.006 5 mol·L－1，即曲线b可表示NO2浓度变化。0～2 s内反应中消耗0.020 mol－0.008 mol＝0.012 mol NO，则消耗0.006 mol O2，v(O2)＝＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。(3)未指明反应进行的方向，无法判断是否达到平衡，a错误；反应前后体积不同，当压强保持不变时，达到平衡状态，b正确；NO和O2的速率符合化学计量数关系且方向不同，达到平衡状态，c正确；容器内密度始终保持不变，不能判断是否达到平衡状态，d错误。
答案：(1)是 65% (2)b 1.5×10－3mol·L－1·s－1 (3)bc
素养提升课 实验活动与科学探究
实验活动6——化学能转化成电能
实验目的
1.理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。
2.认识原电池的构成要素及其作用。
实验用品
实验仪器
烧杯、导线、电流表
实验试剂
锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸
[实验步骤]
实验(一) 电极材料的实验
1．用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转；用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。
电极材料
电流表指针是否发生偏转
解释
锌片、铜片
不发生偏转
锌片、石墨棒
不发生偏转
导线中无
电流通过
2．将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象；再插入铜片，观察现象；取出铜片，插入石墨棒，观察现象。
电极材料
实验现象
解释
锌片
锌片表面产生气泡
锌是活泼金属，与稀硫酸发生置换反应生成氢气
锌片、
铜片
锌片表面产生气泡，铜片表面无明显现象
锌是活泼金属，与稀硫酸发生置换反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应
锌片、
石墨棒
锌片表面产生气泡，石墨棒无明显现象
锌是活泼金属，与稀硫酸发生置换反应生成氢气，石墨棒与稀硫酸不反应
实验(二) 原电池实验
如下表所示，选择不同的电极材料以及稀硫酸、导线和电流表，组装原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。
电极材料
实验现象
解释
锌片、铜片
电流表指针发生偏转，铜片上产生气泡
该装置构成原电池，铜片为正极，锌片为负极
锌片、石墨棒
电流表指针发生偏转，石墨棒上产生气泡
该装置构成原电池，石墨棒为正极，锌片为负极
铜片、石墨棒
电流表指针不偏转，铜片、石墨棒均无明显现象
不能构成原电池，无电流产生
[问题设计]
1．试着描述一下原电池的工作原理？
提示：负极失电子发生氧化反应，电子通过导线流向正极，正极得电子发生还原反应；溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，这样外电路中的电子和溶液中的阴阳离子分别发生定向移动，构成闭合回路产生电流，使化学能转化为电能。
2．思考原电池的构成需要哪些条件？
提示：①有一个能自发进行的放热的氧化还原反应；②具有两个活动性不同的电极，一般为金属或石墨；③要有电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
3．组装原电池时的操作应注意哪些问题？
提示：①电极材料活动性不同，且至少有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应；②电极可用导线连接或直接接触。
4．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？
提示：可以，因为Fe也能与稀硫酸发生氧化还原反应；铁片作负极发生氧化反应，铜片作正极发生还原反应，同样可以形成原电池。
实验活动7——化学反应速率的影响因素
实验目的
1.体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。
2.理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。
实验用品
实验仪器
烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表
实验试剂
0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液、0.1 mol·L－1 H2SO4溶液、10%H2O2溶液、1 mol·L－1 FeCl3溶液、MnO2粉末、蒸馏水
[实验原理]
1．硫代硫酸钠与硫酸的反应
硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫：
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
反应生成的硫使溶液出现乳白色浑浊，比较浑浊现象出现所需时间的长短，可以判断该反应进行的快慢。在不同浓度和温度条件下分别进行上述反应，并比较其反应快慢，可以看出反应物浓度和温度对该反应速率的影响。
2．过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察氧气产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响。
[实验步骤]
实验(一) 探究浓度对化学反应速率的影响
取两支大小相同的试管，分别加入2 mL和1 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，向盛有1 mL Na2S2O3溶液的试管中加入1 mL蒸馏水，摇匀。再同时向上述两支试管中加入2 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。
实验
编号
加入0.1 mol·L－1
Na2S2O3溶液的体积/mL
加入水的体积/mL
加入0.1 mol·L－1
H2SO4溶液的体积/mL
出现浑浊
的快慢
1
2
0
2
快
2
1
1
2
慢
实验(二) 探究温度对化学反应速率的影响
取两支大小相同的试管，各加入2 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，分别放入盛有冷水和热水的两个烧杯中。再同时向上述两支试管中加入2 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。
实验
编号
加入0.1 mol·L－1
Na2S2O3溶液的体积/mL
加入0.1 mol·L－1
H2SO4溶液的体积/mL
水浴温度/℃
出现浑浊
的快慢
1
2
2
20
慢
2
2
2
80
快
实验(三) 探究催化剂对化学反应速率的影响
向三支大小相同的试管中各加入2 mL 10%H2O2溶液，再向其中的两支试管中分别加入少量MnO2粉末和2滴1 mol·L－1 FeCl3溶液，观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。
试管
编号
加入10%H2O2
溶液的体积/mL
催化剂的种
类及用量
气泡出现
的快慢
1
2
少量MnO2粉末
快
2
2
2滴1 mol·L－1
FeCl3溶液
快
3
2
无
慢
[问题设计]
1．在通常情况下，铁与冷水或热水都不发生反应，但红热的铁与水蒸气则可发生反应，生成Fe3O4和H2。试从反应条件的角度思考并解释这一事实。
提示：铁与冷水或热水不发生反应是因为温度低，反应太慢，所以看不到明显反应，红热的铁温度较高与水蒸气反应较快，所以发生反应生成Fe3O4和H2。
2．外界条件对化学反应速率有怎样的影响？
提示：浓度越大，温度越高反应速率越快，使用催化剂能改变化学反应速率。
3．完成该实验应注意哪些问题？
提示：为了使实验获得的结论正确，在研究某一影响因素时要保证其他因素相同，即注意控制变量。
微项目——研究车用燃料及安全气囊(利用化学反应解决实际问题)
1．了解汽车燃料，尝试选择、优化车用燃料，建立化学反应中物质变化与能量变化的关联，初步形成利用化学反应中的物质变化和能量变化指导生产实践的基本思路。
2．通过设计安全气囊，初步形成从化学反应中的物质变化和能量变化及反应速率的视角科学解决问题的思路。
一、选择车用燃料
1．车用燃料的历史变迁
第一阶段：1769年，法国人居纽制造了利用煤燃烧产生的蒸汽驱动三轮汽车。
第二阶段：1885年，德国工程师卡尔·本茨制造了第一辆汽油机三轮汽车。
时至今日：人们依然在探索、优化车用燃料，各种新能源汽车层出不穷，未来更优的车用燃料值得期待。
2．化学反应中能量的变化原因：化学反应中旧化学键断裂吸收的能量小于新化学键形成释放的能量，则化学反应整体表现为释放能量的反应，利用释放能量的化学反应能更好的服务于生活。
3．车用燃料的选择探究。
[问题设计]
1．庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一，试利用图示的方法说明庚烷燃烧过程中发生能量变化的根本原因。
提示：断裂旧键吸收的能量(E1)小于形成新键释放的能量(E2)如图
2．某同学根据所查阅的资料，绘制了三种可燃物在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图。根据示意图，你认为哪种物质更适合作为车用燃料，为什么？
提示：放出热量越多越好，所以不考虑可燃物C，可燃物A与可燃物B放出的热量差不多，但是可燃物A达到燃点所需能量少，所以A更适合作为车用燃料。
3．从化学反应中能量变化的角度分析，选择车用燃料时主要应考虑哪些因素？除此之外，从环保角度看还需要考虑哪些问题？
提示：选择车用燃料要考虑的问题：①燃料燃烧放出能量的多少；②燃料是否易燃，燃烧是否充分；③燃料是否易于储存和运输；④燃料的安全问题。从环保角度还要考虑燃料燃烧时对环境的影响，尽量减少对环境的污染。
[项目总结] 车用燃料的选择应考虑的问题
(1)选择发生化学反应是放出能量多的燃料作为车用燃料。
(2)达到燃料燃点需要吸收的能量少的燃料。
(3)选择来源广，价格低，燃烧生成物对环境危害小或无污染的燃料。
二、设计安全气囊
1．现代安全气囊系统由碰撞传感器、缓冲气囊、气体发生器及其控制系统等组成。如图所示：
2．目前，汽车安全气囊系统中使用的气体发生剂主要由叠氮化钠(NaN3)、三氧化二铁、硝酸铵等物质按一定比例混合而成。叠氮化钠受到撞击后迅速分解，产生氮气和金属钠，同时释放大量的热，硝酸铵吸收反应释放的热，金属钠会与铁的氧化物反应生成铁和较为安全的氧化钠。
[问题设计]
1．气体发生器中的物质应具有哪些性质？
提示：①产气量大，产气速度快；②产物清洁无毒、低腐蚀或无腐蚀。
2．如何选择安全气囊的气体发生剂？
提示：选择安全气囊的气体发生剂时，不仅要考虑所选物质的性质，还需要关注所发生反应中的物质变化、能量变化和反应的化学反应速率，科学、合理的利用化学反应。
[项目总结]
科学合理利用化学反应造福人类
1．利用化学反应中的物质变化
根据物质的性质制作我们需要的产品。或根据生产生活的需要，合理选择适当的反应制备我们需要的物质，例如煅烧石灰石制取生石灰，太阳能光解水制氢等。
2．利用化学反应中的能量变化
利用化学能转化为电能、热能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。如利用化学能、热能的转化选择合适的车用燃料。利用铝与氧化铁的反应产生的热量焊接钢轨，通过电池利用铝与氧气的反应产生的电能供电等。
A卷—学业水平达标验收
1．下列说法正确的是( )
A．物质发生化学变化都伴随着能量变化
B．任何反应中的能量变化都表现为热量变化
C．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D．即使没有物质的变化，也可能有能量的变化
解析：选A 化学反应中均伴随能量变化，一般表现为吸热反应或放热反应，A正确；化学反应中能量变化，不一定都表现为热量变化，能量可能转化为电能、光能等，B错误；伴有能量变化的物质变化也可能是物理变化，如浓硫酸稀释，C错误；物质的变化是能量变化的基础，有能量的变化一定有物质变化，D错误。
2．在不同条件下进行反应：A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)，反应速率最快的是( )
A．v(A2)＝0.05 mol·L－1·s－1
B．v(B2)＝0.6 mol·L－1·s－1
C．v(AB3)＝0.5 mol·L－1·s－1
D．缺乏依据，无法比较
解析：选C 将各物质的反应速率均转化为A的速率，则B项，v(A2)＝0.2 mol·L－1·s－1，C项，v(A2)＝0.25 mol·L－1·s－1，故C项反应速率最快。
3．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )
A．①③②④ B．①③④②
C．③④②① D．③①②④
解析：选B ①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极；①③相连时，①为负极；②④相连时，②上有气泡逸出，说明④为负极；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极。综上所述可知，这四种金属活动性由大到小的顺序为①③④②。
4．下列电池不属于化学电池的是( )
A
B
C
D
铅酸蓄电池
太阳能电池
锌锰电池
镍镉电池
解析：选B 铅酸蓄电池、锌锰电池、镍镉电池都是将化学能转化为电能，属于化学电池；太阳能电池是将太阳能转化为电能，不属于化学电池，B符合题意。
5．下列关于反应速率的说法错误的是( )
A．反应速率用于衡量化学反应进行的快慢
B．可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率都为0
C．决定反应速率的主要因素是反应物的性质
D．增大反应物浓度，提高反应温度都能增大反应速率
解析：选B 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，A正确；可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率相等但均不为0，B错误；反应物自身性质是决定化学反应速率的主要因素，C正确；增大反应物浓度、升高温度、使用催化剂等均能增大反应速率，D正确。
6．如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是( )
A．图a表示的是吸热反应的能量变化
B．图b中反应物比生成物稳定
C．图a可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化
D．图a不需要加热就一定能发生，图b一定需要加热才能发生
解析：选B A项，图a中反应物的总能量高于生成物的总能量，表示的是放热反应的能量变化，错误；B项，图b中反应物的总能量低于生成物的总能量，能量越低越稳定，则反应物比生成物稳定，正确；C项，图a表示的是放热反应，而氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应是吸热反应，错误；D项，反应条件与反应放热还是吸热没有关系，错误。
7.目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是( )
A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应
C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂
解析：选C 氢氧燃料电池的负极通入H2，发生氧化反应；正极通入O2，发生还原反应，故B正确。原电池都是将化学能转化为电能的装置，故A正确。推广氢能的关键是寻找合适的催化剂，利用太阳能分解水，故D正确。
8．在2NO2(红棕色)N2O4(无色)的可逆反应中，下列状态一定属于平衡状态的是( )
A．N2O4和NO2的分子数比为1∶2
B．N2O4和NO2的浓度相等
C．平衡体系的颜色不再改变
D．单位时间内有1 mol N2O4变为NO2的同时，有1 mol NO2变为N2O4
解析：选C 达到平衡状态时各组分浓度保持不变，但N2O4和NO2分子数比不一定为1∶2，A错误；平衡时二者浓度也不一定相等，B错误；反应混合物颜色不再变化，说明NO2浓度不变，即反应达到平衡状态，C正确；反应达到平衡时，单位时间内1 mol N2O4变为NO2的同时，应有2 mol NO2变为N2O4，D错误。
9.如图是锌片和铜片在稀硫酸中所组成的原电池装置，c、d为两个电极。下列有关的判断不正确的是( )
A．电池工作的过程中，d电极上产生气泡
B．电池工作时，溶液中SO向d移动
C．c为负极，发生氧化反应
D．电池工作的过程中，溶液中SO浓度基本不变
解析：选B A项，由电流方向知，c电极为负极，d电极为正极，溶液中的H＋在正极得电子生成氢气，正确；B项，d是正极，溶液中的阳离子移向d电极，SO向c极移动，错误；C项，c为负极，发生氧化反应，正确；D项，电池工作过程中，溶液中SO浓度基本不变，正确。
10．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v＝
解析：选D 催化剂能同等程度改变正、逆反应速率，A错误；增大反应体系压强的方法有多种，当向反应体系中充入无关气体时，压强增大，但反应速率不变，B错误；降低温度减慢反应速率，达到平衡的时间增长，C错误；根据题中信息可知v(SO3)＝＝，D正确。
11.某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述正确的是( )
A．a和b不连接时，铁片上会有H2产生
B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．a和b用导线连接时，电子由a流向b
D．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
解析：选D a、b不连接时，Fe能与溶液中Cu2＋发生置换反应生成Cu，A错误；导线连接时构成原电池，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；构成原电池时，电子从负极流出经导线流回正极，即从b极流向a极，C错误；无论a和b是否连接，均是Fe溶解发生氧化反应，溶液由Cu2＋逐渐变成Fe2＋，即从蓝色逐渐变成浅绿色，D正确。
12.某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是( )
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：选B 根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌片作负极，A错误；铜片作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，B正确；该装置为原电池装置，是将化学能转化成电能的装置，C错误；根据原电池的工作原理，电子从负极经导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，D错误。
13．一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体并发生反应，反应中各物质的物质的量的变化如图所示，对该反应的推断合理的是( )
A．该反应的化学方程式为3B＋4D6A＋2C
B．反应进行到1 s时，v(A)＝v(D)
C．反应进行到6 s时，B的平均反应速率为
0．05 mol·L－1·s－1
D．反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等
解析：选C 各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比，Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝1.2 mol∶0.6 mol∶0.8 mol∶0.4 mol＝6∶3∶4∶2，即化学方程式为3B＋4C6A＋2D，A错误；根据该反应可知v(A)∶v(D)＝3∶1，B错误；反应进行到6 s时，v(B)＝＝0.05 mol·L－1·s－1，C正确；反应中各物质的反应速率之比始终等于计量数之比，D错误。
14．甲：在试管中加入1 g粉末状大理石，加入4 mol·L－1盐酸20 mL(过量)；乙：在试管中加入2 g颗粒状大理石，加入4 mol·L－1盐酸20 mL(过量)；下列CO2生成体积(折算成标准状况)V(CO2)同反应时间t的关系曲线图合理的是( )
解析：选D 甲、乙试管中大理石的状态和质量不同，甲中1 g粉末状的大理石，乙中2 g颗粒状的大理石，产生气体的速率甲比乙快，产生气体的量乙是甲的2倍，因此甲曲线比乙曲线斜率大，乙曲线比甲曲线气体体积大，甲比乙先反应完，分析比较可知D项正确。
15．根据如图所示示意图，下列说法不正确的是( )
A．反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，能量增加(b－a) kJ·mol－1
B．该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
C．1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ
D．1 mol C(g)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ
解析：选C 由图可知，该反应为吸热反应，反应的热化学方程式可表示为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝(b－a) kJ·mol－1，A项正确；该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B项正确；根据图像可知1 mol C(s)和1 mol H2O(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ，而1 mol H2O(l)变为1 mol H2O(g)时要吸收热量，因此1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量大于131.3 kJ，C项错误；由图可知，1 mol C(g)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ，D项正确。
16．某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案。
(1)甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，观察到的现象是_______________、______________、______________。说明反应放热。
(2)乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带有支管的试管中，支管接①(U形管)，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，①中看到的现象是________________________________________，说明该反应放热。
(3)丙方案：盛放有生石灰且带支管的试管中，支管接的导管中盛适量无水硫酸铜粉末，导管中看到的现象是___________________________，说明反应放热，原因是______________________________________________。
解析：(1)甲方案：胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，生石灰可以和水反应生成氢氧化钙，会看到小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生，温度计温度上升。(2)乙方案：①生石灰可以和水反应生成氢氧化钙，反应会产生大量的热，导致带支管的试管中气压增大，所以会看到U形管左边水柱下降，右边水柱上升。(3)丙方案：生石灰与水反应放出了热量，使水蒸发，无水硫酸铜与水反应生成了蓝色硫酸铜晶体，证明了该反应放热。
答案：(1)小试管中固体变成乳状 同时有大量水蒸气产生 温度计温度上升
(2)U形管左边水柱下降，右边水柱上升
(3)无水硫酸铜粉末变蓝色 水和生石灰反应放出热量，使水蒸发
17．恒温恒容下，将2 mol A气体和4 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)，2 min达平衡，测得平衡时A的物质的量为1.2 mol ，C的浓度为0.8 mol·L－1。
(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为________。
(2)x＝________。
(3)A的转化率与B的转化率之比为________。
(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。
A．压强不再变化
B．气体密度不再变化
C．气体的平均相对分子质量不再变化
D．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
解析：(1)根据2 min达平衡时C的浓度增加0.8 mol·L－1，可知v(C)＝＝0.4 mol·L－1·min－1。
(2)根据三段式法 2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)
起始/mol 2 4
转化/mol 0.8 0.4 2 L×0.8 mol·L－1
平衡/mol 1.2 3.6 1.6
即Δn(A)∶Δn(C)＝0.8 mol∶1.6 mol＝2∶x，解得x＝4。
(3)A的转化率与B的转化率之比＝∶＝4∶1。
(4)反应前后气体总体积不同，当压强不再变化时，达到平衡状态，A正确；反应有固体生成，当气体密度不变时达到平衡状态，B正确；反应前后气体体积不同，当气体的平均相对分子质量不再变化时，达到平衡状态，C正确；A和B的消耗速率均表示正反应速率，不能由此判断反应是否达到平衡，D错误。
答案：(1)0.4 mol·L－1·min－1 (2)4 (3)4∶1 (4)ABC
18.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)在如图构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为________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____________。
②能说明该反应已达到平衡状态的是________。
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________极(填“正”或“负”)，通入氧气的一极的电极反应式为____________________________________________________________________________。
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，因容器的容积以及气体的总质量不变，则容器内密度保持不变，不能用于判断反应是否达到平衡状态，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。
答案：(1)热
(2)①0.015 mol·L－1·min－1 ②ad
(3)负 O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B卷—选考等级考试检测
1．下列有关化学反应速率和限度的说法中，不正确的是( )
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：选B A项，使用催化剂，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．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．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
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：选A 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形成，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。
3．在一定温度下，可逆反应2A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)达到平衡的标志是( )
A．C的生成速率和B的消耗速率相等
B．v正(A)＝2v正(B)
C．2v正(A)＝v逆(B)
D．反应混合物中A、B、C、D的质量分数不再发生变化
解析：选D A项，B是反应物，C是生成物，在任何情况下C的生成速率和B的消耗速率相等，因此不能判断反应是否处于平衡状态，错误；B项，v正(A)＝2v正(B)中，v都表示正反应方向，不能判断反应是否处于平衡状态，错误；C项，当v正(A)＝2v逆(B)时反应达平衡状态，而2v正(A)＝v逆(B)表示的反应向逆反应方向进行，错误；D项，反应混合物中A、B、C、D的质量分数不再发生变化，反应处于平衡状态，正确。
4．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．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A H2分子共价键断裂时吸收的热量比I2蒸气分子共价键断裂时吸收的热量多，H2分子比I2蒸气稳定，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。
5．在密闭容器里，通入a mol A(g)和b mol 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( )
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：选D 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。
6.如图为某课外小组自制的氢氧燃料电池，a、b均为石墨。下列叙述不正确的是( )
A．a电极是负极，该电极上发生氧化反应
B．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
C．b极反应是O2＋4H＋＋4e－===4H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有广泛应用前景的绿色能源
解析：选C 通入H2的电极为负极，通入O2的电极为正极，即a极为负极，发生氧化反应，A正确；总反应式为2H2＋O2===2H2O，B正确；O2在正极发生还原反应，KOH溶液为电解质溶液，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；该电池能量转化率高，且无污染，属于具有广泛应用前景的绿色能源，D正确。
7．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( )
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：选D 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。
8．将V1 mL 1.00 mol·L－1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22 ℃
B．该实验表明化学能可能转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.0 mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析：选B 分析表中数据，当加入盐酸5 mL、NaOH溶液45 mL时，反应后温度为22 ℃，故实验时环境温度低于22 ℃，A错误；中和反应为放热反应，B正确；加入HCl溶液30 mL时反应放热最多，此时酸碱正好完全中和，c(NaOH)＝1.0 mol·L－1×30 mL÷20 mL＝1.5 mol·L－1，C错误；有水生成的反应不一定是放热反应，如H2还原CuO为吸热反应，D错误。
9．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量
②将容器的体积减小一半
③保持体积不变，充入氮气使体系的压强增大
④保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大
A．①② B．②③
C．①③ D．③④
解析：选C C为固态物质，增加其用量对反应速率几乎无影响，①正确；容器体积减小，则混合物中各组分浓度增大，反应速率加快，②错误；充入氮气使体系的压强增大，容器体积不变，混合物中各组分浓度保持不变，化学反应速率不变，③正确；保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大，混合物中各组分浓度减小，反应速率减慢，④错误。
10.MgH2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法不正确的是( )
A．石墨电极是该电池的正极
B．石墨电极上发生还原反应
C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋
D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再由石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
解析：选D 电池工作时，电解质溶液中是阴阳离子的定向移动，故D不正确。
11．在一定温度下，将1 mol A和2 mol B放入容积为5 L的某密闭容器中发生反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋2D(g)。5 min后达到平衡，测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L－1，则下列叙述不正确的是( )
A．在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02 mol·L－1·min－1
B．平衡时B的转化率为50%
C．平衡时B的体积分数约为33.3%
D．初始时的压强与平衡时的压强比为4∶5
解析：选C 5 min内容器内B减少0.2 mol·L－1，则生成C为0.1 mol·L－1，即v(C)＝0.1 mol·L－1÷5 min＝0.02 mol·L－1·min－1，A正确；反应消耗B为0.2 mol·L－1×5 L＝1 mol，平衡时B的转化率为×100%＝50%，B正确；平衡时消耗1 mol B，生成0.5 mol C和1 mol D，A是固态，平衡时B的体积分数为×100%＝40%，C错误；由于A是固态，初始与平衡时的压强比为＝4∶5，D正确。
12．铅酸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( )
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：选D 由铅酸蓄电池的总反应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；由铅酸蓄电池的总反应可知，硫酸被消耗，pH不断增大，故D正确。
13.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( )
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：选C 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。
14．据最近媒体报道，化学研究人员开发了一种可充电锌空气电池，这种电池的电解质溶液为KOH溶液，储电量是锂电池的五倍，而且更安全、更环保，其反应原理为2Zn＋O2＋4KOH＋2H2O2K2Zn(OH)4。下列说法正确的是( )
A．放电时，负极反应式为Zn＋2e－＋4OH－===Zn(OH)2↓
B．放电时，电路中通过4 mol电子，消耗22.4 L氧气
C．充电时，电解质溶液中OH－浓度逐渐增大
D．充电时，电解质溶液中K＋向正极移动，且发生氧化反应
解析：选C 放电时，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，选项A错误；放电时，电路中通过4 mol电子，则消耗标准状况下22.4 L氧气，选项B错误；充电时，电解池阴极反应为Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，选项C正确；充电时阳离子向阴极移动，即充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，选项D错误。
15.一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)C(g)＋2D(s)。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是( )
A．若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态
B．2 min后，加压会使正反应速率加快，逆反应速率变慢
C．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D．开始到平衡，用A表示的化学反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
解析：选D 产物D为固体，因此容器体积恒定时，若混合气体的密度不再改变，则混合气体的质量一定不再改变，反应一定达到平衡状态，A项错误；若缩小体积增大压强，正、逆反应速率均加快；若容器体积不变，充入与反应无关的气体，虽然容器总压强增大，但体系内各物质浓度不变，正、逆反应速率均不变，B项错误；
3A(g) ＋ B(g)C(g)＋2D(s)
起始/mol 3 1 0 0
转化/mol 1.2 0.4 0.4 0.8
平衡/mol 1.8 0.6 0.4 0.8
A的转化率为×100%＝40%，B的转化率为×100%＝40%，二者之比为1∶1，C项错误；v(A)＝＝0.3 mol·L－1·min－1，D项正确。
16．影响化学反应速率的因素很多，某校化学小组用实验的方法进行探究：他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5 mol·L－1、2 mol·L－1、18.4 mol·L－1)设计实验方案来研究影响化学反应速率的因素。
甲同学研究的实验报告如下表：
实验步骤
现象
结论
①分别取等体积的2 mol·L－1的硫酸于试管中；
②__________________
反应速率：Mg＞Fe，Cu不反应
金属的性质越活泼，反应速率越快
(1)表中实验步骤②为________________________________________________________________________。
(2)甲同学的实验目的是________________；要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是________________________________________________________________________。
乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用如图所示装置进行定量实验。
(3)乙同学在实验中应该测定的数据是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙同学完成该实验应选用的实验药品是________________；该实验中不选用某浓度的硫酸，理由是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)甲同学是探究几种不同金属本身的性质与化学反应速率的关系，固体表面积的大小对化学反应速率有影响，因此要选用大小、形状相同的金属。(2)要达到甲同学的实验目的，需保证在相同的温度下进行该实验。(3)乙同学是探究浓度对化学反应速率的影响，利用图示装置完成实验，在实验中应测定一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需时间)。(4)乙同学完成该实验需要用到的金属是Mg或Fe，用到0.5 mol·L－1硫酸和2 mol·L－1硫酸；该实验中不能选用18.4 mol·L－1硫酸，因为Mg与18.4 mol·L－1硫酸反应生成SO2(有刺激性气味)，Fe在18.4 mol·L－1硫酸中钝化，无法得出实验结论等。
答案：(1)分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg
(2)研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系 温度相同
(3)一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需时间)
(4)Mg(或Fe)、0.5 mol·L－1硫酸、2 mol·L－1硫酸 常温下Mg与18.4 mol·L－1硫酸反应生成SO2，Fe在18.4 mol·L－1硫酸中钝化
17.如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
请回答下列问题：
(1)当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为________(填“a”或“b”)。当反应中收集到标准状况下224 mL气体时，消耗的电极质量为________g。若电解质为稀硫酸溶液时，负极的电极反应式为________________________________________________________________________。
(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则甲烷应通入________极(填“a”或“b”，下同)，电子从________极流出，a极的电极反应式为______________________________________________________________。
解析：(1)此时Al为负极，Cu为正极，正极是H＋被还原放出H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。
(2)NaOH溶液为电解质溶液时，a(Al)为负极，b(Mg)为正极，根据2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑和生成标准状况下224 mL H2，可求出消耗Al的质量为0.18 g。若电解质溶液为硫酸时，Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋。(3)燃料电池中CH4等燃料气体从负极(b)通入，氧化剂(如O2)从正极(a)通入，电子从负极(b)流出并流回正极(a)；碱性条件下正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑
(2)b 0.18 Mg－2e－===Mg2＋
(3)b b O2＋4e－＋2H2O===4OH－
18．(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，如图能正确表示该反应中能量变化的是________。
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
OO
H—O
键能/(kJ·mol－1)
436
496
463
则生成1 mol水可以放出热量________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________(填“Cu”或“Fe”)；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液中阳离子移向________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________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________________；x＝________。若反应经2 min达到平衡，平衡时C的浓度________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，1 mol 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。
答案：(1)A 242 (2)Cu 还原 正 0.2
(3)0.2 mol·L－1·min－1 2 小于
第2课时 化学反应的限度及反应条件的控制
1.知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
2.了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
新知探究(一) 化学反应的限度[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．可逆反应的特点
(1)在相同条件下，正反应和逆反应同时进行。
(2)反应物不能按照化学计量数完全转化为产物，反应物与产物共存。
2．化学平衡状态的建立过程探究
图示如下：
3．化学平衡状态的概念
在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，即称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
4．化学反应的限度
(1)化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。
(2)不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度不同；相同条件下，不同反应的化学反应限度也不同。
(3)化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。
[落实新知能]
1．化学平衡状态的特征
2．化学平衡状态的判断依据
直接判断依据
v(正)＝v(逆)
同一物质
生成速率等于消耗速率
不同物质
化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即一正一逆与化学计量数成比例)
如对于反应：aA＋bB===mC中当bv(A)正＝av(B)逆时反应平衡
间接判断依据
各物质的某些物理量保持不变
各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变
各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变
[注意] 化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不要理解为浓度相等，也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。
[演练新学考]
1．下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )
A．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
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零
C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
解析：选A 平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度，A正确；反应达到平衡时v(正)＝v(逆)≠0，各物质浓度保持不变但不一定相等，且当外界条件发生改变时，这种状态可能会发生改变，B、C、D错误。
2．某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是( )
①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等
②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同
③混合物的组成比例不会随时间而改变
A．① B．①③
C．② D．①②③
解析：选B 可逆反应达到平衡状态时，v(正)＝v(逆)≠0，且各组分的含量保持不变，故①③正确。
3．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是( )
A．M、N全部变成了P
B．反应已经停止
C．反应混合物中各组分的浓度不再改变
D．v(M)∶v(N)＝2∶1
解析：选C 该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，A错误；达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，但反应不停止，B错误；达到平衡状态时反应混合物各组分浓度保持不变，C正确；v(M)∶v(N)＝2∶1，未体现正逆关系，D错误。
4．在恒温恒容条件下可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列能够说明反应已经达到平衡状态的是( )
A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
B．氨气的百分含量不再变化
C．断开1个N≡N键的同时有6个N—H键生成
D．混合气体的质量不随时间的变化而变化
解析：选B c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，无法判断反应是否达到了平衡状态，A错误；NH3的百分含量不再变化，其他物质的百分含量也不会变化，即说明反应达到了平衡状态，B正确；1个N≡N键断裂同时有6个N—H键生成，表示的都是正反应速率，无法判断反应是否达到平衡状态，C错误；根据质量守恒定律可知，质量不变不能作为反应达到平衡状态的标志，D错误。
新知探究(二) 化学反应条件的控制[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．调控反应条件的目的和方法
2．调控反应条件时需要考虑的问题
控制反应条件的成本和实际可能性。
示例：以工业合成氨反应条件的调控为例分析：
(1)理论上条件的选择及利弊分析。
①温度低、压强大，氨的产率高。
②存在问题：温度低，反应速率小，达到平衡的时间长，生产成本高。压强大，对动力和生产设备的要求较高，所以一味增大压强，也会增加生产成本。
(2)实际条件控制：温度：400～500 ℃，压强一般选择10～30 MPa。
3．调控反应条件、提高燃料的燃烧效率(以煤为例)
(1)煤的状态
煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大。
(2)空气用量
适当过量的空气有利于煤的充分燃烧。过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止(当温度达不到煤的着火点时)；少量的空气则会使煤燃烧不充分，造成能源浪费。
(3)炉(灶)膛材料的选择
炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。隔热可以减少热量的流失，耐高温材料可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离。
(4)废气中热能的利用
燃烧后废气中的热能可用于供暖或发电等。
[落实新知能]
1．合理选择的化学反应条件的角度
(1)化学反应速率问题。
(2)化学反应限度问题。
(3)生产设备的耐高温、抗高压性，生产投入的成本问题等。
2．提高燃料的燃烧效率的措施
(1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。
(2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。
[演练新学考]
1．下列有关合成氨条件的选择和解释不合理的是( )
A．使用催化剂，可加快N2和H2合成氨的速率
B．高压比常压条件更有利于合成氨
C．采用500 ℃左右主要考虑反应速率问题
D．采用高温高压合成氨有利于提高反应速率和平衡产率
解析：选D 合成氨选择的温度是400～500 ℃，并且高温不能提高合成氨的平衡产率。
2．能使煤炭燃烧更充分，且使热能利用率提高的最有效措施是( )
A．多加煤以使炉火更旺
B．把煤炭做成大煤球
C．把煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤
D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧
解析：选D A项中只增加煤的用量，不会使煤炭燃烧充分，也不能提高热能的利用率；B、C项无论从煤的粉碎程度，还是空气用量上都比不上D项。
3．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )
①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎 ④将液体燃料雾化处理 ⑤将煤进行气化处理 ⑥通入适当过量的空气
A．①③④⑤ B．②③⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②③④
解析：选C 理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。对于①和②，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项措施不可行。③、④、⑤所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。
新知探究(三) 化学平衡状态的判断[选考层级]
[难度增一点]
[典例] 在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：
(甲)2X(g)Y(g)
(乙)A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时，其中能表明(甲)、(乙)均达到化学平衡状态的有( )
①混合气体的密度
②反应容器中生成物的百分含量
③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比
④混合气体的压强
⑤混合气体的平均相对分子质量
⑥混合气体的总物质的量
A．①②③⑤ B．①③⑤⑥
C．②③⑤ D．②③④
[解析] ①(甲)混合气体的密度始终不变，所以不能作为平衡状态的标志，故错误；②反应容器中生成物的百分含量不变，说明各组分物质的量不变，达平衡状态，故正确；③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比，说明正、逆反应速率相等，故正确；④(乙)混合气体的压强始终不变，故错误；⑤混合气体的平均相对分子质量不变，则(甲)混合气体物质的量不变，(乙)混合气体的总质量不变，都说明正、逆反应速率相等，故正确；⑥(乙)混合气体的总物质的量始终不变，故错误。
[答案] C
[知能深一点]
判断可逆反应达到平衡状态的标志
1．直接标志
(1)v(正)＝v(逆)≠0(化学平衡的本质)
①同一种物质的生成速率等于消耗速率。
②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于相应物质的化学计量数之比。
③化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于相应物质的化学计量数之比。
(2)各组分的浓度保持一定(化学平衡的特征)
①各组分的浓度不随时间的改变而改变。
②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
2．间接标志——“变量不变即平衡”
(1)反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于有气体参与且反应前后气体的体积不等的可逆反应)。
(2)混合气体的密度不随时间的改变而变化(适用于①恒压且反应前后气体的体积不等的可逆反应；②恒容且有固体、液体参与或生成的可逆反应)。
(3)对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系的颜色不再改变，则反应达到平衡状态。
(4)体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
3．注意事项
(1)恒容容器中，对于全部是气体的反应体系，密度不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。
(2)恒容容器中，对于化学方程式两边气态物质的化学计量数之和相等的反应，压强不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。
(3)对于全部是气体的反应体系，若反应物和生成物的化学计量数之和相等，则气体的平均相对分子质量不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。
[选考难一点]
1．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的可逆反应，下列能说明反应达到平衡状态的是( )
A．体系压强保持不变
B．混合气体颜色保持不变
C．SO3和NO的体积比保持不变
D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
解析：选B A项，反应前后气体总物质的量不变，恒温恒容下，压强始终不变，故错误；B项，混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度不变，反应达到平衡，故正确；C项，自反应开始，SO3和NO的体积比始终为1∶1，保持不变不能说明反应达到平衡，故错误；D项，每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，均表示逆反应速率，不能说明反应达到平衡，故错误。
2．一定温度下在一定体积的密闭容器中，下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是( )
①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol B ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
A．②⑧ B．④⑦
C．①③ D．⑤⑥
解析：选A 关于平衡状态的判断，一定要根据实际反应分析选项，判断是否达到平衡状态，只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。②在反应过程中的任意时刻都符合。⑧可能是平衡状态，也可能不是平衡状态。
3．已知可逆反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。
(1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________(填字母，下同)。
A．保持体积不变，增加CO的物质的量
B．将容器的体积缩小一半
C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大
D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大
(2)若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。
①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②v正(H2O)＝v逆(H2) ③容器内气体的密度不随时间而变化 ④容器内气体总质量不随时间而变化 ⑤消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
A．①②③ B．①②③④
C．② D．①④⑤
解析：(1)A项，增加CO的物质的量，由于体积不变，会使c(CO)增大，则反应速率加快；B项，容器体积缩小一半，各气体的浓度都增大，则反应速率加快；C项，N2不参与反应，充入N2使容器的体积增大，从而使参与反应的各组分的浓度变小，反应速率变慢；D项，充入N2，体系压强虽增大，但由于体积不变，则参与反应的各组分的浓度不变，对反应速率无影响。(2)由于C是固体，只要反应未达到平衡状态，气体的质量、密度、平均相对分子质量就是不断变化的，它们不变时说明反应已达平衡状态，故①③④正确；用不同物质的反应速率表示化学平衡状态时必须一正一逆且速率数值之比等于化学计量数之比，故②正确；任何时刻，消耗n mol H2的同时都消耗n mol CO，⑤错误。
答案：(1)D (2)B
新知探究(四) 有关化学平衡的简单计算[选考层级]
[难度增一点]
[典例1] 在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A．5% B．10%
C．15% D．20%
[解析] 达到平衡时，H2转化的物质的量为8 mol×25%＝2 mol。在一定条件下，N2与H2发生反应：
N2＋3H22NH3
起始物质的量/mol 2 8 0
转化物质的量/mol 2
平衡物质的量/mol 6
同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为×100%≈15%。
[答案] C
[典例2] X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y===2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)n(Z)，则Y的转化率为( )
A.×100% B.×100%
C.×100% D.×100%
[解析] 设反应达平衡时消耗Y物质的量为x。则：
X＋ 2Y2Z
起始量/mol a b 0
转变量/mol x x
平衡量/mol a－ b－x x
依题意可得：＋(b－x)＝x，x＝ mol
Y的转化率为×100%＝×100%。
[答案] B
[知能深一点]
解答有关化学平衡计算题的方法
1．思维模型
一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程式求解。如：
mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)
起始量/mol a b 0 0
转化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a－mx b－nx px qx
2．计算类型
(1)关于反应物转化率的计算
A的转化率＝×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)。
(2)关于某组分的体积分数的计算
A的体积分数＝×100%。
3．注意事项
(1)转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。
(2)这里a、b可指物质的量、浓度、体积等。
(3)对反应物：平衡时的量＝起始的量－转化的量；
对生成物：平衡时的量＝起始的量＋转化的量。
[选考难一点]
1．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断不合理的是( )
①c1∶c2＝1∶3 ②平衡时，Y和Z的生成速率之比2∶3
③X和Y的转化率不相等 ④c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
解析：选D 分析浓度变化关系：
X(g)＋3Y(g)2Z(g)
c起始/(mol·L－1) c1 c2 c3
c平衡/(mol·L－1)0.1 0.3 0.08
反应的化学方程式中反应物化学计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，①正确；平衡时Y和Z的生成速率之比应该和化学方程式中对应化学计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，②错误；由于起始时反应物是按化学方程式中化学计量数之比配料，故X和Y转化率相等，③错误；运用极限法，假设Z完全转化为反应物，c1的极限值为0.14 mol·L－1，而题设c1＞0，反应又是可逆的，④正确。
2．在一定温度下，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，起始时，充入的N2和H2的物质的量分别是3.0 mol和6.0 mol，平衡时生成NH3的物质的量是2.4 mol。已知容器的容积为5.0 L，试求：
(1)H2的转化率是________。
(2)平衡时混合气体中N2的体积分数是________。
解析： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始/mol 3.0 6.0 0
转化/mol 1.2 3.6 2.4
平衡/mol 1.8 2.4 2.4
(1)H2的转化率＝×100%＝60%。
(2)N2的体积分数＝×100%≈27.3%。
答案：(1)60% (2)27.3%
A级—学业水平考试达标练
1．下面关于化学反应的限度的叙述中，正确的是( )
A．化学反应的限度都相同
B．可以通过改变温度控制化学反应的限度
C．可以通过延长化学反应的时间改变化学反应的限度
D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止
解析：选B 化学反应不同，限度不同，A错误；可以改变外界条件(如温度)控制化学反应的限度，B正确；化学反应的限度与反应时间无关，C错误；当化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应速率相等，反应并未停止，D错误。
2．在一定温度下，某反应A＋BC体系中，n(B)随反应时间(t)的变化如下表：
t/min
0
1
2
3
4
5
n(B)/mol
0.080
0.036
0.028
0.020
0.020
0.020
该反应处于平衡状态的时间区域为( )
A．1～2 min B．1～3 min
C．2～3 min D．3～5 min
解析：选D 当n(B)不再随时间发生变化时，即达到平衡状态，D正确。
3．下列说法正确的是( )
A．密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2可生成2 mol NH3
B．一定条件下，可逆反应达到平衡状态，该反应就达到了这一条件下的最大限度
C．对于任何反应增大压强，化学反应速率均增大
D．化学平衡是一种动态平衡，条件改变，原平衡状态不会被破坏
解析：选B N2与H2生成NH3的反应为可逆反应，1 mol N2与3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3，A项不正确；压强是影响化学反应速率的一个因素，但并不适合于所有的反应，必须有气体参与的反应才适合，C不正确；化学平衡是一种动态平衡，该平衡是建立在一定条件下的平衡，如果条件改变，平衡将发生移动，D项不正确。
4．天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为：CH4＋2O2CO2＋2H2O，C3H8＋5O23CO2＋4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采用的正确措施是( )
A．减少空气进入量，增大石油气进入量
B．增大空气进入量，减少石油气进入量
C．减少空气进入量，减少石油气进入量
D．增大空气进入量，增大石油气进入量
解析：选B 结合天然气和液化石油气燃烧的化学方程式可知，等物质的量的两燃料燃烧时，后者需要空气较多，故应增大空气进入量或减少石油气进入量，B正确。
5．中国锅炉燃烧采用沸腾炉的逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于( )
①增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源
②减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成
③提高煤炭的热效率并减少CO的排放
④使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析：选B 燃烧炉只是促使燃料燃烧充分，提高燃料的利用率并减少CO的排放，并不能增大煤炭燃烧时的燃烧热，也无法减少SO2气体的形成。
6.如图是可逆反应：X2＋3Y22Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是( )
A．t2～t3时，各物质的浓度不再发生变化
B．t2时，反应未达到限度
C．t2～t3时，反应已停止进行
D．t1时，反应只向正反应方向进行
解析：选A t2～t3时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，各物质的浓度不再发生变化，A正确；t2时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，即反应达到限度，B错误；t2～t3时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，但反应速率不为0，反应没有停止，C错误；t1时正反应速率大于逆反应速率，反应向正反应方向进行的同时也向逆反应方向进行，只是向正反应方向进行的程度大，D错误。
7．下列说法不正确的是( )
A．当平衡体系中各物质的浓度相等时，化学反应一定达到平衡状态
B．对某一可逆反应，当正、逆反应速率相等时，各组分的浓度一定保持不变
C．甲、乙两个容积相同、温度恒定且密闭容器中，分别充入2 mol NH3、1 mol N2和3 mol H2，平衡时，甲和乙的压强是相同的
D．化学平衡建立前，v(正)≠v(逆)，达到化学平衡后v(正)＝v(逆)
解析：选A 达到化学平衡状态时各组分浓度保持不变，但不一定相等，A错误；可逆反应正、逆反应速率相等时，达到平衡状态，各组分浓度保持不变，B正确；两容器中是加入不同物质建立的等效平衡，达到平衡状态时，两容器中压强相等，C正确；化学平衡建立前正、逆反应速率不等，但达到平衡状态时正、逆反应速率相等，D正确。
8．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前硫酸的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3的说法不正确的是( )
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为0
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，则从反应开始到达平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
解析：选B 对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为产物，反应只能进行到一定限度。在达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，最终正、逆反应速率相等，即达到平衡，此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化，但反应并没有停止，正、逆反应都依然进行着。
9．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：①2C＋O22CO；②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。该炼铁工艺中，焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．反应①②都有一定限度
解析：选D 反应①②都是可逆反应，都有一定的限度，因此反应①中的碳和反应②中的CO不能完全转化，致使焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。
10．在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如图所示。
(1)根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为______；反应平衡时c(H2)＝___________________________________________________________________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填标号)。
A．CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为零
解析：(1)由图可知第10 min时反应达到平衡，即v(CO)＝v(CO2)＝＝＝0.003 mol·L－1·min－1，反应时转化的浓度之比＝化学方程式的化学计量数之比，即Δc(H2)＝Δc(CO2)＝0.03 mol·L－1。
(2)达到平衡状态的标志是各物质的百分含量保持一定，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为0。
答案：(1)0.003 mol·L－1·min－1 0.03 mol·L－1 (2)AC
11．在2 L容器中有3种物质进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图。反应在t时刻达到平衡，如图所示：
(1)该反应的化学方程式是_________________________________________________。
(2)反应起始至t，Y的平均反应速率是________。
(3)关于该反应的说法正确的是________(填标号)。
A．到达t时刻该反应已停止
B．在t时刻之前X的消耗速率大于它的生成速率
C．在t时刻正反应速率等于逆反应速率
D．在t时刻达到平衡是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等
解析：(1)由图像知，从0～t，n(X)减小，n(Y)增加，n(Z)增加，可以确定X为反应物，Y、Z为生成物，从0～t，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.8∶1.2∶0.4＝2∶3∶1。故该反应的化学方程式为2X3Y＋Z。
(3)化学平衡是一种动态平衡，故A错；在t时刻之前，可逆反应尚未达到化学平衡，此时v正(X)>v逆(X)，故B对；在t时刻，可逆反应已达化学平衡，此时正、逆反应速率相等，故C对；在t时刻达到平衡是因为此时反应混合物中各组分的浓度不再变化，故D错。
答案：(1)2X3Y＋Z (2) mol·L－1·min－1 (3)BC
B级—选考等级考试增分练
1．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( )
A．SO2为0.4 mol，O2为0.2 mol
B．SO2为0.25 mol
C．SO2、SO3均为0.15 mol
D．SO3为0.4 mol
解析：选B 由于2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为可逆反应，只有SO3完全转化为SO2和O2时，才能得到A项数据，但反应不能完全进行，A错误；反应逆向进行可能得到SO2为0.25 mol，B正确；根据硫原子守恒，SO2、SO3物质的量之和应为0.4 mol，C错误；SO2和O2完全转化为SO3时才能得到0.4 mol SO3，但该反应不可能进行到底，D错误。
2．常温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
(1)若反应进行到某时刻t时，nt(N2)＝13 mol，nt(NH3)＝6 mol，则a的值为____________。
(2)反应达平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标准状况下)，其中NH3的体积分数为25%，计算平衡时NH3的物质的量为__________________。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比为________(写最简整数比，下同)。
(4)原气体中a∶b＝_____________________。
(5)达到平衡时混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝_____________________。
解析：(1)反应进行到某时刻t时生成6 mol NH3，消耗3 mol N2和9 mol H2，则a－3＝13，解得a＝16。
(2)平衡时716.8 L(标准状况下)气体的物质的量为32 mol，则n(NH3)＝32 mol×25%＝8 mol。
(3)根据三段式法有：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始/mol 16 b
转化/mol 4 12 8
平衡/mol 12 b－12 8
则12＋(b－12)＋8＝32，解得b＝24；
原混合气体物质的量＝a＋b＝16＋24＝40，平衡时混合气体为32 mol，即n始∶n平＝5∶4。
(4)原混合气体中a∶b＝16∶24＝2∶3。
(5)平衡时N2、H2、NH3分别为12 mol、12 mol和8 mol，即n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝3∶3∶2。
答案：(1)16 (2)8 mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)3∶3∶2
3．t1℃时，将2 mol SO2和1 mol O2通入体积为2 L的恒温恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，2 min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O2还剩余0.8 mol，请填写下列空白：
(1)从反应开始到达化学平衡，生成SO3的平均反应速率为____________；平衡时SO2转化率为________。
(2)下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是________(填标号)。
A．容器内压强不再发生变化
B．SO2的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗2n mol SO2的同时消耗n mol O2
E．相同时间内消耗2n mol SO2的同时生成n mol O2
(3)t2℃时，若将物质的量之比n(SO2)∶n(O2)＝1∶1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%。SO2的转化率为________。
解析：(1) 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始浓度/(mol·L－1) 1 0.5
转化浓度/(mol·L－1) 0.2 0.1 0.2
平衡浓度/(mol·L－1 ) 0.8 0.4 0.2
v(SO3)＝＝0.1 mol·L－1·min－1
平衡时SO2转化率＝×100%＝20%。
(2)反应前后体积不同，即压强不再发生变化达到平衡，A正确；SO2的体积分数不再改变，达到平衡状态，B正确；反应中遵循原子守恒，不能由此判断是否平衡，C错误；反应同向进行，不能由此判断是否平衡，D错误；消耗2n mol SO2的同时生成n mol O2，即符合正逆反应速率相等，达到平衡状态，E正确。
(3)设SO2、O2的物质的量均为1 mol，反应过程中总物质的量减小了2 mol×20%＝0.4 mol，由2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，可知当总的物质的量减小0.4 mol时，SO2反应了0.8 mol，其转化率为80%。
答案：(1)0.1 mol·L－1·min－1 20%
(2)ABE (3)80%
4．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)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应，在第5 s时，NO的转化率为________________。
(2)如图中表示NO2变化曲线的是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________________________________________________________________________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是____________。
a．v(NO2)＝2v(O2) B．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2) D．容器内密度保持不变
解析：(1)由表格中数据可知反应进行至3 s时，NO的物质的量保持不变，可说明该反应为可逆反应。反应至5 s时，消耗n(NO)＝0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，即NO的转化率＝×100%＝65%。(2)随着反应不断进行，c(NO2)逐渐增大，达到平衡时消耗0.013 mol NO，即c(NO2)最大值为0.013 mol÷2 L＝0.006 5 mol·L－1，即曲线b可表示NO2浓度变化。0～2 s内反应中消耗0.020 mol－0.008 mol＝0.012 mol NO，则消耗0.006 mol O2，v(O2)＝＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。(3)未指明反应进行的方向，无法判断是否达到平衡，a错误；反应前后体积不同，当压强保持不变时，达到平衡状态，b正确；NO和O2的速率符合化学计量数关系且方向不同，达到平衡状态，c正确；容器内密度始终保持不变，不能判断是否达到平衡状态，d错误。
答案：(1)是 65% (2)b 1.5×10－3mol·L－1·s－1 (3)bc
素养提升课 实验活动与科学探究
实验活动6——化学能转化成电能
实验目的
1.理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。
2.认识原电池的构成要素及其作用。
实验用品
实验仪器
烧杯、导线、电流表
实验试剂
锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸
[实验步骤]
实验(一) 电极材料的实验
1．用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转；用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。
电极材料
电流表指针是否发生偏转
解释
锌片、铜片
不发生偏转
锌片、石墨棒
不发生偏转
导线中无
电流通过
2．将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象；再插入铜片，观察现象；取出铜片，插入石墨棒，观察现象。
电极材料
实验现象
解释
锌片
锌片表面产生气泡
锌是活泼金属，与稀硫酸发生置换反应生成氢气
锌片、
铜片
锌片表面产生气泡，铜片表面无明显现象
锌是活泼金属，与稀硫酸发生置换反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应
锌片、
石墨棒
锌片表面产生气泡，石墨棒无明显现象
锌是活泼金属，与稀硫酸发生置换反应生成氢气，石墨棒与稀硫酸不反应
实验(二) 原电池实验
如下表所示，选择不同的电极材料以及稀硫酸、导线和电流表，组装原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。
电极材料
实验现象
解释
锌片、铜片
电流表指针发生偏转，铜片上产生气泡
该装置构成原电池，铜片为正极，锌片为负极
锌片、石墨棒
电流表指针发生偏转，石墨棒上产生气泡
该装置构成原电池，石墨棒为正极，锌片为负极
铜片、石墨棒
电流表指针不偏转，铜片、石墨棒均无明显现象
不能构成原电池，无电流产生
[问题设计]
1．试着描述一下原电池的工作原理？
提示：负极失电子发生氧化反应，电子通过导线流向正极，正极得电子发生还原反应；溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，这样外电路中的电子和溶液中的阴阳离子分别发生定向移动，构成闭合回路产生电流，使化学能转化为电能。
2．思考原电池的构成需要哪些条件？
提示：①有一个能自发进行的放热的氧化还原反应；②具有两个活动性不同的电极，一般为金属或石墨；③要有电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
3．组装原电池时的操作应注意哪些问题？
提示：①电极材料活动性不同，且至少有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应；②电极可用导线连接或直接接触。
4．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？
提示：可以，因为Fe也能与稀硫酸发生氧化还原反应；铁片作负极发生氧化反应，铜片作正极发生还原反应，同样可以形成原电池。
实验活动7——化学反应速率的影响因素
实验目的
1.体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。
2.理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。
实验用品
实验仪器
烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表
实验试剂
0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液、0.1 mol·L－1 H2SO4溶液、10%H2O2溶液、1 mol·L－1 FeCl3溶液、MnO2粉末、蒸馏水
[实验原理]
1．硫代硫酸钠与硫酸的反应
硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫：
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
反应生成的硫使溶液出现乳白色浑浊，比较浑浊现象出现所需时间的长短，可以判断该反应进行的快慢。在不同浓度和温度条件下分别进行上述反应，并比较其反应快慢，可以看出反应物浓度和温度对该反应速率的影响。
2．过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察氧气产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响。
[实验步骤]
实验(一) 探究浓度对化学反应速率的影响
取两支大小相同的试管，分别加入2 mL和1 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，向盛有1 mL Na2S2O3溶液的试管中加入1 mL蒸馏水，摇匀。再同时向上述两支试管中加入2 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。
实验
编号
加入0.1 mol·L－1
Na2S2O3溶液的体积/mL
加入水的体积/mL
加入0.1 mol·L－1
H2SO4溶液的体积/mL
出现浑浊
的快慢
1
2
0
2
快
2
1
1
2
慢
实验(二) 探究温度对化学反应速率的影响
取两支大小相同的试管，各加入2 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，分别放入盛有冷水和热水的两个烧杯中。再同时向上述两支试管中加入2 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。
实验
编号
加入0.1 mol·L－1
Na2S2O3溶液的体积/mL
加入0.1 mol·L－1
H2SO4溶液的体积/mL
水浴温度/℃
出现浑浊
的快慢
1
2
2
20
慢
2
2
2
80
快
实验(三) 探究催化剂对化学反应速率的影响
向三支大小相同的试管中各加入2 mL 10%H2O2溶液，再向其中的两支试管中分别加入少量MnO2粉末和2滴1 mol·L－1 FeCl3溶液，观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。
试管
编号
加入10%H2O2
溶液的体积/mL
催化剂的种
类及用量
气泡出现
的快慢
1
2
少量MnO2粉末
快
2
2
2滴1 mol·L－1
FeCl3溶液
快
3
2
无
慢
[问题设计]
1．在通常情况下，铁与冷水或热水都不发生反应，但红热的铁与水蒸气则可发生反应，生成Fe3O4和H2。试从反应条件的角度思考并解释这一事实。
提示：铁与冷水或热水不发生反应是因为温度低，反应太慢，所以看不到明显反应，红热的铁温度较高与水蒸气反应较快，所以发生反应生成Fe3O4和H2。
2．外界条件对化学反应速率有怎样的影响？
提示：浓度越大，温度越高反应速率越快，使用催化剂能改变化学反应速率。
3．完成该实验应注意哪些问题？
提示：为了使实验获得的结论正确，在研究某一影响因素时要保证其他因素相同，即注意控制变量。
微项目——研究车用燃料及安全气囊(利用化学反应解决实际问题)
1．了解汽车燃料，尝试选择、优化车用燃料，建立化学反应中物质变化与能量变化的关联，初步形成利用化学反应中的物质变化和能量变化指导生产实践的基本思路。
2．通过设计安全气囊，初步形成从化学反应中的物质变化和能量变化及反应速率的视角科学解决问题的思路。
一、选择车用燃料
1．车用燃料的历史变迁
第一阶段：1769年，法国人居纽制造了利用煤燃烧产生的蒸汽驱动三轮汽车。
第二阶段：1885年，德国工程师卡尔·本茨制造了第一辆汽油机三轮汽车。
时至今日：人们依然在探索、优化车用燃料，各种新能源汽车层出不穷，未来更优的车用燃料值得期待。
2．化学反应中能量的变化原因：化学反应中旧化学键断裂吸收的能量小于新化学键形成释放的能量，则化学反应整体表现为释放能量的反应，利用释放能量的化学反应能更好的服务于生活。
3．车用燃料的选择探究。
[问题设计]
1．庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一，试利用图示的方法说明庚烷燃烧过程中发生能量变化的根本原因。
提示：断裂旧键吸收的能量(E1)小于形成新键释放的能量(E2)如图
2．某同学根据所查阅的资料，绘制了三种可燃物在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图。根据示意图，你认为哪种物质更适合作为车用燃料，为什么？
提示：放出热量越多越好，所以不考虑可燃物C，可燃物A与可燃物B放出的热量差不多，但是可燃物A达到燃点所需能量少，所以A更适合作为车用燃料。
3．从化学反应中能量变化的角度分析，选择车用燃料时主要应考虑哪些因素？除此之外，从环保角度看还需要考虑哪些问题？
提示：选择车用燃料要考虑的问题：①燃料燃烧放出能量的多少；②燃料是否易燃，燃烧是否充分；③燃料是否易于储存和运输；④燃料的安全问题。从环保角度还要考虑燃料燃烧时对环境的影响，尽量减少对环境的污染。
[项目总结] 车用燃料的选择应考虑的问题
(1)选择发生化学反应是放出能量多的燃料作为车用燃料。
(2)达到燃料燃点需要吸收的能量少的燃料。
(3)选择来源广，价格低，燃烧生成物对环境危害小或无污染的燃料。
二、设计安全气囊
1．现代安全气囊系统由碰撞传感器、缓冲气囊、气体发生器及其控制系统等组成。如图所示：
2．目前，汽车安全气囊系统中使用的气体发生剂主要由叠氮化钠(NaN3)、三氧化二铁、硝酸铵等物质按一定比例混合而成。叠氮化钠受到撞击后迅速分解，产生氮气和金属钠，同时释放大量的热，硝酸铵吸收反应释放的热，金属钠会与铁的氧化物反应生成铁和较为安全的氧化钠。
[问题设计]
1．气体发生器中的物质应具有哪些性质？
提示：①产气量大，产气速度快；②产物清洁无毒、低腐蚀或无腐蚀。
2．如何选择安全气囊的气体发生剂？
提示：选择安全气囊的气体发生剂时，不仅要考虑所选物质的性质，还需要关注所发生反应中的物质变化、能量变化和反应的化学反应速率，科学、合理的利用化学反应。
[项目总结]
科学合理利用化学反应造福人类
1．利用化学反应中的物质变化
根据物质的性质制作我们需要的产品。或根据生产生活的需要，合理选择适当的反应制备我们需要的物质，例如煅烧石灰石制取生石灰，太阳能光解水制氢等。
2．利用化学反应中的能量变化
利用化学能转化为电能、热能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。如利用化学能、热能的转化选择合适的车用燃料。利用铝与氧化铁的反应产生的热量焊接钢轨，通过电池利用铝与氧气的反应产生的电能供电等。
A卷—学业水平达标验收
1．下列说法正确的是( )
A．物质发生化学变化都伴随着能量变化
B．任何反应中的能量变化都表现为热量变化
C．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D．即使没有物质的变化，也可能有能量的变化
解析：选A 化学反应中均伴随能量变化，一般表现为吸热反应或放热反应，A正确；化学反应中能量变化，不一定都表现为热量变化，能量可能转化为电能、光能等，B错误；伴有能量变化的物质变化也可能是物理变化，如浓硫酸稀释，C错误；物质的变化是能量变化的基础，有能量的变化一定有物质变化，D错误。
2．在不同条件下进行反应：A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)，反应速率最快的是( )
A．v(A2)＝0.05 mol·L－1·s－1
B．v(B2)＝0.6 mol·L－1·s－1
C．v(AB3)＝0.5 mol·L－1·s－1
D．缺乏依据，无法比较
解析：选C 将各物质的反应速率均转化为A的速率，则B项，v(A2)＝0.2 mol·L－1·s－1，C项，v(A2)＝0.25 mol·L－1·s－1，故C项反应速率最快。
3．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )
A．①③②④ B．①③④②
C．③④②① D．③①②④
解析：选B ①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极；①③相连时，①为负极；②④相连时，②上有气泡逸出，说明④为负极；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极。综上所述可知，这四种金属活动性由大到小的顺序为①③④②。
4．下列电池不属于化学电池的是( )
A
B
C
D
铅酸蓄电池
太阳能电池
锌锰电池
镍镉电池
解析：选B 铅酸蓄电池、锌锰电池、镍镉电池都是将化学能转化为电能，属于化学电池；太阳能电池是将太阳能转化为电能，不属于化学电池，B符合题意。
5．下列关于反应速率的说法错误的是( )
A．反应速率用于衡量化学反应进行的快慢
B．可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率都为0
C．决定反应速率的主要因素是反应物的性质
D．增大反应物浓度，提高反应温度都能增大反应速率
解析：选B 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，A正确；可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率相等但均不为0，B错误；反应物自身性质是决定化学反应速率的主要因素，C正确；增大反应物浓度、升高温度、使用催化剂等均能增大反应速率，D正确。
6．如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是( )
A．图a表示的是吸热反应的能量变化
B．图b中反应物比生成物稳定
C．图a可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化
D．图a不需要加热就一定能发生，图b一定需要加热才能发生
解析：选B A项，图a中反应物的总能量高于生成物的总能量，表示的是放热反应的能量变化，错误；B项，图b中反应物的总能量低于生成物的总能量，能量越低越稳定，则反应物比生成物稳定，正确；C项，图a表示的是放热反应，而氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应是吸热反应，错误；D项，反应条件与反应放热还是吸热没有关系，错误。
7.目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是( )
A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应
C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂
解析：选C 氢氧燃料电池的负极通入H2，发生氧化反应；正极通入O2，发生还原反应，故B正确。原电池都是将化学能转化为电能的装置，故A正确。推广氢能的关键是寻找合适的催化剂，利用太阳能分解水，故D正确。
8．在2NO2(红棕色)N2O4(无色)的可逆反应中，下列状态一定属于平衡状态的是( )
A．N2O4和NO2的分子数比为1∶2
B．N2O4和NO2的浓度相等
C．平衡体系的颜色不再改变
D．单位时间内有1 mol N2O4变为NO2的同时，有1 mol NO2变为N2O4
解析：选C 达到平衡状态时各组分浓度保持不变，但N2O4和NO2分子数比不一定为1∶2，A错误；平衡时二者浓度也不一定相等，B错误；反应混合物颜色不再变化，说明NO2浓度不变，即反应达到平衡状态，C正确；反应达到平衡时，单位时间内1 mol N2O4变为NO2的同时，应有2 mol NO2变为N2O4，D错误。
9.如图是锌片和铜片在稀硫酸中所组成的原电池装置，c、d为两个电极。下列有关的判断不正确的是( )
A．电池工作的过程中，d电极上产生气泡
B．电池工作时，溶液中SO向d移动
C．c为负极，发生氧化反应
D．电池工作的过程中，溶液中SO浓度基本不变
解析：选B A项，由电流方向知，c电极为负极，d电极为正极，溶液中的H＋在正极得电子生成氢气，正确；B项，d是正极，溶液中的阳离子移向d电极，SO向c极移动，错误；C项，c为负极，发生氧化反应，正确；D项，电池工作过程中，溶液中SO浓度基本不变，正确。
10．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v＝
解析：选D 催化剂能同等程度改变正、逆反应速率，A错误；增大反应体系压强的方法有多种，当向反应体系中充入无关气体时，压强增大，但反应速率不变，B错误；降低温度减慢反应速率，达到平衡的时间增长，C错误；根据题中信息可知v(SO3)＝＝，D正确。
11.某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述正确的是( )
A．a和b不连接时，铁片上会有H2产生
B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．a和b用导线连接时，电子由a流向b
D．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
解析：选D a、b不连接时，Fe能与溶液中Cu2＋发生置换反应生成Cu，A错误；导线连接时构成原电池，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；构成原电池时，电子从负极流出经导线流回正极，即从b极流向a极，C错误；无论a和b是否连接，均是Fe溶解发生氧化反应，溶液由Cu2＋逐渐变成Fe2＋，即从蓝色逐渐变成浅绿色，D正确。
12.某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是( )
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：选B 根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌片作负极，A错误；铜片作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，B正确；该装置为原电池装置，是将化学能转化成电能的装置，C错误；根据原电池的工作原理，电子从负极经导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，D错误。
13．一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体并发生反应，反应中各物质的物质的量的变化如图所示，对该反应的推断合理的是( )
A．该反应的化学方程式为3B＋4D6A＋2C
B．反应进行到1 s时，v(A)＝v(D)
C．反应进行到6 s时，B的平均反应速率为
0．05 mol·L－1·s－1
D．反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等
解析：选C 各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比，Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝1.2 mol∶0.6 mol∶0.8 mol∶0.4 mol＝6∶3∶4∶2，即化学方程式为3B＋4C6A＋2D，A错误；根据该反应可知v(A)∶v(D)＝3∶1，B错误；反应进行到6 s时，v(B)＝＝0.05 mol·L－1·s－1，C正确；反应中各物质的反应速率之比始终等于计量数之比，D错误。
14．甲：在试管中加入1 g粉末状大理石，加入4 mol·L－1盐酸20 mL(过量)；乙：在试管中加入2 g颗粒状大理石，加入4 mol·L－1盐酸20 mL(过量)；下列CO2生成体积(折算成标准状况)V(CO2)同反应时间t的关系曲线图合理的是( )
解析：选D 甲、乙试管中大理石的状态和质量不同，甲中1 g粉末状的大理石，乙中2 g颗粒状的大理石，产生气体的速率甲比乙快，产生气体的量乙是甲的2倍，因此甲曲线比乙曲线斜率大，乙曲线比甲曲线气体体积大，甲比乙先反应完，分析比较可知D项正确。
15．根据如图所示示意图，下列说法不正确的是( )
A．反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，能量增加(b－a) kJ·mol－1
B．该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
C．1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ
D．1 mol C(g)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ
解析：选C 由图可知，该反应为吸热反应，反应的热化学方程式可表示为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝(b－a) kJ·mol－1，A项正确；该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B项正确；根据图像可知1 mol C(s)和1 mol H2O(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ，而1 mol H2O(l)变为1 mol H2O(g)时要吸收热量，因此1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量大于131.3 kJ，C项错误；由图可知，1 mol C(g)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ，D项正确。
16．某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案。
(1)甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，观察到的现象是_______________、______________、______________。说明反应放热。
(2)乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带有支管的试管中，支管接①(U形管)，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，①中看到的现象是________________________________________，说明该反应放热。
(3)丙方案：盛放有生石灰且带支管的试管中，支管接的导管中盛适量无水硫酸铜粉末，导管中看到的现象是___________________________，说明反应放热，原因是______________________________________________。
解析：(1)甲方案：胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，生石灰可以和水反应生成氢氧化钙，会看到小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生，温度计温度上升。(2)乙方案：①生石灰可以和水反应生成氢氧化钙，反应会产生大量的热，导致带支管的试管中气压增大，所以会看到U形管左边水柱下降，右边水柱上升。(3)丙方案：生石灰与水反应放出了热量，使水蒸发，无水硫酸铜与水反应生成了蓝色硫酸铜晶体，证明了该反应放热。
答案：(1)小试管中固体变成乳状 同时有大量水蒸气产生 温度计温度上升
(2)U形管左边水柱下降，右边水柱上升
(3)无水硫酸铜粉末变蓝色 水和生石灰反应放出热量，使水蒸发
17．恒温恒容下，将2 mol A气体和4 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)，2 min达平衡，测得平衡时A的物质的量为1.2 mol ，C的浓度为0.8 mol·L－1。
(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为________。
(2)x＝________。
(3)A的转化率与B的转化率之比为________。
(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。
A．压强不再变化
B．气体密度不再变化
C．气体的平均相对分子质量不再变化
D．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
解析：(1)根据2 min达平衡时C的浓度增加0.8 mol·L－1，可知v(C)＝＝0.4 mol·L－1·min－1。
(2)根据三段式法 2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)
起始/mol 2 4
转化/mol 0.8 0.4 2 L×0.8 mol·L－1
平衡/mol 1.2 3.6 1.6
即Δn(A)∶Δn(C)＝0.8 mol∶1.6 mol＝2∶x，解得x＝4。
(3)A的转化率与B的转化率之比＝∶＝4∶1。
(4)反应前后气体总体积不同，当压强不再变化时，达到平衡状态，A正确；反应有固体生成，当气体密度不变时达到平衡状态，B正确；反应前后气体体积不同，当气体的平均相对分子质量不再变化时，达到平衡状态，C正确；A和B的消耗速率均表示正反应速率，不能由此判断反应是否达到平衡，D错误。
答案：(1)0.4 mol·L－1·min－1 (2)4 (3)4∶1 (4)ABC
18.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)在如图构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为________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____________。
②能说明该反应已达到平衡状态的是________。
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________极(填“正”或“负”)，通入氧气的一极的电极反应式为____________________________________________________________________________。
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，因容器的容积以及气体的总质量不变，则容器内密度保持不变，不能用于判断反应是否达到平衡状态，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。
答案：(1)热
(2)①0.015 mol·L－1·min－1 ②ad
(3)负 O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B卷—选考等级考试检测
1．下列有关化学反应速率和限度的说法中，不正确的是( )
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：选B A项，使用催化剂，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．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．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
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：选A 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形成，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。
3．在一定温度下，可逆反应2A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)达到平衡的标志是( )
A．C的生成速率和B的消耗速率相等
B．v正(A)＝2v正(B)
C．2v正(A)＝v逆(B)
D．反应混合物中A、B、C、D的质量分数不再发生变化
解析：选D A项，B是反应物，C是生成物，在任何情况下C的生成速率和B的消耗速率相等，因此不能判断反应是否处于平衡状态，错误；B项，v正(A)＝2v正(B)中，v都表示正反应方向，不能判断反应是否处于平衡状态，错误；C项，当v正(A)＝2v逆(B)时反应达平衡状态，而2v正(A)＝v逆(B)表示的反应向逆反应方向进行，错误；D项，反应混合物中A、B、C、D的质量分数不再发生变化，反应处于平衡状态，正确。
4．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．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A H2分子共价键断裂时吸收的热量比I2蒸气分子共价键断裂时吸收的热量多，H2分子比I2蒸气稳定，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。
5．在密闭容器里，通入a mol A(g)和b mol 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( )
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：选D 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。
6.如图为某课外小组自制的氢氧燃料电池，a、b均为石墨。下列叙述不正确的是( )
A．a电极是负极，该电极上发生氧化反应
B．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
C．b极反应是O2＋4H＋＋4e－===4H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有广泛应用前景的绿色能源
解析：选C 通入H2的电极为负极，通入O2的电极为正极，即a极为负极，发生氧化反应，A正确；总反应式为2H2＋O2===2H2O，B正确；O2在正极发生还原反应，KOH溶液为电解质溶液，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；该电池能量转化率高，且无污染，属于具有广泛应用前景的绿色能源，D正确。
7．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( )
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：选D 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。
8．将V1 mL 1.00 mol·L－1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22 ℃
B．该实验表明化学能可能转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.0 mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析：选B 分析表中数据，当加入盐酸5 mL、NaOH溶液45 mL时，反应后温度为22 ℃，故实验时环境温度低于22 ℃，A错误；中和反应为放热反应，B正确；加入HCl溶液30 mL时反应放热最多，此时酸碱正好完全中和，c(NaOH)＝1.0 mol·L－1×30 mL÷20 mL＝1.5 mol·L－1，C错误；有水生成的反应不一定是放热反应，如H2还原CuO为吸热反应，D错误。
9．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量
②将容器的体积减小一半
③保持体积不变，充入氮气使体系的压强增大
④保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大
A．①② B．②③
C．①③ D．③④
解析：选C C为固态物质，增加其用量对反应速率几乎无影响，①正确；容器体积减小，则混合物中各组分浓度增大，反应速率加快，②错误；充入氮气使体系的压强增大，容器体积不变，混合物中各组分浓度保持不变，化学反应速率不变，③正确；保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大，混合物中各组分浓度减小，反应速率减慢，④错误。
10.MgH2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法不正确的是( )
A．石墨电极是该电池的正极
B．石墨电极上发生还原反应
C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋
D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再由石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
解析：选D 电池工作时，电解质溶液中是阴阳离子的定向移动，故D不正确。
11．在一定温度下，将1 mol A和2 mol B放入容积为5 L的某密闭容器中发生反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋2D(g)。5 min后达到平衡，测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L－1，则下列叙述不正确的是( )
A．在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02 mol·L－1·min－1
B．平衡时B的转化率为50%
C．平衡时B的体积分数约为33.3%
D．初始时的压强与平衡时的压强比为4∶5
解析：选C 5 min内容器内B减少0.2 mol·L－1，则生成C为0.1 mol·L－1，即v(C)＝0.1 mol·L－1÷5 min＝0.02 mol·L－1·min－1，A正确；反应消耗B为0.2 mol·L－1×5 L＝1 mol，平衡时B的转化率为×100%＝50%，B正确；平衡时消耗1 mol B，生成0.5 mol C和1 mol D，A是固态，平衡时B的体积分数为×100%＝40%，C错误；由于A是固态，初始与平衡时的压强比为＝4∶5，D正确。
12．铅酸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( )
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：选D 由铅酸蓄电池的总反应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；由铅酸蓄电池的总反应可知，硫酸被消耗，pH不断增大，故D正确。
13.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( )
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：选C 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。
14．据最近媒体报道，化学研究人员开发了一种可充电锌空气电池，这种电池的电解质溶液为KOH溶液，储电量是锂电池的五倍，而且更安全、更环保，其反应原理为2Zn＋O2＋4KOH＋2H2O2K2Zn(OH)4。下列说法正确的是( )
A．放电时，负极反应式为Zn＋2e－＋4OH－===Zn(OH)2↓
B．放电时，电路中通过4 mol电子，消耗22.4 L氧气
C．充电时，电解质溶液中OH－浓度逐渐增大
D．充电时，电解质溶液中K＋向正极移动，且发生氧化反应
解析：选C 放电时，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，选项A错误；放电时，电路中通过4 mol电子，则消耗标准状况下22.4 L氧气，选项B错误；充电时，电解池阴极反应为Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，选项C正确；充电时阳离子向阴极移动，即充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，选项D错误。
15.一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)C(g)＋2D(s)。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是( )
A．若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态
B．2 min后，加压会使正反应速率加快，逆反应速率变慢
C．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D．开始到平衡，用A表示的化学反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
解析：选D 产物D为固体，因此容器体积恒定时，若混合气体的密度不再改变，则混合气体的质量一定不再改变，反应一定达到平衡状态，A项错误；若缩小体积增大压强，正、逆反应速率均加快；若容器体积不变，充入与反应无关的气体，虽然容器总压强增大，但体系内各物质浓度不变，正、逆反应速率均不变，B项错误；
3A(g) ＋ B(g)C(g)＋2D(s)
起始/mol 3 1 0 0
转化/mol 1.2 0.4 0.4 0.8
平衡/mol 1.8 0.6 0.4 0.8
A的转化率为×100%＝40%，B的转化率为×100%＝40%，二者之比为1∶1，C项错误；v(A)＝＝0.3 mol·L－1·min－1，D项正确。
16．影响化学反应速率的因素很多，某校化学小组用实验的方法进行探究：他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5 mol·L－1、2 mol·L－1、18.4 mol·L－1)设计实验方案来研究影响化学反应速率的因素。
甲同学研究的实验报告如下表：
实验步骤
现象
结论
①分别取等体积的2 mol·L－1的硫酸于试管中；
②__________________
反应速率：Mg＞Fe，Cu不反应
金属的性质越活泼，反应速率越快
(1)表中实验步骤②为________________________________________________________________________。
(2)甲同学的实验目的是________________；要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是________________________________________________________________________。
乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用如图所示装置进行定量实验。
(3)乙同学在实验中应该测定的数据是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙同学完成该实验应选用的实验药品是________________；该实验中不选用某浓度的硫酸，理由是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)甲同学是探究几种不同金属本身的性质与化学反应速率的关系，固体表面积的大小对化学反应速率有影响，因此要选用大小、形状相同的金属。(2)要达到甲同学的实验目的，需保证在相同的温度下进行该实验。(3)乙同学是探究浓度对化学反应速率的影响，利用图示装置完成实验，在实验中应测定一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需时间)。(4)乙同学完成该实验需要用到的金属是Mg或Fe，用到0.5 mol·L－1硫酸和2 mol·L－1硫酸；该实验中不能选用18.4 mol·L－1硫酸，因为Mg与18.4 mol·L－1硫酸反应生成SO2(有刺激性气味)，Fe在18.4 mol·L－1硫酸中钝化，无法得出实验结论等。
答案：(1)分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg
(2)研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系 温度相同
(3)一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需时间)
(4)Mg(或Fe)、0.5 mol·L－1硫酸、2 mol·L－1硫酸 常温下Mg与18.4 mol·L－1硫酸反应生成SO2，Fe在18.4 mol·L－1硫酸中钝化
17.如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
请回答下列问题：
(1)当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为________(填“a”或“b”)。当反应中收集到标准状况下224 mL气体时，消耗的电极质量为________g。若电解质为稀硫酸溶液时，负极的电极反应式为________________________________________________________________________。
(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则甲烷应通入________极(填“a”或“b”，下同)，电子从________极流出，a极的电极反应式为______________________________________________________________。
解析：(1)此时Al为负极，Cu为正极，正极是H＋被还原放出H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。
(2)NaOH溶液为电解质溶液时，a(Al)为负极，b(Mg)为正极，根据2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑和生成标准状况下224 mL H2，可求出消耗Al的质量为0.18 g。若电解质溶液为硫酸时，Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋。(3)燃料电池中CH4等燃料气体从负极(b)通入，氧化剂(如O2)从正极(a)通入，电子从负极(b)流出并流回正极(a)；碱性条件下正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑
(2)b 0.18 Mg－2e－===Mg2＋
(3)b b O2＋4e－＋2H2O===4OH－
18．(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，如图能正确表示该反应中能量变化的是________。
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
OO
H—O
键能/(kJ·mol－1)
436
496
463
则生成1 mol水可以放出热量________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________(填“Cu”或“Fe”)；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液中阳离子移向________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________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________________；x＝________。若反应经2 min达到平衡，平衡时C的浓度________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，1 mol 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。
答案：(1)A 242 (2)Cu 还原 正 0.2
(3)0.2 mol·L－1·min－1 2 小于
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