高中化学必修第2册第6章 第2节 第3课时

第六章第二节第3课时A组·基础达标1．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()①使煤充分燃烧，提高煤的利用率②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”③减少有毒CO的产生，避免污染空气④减少CO2的产生，避免“温室效应”A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②③④【答案】A【解析】①将煤块粉碎，增大与空气的接触面积，能使煤充分燃烧，提高煤的利用率，正确；②煤中含有S元素，燃烧时能生成SO2，经脱硫处理可减少SO2的产生，避免造成“酸雨”，正确；③在适当过量的空气中燃烧，生成CO2，减少CO的产生，正确；④无论是否脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，生成CO2的量都不变，不能减少CO2的产生，错误。2．生活中家庭常用的燃料气体有三种：天然气、水煤气和液化石油气。天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O，C3H8＋5O2eq\o(=,\s\up7(点燃))3CO2＋4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，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【答案】B【解析】从化学方程式可知，单位体积的甲烷比液化石油气燃烧耗O2少，若改烧液化石油气，必须增大进空气量，减少进石油气量。3．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0C．一定条件下，向某密闭容器中加入2molSO2和1molO2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，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【答案】B【解析】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程度。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。4．(2019·山东聊城检测)CO和H2在一定条件下可以合成乙醇：2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，下列叙述能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是()A．CO全部转化为乙醇B．正反应和逆反应的化学反应速率均为零C．CO和H2以1∶2的物质的量之比反应生成乙醇D．反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化【答案】D【解析】可逆反应的最大限度即达到化学平衡状态，对于可逆反应，反应不能进行到底，A错误；化学平衡为动态平衡，正、逆反应速率相等且不为零，B错误；CO和H2以1∶2的物质的量之比反应，不能说明正、逆反应速率相等，C错误。5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是()A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变【答案】C【解析】未指明其速率是代表正反应速率还是逆反应速率，且倍数关系也不正确，A错误；由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1，不能说明平衡状态，B、D错误；该反应中NH2COONH4为固体，当压强或气体密度不变时，反应达到平衡状态，C正确。6．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，下列叙述不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A．混合气体的密度不再变化B．反应容器中Y的质量分数不变C．X的分解速率与Y的消耗速率相等D．单位时间内生成1molY的同时生成2molX【答案】C【解析】X的分解速率与Y的消耗速率之比等于2∶1时才符合要求，C错误。7．(2020·安徽合肥检测)已知反应2X(g)＋Y(g)2Z(g)，某研究小组将4molX和2molY置于一容积不变的密闭容器中，测定不同时间段内X的转化率，得到的数据如表，下列判断正确的是()t/min24.556X转化率30%40%70%70%A．随着反应的进行，混合气体的密度不断增大B．反应在5.5min时，v正(X)＝v逆(Z)C．6min时，容器中剩余1.4molYD．其他条件不变，将X的物质的量改为10mol，则可得4molZ【答案】B【解析】反应过程中气体质量和容积均不变，则随着反应的进行，混合气体的密度不变，A错误；转化率不变时反应达到平衡状态，则反应在5.5min时，v正(X)＝v逆(Z)，B正确；6min时消耗X是4mol×0.7＝2.8mol，则根据方程式可知消耗Y是1.4mol，容器中剩余0.6molY，C错误；其他条件不变，将X的物质的量改为10mol，不可能得4molZ，因为是可逆反应，D错误。8．某可逆反应在某体积为5L的密闭容器中进行，在0～3分钟各物质的量的变化情况如下图所示(A，B，C均为气体)。(1)该反应的化学方程式为_______________________________。(2)在一定温度下，体积不变的密闭容器中，上述反应达到平衡的标志是________(填字母)。A．气体总质量保持不变B．A、B、C的浓度都相等C．A、B、C的浓度不再发生变化D．A、B、C的分子数之比为2∶1∶2E．正反应和逆反应都已停止F．容器内气体密度不再发生变化【答案】(1)2A＋B2C(2)C【解析】(1)根据图象可知A、B物质的量减少，为反应物，C物质的量增大，为生成物，2min时达到平衡，该反应为可逆反应，0～2minA、B、C物质的量改变量分别为2mol、1mol、2mol，所以该反应的化学方程式为2A＋B2C。(2)根据质量守恒，不论反应是否平衡，气体总质量保持不变，A错误；A、B、C的浓度是否相等与反应是否平衡无关，B错误；A、B、C的分子数之比与反应是否平衡无关，D错误；反应平衡时正反应速率等于逆反应速率，不是0，E错误；根据质量守恒定律，气体质量不变，容器的体积固定，则不论是否平衡，密度保持不变，F错误。B组·能力提升9．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是()A．点a的正反应速率比点b的小B．点c处反应达到平衡C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D．点e处反应达到平衡【答案】D【解析】由图可知，a点时n(H2)比b点大，即反应物浓度大，所以a点的正反应速率大于b点，A错误，虽然c点时n(H2)＝n(NH3)，但二者的物质的量仍在随时间发生变化，故c点并没达到平衡，B错误，由于在t1、t2时，n(H2)、n(NH3)不再随时间发生变化，表明反应已达到平衡，故d、e两点处n(N2)相等，C错误，D正确。10．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0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是()A．SO2为0.4mol·L－1，O2为0.2mol·L－1B．SO2为0.25mol·L－1C．SO3为0.4mol·L－1D．SO2、SO3均为0.15mol·L－1【答案】B【解析】化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的，所以平衡时各物质的浓度范围为0<c(SO2)<0.4mol·L－1,0<c(O2)<0.2mol·L－1，0<c(SO3)<0.4mol·L－1，因此A，C错误；若SO2为0.15mol·L－1，则转化的SO2的浓度为(0.2－0.15)mol·L－1＝0.05mol·L－1，此时SO3的浓度为(0.2＋0.05)mol·L－1＝0.25mol·L－1，故D错误。11．(2020·四川成都月考)在一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中，某一反应中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示，下列表述正确的是()A．反应的化学方程式为3X3Y＋ZB．t时，正、逆反应都不再继续进行，反应达到化学平衡C．若t＝4，则0～t时X的化学反应速率为0.1mol/(L·min)D．温度、体积不变，t时刻充入1molHe，使压强增大，正、逆反应速率都增大【答案】C【解析】由图象可以看出，反应中X物质的量减小，为反应物，Y、Z的物质的量增多，为生成物，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.8mol∶1.2mol∶0.4mol＝2∶3∶1，则该反应的化学方程式为2X3Y＋Z，A错误；t时，正、逆反应继续进行，反应达到化学平衡，是动态平衡，B错误；若t＝4，则0～t时X的化学反应速率v(X)＝eq\f(2.4－1.6mol,2L·4min)＝0.1mol/(L·min)，C正确；温度、体积不变，t时刻充入1molHe，使压强增大，由于对物质的浓度无影响，因此，正、逆反应速率不变，D错误。12．(2019·山东济宁检测)一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是()①混合气体的密度不变②容器内气体的压强不变③混合气体的总物质的量不变④B的物质的量浓度不变⑤v正(C)＝v逆(D)⑥v正(B)＝2v逆(C)A．①④⑤⑥ B．②③⑥C．②④⑤⑥ D．只有④【答案】A【解析】①容积恒定的密闭容器中，混合气体密度不变，也就是质量不变，对于有固体参加或者有固体生成的反应来说，质量不变说明已经达到平衡。②这是一个反应前后压强不变的反应，压强不变不能说明反应达到平衡。③该反应是反应前后气体的化学计量数不变的反应，也就是气体物质的量不变的反应，不能用物质的量是否变化衡量反应是否达到平衡。④B的物质的量浓度不变说明正逆反应速率相等，此时反应达到平衡。⑤v正(C)＝v逆(D)，说明正逆反应速率相等，此时反应达到平衡。⑥v正(B)＝2v逆(C)，说明正逆反应速率相等，此时反应达到平衡。13．在一定条件下，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如下图。回答下列问题：(1)该反应的化学方程式为_______________________________。(2)0～t1s内A的反应速率为_______________________________。(3)反应后与反应前的压强之比为________。(4)(t1＋10)s时，A气体的体积分数为________，此时v正(A)________(填“>”“<”或“＝”)v逆(B)。(5)关于该反应的说法正确的是____(填字母)。a．到达t1s时反应已停止b．在t1s之前B气体的消耗速率大于它的生成速率c．在t1s时C气体的正反应速率等于逆反应速率【答案】(1)3A＋B2C(2)eq\f(0.6,t1)mol·L－1·s－1(3)9∶13(4)22.2%>(5)bc【解析】(1)从0～t1s时，Δc(A)＝0.8mol·L－1－0.2mol·L－1＝0.6mol·L－1，Δc(B)＝0.5mol·L－1－0.3mol·L－1＝0.2mol·L－1，Δc(C)＝0.4mol·L－1，三者之比为Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝3∶1∶2，所以化学方程式为3A＋B2C。(2)0～t1s内A的反应速率为eq\f(0.6mol·L－1,t1s)＝eq\f(0.6,t1)mol·L－1·s－1。(3)压强之比等于物质的量之比，为9∶13。(4)A气体的体积分数为eq\f(0.2,0.2＋0.3＋0.4)＝eq\f(2,9)≈22.2%；在t1～(t1＋10)s反应处于平衡状态，v正(A)＝3v逆(B)，故v正(A)>v逆(B)。(5)可逆反应不可能停止，a错误；在t1s之前，反应未达平衡，仍然向正反应方向进行，故B气体的消耗速率大于它的生成速率，b正确；在t1s时，反应达到平衡，故C气体的正反应速率等于逆反应速率，c正确。14．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应。(2)如图所示，表示NO2变化曲线的是________。用O2表示从0～2s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________(填序号)。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【答案】(1)是(2)b1.5×10－3mol·L－1·s－1(3)bc【解析】(2)由平衡体系2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)可知，NO2为生成物，n(NO2)＝Δn(NO)＝0.020mol－0.007mol＝0.013mol，c(NO2)＝eq\f(0.013mol,2L)＝0.0065mol·L－1，故表示NO2变化曲线的为b。0～2s，v(NO)＝eq\f(ΔcNO,Δt)＝eq\f(ΔnNO,V·Δt)＝eq\f(0.020mol－0.008mol,2L×2s)＝0.003mol·L－1·s－1，则v(O2)＝eq\f(1,2)v(NO)＝0.0015mol·L－1·s－1。(3)未指明正、逆反应速率，故无法说明该反应是否达到平衡状态，a错误；由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应，当容器内压强保持不变时，说明该反应已达到平衡状态，b正确；c中说明正、逆反应速率相等，故说明该反应已达到平衡状态；由于气体总质量不变，气体总体积也不变，因此，无论该反应是否达到平衡，容器内密度总保持不变，d错误。综合素养测评一、选择题：本题包括8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。1．据报道，人类拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2Oeq\o(=,\s\up7(激光))2H2↑＋O2↑，下列说法正确的是()A．水的分解反应是放热反应B．氢气是一次能源C．使用氢气作燃料将会增加温室效应D．在这一反应中，光能转化为化学能2．下列说法不正确的是()A．原电池负极被氧化B．任何化学反应都能设计成原电池C．化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变D．化学反应达到平衡状态时，只要条件不改变，各物质的浓度就不再改变3.在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是()A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，电子从a极到b极D．a极上发生了氧化反应4．如图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是()A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)B．前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1C．开始时，正、逆反应同时开始D．2min时，A、B、C的浓度之比为2315．下列图示变化为吸热反应的是()6．最新报道：科学家首次用X­射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．CO和O生成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程7．下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是()A．抗氧化剂B．调味剂C．着色剂D．增稠剂8．一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A．0～6min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol/(L·min)B．6～10min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2mol/(L·min)C．反应至6min时，c(H2O2)＝0.30mol/LD．反应至6min时，H2O2分解了50%二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。9．已知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸收能量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出能量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收能量为()A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ10．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()A．c(Z)＝0.3mol·L－1B．c(Y2)＝0.5mol·L－1C．c(X2)＝0.2mol·L－1D．c(Y2)＝0.6mol·L－111．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是()A．铜电极上发生还原反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡12．某种以30%KOH溶液为电解质的氢氧燃料电池的公共汽车已在北京街头出现。下列有关该氢氧燃料电池的说法中，正确的是()A．H2在负极发生氧化反应B．供电时的总反应为2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2OC．氢氧燃料电池中H2和O2燃烧放出的热量转变为电能D．氢氧燃料电池不仅能量转化率高，而且产物是水，属于环境友好电池三、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(13分)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。请认真观察下图，然后回答下列问题。(1)图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)已知拆开1molH—H键、1molI—I键、1molH—I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、299kJ。则由1mol氢气和1mol碘反应生成HI会________(填“放出”或“吸收”)________kJ的热量。在化学反应过程中，是将________转化为________。(3)下列反应中，属于放热反应的是________(填序号，下同)，属于吸热反应的是________。①物质燃烧②炸药爆炸③酸碱中和反应④二氧化碳通过炽热的碳⑤食物因氧化而腐败⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应⑦铁粉与稀盐酸反应14．(13分)工业合成氨反应：N2＋3H22NH3是一个放热的可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知形成1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键放出的能量分别为436kJ、391kJ、946kJ。则：(1)若1molN2完全反应生成NH3可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ。(2)如果将1molN2和3molH2混合，使其充分反应，放出的热量总小于上述数值，其原因是____________________________。(3)实验室模拟工业合成氨时，在容积为2L的密闭容器内，反应经过10min后，生成10molNH3，则用N2表示的化学反应速率为________mol·L－1·min－1。(4)一定条件下，当合成氨的反应达到化学平衡时，下列说法正确的是________。a．正反应速率和逆反应速率相等b．正反应速率最大，逆反应速率为0c．N2的转化率达到最大值d．N2和H2的浓度相等e．N2、H2和NH3的体积分数相等f．反应达到最大限度15．(13分)【实验目的】利用所学知识，设计原电池装置。【实验用品】电极：镁条、铜片、铁片等。【电解质】果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。【其他】导线、金属夹、发光二极管、500mL烧杯。【实验方案】①Cu—Mg原电池，电解质溶液为橙汁；②Cu—Fe原电池，电解质溶液为苹果汁；③Fe—Mg原电池，电解质溶液为柠檬汁。【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500mL的烧杯中，将发光二极管两端分别接在三种方案中金属活动性不同的金属夹上。观察现象，连接方式如图所示。【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。【实验结论】原电池把化学能转变为电能。回答问题：(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上，较不活泼金属接二极管的________极上。(2)在方案①②中铜作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在方案①③中镁作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在方案②③中铁作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)在方案③中负极反应为________________________________________________________________________，正极反应为_______________________________________