高中化学新教材同步必修第二册 第6章 第一节 第2课时　化学反应与电能

第2课时化学反应与电能[核心素养发展目标]1.设计实验认识构成原电池的条件。2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正负极。一、火力发电——化学能间接转化为电能1.我国目前电能主要来自火力发电，其次来自水力发电。2.火力发电的原理首先通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。3.能量转换过程化学能eq\o(→,\s\up7(燃料燃烧))热能eq\o(→,\s\up7(蒸汽轮机))机械能eq\o(→,\s\up7(发电机))电能燃煤发电是目前我国主要的火力发电形式，思考回答下列问题：(1)写出碳完全燃烧的化学方程式并用双线桥标出上述反应中电子转移的方向和数目：________________。(2)上述燃烧反应中发生氧化反应的是________，氧化剂是________。(3)碳燃烧过程中化学能主要转变为________能和________能。(4)试从资源、能效、对环境的影响等方面，阐述火力发电的弊端有哪些？________________________________________________________________________。答案(1)(2)碳氧气(3)热光(4)①化石燃料属于不可再生资源，用化石燃料发电会造成资源的浪费；②火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大；③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等)，污染环境二、原电池——化学能直接转化为电能1.实验探究实验操作实验现象原因解释(1)Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡Cu片：无变化反应的离子方程式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气(2)Zn片是否溶解：溶解Cu片上是否有气泡：有气泡电流表A指针偏转电流表指针偏转说明：导线中有电流Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出2.原电池的概念原电池是把化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。3.原电池的工作原理(1)分析下图并填空原电池总反应式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。(2)能量转化：化学能转变为电能。4.原电池的构成条件理论上，放热的氧化还原反应均可构成原电池。装置条件：(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。(2)溶液：两电极均插入电解质溶液中。(3)导线：两电极用导线相连，形成闭合回路。(1)火力发电是化学能间接转化为电能的过程()(2)HCl＋NaOH=NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池()(3)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转()(4)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌()(5)原电池中阳离子向正极移动()(6)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×1.(原电池的构成条件)下列装置中能够组成原电池的是________(填序号)，其他不能构成原电池的试分别说明理由：________________________________。答案③⑤①只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中为非电解质溶液，不能导电，⑥电解质溶液(内电路)未形成闭合回路原电池的判定方法一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应)；二看构成条件(两极一液成回路：两个活泼性不同的电极，插入电解质溶液中，装置形成闭合回路)。2.(电极名称的判断)根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据________________；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据________________；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。(3)若X为Fe，Y为浓硝酸，则Cu为________(填电极名称)，铜电极可能观察到的现象是________________；X电极的名称是________________。答案(1)负极锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)正极Cu(2)正极铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)负极X(3)负极铜电极逐渐溶解，溶液变蓝正极3.利用原电池原理可比较金属的活泼性，原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。结合相关知识解答下列问题。由A、B、C三种金属按表中装置进行实验：装置甲乙现象A不断溶解，B上产生气泡C的质量增加，B的质量减轻(1)在甲中，金属片________(填“A”或“B”)发生氧化反应。(2)在乙中，金属片________(填“B”或“C”)作负极。(3)如果把B、C用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，有一电极产生气泡。则金属片________(填“B”或“C”)上有气泡产生。(4)上述三种金属的活动性顺序是________。答案(1)A(2)B(3)C(4)A＞B＞C提醒：利用原电池还可加快化学反应，如：在用Zn和稀硫酸反应制取H2时，滴加少量CuSO4溶液，可加快Zn与稀硫酸反应制取H2的速率。1.下列设备工作时，将化学能转化为电能的是()ABCD锂离子电池太阳能集热器燃气灶硅太阳能电池答案A解析A项，锂离子电池是把化学能转化为电能，故正确；B项，太阳能集热器是把太阳能转化为热能，故错误；C项，燃烧是放热反应，是把化学能转化为热能，故错误；D项，硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，故错误。2.下列装置能形成原电池的是()A.①②③⑦ B.①②⑤⑥C.①②③④ D.①②③⑥⑦答案A解析根据构成原电池的“两极一液一线一反应”判断，装置④不能形成闭合回路；装置⑤不具有两个活动性不同的电极，只能发生氧化还原反应；装置⑥中酒精不是电解质溶液。3.如图所示，下列对于该原电池的叙述正确的是()A.铜是负极，铜片上有气泡产生B.铜片质量逐渐减小C.电流从锌片经导线流向铜片D.氢离子在铜片表面被还原答案D解析由图可知，Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极；溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2；电子流向与电流方向相反。4.某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是()选项正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2答案C解析将Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu拆开两个半反应：氧化反应(负极反应)：Zn－2e－=Zn2＋。还原反应(正极反应)：Cu2＋＋2e－=Cu。则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或能导电的非金属，电解质溶液中含Cu2＋。课时对点练A组基础对点练题组一获取电能的途径1.下列叙述不正确的是()A.用天然气火力发电时，每一步都需要化学反应来完成B.利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源，保护环境C.原电池反应一定为氧化还原反应D.在火力发电时，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化答案A解析火力发电的过程包括，化学能eq\o(→,\s\up7(燃料燃烧))热能eq\o(→,\s\up7(蒸汽轮机))机械能eq\o(→,\s\up7(发电机))电能，后两个阶段都未发生化学变化。题组二原电池概念及构成2.下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是()A.Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2AgB.Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2OC.Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4D.C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO答案D解析D是吸热的氧化还原反应，反应过程中吸收能量，不能设计为原电池。3.(2018·长春外国语学校月考)下列关于原电池的叙述中，不正确的是()A.原电池的负极发生的反应是氧化反应B.原电池的电极只能由两种不同的金属构成C.原电池能将化学能转变为电能D.原电池中电子流入的一极是正极答案B解析原电池的负极失去电子被氧化，发生氧化反应，A正确；构成原电池正负极的材料不一定是两种不同的金属，可能是非金属和金属，B错误；根据原电池的工作原理，原电池是将化学能转变为电能的装置，C正确；原电池放电时，电子转移的方向是从负极沿导线流向正极，所以正极为电子流入的电极，D正确。4.下列各组的电极材料和电解液，不能组成原电池的是()A.铜片、石墨棒、蔗糖溶液B.锌片、石墨棒、硫酸铜溶液C.锌片、铜片、稀盐酸D.铜片、银片、硝酸银溶液答案A解析蔗糖为非电解质。5.下列装置可以构成原电池的是()答案C题组三原电池的原理及应用6.下图是原电池示意图。当该电池工作时，下列描述不正确的是()A.溶液由无色逐渐变为蓝色B.铜片表面有气泡C.电流表指针发生偏转D.锌是负极，其质量逐渐减小答案A解析因Zn的活泼性大于Cu，则Zn为负极，Cu为正极，Cu不能反应生成Cu2＋，所以溶液不会变为蓝色，故A错误；Cu为正极，H＋在Cu电极上得电子生成氢气，所以铜片表面有气泡产生，故B正确；在该原电池中，Zn失去电子、电子由Zn片经导线流向Cu片，电流表指针发生偏转，故C正确；Zn为负极，Zn失去电子生成Zn2＋，其质量逐渐减小，故D正确。7.某原电池反应的化学方程式为Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，下列有关描述正确的是()A.Fe为正极B.Cu为负极C.负极发生还原反应D.电解质溶液是CuSO4溶液答案D解析根据金属活动顺序表知，铁比铜活泼，结合原电池原理知，铁作负极，铜作正极，负极上电极材料失电子变成离子进入溶液，发生氧化反应，正极上，溶液中铜离子得电子生成铜单质，发生还原反应，电解质溶液是CuSO4溶液，故A、B、C错误，D正确。8.(2019·山东城阳第三高级中学高一期中)A、B、C都是金属，B中混有C时，只有C能被盐酸溶解；A、B与稀硫酸组成原电池时，A为电池的正极。A、B、C三种金属的活动性顺序为()A.A＞B＞C B.A＞C＞BC.C＞B＞A D.B＞C＞A答案C解析B中混有C，只有C能被盐酸溶解，根据金属活动顺序表，推出C比B活泼，A、B与稀硫酸构成原电池，A为正极，则B为负极，根据原电池工作原理，推出B比A活泼，综上所述，金属活动性大小顺序是C＞B＞A，故C正确。9.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是()A.①电子流动方向 B.②电流方向C.③电极反应 D.④溶液中离子移动方向答案B解析锌为负极，铜为正极，电子由锌片流向铜片，A正确；电流与电子运动方向相反，则电流由铜片经导线流向锌片，B错误；锌失电子生成锌离子，H＋在铜片上得电子被还原生成H2逸出，C正确；原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，D正确。10.某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。(1)打开K，观察到的现象为__________________________________________________。(2)关闭K，观察到的现象是__________________________________________________。此电池的负极的电极反应式为________________________________________________。总反应式为________________________________________________________________。(3)关闭K，溶液中阳离子向________(填“Zn”或“C”)极移动，外电路中，电子流动方向是________________________________________________________________________。答案(1)锌棒上附着有红色固体(2)碳棒上附着有红色固体Zn－2e－=Zn2＋Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu(3)CZn→C(或负极→正极)解析(1)打开K，锌与硫酸铜接触，置换出铜，所以可以看到锌棒上附着有红色固体。(2)关闭K，形成原电池，锌作负极，碳作正极，溶液中的铜离子在碳棒上得到电子生成铜，看到碳棒上附着有红色固体；其正极反应为Cu2＋＋2e－=Cu；负极反应为Zn－2e－=Zn2＋；总反应为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu。(3)关闭K，溶液中的阳离子向正极移动，即向碳棒移动，电子从锌出来经过导线流向碳。B组综合强化练1.美国化学家诺塞拉研制出一种可以将水分解成氢气和氧气的催化剂，这将使氢气生产成为可能，并使太阳能使用步入新的时代，被称为“水发电技术”。下列有关说法正确的是()A.“水发电技术”是指水分解生成氢气和氧气，同时放出能量来发电B.“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放C.若水分解产生的H2、O2分别通入燃料电池的两极，通H2的电极上发生还原反应D.“水发电技术”的能量转换形式为：化学能→电能→热能答案B解析水分解的过程是吸热过程，选项A错误；“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放，选项B正确；“水发电技术”的能量转换形式为太阳能→化学能→电能，选项D错误；氢氧燃料电池中，通H2的为电源负极，失去电子发生氧化反应，选项C错误。2.下列有关原电池的说法正确的是()A.将反应2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋设计为原电池，则可用Zn为负极，Fe为正极，FeCl3为电解质B.铜片和铝片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极C.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极D.铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，Mg较活泼作负极答案B解析Fe作负极，活泼性比Fe弱的作正极，所以不能用Zn作负极，故A错误；Al遇到浓硝酸会钝化，Cu与浓硝酸反应，Cu作负极，故B正确；电子由负极(锌)流向正极(铜)，故C错误；由Al、Mg、NaOH组成的原电池，Al作负极失电子生成AlOeq\o\al(－,2)，故D错误。3.(2019·长沙高一下学期期中)如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是()A.a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸B.b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C.a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸D.b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液答案C解析Fe、C形成的原电池中，负极铁失去电子，变成Fe2＋，由于a极上有大量气泡生成，所以正极(C)电极反应：2H＋＋2e－=H2↑，a为正极，是碳棒；b为负极，是铁片；电解质溶液为硫酸。4.(2019·醴陵市期中)如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为：X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为ZnC.SOeq\o\al(2－,4)移向X电极，Y电极上有氢气产生D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应答案C解析由外电路中的电子流向可知，X为负极，Y为正极，由图可知电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向应该是Y→外电路→X，故A错误；X为原电池的负极，Y为正极，则X应为Zn，故B错误；X为负极，Y电极上生成氢气，SOeq\o\al(2－,4)移错误。5.(2019·白山市第十九中学高一期中)a、b的活动性均比氢强，a还可以从b的硝酸盐中置换出b。将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中，下列叙述中不正确的是()A.导线上有电流，电流方向由a到bB.a极质量减少，b极质量增加C.b棒上析出氢气D.a棒发生氧化反应，b棒发生还原反应答案A解析将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中，构成原电池，a是负极，b是正极，导线上有电流，电流方向由b到a，故A错误；在原电池中，负极a发生失电子的氧化反应，质量减轻，不活泼金属b为正极，发生得电子的还原反应，质量增加或者是产生氢气，故B、C正确；在原电池中，负极a发生失电子的氧化反应，正极b极发生得电子的还原反应，故D正确；选A。6.汽车广泛使用的铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时，电极反应分别是：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是()A.Pb为正极，被氧化B.Pb为负极，电极质量逐渐减轻C.SOeq\o\al(2－,4)只向PbO2处移动D.电解液密度不断减小答案D解析Pb被氧化，应为原电池负极，负极生成硫酸铅，质量增大，A、B均错误；阴离子向负极移动，即向Pb移动，选项C错误；在放电过程中硫酸的浓度逐渐减小，因而密度减小，D项正确。7.按图1所示装置进行实验，若图2中x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A.①③ B.②④C.①③⑤ D.②④⑤答案C＋，正极反应式为Ag＋＋e－=Ag，则a棒的质量逐渐减少，b棒的质量逐渐增加，c(Ag＋)逐渐减小，①③符合图像变化，④不符合图像变化；由电极反应式可知，每溶解56g铁转移2mol电子，有216g银从溶液中析出，故随着反应的进行，溶液的质量减少，⑤符合图像变化，综上可知，C项正确。8.现有反应：①Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=2NH3↑＋BaCl2＋10H2O，②Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑。试回答下列问题：(1)两反应中属于吸热反应的是________(填序号，下同)，能设计成原电池的是________。(2)Fe—Cu原电池的装置如图所示。①铁作______(填“正极”或“负极”)，溶液中H＋向____(填“铁”或“铜”)电极方向移动。②正极的现象是________，负极的电极反应式为________。③若反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为________L。答案(1)①②(2)①负极铜②有气泡产生Fe－2e－=Fe2＋③2.24课后测评(时间:90分钟分值:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题只有一个正确选项,每小题2分,共20分)1.(河南郑州八校高一期中)南极上空臭氧空洞是指臭氧的浓度较臭氧空洞发生前减少超过30%的区域,臭氧空洞的形成与2O33O2有关。下列叙述错误的是()A.该变化一定是化学变化B.该变化一定伴随着能量的变化C.该变化一定有共价键的断裂与生成D.该变化一定有电子的转移答案D解析O3和O2是氧元素的不同单质,二者之间的转化是化学变化,A正确;该变化中有共价键的断裂与形成,并伴随能量变化,B、C正确;该反应中氧元素化合价不变,故不存在电子转移,D错误。2.(山东日照高一期中)依据如图信息,所得结论错误的是()A.该图像可以表示氯化铵固体与消石灰反应的能量变化B.该反应过程中,一定有其他形式的能量转化成化学能C.该反应过程中,形成新化学键释放的总能量小于断裂旧化学键吸收的总能量D.因为生成物的总能量高于反应物的总能量,所以该反应一定需要加热才可进行答案D解析由题图可知,该反应是吸热反应,氯化铵与消石灰制取NH3的反应是吸热反应,A正确;吸热反应中热能转化为化学能,B正确;对于吸热反应,形成新键释放的总能量低于断裂旧键吸收的总能量,C正确;吸热反应不一定需要加热也可进行,如氯化铵晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应是吸热反应,在常温下即可反应,D错误。3.(福建福州一中高一期中)锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为Zn+2MnO2+2NH4+Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2A.ZnB.碳棒C.MnO2和NHD.Zn2+和NH答案C解析锌锰干电池放电时,正极上发生还原反应,由电池总反应可知,锰元素化合价降低,MnO2发生还原反应。4.(天津第二中学高一期中)某兴趣小组设计的原电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是()A.锌片为正极B.碳棒上发生了还原反应C.电子由碳棒经导线流向锌片D.H+向锌片移动答案B解析锌是活泼金属,与碳棒通过导线相连,放在浸有稀硫酸的滤纸上,形成原电池,锌是负极,失去电子发生氧化反应,A错误;碳棒是正极,H+在正极发生还原反应生成H2,B正确;原电池中电子由负极流向正极,即电子由锌片流向碳棒,C错误;原电池的电解质溶液中,阳离子向正极移动,则H+向碳棒移动,D错误。5.对于放热反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列判断正确的是()A.2molSO2和足量的O2反应,必定生成2molSO3B.当v(正)>v(逆)时,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小C.正反应速率之比为v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2时,反应达到平衡D.反应达到平衡后,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小答案B解析该反应为可逆反应,不论条件怎样改变,反应不可能进行完全,A项错误;v(正)>v(逆)表示反应正向进行,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小,B项正确;在可逆反应里,各物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,此时反应不一定达到平衡,C项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。6.下列措施对增大反应速率明显有效的是()A.在用H2和N2工业合成NH3时,降低温度B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸C.K2SO4与BaCl2在溶液中反应时,增大压强D.将铝片改为铝粉,做铝与氧气反应的实验答案D解析降低温度,合成NH3的反应速率减小;铁遇浓硫酸会产生钝化现象,不再产生氢气;改变压强只对有气体参加的反应的反应速率有影响;增大固体的表面积可以加快反应速率。7.(安徽宿州十三校高一期中)根据H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化的示意图,下列说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.该反应为放热反应C.Ⅰ与Ⅱ过程放出热量D.Ⅲ过程吸收热量答案B解析由题图可知,1molF2和1molH2反应生成2molHF时,断键吸收总能量为154kJ+436kJ=590kJ,成键释放总能量为2×565kJ=1130kJ,故该反应是放热反应,A错误,B正确;过程Ⅰ和Ⅱ断裂共价键,需要吸收能量,C错误;过程Ⅲ形成共价键,释放能量,D错误。8.下列各组反应(表中物质均为反应物)在反应刚开始时,放出H2的速率最大的是()选项金属(粉末状)及其物质的量/mol酸的浓度及体积反应温度/℃AMg0.16mol·L-1硝酸10mL60BMg0.13mol·L-1盐酸10mL60CFe0.13mol·L-1盐酸10mL60DMg0.13mol·L-1硫酸10mL60答案D解析影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质,镁的金属活动性强于铁,所以C项放出氢气的速率最小。A项,Mg与HNO3反应不会产生氢气,B、D两项中只需比较c(H+)的大小即可,HCl为一元强酸,硫酸为二元强酸,故相同浓度的盐酸与硫酸溶液,硫酸溶液中的c(H+)大于盐酸中的c(H+),D项符合题意。9.(浙江浙北高一期中)对于以下反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),在一定温度和容积固定的容器中进行,下列判断正确的是()A.当容器内的压强不再变化,可以判断反应已经达到平衡B.往容器中通入稀有气体He,由于压强增大,所以反应速率增大C.往容器中加入少量A,反应速率增大D.无论反应是放热反应还是吸热反应,升高温度,正反应速率一定增大答案D解析该反应前后气体分子总数不变,恒容条件下,气体总物质的量及压强始终不变,因此压强不变不能判断是否平衡,A错误;通入稀有气体He,原混合气体的浓度不变,故反应速率不变,B错误;A是固体,加入少量A,反应速率不变,C错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,D正确。10.(福建福州八县市协作校高一期中)一定温度下,向2L某恒容密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),5min时测得Z的物质的量为1.2mol,下列说法正确的是()A.此时Y的浓度为0.6mol·L-1B.5min内v(X)=0.06mol·L-1·min-1C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2,则该反应达到平衡状态D.单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ,则该反应达到平衡状态答案B解析结合反应方程式,5min时生成1.2molZ,同时必然消耗0.6molX和1.2molY,此时c(Y)=2mol-1.2mol2L=0.4mol·L-1,A错误;5min内消耗X的平均反应速率为v(X)=0.6mol2L×5min=0.06mol·L-1·min-1,B正确;达到平衡时,X、Y、Z的浓度均保持不变,当容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2时二、选择题(本题包括5小题,每小题有1~2个正确选项,每小题4分,共20分)11.(山东临沂高一期末)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中发生反应A(g)+2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:t/min各物质物质的量/moln(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下列说法正确的是()A.0~5min用A表示的平均反应速率为0.03mol·L-1·min-1B.容器内压强不变,说明反应已达到平衡状态C.平衡状态时c(C)=0.6mol·L-1且不再发生变化D.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小答案AC解析由题表中信息可知,0~5min生成0.9molC,同时消耗0.3molA,则有v(A)=0.3mol2L×5min=0.03mol·L-1·min-1,A正确。该反应前后气体分子总数相等,反应过程中气体总物质的量不变,则气体的压强不变,故容器内压强不变不能判断是否平衡,B错误。10min时,消耗0.4molA,同时应生成1.2molC,此时c(C)=0.6mol·L-1;15min时,消耗0.8molB,必然生成1.2molC,此时c(C)=0.6mol·L-1,说明10min12.下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是()A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变B.2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变C.CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变D.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1答案D解析A项,该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变,即Br2的百分含量保持不变,说明反应处于平衡状态;B项,该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变,说明NO2和N2O4的物质的量保持不变,反应处于平衡状态;C项,该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变,说明CO2的质量保持不变,反应处于平衡状态;D项,对于化学反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g),如果开始时加入的反应物的物质的量之比n(H2)∶n(N2)=3∶1,或加入的是纯NH3,则反应从开始到达到化学平衡状态,始终满足n(H2)∶n(N2)=3∶1,因此,n(H2)∶n(N2)=3∶1的状态不一定是平衡状态。13.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是()A.通常情况下,NO比N2稳定B.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接反应生成NO(g)C.1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的能量D.1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ答案CD解析通常情况下,N2比NO稳定,A错;N2(g)和O2(g)在高温或放电条件下才能反应生成NO,B错;根据图示,1molN2(g)和1molO2(g)转化为2molNO(g)时吸收的能量为946kJ+498kJ-632kJ×2=180kJ,即1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的能量,C、D正确。14.(天津第一中学高一期末)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是()A.b极发生还原反应B.a极为该电池的正极C.放电时,电流从a极经过负载流向b极D.a极的反应式:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O答案AD解析由题图可知,N2H4在a电极发生氧化反应生成N2,电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O,则a极为电池的负极,B错误,D正确;b极为电池的正极,发生还原反应,A正确;放电时,电流由正极流向负极,故电流从b极经过负载流向a极,C错误。15.一定条件下,在体积为10L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图:下列说法正确的是()A.t1min时正、逆反应速率相等B.X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系C.0~8min,H2的平均反应速率v(H2)=0.75mol·L-1·min-1D.10~12min,N2的平均反应速率v(N2)=0.0025mol·L-1·min-1答案BD解析t1min时,只是X和Y的物质的量相等,反应没有达到平衡状态,说明正、逆反应速率不相等;根据图像,Y表示H2的物质的量随时间的变化关系,X表示NH3的物质的量随时间的变化关系;0~8min,H2的平均反应速率v(H2)=(1.2-0.3)mol8min×10L=0.01125mol·L-1·min-1,根据H2的变化量可计算出10~12min内N2的平均反应速率v(N2)=1三、非选择题(本题包括5小题,共60分)16.(8分)(河南郑州八校高一期中)人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。(1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如下图所示:根据上图可知,在化学反应中,不仅存在物质的变化,而且伴随着变化,1molH2完全燃烧生成1mol水蒸气时,释放的能量是kJ。

(2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是。

a.Fe+2FeCl33FeCl2b.Ba(OH)2+H2SO4BaSO4+2H2Oc.CH4+2O2CO2+2H2Od.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑(3)下图是某兴趣小组设计的原电池示意图,实验结束后,在实验报告上记录如下:a.电流计指针偏转

b.Cu极有H2产生

c.H+向负极移动

d.电流由Zn经导线流向Cu①实验报告中记录合理的是(填字母)。

②负极材料为,该电极反应式为。

③若有1mol电子流过导线,则理论上产生H2的质量为g。

④将稀硫酸换成CuSO4溶液,电极质量增加的是(填“锌极”或“铜极”),其原因为(用电极反应式表示)。

答案(1)能量245(2)ac(3)①ab②ZnZn-2e-Zn2+③1④铜极Cu2++2e-Cu17.(12分)Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15mL5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:MnO2触摸试管情况观察结果反应完成所需的时间粉末状很烫剧烈反应,带火星的木条复燃3.5min块状微热反应较慢,火星红亮但木条未复燃30min(1)写出大试管中发生反应的化学方程式:,该反应是(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与有关。

Ⅱ.某可逆反应在容积为5L的密闭容器中进行,0~3min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。(3)该反应的化学方程式为。

(4)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为。

(5)能说明该反应已达到平衡状态的是(填序号)。

a.v(A)=2v(B)b.容器内压强保持不变c.2v逆(A)=v正(B)d.容器内混合气体的密度保持不变(6)在密闭容器里,通入amolA(g)、bmolB(g)、cmolC(g),发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是(填序号)。

①降低温度②加入催化剂③增大容器容积答案Ⅰ.(1)2H2O22H2O+O2↑放热(2)催化剂接触面积的大小Ⅱ.(3)2A+B2C(4)0.1mol·L-1·min-1(5)b(6)①③解析Ⅰ.(1)大试管中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下分解生成水和氧气,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑;试管很烫,说明反应放热。(2)粉末状的MnO2与块状的MnO2的催化效果不同,说明催化剂的催化效果和催化剂接触面积的大小有关。Ⅱ.(3)从图像分析,在0~2min内,A减少了2mol,B减少了1mol,C增加了2mol,所以该反应的化学方程式为2A+B2C。(4)0~2min内B减少了1mol,所以v(B)=1mol÷5L÷2min=0.1mol·L-1·min-1。(5)a.没有说明反应速率的正、逆,不能说明反应已达平衡;b.容器内压强不变,说明反应达到平衡状态;c.反应达到平衡状态时,A的逆反应速率应该是B的正反应速率的2倍,表示为v逆(A)=2v正(B),所以错误;d.容器内混合气体的密度始终不变。(6)①降温,反应速率减小;②加入催化剂,反应速率增大;③增大容器的容积,物质的浓度减小,反应速率减小,所以选①③。18.(12分)(1)在2L的密闭容器中放入4molN2O5,发生如下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。反应至5min时,测得N2O5转化了20%,则v(NO2)为;5min时,N2O5在混合气体中的体积分数是。

(2)某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空:①该反应的化学方程式为。

②若X、Y、Z均为气体,2min时反应达到平衡,此时体系内压强与开始时的压强之比为。

③若X、Y、Z均为气体,则达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时(填“增大”“减小”或“相等”)。

答案(1)0.16mol·L-1·min-161.5%(2)①3X+Y2Z②9∶10③增大解析(1)由三段式可知转化的N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为0.4mol·L-1、0.8mol·L-1、0.2mol·L-1,5min时N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为1.6mol·L-1、0.8mol·L-1、0.2mol·L-1,故v(NO2)=0.8mol·L-15min=0.16mol·L-1·min-1,5min时,N2O5在混合气体中的体积分数为1(2)①反应中各物质的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,则(1-0.7)∶(1-0.9)∶(0.2-0)=3∶1∶2,2min后各物质的物质的量不再变化,此反应为可逆反应,故反应的化学方程式为3X+Y2Z。②压强之比等于气体物质的量之比,则(0.9+0.7+0.2)∶(1.0+1.0)=9∶10。③达平衡时,容器内气体的物质的量减小,但气体总质量不变,故混合气体的平均相对分子质量比起始投料时增大。19.(12分)(福建福州八县市协作校高一期中)化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。(1)已知Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2+H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下(所取溶液体积均为2mL):实验编号温度/℃ccⅠ250.10.1Ⅱ250.20.1Ⅲ500.20.1①上述实验中溶液最先变浑浊的是(填实验编号,下同)。

②为探究浓度对化学反应速率的影响,应选择和。

(2)某温度下,在1L密闭容器中发生反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),X的物质的量随时间的变化如下表:时间/s012345X的物质的量/mol0.020.010.0080.0070.0070.007①用X的浓度变化表示0~2s的平均化学反应速率为mol·L-1·s-1。

②在3s以后X的浓度不再改变,反应达到了。

③下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填字母)。

A.v正(X