第六章化學反應與能量注意事項:1.全卷滿分100分。考試用時90分鐘。2.可能用到的相對原子質量:H1C12N14O16Na23Al27Si28S32Fe56。一、選擇題(本題共15小題,每小題3分,共45分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.下列由太陽能直接轉化為化學能的是()A.光伏發電B.風力發電C.光合作用D.水力發電2.下列反應中反應過程的能量變化與圖示不相符的是()A.C+O2CO2B.C+CO22COC.H2+Cl22HClD.Mg+2HClMgCl2+H2↑3.2023年2月23日19時49分,我國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭,成功將中星26號衛星發射升空。長征三號乙運載火箭為三級火箭,前兩級以偏二甲肼(C2H8N2)和N2O4為燃料,第三級以液氫和液氧為燃料;已知偏二甲肼與N2O4反應的化學方程式為C2H8N2+2N2O42CO2↑+4H2O+3N2↑。下列說法錯誤的是()A.火箭在發射過程中將化學能全部轉化為熱能B.火箭以液氫和液氧作燃料可減少對空氣的污染C.偏二甲肼與N2O4反應過程中,N2O4為氧化劑D.偏二甲肼與N2O4的反應可設計為原電池4.關于化學能與其他能量相互轉化的說法正確的是()圖Ⅰ圖ⅡA.圖Ⅰ所示裝置為原電池B.化石燃料是可再生能源,燃燒時將化學能轉化為熱能C.化學反應中能量變化的主要原因是化學鍵的斷裂與形成D.金剛石轉化為石墨能量變化如圖Ⅱ所示,則金剛石比石墨穩定5.某興趣小組設計如圖所示的實驗裝置,電流表指針發生偏轉。下列說法不正確的是()A.該裝置中鋁箔為負極B.電子從鋁箔流出,經電流表、活性炭、濾紙后回到鋁箔C.活性炭上的電極反應式為2H++2eH2↑D.該裝置的總反應是2Al+6H+2Al3++3H2↑6.將5.6g鐵粉投入盛有100mL2mol·L1稀硫酸的燒杯中,2min時鐵粉剛好溶解完全;若反應前后溶液的體積不變,則0~2min內,該反應的平均速率可表示為()A.v(Fe)=0.5mol·L1·min1B.v(SO42-)=1mol·L1C.v(H2)=1mol·L1·min1D.v(FeSO4)=0.5mol·L1·min17.由W、X、Y、Z四種金屬按下列裝置進行實驗。下列說法錯誤的是()裝置現象金屬X上冒氣泡金屬Y上有紅色固體產生金屬Z變黑,并不斷溶解A.裝置甲中W、X的材料可以是Zn、FeB.裝置乙中Y電極上的反應式為Cu2++2eCuC.裝置丙中電子從W電極經導線流向Z電極D.四種金屬的活動性強弱順序為Z>W>X>Y8.下列實驗操作和現象能達到實驗目的的是()選項實驗操作和現象實驗目的A向兩支盛有2mL5%H2O2溶液的試管中分別加入1mol·L1FeCl3溶液和1mol·L1CuSO4溶液,FeCl3溶液中產生氣泡速率快驗證Fe3+催化H2O2分解效果優于Cu2+B兩個盛有NO2和N2O4混合氣體的圓底燒瓶分別浸泡在80℃和30℃的水中,30℃的水中燒瓶里氣體的顏色比較淺驗證調控溫度可以改變可逆反應進行的程度C向稀硫酸中加入Zn粒,有氣泡冒出,再加入幾滴CuSO4溶液,產生氣泡的速率加快驗證CuSO4是Zn與稀硫酸反應的催化劑D向酸性高錳酸鉀溶液中通入氣體X后,酸性高錳酸鉀溶液褪色驗證氣體X中一定含有SO29.下列實驗無法達到預期實驗目的的是()甲乙丙丁A.用圖甲驗證Cu與濃硝酸反應的熱量變化B.用圖乙驗證NH3易溶于水C.用圖丙測定CO2的生成速率D.用圖丁驗證NH3與HCl的反應10.汽車尾氣系統中的催化轉化器可有效降低尾氣中的CO、NO和NO2等向大氣的排放。在催化轉化器的前半部分發生的反應為2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。下列有關敘述正確的是()A.反應達平衡時,正、逆反應速率均為零B.使用合適的催化劑,反應速率會加快C.適當升高溫度,反應速率可能減慢D.反應達平衡時,尾氣中CO2、N2的濃度之比為2∶111.一定溫度下,在2L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示,下列描述不正確的是()A.反應的化學方程式為X(g)+Y(g)2Z(g)B.從反應開始到10s,X的物質的量減少了0.79molC.反應到10s時,該反應達到平衡狀態D.反應開始到10s,用Z表示的反應速率為0.79mol/(L·s)12.如圖是我國學者研發的高效過氧化氫—尿素電池的原理裝置:該裝置工作時,下列說法錯誤的是()A.NiCo/Ni極上的電勢比Pd/CFC極上的低B.向正極遷移的主要是K+,產物M主要為K2SO4C.負極反應式為CO(NH2)2+8OH6eCO32-+N2↑+6HD.Pd/CFC極上發生反應:H2O2+2e2OH13.某溫度下,將4molA氣體和2molB氣體充入到1L的密閉容器中,在一定條件下發生反應:2A(g)+B(g)2C(g)。經2min后達到平衡時,測得C的物質的量為1.2mol。下列說法中正確的是()A.平衡時,B的轉化率為70%B.用C表示該反應的平均反應速率為1.2mol·L1·min1C.反應前后的壓強之比為10∶9D.其他條件不變時,充入少量He(不參與反應),體系壓強增大,則反應速率增大14.硫化氫與甲醇合成甲硫醇(CH3SH)的催化過程如圖。下列說法中錯誤的是()A.過程①、②均需要吸收能量B.總反應方程式可以表示為H2S+CH3OHH2O+CH3SHC.過程④中,只形成了O—H鍵D.反應前后催化劑的質量和化學性質沒有改變15.在2L密閉容器中,控制不同溫度,分別加入0.50molCH4和1.2molNO2,發生反應CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。測得n(CH4)隨時間變化的有關實驗數據見下表。下列說法正確的是()組別溫度時間/minn/mol010204050①T1n(CH4)0.500.350.250.100.10②T2n(CH4)0.500.300.180.15A.組別①中,0~20min內,CH4的反應速率為0.0125mol/(L·min)B.由實驗數據可知實驗控制的溫度:T1>T2C.40min時,表格中T1對應的NO2濃度為0.20mol/LD.0~10min內,CH4的反應速率:①>②二、非選擇題(本題共5小題,共55分)16.(10分)為了探究化學反應的熱效應,某興趣小組進行了如下實驗:(1)如圖a所示,室溫下,觀察到甲處液面上升,乙處液面下降,則該反應是(填“放熱”或“吸熱”)反應,寫出該反應的化學方程式:

。

(2)如圖b所示,室溫下,把裝有固體A的試管放入盛有飽和澄清石灰水的燒杯中,向該試管中滴入一定量的液體B,觀察到燒杯中的飽和澄清石灰水變渾濁,則該反應是(填“放熱”或“吸熱”)反應,寫出一個符合該條件的反應的化學方程式:。

(3)如圖c所示,室溫下,通過儀器丙向儀器丁中的一定濃度的鹽酸中加入一定濃度的氫氧化鈉溶液,儀器丙的名稱為。儀器丁的底部有溫熱感,(填“能”或“不能”)說明該反應是放熱反應,該反應的離子方程式為。

17.(12分)能源是現代文明的原動力,通過化學方法可以使能量按人們所期望的形式轉化,從而開辟新能源和提高能源的利用率。(1)氫氣在O2中燃燒的反應是熱反應(填“放”或“吸”),這是由于反應物的總能量生成物的總能量(填“大于”“小于”或“等于”)。

(2)從化學反應的本質角度來看,氫氣燃燒斷裂反應物中的化學鍵吸收的總能量形成產物中的化學鍵放出的總能量(填“大于”“小于”或“等于”)。已知破壞1molH—H鍵、1molOO鍵、1molH—O鍵時分別需要吸收xkJ、ykJ、zkJ的能量。則1molH2(g)和0.5molO2(g)轉化為1molH2O(g)時放出的熱量為kJ。

(3)通過CO的燃燒反應,可以把CO中蘊含的化學能轉化為熱能,如果將該氧化還原反應設計成原電池裝置,就可以把CO中蘊含的化學能轉化為電能,如圖就是能夠實現該轉化的裝置(其中電解質溶液為KOH溶液),被稱為CO燃料電池。該電池的正極是(填“a”或“b”),負極反應式為。

(4)若將圖中的CO燃料電池用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(能夠傳導O2),已知正極上發生的電極反應式為O2+4e2O2,則負極上發生的電極反應式為;電子從極(填“a”或“b”)流出。

18.(10分)近年來甲醇用途日益廣泛,越來越引起商家的關注,工業上甲醇的合成途徑多種多樣。現有實驗室中模擬甲醇的合成反應,在2L密閉容器內,400℃時發生反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),體系中n(CO)隨時間的變化如下表:時間(s)01235n(CO)/mol0.0200.0110.0080.0070.007回答下列問題:(1)圖中表示CH3OH變化曲線的是。

(2)用H2表示從0~2s內該反應的平均反應速率v(H2)=。

(3)能說明該反應已達到平衡狀態的是。

a.v(CH3OH)=2v(H2)b.容器內壓強保持不變c.生成2molH2的同時消耗1molCOd.容器內氣體的密度保持不變(4)已知CH3OH與O2的反應可將化學能轉化為電能,其工作原理如圖所示,圖中O2從(填“A”或“B”)通入,a極的電極反應式是。

19.(12分)某可逆反應在體積為5L的密閉容器中進行,0~3min內各物質的物質的量的變化情況如圖所示(A、B、C均為氣體):(1)該反應的化學方程式為。

(2)反應開始至2min時,B的平均反應速率為。

(3)能說明該反應已達到平衡狀態的是(填字母)。

a.v(A)=2v(B)b.容器內壓強保持不變c.2v逆(A)=v正(B)d.容器內混合氣體的密度保持不變e.c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶1∶2f.混合氣體的平均相對分子質量保持不變(4)在密閉容器里,通入amolA(g)、bmolB(g)、cmolC(g),發生上述反應,當改變下列條件時,反應速率會減小的是(填字母)。

A.降低溫度B.加入催化劑C.增大容器體積D.恒容下充入He(5)將amolA與bmolB的混合氣體通入5L的密閉容器中并發生上述反應,反應到某時刻各物質的物質的量恰好滿足:n(A)=n(B)=3n(C),則原混合氣體中a∶b=,此時A的物質的量分數為。

20.(11分)某實驗小組為測定酸性條件下碘化鉀與過氧化氫反應的化學反應速率,進行了以下實驗探究。(1)實驗一:向硫酸酸化的過氧化氫溶液中加入由碘化鉀、淀粉和硫代硫酸鈉(Na2S2O3)配制成的混合溶液,一段時間后溶液變藍。該小組查閱資料知體系中存在下列兩個主要反應:反應ⅰ:H2O2+2I+2H+I2+2H2O;反應ⅱ:I2+2S2O32-2I+S4為了證實上述反應過程,進行下列實驗(所用試劑濃度均為0.01mol/L)。實驗二:向酸化的H2O2溶液中加入淀粉KI溶液,溶液幾秒后變為藍色。再向已經變藍的溶液中加入Na2S2O3溶液,溶液立即褪色。根據此現象可知反應ⅰ的速率反應ⅱ的速率(填“大于”“小于”或“等于”),實驗一中溶液混合一段時間后才變藍的原因是。

(2)為了探究c(H+)對反應速率的影響,設計兩組對比實驗,按下表中的試劑用量將其迅速混合觀察現象。(各實驗均在室溫條件下進行)實驗編號試劑體積/mL溶液開始變藍的時間/s0.1mol·L1H2O2溶液1mol·L1H2SO4溶液0.01mol·L1Na2S2O3溶液0.1mol·L1KI溶液(含淀粉)H2O①4040204020t1②V1202040V2t2①V2=。

②對比實驗①和實驗②,t1t2(填“>”“<”或“=”)。

(3)利用實驗①的數據,計算反應ⅱ在0~t1s的化學反應速率v(S2O32-)=mol·L1·s1;反應ⅰ在0~t1s的化學反應速率v(H2O2)=mol·L1·s

第六章化學反應與能量1.C2.B3.A4.C5.B6.D7.C8.B9.C10.B11.D12.D13.C14.C15.C1.C光伏發電是太陽能轉化為電能,A項錯誤;風力發電是風能轉化為電能,B項錯誤;光合作用是太陽能直接轉化為化學能,C項正確;水力發電是勢能轉化為電能,D項錯誤。2.B根據題圖可知,反應物的總能量高于生成物的總能量,表示該反應為放熱反應。C和CO2的反應是吸熱反應,B項與圖示不符,其他三項均為常見的放熱反應,與圖示相符。3.A火箭發射過程中,化學能轉化為熱能、光能和動能,A項錯誤;液氫和液氧在反應過程中,只生成H2O,不會污染空氣,B項正確;在N2O4中N顯+4價,而產物N2中N為0價,故在反應中N2O4是氧化劑,C項正確;偏二甲肼與N2O4的反應為氧化還原反應,可設計成原電池,D項正確。4.C圖Ⅰ中兩燒杯未連通,不能形成閉合回路,因此不能構成原電池,A錯誤;化石燃料是不可再生能源,B錯誤;化學反應的本質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成,斷鍵過程吸收能量,成鍵過程釋放能量,導致化學反應中伴隨能量變化,C正確;由題圖可知金剛石轉化為石墨的過程放熱,石墨能量低于金剛石,物質能量越低越穩定,則石墨比金剛石穩定,D錯誤。5.B該裝置構成原電池,鋁易失電子而作負極,活性炭作正極,A正確;電子從負極鋁箔流出,經電流表流向活性炭,B錯誤;活性炭為正極,氫離子在正極得電子生成氫氣,電極反應式為2H++2eH2↑,C正確;該原電池的總反應是2Al+6H+2Al3++3H2↑,D正確。6.D鐵是固體,其濃度可看作常數,A項錯誤;反應中SO42-濃度不變,其表示的反應速率為0,B項錯誤;生成的H2會從溶液中逸出,無法計算H2濃度,不能用于表示反應速率,C項錯誤;5.6gFe完全反應生成的n(FeSO4)=n(Fe)=5.6g56g·mol-1=0.1mol,則7.C裝置甲中,金屬X上冒氣泡,W作原電池負極,X為正極,W、X的材料可以是Zn、Fe,A正確;裝置乙中,金屬Y上有紅色固體產生,Y為正極,反應式為Cu2++2eCu,B正確;裝置丙中,金屬Z變黑,并不斷溶解,Z為原電池的負極,電子從Z電極經導線流向W電極,C錯誤;裝置甲中,W為負極,X為正極,金屬活動性:W>X,裝置乙中,X為負極,Y為正極,金屬活動性:X>Y,裝置丙中,Z為負極,W為正極,金屬活動性:Z>W,四種金屬的活動性強弱順序為Z>W>X>Y,D正確。8.B沒有控制單一變量,同時改變了陽離子和陰離子,不能確定是哪種離子的影響,A錯誤;NO2是紅棕色氣體,而N2O4無色,溫度低,顏色淺,溫度高,顏色深,說明調控溫度可以改變可逆反應進行的程度,B正確;CuSO4與Zn反應生成Cu,Cu、Zn、稀硫酸形成原電池后反應速率加快,CuSO4不是催化劑,C錯誤;H2S等氣體也可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色,D錯誤。9.C銅與濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮氣體和水,若此反應為放熱反應,放出的熱量會使大試管中的氣體膨脹,從而使U形管中液面左低右高,A項正確;將膠頭滴管中的水滴入燒瓶中,氨氣極易溶于水,燒瓶中的氣體的物質的量減小,氣球會立刻膨脹起來,B項正確;產生的二氧化碳氣體會從長頸漏斗逸出,不能測定CO2的生成速率,C項錯誤;蘸有濃氨水和濃鹽酸的玻璃棒靠近能生成白煙,說明NH3和HCl發生了反應,D項正確。10.B反應達平衡時,正、逆反應速率相等,但不為0,A項錯誤;使用合適的催化劑可加快反應速率,B項正確;適當升高溫度能加快反應速率,C項錯誤;反應達到平衡時,尾氣中含有CO2和N2,由于汽油燃燒后產生的氣體中也含CO2,故無法判斷尾氣中CO2和N2的濃度比,D項錯誤。11.D由題圖可知X、Y為反應物,Z為生成物,反應中X、Y、Z的物質的量變化量之比為0.79mol∶0.79mol∶1.58mol=1∶1∶2,則反應的化學方程式為X(g)+Y(g)2Z(g),A項正確;從反應開始到10s時,X的物質的量減少了1.20mol0.41mol=0.79mol,B項正確;10s后各物質的物質的量不再發生變化,說明該反應達到平衡狀態,C項正確;0~10s內,v(Z)=ΔnVΔt=1.58mol212.D由電池工作原理圖可知,尿素中N元素由3價變為0價,失去電子,化合價升高,發生氧化反應,即NiCo/Ni極為負極,Pd/CFC極為正極,NiCo/Ni極電勢較低,A項正確;該電池使用陽離子交換膜,只允許陽離子通過,向正極遷移的主要是K+,產物M主要為K2SO4,B項正確;根據化合價變化等可寫出負極反應式為CO(NH2)2+8OH6eCO32-+N2↑+6H2O,C項正確;Pd/CFC極上發生還原反應,即2H++H2O2+2e2H2O,D13.C由三段式分析可知:2A(g)+B(g)2C(g)起始量(mol) 4 2 0轉化量(mol) 1.2 0.6 1.2平衡量(mol) 2.8 1.4 1.2平衡時,B的轉化率為0.6mol2mol×100%=30%,A錯誤;用C表示該反應的平均反應速率為1.2mol1L×2min=0.6mol·L1·min1,B錯誤;恒溫恒容下,氣體的壓強與其物質的量成正比,結合三段式分析可知反應前后的壓強之比為(4+2)mol∶(2.8+1.4+1.2)mol=10∶9,C正確;其他條件不變時,充入少量14.C由題圖可知,過程①、②均為斷鍵過程,需要吸收能量,A項正確;總反應為硫化氫和甲醇生成水和甲硫醇,化學方程式可以表示為H2S+CH3OHH2O+CH3SH,B項正確;由題圖可知,過程④中也形成了C—S鍵,C項錯誤;催化劑可以改變反應速率,且反應前后催化劑的質量和化學性質沒有改變,D項正確。15.C組別①中0~20min內,消耗0.25molCH4,則CH4的反應速率v(CH4)=0.25mol2L×20min=0.00625mol/(L·min),A項錯誤;根據實驗數據可知0~20min內,組別①、②中CH4的物質的量變化量分別為0.25mol和0.32mol,根據實驗溫度越高反應速率越快,可知實驗溫度:T1<T2,B項錯誤;組別①在40min時,達到平衡狀態,消耗0.4molCH4,則消耗0.8molNO2,此時c(NO2)=1.2mol-0.8mol2L=0.20mol/L,C項正確;根據表中數據可知0~10min內,組別①、②中16.答案(除標注外,每空1分)(1)吸熱Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O(2分)(2)放熱CaO+H2OCa(OH)2(合理即可,2分)(3)長頸漏斗能H++OHH2O(2分)解析(1)根據圖a中甲處液面上升,乙處液面下降,說明瓶內氣體發生了冷縮,即該反應是吸熱反應,室溫下Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl發生復分解反應,其化學方程式為Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O。(2)Ca(OH)2的溶解度隨溫度升高而降低,燒杯中飽和澄清石灰水變渾濁,說明固體A和液體B的反應為放熱反應,符合條件的反應可能是CaO與水的反應或Zn與稀硫酸的反應等。(3)圖c中儀器丙為長頸漏斗。儀器丁底部有溫熱感,能說明該反應是放熱反應,鹽酸與NaOH溶液發生中和反應生成NaCl和水,其離子方程式為H++OHH2O。17.答案(除標注外,每空2分)(1)放(1分)大于(1分)(2)小于(1分)2zx0.5y(3)bCO2e+4OHCO32-+2H(4)CO+O22eCO2a(1分)解析(1)燃燒反應為放熱反應。當反應物的總能量大于生成物的總能量時反應為放熱反應。(2)H2燃燒為放熱反應,則反應物斷鍵吸收的總能量應該小于生成物成鍵放出的總能量;反應放出的熱量為2zx0.5y。(3)該燃料電池的總反應為2CO+O2+4OH2CO32-+2H2O。O2在正極發生還原反應,則b為正極,CO在負極發生氧化反應,負極反應為CO2e+4OHCO32-+2H2O。(4)該電池的總反應為2CO+O22CO2,a為負極,b為正極,電子從負極即a極流出。已知正極反應,則負極反應為CO+O22eCO18.答案(每空2分)(1)b(2)0.006mol·L1·s1(3)bc(4)BCH3OH6e+8OHCO32-+6H解析(1)根據CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知反應的CO和H2與生成的CH3OH的濃度之比為1∶2∶1,根據題表中數據可知,b表示CH3OH的變化曲線。(2)0~2s內該反應的平均反應速率v(CO)=0.02mol-0.008mol2L×2s=0.003mol·L1·s1,由速率之比等于化學計量數之比,則v(H2)=0.006mol·L1·s1。(3)v(CH3OH)=2v(H2)不能說明正、逆反應速率相等,不能說明反應達到平衡狀態,a錯誤;該反應反應前后氣體的物質的量不相等,容器內壓強保持不變,能夠說明反應達到平衡狀態,b正確;生成2molH2的同時消耗1molCO說明正、逆反應速率相等,該反應達到平衡狀態,c正確;氣體的質量和體積不變,容器內氣體的密度始終保持不變,不能說明反應達到平衡狀態,d錯誤。(4)電子由a極流向b極,說明a極為負極,b極為正極,CH3OH與O2的反應可將化學能轉化為電能,甲醇失電子發生氧化反應,所以CH3OH從A通入,B通入O2;a極的電極反應式為19.答案(每空2分)(1)2A(g)+B(g)2C(g)(2)0.1mol·L1·min1(3)bf(4)AC(5)8∶742.9%解析(1)根據題圖可知2min內消耗2molA和1molB,生成2molC,其物質的量變化量之比等于化學方程式中化學計量數之比,再結合2min后各物質的物質的量保持不變,說明達到平衡狀態,即該反應為可逆反應,故該反應的化學方程式為2A(g)+B(g)2C(g)。(2)根據2min內消耗1molB,可知B的平均反應速率v(B)=1mol5L×2min=0.1mol·L(3)未說明正、逆反應速率,無法判斷反應是否達到平衡,a錯誤;該反應為氣體體積減小的反應,氣體總的物質的量