专题06 化学反应与能量变化（考题猜想）（9大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期末考点大串讲（苏教版2019必修第二册）

专题06 化学反应与能量变化 题型一 化学反应速率的表示及简单计算 题型二 影响化学反应速率的因素及实验探究 题型三 可逆反应和化学反应的限度 题型四 化学平衡状态的判断 题型五 化学反应速率和平衡图像分析 题型六 化学反应速率和平衡的综合计算 题型七 吸热反应和放热反应 题型八 原电池的工作原理及应用 题型九 化学电源及电极反应式的书写 题型一 化学反应速率的表示及简单计算 解题要点 化学反应速率的计算方法 (1)根据定义式计算 v(A)＝。已知任意两个量，可求第三个量。 (2)化学计量数转换法 对于同一个化学反应，用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在反应方程式中的化学计量数之比。 例如：对于反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。 (3)利用“三段式”计算 设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则： 　　　　　　 mA(g)＋nB(g) = pC(g)＋qD(g) 起始浓度/mol·L－1　 a　　　　b 　　 0　　　0 转化浓度/mol·L－1 mx nx px qx 某时刻浓度/mol·L－1 a－mx b－nx px qx 【例1-1】在2 L恒容密闭容器中投入2.0 mol X(g)、4.0 mol Y发生如下反应：X(g)＋Y(？)3Z(g)，测得X物质的量与时间的关系如表所示： 时间/min 1 2 4 6 8 X物质的量/mol 1.5 1.2 1.0 0.9 0.9 下列说法正确的是(　　) A．增加Y的质量，反应速率一定加快 B．0～4 min Z的平均反应速率为 mol·L－1·min－1 C．2～4 min X的平均反应速率为 mol·L－1·min－1 D．X、Y的反应速率一定相等 答案　B 解析　由题意可知Y的状态不确定，若Y为液体或固体，则增加Y的质量不影响化学反应速率，A项错误；0～4 min Z的平均反应速率v(Z)＝×3＝ mol·L－1·min－1，B项正确；2～4 min X的平均反应速率v(X)＝＝ mol·L－1·min－1，C项错误；Y的状态不能确定，D项错误。 【例1-2】在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末，测得生成0.8 mol C、0.4 mol D。下列判断正确的是(　　) A．x＝2 B．2 min末，A的浓度为1.2 mol·L－1 C．2 min内A的反应速率为0.3 mol·L－1·min－1 D．2 min内B的浓度的改变量为0.4 mol·L－1 答案　B 解析　物质的量变化量之比等于化学计量数之比，故0.8 mol∶0.4 mol＝x∶2，解得x＝4，A项错误；列三段式： 　　　　　　3A(g)＋B(g)4C(g)＋2D(g) 起始量/mol　　3　　　1　　　0　　　0 变化量/mol　　0.6　　0.2　　0.8　　0.4 2 min末/mol　2.4　　　0.8　　0.8　　0.4 2 min末，A的浓度为c＝＝＝1.2 mol·L－1，B项正确；2 min内A的反应速率为 v＝＝＝＝0.15 mol·L－1·min－1，C项错误；2 min内B的浓度的改变量为Δc＝＝＝0.1 mol·L－1，D项错误。 【变式1-1】一定条件下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体发生可逆反应。反应过程中测得各气体的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应达到平衡状态的时间是4 min B．用Y表示0～2 min内该反应的平均反应速率为0.15 mol·L－1·s－1 C．第2 min末，X的转化率为90% D．该反应的化学方程式为X＋3Y2Z 答案　D 解析　由图可知，2 min时，反应物和生成物的物质的量不再变化，反应达到平衡，故A错误；v(Y)＝＝0.075 mol·L－1·min－1＝0.001 25 mol·L－1·s－1，故B错误；第2 min末，X的转化率为×100%＝10%，故C错误；由图可知，X、Y、Z物质的量的变化量之比为n(X)∶n(Y)∶n(Z)＝0.1∶0.3∶0.2＝1∶3∶2，该反应的化学方程式为X＋3Y2Z，故D正确。 【变式1-2】反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.45 mol·L－1·min－1　②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1　③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1　④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1，下列有关反应速率的比较中正确的是(　　) A．④＜③＝②＜① B．④>③>②>① C．④>③＝②>① D．①>②>③>④ 答案　C 解析　不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比，故各物质表示的反应速率与其化学计量数之比越大，反应速率越快，①＝0.007 5 mol·L－1·s－1，②＝0.2 mol·L－1·s－1，③＝0.2 mol·L－1·s－1，④＝0.225 mol·L－1·s－1，反应速率：④>③＝②>①，故D正确。 【变式1-3】在体积为2 L的密闭容器中加入反应物A、B，发生反应：A(g)＋2B(g)===3C(g)。经2 min后，A的浓度从开始时的1.0 mol·L－1降到0.8 mol·L－1。已知反应开始时B的浓度是1.2 mol·L－1。则： (1)2 min末B的浓度为____________，C的物质的量为______________。 (2)2 min内，用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率，即v(A)＝________。 (3)2 min末，B的转化率是________(结果保留3位有效数字)。 答案　(1)0.8 mol·L－1　1.2 mol (2)0.1 mol·L－1·min－1　(3)33.3% 解析　　　　　　A(g)　＋　2B(g)===3C(g) 起始/(mol·L－1)　　1.0　　　1.2　　　0 转化/(mol·L－1)　　0.2　　　0.4　　　0.6 2 min末/(mol·L－1)　0.8　　　0.8　　　0.6 (1)2 min末B的浓度为0.8 mol·L－1，C的物质的量为0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol。 (2)2 min内，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。 (3)2 min末，B的转化率是×100%≈33.3%。 题型二 影响化学反应速率的因素及实验探究 解题要点 (1)在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响。 (2)不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，降低温度都能减小化学反应速率。 (3)压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的。 (3)改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率，否则，化学反应速率不变。 (4)催化剂参与化学反应，但其化学性质在反应前后保持不变。 (5)催化剂只有在适宜的温度下才能最大限度地显示其催化作用，不同的催化剂所需要的适宜温度不一定相同。 【例2-1】下列各组物质进行反应(表内物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最快的是(　　) 选项 金属(粉末状) 酸及其浓度 酸的体积/mL 反应起始温度/℃ A 0.1 mol Zn 6 mol·L－1硝酸 20 50 B 0.1 mol Fe 3 mol·L－1硫酸 20 30 C 0.1 mol Zn 3 mol·L－1硫酸 20 30 D 0.1 mol Zn 3 mol·L－1盐酸 40 30 答案　C 解析　硝酸和锌反应不生成氢气，排除A选项。锌的活动性比铁强，所以在外界条件相同的情况下，锌与酸的反应速率比铁快，因此生成H2的速率：C＞B。在相同的条件下，氢离子的浓度越大，化学反应速率越快，因此生成H2的速率：C＞D。 【例2-2】某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据： 实验序号 初始浓度c/(mol·L－1) 溴颜色消失所需时间t/s CH3COCH3 HCl Br2 ① 0.80 0.20 0.001 0 290 ② 1.60 0.20 0.001 0 145 ③ 0.80 0.40 0.001 0 145 ④ 0.80 0.20 0.002 0 580 分析实验数据所得出的结论不正确的是(　　) A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大 B．实验②和③的v(Br2)相等 C．增大c(HCl)，v(Br2)增大 D．增大c(Br2)，v(Br2)增大 答案　D 解析　对比①②组数据，可以判断出增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大，故A正确；比较实验②和③组数据，Br2的浓度相等，溴颜色消失所需的时间也相等，溴的反应速率是相等的，故B正确；比较①③组数据可以判断出，增大c(HCl)，v(Br2)增大，故C正确。 【变式2-1】反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率加快的是(　　) ①增加铁的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入N2使体系压强增大　④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大 A．①④ B．②③ C．③④ D．②④ 答案　D 解析　①Fe为固体，增加铁的量，反应速率不变，故错误；②将容器的体积缩小一半，气体浓度增大，反应速率增大，故正确；③保持体积不变，充入N2使体系压强增大，各组分的浓度不变，反应速率不变，故错误；④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大，反应物浓度增大，反应速率增大，故正确。 【变式2-2】将浓度均为0.01 mol·L－1的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原理进行探究。 资料：该“碘钟实验”的总反应为H2O2＋2S2O＋2H＋===S4O＋2H2O。 反应分两步进行，反应A为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，反应B为I2＋2S2O===2I－＋S4O。 (1)为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅰ、实验Ⅱ(溶液浓度均为0.01 mol·L－1)。 用量/mL 实验序号 H2O2溶液 H2SO4溶液 Na2S2O3溶液 KI溶液(含淀粉) H2O 实验Ⅰ 5 4 8 3 0 实验Ⅱ 5 2 x y z 溶液从混合时的无色变为蓝色的时间：实验Ⅰ是30 min、实验Ⅱ是40 min。 ①实验Ⅱ中，x、y、z所对应的数值分别是______。 ②对比实验Ⅰ、实验Ⅱ，可得出的实验结论是_________________________________________。 (2)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响，进行实验Ⅲ(溶液浓度均为0.01 mol·L－1)。 用量/mL 实验序号 H2O2溶液 H2SO4溶液 Na2S2O3溶液 KI溶液(含淀粉) H2O 实验Ⅲ 4 4 9 3 0 实验过程中，溶液始终无明显颜色变化。 试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A与反应B速率的相对快慢关系，解释实验Ⅲ未产生颜色变化的原因：____________________________________________________________。 答案　(1)①8、3、2　②其他条件不变，增大氢离子浓度可以加快反应速率 (2)由于n(H2O2)∶n(Na2S2O3)<，v(A)<v(B)，所以未出现溶液变蓝的现象 解析　(1)①为便于研究，在反应中要采用控制变量的方法，即只改变一个反应条件，其他条件都相同，根据表格数据可知，实验Ⅱ与实验Ⅰ相比H2SO4溶液的体积减小，为保证其他条件都相同，而且混合后总体积相同，实验Ⅱ中，x＝8，y＝3，z＝2。(2)对比实验Ⅰ、实验Ⅲ可知，其他量没有变化，溶液总体积相同，H2O2溶液的体积减小，Na2S2O3溶液的体积增大，n(H2O2)∶n(Na2S2O3)＜，结果未出现溶液变为蓝色的现象，说明v(A)＜v(B)。 题型三 可逆反应和化学反应的限度 解题要点 (1)“极端假设法”确定可逆反应各物质的浓度范围 可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，注意一些量的守恒关系，从而确定它们的浓度范围。 例如，在密闭容器中进行反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能的情况分析： 假设反应正向进行到底： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度范围为0＜X2＜0.2，0.2＜Y2＜0.4，0＜Z＜0.4。 (2)化学反应的限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的最大程度。化学反应的限度的意义在于决定了反应物在该条件下的最大转化率。 (3)不同的可逆反应在给定条件下的化学反应的限度不同；同一可逆反应在不同条件(如温度、浓度、压强等)下，其反应的限度不同。 【例3-1】在密闭容器中发生反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到一定限度时，各物质的浓度可能是(　　) A．X为0.2 mol·L－1 B．Y为0.1 mol·L－1 C．Z为0.4 mol·L－1 D．Z为0.1 mol·L－1时，Y为0.4 mol·L－1 答案　B 解析　化学反应的限度决定了可逆反应中的各成分是不能完全转化的，反应可能正向进行，也可能逆向进行，所以当反应达到一定限度时各物质的浓度范围为0<c(X)<0.2 mol·L－1, 0<c(Y)<0.6 mol·L－1,0<c(Z)<0.4 mol·L－1。而当c(Z)＝0.1 mol·L－1时，c(Y)＝0.45 mol·L－1。 【例3-2】一定条件下，在体积为2 L的恒容密闭容器中，充入1 mol气体M和2 mol气体N，生成气体P和固体Q，产物的物质的量随反应时间的变化图像如图，测得第7 min时容器内剩余0.2 mol气体M和0.4 mol气体N，下列说法正确的是(　　) A．前2 min内，P的平均反应速率为0.075 mol·L－1·min－1 B．该反应的化学方程式为M(g)＋2N(g)2P(g)＋Q(s) C．升高反应温度，逆反应速率一定会减小 D．5 min后，反应停止，正、逆反应速率均为0 答案　B 解析　由图像可知，前2 min内P的平均反应速率为＝0.15 mol·L－1·min－1，A不正确；该反应达平衡时，参加反应的M为0.8 mol、N为1.6 mol，生成P为1.6 mol、Q为0.8 mol，M、N、P、Q的化学计量数之比为1∶2∶2∶1，则化学方程式为M(g)＋2N(g)2P(g)＋Q(s)，B正确；升高反应温度，化学反应速率加快，所以逆反应速率会增大，C不正确；5 min后，反应达到平衡，正反应速率与逆反应速率相等，但均大于0，D不正确。 【变式3-1】在一定量的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1。当反应达到最大限度时，可能存在的数据是(　　) A．N2为0.2 mol·L－1，H2为0.6 mol·L－1 B．N2为0.15 mol·L－1 C．N2、H2均为0.18 mol·L－1 D．NH3为0.4 mol·L－1 答案　B 解析　可逆反应不能进行到底，N2的浓度范围是0～0.2 mol·L－1，H2的浓度范围是0～0.6 mol·L－1，NH3的浓度范围是0～0.4 mol·L－1，不能取最大值和最小值，A、D错误，B正确；虽然氮气和氢气的物质的量浓度在范围内，N2和H2都是反应物，浓度要么都增加，要么都减小，C错误 【变式3-2】在2.0 L恒温恒容密闭容器中充入1.0 mol HCl和0.3 mol O2，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．t2时，v正＝v逆 B．加入催化剂反应速率不变 C．t1时，容器内气体的总压强比t2时的大 D．t3时，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.4 mol·L－1 答案　C 解析　t2时，反应物的量还在减少，反应还在向正方向进行，v正>v逆，A错误；加入催化剂可改变化学反应速率，B错误；反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)是气体体积减小的反应，随着反应的进行，气体的总物质的量减小，恒容容器内压强减小，故t1时容器内气体的总压强比t2时的大，C正确；t3时，O2的物质的量减少了0.2 mol，故生成Cl2、H2O的物质的量均为0.4 mol，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2 mol·L－1，D错误。 【变式3-3】在372 K时，把0.5 mol N2O4通入容积为5 L的恒容真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol·L－1。在60 s时，反应已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是(　　) A．前2 s内，以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 B．在2 s时体系内压强为开始时的1.1倍 C．在平衡时体系内含有0.25 mol N2O4 D．平衡时，N2O4的转化率为40% 答案　B 解析　　　　　N2O42NO2 起始/(mol·L－1)　0.1　　　0 转化/(mol·L－1)　0.01　　0.02 2 s时/(mol·L－1)　0.09　　0.02 则前2 s内，v(N2O4)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，A错误；＝＝1.1，B正确；设平衡时，N2O4转化的物质的量为x mol，列三段式： 　　　　　　　　　N2O42NO2 起始物质的量/mol　0.5　　　0 转化物质的量/mol　x　　　　2x 平衡物质的量/mol　0.5－x　　2x 则＝1.6，解得x＝0.3，则平衡时体系内含有n(N2O4)为0.5 mol－0.3 mol＝0.2 mol，C错误；N2O4的转化率为×100%＝60%，D错误。 题型四 化学平衡状态的判断 解题要点 “化学平衡状态的判断依据 (1)直接依据——根据速率关系 ①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD，＝。 即— (2)间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 即— (3)不能判断反应达到平衡状态的几种情况 ①反应中各组分的物质的量的变化量之比(或分子个数比)等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比的状态。 ②恒温恒容下Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的压强、总物质的量不随时间改变而改变的状态。 ③全是气体参加且Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的平均相对分子质量不随时间的改变而改变的状态。 ④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变的状态。 【例4-1】工业合成氨是重要的人工固氮的方式，在一个恒容容器中充入N2(g)和H2(g)，一定条件下发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若温度保持不变，下列说法正确的是(　　) A．当充入足量N2(g)后，H2(g)会全部转化 B．容器中的压强始终保持不变 C．正、逆反应速率相等时，各物质的质量不再变化 D．反应达到限度后，N2(g)和H2(g)的物质的量之比一定为1∶3 答案　C 解析　反应是可逆反应，H2(g)不可能全部转化，A错误；正、逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，各物质的质量不再变化，C正确；反应达到限度后，N2(g)和H2(g)的物质的量之比与充入的N2(g)和H2(g)有关，则平衡时N2(g)和H2(g)的物质的量之比不一定是1∶3，D错误。 【例4-2】在绝热(不与外界发生热交换)的某刚性容器中置入1 mol F2和3 mol ClF3，发生反应：F2(g)＋ClF(g)ClF3(g)。下列说法中不能判断该反应一定处于平衡状态的是(　　) A．F2(g)和ClF(g)体积之比恒定不变 B．混合气体的平均相对分子质量不变 C．混合物中Cl元素质量分数恒定不变 D．容器中温度恒定不变 答案　C 解析　当反应体系中各组分的物质的量不再改变时，反应即达到平衡，由于同温同压下，气体的体积与物质的量呈正比，故各组分的体积之比恒定不变时，可以说明该反应一定处于平衡状态，A不符合题意；化学反应前后，各原子的个数和质量不发生改变，故在该反应体系中，Cl元素质量分数恒定不变，该反应不一定处于平衡状态，C符合题意；在绝热容器中，容器中温度恒定不变，可以说明该反应一定处于平衡状态，D不符合题意。 【变式4-1】在一定温度下，在一容器内进行某一反应，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，则下列叙述中正确的是(　　) A．反应的化学方程式一定为2MN B．t1时，逆反应速率一定大于正反应速率 C．t2时，反应达到了化学平衡状态 D．t3时，正反应速率等于逆反应速率 答案　D 解析　由图像可知，反应中M的物质的量逐渐增多，N的物质的量逐渐减少，则在反应中N为反应物，M为生成物，t3时，N减少了6 mol，M增加了3 mol，反应的化学方程式为2NM，A项错误；t1时，反应没有达到化学平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，B项错误；t2时，反应没有达到化学平衡状态，C项错误；t3时，反应达到化学平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，D项正确。 【变式4-2】可逆反应(g)(g)＋(g)在恒容密闭容器中进行。下列可说明该反应达到化学平衡状态的是(　　) ①单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO ③用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 A．①④⑥⑦ B．②③④⑥ C．①④⑤⑦ D．①②⑥⑦ 答案　A 解析　单位时间内生成n mol O2必同时消耗2n mol NO2，而生成2n mol NO2必同时消耗n mol O2，①能说明反应已达到化学平衡状态，②不能说明。③中无论反应是否达到化学平衡状态，各物质表示的化学反应速率之比都等于相应物质的化学计量数之比。④有色气体的颜色不再改变，则表示体系中各物质的物质的量浓度不再变化，说明反应已达到化学平衡状态。⑤体积固定，气体的质量反应前后不变，无论是否达到化学平衡状态，气体的密度始终不变。⑥反应前后气体的体积不相等，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明反应已达到化学平衡状态。⑦由于反应前后气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到化学平衡状态。 题型五 化学反应速率和平衡图像分析 解题要点 (1)简单的速率图像及应用 (2)化学反应速率和反应限度的图像综合分析 图像分析关注以下几点： ①坐标 各坐标轴代表的意义：浓度、物质的量、气体体积、速率、时间等。 ②曲线趋势 随着横坐标数据的增大，纵坐标如何变化，为什么会出现这样的变化，分清正、逆反应，理解曲线斜率大小的意义。 ③关键节点 常见于有关数据的点、交点等，如坐标轴的交点、曲线的交叉点、极值点、转折点、标有数据的点等。 【例5-1】如图是足量铝片(表面有氧化膜)和一定量稀硫酸反应，产生氢气的速率与反应时间的图像，下列有关描述错误的是(　　) A．O→a段v(H2)为零，说明反应未进行 B．b→c段产生氢气的速率加快，可能是该反应放热 C．a→b段产生氢气的速率加快，可能是铝片表面的Al2O3薄膜逐渐溶解，加快了反应速率 D．c点之后，产生氢气的速率下降，可能是c(H＋)下降导致反应速率下降 答案　A 解析　表面有氧化膜的铝片和稀H2SO4反应，Al2O3和H2SO4首先反应生成Al2(SO4)3和H2O，无氢气生成，故O→a段并不是反应未进行，故A项错误；随着反应进行，Al和H2SO4接触面积增大，而且Al和H2SO4反应放热，故生成氢气的速率逐渐加快，故B、C项正确；c点之后，H＋浓度的减小成了影响产生氢气速率的主要因素，故随着H＋浓度减小反应速率逐渐减慢，故D项正确。 【例5-2】如图所示是425 ℃ 时，在1 L密闭容器中发生化学反应各物质的浓度随时间的变化示意图。 下列叙述错误的是(　　) A．图①中t0时，三种物质的物质的量相同 B．图①中t0时，反应达到平衡状态 C．图②中的可逆反应为2HI(g)H2(g)＋I2(g) D．图①②中当c(HI)＝3.16 mol·L－1时，反应达到平衡状态 答案　B 解析　图①中t0时，三种物质的物质的量浓度相等，由于体系恒容，所以三者的物质的量也相等，故A正确；图①中t0时，三种物质的物质的量浓度相等，但t0后各物质的物质的量浓度仍在变化，反应没有达到平衡状态，故B错误；由图②可知，该图表示的反应为2HI(g)H2(g)＋I2(g)，故C正确；图①②中当c(HI)＝3.16 mol·L－1时，各物质的物质的量浓度开始保持不变，说明反应均达到平衡状态，故D正确。 【变式5-1】CaCO3与稀盐酸反应(反应放热)生成CO2的物质的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是(　　) A．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 B．一段时间后，反应速率减小的原因是c(H＋)减小 C．反应在2～4 min内平均反应速率最大 D．反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.1 mol·L－1·min－1 答案　D 解析　随着反应的进行氢离子浓度降低，氢离子浓度变化使反应速率减小。由图像可知，开始生成的二氧化碳的反应速率是增大的，说明反应放热，即反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大，A项正确；由图可知反应速率先增大后减少，反应速率减小的原因是c(H＋)减小，B项正确；由图可知2～4 min内，生成的CO2物质的量最大，所以反应在2～4 min内平均反应速率最大，C项正确；没有给出反应容器的体积，只有物质的量的变化，无法计算反应速率，D项错误。 【变式5-2】CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．从3 min到9 min，v(H2)为0.125 mol·L－1·min－1 B．若混合气体密度不变时，该反应达到平衡状态 C．平衡时向容器中充入Ne，反应速率不变 D．9 min时，反应处于平衡状态 答案　B 解析　从3 min到9 min，v(H2)＝3v(CO2)＝3×＝0.125 mol·L－1·min－1，A正确；反应前后均为气体，且容器体积不变，则混合气体密度一直保持不变，不能作为判断反应达到平衡状态的依据，B错误；平衡时向容器中充入Ne，各物质浓度不变，反应速率不变，C正确；9 min时，CO2、CH3OH的浓度均不再改变，反应处于平衡状态，D正确。 题型六 化学反应速率和平衡的综合计算 解题要点 (1)“三段式”解题模型 一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设信息列方程求解。如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 变化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 注意　①a、b也可指浓度或气体的体积、压强等。②明确量的关系：各变化量之比＝各物质的化学计量数之比。 (2)四个公式——“三段式”应用 ①反应物转化率：A的转化率＝×100%。 ②生成物产率：C的产率＝×100%。 ③平衡混合物某组分的百分含量＝×100%。 ④根据阿伏加德罗定律，气体的体积分数等于其物质的量分数。 【例6-1】在一定密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持温度一定，在t1～t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论不正确的是(　　) 测定时刻/s t1 t2 t3 t4 c(A)/(mol·L－1) 6 3 2 2 c(B)/(mol·L－1) 5 3.5 3 3 c(C)/(mol·L－1) 1 2.5 3 3 A．在t4时刻，该反应处于化学平衡状态 B．t3时，A的转化率比B的转化率高 C．t1至t2时刻，该反应的速率为3 mol·L－1·s－1 D．该反应的化学方程式是2A(g)＋B(g)C(g) 答案　C 解析　A对，由表中数据可知，t3～t4，该反应中各组分的浓度保持不变，说明t4时刻该反应处于化学平衡状态；B对，t3时，A的转化率(×100%≈66.7%)比B的转化率(×100%＝40%)高；C错，化学反应速率必须指明以哪种反应物或生成物来表示；D对，达到平衡时A、B、C的物质的量浓度改变的量之比为4∶2∶2＝2∶1∶1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，且A、B为反应物，C为生成物，可知该反应的化学方程式是2A(g)＋B(g)C(g)。 【例6-2】一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)正反应放热，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是(　　) A．在60 s内，用X浓度变化表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 B．任何条件下反应经过60 s时一定能达到化学平衡 C．反应放出的热量可用于提高反应速率 D．反应达到平衡时，n(X)∶n(Y)＝1∶1 答案　C 解析　在60 s内，用X浓度变化表示的反应速率为＝0.001 mol·L－1·s－1，故A错误；反应速率与外界条件有关，如升高温度、加入催化剂等，可增大反应速率，达到平衡所用时间减少，故B错误；反应放出的热量可使体系温度升高，升高温度可增大反应速率，故C正确；达到平衡时n(Y)＝(1－0.3) mol＝0.7 mol，n(X)＝(1－0.6) mol＝0.4 mol，可知平衡时X、Y的物质的量不相等，故D错误。 【变式6-1】将4 mol A气体和2 mol B气体置于1 L的密闭容器中，混合后发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为1.2 mol·L－1，下列说法正确的是(　　) A．用物质A表示2 s末的反应速率为0.6 mol·L－1·s－1 B．反应后的压强是开始时的1.2倍 C．2 s末物质A的转化率为70% D．此时C的产率为30% 答案　D 解析　根据三段式分析： 　　　　　　　2A(g)＋B(g)2C(g) 起始/(mol·L－1)　4　　　2　　　0 变化/(mol·L－1)　1.2　　0.6　　1.2 2 s末/(mol·L－1)　2.8　　1.4　　1.2 2 s内A的平均反应速率为＝0.6 mol·L－1·s－1，化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率，故A错误；恒温恒容时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，反应后气体的总物质的量等于2.8 mol＋1.4 mol＋1.2 mol＝5.4 mol，反应前气体的总物质的量为4 mol＋2 mol＝6 mol，反应后的压强是开始时的0.9倍，故B错误；2 s末A的转化率为×100%＝30%，故C错误；假设4 mol A气体和2 mol B气体完全反应生成C的物质的量应为4 mol,2 s末物质C的物质的量为1.2 mol，则C的产率为30%，故D正确。 【变式6-2】在一定条件下发生反应：3A(g)＋2B(g)mC(g)＋2D(g)。在2 L的密闭容器中把4 mol A和2 mol B混合，2 min后反应达到平衡时生成1.6 mol C，又测得D的反应速率v(D)＝0.2 mol·L－1·min－1。则下列说法不正确的是(　　) A．m＝4 B．平衡时气体压强是原来的 C．A的平衡浓度是1.4 mol·L－1 D．B的转化率是40% 答案　B 解析　2 min后反应达到平衡时生成 1.6 mol C，则v(C)＝＝0.4 mol·L－1·min－1，测得反应速率v(D)＝0.2 mol·L－1·min－1，由速率之比等于化学计量数之比可知，＝，解得m＝4，A正确；列三段式： 3A(g)＋2B(g)4C(g)＋2D(g) 起始量/mol　　4　　　2　　　　0　　0 转化量/mol　　1.2　　0.8　　　1.6　　0.8 平衡量/mol　　2.8　　1.2　　　1.6　　0.8 根据同温同体积下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，故平衡时气体压强是原来压强的＝倍，B错误；A的平衡浓度是＝1.4 mol·L－1，C正确；B的转化率是×100%＝40%，D正确。 【变式6-3】一定温度下，向0.5 L的密闭容器中通入两种气体反应物，反应中各气体的物质的量变化如图所示。回答下列问题： (1)写出容器中发生反应的化学方程式：_______________________(用图中字母表示)。 (2)0～1 s内，以B的浓度表示反应的平均速率v(B)＝_______ mol·L－1·s－1,1～5 s内，以B的浓度表示反应的平均速率为v′(B)，由图可知v(B)________(填“>”“<”或“＝”)v′(B)，其原因是 _______________________________________________________。 (3)当可逆反应达到平衡时，C的转化率为____________。 (4)容器内初始压强用p初表示，平衡时压强用p平表示，则p平∶p初＝______________。 答案　(1)3B＋4C6A＋2D (2)(或0.67或0.667)　>　随反应进行，反应物浓度降低，反应速率减小 (3)80%(或0.80) (4)1.1(或11∶10或1.1∶1) 解析　(1)由图可知，反应过程中物质的量减少的是反应物B与C，物质的量增大的是生成物A与D，5 s后不再增加或减少故为可逆反应，0～5 s内B、C、A、D变化量分别为0.6 mol、0.8 mol、1.2 mol、0.4 mol，物质的量变化量之比等于其化学计量数比，故得反应化学方程式为3B＋4C6A＋2D。(2)0～1 s内B的物质的量由1 mol变为 mol，v(B)＝＝＝ mol·L－1·s－1；随反应进行，反应物浓度降低，反应速率减小，所以v(B)>v′(B)。(3)由图可知当反应进行到5 s时达到平衡，C由1 mol变为0.2 mol，故C的转化率为×100%＝80%。(4)同温同体积，压强之比等于物质的量之比，则p平∶p初＝(1.2＋0.4＋0.4＋0.2)∶(1＋1)＝11∶10。 题型七 吸热反应和放热反应 解题要点 正确理解反应热与物质能量和键能的关系 (1)从物质能量的角度 确定的化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。 若反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应； 若反应物的总能量小于生成物的总能量，该反应为吸热反应。 如下图所示： (2)从化学键变化的角度 反应热取决于断开反应物中的化学键所吸收总能量和形成生成物中的化学键所放出总能量的相对大小，与反应的条件没有关系。 其中化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量。 ΔH＝断开反应物化学键所吸收的能量－形成生成物化学键所释放的能量。 若ΔH>0，则为吸热反应，若ΔH<0，则为放热反应。 【例7-1】已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量 B．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量 C．断裂1 mol O==O键吸收的能量x值为488 D．该反应断键所吸收的能量小于成键所放出的能量 答案　B 解析　该反应为吸热反应，反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，A错误；由图可知，1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量，故B正确；根据图示，断裂旧化学键所吸收能量为(x＋946) kJ，形成新化学键所释放能量为2×632 kJ＝1 264 kJ，每生成2 mol NO(g)所吸收能量为180 kJ，因此有180 kJ＝(x＋946) kJ－1 264 kJ，故x为498，C错误；该反应为吸热反应，断键所吸收的能量大于成键所放出的能量，D错误。 【例7-2】运载火箭常使用偏二甲肼(C2H8N2)和液态四氧化二氮作推进剂，发生反应：C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O。下列说法正确的是(　　) A．断裂C2H8N2和N2O4中的化学键时放出能量 B．C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量 C．反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 D．该反应中，C2H8N2作氧化剂 答案　C 解析　断裂化学键时吸收能量，形成化学键时放出能量，故A错误；C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O为放热反应，说明C2H8N2和N2O4具有的总能量高于N2、CO2和H2O具有的总能量，无法确定C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量，故B错误、C正确；反应中，C2H8N2中N元素和碳元素的化合价均升高，发生氧化反应，是还原剂，故D错误。 【变式7-1】工业上由CO2和H2合成气态甲醇的化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图中正确的是(　　) 答案　A 解析　反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量 ，又因为物质越稳定，其能量越小，所以液态物质的能量小于气态物质，则符合条件的图像是A。 【变式7-2】如图所示，曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化，下列有关说法中正确的是(　　) A．a放出的热量比b多 B．断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要放出2 250.9 kJ的热量 C．1 mol N2和3 mol H2的总键能比2 mol NH3的总键能大 D．1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量 答案　D 解析　曲线a和b的反应物总能量和生成物总能量均相同，则a和b放出的热量相等，A错误；旧键断裂吸收热量，则断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要吸收2 250.9 kJ的热量，B错误；该反应是放热反应，反应物的总键能低于生成物的总键能，即1 mol N2和3 mol H2的总键能小于2 mol NH3的总键能，C错误；该反应生成2 mol NH3放出(2 342.9－2 250.9) kJ＝92 kJ热量，则1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量，D正确。 【变式7-3】在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸(均足量)，将两个各装有0.3 g NaHCO3或Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口(如图)。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中。 (1)①Ⅰ试管和Ⅱ试管中分别发生反应的离子方程式：____________________________。 ②两支试管中的现象为______________________________________________。 ③甲同学用手触摸试管，发现盛NaHCO3粉末的试管变冷，而盛Na2CO3粉末的试管变热。由此他得出：不管其状态如何，NaHCO3和盐酸反应为吸热反应，而Na2CO3和盐酸反应为放热反应。甲得出结论的方法是否正确？__________(填“正确”或“不正确”)。 (2)为研究两反应是吸热反应还是放热反应，继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实验，取平均值)： 序号 试剂1 试剂2 混合前温度 混合后最高或最低温度 ① 50 mL水 2.5 g NaHCO3固体 20 ℃ 18.5 ℃ ② 50 mL水 3.2 g Na2CO3固体 20 ℃ 23.3 ℃ ③ 35 mL稀盐酸 含2.5 g NaHCO3的饱和溶液15 mL 20 ℃ 18.8 ℃ ④ 35 mL稀盐酸 含3.2 g Na2CO3的饱和溶液15 mL 20 ℃ 21.2 ℃ 通过上述实验可得出三条结论： a．NaHCO3的溶解是________(填“吸热”或“放热”，下同)过程。 b．Na2CO3的饱和溶液和盐酸的反应是______反应。 c．NaHCO3的饱和溶液和盐酸的反应是________反应。 答案　(1)①HCO＋H＋===CO2↑＋H2O　CO＋2H＋===CO2↑＋H2O　②两支试管中都产生大量气泡，但加入NaHCO3的试管中产生气泡的速率要快得多　③不正确　(2)吸热　放热　吸热 解析　(1)②与同浓度盐酸反应时，NaHCO3比Na2CO3反应剧烈，产生气泡的速率快。③甲得出结论的方法不正确，因为两种粉末与盐酸的反应包括两个过程：一是粉末的溶解过程，二是在溶液中与盐酸的反应过程。(2)由表中数据①②可知，NaHCO3固体的溶解是吸热的，Na2CO3固体的溶解是放热的。分析③④两组数据可知NaHCO3饱和溶液与盐酸反应是吸热的，Na2CO3饱和溶液与盐酸反应是放热的。 题型八 原电池的工作原理及应用 解题要点 (1)原电池的工作原理 (2)判断原电池的方法 一看本质：原电池反应是自发进行的氧化还原反应。 二看电极：具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的电极一般都是惰性电极)。 三看溶液：电解质溶液(一般负极材料与电解质溶液反应)。 四看回路：电极、电解质溶液构成闭合回路。 (3)原电池正、负极的判断方法 (4)原电池反应的分析方法 原电池的分析一般采取以下步骤： ①确定装置中发生的氧化还原反应，并写出化学方程式。如果有多个反应发生，则选择最容易进行的那个反应为电池反应。 ②将化学方程式改写成离子方程式。 ③分析氧化还原反应的电子得失数目，并改写成电极反应式。 (5)设计原电池的具体方法 ①将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应：氧化反应和还原反应。 ②选择电极材料和电解质溶液：要结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择。 a．电极材料的选择：一般选择较活泼的金属作负极，较不活泼金属或非金属导体作正极。负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应。 b．电解质溶液的选择：电解质溶液一般能与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的物质能与负极发生反应。 c．按要求画出原电池装置图，作必要的标注，注意形成闭合回路。 【例8-1】如图所示，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) A．B极为原电池的正极 B．A、B、C分别可能为Zn、Cu和稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 答案　C 解析　原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应而溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。 【例8-2】把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这四种金属活动性顺序由大到小为(　　) A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a 答案　B 解析　若a、b相连时，a为负极，根据原电池的工作原理，金属活动性强的作原电池的负极，故金属的活动性顺序为a＞b；c、d相连时，c为负极，所以金属的活动性顺序为c＞d；a、c相连时，c为正极，所以金属的活动性顺序为a＞c；b、d相连时，b是正极，所以金属的活动性顺序为d＞b；则这四种金属活动性顺序为a＞c＞d＞b。 【变式8-1】小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是(　　) A．若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到有气泡产生 B．图2装置中SO向Cu片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中正极生成物的质量之比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等 答案　B 解析　若将图1装置的Zn、Cu直接接触，构成原电池，Cu为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Cu片上能看到有气泡产生，A正确；图2装置构成原电池，SO移向负极Zn片，B错误；图2中的Zn片改为Mg片，Mg与Cu的活泼性差别更大，Cu片上产生H2的速率加快，C正确；图2中负极反应式为Zn－2e－===Zn、正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，图3中负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋、正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故正极生成的H2和Cu质量之比为1∶32即物质的量之比为1∶1时，负极上消耗的Zn一样多，D正确。 【变式8-2】X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应： ①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y　②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑　③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，发生的电极反应为M－2e－===M2＋　④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是(　　) A．M<N<Y<X<Z B．N<M<X<Y<Z C．N<M<Y<X<Z D．X<Z<N<M<Y 答案　C 解析　①水溶液中X＋Y2＋===X2＋＋Y，说明活动性：X>Y；②Z＋2H2O(冷水)===Z(OH)2＋H2↑，说明Z的金属活动性很强；③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，M电极反应为M－2e－===M2＋，M失电子发生氧化反应，则M是负极、N是正极，活动性：M>N；④Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化，说明活动性：Y>M；通过以上分析知，金属活动性顺序为N<M<Y<X<Z。 【变式8-3】我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H＋通过)(　　) A．该制氢工艺中可以实现H2S的连续高效转化 B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区 C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液 答案　A 解析　该装置工作时，H＋由a极区流向b极区，B项错误；a极上有电子流出，发生氧化反应，所以a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，C项错误；由图可知，a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，故不需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D项错误。 题型九 化学电源及电极反应式的书写 解题要点 (1)原电池电极反应式书写要点 ①正确判断原电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。 ②确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。 ③在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，提供该离子的电解质无论电离难易如何，一律写离子符号(而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶的强电解质用离子符号表示)。 (2)电极反应式的书写方法 ①负极反应式的书写 先判断负极材料，然后再分析其反应特点，并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 ②正极反应式的书写 a．首先判断在正极发生反应的物质 当负极材料与电解质溶液能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒； 当负极材料与电解质溶液不能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是溶解在电解质溶液中的O2。 b．再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参与反应也要书写叠加式。 【例9-1】下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　) A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅蓄电池在工作中，负极每消耗1 mol铅，则H2SO4溶液中就转移2 mol电子 D．氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应 答案　C 解析　干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故A正确；在干电池中，Zn作负极，被氧化，故B正确；铅蓄电池工作过程中负极每消耗1 mol铅，则线路中会转移2 mol电子，硫酸中无电子转移，故C错误。 【例9-2】纸电池是近年来电池研发领域的新成果，纸电池基本构造如图所示。有关纸电池的说法正确的是(　　) A．a、b电极必须使用金属材料 B．若a极为铜、b极为锌，c中含蔗糖溶液时，电流计指针会偏转 C．若a极为铁、b极为铜，c中含稀硫酸时，铜为负极 D．若a极为铝、b极为镁，c中含氢氧化钠溶液时，铝为负极 答案　D 解析　原电池的两个电极材料不一定都是金属材料，还可以是金属和导电非金属材料(如石墨等)，故A错误；铜片、锌片、蔗糖溶液不能构成原电池，其中蔗糖不能作电解质，故B错误；铁片、铜片、稀硫酸构成的原电池中，Fe比Cu活泼，所以Fe是负极，Cu是正极，故C错误；镁与氢氧化钠不反应，故铝为负极。总反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故D正确。 【变式9-1】H2O2在强碱性溶液中主要以HO形式存在。Al-H2O2燃料电池工作原理如图所示。正极反应式为HO＋2e－＋H2O===3OH－。提示：电池效率等于电路上通过的电子数与负极失去电子数之比。下列说法错误的是(　　) A．Al极发生氧化反应 B．电流由Pt极经负载流向Al极 C．放电时，OH－向Al极迁移 D．若正极生成4.5 mol OH－，电路经过2.4 mol电子，电池效率为60% 答案　D 解析　观察图示知，Al-H2O2燃料电池中铝电极为负极，铂电极为正极。负极发生氧化反应，A项正确；电流由正极经外电路流向负极，B项正确；铂极为正极，铝极为负极，OH－向负极迁移，C项正确；正极反应式为HO＋2e－＋H2O===3OH－，n(OH－)＝4.5 mol，n(e－)＝3 mol，电池效率η＝×100%＝80%，D项错误。 【变式9-2】锌­空气电池具有蓄电量大、循环次数多等优点。下列说法正确的是(　　) A．电池放电时，Zn电极逐渐溶解 B．电池放电时，石墨为负极 C．电池放电时，电子由石墨电极经导线流向Zn电极 D．电池放电时，实现了电能向化学能的转化 答案　A 解析　电池放电时，锌为负极，碱性条件下被氧化而溶解，故A正确；电池放电时，石墨为正极，正极上氧气得电子被还原，故B错误；电池放电时，锌为负极，石墨为正极，电子由锌电极经导线流向石墨电极，故C错误；电池放电时为原电池反应，实现了化学能向电能的转化，故D错误。 【变式9-3】(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，氧气从______(填“a”或“b”)口通入，X极为电池的________(填“正”或“负”)极。 (2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为 A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O B极：O2＋4e－===2O2－ 则A极是电池的________极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。 (3)若将(1)中燃料电池改为甲烷-空气燃料电池，工作时，负极反应式为___________________，电池总反应式为_____________________________。 答案　(1)b　负　(2)负　流出 (3)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 解析　(1)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是负极，Y是正极，氧气应通入正极。 (2)根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。(3)甲烷-空气燃料电池，通甲烷的一极(X)为负极，通空气的一极(Y)为正极，电池总反应式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 化学反应与能量变化 题型一 化学反应速率的表示及简单计算 题型二 影响化学反应速率的因素及实验探究 题型三 可逆反应和化学反应的限度 题型四 化学平衡状态的判断 题型五 化学反应速率和平衡图像分析 题型六 化学反应速率和平衡的综合计算 题型七 吸热反应和放热反应 题型八 原电池的工作原理及应用 题型九 化学电源及电极反应式的书写 题型一 化学反应速率的表示及简单计算 解题要点 化学反应速率的计算方法 (1)根据定义式计算 v(A)＝。已知任意两个量，可求第三个量。 (2)化学计量数转换法 对于同一个化学反应，用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在反应方程式中的化学计量数之比。 例如：对于反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。 (3)利用“三段式”计算 设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则： 　　　　　　 mA(g)＋nB(g) = pC(g)＋qD(g) 起始浓度/mol·L－1　 a　　　　b 　　 0　　　0 转化浓度/mol·L－1 mx nx px qx 某时刻浓度/mol·L－1 a－mx b－nx px qx 【例1-1】在2 L恒容密闭容器中投入2.0 mol X(g)、4.0 mol Y发生如下反应：X(g)＋Y(？)3Z(g)，测得X物质的量与时间的关系如表所示： 时间/min 1 2 4 6 8 X物质的量/mol 1.5 1.2 1.0 0.9 0.9 下列说法正确的是(　　) A．增加Y的质量，反应速率一定加快 B．0～4 min Z的平均反应速率为 mol·L－1·min－1 C．2～4 min X的平均反应速率为 mol·L－1·min－1 D．X、Y的反应速率一定相等 【例1-2】在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末，测得生成0.8 mol C、0.4 mol D。下列判断正确的是(　　) A．x＝2 B．2 min末，A的浓度为1.2 mol·L－1 C．2 min内A的反应速率为0.3 mol·L－1·min－1 D．2 min内B的浓度的改变量为0.4 mol·L－1 【变式1-1】一定条件下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体发生可逆反应。反应过程中测得各气体的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应达到平衡状态的时间是4 min B．用Y表示0～2 min内该反应的平均反应速率为0.15 mol·L－1·s－1 C．第2 min末，X的转化率为90% D．该反应的化学方程式为X＋3Y2Z 【变式1-2】反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.45 mol·L－1·min－1　②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1　③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1　④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1，下列有关反应速率的比较中正确的是(　　) A．④＜③＝②＜① B．④>③>②>① C．④>③＝②>① D．①>②>③>④ 【变式1-3】在体积为2 L的密闭容器中加入反应物A、B，发生反应：A(g)＋2B(g)===3C(g)。经2 min后，A的浓度从开始时的1.0 mol·L－1降到0.8 mol·L－1。已知反应开始时B的浓度是1.2 mol·L－1。则： (1)2 min末B的浓度为____________，C的物质的量为______________。 (2)2 min内，用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率，即v(A)＝________。 (3)2 min末，B的转化率是________(结果保留3位有效数字)。 题型二 影响化学反应速率的因素及实验探究 解题要点 (1)在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响。 (2)不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，降低温度都能减小化学反应速率。 (3)压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的。 (3)改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率，否则，化学反应速率不变。 (4)催化剂参与化学反应，但其化学性质在反应前后保持不变。 (5)催化剂只有在适宜的温度下才能最大限度地显示其催化作用，不同的催化剂所需要的适宜温度不一定相同。 【例2-1】下列各组物质进行反应(表内物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最快的是(　　) 选项 金属(粉末状) 酸及其浓度 酸的体积/mL 反应起始温度/℃ A 0.1 mol Zn 6 mol·L－1硝酸 20 50 B 0.1 mol Fe 3 mol·L－1硫酸 20 30 C 0.1 mol Zn 3 mol·L－1硫酸 20 30 D 0.1 mol Zn 3 mol·L－1盐酸 40 30 【例2-2】某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据： 实验序号 初始浓度c/(mol·L－1) 溴颜色消失所需时间t/s CH3COCH3 HCl Br2 ① 0.80 0.20 0.001 0 290 ② 1.60 0.20 0.001 0 145 ③ 0.80 0.40 0.001 0 145 ④ 0.80 0.20 0.002 0 580 分析实验数据所得出的结论不正确的是(　　) A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大 B．实验②和③的v(Br2)相等 C．增大c(HCl)，v(Br2)增大 D．增大c(Br2)，v(Br2)增大 【变式2-1】反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率加快的是(　　) ①增加铁的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入N2使体系压强增大　④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大 A．①④ B．②③ C．③④ D．②④ 【变式2-2】将浓度均为0.01 mol·L－1的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原理进行探究。 资料：该“碘钟实验”的总反应为H2O2＋2S2O＋2H＋===S4O＋2H2O。 反应分两步进行，反应A为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，反应B为I2＋2S2O===2I－＋S4O。 (1)为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅰ、实验Ⅱ(溶液浓度均为0.01 mol·L－1)。 用量/mL 实验序号 H2O2溶液 H2SO4溶液 Na2S2O3溶液 KI溶液(含淀粉) H2O 实验Ⅰ 5 4 8 3 0 实验Ⅱ 5 2 x y z 溶液从混合时的无色变为蓝色的时间：实验Ⅰ是30 min、实验Ⅱ是40 min。 ①实验Ⅱ中，x、y、z所对应的数值分别是______。 ②对比实验Ⅰ、实验Ⅱ，可得出的实验结论是_________________________________________。 (2)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响，进行实验Ⅲ(溶液浓度均为0.01 mol·L－1)。 用量/mL 实验序号 H2O2溶液 H2SO4溶液 Na2S2O3溶液 KI溶液(含淀粉) H2O 实验Ⅲ 4 4 9 3 0 实验过程中，溶液始终无明显颜色变化。 试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A与反应B速率的相对快慢关系，解释实验Ⅲ未产生颜色变化的原因：____________________________________________________________。 题型三 可逆反应和化学反应的限度 解题要点 (1)“极端假设法”确定可逆反应各物质的浓度范围 可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，注意一些量的守恒关系，从而确定它们的浓度范围。 例如，在密闭容器中进行反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能的情况分析： 假设反应正向进行到底： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度范围为0＜X2＜0.2，0.2＜Y2＜0.4，0＜Z＜0.4。 (2)化学反应的限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的最大程度。化学反应的限度的意义在于决定了反应物在该条件下的最大转化率。 (3)不同的可逆反应在给定条件下的化学反应的限度不同；同一可逆反应在不同条件(如温度、浓度、压强等)下，其反应的限度不同。 【例3-1】在密闭容器中发生反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到一定限度时，各物质的浓度可能是(　　) A．X为0.2 mol·L－1 B．Y为0.1 mol·L－1 C．Z为0.4 mol·L－1 D．Z为0.1 mol·L－1时，Y为0.4 mol·L－1 【例3-2】一定条件下，在体积为2 L的恒容密闭容器中，充入1 mol气体M和2 mol气体N，生成气体P和固体Q，产物的物质的量随反应时间的变化图像如图，测得第7 min时容器内剩余0.2 mol气体M和0.4 mol气体N，下列说法正确的是(　　) A．前2 min内，P的平均反应速率为0.075 mol·L－1·min－1 B．该反应的化学方程式为M(g)＋2N(g)2P(g)＋Q(s) C．升高反应温度，逆反应速率一定会减小 D．5 min后，反应停止，正、逆反应速率均为0 【变式3-1】在一定量的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1。当反应达到最大限度时，可能存在的数据是(　　) A．N2为0.2 mol·L－1，H2为0.6 mol·L－1 B．N2为0.15 mol·L－1 C．N2、H2均为0.18 mol·L－1 D．NH3为0.4 mol·L－1 【变式3-2】在2.0 L恒温恒容密闭容器中充入1.0 mol HCl和0.3 mol O2，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．t2时，v正＝v逆 B．加入催化剂反应速率不变 C．t1时，容器内气体的总压强比t2时的大 D．t3时，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.4 mol·L－1 【变式3-3】在372 K时，把0.5 mol N2O4通入容积为5 L的恒容真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol·L－1。在60 s时，反应已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是(　　) A．前2 s内，以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 B．在2 s时体系内压强为开始时的1.1倍 C．在平衡时体系内含有0.25 mol N2O4 D．平衡时，N2O4的转化率为40% 题型四 化学平衡状态的判断 解题要点 “化学平衡状态的判断依据 (1)直接依据——根据速率关系 ①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD，＝。 即— (2)间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 即— (3)不能判断反应达到平衡状态的几种情况 ①反应中各组分的物质的量的变化量之比(或分子个数比)等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比的状态。 ②恒温恒容下Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的压强、总物质的量不随时间改变而改变的状态。 ③全是气体参加且Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的平均相对分子质量不随时间的改变而改变的状态。 ④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变的状态。 【例4-1】工业合成氨是重要的人工固氮的方式，在一个恒容容器中充入N2(g)和H2(g)，一定条件下发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若温度保持不变，下列说法正确的是(　　) A．当充入足量N2(g)后，H2(g)会全部转化 B．容器中的压强始终保持不变 C．正、逆反应速率相等时，各物质的质量不再变化 D．反应达到限度后，N2(g)和H2(g)的物质的量之比一定为1∶3 【例4-2】在绝热(不与外界发生热交换)的某刚性容器中置入1 mol F2和3 mol ClF3，发生反应：F2(g)＋ClF(g)ClF3(g)。下列说法中不能判断该反应一定处于平衡状态的是(　　) A．F2(g)和ClF(g)体积之比恒定不变 B．混合气体的平均相对分子质量不变 C．混合物中Cl元素质量分数恒定不变 D．容器中温度恒定不变 【变式4-1】在一定温度下，在一容器内进行某一反应，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，则下列叙述中正确的是(　　) A．反应的化学方程式一定为2MN B．t1时，逆反应速率一定大于正反应速率 C．t2时，反应达到了化学平衡状态 D．t3时，正反应速率等于逆反应速率 【变式4-2】可逆反应(g)(g)＋(g)在恒容密闭容器中进行。下列可说明该反应达到化学平衡状态的是(　　) ①单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO ③用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 A．①④⑥⑦ B．②③④⑥ C．①④⑤⑦ D．①②⑥⑦ 题型五 化学反应速率和平衡图像分析 解题要点 (1)简单的速率图像及应用 (2)化学反应速率和反应限度的图像综合分析 图像分析关注以下几点： ①坐标 各坐标轴代表的意义：浓度、物质的量、气体体积、速率、时间等。 ②曲线趋势 随着横坐标数据的增大，纵坐标如何变化，为什么会出现这样的变化，分清正、逆反应，理解曲线斜率大小的意义。 ③关键节点 常见于有关数据的点、交点等，如坐标轴的交点、曲线的交叉点、极值点、转折点、标有数据的点等。 【例5-1】如图是足量铝片(表面有氧化膜)和一定量稀硫酸反应，产生氢气的速率与反应时间的图像，下列有关描述错误的是(　　) A．O→a段v(H2)为零，说明反应未进行 B．b→c段产生氢气的速率加快，可能是该反应放热 C．a→b段产生氢气的速率加快，可能是铝片表面的Al2O3薄膜逐渐溶解，加快了反应速率 D．c点之后，产生氢气的速率下降，可能是c(H＋)下降导致反应速率下降 【例5-2】如图所示是425 ℃ 时，在1 L密闭容器中发生化学反应各物质的浓度随时间的变化示意图。 下列叙述错误的是(　　) A．图①中t0时，三种物质的物质的量相同 B．图①中t0时，反应达到平衡状态 C．图②中的可逆反应为2HI(g)H2(g)＋I2(g) D．图①②中当c(HI)＝3.16 mol·L－1时，反应达到平衡状态 【变式5-1】CaCO3与稀盐酸反应(反应放热)生成CO2的物质的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是(　　) A．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 B．一段时间后，反应速率减小的原因是c(H＋)减小 C．反应在2～4 min内平均反应速率最大 D．反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.1 mol·L－1·min－1 【变式5-2】CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．从3 min到9 min，v(H2)为0.125 mol·L－1·min－1 B．若混合气体密度不变时，该反应达到平衡状态 C．平衡时向容器中充入Ne，反应速率不变 D．9 min时，反应处于平衡状态 题型六 化学反应速率和平衡的综合计算 解题要点 (1)“三段式”解题模型 一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设信息列方程求解。如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 变化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 注意　①a、b也可指浓度或气体的体积、压强等。②明确量的关系：各变化量之比＝各物质的化学计量数之比。 (2)四个公式——“三段式”应用 ①反应物转化率：A的转化率＝×100%。 ②生成物产率：C的产率＝×100%。 ③平衡混合物某组分的百分含量＝×100%。 ④根据阿伏加德罗定律，气体的体积分数等于其物质的量分数。 【例6-1】在一定密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持温度一定，在t1～t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论不正确的是(　　) 测定时刻/s t1 t2 t3 t4 c(A)/(mol·L－1) 6 3 2 2 c(B)/(mol·L－1) 5 3.5 3 3 c(C)/(mol·L－1) 1 2.5 3 3 A．在t4时刻，该反应处于化学平衡状态 B．t3时，A的转化率比B的转化率高 C．t1至t2时刻，该反应的速率为3 mol·L－1·s－1 D．该反应的化学方程式是2A(g)＋B(g)C(g) 【例6-2】一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)正反应放热，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是(　　) A．在60 s内，用X浓度变化表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 B．任何条件下反应经过60 s时一定能达到化学平衡 C．反应放出的热量可用于提高反应速率 D．反应达到平衡时，n(X)∶n(Y)＝1∶1 【变式6-1】将4 mol A气体和2 mol B气体置于1 L的密闭容器中，混合后发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为1.2 mol·L－1，下列说法正确的是(　　) A．用物质A表示2 s末的反应速率为0.6 mol·L－1·s－1 B．反应后的压强是开始时的1.2倍 C．2 s末物质A的转化率为70% D．此时C的产率为30% 【变式6-2】在一定条件下发生反应：3A(g)＋2B(g)mC(g)＋2D(g)。在2 L的密闭容器中把4 mol A和2 mol B混合，2 min后反应达到平衡时生成1.6 mol C，又测得D的反应速率v(D)＝0.2 mol·L－1·min－1。则下列说法不正确的是(　　) A．m＝4 B．平衡时气体压强是原来的 C．A的平衡浓度是1.4 mol·L－1 D．B的转化率是40% 【变式6-3】一定温度下，向0.5 L的密闭容器中通入两种气体反应物，反应中各气体的物质的量变化如图所示。回答下列问题： (1)写出容器中发生反应的化学方程式：_______________________(用图中字母表示)。 (2)0～1 s内，以B的浓度表示反应的平均速率v(B)＝_______ mol·L－1·s－1,1～5 s内，以B的浓度表示反应的平均速率为v′(B)，由图可知v(B)________(填“>”“<”或“＝”)v′(B)，其原因是 _______________________________________________________。 (3)当可逆反应达到平衡时，C的转化率为____________。 (4)容器内初始压强用p初表示，平衡时压强用p平表示，则p平∶p初＝______________。 题型七 吸热反应和放热反应 解题要点 正确理解反应热与物质能量和键能的关系 (1)从物质能量的角度 确定的化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。 若反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应； 若反应物的总能量小于生成物的总能量，该反应为吸热反应。 如下图所示： (2)从化学键变化的角度 反应热取决于断开反应物中的化学键所吸收总能量和形成生成物中的化学键所放出总能量的相对大小，与反应的条件没有关系。 其中化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量。 ΔH＝断开反应物化学键所吸收的能量－形成生成物化学键所释放的能量。 若ΔH>0，则为吸热反应，若ΔH<0，则为放热反应。 【例7-1】已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量 B．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收632 kJ能量 C．断裂1 mol O==O键吸收的能量x值为488 D．该反应断键所吸收的能量小于成键所放出的能量 【例7-2】运载火箭常使用偏二甲肼(C2H8N2)和液态四氧化二氮作推进剂，发生反应：C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O。下列说法正确的是(　　) A．断裂C2H8N2和N2O4中的化学键时放出能量 B．C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量 C．反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 D．该反应中，C2H8N2作氧化剂 【变式7-1】工业上由CO2和H2合成气态甲醇的化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图中正确的是(　　) 【变式7-2】如图所示，曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化，下列有关说法中正确的是(　　) A．a放出的热量比b多 B．断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要放出2 250.9 kJ的热量 C．1 mol N2和3 mol H2的总键能比2 mol NH3的总键能大 D．1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的热量 【变式7-3】在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸(均足量)，将两个各装有0.3 g NaHCO3或Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口(如图)。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中。 (1)①Ⅰ试管和Ⅱ试管中分别发生反应的离子方程式：____________________________。 ②两支试管中的现象为______________________________________________。 ③甲同学用手触摸试管，发现盛NaHCO3粉末的试管变冷，而盛Na2CO3粉末的试管变热。由此他得出：不管其状态如何，NaHCO3和盐酸反应为吸热反应，而Na2CO3和盐酸反应为放热反应。甲得出结论的方法是否正确？__________(填“正确”或“不正确”)。 (2)为研究两反应是吸热反应还是放热反应，继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实验，取平均值)： 序号 试剂1 试剂2 混合前温度 混合后最高或最低温度 ① 50 mL水 2.5 g NaHCO3固体 20 ℃ 18.5 ℃ ② 50 mL水 3.2 g Na2CO3固体 20 ℃ 23.3 ℃ ③ 35 mL稀盐酸 含2.5 g NaHCO3的饱和溶液15 mL 20 ℃ 18.8 ℃ ④ 35 mL稀盐酸 含3.2 g Na2CO3的饱和溶液15 mL 20 ℃ 21.2 ℃ 通过上述实验可得出三条结论： a．NaHCO3的溶解是________(填“吸热”或“放热”，下同)过程。 b．Na2CO3的饱和溶液和盐酸的反应是______反应。 c．NaHCO3的饱和溶液和盐酸的反应是________反应。 题型八 原电池的工作原理及应用 解题要点 (1)原电池的工作原理 (2)判断原电池的方法 一看本质：原电池反应是自发进行的氧化还原反应。 二看电极：具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的电极一般都是惰性电极)。 三看溶液：电解质溶液(一般负极材料与电解质溶液反应)。 四看回路：电极、电解质溶液构成闭合回路。 (3)原电池正、负极的判断方法 (4)原电池反应的分析方法 原电池的分析一般采取以下步骤： ①确定装置中发生的氧化还原反应，并写出化学方程式。如果有多个反应发生，则选择最容易进行的那个反应为电池反应。 ②将化学方程式改写成离子方程式。 ③分析氧化还原反应的电子得失数目，并改写成电极反应式。 (5)设计原电池的具体方法 ①将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应：氧化反应和还原反应。 ②选择电极材料和电解质溶液：要结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择。 a．电极材料的选择：一般选择较活泼的金属作负极，较不活泼金属或非金属导体作正极。负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应。 b．电解质溶液的选择：电解质溶液一般能与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的物质能与负极发生反应。 c．按要求画出原电池装置图，作必要的标注，注意形成闭合回路。 【例8-1】如图所示，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) A．B极为原电池的正极 B．A、B、C分别可能为Zn、Cu和稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 【例8-2】把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这四种金属活动性顺序由大到小为(　　) A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a 【变式8-1】小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是(　　) A．若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到有气泡产生 B．图2装置中SO向Cu片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中正极生成物的质量之比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等 【变式8-2】X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应： ①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y　②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑　③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，发生的电极反应为M－2e－===M2＋　④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是(　　) A．M<N<Y<X<Z B．N<M<X<Y<Z C．N<M<Y<X<Z D．X<Z<N<M<Y 【变式8-3】我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H＋通过)(　　) A．该制氢工艺中可以实现H2S的连续高效转化 B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区 C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液 题型九 化学电源及电极反应式的书写 解题要点 (1)原电池电极反应式书写要点 ①正确判断原电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。 ②确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。 ③在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，提供该离子的电解质无论电离难易如何，一律写离子符号(而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶的强电解质用离子符号表示)。 (2)电极反应式的书写方法 ①负极反应式的书写 先判断负极材料，然后再分析其反应特点，并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 ②正极反应式的书写 a．首先判断在正极发生反应的物质 当负极材料与电解质溶液能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒； 当负极材料与电解质溶液不能自发的发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是溶解在电解质溶液中的O2。 b．再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参与反应也要书写叠加式。 【例9-1】下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　) A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅蓄电池在工作中，负极每消耗1 mol铅，则H2SO4溶液中就转移2 mol电子 D．氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应 【例9-2】纸电池是近年来电池研发领域的新成果，纸电池基本构造如图所示。有关纸电池的说法正确的是(　　) A．a、b电极必须使用金属材料 B．若a极为铜、b极为锌，c中含蔗糖溶液时，电流计指针会偏转 C．若a极为铁、b极为铜，c中含稀硫酸时，铜为负极 D．若a极为铝、b极为镁，c中含氢氧化钠溶液时，铝为负极 【变式9-1】H2O2在强碱性溶液中主要以HO形式存在。Al-H2O2燃料电池工作原理如图所示。正极反应式为HO＋2e－＋H2O===3OH－。提示：电池效率等于电路上通过的电子数与负极失去电子数之比。下列说法错误的是(　　) A．Al极发生氧化反应 B．电流由Pt极经负载流向Al极 C．放电时，OH－向Al极迁移 D．若正极生成4.5 mol OH－，电路经过2.4 mol电子，电池效率为60% 【变式9-2】锌­空气电池具有蓄电量大、循环次数多等优点。下列说法正确的是(　　) A．电池放电时，Zn电极逐渐溶解 B．电池放电时，石墨为负极 C．电池放电时，电子由石墨电极经导线流向Zn电极 D．电池放电时，实现了电能向化学能的转化 【变式9-3】(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，氧气从______(填“a”或“b”)口通入，X极为电池的________(填“正”或“负”)极。 (2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为 A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O B极：O2＋4e－===2O2－ 则A极是电池的________极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。 (3)若将(1)中燃料电池改为甲烷-空气燃料电池，工作时，负极反应式为___________________，电池总反应式为_____________________________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$