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专题6达标检测-2022版化学必修第二册 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份专题6达标检测-2022版化学必修第二册 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共14页。
专题6 化学反应与能量变化
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020山东泰安第一中学高一下期中)下列设备工作时,将化学能转化为电能的是 ( )
A
B
C
D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
2.(2020首都师范大学附属中学高一下期末)下列反应中,属于吸热反应的是 ( )
A.Na与H2O的反应
B.Al与盐酸的反应
C.NaOH与盐酸的反应
D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
3.(2020河北石家庄第二中学高一下期中)从能源开发、环境保护、资源利用等角度分析,下列说法正确的是( )
A.太阳能、风能、天然气和生物质能都是可再生能源
B.水煤气是一种二次能源,比煤直接燃烧污染小
C.研究采煤、采油新技术的目的就是提高产量以满足工业生产的需要
D.氢能是理想的清洁能源,目前储存与运输方便、安全
4.(2021黑龙江哈尔滨第三十二中学高一下期末)在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),0~5 min内H2的浓度减少了0.50 mol/L,则在这段时间内用H2表示的平均反应速率[mol/(L·min)]为 ( )
A.0.50 B.0.01 C.0.04 D.0.10
5.(2020黑龙江牡丹江第一高级中学高一下期末)某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
编号
电极材料
电解质溶液
电流表指针
1
Mg、Al
稀盐酸
偏转
2
Al、Cu
稀盐酸
偏转
3
Al、C(石墨)
稀盐酸
偏转
4
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏转
5
Al、Zn
浓硝酸
偏转
下列说法错误的是 ( )
A.实验1、2中铝所作的电极(正极或负极)不相同
B.实验2、3中铝电极的电极反应式均为Al-3e-Al3+
C.实验4中铝电极的电极反应式为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O
D.实验5中铝始终作原电池的负极
6.(2020北京第十二中学高一下期末)锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质接触直接反应会降低电池的能量转化效率,称为自放电现象。
根据上图判断下列说法不正确的是 ( )
A.两者正极材料不同
B.MnO2的放电产物可能是KMnO4
C.两者负极均为Zn失电子
D.原电池中Zn与H2SO4存在自放电现象
7.(2021福建南平高一下期末)对水样中M的分解速率的影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度[c(M)]随时间(t)变化的有关实验数据如下图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.其他条件相同时,水样的pH越小,M的分解速率越快
B.水样中添加Cu2+,能加快M的分解速率
C.由②③得,反应物浓度越大,M的分解速率越快
D.在0~20 min内,②中M的平均分解速率为0.015 mol·L-1·min-1
8.(2020天津静海第一中学高一下期中)在2 L恒温密闭容器中通入气体X并发生反应:2X(g)Y(g)(正反应放热),X的物质的量n(X)随时间t变化的曲线如图所示(图中的两条曲线分别代表有、无催化剂的情形),下列叙述正确的是 ( )
A.反应进行到a点时放出的热量多于反应进行到b点时放出的热量
B.实线表示使用催化剂的情形
C.b、c两点表明反应在相应的条件下达到了最大限度
D.反应从开始到a点的平均反应速率可表示为v(Y)=0.01 mol/(L·min)
9.(2020江苏南通高一下期中)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。已知H—H键的键能为436 kJ·mol-1、Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol-1、H—Cl键的键能为x,若1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g)放出183 kJ的热量,则x为 ( )
A.496 kJ·mol-1 B.431 kJ·mol-1
C.862 kJ·mol-1 D.248 kJ·mol-1
10.(2020北京房山高一下期末)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫的危害。在恒容密闭容器中,CO和H2S混合加热生成羰基硫的反应为CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)。下列说法能说明该反应已经达到化学平衡状态的是 ( )
A.正、逆反应速率都等于零
B.CO、H2S、COS、H2的浓度相等
C.CO、H2S、COS、H2在容器中共存
D.CO、H2S、COS、H2的浓度均不再变化
11.(2021 北京海淀八一学校高一下期末)氢氧燃料电池是一种常见化学电源,其工作原理示意图如下。下列说法正确的是 ( )
A.通H2的一极是正极,发生氧化反应
B.电子由b电极经导线流向a电极
C.b电极上发生还原反应,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O
D.H2SO4溶液的作用是传导电子
12.(2020江苏徐州高一下期中)反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的能量与反应过程的关系如图(a)所示;在恒容密闭容器中充入SO3(g),T1℃测得其中的SO3(g)和O2(g)的浓度随时间变化的关系如图(b)所示。下列说法正确的是 ( )
A.由图(a) 知,正反应为放热反应
B.图(b)中,SO3分解的平均速率0~1 min比1~2 min慢
C.图(b)中,P点时反应达到平衡状态
D.由图(b)可计算得到SO2的平衡浓度为0.3 mol·L-1
13.目前科学家已开发出一种新型燃料电池——固体氧化物电池,该电池用辛烷(C8H18)作燃料,电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子,下列说法正确的是 ( )
A.电池工作时,氧气发生氧化反应
B.电池负极的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-
C.电池负极的电极反应式:C8H18+25O2--50e-8CO2↑+9H2O
D.若消耗的O2为11.2 L(标准状况),则电池中有1 mol 电子发生转移
14.(2021 福建福州高一下期末)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的能量变化如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.该正反应为放热反应
B.该反应物总能量高于生成物总能量
C.吸热反应一定要加热后才能发生
D.2 mol S(g)、6 mol O(g) 生成2 mol SO3(g),共放出y kJ能量
15.(2021湖南高三二模)硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合,已知:2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l) ΔH=-632 kJ/mol。下列说法正确的是 ( )
A.电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O
B.电极a发生还原反应
C.每11.2 L H2S参与反应,有1 mol H+经质子固体电解质膜进入正极区
D.当电极a的质量增加64 g时,电池内部释放632 kJ的热能
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)(2020福建莆田第二十四中学高一下期中)为了探究化学反应的热效应,某兴趣小组进行了如下实验:
(1)将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应),立即塞紧带玻璃弯管的塞子,发现管内红墨水的液面高度如图所示。
①若如图1所示,发生的反应(假设没有气体生成)是 (填“放热”或“吸热”)反应,X可以是 (填化学式,只填一种即可)。
②若如图2所示,发生的反应(假设没有气体生成)是 (填“放热”或“吸热”)反应,以下选项中与其能量变化相同的是 (填字母)。
A.CO还原CuO的反应
B.CaCO3的分解反应
C.Al和Fe2O3的反应
(2)如图3所示,把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块铝片,再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题:
①实验中观察到的现象是:铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、 。
②产生上述现象的原因是 。
17.(11分)(2020 河北省重点中学高一下期末)某温度下,向体积为2 L的恒容密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2,在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。实验测得反应经5 min后达到平衡,此时混合物的总物质的量为5.6 mol,求:
(1)平衡时NH3的浓度为 mol·L-1。
(2)0~5 min内,v(H2)= mol·L-1·min-1。
(3)反应达到平衡时,N2的转化率为 。
(4)下列图像中能反映该反应能量变化的是 (填字母)。
(5)若将N2和H2合成氨的反应设计成如图所示的原电池,则通入N2的一极为 (填“正”或“负”)极。
18.(12分)H2O2是实验室常见的强氧化剂,在医疗上可用作消毒剂等。
(1)科学家正在开发一种利用O2和H2O作原料通过化合反应制取H2O2的方法,其原理如图所示。该方法制取H2O2的总反应方程式为 。
(2)为探究外界条件对H2O2分解速率的影响,相关实验设计如下表所示,请将表中内容补充完整。
试管
编号
实验目的
H2O2溶液
温度
水的体
积/mL
FeCl3溶
液体积
/mL
溶质
质量
分数
体积
/mL
Ⅰ
为编号Ⅱ
实验参照
12%
5.0
常温
0
0
Ⅱ
探究温度对反
应速率的影响
5.0
60 ℃
0
0
Ⅲ
为编号Ⅳ
实验参照
4.0%
5.0
常温
0
Ⅳ
4.0%
5.0
常温
0
1.0
(3)由铂(Pt)和金(Au)组成的纳米棒放入H2O2溶液中(如下图)。
则:Au一侧为电池的 (填“正”或“负”)极。
19.(11分)(2021安徽重点中学高一下期末)按要求回答下列问题:
(1)一定温度下,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),现向2 L恒容密闭容器中充入4.0 mol SO2和2.0 mol O2发生反应,测得n(O2) 随时间的变化如下表:
时间/min
1
2
3
4
5
n(O2)/mol
1.5
1.2
1.1
1.0
1.0
①0~2 min内,v(SO2)= 。
②达到平衡时SO3的物质的量浓度为 。
③下列可证明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.v(O2)=2v(SO3)
b.O2的物质的量浓度不再变化
c.每消耗1 mol O2,同时生成2 mol SO3
d.容器内压强保持不变
(2)已知可逆反应:2NO2(g)(红棕色)N2O4(g) (无色),正反应为放热反应。将装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶放入热水中,观察到的现象是 ,产生该现象的原因是 。
(3)某温度下的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图,则该反应的化学方程式为 。
20.(13分)某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:
实
验
序
号
实验
温度/
K
物质
溶液颜
色褪至
无色时
所需时
间/s
酸性KMnO4
溶液(含硫酸)
H2C2O4溶液
H2O
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
A
293
2
0.02
4
0.1
0
t1
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
V2
0.1
1
t2
(1)通过实验A、B,可探究 (填外界条件)的改变对反应速率的影响,其中V1= ,T1= ;通过实验 可探究温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若t1<8,则可以得出的结论是 。
(3)该反应中有无色无味气体产生且MnO4-被还原为Mn2+,写出相应反应的离子方程式: 。
(4)该小组的一位同学通过查阅资料发现,上述实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势如图所示,并认为造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应有某种特殊的作用,则该作用是 ,相应的粒子最可能是 (填符号)。
答案全解全析
专题6 化学反应与能量变化
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1.B 硅太阳能电池将太阳能转化为电能,A项错误;锂离子电池的放电过程是将化学能转化为电能,B项正确;太阳能集热器将太阳能转化为热能,C项错误;燃气灶将化学能主要转化成热能,D项错误。
2.D Na与H2O的反应为放热反应,A错误;Al与盐酸的反应为放热反应,B错误;NaOH与盐酸的反应为放热反应,C错误;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应,D正确。
3.B 天然气属于化石燃料,是不可再生能源,A项错误;水煤气是一种二次能源,它比煤燃烧充分,且无污染,B项正确;研究采煤、采油新技术的主要目的是降低开采成本,减少污染,提高效率,C项错误;氢能是理想的清洁能源,目前储存与运输问题还没得到很好的解决,D项错误。
4.D 在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),0~5 min内H2的浓度减少了0.50 mol/L,则在这段时间内用H2表示的平均反应速率v(H2)=0.50mol/L5min=0.10 mol/(L·min)。
5.D 实验1中铝作原电池的正极,实验2中铝作原电池的负极,所作的电极不相同,A正确;实验2、3中铝作原电池的负极,电解质溶液显酸性,电极反应式均为Al-3e-Al3+,B正确;实验4中铝作原电池的负极,电解质溶液显碱性,生成偏铝酸根离子,电极反应式为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O,C正确;实验5中常温下铝遇浓硝酸钝化,锌可与浓硝酸反应,锌作原电池的负极,D错误。
6.B 题左图为锌锰碱性干电池,干电池的正极材料是石墨棒,题右图为原电池,正极材料是铜单质,两者正极材料不同,A正确;锌锰碱性干电池中MnO2应作氧化剂,Mn的化合价降低,B错误;题给两个装置中Zn均为负极,Zn失去电子,C正确;根据自放电现象的定义,Zn与硫酸能够发生反应,即原电池中Zn与硫酸存在自放电现象,D正确。
7.C 根据①②知,M浓度相同时,pH越小,相同时间内c(M)的变化量越大,则M的分解速率越快,A正确;根据③④知,pH相同时,含有铜离子的,相同时间内c(M)的变化量越大,则M的分解速率大,B正确;②③中,反应物起始浓度及溶液pH都不同,两个变量,则无法判断反应速率与浓度的关系,C错误;由题图知0~20 min内,②中M的分解速率v(M)=0.40mol·L-1-0.10mol·L-120min=0.015 mol·L-1·min-1,D正确。
8.C a点X的物质的量比b点大,说明参与反应的X较少,则反应进行到a点时放出的热量小于反应进行到b点时放出的热量,A项错误;催化剂能加快反应速率,缩短达到平衡的时间,故实线表示无催化剂的情形,B项错误;b、c两点之后,X的物质的量不再变化,说明已达到反应的限度,C项正确;反应从开始到a点,X的物质的量减小了0.1 mol,浓度减小了0.1mol2L=0.05 mol/L,所以v(X)=0.05mol/L5min=0.01 mol/(L·min),则v(Y)=12v(X)=0.005 mol/(L·min),D项错误。
9.B 反应的焓变=反应物的总键能-生成物的总键能。H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的反应热等于436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-2x =-183 kJ·mol-1,解得x=431 kJ·mol-1,答案为B。
10.D 化学平衡是动态平衡,当反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,但不为0,A错误;当反应达平衡状态时,CO、H2S、COS、H2的浓度可能相等,也可能不等,B错误;只要反应发生CO、H2S、COS、H2在容器中就会共存,不能据此判定反应是否达到平衡状态,C错误;CO、H2S、COS、H2的浓度均不再变化,说明正、逆反应速率相等,达到平衡状态,D正确。
11.C 氢氧燃料电池中氢气在负极发生氧化反应,则通H2的一极是负极,A错误;电子由负极经导线流向正极,a为负极,b为正极,则电子由a电极经导线流向b电极,B错误;b为正极,发生还原反应,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,C正确;电子不能在电解质溶液中传导,D错误。
12.D 由图(a)知,反应物能量低,生成物能量高,则该反应的正反应为吸热反应,A错误;由图(b)知,0~1 min时SO3(g)减小的浓度大于1~2 min时SO3(g)减小的浓度,则0~1 min平均反应速率比1~2 min快,B错误;由图(b)知,P点时SO3(g)和O2(g)的浓度相等,随着反应的进行,SO3(g)继续减少,O2(g)继续增多,因而P点不是平衡状态,C错误;由图(b)知,达平衡状态后,c(SO3)=0.1 mol·L-1,消耗了0.3 mol·L-1的SO3(g),根据2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),可知达平衡时c(SO2)=0.3 mol·L-1,D正确。
13.C 该电池工作时,正极上氧气得电子发生还原反应,A错误;负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应,电极反应式为C8H18+25O2--50e-8CO2↑+9H2O,B错误、C正确;标准状况下11.2 L氧气的物质的量为0.5 mol,根据O2+4e-2O2-知,当消耗0.5 mol氧气时,转移电子的物质的量为2 mol,D错误。
14.C 由能量变化图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,反应为放热反应,A、B正确;吸热反应不一定要加热后才能发生,如八水合氯化钡晶体与氯化铵的反应,为吸热反应,常温下即可发生,C错误;由能量变化图可知,2 mol S(g)、6 mol O(g) 生成2 mol SO3(g)为放热过程,放出的能量为y kJ,D正确。
15.A 该电池电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,A正确;电极a为负极,发生氧化反应,B错误;未指明气体所处状况,无法计算H2S的物质的量,C错误;反应由化学能转化为电能,电池内部释放的热能小于632 kJ,D错误。
16.答案 (1)①放热 Na(答案合理即可) ②吸热 B
(2)①饱和澄清石灰水变浑浊 ②铝和NaOH溶液反应生成H2,且该反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低
解析 (1)①若如图1所示,体系内压强大于外界大气压,说明体系内气体膨胀,反应放热,故物质X可以是Na、Na2O、CaO等;②若如图2所示,体系内压强小于外界大气压,说明体系内气体体积缩小,反应吸热,CO还原CuO的反应为放热反应,CaCO3的分解反应为吸热反应,Al和Fe2O3的反应为放热反应。(2)把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,向试管中放入几小块铝片,再滴入5 mL NaOH溶液,铝和NaOH溶液反应生成H2,且该反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,烧杯中饱和澄清石灰水变浑浊。
17.答案 (1)1.2 (2)0.36 (3)60% (4)A (5)正
解析 设参加反应的N2的物质的量为x mol,从而建立如下三段式:
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)
起始量(mol) 2 6 0
变化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 2-x 6-3x 2x
根据题意可知,2-x+6-3x+2x=5.6,解得x=1.2。
(1)平衡时NH3的浓度为2×1.2mol2L=1.2 mol·L-1。(2)0~5 min内,v(H2)=3×1.2mol2L5min=0.36 mol·L-1·min-1。(3)反应达到平衡时,N2的转化率为1.2mol2mol×100%=60%。(4)合成氨反应是一个放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,可确定答案为A。(5)若以N2和H2合成氨的反应设计成如题图所示的原电池,则N2得电子,通入正极,H2失电子,通入负极。
18.答案 (1)O2+2H2O2H2O2
(2)12% 1.0 探究催化剂对反应速率的影响
(3)正
解析 (1)依据题意可知,利用O2和H2O作原料通过化合反应制取H2O2的总反应方程式为O2+2H2O2H2O2。(2)实验Ⅰ和实验Ⅱ的温度不同,要探究温度对反应速率的影响,其他条件要相同,则Ⅱ中H2O2的质量分数应与Ⅰ相同,为12%;实验Ⅳ用了催化剂,Ⅲ没有使用,可知这两个实验是探究催化剂对反应速率的影响,要求其他条件相同,控制溶液总体积相同就可使反应物浓度相同,则Ⅲ中应加水1.0 mL。(3)由题图可知铂(Pt)和金(Au)组成的纳米棒与H2O2溶液形成原电池,H2O2在铂极失电子发生氧化反应生成O2和H+,H+移向正极(Au)。
19.答案 (1)0.4 mol·L-1·min-1 1.0 mol·L-1 bd
(2)红棕色加深 该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,使NO2浓度增大,颜色加深
(3)3X(g)+Y(g)2Z(g)
解析 (1)①0~2 min内,Δn(O2)=2.0 mol-1.2 mol=0.8 mol,根据反应的化学方程式可知该时间段内Δn(SO2)=1.6 mol,容器体积为2 L,所以v(SO2)=1.6mol2L×2min= 0.4 mol·L-1·min-1。②根据表格数据可知4 min后氧气的物质的量不再改变,说明反应达到平衡,平衡时Δn(O2)=2.0 mol-1.0 mol=1.0 mol,根据反应的化学方程式可知Δn(SO3)=2.0 mol,容器体积为2 L,所以平衡时c(SO3)=1.0 mol·L-1。③反应达到平衡时正、逆反应速率相等,但选项并未标注是正反应速率还是逆反应速率,所以无法据此判断是否达平衡状态,a不符合;反应达到平衡时各物质的浓度不再改变,所以氧气的物质的量浓度不再改变能说明反应达平衡,b符合;消耗O2和生成SO3均为正反应方向,无论是否平衡都存在每消耗1 mol O2,同时生成2 mol SO3,c不符合;该反应前后气体化学计量数之和不相等,所以未平衡时气体的总物质的量会变,容器的体积不变,所以压强会变,当压强不变时说明反应达平衡,d符合。(2)放入热水中温度升高,该反应正反应为放热反应,所以升高温度平衡逆向移动,使NO2浓度增大,颜色加深,所以可以观察到红棕色加深。(3)据题图可知X、Y的物质的量减小,Z的物质的量增加,所以X、Y为反应物,Z为生成物,相同时间内Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=(1.0-0.4) mol∶(1.0-0.8) mol∶(0.5-0.1) mol=3∶1∶2,所以反应的化学方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g)。
20.答案 (1)浓度 1 293 B、C
(2)其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大(其他合理答案也对)
(3)2MnO4-+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O
(4)催化作用 Mn2+
解析 (1)分析题表中数据知,本实验是探究浓度、温度的变化对反应速率产生的影响。实验中,探究浓度(温度)对反应速率的影响时,要确保影响反应速率的其他因素相同。A、B两组实验,探究草酸浓度对反应速率的影响,故温度应相同,T1=293;为使A、B两组实验中KMnO4浓度相同,则溶液总体积均应为6 mL,故V1=1。C组实验温度与另外两组不同,加水量与B组相同,故实验B、C是探究温度对化学反应速率的影响,因此V2=3。(2)由题表中A、B两组实验数据知,在其他条件相同的情况下,增大反应物浓度可加快化学反应速率。(4)由题图知,反应中存在反应速率明显增大的过程,这表明反应中生成的某种粒子对该反应有催化作用,结合反应前后溶液成分知,该粒子是Mn2+。
专题6 化学反应与能量变化
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020山东泰安第一中学高一下期中)下列设备工作时,将化学能转化为电能的是 ( )
A
B
C
D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
2.(2020首都师范大学附属中学高一下期末)下列反应中,属于吸热反应的是 ( )
A.Na与H2O的反应
B.Al与盐酸的反应
C.NaOH与盐酸的反应
D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
3.(2020河北石家庄第二中学高一下期中)从能源开发、环境保护、资源利用等角度分析,下列说法正确的是( )
A.太阳能、风能、天然气和生物质能都是可再生能源
B.水煤气是一种二次能源,比煤直接燃烧污染小
C.研究采煤、采油新技术的目的就是提高产量以满足工业生产的需要
D.氢能是理想的清洁能源,目前储存与运输方便、安全
4.(2021黑龙江哈尔滨第三十二中学高一下期末)在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),0~5 min内H2的浓度减少了0.50 mol/L,则在这段时间内用H2表示的平均反应速率[mol/(L·min)]为 ( )
A.0.50 B.0.01 C.0.04 D.0.10
5.(2020黑龙江牡丹江第一高级中学高一下期末)某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
编号
电极材料
电解质溶液
电流表指针
1
Mg、Al
稀盐酸
偏转
2
Al、Cu
稀盐酸
偏转
3
Al、C(石墨)
稀盐酸
偏转
4
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏转
5
Al、Zn
浓硝酸
偏转
下列说法错误的是 ( )
A.实验1、2中铝所作的电极(正极或负极)不相同
B.实验2、3中铝电极的电极反应式均为Al-3e-Al3+
C.实验4中铝电极的电极反应式为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O
D.实验5中铝始终作原电池的负极
6.(2020北京第十二中学高一下期末)锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质接触直接反应会降低电池的能量转化效率,称为自放电现象。
根据上图判断下列说法不正确的是 ( )
A.两者正极材料不同
B.MnO2的放电产物可能是KMnO4
C.两者负极均为Zn失电子
D.原电池中Zn与H2SO4存在自放电现象
7.(2021福建南平高一下期末)对水样中M的分解速率的影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度[c(M)]随时间(t)变化的有关实验数据如下图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.其他条件相同时,水样的pH越小,M的分解速率越快
B.水样中添加Cu2+,能加快M的分解速率
C.由②③得,反应物浓度越大,M的分解速率越快
D.在0~20 min内,②中M的平均分解速率为0.015 mol·L-1·min-1
8.(2020天津静海第一中学高一下期中)在2 L恒温密闭容器中通入气体X并发生反应:2X(g)Y(g)(正反应放热),X的物质的量n(X)随时间t变化的曲线如图所示(图中的两条曲线分别代表有、无催化剂的情形),下列叙述正确的是 ( )
A.反应进行到a点时放出的热量多于反应进行到b点时放出的热量
B.实线表示使用催化剂的情形
C.b、c两点表明反应在相应的条件下达到了最大限度
D.反应从开始到a点的平均反应速率可表示为v(Y)=0.01 mol/(L·min)
9.(2020江苏南通高一下期中)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。已知H—H键的键能为436 kJ·mol-1、Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol-1、H—Cl键的键能为x,若1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g)放出183 kJ的热量,则x为 ( )
A.496 kJ·mol-1 B.431 kJ·mol-1
C.862 kJ·mol-1 D.248 kJ·mol-1
10.(2020北京房山高一下期末)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫的危害。在恒容密闭容器中,CO和H2S混合加热生成羰基硫的反应为CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)。下列说法能说明该反应已经达到化学平衡状态的是 ( )
A.正、逆反应速率都等于零
B.CO、H2S、COS、H2的浓度相等
C.CO、H2S、COS、H2在容器中共存
D.CO、H2S、COS、H2的浓度均不再变化
11.(2021 北京海淀八一学校高一下期末)氢氧燃料电池是一种常见化学电源,其工作原理示意图如下。下列说法正确的是 ( )
A.通H2的一极是正极,发生氧化反应
B.电子由b电极经导线流向a电极
C.b电极上发生还原反应,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O
D.H2SO4溶液的作用是传导电子
12.(2020江苏徐州高一下期中)反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的能量与反应过程的关系如图(a)所示;在恒容密闭容器中充入SO3(g),T1℃测得其中的SO3(g)和O2(g)的浓度随时间变化的关系如图(b)所示。下列说法正确的是 ( )
A.由图(a) 知,正反应为放热反应
B.图(b)中,SO3分解的平均速率0~1 min比1~2 min慢
C.图(b)中,P点时反应达到平衡状态
D.由图(b)可计算得到SO2的平衡浓度为0.3 mol·L-1
13.目前科学家已开发出一种新型燃料电池——固体氧化物电池,该电池用辛烷(C8H18)作燃料,电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子,下列说法正确的是 ( )
A.电池工作时,氧气发生氧化反应
B.电池负极的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-
C.电池负极的电极反应式:C8H18+25O2--50e-8CO2↑+9H2O
D.若消耗的O2为11.2 L(标准状况),则电池中有1 mol 电子发生转移
14.(2021 福建福州高一下期末)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的能量变化如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.该正反应为放热反应
B.该反应物总能量高于生成物总能量
C.吸热反应一定要加热后才能发生
D.2 mol S(g)、6 mol O(g) 生成2 mol SO3(g),共放出y kJ能量
15.(2021湖南高三二模)硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合,已知:2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l) ΔH=-632 kJ/mol。下列说法正确的是 ( )
A.电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O
B.电极a发生还原反应
C.每11.2 L H2S参与反应,有1 mol H+经质子固体电解质膜进入正极区
D.当电极a的质量增加64 g时,电池内部释放632 kJ的热能
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)(2020福建莆田第二十四中学高一下期中)为了探究化学反应的热效应,某兴趣小组进行了如下实验:
(1)将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应),立即塞紧带玻璃弯管的塞子,发现管内红墨水的液面高度如图所示。
①若如图1所示,发生的反应(假设没有气体生成)是 (填“放热”或“吸热”)反应,X可以是 (填化学式,只填一种即可)。
②若如图2所示,发生的反应(假设没有气体生成)是 (填“放热”或“吸热”)反应,以下选项中与其能量变化相同的是 (填字母)。
A.CO还原CuO的反应
B.CaCO3的分解反应
C.Al和Fe2O3的反应
(2)如图3所示,把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块铝片,再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题:
①实验中观察到的现象是:铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、 。
②产生上述现象的原因是 。
17.(11分)(2020 河北省重点中学高一下期末)某温度下,向体积为2 L的恒容密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2,在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。实验测得反应经5 min后达到平衡,此时混合物的总物质的量为5.6 mol,求:
(1)平衡时NH3的浓度为 mol·L-1。
(2)0~5 min内,v(H2)= mol·L-1·min-1。
(3)反应达到平衡时,N2的转化率为 。
(4)下列图像中能反映该反应能量变化的是 (填字母)。
(5)若将N2和H2合成氨的反应设计成如图所示的原电池,则通入N2的一极为 (填“正”或“负”)极。
18.(12分)H2O2是实验室常见的强氧化剂,在医疗上可用作消毒剂等。
(1)科学家正在开发一种利用O2和H2O作原料通过化合反应制取H2O2的方法,其原理如图所示。该方法制取H2O2的总反应方程式为 。
(2)为探究外界条件对H2O2分解速率的影响,相关实验设计如下表所示,请将表中内容补充完整。
试管
编号
实验目的
H2O2溶液
温度
水的体
积/mL
FeCl3溶
液体积
/mL
溶质
质量
分数
体积
/mL
Ⅰ
为编号Ⅱ
实验参照
12%
5.0
常温
0
0
Ⅱ
探究温度对反
应速率的影响
5.0
60 ℃
0
0
Ⅲ
为编号Ⅳ
实验参照
4.0%
5.0
常温
0
Ⅳ
4.0%
5.0
常温
0
1.0
(3)由铂(Pt)和金(Au)组成的纳米棒放入H2O2溶液中(如下图)。
则:Au一侧为电池的 (填“正”或“负”)极。
19.(11分)(2021安徽重点中学高一下期末)按要求回答下列问题:
(1)一定温度下,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),现向2 L恒容密闭容器中充入4.0 mol SO2和2.0 mol O2发生反应,测得n(O2) 随时间的变化如下表:
时间/min
1
2
3
4
5
n(O2)/mol
1.5
1.2
1.1
1.0
1.0
①0~2 min内,v(SO2)= 。
②达到平衡时SO3的物质的量浓度为 。
③下列可证明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.v(O2)=2v(SO3)
b.O2的物质的量浓度不再变化
c.每消耗1 mol O2,同时生成2 mol SO3
d.容器内压强保持不变
(2)已知可逆反应:2NO2(g)(红棕色)N2O4(g) (无色),正反应为放热反应。将装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶放入热水中,观察到的现象是 ,产生该现象的原因是 。
(3)某温度下的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图,则该反应的化学方程式为 。
20.(13分)某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:
实
验
序
号
实验
温度/
K
物质
溶液颜
色褪至
无色时
所需时
间/s
酸性KMnO4
溶液(含硫酸)
H2C2O4溶液
H2O
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
A
293
2
0.02
4
0.1
0
t1
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
V2
0.1
1
t2
(1)通过实验A、B,可探究 (填外界条件)的改变对反应速率的影响,其中V1= ,T1= ;通过实验 可探究温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若t1<8,则可以得出的结论是 。
(3)该反应中有无色无味气体产生且MnO4-被还原为Mn2+,写出相应反应的离子方程式: 。
(4)该小组的一位同学通过查阅资料发现,上述实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势如图所示,并认为造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应有某种特殊的作用,则该作用是 ,相应的粒子最可能是 (填符号)。
答案全解全析
专题6 化学反应与能量变化
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1.B 硅太阳能电池将太阳能转化为电能,A项错误;锂离子电池的放电过程是将化学能转化为电能,B项正确;太阳能集热器将太阳能转化为热能,C项错误;燃气灶将化学能主要转化成热能,D项错误。
2.D Na与H2O的反应为放热反应,A错误;Al与盐酸的反应为放热反应,B错误;NaOH与盐酸的反应为放热反应,C错误;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应,D正确。
3.B 天然气属于化石燃料,是不可再生能源,A项错误;水煤气是一种二次能源,它比煤燃烧充分,且无污染,B项正确;研究采煤、采油新技术的主要目的是降低开采成本,减少污染,提高效率,C项错误;氢能是理想的清洁能源,目前储存与运输问题还没得到很好的解决,D项错误。
4.D 在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),0~5 min内H2的浓度减少了0.50 mol/L,则在这段时间内用H2表示的平均反应速率v(H2)=0.50mol/L5min=0.10 mol/(L·min)。
5.D 实验1中铝作原电池的正极,实验2中铝作原电池的负极,所作的电极不相同,A正确;实验2、3中铝作原电池的负极,电解质溶液显酸性,电极反应式均为Al-3e-Al3+,B正确;实验4中铝作原电池的负极,电解质溶液显碱性,生成偏铝酸根离子,电极反应式为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O,C正确;实验5中常温下铝遇浓硝酸钝化,锌可与浓硝酸反应,锌作原电池的负极,D错误。
6.B 题左图为锌锰碱性干电池,干电池的正极材料是石墨棒,题右图为原电池,正极材料是铜单质,两者正极材料不同,A正确;锌锰碱性干电池中MnO2应作氧化剂,Mn的化合价降低,B错误;题给两个装置中Zn均为负极,Zn失去电子,C正确;根据自放电现象的定义,Zn与硫酸能够发生反应,即原电池中Zn与硫酸存在自放电现象,D正确。
7.C 根据①②知,M浓度相同时,pH越小,相同时间内c(M)的变化量越大,则M的分解速率越快,A正确;根据③④知,pH相同时,含有铜离子的,相同时间内c(M)的变化量越大,则M的分解速率大,B正确;②③中,反应物起始浓度及溶液pH都不同,两个变量,则无法判断反应速率与浓度的关系,C错误;由题图知0~20 min内,②中M的分解速率v(M)=0.40mol·L-1-0.10mol·L-120min=0.015 mol·L-1·min-1,D正确。
8.C a点X的物质的量比b点大,说明参与反应的X较少,则反应进行到a点时放出的热量小于反应进行到b点时放出的热量,A项错误;催化剂能加快反应速率,缩短达到平衡的时间,故实线表示无催化剂的情形,B项错误;b、c两点之后,X的物质的量不再变化,说明已达到反应的限度,C项正确;反应从开始到a点,X的物质的量减小了0.1 mol,浓度减小了0.1mol2L=0.05 mol/L,所以v(X)=0.05mol/L5min=0.01 mol/(L·min),则v(Y)=12v(X)=0.005 mol/(L·min),D项错误。
9.B 反应的焓变=反应物的总键能-生成物的总键能。H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的反应热等于436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-2x =-183 kJ·mol-1,解得x=431 kJ·mol-1,答案为B。
10.D 化学平衡是动态平衡,当反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,但不为0,A错误;当反应达平衡状态时,CO、H2S、COS、H2的浓度可能相等,也可能不等,B错误;只要反应发生CO、H2S、COS、H2在容器中就会共存,不能据此判定反应是否达到平衡状态,C错误;CO、H2S、COS、H2的浓度均不再变化,说明正、逆反应速率相等,达到平衡状态,D正确。
11.C 氢氧燃料电池中氢气在负极发生氧化反应,则通H2的一极是负极,A错误;电子由负极经导线流向正极,a为负极,b为正极,则电子由a电极经导线流向b电极,B错误;b为正极,发生还原反应,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,C正确;电子不能在电解质溶液中传导,D错误。
12.D 由图(a)知,反应物能量低,生成物能量高,则该反应的正反应为吸热反应,A错误;由图(b)知,0~1 min时SO3(g)减小的浓度大于1~2 min时SO3(g)减小的浓度,则0~1 min平均反应速率比1~2 min快,B错误;由图(b)知,P点时SO3(g)和O2(g)的浓度相等,随着反应的进行,SO3(g)继续减少,O2(g)继续增多,因而P点不是平衡状态,C错误;由图(b)知,达平衡状态后,c(SO3)=0.1 mol·L-1,消耗了0.3 mol·L-1的SO3(g),根据2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),可知达平衡时c(SO2)=0.3 mol·L-1,D正确。
13.C 该电池工作时,正极上氧气得电子发生还原反应,A错误;负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应,电极反应式为C8H18+25O2--50e-8CO2↑+9H2O,B错误、C正确;标准状况下11.2 L氧气的物质的量为0.5 mol,根据O2+4e-2O2-知,当消耗0.5 mol氧气时,转移电子的物质的量为2 mol,D错误。
14.C 由能量变化图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,反应为放热反应,A、B正确;吸热反应不一定要加热后才能发生,如八水合氯化钡晶体与氯化铵的反应,为吸热反应,常温下即可发生,C错误;由能量变化图可知,2 mol S(g)、6 mol O(g) 生成2 mol SO3(g)为放热过程,放出的能量为y kJ,D正确。
15.A 该电池电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,A正确;电极a为负极,发生氧化反应,B错误;未指明气体所处状况,无法计算H2S的物质的量,C错误;反应由化学能转化为电能,电池内部释放的热能小于632 kJ,D错误。
16.答案 (1)①放热 Na(答案合理即可) ②吸热 B
(2)①饱和澄清石灰水变浑浊 ②铝和NaOH溶液反应生成H2,且该反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低
解析 (1)①若如图1所示,体系内压强大于外界大气压,说明体系内气体膨胀,反应放热,故物质X可以是Na、Na2O、CaO等;②若如图2所示,体系内压强小于外界大气压,说明体系内气体体积缩小,反应吸热,CO还原CuO的反应为放热反应,CaCO3的分解反应为吸热反应,Al和Fe2O3的反应为放热反应。(2)把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,向试管中放入几小块铝片,再滴入5 mL NaOH溶液,铝和NaOH溶液反应生成H2,且该反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,烧杯中饱和澄清石灰水变浑浊。
17.答案 (1)1.2 (2)0.36 (3)60% (4)A (5)正
解析 设参加反应的N2的物质的量为x mol,从而建立如下三段式:
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)
起始量(mol) 2 6 0
变化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 2-x 6-3x 2x
根据题意可知,2-x+6-3x+2x=5.6,解得x=1.2。
(1)平衡时NH3的浓度为2×1.2mol2L=1.2 mol·L-1。(2)0~5 min内,v(H2)=3×1.2mol2L5min=0.36 mol·L-1·min-1。(3)反应达到平衡时,N2的转化率为1.2mol2mol×100%=60%。(4)合成氨反应是一个放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,可确定答案为A。(5)若以N2和H2合成氨的反应设计成如题图所示的原电池,则N2得电子,通入正极,H2失电子,通入负极。
18.答案 (1)O2+2H2O2H2O2
(2)12% 1.0 探究催化剂对反应速率的影响
(3)正
解析 (1)依据题意可知,利用O2和H2O作原料通过化合反应制取H2O2的总反应方程式为O2+2H2O2H2O2。(2)实验Ⅰ和实验Ⅱ的温度不同,要探究温度对反应速率的影响,其他条件要相同,则Ⅱ中H2O2的质量分数应与Ⅰ相同,为12%;实验Ⅳ用了催化剂,Ⅲ没有使用,可知这两个实验是探究催化剂对反应速率的影响,要求其他条件相同,控制溶液总体积相同就可使反应物浓度相同,则Ⅲ中应加水1.0 mL。(3)由题图可知铂(Pt)和金(Au)组成的纳米棒与H2O2溶液形成原电池,H2O2在铂极失电子发生氧化反应生成O2和H+,H+移向正极(Au)。
19.答案 (1)0.4 mol·L-1·min-1 1.0 mol·L-1 bd
(2)红棕色加深 该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,使NO2浓度增大,颜色加深
(3)3X(g)+Y(g)2Z(g)
解析 (1)①0~2 min内,Δn(O2)=2.0 mol-1.2 mol=0.8 mol,根据反应的化学方程式可知该时间段内Δn(SO2)=1.6 mol,容器体积为2 L,所以v(SO2)=1.6mol2L×2min= 0.4 mol·L-1·min-1。②根据表格数据可知4 min后氧气的物质的量不再改变,说明反应达到平衡,平衡时Δn(O2)=2.0 mol-1.0 mol=1.0 mol,根据反应的化学方程式可知Δn(SO3)=2.0 mol,容器体积为2 L,所以平衡时c(SO3)=1.0 mol·L-1。③反应达到平衡时正、逆反应速率相等,但选项并未标注是正反应速率还是逆反应速率,所以无法据此判断是否达平衡状态,a不符合;反应达到平衡时各物质的浓度不再改变,所以氧气的物质的量浓度不再改变能说明反应达平衡,b符合;消耗O2和生成SO3均为正反应方向,无论是否平衡都存在每消耗1 mol O2,同时生成2 mol SO3,c不符合;该反应前后气体化学计量数之和不相等,所以未平衡时气体的总物质的量会变,容器的体积不变,所以压强会变,当压强不变时说明反应达平衡,d符合。(2)放入热水中温度升高,该反应正反应为放热反应,所以升高温度平衡逆向移动,使NO2浓度增大,颜色加深,所以可以观察到红棕色加深。(3)据题图可知X、Y的物质的量减小,Z的物质的量增加,所以X、Y为反应物,Z为生成物,相同时间内Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=(1.0-0.4) mol∶(1.0-0.8) mol∶(0.5-0.1) mol=3∶1∶2,所以反应的化学方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g)。
20.答案 (1)浓度 1 293 B、C
(2)其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大(其他合理答案也对)
(3)2MnO4-+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O
(4)催化作用 Mn2+
解析 (1)分析题表中数据知,本实验是探究浓度、温度的变化对反应速率产生的影响。实验中,探究浓度(温度)对反应速率的影响时,要确保影响反应速率的其他因素相同。A、B两组实验,探究草酸浓度对反应速率的影响,故温度应相同,T1=293;为使A、B两组实验中KMnO4浓度相同,则溶液总体积均应为6 mL,故V1=1。C组实验温度与另外两组不同,加水量与B组相同,故实验B、C是探究温度对化学反应速率的影响,因此V2=3。(2)由题表中A、B两组实验数据知,在其他条件相同的情况下,增大反应物浓度可加快化学反应速率。(4)由题图知,反应中存在反应速率明显增大的过程,这表明反应中生成的某种粒子对该反应有催化作用,结合反应前后溶液成分知,该粒子是Mn2+。
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