专题02 化学反应与能量-【暑假自学课】2024年新高二化学暑假提升精品讲义（人教版2019）

专题02 化学反应与能量 目录 考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 题型归纳：归纳常考热点题型，高效解题 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 学以致用：真题感知+提升专练，全面突破 学业要求聚焦 1.能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。 2.能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。 3.能运用变量控制的方法探究化学反应速率的影响因素，并初步解释化学实验和化工生产中反应条件的选择问题。 4.能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。 5.能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。 知识网络聚焦 考点1 化学反应与热能 一.化学反应与热能的转化 化石燃料燃烧会放出大量的热，除了燃烧，其它化学反应也伴随着放热或吸热现象。 1.两条基本规律 质量守恒定律： 化学反应前后物质的总质量保持不变。 能量守恒定律： 一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途经和能量的形式不同， 但是体系包含的总能量不变。 2.化学反应 一定 伴随有能量的变化，化学反应中能量变化主要表现为 热量 的变化，吸热或放热。 3.放热反应和吸热反应 化学上把释放热量的化学反应称为放热反应，吸收热量的化学反应称为吸热反应。 (1)常见的放热反应： ①所有的燃烧反应； ②大多数的化合反应；(CO2+C2CO为吸热反应) ③酸碱中和反应； ④金属与酸或水反应置换出氢气； ⑤缓慢的氧化反应。 (2)常见的吸热反应： ①大多数的分解反应； ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应； ③以C、CO、H2为还原剂一些高温反应：CO2+C 2CO ；C+H2O CO+H2 ④盐类的水解 【注意】 有热量放出未必是放热反应，放热反应和吸热反应必须是化学变化。 反应条件与热量变化没有必然的关系，既需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。 二.化学反应中能量变化的原因 1.化学键与化学反应中能量变化的关系 （1）化学键与能量的关系 化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要 吸收 能量，形成生成物中的化学键要 释放 能量。 （2） 键能： 标况下，将1mol气态分子AB断裂成理想气态原子所吸收的能量，单位（KJ·mol-1） 氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。 则：吸收总能量为： 436+243=679KJ 释放总能量为： 431×2=862KJ 反应中放出的热量： 862-679=183KJ 这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。 （3）化学键与化学反应中能量变化的关系 断开化学键要 吸收 能量，形成化学键要 释放 能量； 化学键的变化 是化学反应中能量变化的主要原因。 能量是守恒的，化学反应中的能量变化通常表现为 热量 的变化。 2.从物质储存化学能的角度理解化学反应过程中能量变化的关系 （1）一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于 反应物总能量 和 生成物总能量 相对大小。 （2）化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，吸热或者放热。吸热反应和放热反应与反应物和生成物总能量的关系如下： 吸热反应：反应物的总能量 小于 生成物的总能量 放热反应：反应物的总能量 大于 生成物的总能量 （3）以能量为纵坐标，画出放热反应和吸热反应的简单示意图 放热反应 吸热反应反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 三．人类对能源的利用 1．利用的三个阶段： —树枝杂草 ↓ —煤、石油、天然气 ↓ —太阳能、氢能、核能、风能、地热能等 2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题 (1)一是其短期内不可再生，储量有限； (2)二是煤和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．在燃料利用过程中，节能的主要环节： (1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率； (2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能量利用率。 4．新能源 (1)特点：资源丰富、__可以再生，对环境无污染__。 (2)人们比较关注的新能源：__太阳__能、__风__能、地热能、海洋能和__氢__能等。 考点2 化学反应与电能 一.化学能与电能的相互转化 1.火力发电的能量转化关系 化学能 热能 机械能 电能 火力发电的缺点： 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。 2.原电池 原电池是一种 将化学能转化为电能的 装置。 (1)原电池的电极 负极： 发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极 正极： 发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极 (2)原电池的原理： 原电池中电子的流动方向是从 负 极到 正 极；电流方向是从 正 极到 负 极。 根据铜锌原电池，填写下表： 电极 电极材料 电极反应 反应类型 得失电子的粒子 电子流动方向 负极 Zn Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应 Zn 电子流出 正极 Cu 2H++2e-=H2↑ 还原反应 H+ 电子流入 总反应：________Zn+2H+=Zn2++H2↑___________ (3)组成原电池的条件： ① 自发进行的氧化还原反应 ② 活泼性不同的两个电极 ③ 闭合回路 ④ 电解质溶液（熔融电解质） (4)原电池正、负极的判断 (5)原电池原理的应用 ①比较金属活动性强弱。一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。 ②金属的防护。使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。 ③设计制作化学电源。化学能转化为电能。 ④加快化学反应速率。自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 二．化学电源 1.一次电池——锌锰干电池 构造示意图 工作 原理 负极 锌筒 锌被氧化，逐渐消耗 电解质 氯化铵糊 正极 石墨棒 二氧化锰被还原 特点 放电后不能充电 便于携带，价格低 2.二次电池（充电电池） （1）常见类型：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等； （2）特点 放电：化学能转化为电能； 充电：电能转化为化学能。 放电时发生的氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 3.燃料电池 一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置 特点：清洁、安全、高效；能量转化率可以达到80%以上；反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。电池装置起着类似于试管、烧杯等反应容器的作用。 工作原理：利用原电池的工作原理将燃料(如H2)和氧化剂(如O2)分别在两个电极上反应所放出的化学能直接转化为　电能　。(实验装置如下)  氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性、碱性和中性三种。 酸性 碱性 中性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 2H2－4e－===4H＋ 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 【注意】不是燃烧反应。燃料电池是化学能直接转化为电能，具有清洁、安全、高效的优点。 燃料电池能量利用率可高达80%以上，但是说达到100%是错误的。 三.电池回收 废旧电池中含汞、镉、铅等重金属，随意丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。 考点3 化学反应的速率 一.化学反应速率 1.通常用化学反应速率来衡量化学反应进行的 快慢 ，化学反应速率可用单位时间内 反应物浓度的 减少量 或 生成物浓度的增加量 来表示。 表达式 v＝ ，式中各符号的表示意义： v——反应速率。 Δc——某一时间段浓度的变化量，单位： mol/L 。 Δt——反应时间，单位： min（分） 、 s（秒） 、 h（小时） 。 速率单位（常用）： mol·L－1·min－1 、 mol·L－1·s－1 。 【注意】 应用化学反应速率需注意以下问题： (1) 化学反应速率是标量，只有 数值 而没有 方向 ； (2) 一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的 平均 速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的； (3) 对于纯液体或固体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度” 是 不 变的，因此一般 不能 用固体、纯液体表示化学反应速率； (4) 对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率在数值上可能 不 同，但其意义相同，化学反应速率之比等于 化学计量系数 之比。 2．化学反应速率的计算 (1)定义式法 利用公式v＝计算化学反应速率，也可利用该公式计算浓度变化量或时间。 (2)关系式法 化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。 3．反应速率大小比较的两种方法 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的换算。 (1)方法一：换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。 (2)方法二：比较化学反应速率与化学计量数的比值。 二.影响化学反应速率的因素 1.内因（主要因素） 化学反应速率的大小主要是由 物质本身的性质 决定的，即反应物的分子结构或原子结构决定的。 2.外界条件的影响（次要因素） 其他条件不变时，改变某一条件： 影响因素 速率变化 催化剂 加快 温度 升高 加快 降低 降低 浓度 增大 加快 减小 降低 压强(对有气体参加的反应) 增大(缩小容器体积) 加快 减小(增大容器体积) 降低 3.其他影响因素： （1）如固体参加反应，增大 固体表面积 ，反应速率增大。 （2） 反应物状态：一般来说，配制成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。 （3）形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。 考点4 化学反应的限度 一.可逆反应 1.概念：在相同条件下，既能 向正反应方向进行 ，同时又能 向逆反应方向进行 的反应。 2.特征：三同： 相同条件 ， 正、逆反应同时进行 ， 反应物、生成物同时存在 ； 反应不能进行完全，即任一反应物的转化率均 小于 100%。 3.表示：化学方程式中用 “⇌” 表示。 4.很多化学反应在进行时都有一定的可逆性，不同反应的可逆性不同，有些化学反应在同一条件下可逆程度很小，如 2 Na + 2 H2O === 2 NaOH + H2↑，视为“不可逆”反应。 典型的可逆反应有： H2+I2⇌2HI ， 2SO2+O2⇌2SO3 ， SO2+H2O⇌H2SO3 ， NH3+H2O⇌NH3﹒H2O 等。 二.化学反应的限度 1.化学反应平衡状态 （1）化学平衡的建立： 如在可逆反应2SO2+O22SO3中，反应进行之初SO2和O2的起始浓度分别为2mol·L－1、1mol·L－1，此时正反应速率v正　　最大　　，逆反应速率v逆　 为零 　。 反应过程中，反应物浓度　逐渐减小　，正反应速率　　逐渐减小　；生成物浓度　逐渐增大　，逆反应速率　　逐渐增大　　。最终在时刻t时反应物浓度不再　改变　，生成物浓度不再　改变　。正反应速率和逆反应速率　相等　。反应是否停止？　 反应并没有停止，动态平衡　。 （2）含义：可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率 相等 ，反应物和生产物的浓度 不在改变 ，此反应达到一种 表面静止 状态，我们称为 化学平衡状态 。 2.化学平衡的特征： （1）逆：即化学平衡的研究对象是　　可逆反应　　。 （2）动：即化学平衡是一种　动态平衡　，即　v正＝v逆≠0　，反应并未　停止　。 （3）等：即v正　＝　v逆，同一物质的消耗速率与生成速率　相等　。 （4）定：在达化学平衡的混合体系中，各组成成分的浓度　保持不变　，各组分的百分含量保持不变 。 （5）变：化学平衡是在　一定条件　下的平衡，当外界条件改变时，化学平衡可能会发生　变化　 【总结】 化学平衡状态时可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 三．化学反应条件的控制 1．目的： ——促进有利反应——— 2．化工生产中反应条件的调控： (1)考虑因素： 化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的__成本__和__实际可能性__。 (2)实例——合成氨生产条件的选择： ——400～500 ℃— —10～30MPa— 题型一 化学反应与能量变化 典例1（2023高一下·北京·学业考试）氢气在氯气中燃烧时发生反应：。下列关于该反应的说法中，正确的是 A．属于吸热反应 B．不属于氧化还原反应 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．能量变化与化学键的断裂和形成有关 典例2（23-24高一下·江苏·期末）有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验： ①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流方向由D→导线→C； ③A、C用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡； ④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，D极发生氧化反应。 据此可判断四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．A>B>C>D B．A>C>D>B C．C>A>B>D D．B>D>C>A 典例3（23-24高一下·天津·期中）为有效降低含氮化物的排放量，又能充分利用化学能，合作小组设计如图所示电池，将含氮化合物转化为无毒气体。下列说法错误的是 A．该电池的总反应为： B．电池工作一段时间后，右侧电极室溶液的碱性增强 C．同温同压时，左右两侧电极室中产生的气体体积比为4∶3 D．若离子交换膜为阴离子交换膜(只允许阴离子通过)，电池工作时从左侧电极室通过交换膜移向右侧 题型二 化学反应的速率与限度 典例1（23-24高一下·北京·期中）下列措施中，不能增大化学反应速率的是 A．Al在中燃烧生成，用铝粉代替铝片 B．Zn与稀硫酸反应制取时，加入蒸馏水 C．石灰石与稀盐酸反应生成时，适当提高温度 D．用固体分解制取时，添加少量 典例2（23-24高一下·北京·期中）常用作有机反应中的还原剂，受热发生反应：。一定温度时，向密闭容器中充入，体系中与反应时间t的关系如图。下列说法中，不正确的是 A．的还原性与价碘元素有关 B．时，的反应速率为 C．时，有的发生分解 D．时，反应达到了平衡状态 典例3（23-24高一下·北京·期中）可逆反应，在容积恒定的密闭容器中反应，下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是 ①单位时间内生成n mol的同时生成2n mol ②单位时间内生成n mol的同时生成2n mol ③用、、表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④各气体的浓度不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①③④⑤ B．②③⑤⑦ C．①④⑥⑦ D．①②③④⑤⑥⑦ 强化点一 原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。 ①书写步骤 A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 ②常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ (2)利用总反应式书写电极反应式 ①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 ②确定介质的酸碱性或者其它特性。 ③按照负极反应：还原剂-ne-=氧化产物 正极反应：氧化剂+ne-=还原产物，书写电极反应式。 ④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 强化点二 原电池原理的应用 1．在原电池中，负极材料的金属性一定大于正极材料吗？ 一般原电池中负极材料的金属性大于正极材料，在特殊情况下也有特例，如Al－Mg－NaOH原电池中，Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极。 2．如何利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag设计原电池？ 该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应)：Cu－2e－===Cu2＋。还原反应(正极反应)：2Ag＋＋2e－===2Ag。故Cu作负极，活泼性比Cu差的材料作正极，如Ag、C等，AgNO3溶液作电解质溶液。如图。 【知识归纳总结】 1．加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。 — | — 2．比较金属活泼性强弱： 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 — | — 3．用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4．设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 (2)步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 强化点三 化学平衡状态的判断 (1)原则 “体系中一个变化的物理量到某一时刻不再变化”，这个物理量可作为平衡状态的“标志”。 (2)等速标志 v正＝v逆是化学平衡状态的本质特征，对于等速标志的理解，要注意以下两个方面的内容： ①用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。 ②用不同种物质来表示反应速率时必须符合两方面：a.表示两个不同的方向；b.速率之比＝浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 (3)浓度标志 反应混合物中各组分的浓度不变是平衡状态的宏观表现，可逆反应中各组分的物质的量、浓度、百分含量、气体的体积分数一定时，可逆反应达到平衡状态。 (4)混合气体的平均相对分子质量()标志 ①当反应物与生成物均为气体时：对于反应前后气体分子数不等的反应，为定值可作为反应达到平衡状态的标志；对于反应前后气体分子数相等的反应，为定值不能作为反应达到平衡状态的标志。 ②若有非气体参与，无论反应前后气体的分子数是否相等，为定值一定可作为反应达到平衡状态的标志。 (5)混合气体的密度(ρ)标志 ①当反应物与生成物均为气体时：在恒容条件下，无论反应前后气体分子数是否相等，ρ为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志；在恒压条件下，对于反应前后气体分子数相等的反应，ρ为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志，对于反应前后气体分子数不等的反应，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 ②当有非气体物质参与反应时：对于恒容体系，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 (6)混合气体的压强标志 因为恒容、恒温条件下，气体的物质的量n(g)越大则压强p就越大，则无论各成分是否均为气体，只需要考虑Δn(g)。对于Δn(g)＝0的反应，当p为定值时，不能作为反应达到平衡状态的标志；对于Δn(g)≠0的反应，当p为定值时，可作为反应达到平衡状态的标志。 强化点四 化学反应速率与限度的图像题解题通法 化学反应速率与化学反应限度问题常以图像的形式出现在平面直角坐标系中，可能出现反应物的物质的量、浓度、压强、时间等因素。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三步来分析。 (1)“一看”——看图像 ①看面，弄清楚横、纵轴所表示的含义； ②看线，弄清楚线的走向和变化趋势； ③看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等； ④看辅助线，作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)； ⑤看量的变化，弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化，还是转化率的变化。 (2)“二想”——想规律 如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等。 (3)“三判断” 利用有关规律，结合图像，通过对比分析，作出正确判断。 真题感知 1．（2023·湖北·高考真题）2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，标志着我国航天事业进入到高质量发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是 A．液氮-液氢 B．液氧-液氢 C．液态-肼 D．液氧-煤油 2．（2023·海南·高考真题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是    A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量 3．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 A．海水起电解质溶液作用 B．N极仅发生的电极反应： C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该锂-海水电池属于一次电池 4．（2020·浙江·高考真题）一定温度下，在2 L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： 时间(t/min) 物质的量(n/mol) n(A) n(B) n(C) 0 2.0 2.4 0 5 0.9 10 1.6 15 1.6 下列说法正确的是 A．0~5 min用A表示的平均反应速率为0. 09 mol·L-1·min-1 B．该反应在10 min后才达到平衡 C．平衡状态时，c(C)=0.6 mol·L-1 D．物质B的平衡转化率为20% 5．（2022·浙江·高考真题）在恒温恒容条件下，发生反应A(s)+2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是 A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率 B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C．在不同时刻都存在关系：2v(B)=3v(X) D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示 提升专练 1．（23-24高一下·北京·期中）下列反应属于吸热反应的是 A．灼热的炭与二氧化碳的反应 B．乙醇的燃烧 C．钠与水的反应 D．氢气与氯气的反应 2．（23-24高一下·天津·期中）下列说法中不正确的是 A．化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应 B．充电电池不能无限制地反复充电、放电 C．铅酸蓄电池和锌锰酸性干电池都是可充电电池 D．燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池 3．（23-24高一下·湖南长沙·期中）下列各装置中，能产生电流的是       A B    C D 4．（23-24高一下·河南信阳·期中）为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定足量碳酸钙固体与一定量稀盐酸反应生成的体积（已换算为标况下的体积）随时间的变化情况，绘制出如图所示的曲线甲。下列有关说法中不正确的是 A．因反应放热，导致内的反应速率逐渐增大 B．后，影响反应速率的主要外界因素是盐酸的浓度 C．内，用盐酸的浓度变化表示该反应的速率为 D．若向反应体系中加入适量氯化钠溶液，则曲线甲可能将变成曲线乙 5．（23-24高一下·湖南·期中）一种原电池的简易装置如图所示，为阿伏加德罗常数的值、下列说法正确的是 A．银是正极，溶液中的阴离子向银电极移动 B．该装置工作时，电子的移动方向为铁电极→硫酸铜溶液→银电极 C．铁是负极，电极反应式为 D．理论上，当正极质量增加6.4g时，外电路转移电子数目为 6．（23-24高一下·宁夏银川·期中）在一定条件下，将和一定量的B投入容积为的恒容密闭容器中，发生如下反应：。末测得容器中B、C、D的物质的量均为。下列叙述错误的是 A． B．，C的平均反应速率为 C．反应开始加入B的物质的量为 D．时，A的物质的量浓度为 7．（23-24高一下·宁夏银川·期中）臭氧在通常状况下是淡蓝色、有鱼腥臭味的气体。自然界中臭氧形成反应：的能量变化如图所示。在一体积固定的密闭容器中，充入一定量的氧气发生上述反应，经过一段时间，反应达到平衡状态，测得此时压强为起始时压强的。下列说法错误的是 A．是化学变化 B．达到平衡时，单位时间内，生成同时生成 C．比稳定 D．达到平衡状态时，的转化率是 8．（23-24高一下·浙江·期中）在2L密闭容器中，800℃时，反应体系中，)随时间的变化如下表所示。下列有关说法正确的是 时间/s 0 1 2 3 4 5 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 A．图中表示变化的曲线是a B．A点处于化学平衡状态 C．0~2s内平均速率 D．恒容条件下，充入化学反应速率增大 9．（23-24高一下·北京·期中）银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为。下列说法中不正确的是 A．原电池放电时，负极发生反应的物质是Zn B．工作时，负极区溶液减小 C．正极发生的反应是 D．外电路中电子由流向Zn 10．（23-24高一下·江苏连云港·期中）为防止海水中钢铁的腐蚀，可将金属连接在钢铁设施表面，减缓水体中钢铁设施的腐蚀，如图所示。下列有关说法正确的是 A．金属做正极，钢铁做负极 B．极的电极反应式为 C．过程中化学能转化为电能 D．将金属换成金属也能起到保护作用 11．（23-24高一下·浙江·期中）如图为和反应生成过程中的能量变化，下列说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．和反应生成吸收能量为180kJ C．断开氮分子内两个氮原子间的化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定 D．和总能量比能量高 12．（23-24高一下·湖南·期中）工业制硫酸的过程中，接触室中SO2催化氧化制SO3气体是关键的一步，550℃时，在1L的恒温容器中，反应过程中的部分数据见下表： 反应时间/min 0 4 2 4 1.2 8 1.8 10 0.9 下列说法错误的是 A．0~4min，O2的平均反应速率为 B．往容器中充入Ne，压强增大，反应速率增大 C．8min时，反应处于平衡状态 D．当容器中SO3的体积分数不变时，表明反应达到平衡状态 13．（23-24高一下·安徽合肥·期中）为更精确地研究浓度对反应速率的影响，小组同学利用压强传感器等数字化实验设备，探究镁与不同浓度硫酸的反应速率，两组实验所用药品如表： 序号 镁条的质量/g 硫酸 物质的量浓度(mol/L) 体积/mL Ⅰ 0.01 1.0 2 Ⅱ 0.01 0.5 2 实验结果如图所示。下列说法错误的是 A．实验Ⅰ对应图中曲线a，曲线的斜率大，反应速率快 B．随着反应的不断进行。化学反应速率减慢，原因是硫酸浓度变小 C．实验Ⅱ对应曲线可知，反应开始阶段，反应速率不断加快，可能是反应放热温度升高 D．向实验Ⅱ中滴加少量硫酸铜溶液，产生氢气速率加快，最终生成氢气的体积相同 14．（23-24高一下·甘肃白银·期中）可用于有机合成、制氯醋酸及硫酸，T℃时，往恒容密闭容器中加入和，发生反应生成，下列说法正确的是 A．当容器内的压强不再改变时，反应达到平衡状态 B．使用合适的催化剂，可以使全部转化为 C．某时刻．容器内可能含有 D．反应达到平衡时， 15．（23-24高一下·四川成都·期中）按要求回答下列问题： (1)下列变化中属于吸热反应的是 (填序号)。 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甲烷在氧气中的燃烧反应；⑤固体溶于水；⑥C与反应生成CO (2)镁、海水、溶解氧可构成原电池，为水下小功率设备长时间供电，结构示意图如图所示，其总反应为：。下列说法正确的是 (填字母序号)。 a．Mg作电池的负极         b．发生氧化反应 c．海水溶液中阴离子移向Mg极     d．电池工作时，电子转移方向：石墨→海水→Mg (3)下图是一氧化碳和氧在钌催化剂表面形成化学键的过程。下列说法正确的是___________。 A．和CO均为酸性氧化物 B．该过程中，CO先断键成C和O C．状态到状态为放热过程 D．图示表示CO和反应生成的过程 (4)合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol，放出92.2 kJ热量，已知断开1 mol键、1 mol键分别需要吸收的能量为436 kJ、945.8 kJ；则1 mol 键断裂吸收的能量约等于 kJ。 (5)若将两个金属棒用导线相连在一起，总质量为80.00g的镁片和铝片同时浸入稀硫酸中，工作一段时间后，取出金属片，进行洗涤、干燥、称量，得金属片的总质量为74g，则装置工作时负极电极反应式为 ，工作时间内装置所产生氢气的体积为 L(标准状况)。 16．（23-24高一下·广东深圳·期中）化学在生产生活中无处不在。 ．某汽车安全气囊的气体发生剂主要含有叠氮化钠()、三氧化二铁()、硝酸铵等物质。当汽车发生碰撞时，气体发生剂产生大量气体使气囊迅速膨胀，从而起到保护作用。 (1)汽车受到猛烈碰撞时，点火器点火引发迅速分解，生成氮气和金属钠，同时释放大量的热。下列关于该反应过程中的能量变化示意图正确的是 (填字母)，生成氮气的电子式为 。 A．   B．    C． ．、(甲醇)既是重要的化工原料，又是重要的能源物质。 (2)将2.0 mol和4.0 mol 通入容积为4 L的反应器，保持容器容积不变，在一定温度下发生反应，测得在5 min时，CO的物质的量为0.8 mol，则0~5 min内，用表示该反应的平均反应速率为 。 (3)一定条件下，将1.0 mol与2.0 mol 充入密闭容器中发生反应，下列措施可以提高化学反应速率的是 (填字母)。 a．恒容条件下充入He        b．增大体积    c．升高温度    d．保持恒容投入更多的    e．加入合适的催化剂 (4)用设计燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)，电池总反应为。 ①实验测得向B电极定向移动，则 (填“A”或“B”)电极入口通甲烷，该电极反应的离子方程式为 。 ②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时，假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 化学反应与能量 目录 考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 题型归纳：归纳常考热点题型，高效解题 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 学以致用：真题感知+提升专练，全面突破 学业要求聚焦 1.能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。 2.能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。 3.能运用变量控制的方法探究化学反应速率的影响因素，并初步解释化学实验和化工生产中反应条件的选择问题。 4.能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。 5.能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。 知识网络聚焦 考点1 化学反应与热能 一.化学反应与热能的转化 化石燃料燃烧会放出大量的热，除了燃烧，其它化学反应也伴随着放热或吸热现象。 1.两条基本规律 质量守恒定律： 化学反应前后物质的总质量保持不变。 能量守恒定律： 一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途经和能量的形式不同， 但是体系包含的总能量不变。 2.化学反应 一定 伴随有能量的变化，化学反应中能量变化主要表现为 热量 的变化，吸热或放热。 3.放热反应和吸热反应 化学上把释放热量的化学反应称为放热反应，吸收热量的化学反应称为吸热反应。 (1)常见的放热反应： ①所有的燃烧反应； ②大多数的化合反应；(CO2+C2CO为吸热反应) ③酸碱中和反应； ④金属与酸或水反应置换出氢气； ⑤缓慢的氧化反应。 (2)常见的吸热反应： ①大多数的分解反应； ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应； ③以C、CO、H2为还原剂一些高温反应：CO2+C2CO ；C+H2OCO+H2 ④盐类的水解 【注意】 有热量放出未必是放热反应，放热反应和吸热反应必须是化学变化。 反应条件与热量变化没有必然的关系，既需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。 二.化学反应中能量变化的原因 1.化学键与化学反应中能量变化的关系 （1）化学键与能量的关系 化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要 吸收 能量，形成生成物中的化学键要 释放 能量。 （2） 键能： 标况下，将1mol气态分子AB断裂成理想气态原子所吸收的能量，单位（KJ·mol-1） 氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。 则：吸收总能量为： 436+243=679KJ 释放总能量为： 431×2=862KJ 反应中放出的热量： 862-679=183KJ 这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。 （3）化学键与化学反应中能量变化的关系 断开化学键要 吸收 能量，形成化学键要 释放 能量； 化学键的变化 是化学反应中能量变化的主要原因。 能量是守恒的，化学反应中的能量变化通常表现为 热量 的变化。 2.从物质储存化学能的角度理解化学反应过程中能量变化的关系 （1）一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于 反应物总能量 和 生成物总能量 相对大小。 （2）化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，吸热或者放热。吸热反应和放热反应与反应物和生成物总能量的关系如下： 吸热反应：反应物的总能量 小于 生成物的总能量 放热反应：反应物的总能量 大于 生成物的总能量 （3）以能量为纵坐标，画出放热反应和吸热反应的简单示意图 放热反应 吸热反应反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 三．人类对能源的利用 1．利用的三个阶段： —树枝杂草 ↓ —煤、石油、天然气 ↓ —太阳能、氢能、核能、风能、地热能等 2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题 (1)一是其短期内不可再生，储量有限； (2)二是煤和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．在燃料利用过程中，节能的主要环节： (1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率； (2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能量利用率。 4．新能源 (1)特点：资源丰富、__可以再生，对环境无污染__。 (2)人们比较关注的新能源：__太阳__能、__风__能、地热能、海洋能和__氢__能等。 考点2 化学反应与电能 一.化学能与电能的相互转化 1.火力发电的能量转化关系 化学能 热能 机械能 电能 火力发电的缺点： 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。 2.原电池 原电池是一种 将化学能转化为电能的 装置。 (1)原电池的电极 负极： 发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极 正极： 发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极 (2)原电池的原理： 原电池中电子的流动方向是从 负 极到 正 极；电流方向是从 正 极到 负 极。 根据铜锌原电池，填写下表： 电极 电极材料 电极反应 反应类型 得失电子的粒子 电子流动方向 负极 Zn Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应 Zn 电子流出 正极 Cu 2H++2e-=H2↑ 还原反应 H+ 电子流入 总反应：________Zn+2H+=Zn2++H2↑___________ (3)组成原电池的条件： ① 自发进行的氧化还原反应 ② 活泼性不同的两个电极 ③ 闭合回路 ④ 电解质溶液（熔融电解质） (4)原电池正、负极的判断 (5)原电池原理的应用 ①比较金属活动性强弱。一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。 ②金属的防护。使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。 ③设计制作化学电源。化学能转化为电能。 ④加快化学反应速率。自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 二．化学电源 1.一次电池——锌锰干电池 构造示意图 工作 原理 负极 锌筒 锌被氧化，逐渐消耗 电解质 氯化铵糊 正极 石墨棒 二氧化锰被还原 特点 放电后不能充电 便于携带，价格低 2.二次电池（充电电池） （1）常见类型：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等； （2）特点 放电：化学能转化为电能； 充电：电能转化为化学能。 放电时发生的氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 3.燃料电池 一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置 特点：清洁、安全、高效；能量转化率可以达到80%以上；反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。电池装置起着类似于试管、烧杯等反应容器的作用。 工作原理：利用原电池的工作原理将燃料(如H2)和氧化剂(如O2)分别在两个电极上反应所放出的化学能直接转化为　电能　。(实验装置如下)  氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性、碱性和中性三种。 酸性 碱性 中性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 2H2－4e－===4H＋ 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 【注意】不是燃烧反应。燃料电池是化学能直接转化为电能，具有清洁、安全、高效的优点。 燃料电池能量利用率可高达80%以上，但是说达到100%是错误的。 三.电池回收 废旧电池中含汞、镉、铅等重金属，随意丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。 考点3 化学反应的速率 一.化学反应速率 1.通常用化学反应速率来衡量化学反应进行的 快慢 ，化学反应速率可用单位时间内 反应物浓度的 减少量 或 生成物浓度的增加量 来表示。 表达式 v＝，式中各符号的表示意义： v——反应速率。 Δc——某一时间段浓度的变化量，单位： mol/L 。 Δt——反应时间，单位： min（分） 、 s（秒） 、 h（小时） 。 速率单位（常用）： mol·L－1·min－1 、 mol·L－1·s－1 。 【注意】 应用化学反应速率需注意以下问题： (1) 化学反应速率是标量，只有 数值 而没有 方向 ； (2) 一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的 平均 速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的； (3) 对于纯液体或固体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度” 是 不 变的，因此一般 不能 用固体、纯液体表示化学反应速率； (4) 对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率在数值上可能 不 同，但其意义相同，化学反应速率之比等于 化学计量系数 之比。 2．化学反应速率的计算 (1)定义式法 利用公式v＝计算化学反应速率，也可利用该公式计算浓度变化量或时间。 (2)关系式法 化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。 3．反应速率大小比较的两种方法 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的换算。 (1)方法一：换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。 (2)方法二：比较化学反应速率与化学计量数的比值。 二.影响化学反应速率的因素 1.内因（主要因素） 化学反应速率的大小主要是由 物质本身的性质 决定的，即反应物的分子结构或原子结构决定的。 2.外界条件的影响（次要因素） 其他条件不变时，改变某一条件： 影响因素 速率变化 催化剂 加快 温度 升高 加快 降低 降低 浓度 增大 加快 减小 降低 压强(对有气体参加的反应) 增大(缩小容器体积) 加快 减小(增大容器体积) 降低 3.其他影响因素： （1）如固体参加反应，增大 固体表面积 ，反应速率增大。 （2） 反应物状态：一般来说，配制成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。 （3）形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。 考点4 化学反应的限度 一.可逆反应 1.概念：在相同条件下，既能 向正反应方向进行 ，同时又能 向逆反应方向进行 的反应。 2.特征：三同： 相同条件 ， 正、逆反应同时进行 ， 反应物、生成物同时存在 ； 反应不能进行完全，即任一反应物的转化率均 小于 100%。 3.表示：化学方程式中用 “⇌” 表示。 4.很多化学反应在进行时都有一定的可逆性，不同反应的可逆性不同，有些化学反应在同一条件下可逆程度很小，如 2 Na + 2 H2O === 2 NaOH + H2↑，视为“不可逆”反应。 典型的可逆反应有： H2+I2⇌2HI ， 2SO2+O2⇌2SO3 ， SO2+H2O⇌H2SO3 ， NH3+H2O⇌NH3﹒H2O 等。 二.化学反应的限度 1.化学反应平衡状态 （1）化学平衡的建立： 如在可逆反应2SO2+O22SO3中，反应进行之初SO2和O2的起始浓度分别为2mol·L－1、1mol·L－1，此时正反应速率v正　　最大　　，逆反应速率v逆　 为零 　。 反应过程中，反应物浓度　逐渐减小　，正反应速率　　逐渐减小　；生成物浓度　逐渐增大　，逆反应速率　　逐渐增大　　。最终在时刻t时反应物浓度不再　改变　，生成物浓度不再　改变　。正反应速率和逆反应速率　相等　。反应是否停止？　 反应并没有停止，动态平衡　。 （2）含义：可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率 相等 ，反应物和生产物的浓度 不在改变 ，此反应达到一种 表面静止 状态，我们称为 化学平衡状态 。 2.化学平衡的特征： （1）逆：即化学平衡的研究对象是　　可逆反应　　。 （2）动：即化学平衡是一种　动态平衡　，即　v正＝v逆≠0　，反应并未　停止　。 （3）等：即v正　＝　v逆，同一物质的消耗速率与生成速率　相等　。 （4）定：在达化学平衡的混合体系中，各组成成分的浓度　保持不变　，各组分的百分含量保持不变 。 （5）变：化学平衡是在　一定条件　下的平衡，当外界条件改变时，化学平衡可能会发生　变化　 【总结】 化学平衡状态时可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 三．化学反应条件的控制 1．目的： ——促进有利反应——— 2．化工生产中反应条件的调控： (1)考虑因素： 化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的__成本__和__实际可能性__。 (2)实例——合成氨生产条件的选择： ——400～500 ℃— —10～30MPa— 题型一 化学反应与能量变化 典例1（2023高一下·北京·学业考试）氢气在氯气中燃烧时发生反应：。下列关于该反应的说法中，正确的是 A．属于吸热反应 B．不属于氧化还原反应 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．能量变化与化学键的断裂和形成有关 【答案】D 【解析】A．燃烧放热，该反应属于放热反应，A错误； B．氢、氯元素存在化合价的升降，是氧化还原反应，B错误； C．该反应为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，C错误；   D．化学键的断裂和形成是该反应中能量变化的主要原因，断键要吸热，形成化学键要放热，D正确； 故选D。 典例2（23-24高一下·江苏·期末）有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验： ①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流方向由D→导线→C； ③A、C用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡； ④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，D极发生氧化反应。 据此可判断四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．A>B>C>D B．A>C>D>B C．C>A>B>D D．B>D>C>A 【答案】B 【分析】一般情况下，原电池中金属活动性：负极材料>正极材料。 【解析】①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，A极为负极，则金属活动性：A>B； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流方向由D导线→C，则C是负极、D是正极，金属活动性：C>D； ③A、C用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡，则C极上得到电子发生还原反应，C是正极、A是负极，金属活动性：A>C； ④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，D极发生氧化反应，则D是负极、 B是正极，金属活动性：D>B； 综上：金属活动性顺序为A>C>D>B， 故选B。 典例3（23-24高一下·天津·期中）为有效降低含氮化物的排放量，又能充分利用化学能，合作小组设计如图所示电池，将含氮化合物转化为无毒气体。下列说法错误的是 A．该电池的总反应为： B．电池工作一段时间后，右侧电极室溶液的碱性增强 C．同温同压时，左右两侧电极室中产生的气体体积比为4∶3 D．若离子交换膜为阴离子交换膜(只允许阴离子通过)，电池工作时从左侧电极室通过交换膜移向右侧 【答案】D 【分析】氨气失去电子，电极A为负极，负极反应为2NH3－6e－+6OH－＝N2+6H2O，二氧化氮得到电子，电极B是正极，正极反应为2NO2+8e－+4H2O＝8OH－+N2。据此解答。 【解析】A．负极反应为2NH3－6e－+6OH－＝N2+6H2O，正极反应为2NO2+8e－+4H2O＝8OH－+N2，因此该电池的总反应为：，故A正确； B．右侧发生2NO2+8e－+4H2O＝8OH－+N2，因此电池工作一段时间后，右侧电极室溶液的碱性增强，故B正确； C．负极反应为2NH3－6e－+6OH－＝N2+6H2O，正极反应为2NO2+8e－+4H2O＝8OH－+N2，由得失电子守恒可知，同温同压时，左右两侧电极室中产生的气体体积比为8：6=4：3，故C正确； D．离子能通过离子交换膜才能形成闭合回路，OH－离子通过离子交换膜进入负极区与NH3反应，为阴离子交换膜，故D错误； 故选D。 题型二 化学反应的速率与限度 典例1（23-24高一下·北京·期中）下列措施中，不能增大化学反应速率的是 A．Al在中燃烧生成，用铝粉代替铝片 B．Zn与稀硫酸反应制取时，加入蒸馏水 C．石灰石与稀盐酸反应生成时，适当提高温度 D．用固体分解制取时，添加少量 【答案】B 【解析】A．Al在O2中燃烧生成Al2O3，用铝粉代替铝片增大了固体和气体的接触面积，能够加快反应速率，A不合题意； B．Zn与稀硫酸反应制取H2时，加入蒸馏水则减小反应物H2SO4的浓度，故减慢反应速率， B合题意； C． CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时，适当升高温度可以加快反应速率，C不合题意； D．KClO3分解制取O2时，添加少量MnO2，MnO2作催化剂，故能加快反应速率，D不符合题意； 故答案为B。 典例2（23-24高一下·北京·期中）常用作有机反应中的还原剂，受热发生反应：。一定温度时，向密闭容器中充入，体系中与反应时间t的关系如图。下列说法中，不正确的是 A．的还原性与价碘元素有关 B．时，的反应速率为 C．时，有的发生分解 D．时，反应达到了平衡状态 【答案】C 【解析】A．-1价的碘为最低价具有强还原性，A项正确； B．20min时c(HI)=0.91mol/L，则HI的变化浓度为0.09mol/L，根据反应的方程式，H2的变化量为0.045mol/L，则用氢气表示的反应速率为=2.25×10−3mol/(L⋅min)，故B正确； C．如图40min时c(HI)=0.85mol/L，n=cV=0.85mol，则HI分解率为，故C错误； D．120min及以后HI浓度不再变化，则达平衡了，D项正确； 故选C。 典例3（23-24高一下·北京·期中）可逆反应，在容积恒定的密闭容器中反应，下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是 ①单位时间内生成n mol的同时生成2n mol ②单位时间内生成n mol的同时生成2n mol ③用、、表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④各气体的浓度不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①③④⑤ B．②③⑤⑦ C．①④⑥⑦ D．①②③④⑤⑥⑦ 【答案】C 【解析】①单位时间内生成n mol的同时生成2n mol，说明，该反应已经达到化学平衡状态，①正确； ②单位时间内生成n mol的同时生成2n mol，均描述的是逆反应速率，不能判断此时反应达到平衡状态，②错误； ③无论反应是否达到平衡，、、表示的反应速率的比均为2∶2∶1，不能判断此时反应达到平衡状态，③错误； ④各气体的浓度不再改变，此时，该反应已经达到化学平衡状态，④正确； ⑤体系中物质均为气体，气体总质量不变，容器恒容密闭，根据可知，混合气体的密度始终保持不变，不能判断反应是否达到平衡状态，⑤错误； ⑥反应为前后气体分子数不同的反应，压强随反应的进行发生变化，当压强不变时，反应达到平衡状态，⑥正确； ⑦体系中物质均为气体，气体总质量不变，反应前后气体分子数不等，即气体总物质的量为变量，根据可知，混合气体的平均摩尔质量会随着反应的进行发生变化，当其不变时，反应达到平衡状态，⑦正确； 故选C。 强化点一 原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。 ①书写步骤 A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 ②常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ (2)利用总反应式书写电极反应式 ①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 ②确定介质的酸碱性或者其它特性。 ③按照负极反应：还原剂-ne-=氧化产物 正极反应：氧化剂+ne-=还原产物，书写电极反应式。 ④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 强化点二 原电池原理的应用 1．在原电池中，负极材料的金属性一定大于正极材料吗？ 一般原电池中负极材料的金属性大于正极材料，在特殊情况下也有特例，如Al－Mg－NaOH原电池中，Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极。 2．如何利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag设计原电池？ 该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应)：Cu－2e－===Cu2＋。还原反应(正极反应)：2Ag＋＋2e－===2Ag。故Cu作负极，活泼性比Cu差的材料作正极，如Ag、C等，AgNO3溶液作电解质溶液。如图。 【知识归纳总结】 1．加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。 — | — 2．比较金属活泼性强弱： 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 — | — 3．用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4．设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 (2)步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 强化点三 化学平衡状态的判断 (1)原则 “体系中一个变化的物理量到某一时刻不再变化”，这个物理量可作为平衡状态的“标志”。 (2)等速标志 v正＝v逆是化学平衡状态的本质特征，对于等速标志的理解，要注意以下两个方面的内容： ①用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。 ②用不同种物质来表示反应速率时必须符合两方面：a.表示两个不同的方向；b.速率之比＝浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 (3)浓度标志 反应混合物中各组分的浓度不变是平衡状态的宏观表现，可逆反应中各组分的物质的量、浓度、百分含量、气体的体积分数一定时，可逆反应达到平衡状态。 (4)混合气体的平均相对分子质量()标志 ①当反应物与生成物均为气体时：对于反应前后气体分子数不等的反应，为定值可作为反应达到平衡状态的标志；对于反应前后气体分子数相等的反应，为定值不能作为反应达到平衡状态的标志。 ②若有非气体参与，无论反应前后气体的分子数是否相等，为定值一定可作为反应达到平衡状态的标志。 (5)混合气体的密度(ρ)标志 ①当反应物与生成物均为气体时：在恒容条件下，无论反应前后气体分子数是否相等，ρ为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志；在恒压条件下，对于反应前后气体分子数相等的反应，ρ为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志，对于反应前后气体分子数不等的反应，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 ②当有非气体物质参与反应时：对于恒容体系，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 (6)混合气体的压强标志 因为恒容、恒温条件下，气体的物质的量n(g)越大则压强p就越大，则无论各成分是否均为气体，只需要考虑Δn(g)。对于Δn(g)＝0的反应，当p为定值时，不能作为反应达到平衡状态的标志；对于Δn(g)≠0的反应，当p为定值时，可作为反应达到平衡状态的标志。 强化点四 化学反应速率与限度的图像题解题通法 化学反应速率与化学反应限度问题常以图像的形式出现在平面直角坐标系中，可能出现反应物的物质的量、浓度、压强、时间等因素。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三步来分析。 (1)“一看”——看图像 ①看面，弄清楚横、纵轴所表示的含义； ②看线，弄清楚线的走向和变化趋势； ③看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等； ④看辅助线，作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)； ⑤看量的变化，弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化，还是转化率的变化。 (2)“二想”——想规律 如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等。 (3)“三判断” 利用有关规律，结合图像，通过对比分析，作出正确判断。 真题感知 1．（2023·湖北·高考真题）2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，标志着我国航天事业进入到高质量发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是 A．液氮-液氢 B．液氧-液氢 C．液态-肼 D．液氧-煤油 【答案】A 【解析】A．虽然氮气在一定的条件下可以与氢气反应，而且是放热反应，但是，由于键能很大，该反应的速率很慢，氢气不能在氮气中燃烧，在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体，因此，液氮-液氢不能作为火箭推进剂，A符合题意； B．氢气可以在氧气中燃烧，反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体，因此，液氧-液氢能作为火箭推进剂，B不符合题意； C．肼和在一定的条件下可以发生剧烈反应，该反应放出大量的热，且生成大量气体，因此，液态-肼能作为火箭推进剂，C不符合题意； D．煤油可以在氧气中燃烧，反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体，因此，液氧-煤油能作为火箭推进剂，D不符合题意； 综上所述，本题选A。 2．（2023·海南·高考真题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是    A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量 【答案】A 【分析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极； 【解析】A．由分析可知，b电极为电池正极，A正确； B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的向b电极移动，B错误； C．电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误； D．由C分析可知，每消耗1kgAl（为），电池最多向外提供mol电子的电量，D错误；故选A。 3．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 A．海水起电解质溶液作用 B．N极仅发生的电极反应： C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该锂-海水电池属于一次电池 【答案】B 【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。 【解析】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确； B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误； C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确； D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确； 答案选B。 4．（2020·浙江·高考真题）一定温度下，在2 L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： 时间(t/min) 物质的量(n/mol) n(A) n(B) n(C) 0 2.0 2.4 0 5 0.9 10 1.6 15 1.6 下列说法正确的是 A．0~5 min用A表示的平均反应速率为0. 09 mol·L-1·min-1 B．该反应在10 min后才达到平衡 C．平衡状态时，c(C)=0.6 mol·L-1 D．物质B的平衡转化率为20% 【答案】C 【解析】A．0~5 min内C的物质的量增加了0.9 mol，由于容器的容积是2 L，则用C物质浓度变化表示的反应速率v(C)=，A错误； B．反应进行到10 min时，A物质的物质的量减少0.4 mol，根据物质反应转化关系可知B物质的物质的量减少0.8 mol，B的物质的量为2.4 mol-0.8 mol=1.6 mol，B的物质的量等于15 min时B的物质的量，说明该反应在10 min时已经达到平衡状态，而不是在10 min后才达到平衡，B错误； C．根据选项B分析可知：反应在进行到10 min时，A物质的物质的量减少0.4 mol，根据物质反应转化关系可知B物质的物质的量减少0.8 mol，则此时B的物质的量为2.4 mol-0.8 mol=1.6 mol，B的物质的量等于15 min时B的物质的量，说明该反应在10 min时已经达到平衡状态，此时反应产生C的物质的量是1.2 mol，由于容器的容积是2 L，则 平衡状态时，c(C)==0.6 mol·L-1，C正确； D．反应开始时n(B)=2.4 mol，反应达到平衡时△n(B)=0.8 mol，则B物质的平衡转化率为：，D错误； 故合理选项是C。 5．（2022·浙江·高考真题）在恒温恒容条件下，发生反应A(s)+2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是 A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率 B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C．在不同时刻都存在关系：2v(B)=3v(X) D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示 【答案】C 【解析】A．图象中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，选项A正确； B．b点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，为反应物B的瞬时速率，选项B正确； C．化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比分析，3v(B)=2v(X)，选项C不正确； D．维持温度、容积不变，向反应体系中加入催化剂，平衡不移动，反应速率增大，达到新的平衡状态，平衡状态与原来的平衡状态相同，选项D正确； 答案选C。 提升专练 1．（23-24高一下·北京·期中）下列反应属于吸热反应的是 A．灼热的炭与二氧化碳的反应 B．乙醇的燃烧 C．钠与水的反应 D．氢气与氯气的反应 【答案】A 【解析】A．灼热的碳与二氧化碳的反应是吸热反应， A正确； B．乙醇的燃烧是放热反应，B错误； C．钠与水反应是放热反应，C错误； D．氢气与氯气的反应是放热反应，D错误； 故选A。 2．（23-24高一下·天津·期中）下列说法中不正确的是 A．化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应 B．充电电池不能无限制地反复充电、放电 C．铅酸蓄电池和锌锰酸性干电池都是可充电电池 D．燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池 【答案】C 【解析】A．化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应，其中还原剂在负极上发生氧化反应，氧化剂在正极上发生还原反应，A正确； B．充电电池也是有一定寿命的，故不能无限制地反复充电、放电，B正确； C．铅蓄电池是可充电电池，锌锰干电池不是可充电电池，C不正确； D．燃料电池的能量转化率高，反应产物不污染环境，故其是一种高效且对环境友好的新型电池，D正确； 答案选C。 3．（23-24高一下·湖南长沙·期中）下列各装置中，能产生电流的是       A B    C D 【答案】C 【分析】构成原电池的条件是：两个活动性的材料作电极；有电解质溶液；能自发发生氧化还原反应；形成闭合回路； 【解析】A．该装置中只有一个电极，不符合原电池构成条件，故A不符合题意； B．乙醇为非电解质，不符合原电池构成条件，故B不符合题意； C．Fe的金属性强于Cu，发生Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，CuCl2为电解质，符合原电池构成条件，故C符合题意； D．没有构成闭合回路，不符合原电池构成条件，故D不符合题意； 故选：C。 4．（23-24高一下·河南信阳·期中）为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定足量碳酸钙固体与一定量稀盐酸反应生成的体积（已换算为标况下的体积）随时间的变化情况，绘制出如图所示的曲线甲。下列有关说法中不正确的是 A．因反应放热，导致内的反应速率逐渐增大 B．后，影响反应速率的主要外界因素是盐酸的浓度 C．内，用盐酸的浓度变化表示该反应的速率为 D．若向反应体系中加入适量氯化钠溶液，则曲线甲可能将变成曲线乙 【答案】C 【解析】A．因反应放热，温度升高，导致内的反应速率逐渐增大，A项正确； B．后，反应速率逐渐减小，主要是因为随反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，故影响反应速率的主要外界因素是盐酸的浓度，B项正确； C．内，由产生二氧化碳的体积可以计算消耗HCl的物质的量，但是不知道盐酸的体积，故不能计算出用盐酸的浓度变化表示该反应的速率，C项错误； D．若向反应体系中加入适量氯化钠溶液，盐酸浓度减小，则反应速率减小，但是HCl的物质的量不变，最终生成二氧化碳的体积不变，则曲线甲可能将变成曲线乙，D项正确； 故选C。 5．（23-24高一下·湖南·期中）一种原电池的简易装置如图所示，为阿伏加德罗常数的值、下列说法正确的是 A．银是正极，溶液中的阴离子向银电极移动 B．该装置工作时，电子的移动方向为铁电极→硫酸铜溶液→银电极 C．铁是负极，电极反应式为 D．理论上，当正极质量增加6.4g时，外电路转移电子数目为 【答案】D 【分析】铁的活泼性强于银，铁做负极，电子从铁电极→导线→银电极，阳离子向正极区移动，阴离子向负极区移动。 【解析】A．银是正极，有大量电子，溶液中的阳离子向银电极移动，故A错误； B．电子的移动方向为铁电极→导线→银电极，故B错误； C．负极电极反应式为，故C错误； D．正极电极反应式为，质量增加6.4g，即1mol铜生成，外电路转移电子数目为，故D正确； 答案选D。 6．（23-24高一下·宁夏银川·期中）在一定条件下，将和一定量的B投入容积为的恒容密闭容器中，发生如下反应：。末测得容器中B、C、D的物质的量均为。下列叙述错误的是 A． B．，C的平均反应速率为 C．反应开始加入B的物质的量为 D．时，A的物质的量浓度为 【答案】B 【解析】A．末测得容器中C、D的物质的量均为，由变化的物质的量与系数成正比，说明C和D的系数相等，则，故A正确； B．物质C是固体，其浓度视为常数，不能用C表示平均反应速率，故B错误； C．生成D，则消耗B，末容器中B的物质的量为，则反应开始加入B的物质的量为0.6+0.6=，故C正确； D．生成D，消耗A为，时，A的物质的量剩余为2mol-0.9=1.1mol，浓度为，故D正确； 故选B。 7．（23-24高一下·宁夏银川·期中）臭氧在通常状况下是淡蓝色、有鱼腥臭味的气体。自然界中臭氧形成反应：的能量变化如图所示。在一体积固定的密闭容器中，充入一定量的氧气发生上述反应，经过一段时间，反应达到平衡状态，测得此时压强为起始时压强的。下列说法错误的是 A．是化学变化 B．达到平衡时，单位时间内，生成同时生成 C．比稳定 D．达到平衡状态时，的转化率是 【答案】C 【解析】A．O3和O2是不同分子，则有新物质生成，是化学变化，故A正确； B．达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，单位时间内，生成消耗0.3molO2则同时生成，故B正确； C．由图可知，3个O2的总能量低于2个O3的总能量，则O2的能量低于O3的能量，能量越低物质越稳定，则O2比O3稳定，故C错误； D．平衡时压强为起始时压强的，由物质的量与压强成正比，设起始O2的物质的量为5mol，则平衡时气体总物质的量为4mol，列三段式，则5-3x+2x=4，解得x=1，则达到平衡状态时，的转化率是，故D正确； 故选C。 8．（23-24高一下·浙江·期中）在2L密闭容器中，800℃时，反应体系中，)随时间的变化如下表所示。下列有关说法正确的是 时间/s 0 1 2 3 4 5 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 A．图中表示变化的曲线是a B．A点处于化学平衡状态 C．0~2s内平均速率 D．恒容条件下，充入化学反应速率增大 【答案】C 【分析】由表及可得下表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 0.010 0.005 0.004 0.0035 0.0035 0.0035 0.005 0.025 0.002 0.00175 0.00175 0.00175 0 0.005 0.006 0.0065 0.0065 0.0065 【解析】A．图中表示变化的曲线是b，A错误； B．A点NO的物质的量浓度在减小，说明反应在向正反应方向进行，未达到化学平衡状态，B错误； C． 0~2s内平均速率，C正确； D． 恒容条件下充入，反应物浓度不变，化学反应速率不变，D错误； 答案选C。 9．（23-24高一下·北京·期中）银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为。下列说法中不正确的是 A．原电池放电时，负极发生反应的物质是Zn B．工作时，负极区溶液减小 C．正极发生的反应是 D．外电路中电子由流向Zn 【答案】D 【分析】根据总反应式知，Zn失电子发生氧化反应，则Zn为负极，Ag2O为正极，负极发生的反应为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，正极上发生反应为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，据此分析解答。 【解析】A．根据电池反应式知，放电时Zn为负极，Zn失电子生成Zn2+，负极上发生反应的物质是Zn，A正确； B．负极上Zn失电子生成Zn2+，电极反应式为Zn+2OH--2e-═Zn(OH)2，则负极区溶液c(OH-)减小，B正确； C．Ag2O为正极，正极反应为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，C正确； D．放电时Zn为负极，Ag2O为正极，外电路中电子由负极经过导线到正极，即电路中电子由Zn流向Ag2O，D错误； 故答案为：D。 10．（23-24高一下·江苏连云港·期中）为防止海水中钢铁的腐蚀，可将金属连接在钢铁设施表面，减缓水体中钢铁设施的腐蚀，如图所示。下列有关说法正确的是 A．金属做正极，钢铁做负极 B．极的电极反应式为 C．过程中化学能转化为电能 D．将金属换成金属也能起到保护作用 【答案】B 【分析】该图为原电池，Zn较活泼做负极，钢铁做正极，负极是Zn失电子生成Zn2+，电极反应式为：，据此分析作答。 【解析】A．Zn较活泼做负极，钢铁做正极，A错误； B．Zn极做负极，Zn失电子发生氧化反应生成Zn2+，电极反应式为：，B正确； C．该过程中化学能主要转化为电能，还有少部分转化为热能，不可能百分之百转化为电能，C错误； D．换成Cu，由于Cu的活泼性比Fe的弱，则Fe做负极，消耗钢铁，不能起到保护作用，D错误； 故选B。 11．（23-24高一下·浙江·期中）如图为和反应生成过程中的能量变化，下列说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．和反应生成吸收能量为180kJ C．断开氮分子内两个氮原子间的化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定 D．和总能量比能量高 【答案】C 【解析】A．由图可知该反应的，反应为吸热反应，A错误； B．根据图中信息可知，1molN2(g)和1molO2(g)反应生成2molNO(g)，需吸收能量(946+498-632×2)kJ=180kJ，则生成吸收能量为90kJ，B错误； C．N2化学性质稳定，是因为断开N2分子中的化学键需要吸收较多能量，每断裂1mol，需要吸收946kJ热量，C正确； D．2molN(g)和2molO(g)成键形成2molNO(g)放出能量，则2molN(g)和2molO(g)总能量高于2molNO(g)总能量，但1molN(g)和1molO(g)总能量不一定比2molNO(g)能量高，D错误； 故选C。 12．（23-24高一下·湖南·期中）工业制硫酸的过程中，接触室中SO2催化氧化制SO3气体是关键的一步，550℃时，在1L的恒温容器中，反应过程中的部分数据见下表： 反应时间/min 0 4 2 4 1.2 8 1.8 10 0.9 下列说法错误的是 A．0~4min，O2的平均反应速率为 B．往容器中充入Ne，压强增大，反应速率增大 C．8min时，反应处于平衡状态 D．当容器中SO3的体积分数不变时，表明反应达到平衡状态 【答案】B 【解析】A． SO2催化氧化制SO3的化学方程式为：，由表格数据可知，到4min时生成SO31.2mol，则消耗O20.6mol，0~4min，O2的平均反应速率为=，故A正确； B．容器是恒容容器，往容器中充入Ne，压强增大，但是反应物的浓度没有增大，故反应速率不变，故B错误； C．8min时，SO2为1.8mol，消耗了2.2mol，则氧气消耗1.1mol，剩余0.9mol，与10min时氧气的物质的量相等，能说明8min时已经达到平衡，故C正确； D．如果没有达到平衡，反应向右边进行，则SO3的体积分数增大，故当容器中SO3的体积分数不变时，表明反应达到平衡状态，故D正确。 答案选B。 13．（23-24高一下·安徽合肥·期中）为更精确地研究浓度对反应速率的影响，小组同学利用压强传感器等数字化实验设备，探究镁与不同浓度硫酸的反应速率，两组实验所用药品如表： 序号 镁条的质量/g 硫酸 物质的量浓度(mol/L) 体积/mL Ⅰ 0.01 1.0 2 Ⅱ 0.01 0.5 2 实验结果如图所示。下列说法错误的是 A．实验Ⅰ对应图中曲线a，曲线的斜率大，反应速率快 B．随着反应的不断进行。化学反应速率减慢，原因是硫酸浓度变小 C．实验Ⅱ对应曲线可知，反应开始阶段，反应速率不断加快，可能是反应放热温度升高 D．向实验Ⅱ中滴加少量硫酸铜溶液，产生氢气速率加快，最终生成氢气的体积相同 【答案】D 【解析】A．实验Ⅰ中盐酸的浓度是实验Ⅱ中盐酸浓度的2倍，则实验Ⅰ生成H2的速率较快，单位时间内反应体系的气体压强变化程度大，即图中曲线a是实验Ⅰ的压强变化曲线，曲线b是实验Ⅱ的压强变化曲线，曲线的斜率大，变化速率快，反应速率快，故A正确； B．反应物浓度越大，反应速率越大，随着反应的不断进行，化学反应速率减慢，原因是硫酸浓度变小，故B正确； C．温度越高，反应速率越快，实验Ⅱ对应曲线可知，反应开始阶段，反应速率不断加快，可能是反应放热温度升高，故C正确； D．向实验Ⅱ中滴加少量硫酸铜溶液，生成铜单质，与镁形成原电池，加快反应速率，产生氢气速率加快，镁的质量减少，最终生成氢气的体积减少，故D错误； 故选：D。 14．（23-24高一下·甘肃白银·期中）可用于有机合成、制氯醋酸及硫酸，T℃时，往恒容密闭容器中加入和，发生反应生成，下列说法正确的是 A．当容器内的压强不再改变时，反应达到平衡状态 B．使用合适的催化剂，可以使全部转化为 C．某时刻．容器内可能含有 D．反应达到平衡时， 【答案】A 【分析】往恒容密闭容器中加入和，发生反应生成，方程式为。 【解析】A．该反应为气体物质的量减小的反应，容器内的压强不再改变时，反应达到平衡状态，故A正确； B．使用合适的催化剂，可加快反应速率，但是不可以使全部转化为，故B错误； C．容器内含有，则有1molSO3生成，不可能只有，故C错误； D．化学平衡为动态平衡，反应达到平衡时，，故D错误； 故选A。 15．（23-24高一下·四川成都·期中）按要求回答下列问题： (1)下列变化中属于吸热反应的是 (填序号)。 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甲烷在氧气中的燃烧反应；⑤固体溶于水；⑥C与反应生成CO (2)镁、海水、溶解氧可构成原电池，为水下小功率设备长时间供电，结构示意图如图所示，其总反应为：。下列说法正确的是 (填字母序号)。 a．Mg作电池的负极         b．发生氧化反应 c．海水溶液中阴离子移向Mg极     d．电池工作时，电子转移方向：石墨→海水→Mg (3)下图是一氧化碳和氧在钌催化剂表面形成化学键的过程。下列说法正确的是___________。 A．和CO均为酸性氧化物 B．该过程中，CO先断键成C和O C．状态到状态为放热过程 D．图示表示CO和反应生成的过程 (4)合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol，放出92.2 kJ热量，已知断开1 mol键、1 mol键分别需要吸收的能量为436 kJ、945.8 kJ；则1 mol 键断裂吸收的能量约等于 kJ。 (5)若将两个金属棒用导线相连在一起，总质量为80.00g的镁片和铝片同时浸入稀硫酸中，工作一段时间后，取出金属片，进行洗涤、干燥、称量，得金属片的总质量为74g，则装置工作时负极电极反应式为 ，工作时间内装置所产生氢气的体积为 L(标准状况)。 【答案】(1)②⑥ (2)ac (3)C (4)391.0 (5) 5.6 【解析】（1）①铝片与稀盐酸反应为放热反应，①错误； ②胆矾加热变为白色粉末，五水硫酸铜晶体加热条件下分解生成无水硫酸铜粉末和水，反应为吸热反应，②正确； ③干冰汽化为物理变化，不属于吸热反应，③错误； ④甲烷在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，并释放热量，为放热反应，④错误； ⑤硝酸铵固体溶于水没有发生化学变化，不属于吸热反应，⑤错误； ⑥C与CO2反应生成CO，该反应为吸热反应，⑥正确； 答案选②⑥。 （2）a．从总反应方程式可知，Mg失电子转化为Mg(OH)2，因此镁做电池负极，a正确； b．O2在正极上得电子发生还原反应，b错误； c．海水溶液中的阴离子向负极移动，故其阴离子向Mg电极移动，c正确； d．电子不会经过电解质溶液，电子不会进入海水中，d错误； 故答案选ac。 （3）A．CO不属于酸性氧化物，A错误； B．从反应过程可知，CO没有断键成C和O，B错误； C．状态I到状态Ⅲ，CO与O成键生成CO2，成键释放能量，C正确； D．图示表示CO与O反应形成CO2的过程，D错误； 故答案选C。 （4）每生成2molNH3，放出92.2kJ的热量，则有N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol，ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=(3×436+945.8-6×(N-H键能))kJ/mol=-92.2kJ/mol，则N-H键能为391kJ/mol，断裂1molN-H键吸收能量为391kJ。 （5）Mg、Al、稀硫酸构成原电池，Mg为电池负极，失电子生成Mg2+，电极反应为Mg-2e-=Mg2+，正极上2H++2e-=H2↑，反应一段时间后，得金属片总质量为74g，减少了6g，减少的质量为生成的Mg2+的质量，已知生成1mol镁离子的同时生成1mol氢气，质量减少24g，质量减少6g时生成氢气0.25mol，标况下体积为5.6L。 16．（23-24高一下·广东深圳·期中）化学在生产生活中无处不在。 ．某汽车安全气囊的气体发生剂主要含有叠氮化钠()、三氧化二铁()、硝酸铵等物质。当汽车发生碰撞时，气体发生剂产生大量气体使气囊迅速膨胀，从而起到保护作用。 (1)汽车受到猛烈碰撞时，点火器点火引发迅速分解，生成氮气和金属钠，同时释放大量的热。下列关于该反应过程中的能量变化示意图正确的是 (填字母)，生成氮气的电子式为 。 A．   B．    C． ．、(甲醇)既是重要的化工原料，又是重要的能源物质。 (2)将2.0 mol和4.0 mol 通入容积为4 L的反应器，保持容器容积不变，在一定温度下发生反应，测得在5 min时，CO的物质的量为0.8 mol，则0~5 min内，用表示该反应的平均反应速率为 。 (3)一定条件下，将1.0 mol与2.0 mol 充入密闭容器中发生反应，下列措施可以提高化学反应速率的是 (填字母)。 a．恒容条件下充入He        b．增大体积    c．升高温度    d．保持恒容投入更多的    e．加入合适的催化剂 (4)用设计燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)，电池总反应为。 ①实验测得向B电极定向移动，则 (填“A”或“B”)电极入口通甲烷，该电极反应的离子方程式为 。 ②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时，假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为 。 【答案】(1)A (2)0.12 (3)cde (4)B 9.6 mol 【分析】在燃料电池中，CH4作负极，发生氧化反应，O2作正极，发生还原反应，据此回答。 【解析】（1） 汽车受到猛烈碰撞时，点火器点火引发NaN3迅速分解，生成氮气和金属钠，同时释放大量的热，则反应为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，故选A；生成氮气的电子式为。 （2）在5 min时，CO的物质的量为0.8 mol，根据变化量之比等于化学计量数之比，则H2生成了2.4mol，则0~5 min内用表示该反应的平均反应速率为。 （3）a．恒容条件下充入He，反应相关各气体物质的浓度均不变，速率不变，a错误； b．增大体积，各气体物质的浓度均减小，速率减小，b错误； c．升高温度，速率加快，c正确； d．保持恒容投入更多的H2O(g)，相当于增大水蒸气的浓度，速率加快，d正确； e．加入合适的催化剂，加快化学反应速率，e正确； 故选cde。 （4）①原电池中阴离子向负极移动，实验测得向B电极定向移动，B为负极，燃料电池中燃料在负极失去电子发生氧化反应，则B电极入口通甲烷，该电极反应的离子方程式为。 ②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时，即物质的量为1.5mol，根据方程式可知，理论上1molCH4转移8mol电子，电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为9.6mol。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$