第6章 化学反应与能量 章末复习建构课-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步讲义(人教版2019)

1．化学反应与能量变化 (1)化学反应与热能 (2)化学反应与电能——原电池 2．化学反应的速率与限度 主题1　解答有关原电池问题的思维流程 首先 寻找电极现象 如：A极的质量减小，B极上有气泡产生 其次 判断正、负极 则：A极为负极，B极为正极 最后 根据原理判断 电极反应类型、材料、微粒移动方向、电解质等 1．(2022·湖南合格考)关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(　　) A．Zn作负极 B．锌片上发生的反应：2H＋＋2e－===H2↑ C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置是将电能转化为化学能 A　[锌比铜活泼，锌片作负极，A正确；锌片作负极，发生的是失电子的氧化反应，B错误；电子从负极锌片流出，经由导线流向正极铜片，C错误；该装置为原电池，将化学能转化为电能，D错误。] 2．(2022·7月黑龙江合格考)下图为原电池原理示意图，有关叙述正确的是(　　) A．Zn为负极， Cu为正极 B．Zn电极上发生还原反应 C．电子从Cu电极经稀硫酸溶液流向Zn电极 D．当有0.1 mol Zn参与反应时，理论上会生成2.24 L气体 A　[该装置为原电池装置，Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2+，Cu为正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，0.1 mol Zn参与反应生成0.1 mol H2，但是未说明气体所处状态，无法得知气体的体积，D错误。] 主题2　变量控制探究影响化学反应速率的因素 变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”，即要保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对反应速率的影响。其探究流程为 3．(2022·7月黑龙江合格考)等质量的金属锌与足量的稀硫酸在不同条件下的反应如下表所示，其中放出H2最快的一组是(　　) 组别 锌的状态 硫酸的浓度 反应温度 A 颗粒状 2 mol/L 20 ℃ B 颗粒状 2 mol/L 55 ℃ C 颗粒状 4 mol/L 20 ℃ D 颗粒状 4 mol/L 55 ℃ D　[等质量的金属锌与足量的稀硫酸反应，温度越高，反应速率越快，硫酸的浓度变大，反应速率也加快，其中放出H2最快的一组是D。] 4．(2022·北京合格考)某小组同学探究影响镁与盐酸反应速率的因素。 【查阅资料】 镁与盐酸反应时，Cl－的浓度对反应速率有影响。 【实验过程】 用下图所示装置(夹持装置已略去，气密性良好)进行三组实验。 向反应器中加入50 mL pH＝1.5的盐酸和一定量NaCl固体(加入NaCl后溶液体积变化忽略不计)。NaCl充分溶解后，加入相同形状、相同质量的镁条，开始计时。采集反应器中的压强数据，获得三个时间段内的压强变化(Δp)如下表。(实验过程中，反应器内的气体温度无明显变化) 加入的 n(NaCl) /mol 6 min～ 7 min 8 min～ 9 min 10 min～ 11 min Δp1/kPa Δp2/kPa Δp3/kPa 实验Ⅰ 0.00 0.121 0.153 0.182 实验Ⅱ 0.01 0.364 0.393 0.422 实验Ⅲ 0.02 0.433 0.482 0.544 【问题与讨论】 (1)向反应器中加入NaCl固体的目的是________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)对比三组实验相同时间段内数据可知：在该实验条件下，Cl－的浓度对镁与盐酸反应速率的影响是__________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)镁与盐酸反应的化学方程式是______________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)你还想探究影响镁与盐酸反应速率的因素是____________________________ ______________________________________________________(写出一条即可)。 [解析]　(1)为了探究Cl－的浓度对反应速率有影响，向反应器中加入NaCl固体，增大Cl－浓度，通过观察压强变化判断Cl－对反应速率的影响；(2)对比三组实验相同时间段内数据可看出，在该实验条件下，随着Cl－浓度增大，镁与盐酸反应速率增大；(3)镁与盐酸反应生成氯化镁和氢气，其化学方程式是Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑；(4)影响溶液反应速率的因素有浓度、温度、催化剂、表面积等，因此还可以探究影响镁与盐酸反应速率的因素是H＋的浓度；温度；镁条的接触面积。 [答案]　(1)增大Cl－浓度　(2)随着Cl－浓度增大，镁与盐酸反应速率增大　(3)Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑　(4)H＋的浓度；温度；镁条的接触面积 考点1　化学反应与热能 1．(2023·四川合格考)下列反应属于吸热反应的是(　　) A．甲烷燃烧　　　 B．铝热反应 C．酸碱中和反应 D．碳酸钙分解 D　[甲烷燃烧、铝热反应、酸碱中和反应均为放热反应，碳酸钙分解反应是吸热反应。] 2．(2022·12月山东合格考)已知N2＋3H2⥫⥬2NH3为放热反应，有关该反应的说法正确的是(　　) A．在常温下一定能快速进行 B．该反应中的能量变化与化学键变化无关 C．1 mol N2与足量H2反应可生成2 mol NH3 D．1 mol N2和3 mol H2的总能量一定高于2 mol NH3的能量 D　[放热反应不一定在常温下能快速进行，A错误；该反应中的能量变化与化学键断裂和形成有关，B错误；该反应是可逆反应，因此1 mol N2与足量H2反应不可能生成2 mol NH3，C错误；该反应是放热反应，因此1 mol N2和3 mol H2的总能量一定高于2 mol NH3的能量，D正确。] 3．(2021·7月云南合格考)我国研究出一种新型复合光催化剂，能利用太阳光高效分解水，光解反应原理及气态分子解离所需的能量如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅰ只涉及非极性键的断裂 B．反应Ⅱ只涉及极性键的断裂 C．18 g气态水完全光解理论上吸收484 kJ能量 D．18 g气态水完全光解理论上吸收242 kJ能量 D　[反应Ⅰ是水反应生成氢气与过氧化氢，涉及极性键的断裂和极性键、非极性键的形成，A错误；反应Ⅱ是过氧化氢转化为水和氧气，涉及极性键、非极性键的断裂，B错误；形成1 mol H—H，放出热量436 kJ，形成1 mol氧氧键，放出热量496 kJ，2 mol H—O断裂，吸收热量926 kJ，所以1 mol水完全光解，吸收热量：926 kJ－(436 kJ＋0.5×496 kJ)＝242 kJ，所以18 g(物质的量为1 mol)气态水完全光解理论上吸收242 kJ能量，C错误；结合C选项分析，18 g气态水完全光解理论上吸收242 kJ能量，D正确。] 考点2　化学反应与电能 4．(2023·四川合格考)铜锌原电池的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电子由铜片经导线流向锌片 B．铜电极上发生还原反应 C．工作一段时间后溶液中的c(H＋)减小 D．负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2+ A　[原电池中电子由负极流向正极，铜锌原电池中，锌为负极，铜为正极，电子由锌片经导线流向铜片，A错误；铜作正极，正极发生还原反应，B正确；根据电池的总反应：Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，氢离子在反应过程中被消耗，工作一段时间后溶液中的c(H＋)减小，C正确；负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，D正确。] 5．(2021·内蒙古合格考)下列有关原电池原理及应用的说法不正确的是(　　) A．汽车上使用的蓄电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子从铜电极流向锌电极 C．原电池是将化学能转化为电能的装置 D．锌锰干电池中，锌电极是负极 B　[汽车上使用的蓄电池既能放电又能充电，所以属于二次电池，A正确；铜锌原电池工作时，锌作负极，铜作正极，电子从锌电极出发，沿导线流向铜电极，B不正确；原电池是通过发生氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置，C正确；锌锰干电池中，锌筒是负极，正极材料是由MnO2粉、炭黑、氯化铵的混合糊状物，正极材料中间插入一根炭棒，作为引出电流的导体，D正确。] 6．(2022·12月山东合格考)某原电池的总反应为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，下列说法错误的是(　　) A．Zn极为负极 B．H＋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 B　[原电池的总反应为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，则Zn作负极，A正确；阳离子移向正极，阴离子移向负极，H＋是阳离子，B错误；石墨或者比锌更不活泼的金属作正极，C正确；原电池的总反应为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，则可以选择稀硫酸作电解质溶液，D正确。] 考点3　化学反应的速率与限度 7．(2021·广西合格考)一定条件下，在密闭容器中发生反应H2(g)＋ I2(g)⥫⥬2HI(g)，反应过程中HI的浓度变化如图所示。在0～2×103 s内，用HI浓度变化表示该反应的平均速率，正确的是(　　) A．6×10-5 mol/(L·s) B．1.2×10-1 mol/(L·s) C．2×103 mol/(L·s) D．1.7×105 mol/(L·s) A　[由图示可知，0～2×103 s内，HI的浓度变化量为12×10-2 mol/L，则v(HI)＝＝＝ 6×10–5 mol/(L·s)。] 8．(2022·12月山东合格考)用3 g块状大理石与0.1 mol/L盐酸反应制取CO2气体，下列措施不能提高反应速率的是(　　) A．将大理石研碎 B．再加入少量块状大理石 C．改用0.3 mol/L盐酸 D．适当升高温度 B　[将大理石研碎，接触面积增大，化学反应速率增大，选项A不符合；再加入少量块状大理石，固体的浓度为常数，且接触面积也不改变，则不能提高化学反应速率，选项B符合；改用0.3 mol/L盐酸，盐酸浓度增大，则化学反应速率增大，选项C不符合；适当升高温度，化学反应速率加快，选项D不符合。] 9．(2022·北京合格考)变量控制是科学研究的重要方法。四支相同的试管中分别盛有2 mL 5% H2O2溶液，向其中加入水或1 mol·L-1 FeCl3溶液，在下列条件下发生反应，其中化学反应速率最大的是(　　) A B C D 加入试剂 2滴水 2滴水 2滴FeCl3溶液 2滴FeCl3溶液 水浴温度/℃ 20 40 20 40 D　[控制溶液总体积不变(溶液浓度不变)，题中涉及的条件为温度和催化剂，温度越高且加入催化剂时化学反应速率最大，所以加入2滴FeCl3溶液和水浴温度为40 ℃时，化学反应速率最大。] 10．(2022·7月贵州合格考，改编)一定条件下发生反应C(s)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)，下列措施能加快该反应速率的是(　　) ①升高温度　②降低温度　③减小压强　④用碳粉代替碳块 A．①②　 B．③④　　 C．①④　　 D．②③ C　[升高温度，反应速率增大，①符合题意；降低温度，反应速率减小，②不符合题意；减小压强，反应速率减小，③不符合题意；用碳粉代替碳块，增大了碳与CO2的接触面积，反应速率增大，④符合题意；故选C。] 11．(2021·7月云南合格考)煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等，一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)。下列关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是(　　) A．H2O完全转化为CO和H2 B．H2密度保持不变 C．正、逆反应速率相等且均为零 D．H2O、CO的物质的量之比为1∶1 B　[C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)为可逆反应，H2O不可能完全转化为CO和H2，A错误；反应在容积不变的密闭容器中进行，H2密度保持不变，则氢气的质量保持不变，说明已经平衡，则B正确；化学反应达到平衡时，反应仍在进行，故正、逆反应速率相等但不为零，C错误；H2O、CO的物质的量由各成分的起始量决定，故H2O、CO的物质的量之比为1∶1难以判断是否处于平衡状态，D错误。] 12．(2022·7月浙江合格考)一定温度下，在2 L恒容密闭容器中充入3种气体M、N和Q，它们的物质的量随时间变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．该反应的化学方程式：3M＋N⥫⥬2Q B．1 min内N的平均反应速率为0.25 mol/(L·min) C．充入He，容器内压强增大，则化学反应速率增大 D．当容器内M的物质的量保持不变时，化学反应达到平衡状态 C　[A.1 min内M减少1.5 mol、N减少0.5 mol、Q增多1 mol，所以M、N是反应物、Q是生成物，变化量比等于化学计量数比，所以该反应的化学方程式： 3M＋N⥫⥬2Q，A正确；1 min内N减少0.5 mol，N的平均反应速率为＝0.25 mol/(L·min)，B正确；充入He，容器内压强增大，容器体积不变，反应物浓度不变，则化学反应速率不变，C错误；反应达到平衡状态，各物质浓度保持不变，当容器内M的物质的量保持不变时，化学反应达到平衡状态，D正确。] 　化学反应与能量 一、选择题 1．工业上可通过合成氨反应N2＋3H2⥫⥬2NH3制取氨气，该反应为放热反应。关于合成氨反应，下列说法正确的是(　　) A．可以用如图表示反应中的能量变化 B．反应时将化学能转化为热能 C．断裂H—H会放出能量 D．形成N—H会吸收能量 B　[图中信息是反应物总能量低于生成物总能量，是吸热反应，而合成氨反应是放热反应，A错误；该反应是放热反应，因此反应时将化学能转化为热能，B正确；断裂H—H会吸收能量，C错误；形成N—H会释放能量，D错误。] 2．下列变化属于吸热反应的是(　　) A．碘的升华 B．镁条在CO2中燃烧 C．镁与盐酸反应 D．Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl晶体混合反应 D　[碘升华需要吸热，是物理变化，为吸热过程，不是吸热反应，A错误；燃烧是放热反应，镁条在CO2中燃烧是放热反应，B错误；金属和酸反应是放热反应，镁与盐酸反应是放热反应，C错误；Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl晶体混合反应是吸热反应，D正确。] 3．某原电池的负极材料为锌片，则其正极材料不能是下列物质中的(　　) A．石墨　　　　　 B．镁 C．铜 D．铂 B　[若原电池的负极材料为锌片，则正极一定是金属性弱于锌的金属或石墨，镁的金属性强于锌，则正极材料不能为镁。] 4．一定条件下，在一密闭容器中用N2和H2反应合成氨，反应方程式为N2＋3H22NH3，反应进行到2 s时测得NH3的浓度为0.8 mol·L-1，则用氨气表示该反应的反应速率为(　　) A．0.2 mol·(L·s)-1 B．0.4 mol·(L·s)-1 C．0.6 mol·(L·s)-1 D．0.8 mol·(L·s)-1 B　[氨气的反应速率为v＝＝＝0.4 mol·(L·s)-1。] 5．如图是1 mol NO2与1 mol CO反应生成1 mol CO2和1 mol NO过程中的能量变化示意图。下列说法正确的是(　　) A．反应放出的能量为E2－E1 B．反应放出的能量为E2 C．反应吸收的能量为E2－E1 D．反应吸收的能量为E1 A　[根据图像可知，该反应为放热反应，放出的能量为E2－E1，A正确，其他均错误。] 6．图为某原电池装置的示意图。下列叙述中，不正确的是(　　) A．电子由Zn片通过导线流向Cu片 B．一段时间后，溶液的pH减小 C．将Zn片换成Fe片，电路中电流方向不变 D．将稀硫酸换成柠檬汁，导线中也会有电子移动 B　[电子由负极沿导线流入正极，则由Zn片通过导线流向Cu片，A正确；在正极，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，则一段时间后，溶液的pH增大，B不正确；将Zn片换成Fe片，则Fe片仍为负极，所以电路中电流方向不变，C正确；将稀硫酸换成柠檬汁，仍可构成原电池，导线中也会有电子移动，D正确。] 7．一定温度下，足量锌与少量稀硫酸反应。向反应混合物中加入下列物质对生成氢气的体积V(H2)和速率v(H2)的影响判断正确的是(　　) A．加入NH4HSO4固体，V(H2)不变，v(H2)变大 B．加入少量锌，V(H2)不变，v(H2)变大 C．滴加少量CuSO4溶液，V(H2)变小，v(H2)不变 D．加入CH3COONa固体，V(H2)不变，v(H2)变小 D　[加入NH4HSO4固体，氢离子浓度增大，V(H2)变大，v(H2)变大，A错误；加入少量锌，氢离子浓度不变，V(H2)不变，v(H2)不变，B错误；滴加少量CuSO4溶液，形成锌铜原电池，反应速率加快，V(H2)不变，v(H2)变大，C错误；加入CH3COONa固体，形成弱电解质醋酸，V(H2)不变，v(H2)变小，D正确。] 8．在一定体积的密闭容器中发生可逆反应：2A(g)＋2B(g)⥫⥬3C(g)＋D(g)。反应达化学平衡的标志是(　　) A．单位时间内生成n mol A，同时生成n mol D B．容器内压强不随时间而变化 C．容器内混合气体的密度不随时间而变化 D．单位时间内消耗n mol B，同时消耗1.5n mol C D　[单位时间内生成n mol A，同时生成n mol D，正、逆反应速率比不等于化学计量数比，反应没有达到平衡状态，故不选A；反应前后气体化学计量数和相同，压强是恒量，容器内压强不随时间而变化，反应不一定达到平衡状态，故不选B；反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，容器内混合气体的密度不随时间而变化，反应不一定平衡，故不选C；单位时间内消耗n mol B，同时消耗1.5n mol C，正、逆反应速率比等于化学计量数比，反应一定达到平衡状态，选D。] 9．如图是金属镁和卤素单质X2反应的能量变化示意图。下列说法正确的是(　　) A．由MgCl2制取Mg是放热过程 B．热稳定性：MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2 C．金属镁和卤素单质X2的反应都是放热反应 D．由图可知，此温度下MgI2(s)所含化学键的键能最大 C　[由图像可知，MgCl2的能量低于Mg和Cl2的能量之和，则由MgCl2制取Mg是吸热过程，A错误；物质的能量越低越稳定，结合图示可知，热稳定性：MgI2<MgBr2<MgCl2<MgF2，B错误；图像表明，金属与卤素单质的能量之和高于生成物的能量，所以金属镁和卤素单质(X2)的反应都是放热反应，C正确；卤素单质越活泼，与同一金属反应时放热越多，对应产物的键能越大，则此温度下MgF2(s)所含化学键的键能最大，D错误。] 10．锂氟化碳电池广泛应用于电脑主板、芯片电源、植入式医疗设备和军工航天等领域，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．a极的电势高于b极 B．有机溶液可以换成水溶液 C．当外电路中通过2 mol电子时，a极质量减轻14 g D．负极的电极反应式为CFx＋xe－===C＋xF－ C　[由装置可知a电极发生反应：Li－e－===Li＋，故a为负极，负极的电势较低，A错误；Li是活泼金属，能与水反应，故不能使用水溶液，B项错误；当外电路中通过2 mol电子时，有2 mol Li失去电子变为Li＋进入溶液，故a极质量减轻＝14 g，C项正确。由A项分析知，a为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，D项错误。] 11．某温度下，在2 L恒容密闭容器中，发生反应aX(g)＋bY(s)⥫⥬2Z(g)，X、Y、Z三种物质的物质的量变化曲线如图所示，下列有关说法中错误的是(　　) A．a＝b＝1 B．反应开始至10 min，平均反应速率：v＝0.079 mol·L-1·min-1 C．X的浓度保持不变时，该反应一定达到平衡状态 D．10 min后，再加入1 mol Y，正反应速率增大 D　[相同时间内物质的量的变化比等于化学反应的化学计量数比，10 min内，X物质的量的变化量为(1.20－0.41)mol＝0.79 mol，Y的变化量为(1.00－0.21)mol＝0.79 mol，物质的量的变化比＝1∶1，所以a∶b＝1∶1，即a＝b＝1，A正确；v(Z)＝＝＝0.079 mol·L-1·min-1，B正确；X的浓度保持不变，则X的消耗速率等于X的生成速率，能够判断该反应达到平衡状态，C正确；Y为固体，增加Y，不影响化学反应速率，D错误。] 12．某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2N2O5(g)⥫⥬4NO2(g)＋O2(g)。测得N2O5浓度随时间变化如下表： 时间/min 0 1 2 3 4 5 c(N2O5)/(mol·L-1 ) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 下列说法错误的是(　　) A．0～5 min内容器中压强不断增大 B．0～2 min内的速率比2～4 min内的速率大 C．2 min时c(NO2)＝1.00 mol·L-1 D．0～2 min内v(O2)＝0.25 mol·L-1·min-1 D　[2N2O5(g)⥫⥬4NO2(g)＋O2(g)是气体分子总数不断增大的反应，0～5 min内N2O5不断减少，容器中气体分子数、压强不断增大，A正确；0～2 min内N2O5减少(1.00－0.50)mol·L-1＝0.50 mol·L-1，2～4 min内N2O5减少(0.50－0.25)mol·L-1＝0.25 mol·L-1，故前者速率大，B正确；0～2 min内N2O5减少0.50 mol·L-1，则NO2浓度增加1.00 mol·L-1，2 min时二氧化氮的浓度为c(NO2)＝1.00 mol·L-1，C正确；0～2 min内N2O5减少0.50 mol·L-1，则 0～2 min内v(N2O5)＝＝0.25 mol·L-1·min-1，则v(O2)＝ v(N2O5)＝×0.25 mol·L-1·min-1＝0.125 mol·L-1·min-1，D错误。] 13．把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L-1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是(　　) A．10 ℃ 20 mL 3 mol·L-1的X溶液 B．20 ℃ 30 mL 2 mol·L-1的X溶液 C．20 ℃ 10 mL 4 mol·L-1的X溶液 D．10 ℃ 10 mL 2 mol·L-1的X溶液 B　[A.10 ℃ 20 mL 3 mol·L-1的X溶液与盐酸混合稀释后，X的浓度为1.2 mol·L-1；B.20 ℃ 30 mL 2 mol·L-1的X溶液与盐酸混合稀释后，X的浓度为1.2 mol·L-1；C.20 ℃ 10 mL 4 mol·L-1的X溶液与盐酸混合稀释后，X的浓度为0.8 mol·L-1；D.10 ℃ 10 mL 2 mol·L-1的X溶液与盐酸混合稀释后，X的浓度为0.4 mol·L-1；温度越高，反应速率越快，浓度越大，反应速率越快，对比四个选项可知B的温度最高，X的浓度最大，则反应最快，B正确。] 14．一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol COCl2(g)，发生反应COCl2(g)⥫⥬Cl2(g)＋CO(g)，反应过程中测得的有关数据如表所示。下列说法不正确的是(　　) t/s 2 4 6 8 n/mol 0.30 0.39 0.40 0.40 A．6 s时反应处于平衡状态，容器内的压强不再随时间而改变 B．6 s后，反应停止，不再进行 C．8 s时反应容器中各物质的浓度与6 s时相同 D．生成Cl2的平均反应速率：v(0～2 s)>v(2～4 s) B　[由题表数据可知，6 s时化学反应处于平衡状态，恒容密闭容器内气体总物质的量保持不变，因而压强不再变化，A正确；6 s时反应处于平衡状态，反应不会停止，仍在进行，B错误；6～8 s反应处于平衡状态，容器中各物质的浓度不再发生变化，C正确；0～2 s生成Cl2 0.30 mol，2～4 s生成Cl2 0.09 mol，可知0～2 s内生成Cl2的平均反应速率大，D正确。] 15．探究反应2X(g)⥫⥬Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度c(X)(mol ·L-1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．比较实验①、③得出：温度相同，浓度越大，化学反应速率越快 B．比较实验①、②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快 C．若实验②、③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂 D．在0～10 min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0.01 mol·L-1·min-1 A　[实验②③中X的起始物质的量浓度相等，温度相同，平衡状态也相同，但是实验③反应速率较快，达到平衡状态所需的时间短，说明实验③使用了催化剂，C正确；由C项知，实验③有催化剂，故不能比较实验①、③得出温度相同，浓度越大，化学反应速率越快，A错误；从图像可以看出，实验①②的温度相同，实验①的X的物质的量浓度大，反应速率明显快，所以增大反应物浓度，化学反应速率加快，B正确；从图像可以直接求得0～10 min内实验②的平均速率v(X)＝ ＝0.02 mol·L-1·min-1，根据化学方程式的计量数关系可知v(Y)＝0.01 mol·L-1·min-1，D正确。] 16．在一定条件下，X气体与Y气体反应生成Z气体。反应过程中，反应物与生成物的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示，则下列叙述正确的是(　　) A．该反应的化学方程式为3X＋2Y⥫⥬Z B．t1～(t1＋10)s时，v(X)＝v(Y)＝0 C．该反应在给定条件下，t1 s时达到了“限度” D．0～t1 s内X的反应速率为v(X)＝ mol·L-1·s-1 C　[t1时间内，X减少0.6 mol·L-1，Y减少0.2 mol·L-1，Z增大0.4 mol·L-1，三者变化量之比为3∶1∶2，化学方程式为3X＋Y⥫⥬2Z，A错误；t1～(t1＋10)s时，反应达平衡状态，化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，即v(X)＝3v(Y)，B错误；t1 s时达到了平衡状态，达到了该反应在给定条件下的最大“限度”，C正确；0～t1 s内X的反应速率为v(X)＝ ＝ mol·L-1·s-1，D错误。] 二、非选择题 17．氢能是理想的能源之一。回答下列问题： (1)利用太阳能催化光解水是制备H2的方法之一。太阳能催化光解水制备H2的原理如图所示，光解水中能量的转化形式为________________。 (2)在高温时，水蒸气与灼热的炭反应也能制得H2。该反应的能量变化如图所示。 ①该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)，下列有关该反应的说法正确的是________(填序号)。 a．反应物的总能量高于产物的总能量 b．该反应过程中化学能全部转化为热能 c．该反应属于氧化还原反应 d．反应过程中，化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 ②H2、CO、C都是常用的燃料。1 mol H2、1 mol CO、1 mol C完全燃烧生成H2O(l)或CO2(g)时，放出的热量分别为285.8 kJ、283.0 kJ、393.5 kJ。相同质量的这三种燃料完全燃烧时放出的热量由大到小的顺序为_________________(用化学式表示)。 (3)如图是以铂(Pt)为电极的氢氧燃料电池示意图，稀H2SO4为电解质溶液，a电极发生的电极反应式是H2－2e－===2H＋。 ①电池的正极是________(填“a”或“b”)极，电池工作时，溶液中移向________(填“a”或“b”)极。 ②若有4 g H2参加反应，O2在b极获得电子的物质的量为________。 [解析]　(1)由题图所示，在光催化下，H＋生成H2，H2O生成O2，光解水中能量的转化形式为光能转化为化学能。(2)①由图示可知反应物总能量低于生成物的总能量，该反应为吸热反应；a.根据图示，反应物的总能量低于生成物的总能量，故a错误；b.该反应为吸热反应，应该是热能转化为化学能，故b错误；c.该反应中有元素化合价变化，属于氧化还原反应，故c正确；d.化学键的断裂吸收能量，化学键的形成放出能量，反应的能量变化由这两个能量变化决定，故d正确。②已知：1 mol H2、1 mol CO、1 mol C完全燃烧生成H2O(l)或CO2(g)时，放出的热量分别为285.8 kJ、283.0 kJ、393.5 kJ，假设相同质量的这三种燃料均为1 g，则完全燃烧时放出的热量分别为285.8 kJ×＝142.9 kJ、283.0 kJ×≈10.1 kJ、393.5 kJ×≈32.8 kJ，完全燃烧时放出的热量由大到小的顺序为H2>C>CO。(3)①a极通入H2，发生氧化反应，为负极，b极通入O2，发生还原反应，为正极，所以电池的正极是b极，电池工作时，阴离子移向负极，则溶液中移向a极；②4 g H2的物质的量为＝2 mol，由负极的电极反应H2－2e－===2H＋可知，H2在a极失去4 mol电子，由得失电子守恒可知，O2在b极获得电子的物质的量为4 mol。 [答案]　(1)光能转化为化学能　(2)①吸热　cd　②H2>C>CO　(3)①b　a　②4 mol 18．某学习小组利用反应2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+设计原电池，装置如图所示。请回答下列问题。 (1)实验过程中观察到电流表指针向右偏转(电流方向)，则电极乙所用材料是________，电解质溶液是________，甲电极上发生的电极反应式是__________________________________，乙电极上发生的电极反应式是___________________________________________________________________。 (2)电池工作过程中，电解质溶液中的阳离子向________极移动(填“甲”或“乙”)。若电池反应过程共转移0.6 mol e－，则电解质溶液质量变化为________。 (3)电流表指针为0时，将乙电极换为铁电极，此时，乙电极为电池的________极(填“正”或“负”)，电池总反应为____________________________________。 [解析]　(1)根据电流表指针向右偏转(电流方向)，则电极乙为负极，所用材料是铜，电解质溶液是FeCl3溶液(或硫酸铁溶液)，甲电极为正极，其电极反应式为Fe3+＋e－===Fe2+，乙电极为负极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2+；(2)原电池中，阳离子向正极移动，则电解质溶液中的阳离子向甲极移动，若电池反应过程共转移0.6 mol e－，则负极溶解0.3 mol铜，电解质溶液的质量增加0.3 mol×64 g/mol＝19.2 g；(3)电流表指针为0时，将乙电极换为铁电极，此时，乙电极为电池的负极，电池总反应为Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu。 [答案]　(1)铜片　FeCl3溶液(或硫酸铁溶液)　Fe3+＋e－===Fe2+　Cu－2e－===Cu2+　(2)甲　增加19.2 g　(3)负　Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu 19．(1)在恒温条件下将一定量X和Y的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中，X和Y两物质的浓度随时间的变化情况如图1所示。 ①该反应的化学方程式为(反应物或生成物用符号X、Y表示)：____________________________________________________________________。 ②a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是________。 (2)如图2所示是可逆反应X2＋3Y2⥫⥬2Z的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是________。 A．t1时，只有正方向反应在进行 B．t2时，反应达到最大限度 C．t2～t3，反应不再进行 D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化 [解析]　(1)①从浓度变化趋势来看，X为生成物，Y为反应物。15 min时X增加了0.4 mol·L-1，Y减小了0.2 mol·L-1，故X、Y的化学计量数之比为2∶1，10～25 min内，X、Y的浓度不发生变化，达到化学平衡状态，则该反应为可逆反应，化学方程式为Y⥫⥬2X。②b、d两点处于化学平衡状态。(2)对于可逆反应，反应开始后的任何时刻，正、逆反应均在进行。根据题图可知，t2前反应处于非平衡状态，t2后，正、逆反应速率相等，但不等于0；处于平衡状态时，各物质的浓度不再发生变化，故B、D正确。 [答案]　(1)①Y⥫⥬2X　②b、d　(2)BD 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$