高中化学必修第二册第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．汽车尾气污染已成为突出的环境问题。反应2NO＋2COeq\o(⥬,\s\up7(催化剂))2CO2＋N2可用于净化汽车尾气。一定条件下，该反应进行一段时间后，各物质的浓度均不再变化，此时()A．反应完全停止 B．反应达到了平衡状态C．反应物消耗完全 D．正反应速率大于逆反应速率【答案】B3．下列关于提高燃料燃烧效率的说法，不正确的是()A．空气量越多越好 B．应通入适量的空气C．固体燃料燃烧前最好粉碎 D．液体燃料燃烧时以雾状喷出【答案】A4．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，不能说明已达平衡状态，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．硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是接触法，反应原理为2SO2＋O2eq\o(⥬,\s\up7(催化剂))2SO3，已知该反应为放热反应。下列说法正确的是()A．只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3B．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零C．由反应可知，2molSO2的能量大于2molSO3的能量D．工业在利用上述反应生产SO3时，要同时考虑反应限度和反应速率两方面的问题【答案】D8．在1273K、100.0kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)⥬C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后()A．C2H6的浓度保持不变B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减小C．C2H6的分解速率大于生成速率D．C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加【答案】A9．工业上合成氨一般采用400～500℃的温度，其原因一般不是()A．适当提高氨的合成速率 B．催化剂在500℃左右活性最小C．缩短反应达到平衡的时间 D．催化剂在500℃左右活性最大【答案】B10．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．a点的正反应速率比b点的小B．c点处反应达到平衡C．d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不一样D．e点处反应达到平衡【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。11．某可逆反应在某体积为5L的密闭容器中进行，在0～3min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＋B⥬2C(2)C【解析】(1)根据图像可知，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＋B⥬2C。(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12．(2022·安徽黄山月考)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的物质的量是4mol×0.7＝2.8mol，则根据方程式可知消耗Y的物质的量是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，2molY不能完全反应，D错误。13．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3X⥬3Y＋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】由图像可以看出，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2X⥬3Y＋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((2.4－1.6)mol,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。14．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＋B⥬2C(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＋B⥬2C。(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。课后测评一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(山东安丘一中检测)如图所示,a、b是地球表面上不同纬度上的两个点,如果把地球看作是一个球体,a、b两点随地球自转做匀速圆周运动,这两个点具有大小相同的()A.线速度 B.加速度C.角速度 D.轨道半径答案C解析a、b相对静止且绕同一转轴转动,所以它们的角速度相同,C正确。2.(广东佛山模拟)图示为公路自行车赛中运动员在水平路面上转弯的情景,运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线,将运动员与自行车看成整体,下列说法正确的是()A.运动员转弯所需向心力由重力与地面对车轮的支持力的合力提供B.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心D.发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力答案B解析转弯时的向心力为沿半径方向的合力,C错误;运动员转弯时,地面对车轮的摩擦力提供所需的向心力,故A错误,B正确;当Ff<mv2r,即静摩擦力不足以提供所需向心力时,就会发生侧滑,3.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个摆球在运动过程中,相对位置关系示意图正确的是()答案B解析小球做匀速圆周运动,对其受力分析如图所示,则有mgtanθ=mω2Lsinθ,整理得Lcosθ=gω2,则两球处于同一高度,故4.如图是自行车传动装置的示意图,其中Ⅰ是半径为R1的大链轮,Ⅱ是半径为R2的小飞轮,Ⅲ是半径为R3的后轮,假设脚踏板的转速为n(单位:r/s),则自行车后轮边缘的线速度为()A.πnR1RC.2πnR2答案D解析转速为单位时间内转过的圈数,所以ω=2πn,因为要测量自行车后轮Ⅲ边缘上的线速度的大小,根据题意知,轮Ⅰ和轮Ⅱ边缘上的线速度大小相等,据v=rω可知,R1ω1=R2ω2,已知ω1=2πn,则轮Ⅱ的角速度ω2=R1R2ω1=2πnR1R2。因为轮Ⅱ和轮Ⅲ共轴,所以转动的ω相等即ω3=ω2,根据v=rω可知,v3=R5.(北京交大附中检测)一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R,甲、乙两物体质量分别为M和m(M>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的μ倍,两物体用一根长为L(L<R)的轻绳连在一起,如图所示,若将甲物体放在转轴的位置上,甲、乙之间的轻绳刚好沿半径方向被拉直,要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则圆盘旋转的角速度最大不得超过(两物体均可看作质点,重力加速度为g)()A.μ(Mg-mgC.μ(Mg+mg答案D解析对乙,由牛顿第二定律得FT+μmg=mω2L,对甲,由平衡条件得FT=Ff,当FT=μMg时,FT最大,此时ω最大,此时ω=μ(Mg+mg6.(江苏苏州月考)家用台式计算机上的硬磁盘的磁道和扇区如图所示。这块硬磁盘共有9216个磁道(即9216个不同半径的同心圆),每个磁道分成8192个扇区(每扇区为18192A.每个字节在磁道上所占用的磁道长度都相同B.不计磁头转移磁道的时间,计算机读完该硬盘所需时间约为77sC.读取每个字节所用时间都相同,约为2.0×10-11sD.该硬盘的容量约为4×1012个字节答案B解析每个磁道扇区数相同,每个扇区可记录字节数相同,即每个磁道上可记录字节数相同,但各磁道半径不同,所以不同磁道上每个字节所占用的磁道长度不同,A错误;电动机使磁盘以7200r/min的转速匀速转动,则每读取一个磁道所用时间为t=607200s=1120s,该硬磁盘共有9216个磁道,所以读完该硬盘共需要时间t总=9216t=77s,B正确;每个磁道分成8192个扇区,每个扇区可以记录512个字节,所以每个磁道共可以记录的字节数为n=8192×512=4194304,所以读取每个字节所用时间为t'=tn=2.0×10-9s,C错误;该硬盘所容纳字节个数为9216n=47.(山西汾阳中学高一下期中)如图所示,汽车在水平公路上做匀速圆周运动。已知图中双向四车道的总宽度为15m,内车道内边缘半径为105m。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75,g取10m/s2,则汽车()A.所受的合力可能为零B.所需的向心力由重力和支持力的合力提供C.速度不能超过30m/sD.速度不能超过41m/s答案C解析汽车在水平公路上做匀速圆周运动,所受合外力提供向心力,不可能为零;汽车在竖直方向受重力和支持力的作用,这两个力的合力为零,水平方向受摩擦力作用,提供汽车所需向心力,选项A、B错误。汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75,即Ffm=0.75mg,汽车受最大静摩擦力时,根据牛顿第二定律有Ffm=mv2r,当r最大时,汽车有最大安全行驶速度vm,由题意rm=15m+105m=120m,则vm=Ffmrmm=0.75×10×120二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(浙江杭州模拟)如图所示,甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车场景,甲、乙两图的过山车在轨道的外侧做圆周运动,丙、丁两图的过山车在轨道的内侧做圆周运动,两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成),把过山车套在了轨道上,四个图中轨道的半径都为R,下列说法正确的是()A.甲图中,当过山车以一定的速度通过轨道最高点时,座椅一定给人向上的力B.乙图中,当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,安全带一定给人向上的力C.丙图中,当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,座椅一定给人向上的力D.丁图中,过山车通过最高点的最小速度为gR答案BC解析当过山车以一定速度通过最高点时,mv2R=mg-FN,FN可以为0,故A错误;当FN≠0时最小速度应大于gR,故D错误;当过山车通过最低点时FN-mg=mv2R,FN=mg+mv2R>mg,F9.(山东安丘月考)公路转弯处外侧的郭先生家门口,连续发生了多起车辆侧翻事故。经交警调查,画出的现场示意图如图所示。为了避免车辆侧翻事故再次发生,很多人提出了建议,下列建议合理的是()A.提醒司机不要超速转弯 B.提醒司机以更小半径转弯C.增大车轮与路面间的粗糙程度 D.使弯道路面内侧低外侧高答案ACD解析汽车侧翻是提供的向心力小于它转弯时所需要的向心力,要避免侧翻减小F需,或增大F供,F需=mv2R,所以A合理,B不合理,F供可由摩擦力或弯道路面处重力的分力提供,所以C、10.飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外,还受到重力和机翼的升力,机翼的升力垂直于机翼所在平面向上。当飞机在空中盘旋时机翼的内侧倾斜(如图所示),以保证重力和机翼升力的合力提供向心力。设飞机以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角,飞行周期为T,则下列说法正确的是()A.若飞行速率v不变,θ增大,则半径R减小B.若飞行速率v不变,θ增大,则周期T减小C.若θ不变,飞行速率v增大,则半径R减小D.若飞行速率v增大,θ增大,则周期T一定不变答案AB解析由于重力和机翼升力的合力提供向心力,如图所示,得mgtanθ=mv2R=m4π2T2R,解得v=gRtanθ,T=2πRgtanθ。若飞行速率v不变,θ增大,由v=gRtanθ知R减小,故A正确;若飞行速率v不变,θ增大,R减小,由T=2πRgtanθ知T减小,故B正确;若θ不变,飞行速率v增大,由v=gRtanθ知R增大,故C错误三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(8分)用如图所示的装置可以做“探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”的实验。(1)本实验采用的科学方法是。

(2)通过实验可以得到的结论是。

A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比C.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比D.在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比答案(1)控制变量法(2)C解析(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法。(2)结合题图,根据F向=mω2r=mv2r可知,选项12.(10分)(湖北武汉高一期中)某同学做验证向心力大小与线速度关系的实验,装置如图所示,一轻质细线上端固定在力传感器上,下端悬挂一小钢球,钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下:①用游标卡尺测出钢球直径d;②将钢球悬挂并保持静止,记下此时力传感器示数F1,用米尺量出细线长L;③将钢球拉到适当高度处由静止释放,光电门、计时器测出钢球的遮光时间为t,力传感器示数的最大值为F2。已知当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示。(1)钢球经过光电门时的线速度表达式v=,向心力表达式F向=mv2R=(2)钢球经过光电门时所受合力的表达式F合=。

(3)若在实验误差允许的范围内F向=F合,则验证了向心力大小与线速度的关系。该实验可能的误差有:。(写出一条即可)

答案(1)dtF1d2gt解析(1)钢球的直径为d,遮光时间为t,所以钢球通过光电门的速度v=dt;根据题意知,钢球做圆周运动的半径为R=L+d2,钢球质量m=F1g,则向心力表达式为F(2)钢球经过光电门时只受重力和细线的拉力,由分析可知,钢球通过光电门时,细线的拉力最大,大小为F2,故所受合力为F合=F2-F1。(3)根据向心力表达式知,可能在测量细线长度时存在误差。13.(10分)如图所示,直径为d的纸制圆筒以角速度ω绕垂直纸面的轴O匀速转动(图示为截面)。从枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒。若子弹在圆筒旋转时,在圆周上留下a、b两个弹孔,已知aO与bO之间夹角为θ,求子弹的速度(忽略子弹在空中的下坠)。答案ωd(2k解析子弹射出后沿直线运动,从a点射入,从b点射出,设子弹速度为v0,则子弹穿过圆筒的时间t=d此时