6.1.2 化学反应与电能（精讲）（解析版）

PAGE176.1.2化学反应与电能（精讲）思维导图思维导图常见考点常见考点考点一原电池的判断方法【例1】（秋·重庆沙坪坝）如图所示装置中属于原电池的是A．B．C． D．【答案】A【解析】A．C和Zn存在活泼差异，有自发的氧化还原反应，有电解质溶液，形成闭合电路，是原电池，故A正确；B．有外接电源，是将电能为转化为化学能的装置，是电解池，故B错误；C．酒精是非电解质，其水溶液不导电，不能构成原电池，故C错误；D．无自发的氧化还原反应，不能构成原电池，故D错误，答案为A。【一隅三反】1．（江苏扬州）下列装置中，能构成原电池的是A． B． C． D．【答案】D【解析】A．酒精是非电解质，不导电，不能构成原电池，故不选A；B．没有形成闭合电路，不能构成原电池，故不选B；C．两个电极材料相同，不能构成原电池，故不选C；D．两个电极活泼性不同，有电解质溶液，形成闭合电路，能发生自发的氧化还原反应，能构成原电池，故选D；选D。2．（辽宁）如图所示装置中，不能形成原电池的是A． B． C． D．【答案】C【解析】A．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，且满足其它三个条件，可以形成原电池，A不符合题意；B．该装置中自发的氧化还原反应为Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2，且满足其它三个条件，可以形成原电池，B不符合题意；C．该装置中没有自发的氧化还原反应，不能形成原电池，C符合题意；D．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，且满足其它三个条件，可以形成原电池，D不符合题意；故选C。3．（广东）某学习兴趣小组探究电池的工作原理，组装了以下装置，电流表指针明显偏转的是A．B．C． D．【答案】A【解析】A．该装置符合原电池的构成条件，铁作负极，铜作正极，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，电流表指针明显偏转，A符合题意；B．该装置中，两个金属电极相同，所以不能构成原电池，不会形成电流，电流表指针不偏转，B不符合题意；C．该装置中，两个金属电极相同，且酒精溶液为非电解质溶液，不会形成电流，电流表指针不偏转，C不符合题意；D．该装置中，两个电极相同，不能自发的进行氧化还原反应，不会形成电流，电流表指针不偏转，D不符合题意；答案选A。考点二原电池的工作原理【例2-1】（河南）在实验室中，将锌片和铜片用导线连接(导线中间接入一个电流表)，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，装置如图。下列说法正确的是A．锌片逐渐溶解 B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置能将电能转变为化学能【答案】A【解析】A．锌作负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，则锌片逐渐溶解，A正确；B．铜作正极，溶液中氢离子得电子，发生还原反应，电极反应式为，因此烧杯中溶液不变蓝，B错误；C．电子由负极经导线流向正极，即由锌片通过导线流向铜片，C错误；D．该装置为原电池，能将化学能转变为电能，D错误；故选A。【例2-2】（·山东）某原电池的总反应为，下列说法错误的是A．极为负极 B．移向负极C．可选用石墨作正极 D．可选用稀硫酸作电解质溶液【答案】B【解析】A．原电池的总反应为，则Zn作负极，A正确；B．阳离子移向正极，阴离子移向负极，是阳离子，B错误；C．石墨或者比锌更不活泼的金属作正极，C正确；D．原电池的总反应为，则可以选择稀硫酸作电解质溶液，D正确；选B。【例2-3】（内蒙古）下列关于原电池的叙述中错误的是A．原电池内部的阳离子向正极移动B．原电池是将化学能转变为电能的装置C．在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应D．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属【答案】D【解析】A．原电池正极上有从负极流出的电子，吸引溶液中的阳离子，故A正确；B．当氧化还原反应发生时，电路中有电子通过形成电流，故原电池为将化学能转变为电能的装置，故B正确；C．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，正极发生还原反应，故C正确；D．原电池的电极材料可以为金属单质、非金属单质（石墨）、金属氧化物等，但构成原电池时，两极材料活性必须不同，故D错误；故答案选D。【一隅三反】1．（河南许昌）下列关于原电池的叙述中，正确的是①构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属②原电池是化学能转变为电能的装置③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极被还原④原电池放电时，电流的方向是从负极到正极⑤原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动⑥电子经溶液从负极流向正极A．①②⑥ B．②③ C．② D．②⑥【答案】B【解析】①构成原电池的某一极电极材料可以是非金属材料，如石墨，错误；②原电池是化学能转变为电能的装置，正确；③在原电池中，电子从负极流出，故电子流入的一极是正极，该电极被还原，正确；④原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，错误；⑤原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，错误；⑥电子不能在电解质溶液中流动，只能沿导线移动，错误；故选B。2．（广西贺州）如图为铜－锌－稀硫酸构成的原电池示意图，下列说法正确的是A．锌片为正极，且锌片逐渐溶解 B．电子由铜片通过导线流向锌片C．铜片为正极，且铜片上有气泡 D．电流由锌片经导线流向铜片【答案】C【解析】A．Zn-Cu-稀硫酸组成原电池，Zn活泼作负极，故A错误；B．电子由负极经导线流向正极，即由锌通过导线流向铜，故B错误；C．铜作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，因此在铜片上有气泡，故C正确；D．电流由正极流向负极，即由铜片经导线流向锌片，故D错误；故选：C。3．（上海闵行）如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是A．Zn作负极，发生氧化反应B．电子流向：Zn→电解质溶液→CuC．铜片上发生的反应为：D．理论上，Zn片质量减小6.5g，Cu片上析出标准状况下2.24L【答案】B【解析】A．Zn作负极，失电子发生氧化反应，A正确；B．电子在导线中流动，不在溶液中流动，B错误；C．铜片为正极，铜片上氢离子放电生成氢气，发生的反应为：，C正确；D．理论上，Zn片质量减小6.5g(0.1mol)，失去0.2mole-，，Cu片上析出0.1mol，标准状况下为2.24L，D正确；答案选B。考点三原电池原理的应用【例3-1】（湖北）把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中组成原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上产生大量气泡；A、C相连时，电流由C经导线流向A；B、D相连时，电子由D经导线流向B，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为A．A>C>D>B B．A>B>C>D C．C>A>B>D D．B>A>C>D【答案】A【解析】原电池中，活泼金属做负极，若A、B相连时，A为负极，则金属活泼性A>B，C、D相连时，D上产生大量气泡，D电极上H+得电子生成H2，D为正极，C为负极，金属活泼性C>D，A、C相连时，电流由C经导线流向A，C为正极，A为负极，金属活泼性A>C，B、D相连时，电子由D经导线流向B，D为负极，B为正极，金属活泼性D>B，综合分析，4种金属的活动性由强到弱的顺序为A>C>D>B，答案选A。【例3-2】（浙江）把锌片投入到盛有CH3COOH溶液的敞口容器里，改变下列条件，其中能加快反应速率的是A．加入少量NaCl固体 B．滴加少量硫酸铜溶液C．加入少量水 D．加入少量CH3COONa固体【答案】B【解析】锌片与CH3COOH溶液反应放出氢气，醋酸是弱电解质，其电离出的氢离子浓度越大反应速率越快，若是原电池反应，能加快反应速率，据此回答；A．加入少量NaCl固体，氢离子浓度不受影响、则反应速率不变，A错误；B．滴加少量硫酸铜溶液，锌置换出铜，锌、醋酸和铜构成原电池，锌为负极，铜为正极，氢气在正极上产生，能加快反应速率，B正确；C．加入少量水、氢离子浓度减小、则反应速率减小，C错误；

D．加入少量CH3COONa固体、醋酸电离平衡左移，氢离子浓度减小、则反应速率减小，D错误；答案选B。【例3-3】（宁夏）理论上不能设计为原电池的化学反应是A．CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＜0B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(aq)ΔH＜0C．2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH＜0D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)=3FeCl2(aq)ΔH＜0【答案】B【解析】A．该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故A不符合题意；B．该反应中没有电子转移，不属于氧化还原反应，属于复分解反应，所以不能设计成原电池，故B符合题意；C．该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故C不符合题意；D．该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故D不符合题意；故选B。【一隅三反】1．（浙江）把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。a、b相连时，a为正极；c、d相连时，导线上电流由c到d；a、c相连时，a质量减轻；b、d相连时，b上有大量气泡产生。四种金属的活动性顺序为A．d>b>a>c B．b>d>a>cC．d>b>c>a D．c>d>b>a【答案】A【解析】把

a、b、c、d

四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池；a、b

相连时，a

为正极，b为负极，则活动性：b＞a；

c、d

相连时，导线上电流由

c

到

d，则c为正极，d为负极，活动性：d＞c；a、c

相连时，a

质量减轻，说明a失去电子，则a为负极，c为正极，活动性：a＞c；b、d

相连时，b

上有大量气泡产生，则b为正极，d为负极，活动性：d＞b；综上所述，四种金属的活动性顺序为d＞b＞a＞c，故选A。2．（黑龙江）a、b两试管中分别盛装足量等体积、等浓度的稀硫酸溶液，向a、b两试管中加少量等质量的锌粉，同时向b试管中加入少量固体粉末，让a、b两试管同时开始反应，则产生H2的物质的量随时间变化关系如图所示，其中正确的是A．B．C． D．【答案】A【解析】由题意可知，锌与稀硫酸反应时，a、b两试管中锌均不足量，向b中加入少量硫酸铜固体粉末，锌与铜离子在溶液中发生置换反应置换铜，在稀硫酸溶液中构成铜、铁原电池，原电池反应加快反应速率，所以b完全反应需要的时间小于a，但由于与铜离子反应消耗了部分锌，导致产生氢气的物质的量小于a，则让a、b两试管同时开始反应，符合产生氢气的物质的量随时间变化关系的图示为A，故选A。3．（秋·陕西延安）理论上不能设计为原电池的化学反应是A．CH4+2O2CO2+2H2OB．2FeCl3+Fe=3FeCl2C．2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑D．HNO3+NaOH=NaNO3+H2O【答案】D【解析】A．CH4+2O2CO2+2H2O，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故A不选；B．2FeCl3+Fe═3FeCl2，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故B不选；C．2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故C不选；D．HNO3+NaOH═NaNO3+H2O，该反应属于复分解反应，不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故D选；故选：D。4．（秋·江苏宿迁·高二校考开学考试）等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的溶液，下列各图表示的是产生的体积V与时间t的关系(其它条件相同)，其中正确的是A． B．C． D．【答案】A【解析】锌和硫酸反应，加入硫酸铜，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀硫酸原电池，加速金属锌和硫酸反应的速率，所以反应速率是：a＞b，速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小于b的时间；产生氢气的量取决于金属锌的质量，而a中，金属锌一部分用于置换金属铜，导致和硫酸反应生成氢气的量减少，所以氢气的体积是：a＜b。故选A。考点四电极反应式的书写【例4】（海南）原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al-3e﹣=Al3+B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Mg-2e﹣=Mg2+C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Fe-2e﹣=Fe2+D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e﹣=Cu2+【答案】B【解析】A．该原电池中，Al易失电子作负极、Cu作正极，负极上铝失电子、正极上氢离子得电子，负极反应式为：Al﹣3e﹣＝Al3+，故A正确；B．该原电池中，Al能与NaOH溶液反应，Al易失电子作负极、Mg作正极，负极上Al失电子、正极上水得电子，负极上电极反应式为Al+4OH﹣﹣3e﹣＝AlO2﹣+2H2O，故B错误；C．该装置中，铁比铜活泼，铁易失电子作负极、Cu作正极，负极上铁失电子、正极上铁离子得电子，负极反应式为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故C正确；D．该原电池中，铜易失电子作负极、Al作正极，负极上铜失电子、正极上硝酸根离子得电子，负极电极反应式为Cu﹣2e﹣＝Cu2+，故D正确；故答案为B。【一隅三反】1．（·河北）下列关于原电池说法正确的是(C

)A．由Al、Mg、稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为：Al-3e—=Al3+B．由Al、Mg、NaOH组成的原电池，其负极反应式为：Al-3e—+3OH—=Al(OH)3↓C．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为：Cu-2e—=Cu2+D．由Fe、Cu、FeCl3组成的原电池，其正极反应式为：Cu-2e—=Cu2+【答案】C【解析】在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。镁比铝活泼，A中镁是负极，铝是正极，A不正确。由于能和氢氧化钠反应的是铝，而镁不反应，所以选项B中铝是负极，镁是正极，但氢氧化钠是过量的，所以负极得不到氢氧化铝沉淀，而是生成偏铝酸钠，B不正确。铝比铜活泼，但在浓硝酸中铝钝化，所以铜是负极，C正确。铁比铜活泼，D中铁是负极，铜是正极，溶液中的铁离子在正极得到电子，所以选项D不正确。答案选C。2．（·高二单元测试）原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是A．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，经过一段时间后负极反应式为：B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为：C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为D．由Fe、Cu、溶液组成的原电池，负极反应式为：【答案】D【解析】A．Al、Cu、浓硝酸组成原电池，铝和浓硝酸发生钝化现象，铜和浓硝酸能自发的进行反应，所以铜作负极，铝作正极，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，A正确；B．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，铝和稀硫酸反应而失电子，铜和稀硫酸不反应，所以铝作负极，铜作正极，其负极反应式为Al-3e-=Al3+，B正确；C．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠溶液反应而失去电子发生氧化反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，所以铝是负极，镁是正极，其负极反应式为，C正确；D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，铁和铜都与氯化铁反应，但铁的金属性比铜强，所以铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，D错误；故选D。3．（河南）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO42－向Al电极移动B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2OC．由Fe、Cu、NaCl溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2＋D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1molAg时，消耗Cu电极32g【答案】C【解析】A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，Al为负极，放电时SO42－向Al电极移动，A正确。B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，Al为负极失电子氧化反应：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2O，B正确。C．由Fe、Cu、NaCl溶液组成原电池，Fe为负极，负极反应式为：Fe－2e－＝Fe2＋，C不正确。D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池中铝钝化作正极，铜作负极电极反应为Cu－2e－＝Cu2＋；电解硝酸银溶液，当析出1molAg时，电路中转移1mol电子，消耗Cu0.5mol为32g，D正确。考点五燃料电池【例5】（四川）MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2=2H2O，下列有关该电池的说法正确的是A．该电池的正极反应式为4OH-＋4e-=O2↑＋2H2OB．该电池的负极反应式为H2-2e-=2H＋C．放电时OH-向正极移动D．当生成1molH2O时，转移2mol电子【答案】D【解析】A．该燃料电池燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2+O2=2H2O。负极反应为2H2+2CO32--4e-=2H2O+2CO2，用总反应减负极得正极反应式O2+2CO2+4e-=2CO32-，A错误；B．根据原电池的工作原理：负极是燃料发生氧化反应，即2H2+2CO32--4e-=2H2O+2CO2，B错误；C．电解质中移动的阴离子为CO32-，不是OH-，C错误；D．负极是燃料发生氧化反应，即2H2+2CO32--4e-=2H2O+2CO2，可知生成1molH2O时，转移2mol电子，D正确；故选D。【一隅三反】1．（黑龙江）氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是A．通入氢气的电极发生氧化反应B．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-C．放电过程中碱性电解液的pH不变D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动【答案】D【解析】氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O，通入氧气的电极为原电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-，电子是从负极流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。A．氢氧燃料电池中，氢气易失电子发生氧化反应，故A正确；B．氧气易得电子发生还原反应，通入氧气的电极是正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；C．由图可知，氢氧燃料电池放电过程中，总反应为氢气和氧气反应生成水，水从负极边上排出，则碱性电解液的pH不变，故C正确；D．阳离子向正极移动即通入氧气的电极移动，故D错误；故答案选D。2（秋·广东揭阳）科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法正确的是A．该装置将电能转化为化学能B．电极b上发生的反应式：O2+4e-+4H+=2H2OC．电极a上发生的反应式：2H2S+4e-=S2-+4H+D．电路中每通过4mol电子，理论上在电极a消耗44.8LH2S【答案】B【解析】A．该装置是质子膜H2S燃料电池，将化学能转化为电能，A错误；B．正极O2得电子发生还原反应，酸性条件下，氧气得电子生成水，则电极b上发生的电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，故B正确；C．a极上硫化氢失电子生成S2和氢离子，发生氧化反应，电极反应式为：2H2S-4e-=S2+4H+，C错误；D．没有说明是否为标况状态，不能计算消耗H2S的体积，D错误；故选B。3．（2023河南）某固体酸燃料电池以KHSO4固体为电解质传递H+；其基本结构如图，电池总反应可表示为，2H2+O2=2H2O。下列有关说法正确的是A．电子通过外电路从b极流向a极B．每转移0.1mol电子，消耗0.2g的H2C．H+由a极通过固体酸电解质传递到b极D．b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-【答案】C【解析】A．a极是负极，b极是正极，电子通过外电路从a极流向b极，故A错误；B．负极上H2失电子生成H+，电极反应式为H2-2e-=2H+，每转移0.1mol电子，负极上消耗0.05mol的H2，其质量是0.1g，故B错误；C．原电池工作时，阳离子移向正极，即H+由a极通过固体酸电解质传递到b，故C正确；D．该电池为酸性电池，正极b极上的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，故D错误；故选C。检测试卷一、选择题(本题包括18小题，每小题3分，共54分，每小题只有一个选项符合题意)1．(郑州外国语学校高一月考)绿色能源是指使用不会对环境造成污染的能源，下列属于绿色能源的是()①太阳能②风能③潮汐能④煤⑤天然气⑥石油A．①②③ B．③④C．④ D．①②⑤答案A解析石油、煤、天然气燃烧会产生一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等空气污染物，不属于绿色能源，而太阳能、风能、潮汐能的使用不会对环境造成污染，属于绿色能源，A项正确。2．(黑龙江省龙东南高一期末联考)下列关于能量转换的认识中不正确的是()A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能答案D解析电解装置将水电解生成氢气和氧气时，是电能转化为化学能，A正确；绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能在生物体内储存，B正确；煤燃烧时会产生大量的热量，化学能主要转化为热能，C正确；白炽灯工作时，将电能转化为光能和热能，D错误。3．(郑州一中高一期中)混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时，自动捕捉减少的动能；在高速行驶时，启用双引擎，动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是()A．减速制动时动能转化为电能储存在电池中B．高速行驶时电池电能转化为汽车部分动力C．通过发电机电动机互变循环减少汽车油耗D．双动力汽车工作时不会产生废气污染环境答案D解析根据题目信息，在减速时，自动捕捉减少的动能转化为电能储存在电池中，故A正确；在高速行驶时，启用双引擎，电池电能转化为汽车部分动力，故B正确；通过发电机电动机互变循环可以减少汽车油耗，故C正确；汽油引擎工作时，会产生废气污染环境，故D错误。4．(广东肇庆期末)某温度时，浓度均为1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在体积恒定的若Z用X、Y表示，则该反应的化学方程式可表示为()A．X2＋2Y22XY2B．2X2＋Y22X2YC．3X2＋Y22X3YD．X2＋3Y22XY3答案C＝∶0.4mol·L－1＝3∶1∶2，故反应的化学方程式为3X2＋Y22Z，根据原子守恒可知，Z为X3Y，故反应的化学方程式为3X2＋Y22X3Y。5．下列有关化学反应速率和限度的说法中不正确的是()A．已知工业合成氨的正反应方向放热，所以升温正反应速率减小，逆反应速率增大B．实验室用H2O2分解制备O2，加入MnO2后，反应速率明显加快C．2SO2＋O22SO3反应中，SO2的转化率不能达到100%D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快答案A解析升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，故A错误；二氧化锰在过氧化氢的分解反应中作催化剂，能加快反应速率，故B正确；可逆反应的反应物不可能完全转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%，故C正确；相同质量的碳酸钙粉末比块状的表面积大，反应物和液体的接触面积更大，反应速率更快，故D正确。6．(张家口一中高一期中)把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有50mL0.1mol·L－1盐酸的烧杯中，该铝片与盐酸反应，产生氢气的速率v(H2)与反应时间t的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，下列推论错误的是()A．O→a不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和稀盐酸B．b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高C．t＝c时，反应处于平衡状态D．t＞c时，产生氢气的速率降低的主要原因是溶液中H＋浓度下降答案C解析A项，铝表面有氧化膜，因此曲线O→a段不产生氢气，发生反应的化学方程式为Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O，正确；B项，随着反应的进行，H＋浓度逐渐减小，但曲线b→c段产生氢气的速率仍然增大，则产生氢气的速率增加较快的主要原因是反应放热，溶液温度升高，正确；D项，温度升高，反应速率增大，浓度降低，反应速率减小，则t>c时，产生氢气的速率降低，说明溶液中H＋浓度下降起主导作用，正确。7．(石家庄一中高一月考)某固体酸燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H2＋O2=2H2O，下列有关说法正确的是()A．电子通过外电路从b极流向a极B．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2C．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极答案D解析根据电池总反应2H2＋O2=2H2O可知，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应：H2－2e－=2H＋，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。通入氢气的一极为电池的负极，则a为负极，b为正极，电子由负极经外电路流向正极，即由a极经外电路流向b极，A错误；每转移0.1mol电子，消耗0.05mol的H2，标准状况下的体积为1.12L，但选项中没有说明是否为标准状况，则气体的体积不一定为1.12L，B错误；中间为固体酸膜，可以传递H＋，结合图示可知，b极上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C错误；a极上氢气失电子生成H＋，阳离子向正极移动，所以H＋由a极通过固体酸膜传递到b极，D正确。8．(铜陵市期中)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－1B．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．1molC(s)和1molH2O(l)反应生成1molCO(g)和1molH2(g)吸收的热量为131.3kJD．1molC(s)、2molH、1molO转变成1molCO(g)和1molH2(g)放出的热量为akJ答案C解析由图可知，该反应为吸热反应，反应的热化学方程式为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1molC(s)和1molH2O(g)反应生成1molCO(g)和1molH2(g)吸收的热量为131.3kJ，而1molH2O(l)变为1molH2O(g)时要吸收热量，因此1molC(s)和1molH2O(l)反应生成1molCO(g)和1molH2(g)吸收的热量大于131.3kJ，C项错误；由图可知，1molC(s)、2molH、1molO转变成1molCO(g)和1molH2(g)放出的热量为akJ，D项正确。9．普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家们发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的化学方程式为2Cu＋Ag2O=Cu2O＋2Ag，下列有关说法正确的是()A．2molCu与1molAg2O的总能量低于1molCu2O与2molAg具有的总能量B．Ag2O/Ag电极为正极C．原理示意图中，电流从Cu流向Ag2OD．电池工作时，OH－向正极移动答案B解析由题意知，该装置构成了原电池，原电池工作过程中发生了自发的氧化还原反应，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A错误；Cu在反应中失电子，作原电池的负极，所以Ag2O/Ag电极为正极，B正确；电流由正极流向负极，所以电流方向为Ag2O→Cu，C错误；原电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，D错误。10．(福州市高一下学期期末)一定温度下，可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g)，达到平衡状态的标志是()A．A的分解速率和C的生成速率之比为1∶2B．单位时间内生成nmolA的同时生成2nmolBC．A、B的物质的量之比为1∶2D．A、B、C的浓度不再发生变化答案D解析A项，无论反应是否达到平衡，A的分解速率和C的生成速率之比都为1∶2，A不能说明反应达到平衡状态；B项，无论反应是否达到平衡，单位时间内生成nmolA，同时都会生成2nmolB，B不能说明反应达到平衡状态；C项，A、B的物质的量之比为1∶2，只能表示某一时刻二者的物质的量之比，这个时间点不一定是平衡状态的时间点，C不能说明反应达到平衡状态；D项，A、B、C的浓度不再发生变化，说明反应达到平衡。11．(怀化市高一期末市级联考)在密闭容器中进行如下反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知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，各物质的浓度可能为()A．Y2为0.4mol·L－1 B．Z为0.3mol·L－1C．X2为0.2mol·L－1 D．Z为0.4mol·L－1答案B解析若Z完全转化为反应物，则Y2为0.4mol·L－1，但是可逆反应不能完全转化，因此Y2但是可逆反应不能完全转化，因此Z小于0.4mol·L－1Z为0.3mol·L－1是有可能的，选项B正确，D错误；若Z完全转化为反应物，则X2为0.2mol·L－1，但是可逆反应不能完全转化，因此X2的平衡浓度小于0.2mol·L－1，选项C错误。12．(北京四中高一下学期期末)一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是()A．缩小体积使压强增大 B．恒容，充入N2C．恒容，充入He D．恒压，充入He答案C解析缩小容器的体积，各组分浓度增大，反应速率加快，故A不符合题意；恒容状态下，充入氮气，增加氮气浓度，反应速率加快，故B不符合题意；He不参与反应，恒容状态下，充入He，反应混合物中各组分浓度不变，即化学反应速率不变，故C符合题意；恒压状态下，充入He，容器的体积增大，反应混合物中各组分浓度减小，化学反应速率减缓，故D不符合题意。13．(福州市高一下学期期末)X(g)＋3Y(g)2Z(g)ΔH＝－92kJ·mol－1，将1molX和3molY通入2L的恒容密闭容器中进行反应，10min时测得Y的物质的量为2.4mol。下列说法正确的是()A．10min内，X的平均反应速率为0.01mol·L－1·min－1B．第10min时，X的反应速率为0.01mol·L－1·min－1C．10min内，消耗0.1molX，生成0.4molZD．10min内，X和Y反应放出的热量为92kJ答案A解析10min内，Δn(Y)＝3mol－2.4mol＝0.6mol，则Δn(X)＝eq\f(1,3)Δn(Y)＝eq\f(1,3)×0.6mol＝0.2mol，故v(X)＝eq\f(ΔnX,V·Δt)＝eq\f(0.2mol,2L×10min)＝0.01mol·L－1·min－1，A正确；v＝eq\f(Δc,Δt)表示某个时间段内的平均反应速率，在第10min时，X的浓度比前10min内的少，故该时间点的反应速率小于0.01mol·L－1·min－1，B错误；10min内，消耗0.2molX，生成了0.4molZ，C错误；10min内，消耗了0.2molX的情况下，该反应放出的热量为18.4kJ，D错误。14．(河北安平中学高一下学期期中)一定温度下，向10mL0.40mol·L－1的H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液(忽略整个过程中溶液体积的变化)，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示：t/min0246V(O2)/mL09.917.522.4资料显示，反应分两步进行：①2Fe3＋＋H2O2=2Fe2＋＋2H＋＋O2↑；②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2H2O＋2Fe3＋。反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是()A．Fe2＋的作用是增大过氧化氢的分解速率B．反应①②均是放热反应C．反应2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)是吸热反应D．0～6min内的平均反应速率v(H2O2)≈3.33×10－2mol·L－1·min－1答案D解析Fe3＋作催化剂，增大过氧化氢的分解速率，Fe2＋是中间产物，A项错误；根据图像可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，B项错误；根据图像可知，反应2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)中反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放热反应，C项错误；0～6min内生成氧气0.001mol，消耗H2O20.002mol，则平均反应速率v(H2O2)＝eq\f(0.002mol,0.01L×6min)≈3.33×10－2mol·L－1·min－1，D项正确。15．(山西平遥中学高一期中)下列图示与对应的叙述不相符的是()A．图甲表示燃料燃烧反应的能量变化B．图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化C．图丙表示除去氧化膜的镁条投入到稀盐酸中，反应速率v随时间t的变化曲线D．图丁表示某温度下V1mL1.0mol·L－1盐酸和V2mL1.5mol·L－1的NaOH溶液混合均匀后溶液温度随V1的变化趋势(V1mL＋V2mL＝50mL)答案A解析燃烧为放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，图示与叙述不相符，A符合题意；酶催化存在最适宜的温度，在最适宜的温度下酶的催化活性最高，化学反应速率最快，温度低于或者高于最适宜温度，化学速率都减慢，图示与叙述相符，B不符合题意；Mg和盐酸反应为放热反应，开始反应时，反应放热且H＋浓度较大，影响速率的主要因素为温度，温度升高，化学反应速率加快；随着反应的进行，H＋浓度减小，影响速率的主要因素为H＋浓度，H＋浓度减小，化学反应速率减慢，图示与叙述相符，C不符合题意；酸碱恰好完全反应时，放热最多，温度最高，此时酸、碱的物质的量相同，V1mL×1.0mol·L－1＝V2mL×1.5mol·L－1，V1∶V2＝3∶2，溶液的总体积为50mL，则温度最高的点对应的V1＝30mL，图示与叙述相符，D不符合题意。16．(张家港高级中学高一下期末)对于反应中的能量变化，表述正确的是()A．放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量B．断开化学键的过程会放出能量C．加热才能发生的反应一定是吸热反应D．氧化反应均为吸热反应答案A解析放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，A项正确；断开化学键的过程会吸收能量，B项错误；吸、放热反应与外界条件无直接关系，C项错误；食物的腐败变质是氧化反应，该过程是放热的，D项错误。17．(河北衡水校级期中)汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)，根据此反应判断，下列叙述正确的是()A．PbO2是电池的负极B．负极的电极反应式为Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4C．铅蓄电池放电时，每转移2mol电子消耗1molH2SO4D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1mol电子时正极质量增加48g答案B解析蓄电池放电时，该装置是原电池，负极上失电子发生氧化反应，该装置中Pb失电子发生氧化反应，所以Pb是负极，A项错误；负极上Pb失电子后和硫酸根离子反应生成硫酸铅，即Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，B项正确；1molPb反应转移2mol电子，消耗2molH2SO4，C项错误；放电时两电极质量均增加，负极的电极反应式为Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，每转移1mol电子时电极质量增加48g，正极的电极反应式为PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－＋4H＋=PbSO4＋2H2O，每转移1mol电子时电极质量增加32g，D项错误。18．(重庆巴蜀中学期中)某实验探究小组研究320K时N2O5的分解反应：2N2O54NO2＋O2。如图是该小组根据所给表格中的实验数据绘制的。下列有关说法正确的是()t/min01234c(N2O5)/(mol·L－1)0.1600.1140.0800.0560.040c(O2)/(mol·L－1)00.0230.0400.0520.060A.曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线B．曲线Ⅱ是O2的浓度变化曲线C．N2O5的浓度越大，反应速率越快D．O2的浓度越大，反应速率越快答案C解析结合表格中N2O5和O2的初始浓度可知曲线Ⅰ、Ⅱ分别是O2、N2O5的浓度变化曲线，A、B项错误；利用表格中数据进行计算，无论是用N2O5的浓度变化，还是用O2的浓度变化得出的反应速率都随着反应的进行而减小，而随着反应的进行，N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，C项正确，D项错误。二、非选择题(本题包括4小题，共46分)19．(12分)(郑州月考)分别按如图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中Ⓐ为电流表。请回答下列问题：(1)以下叙述中，正确的是________(填字母)。A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生C．两烧杯中溶液pH均增大D．产生气泡的速度甲中比乙中慢E．乙的外电路中电流方向Zn→CuF．乙溶液中SOeq\o\al(2－,4)向铜片方向移动(2)变化过程中能量转化的主要形式：甲为___________________；乙为___________________。(3)在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应式及总反应离子方程式：铜电极：______________________，总反应：_______________________________________。当电路中转移0.25mol电子时，消耗负极材料的质量为________g(Zn的相对原子质量65)。(4)Cu2＋＋2e－=CuZn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu8.125解析甲中没有形成闭合回路，不能构成原电池，铜不能与稀硫酸反应，所以铜片表面没有气泡产生，烧杯中氢离子参加反应，浓度减小，溶液的pH增大。乙中构成原电池，加快了化学反应速率，所以产生气泡的速率甲中比乙中慢；乙中Zn为负极，Cu为正极，所以电流方向Cu→Zn，溶液中的H＋向铜片方向移动，SOeq\o\al(2－,4)向锌片方向移动。乙中负极反应式为Zn20．(10分)(石家庄期中)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：时间/min12345氢气体积/mL(标准状况)100240464576620①哪一时间段反应速率最大？________min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②求3～4min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率：________________(设溶液体积不变)。(2)另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是________(填字母)。A．蒸馏水 B．KCl溶液C．KNO3溶液 D．CuSO4溶液(3)某温度下在4L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。①该反应的化学方程式是________________________________________________________。②该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。A．Y的体积分数在混合气体中保持不变B．X、Y的反应速率比为3∶1C．容器内气体压强保持不变D．容器内气体的总质量保持不变E．生成1molY的同时消耗2molZ③2min内Y的转化率为________。答案(1)①2～3该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，反应速率较快②0.025mol·L－1·min－1(2)CD(3)①3X(g)＋Y(g)2Z(g)②AC③10%解析(1)①在0～1min、1～2min、2～3min、3～4min、4～5min时间段中，产生气体的体积分别为100mL、140mL、224mL、112mL、44mL，由此可知反应速率最大的时间段为2～3min；原因是该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，反应速率较快；②在3～4min时间段内，n(H2)＝eq\f(0.112L,22.4L·mol－1)＝0.005mol，消耗盐酸的物质的量为0.01mol，故v(HCl)＝eq\f(0.01mol,0.4L×1min)＝0.025mol·L－1·min－1。(2)加入蒸馏水及加入KCl溶液，H＋浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量，故A、B正确；C项，加入KNO3溶液，H＋浓度减小，因酸性溶液中有NOeq\o\al(－,3)，具有强氧化性，与Zn反应无氢气生成，错误；D项，加入CuSO4溶液，形成原电池，反应速率加快，且影响生成氢气的量，错误。(3)①由图像可以看出，反应中X、Y的物质的量减少，应为反应物，Z的物质的量增多，应为生成物，当反应进行到5min时，Δn(Y)＝0.2mol，Δn(Z)＝0.4mol，Δn(X)＝0.6mol，则Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(X)＝1∶2∶3，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则反应的方程式为3X(g)＋Y(g)2Z(g)；②X、Y的反应速率比为3∶1，随着反应的进行X、Y的反应速率比始终为3∶1，不能作为平衡状态的标志，故B错误；反应物和生成物均为气体，容器内气体的总质量保持不变，不能作为平衡状态的标志，故D错误；生成1molY的同时消耗2molZ均只能表示逆反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，无法判断反应达到平衡状态，故E错误；③2min内X的转化率＝eq\f(变化物质的量,起始总物质的量)×100%＝eq\f(1mol－0.9mol,1mol)×100%＝10%。21．(12分)(1)汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1molN2和1molO2完全反应生成NO会__________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。已知：O2－可在固体电解质中自由移动。①NiO电极上发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应。②外电路中，电子是从____________(填“NiO”或“Pt”)电极流出。③Pt电极上的电极反应式为_______________________________________________________。(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO＋2CO2CO2＋N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，如表所示。实验编号t/℃NO初始浓度/mol·L－1CO初始浓度/mol·L－1催化剂的比表面积/m2·g－1Ⅰ2801.20×10－35.80×10－382Ⅱ2801.20×10－35.80×10－3124Ⅲ350a5.80×10－382①表中a＝________。②能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验________________(填实验编号)。③实验Ⅰ和实验Ⅱ中，NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验Ⅱ的是曲线______________(填“甲”或“乙”)。(4)在容积固定的绝热容器中发生反应2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)，不能说明该反应已达到平衡状态的是______(填字母)。A．容器内温度不再变化B．容器内的气体压强保持不变C．2v逆(NO)＝v正(N2)D．容器内混合气体的密度保持不变答案(1)吸收180(2)①氧化②NiO③O2＋4e－=2O2－(3)①1.20×10－3②Ⅰ和Ⅲ③乙(4)CD解析(1)由图可知，1molN2(g)和1molO2(g)完全反应生成NO(g)时，断裂反应物中化学键吸收的总能量为946kJ＋498kJ＝1444kJ，形成生成物中化学键放出的总能量为2×632kJ＝1264kJ，则反应时需要吸收180kJ