高中化学新教材同步必修第二册 第6章 第一节 第1课时　化学反应与热能

第一节化学反应与能量变化第1课时化学反应与热能[核心素养发展目标]1.知道化学反应可以实现化学能与热能的转化，认识吸热和放热反应。2.能用化学键解释某些吸热反应和放热反应。3.认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。一、化学反应过程中存在热量变化1.实验探究(宏观辨识)实验操作实验现象结论①看到有气泡产生②用手触摸反应后的试管，温热③用温度计测得反应后温度升高该反应产生气体，放出热量(1)(2)闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯①混合物呈糊状②闻到刺激性气味③用手触摸杯壁下部，冰凉，用手拿起烧杯，木片与烧杯粘在一起该反应产生NH3和H2O，吸收热量结论：化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量。特别提醒：化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。2.吸热反应和放热反应(1)概念①把释放热量的化学反应称为放热反应。②把吸收热量的化学反应称为吸热反应。(2)常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应①所有燃烧反应②酸碱中和反应③大多数化合反应④活泼金属跟水或酸的反应⑤物质的缓慢氧化①大多数分解反应②C＋CO2(以C、H2为还原剂的氧化还原反应)③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与碱的反应)④NaHCO3与盐酸的反应(1)苛性钠溶于水放出热量，该变化为放热反应()(2)化学反应既有物质变化，又有能量变化()(3)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能()(4)吸热反应需要加热才能进行()(5)火药爆炸时所释放的能量包括热、光、声、机械能等多种能量形式()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√1.除了用手触摸和温度计测量外还可以借助其他方法感知温度的变化，如在探究过氧化钠与水反应为放热反应时，可采取如下两种方法：(1)Ⅰ、Ⅱ装置能说明反应为放热反应的事实是：________________；________________。(2)产生上述现象的原因是：____________________________________________________。答案(1)滴入水后，Ⅰ中U形管右侧液面下降，左侧液面上升Ⅱ烧杯中导管口有气泡冒出(2)过氧化钠与水反应放热，锥形瓶内气体温度升高，气压增大2.根据日常生活和回忆已学化学反应，对下列变化按吸热或放热的标准分类：①钠投入水中②煅烧石灰石制生石灰③食物腐烂④炸药爆炸⑤氢气在氯气中燃烧⑥生石灰与水作用制熟石灰⑦碳与水蒸气制取水煤气(CO和H2)⑧硫酸与氢氧化钠的中和反应⑨氦气球受热爆炸(1)属于放热反应的有：______________(填序号，下同)。(2)属于吸热反应的有：________________。答案(1)①③④⑤⑥⑧(2)②⑦1.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知()A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B.该反应中，热能转化为化学能C.醋酸与NH4HCO3发生了复分解反应，该反应为吸热反应D.该反应的离子方程式为：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O答案B解析醋酸逐渐凝固，温度下降，可知NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应，热能转化为化学能储存在新物质中，B项正确；醋酸与NH4HCO3未接触，未发生反应，C项错；D项中HCOeq\o\al(－,3)不能拆。2.下列变化中属于吸热反应的是()①铝片与稀盐酸的反应②将胆矾加热变为白色粉末③干冰汽化④氯酸钾分解制氧气⑤甲烷在氧气中的燃烧反应A.①④B.②③C.①④⑤D.②④答案D解析②、④均为分解反应，③属于物理变化，①、⑤为放热反应。3.把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里，立即塞紧带U形管的塞子，已知U形管内预先装有少量水(为使水容易观察，预先染成红色)，如图所示，结果U形管左边液面升高，则加入的物质可能是()A.NaOH固体 B.浓H2SO4C.NH4NO3晶体 D.Na2O2固体答案C解析U形管左侧液面升高，原因只能是锥形瓶内气体压强减小，造成压强减小的因素只能是温度降低。NaOH固体溶于水、浓H2SO4稀释温度均升高，NH4NO3晶体溶于水温度降低，Na2O2和水反应放热且有气体生成。二、化学反应中能量变化的原因1.化学反应中能量变化的原因(微观探析)(1)化学反应过程(物质变化)(2)化学反应中能量变化的原因化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。E1＞E2，反应吸收能量(吸热反应)；E1＜E2，反应放出能量(放热反应)。2.化学反应中能量的决定因素(宏观辨识)化学反应中能量变化决定于反应物的总能量和生成物总能量的相对大小。放热反应吸热反应化学能转化为热能热能转化为化学能被生成物“储存”(1)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量，则反应放热()(2)相同条件下形成1molH—Cl键放出的能量与断开1molH—Cl键吸收的能量相等()(3)放出能量越多的化学反应，其生成物的能量越低()(4)有化学键的形成，是化学反应的本质特征()(5)伴有能量变化的一定是化学反应()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×1.H2＋Cl2=2HCl的反应过程如下图所示：(1)根据上图填写下表：化学键断裂或形成1mol化学键时能量变化反应中能量变化Cl—Cl吸收243kJ共吸收______kJH—H吸收436kJH—Cl放出431kJ共放出______kJ(2)该反应______(填“放出”或“吸收”)______kJ热量。答案(1)679862(2)放出1832.甲烷燃烧要放出热量，水的分解要吸收能量，试从化学键变化的角度分析其原因？答案甲烷燃烧时，形成4molH—O键和2molCO键释放的能量比断裂4molC—H键和2molOO键所吸收的能量高，因此放出热量。水分解时，断裂4molH—O键所吸收的能量比形成2molH—H键和1molOO键放出的能量高，因此要吸收能量。3.磷元素有多种性质不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。25℃，101kPa下，31g白磷完全转化为红磷，放出11kJ的热量，根据以上事实回答下列问题：(1)红磷转化为白磷属于________反应(填“放热”或“吸热”)。(2)等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，放出热量较多的是________(填“白磷”或“红磷”，下同)。(3)31g白磷与31g红磷的能量较高的是________，二者更稳定的是________。答案(1)吸热(2)白磷(3)白磷红磷放热反应与吸热反应比较类型比较放热反应吸热反应定义释放热量的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量图示1.化学反应的发生必然伴随能量的转化，其最根本的原因是()A.化学反应中一定有新物质生成B.化学反应中旧化学键的断裂需要吸收能量，新化学键的形成需要放出能量C.化学反应通常需要加热等条件才能发生D.能量变化是化学反应的基本特征之一答案B解析断裂旧键时，需要吸收一定的能量来克服原子(或离子)间的作用力，形成新键时，又要释放一定的能量，并且吸收和释放的能量不相等，所以化学反应必然伴随能量的变化。2.下列说法正确的是()①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应②放热反应在常温下一定很容易发生③反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小④有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行A.只有③④ B.只有①②C.①②③④ D.②③④答案A解析加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定容易发生，如N2与H2合成NH3；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；需要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热反应也能继续进行，如Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS。3.硅是太阳能电池的重要材料。工业冶炼纯硅的原理是：粗硅冶炼：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。精炼硅：②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(高温))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋3HCl。化学反应与能量变化如图所示，回答下列问题：(1)①是_____________反应，②是_____________反应，③是______________反应(填“吸热”或“放热”)。(2)反应②破坏反应物中的化学键所吸收的能量______(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键所放出的能量。答案(1)吸热放热吸热(2)小于解析(2)因为反应②是放热反应，所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量。三、化学能与热能相互转化的应用1.现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧，使用最多的常规能源是：化石燃料(煤、石油和天然气)。2.化石燃料获取能量面临的问题(1)储量有限，短期内不可再生。(2)影响环境：煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。3.节能减排的措施(1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。(2)能量利用阶段提高能源的利用率。(3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。能源是经济增长与社会发展的重要物质基础，某研究人员对世界一次能源替代趋势曾作如下预测：(1)上图化石能源中属于较清洁的能源的是________。(2)下图是氢能的制备及利用的途径之一①涉及能量转化方式有________。(填代号)a.光能→化学能b.电能→化学能c.化学能→电能②与汽油相比，氢气作为燃料的优点是______________(至少答出两点)。(3)“开源节流”是应对能源危机的重要举措，下列做法有助于能源“开源节流”的是________(填字母)。a.大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料d.减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生答案(1)天然气(2)①ac②污染小、可再生、资源丰富(合理即可)(3)acd1.(2019·淮南二模)液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入到一种化合物“储油”中，形成“氢油”，便于储存和运输。下列有关说法错误的是()A.“氢油”不稳定B.氢能源属于可再生能源C.该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破D.液态储氢项目有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级答案A解析“氢油”便于储存和运输，说明比较稳定，故A错误；氢气燃烧生成水，水分解又生成氢气，故属于可再生能源，故B正确；常温常压下可以将氢气融入到一种化合物“储油”中，故该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破，故C正确；液态储氢解决了氢能储存难、运输难的问题，能实现氢能的广泛应用，故有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级，故D正确。2.(2019·诸暨市校级期中)下列有关新能源的说法不正确的是()A.绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能B.风能、太阳能是清洁能源C.氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所放热量低于相同质量的矿物燃料D.共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保答案C课时对点练A组基础对点练题组一化学能与热能的相互转化1.下列说法不正确的是()A.化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化B.放热反应不需加热就能发生C.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应D.化学反应是放热还是吸热取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对高低答案B解析化学反应在发生物质变化的同时还一定伴随着能量的变化，故A正确；放热反应有的需加热，有的不需加热，如铝热反应是放热反应，但需要加热，故B错误，C正确；反应放热或吸热由反应物和生成物总能量的相对高低决定，故D正确。2.(2019·东安区校级月考)下列变化过程，属于放热反应的是()①液态水变成水蒸气②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应③Al与Fe3O4高温下反应④固体NaOH溶于水⑤H2在Cl2中燃烧⑥食物腐败A.②⑤⑥ B.②③④C.③④⑤ D.③⑤⑥答案D解析①、④不是化学反应，②是吸热反应。题组二化学反应中能量变化的原因3.已知反应A＋B=C＋D的能量变化如图所示，下列叙述正确的是()A.该反应为放热反应B.该反应为吸热反应C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.该反应只有在加热条件下才能进行答案B解析由图像可知，反应物能量低，生成物能量高，则该反应为吸热反应。4.化学反应常常伴随能量的变化，以下是H2与Cl2反应的能量变化示意图，下列说法正确的是()A.氯化氢分子的电子式：B.该反应既是氧化还原反应又是放热反应C.形成1molH—Cl键要吸收431kJ的能量D.反应物断键时吸收的能量大于产物形成化学键时释放的能量答案B解析HCl是共价化合物，故A项电子式错；形成化学键要放出能量，C项错；通过计算判断放出的能量大于吸收的能量，该反应为放热反应，D项错，B正确。5.已知2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂))2SO3为放热反应，对该反应的下列说法正确的是()A.O2的能量一定高于SO2的能量B.SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量C.SO2的能量一定高于SO3的能量D.因该反应为放热反应，故不必加热就可发生答案B解析判断一个反应是放热反应还是吸热反应，关键看反应物的总能量与生成物的总能量的差值。如果反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，B项正确；A项和C项错误，都没有考查总能量差；放热反应只表明反应物总能量比生成物总能量高，而加热是反应的条件，两者无必然联系，许多放热反应也必须加热才能开始进行，D项错误。题组三能源及能源的开发利用6.近年来，全球气候变暖给人类生存和发展带来了严峻的挑战，在此背景下，“新能源”“低碳”“节能减排”“吃干榨尽”等概念愈来愈受到人们的重视。下列有关说法不正确的是()A.太阳能、地热能、生物质能和核聚变能均属于“新能源”B.“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料C.如图甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想D.让煤变成合成气，把煤“吃干榨尽”，实现了煤的清洁、高效利用答案B解析太阳能、地热能、生物质能和核聚变能均属于“新能源”，故A正确；“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，低碳就是指控制二氧化碳的排放量，故B错误；从图示可知，氯化氢循环利用，排出的水无污染，符合“节能减排”思想，故C正确；让煤变成合成气，能提高能源利用率，节能减排，故D正确。题组四化学能与热能的转化7.如图所示，把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再滴入5mL稀盐酸。回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是_______________________________________________________。(2)产生上述现象的原因是_______________________________________________________。(3)写出有关反应的离子方程式：_________________________________________________。(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。答案(1)镁片上有大量气泡产生，镁片逐渐溶解，烧杯中溶液变浑浊(2)镁与盐酸反应生成氢气，且该反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出(3)Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑、Ca2＋＋2OH－=Ca(OH)2↓(4)小于解析(1)镁和盐酸剧烈反应，可观察到产生大量气体，反应放出热量使饱和溶液温度升高，析出固体溶质，观察到溶液变浑烛。(3)镁与盐酸发生置换反应，生成氯化镁和氢气，反应的离子方程式为：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，析出固体的离子方程式为：Ca2＋＋2OH－=Ca(OH)2↓。(4)当反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应是放热反应，则MgCl2溶液和H2的总能量小于镁片和盐酸的总能量。B组综合强化练1.北京奥运会开幕式时李宁点燃的奥运火炬采用的是环保型燃料——丙烷，其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up7(点燃))3CO2＋4H2O。下列说法中不正确的是()A.火炬燃烧时化学能只转化为热能B.所有的燃烧反应都会释放热量C.1molC3H8和5molO2所具有的总能量大于3molCO2和4molH2O所具有的总能量D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染，故丙烷为环保型燃料答案A解析火炬燃烧时还有化学能与光能的转化，A错；燃烧都是放热反应，B正确；因为丙烷燃烧为放热反应，所以据反应的化学方程式可知，C正确；丙烷完全燃烧时产物为CO2与H2O，故对环境无污染，D正确。2.氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是()A.Q1＋Q2<2Q3 B.Q1＋Q2>Q3C.Q1＋Q2<Q3 D.Q1＋Q2>2Q3答案A解析由于Cl2和H2反应生成HCl要放出热量，所以Q1＋Q2<2Q3。3.已知断开1molH—H键吸收的能量为436kJ，形成1molH—N键放出的能量为391kJ，根据化学方程式N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3，反应完1molN2放出的能量为92.4kJ，则断开1molN≡N键需吸收的能量是()A.431kJB.945.6kJC.649kJD.869kJ答案B解析设断开1molN≡N键需吸收的能量为x，根据反应放出的能量＝形成新键放出的能量－断开旧键吸收的能量，代入数据：92.4kJ＝6×391kJ－3×436kJ－x，x＝945.6kJ。4.根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是()A.H2O分解为H2与O2时放出热量B.生成1molH2O时吸收热量245kJC.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙D.氢气和氧气的总能量小于水的能量答案C解析根据能量变化可知，1molH2与eq\f(1,2)molO2断键时吸收685kJ能量，而生成1molH2O放出930kJ能量，所以H2燃烧生成H2O的反应是放热反应，则H2O的分解是吸热反应。5.如图为反应2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图，下列说法正确的是()A.拆开2molH2(g)和1molO2(g)中的化学键成为H、O原子，共放出1368kJ能量B.由H、O原子形成2molH2O(g)，共吸收1852kJ能量C.2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(l)，共吸收484kJ能量D.2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量答案D解析拆化学键吸收能量，故A错误；形成化学键放出能量，故B错误；依据图像数据分析计算，2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量，故C错误，D正确。6.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量：物质Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量/kJ243193151432366298436根据上述数据回答下列问题：(1)下列物质本身具有的能量最低的是________(填字母，下同)。A.H2B.Cl2C.Br2D.I2(2)下列氢化物中最稳定的是________。A.HClB.HBrC.HI(3)X2＋H2=2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？________。(4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是________。答案(1)A(2)A(3)放热反应(4)Cl2解析(1)、(2)破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量越大，则物质越稳定，所具有的能量越低。(3)、(4)以氯元素为例计算断开1molCl—Cl键和H—H键需吸收能量：243kJ＋436kJ＝679kJ，而形成2molHCl放出的能量为2×432kJ＝864kJ，所以在Cl2＋H2=2HCl反应中放出864kJ－679kJ＝185kJ的热量，同理可计算在Br2＋H2=2HBr、I2＋H22HI反应中，分别放出103kJ、9kJ的热量。7.实验室利用下列装置模拟工业生产制备少量硝酸。(1)化学实验室中干燥氨气使用的试剂是___________________________________________。(2)B中反应的化学方程式为_____________________________________________________。(3)实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700℃以上。下列图示中，能够正确表示该反应过程能量变化的是________(填字母)。(4)高温时，2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，因此氨气与氧气反应难以生成NO2。根据下列数据计算，当2molNO2分解时，反应会______(填“吸收”或“放出”)______kJ能量。NO2(g)eq\o(→,\s\up7(931kJ·mol－1))N(g)＋2O(g)NO(g)eq\o(→,\s\up7(628kJ·mol－1))N(g)＋O(g)O2(g)eq\o(→,\s\up7(493kJ·mol－1))2O(g)答案(1)碱石灰(2)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(3)A(4)吸收113解析(1)化学实验室中干燥氨气使用的试剂是碱石灰。(2)B中反应的化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(3)实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700℃以上，说明该反应是放热反应。放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量。所以能够正确表示该反应过程能量变化的是A。2molNO2断裂化学键时吸收的总能量：931kJ×2＝1862kJ，生成2molNO和1molO2的化学键放出的总能量是：628kJ×2＋493kJ＝1749kJ，显然吸收的热量多，故为吸热反应。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