内容正文:
第六章 化学反应与能量
第3讲 整理与复习
【复习目标】
1.知道化学反应中的能量变化及原因。
2.知道化学能可以转化为电能及转化装置。
3.知道化学反应速率及影响因素,认识化学平衡状态及其特征。
【教材追踪】
目标一:知道化学反应中的能量变化及原因。
任务:回顾化学反应与热能的知识,完成下列问题。
1.化学反应中能量变化的本质是
。
2.化学反应中能量变化与反应物、生成物能量的关系(从宏观角度认识):
(1)反应物的总能量 生成物的总能量,反应放出能量(放热反应)。
(2)反应物的总能量 生成物的总能量,反应吸收能量(吸热反应)。
3.化学反应中能量变化与反应物、生成物键能的关系(从微观角度认识):
(1)反应物的总键能 生成物的总键能,反应放出能量(放热反应)。
(2)反应物的总键能 生成物的总键能,反应吸收能量(吸热反应)。
4.反应中化学能与热能的相互转化
(1)化学能转化为热能——放热反应
常见的放热反应:
(2)热能转化为化学能——吸热反应
常见的吸热反应:
针对训练1:下列说法正确的是( )
A.化学键的变化必然会引起能量变化,所以,能量变化也一定会引起化学变化
B.所有化学变化的能量都可以通过原电池转化为电能
C.所有化学变化一定遵循质量守恒和能量守恒
D.化学变化一定会引起物质种类的变化,所以体系内物质种类变化一定发生了化学变化
针对训练2:某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应
B.三种化合物中C最稳定
C.A与C的能量差为E4
D.AB的反应,反应条件一定要加热
目标二:知道化学能可以转化为电能及转化装置。
任务:回顾化学反应与电能的知识,完成下列问题。
1.原电池
(1)原电池: 。
(2)原电池的工作原理: 。
(3)构成原电池的条件:
(4)电极名称及发生的反应:
负极:较活泼的金属作负极,负极 ,发生 反应;
正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极 ,发生 反应。
2.发展中的化学电源(只要求了解正负极材料、电解质溶液和其用途)
(1)干电池( ):活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。如: 。
(2)充电电池( ):两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。如 。
注:二次电池的充放电规律:充电的目的是使电池恢复其供电能力,因此负极应与电源的负极相连以获得电子,可简记为负接负后作阴极,正接正后作阳极。
(3)燃料电池:两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如 。
针对训练1:如图,在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为:X→外电路→Y
B.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
针对训练2:可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是( )
A.上图是太阳能光伏发电原理图,图中A极为正极
B.风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
C.推广可再生能源有利于经济可持续发展
D.光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能
针对训练3:某学生将电流表用导线与两个电极连接在一起,再将两个电极同时插入某种电解质溶液中,能观察到有电流产生的是( )
A.用铜片、铅笔芯作电极插入稀硫酸中
B.用两个铜片作电极插入硝酸银溶液中
C.用锌片、铜片作电极插入番茄中
D.用铜片、铁片作电极插入酒精中
目标三:知道化学反应速率及影响因素,认识化学平衡状态及其特征。
任务:回顾化学反应的速率与限度相关知识,完成下列问题。
1.化学反应的速率
(1)表示方法:
。
计算公式: 。
单位: 。
表示化学反应速率的注意事项
a.在同一个化学反应中,无论选用反应物还是生成物来表示化学反应速率,其值均为
值。
b.化学反应速率通常是指某一段时间内的 ,而不是瞬时反应速率。
c.在同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其数值可能相同也可能不相同,但它们表示的意义却是完全相同的。因此,表示化学反应速率时,必须指明用哪种物质作标准。
同一段时间内用不同物质表示的反应速率比值等于各物质化学方程式中的 之比。如反应mA+nB=pC+qD的v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=
d.由于在反应中纯液体和固体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
(2)影响化学反应速率的因素:
影响因素
规律
内因
反应物本
身的性质
反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越大;反之化学反应速率越小
外因
浓度
增大反应物的浓度,化学反应速率 ;减小反应物的浓度,化学反应速率
温度
升高温度,化学反应速率 ;降低温度,化学反应速率
压强
对有气体参加的反应,增大压强(缩小容器体积),化学反应速率 ;减小压强(增大容器体积),化学反应速率 。
催化剂
一般地,使用催化剂能改变化学反应速率
固体的表面积
增大固体反应物的表面积,化学反应速率
其他
光照、溶剂、形成原电池等,也能影响化学反应速率
2.化学反应的限度——化学平衡状态
(1)可逆反应
①定义:在同一条件下,既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
②特点:①二同:a. ;b. 。②一小:反应物与生成物同时存在;任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
③表示:在方程式中用“”表示。
(2)化学平衡
化学平衡状态:在一定条件下,当一个可逆反应进行到 时,反应物和生成物的浓度 ,达到表面上静止的一种“平衡状态”,这就是这个反应所能达到的限度,即化学平衡状态。
(3)化学平衡状态的特征
① :化学平衡研究的对象是 。
② :达到平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等,但不等于0。即v正=v逆。
③ :动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应仍在不断进行。即v正=v逆≠0。
④ :达到平衡状态时,各组分的浓度保持不变,各组成成分的含量保持一定。
⑤ :当条件变化时,原平衡被破坏,在新的条件下会重新建立新的平衡。
3、化学反应条件的控制
(1)目的: 。
(2)基本措施
①改变化学反应速率:
。
②改变可逆反应进行的限度: 。
(3)考虑因素: 。
针对训练1:下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物或生成物的浓度变化量
B.化学反应速率是指某一时刻,某种反应物的瞬时速率
C.在反应过程中,反应物的浓度逐渐减少,所以用反应物表示的化学反应速率为负值
D.同一反应,用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比
针对训练2:一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率相等
D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1
针对训练3:一定温度下,可逆反应3X(g)+Y(g)2Z(g)达到限度的标志是( )
A.单位时间内生成3n mol X,同时消耗n mol Y
B.X的生成速率与Z的生成速率相等
C.X、Y、Z的浓度相等
D.X、Y、Z的分子数之比为3∶1∶2
针对训练4:化学反应条件的控制具有重要的现实意义。下列选项中,反应条件的控制不恰当的是( )
A.为防止铁生锈,在其表面涂一层防锈油漆
B.为防止火灾,在面粉厂加油站等场所要严禁烟火
C.为加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降温加快H2O2的分解速率
【能力进阶】
【跟进训练】
A卷
1.下列有关能源的说法错误的是 ( )
A. 风能是人类通过风车等工具获取的能源,但属于一次能源
B. 在新能源时代,核能、太阳能、氢能将成为主要能源
C. 月球土壤中含有丰富的质量数为的氦,它可作为未来核能的重要原料
D. 原电池把化学能直接转化为电能,所以由原电池提供的电能是一次能源
2.下列我国科技创新的产品设备在工作时,由化学能转变成电能的是 ( )
A.长征三号乙运载火箭用偏二甲肼为燃料
B.嫦娥四号月球探测器上的太阳能电池板
C.和谐号动车以飞驰
D.世界首部可折叠柔屏手机通话
3.反应在密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了,则此反应的速率可表示为 ( )
A. B.
C. D.
4.反应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增大的是 ( )
增加的量
将容器的体积缩小一半
保持体积不变,充入使体系压强增大
保持体积不变,充入水蒸气使体系压强增大
A. B. C. D.
5.科学家利用反应,可实现氯的循环利用,已知:该反应中被完全氧化时,放出热量。其中,断裂中氧氧键需要吸收能量。则下列说法正确的是 ( )
A. 反应放出热量的多少与反应物的质量大小无关,和反应物、生成物本身能量有关
B. ,若有被完全氧化,则放出的热量小于
C. 形成中的氯氯键吸收 热量
D. 若,则断开所需能量比断开所需能量少
6.下列说法正确的是( )
A. 对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
B. 与水反应时,增大水的用量,化学反应速率明显增大
C. 糕点包装内放置除氧剂以延长食品保质期,体现了浓度对反应速率的影响
D. 等质量的锌粒、锌粉分别与等浓度的稀硫酸反应,化学反应速率相同
7.变量控制是科学研究的重要方法。相同质量的铁与足量硫酸溶液分别在下列条件下发生反应,开始阶段化学反应速率最大的是 ( )
选项
铁的状态
片状
粉状
片状
粉状
温度
A. B. C. D.
8.下列说法正确的是 ( )
A. 镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B. 燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C. 化学电池的反应基础是氧化还原反应
D. 锌锰干电池正极材料是锌,负极材料是石墨
9.碱性锌锰电池的总反应为,电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A. 电池工作时,发生氧化反应
B. 电池工作时,通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低,不利于电池放电
D. 反应中每生成,转移电子数为
10.贮备电池具有下列特点:日常将电池的一种组成部分如电解质溶液与其他部分隔离备用;使用时电池可迅速被激活并提供足量电能。贮备电池主要用于应急救援和武器系统等。电池是一种可被海水激活的贮备电池。下列说法错误的是 ( )
A. 电池放电时由正极向负极迁移
B. 正极反应为
C. 负极可能发生副反应:
D. 若将镁换成锌,同样可以构成贮备电池
11.下列图示与对应的叙述相符的是 ( )
A. 图甲装置,由于比活泼,所以为负极
B. 图乙装置,放电时,极表面的被氧化,极质量减小
C. 图丙装置是一种绿色环保、能量利用率可达到的化学电源
D. 图丁可以表示足量锌粉与稀硫酸反应时产生的物质的量随时间的变化,虚线表示加少量固体
12.在恒容密闭容器中充入气体和气体,在一定温度下发生反应,达到平衡时,经测定生成了,的浓度为,下列判断正确的是 ( )
A.
B. 反应达到平衡状态时,的转化率为
C. 混合气体的密度不变时,反应达到平衡状态
D. 当时,反应达到平衡状态
13.元末陶宗仪辍耕录中记载:“杭人削松木为小片,其薄为纸,熔硫磺涂木片顶端分许,名曰发烛,盖以发火及代灯烛用也。”下列有关说法错误的是 ( )
A. 将松木削薄为纸片状有助于发火和燃烧
B. “发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性
C. “发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化
D. 硫黄是“发烛”发火和燃烧反应的催化剂
14.车用燃料的选择
选择依据。
化学键角度:断裂旧化学键吸收能量少,形成新化学键释放能量多。
燃料在汽缸工作环境:燃料燃烧易控制,不爆燃,能完全燃烧。
其他因素:要参考燃料的来源、价格,生成物对环境的影响等因素。
车用燃料初选。
研究方向:基于能量变化体会车用燃料的选择
问题:梳理车用燃料的进化史,思考燃料中能量转化形式是什么?行驶速度和距离提升的根本原因是什么?
问题:庚烷是汽油的主要成分之一,已知庚烷在汽缸中会发生反应:,其能量变化如图所示。
试用能量变化图像表示庚烷燃烧释放能量的过程。
问题:比较庚烷和乙醇热值大小。已知乙醇热值为
问题:如图为三种可燃物在空气中燃烧的能量变化示意图,根据图示,你认为哪种作为汽车燃料较好?为什么?
研究方向:基于物质变化优化车用燃料
问题:爆震是燃料在不该点燃时提前爆炸的现象,爆震会使发动机动力下降或损坏、油耗增加、排放恶化。辛烷值是燃油抗爆震的指标,辛烷值越高,抗爆震性越强。
化合物
辛烷值
化合物
辛烷值
正辛烷
异辛烷
正庚烷
乙醇
四乙基铅可提高燃油的辛烷值,是普遍使用的燃油添加剂,这种做法有何问题?
问题:三元催化器可将燃油汽车尾气以汽油为例分析中的和碳氢化合物及、等氮氧化物转化为无毒物质。试写出与氮氧化物反应的化学方程式氮氧化物以表示。
成果展示
根据资料信息,你觉得最理想的燃料是什么?你将以哪一种能量转换方式进行利用?
常见燃料的热值
物质
热值
物质
热值
物质
热值
甲烷
氢气
木材
乙炔
煤气
烟煤
苯
正异丁烷
无烟煤
乙醇
汽油
标准煤
萘
柴油
甲醇
15.甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度,在一定条件下会达到平衡状态。
Ⅰ甲组:取的溶液于试管中,滴加的溶液,发生反应:。为了证明该反应具有一定的限度,他们设计了如下实验:取少量反应液,滴加溶液,发现有少量的黄色沉淀生成,证明反应物没有反应完全;再取少量反应液,加入少量,振荡,发现层显浅紫色,因为更易溶于,即证明有生成。结合的结论,他们得出结论:该反应具有一定的可逆性,在一定条件下会达到反应限度。
指导老师指出上述实验中不合理,你认为原因是 ,改进的方法是 。
有人认为步骤适合检验生成较多的情况,还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了,这种方法是 。
Ⅱ乙组:取的溶液于试管中,发现滴入的溶液后就不再产生白色沉淀了,发生的反应是。请设计一个简单的实验,确认上述反应具有可逆性和反应限度,简要写出实验步骤和结论: 。
B卷
1.下列图片所示内容的能量转化方式主要为化学能转化为热能的是 ( )
A.钻木取火
B.电炉取暖
C.酒精燃烧
D.手机充电
2.我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程。该历程示意图如图所示,下列说法错误的是( )
A. 该反应可缓解温室效应
B. 该反应中属于电解质
C. 该反应中催化剂的作用为增加的产量
D. 该反应的化学方程式为
3.向绝热恒容密闭容器中通入和,一定条件下使反应达到平衡,在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是( )
A. 反应在点、均达到最大值
B. 的浓度:点小于点
C. 当容器内压强保持不变时,该反应达到平衡状态
D. 反应物的总能量低于生成物的总能量
4.一定温度下,可逆反应在体积固定的密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是 ( )
单位时间内生成,同时生成
每消耗氧气,同时生成
混合气体的压强不再改变
混合气体的颜色不再改变
混合气体的平均相对分子质量不再改变
混合气体的密度不再改变
A. B. C. D.
5.一定条件下,在容积为的刚性容器中发生反应:,反应过程如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A. 时,正、逆反应速率相等
B. 曲线表示的物质的量随时间变化的关系
C. ,的平均反应速率
D. ,的平均反应速率
6.温度一定时,在某恒压容器中发生反应,部分反应物和生成物的物质的量随时间变化如图所示曲线、。下列说法正确的是 ( )
A. 时,反应达平衡状态
B. 时刻反应速率:
C. 反应过程中,容器内气体的质量保持不变
D. 平衡后充入,此时化学反应速率增大
7.利用太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示:
下列说法错误的是 ( )
A. 过程中实现了光能转化为化学能
B. 氢能资源丰富,属于可再生能源
C. 过程Ⅰ吸收能量,过程Ⅱ释放能量
D. 反应的能量变化如图所示
8.下列关于如图装置的叙述,正确的是 ( )
A. 锌是负极,反应过程中铜片质量逐渐减少
B. 该装置中,电流方向是从锌片经导线流向铜片
C. 工作一段时间后,电解质溶液的质量增加
D. 该电池工作时,有大量在铜片表面被氧化成
9.在密闭容器中,控制不同温度,分别加入和,发生反应。测得随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是 ( )
组别
温度
A. 组别中,内,的反应速率为
B. 由实验数据可知,实验控制的温度:
C. 时,表格中对应的浓度为
D. 内,的反应速率:
10.硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如图。下列说法中错误的是 ( )
A. 过程、均需要吸收能量
B. 总反应方程式可以表示为
C. 过程中,只形成了键
D. 反应前后催化剂的质量和化学性质没有改变
11.一定温度下,在的密闭容器中,、、三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列描述不正确的是 ( )
A. 反应的化学方程式为
B. 从反应开始到,的物质的量减少了
C. 时该反应达到平衡状态
D. 从反应开始到,用表示的反应速率为
12.下列实验操作和现象能达到实验目的的是 ( )
选项
实验操作和现象
实验目的
向两支盛有溶液的试管中分别加入溶液和溶液,溶液中产生气泡速率快
验证催化分解效果优于
两个盛有和混合气体的圆底烧瓶分别浸泡在和的水中,的水中烧瓶里气体的颜色比较浅
验证调控温度可以改变可逆反应进行的程度
向稀硫酸中加入粒,有气泡冒出,再加入几滴溶液,产生气泡的速率加快
验证是与稀硫酸反应的催化剂
向酸性高锰酸钾溶液中通入气体后,酸性高锰酸钾溶液褪色
验证气体中一定含 有
13.人们通过化学方法可以开辟新能源和提高能源的利用率,根据情景回答下列问题:
工业合成氨反应是放热的可逆反应。已知完全反应生成可放出热量。如果将和足量混合,使其充分反应,放出的热量 填“大于”“小于”或“等于”。
在容积为的密闭容器内模拟工业合成氨,反应经过后,生成
用表示的化学反应速率为 ;
一定条件下,能说明该反应进行到最大限度的是 。
的转化率达到最大值
、和的分子数之比为::
体系内气体的密度保持不变
体系内物质的平均相对分子质量保持不变
某实验小组进行如图甲所示实验。请判断中的温度 填“升高”或“降低”。反应过程 填“”或“”的能量变化可用图乙表示。
14.Ⅰ碳中和作为一种新型环保形式可推动全社会绿色发展。我国争取年前实现碳中和,科学家正在研究建立如下图所示的二氧化碳新循环体系。
回答下面问题:
结合图示,下列说法正确是 填序号
燃烧时化学能可以转化为热能
光能或电能可以转化为化学能
无机物和有机化合物可以相互转化
减少碳排放有利于缓解全球变暖
风电、光伏发电等新能源的开发和使用可减少碳排放
Ⅱ复合催化是工业合成甲醇的重要反应,在密闭容器中,充入和,在催化剂、的条件下发生反应。部分反应物和产物随时间变化,如下图所示:
该反应的化学方程式为 。
反应开始至末,以的浓度变化表示该反应的平均速率是
下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 。
单位时间内消耗,同时生成
的物质的量保持不变
密闭容器内气体压强不发生变化时
密闭容器中不发生变化时
在不改变上述反应条件催化剂、温度、容器和的物质的量,要增大反应速率,还可以采取的措施是 。
写出甲醇充分燃烧的化学方程式 。该反应在特殊装置中可以实现原电池反应,分析原因是 。惰性负极上应当通入的物质是 填化学式。
15.汽车尾气中含有、等有害气体。
汽车尾气中生成过程的能量变化示意图如图:
通过图示信息可判断该反应是______填“吸热”或“放热”反应,判断的依据是______。
利用催化技术可将汽车尾气中的和转化为和。
该反应的化学方程式为______。
某温度下,在的密闭容器中通入和,测得不同时间的浓度如表:
时间
用的浓度变化表示反应由开始到时的平均反应速率为______;若恒温下保持起始投料量相同,容器体积变为,则该反应的速率会______
填“增大”、“减小”或“不变”。
下列可以表明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是______填序号。
容器中的气体压强保持不变
、、、的浓度之比为:::
的浓度不再改变
相同时间内,反应消耗的同时消耗
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第六章 化学反应与能量
第3讲 整理与复习
【复习目标】
1.知道化学反应中的能量变化及原因。
2.知道化学能可以转化为电能及转化装置。
3.知道化学反应速率及影响因素,认识化学平衡状态及其特征。
【教材追踪】
目标一:知道化学反应中的能量变化及原因。
任务:回顾化学反应与热能的知识,完成下列问题。
1.化学反应中能量变化的本质是化学键的断裂和形成,其中断键吸收能量,成键放出能量。
2.化学反应中能量变化与反应物、生成物能量的关系(从宏观角度认识):
(1)反应物的总能量 > 生成物的总能量,反应放出能量(放热反应)。
(2)反应物的总能量 < 生成物的总能量,反应吸收能量(吸热反应)。
3.化学反应中能量变化与反应物、生成物键能的关系(从微观角度认识):
(1)反应物的总键能 < 生成物的总键能,反应放出能量(放热反应)。
(2)反应物的总键能 > 生成物的总键能,反应吸收能量(吸热反应)。
4.反应中化学能与热能的相互转化
(1)化学能转化为热能——放热反应
常见的放热反应:
a.所有的燃烧反应;
b.大多数的化合反应;
c.酸碱中和反应;
d.金属与酸或水的反应;
e.缓慢的氧化反应;
f.其他。
(2)热能转化为化学能——吸热反应
常见的吸热反应:
①以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应,如:C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g) ;
②铵盐和碱的反应,如Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O;
③大多数分解反应,如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等;
④其他。
针对训练1:下列说法正确的是( )
A.化学键的变化必然会引起能量变化,所以,能量变化也一定会引起化学变化
B.所有化学变化的能量都可以通过原电池转化为电能
C.所有化学变化一定遵循质量守恒和能量守恒
D.化学变化一定会引起物质种类的变化,所以体系内物质种类变化一定发生了化学变化
【答案】C
【解析】因物质三态之间的转变也存在热量的变化,而物质三态之间的转变是物理变化,故A错误;只有自发进行的氧化还原反应,才可以通过反应将化学能转变为电能,故B错误;因化学反应中不仅质量守恒而且能量守恒,故C正确;因核变化虽然产生了新物质,但不是化学反应,故D错误。
针对训练2:某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应
B.三种化合物中C最稳定
C.A与C的能量差为E4
D.AB的反应,反应条件一定要加热
【答案】B
【解析】根据反应能量曲线图可知,能量大小为B>A>C,故AB、BC两步反应分别为吸热反应、放热反应,其中A、C的能量差为ΔH,C的能量最低,C最稳定,A项、C项错误,B项正确;吸热反应不一定需要加热,D项错误。
目标二:知道化学能可以转化为电能及转化装置。
任务:回顾化学反应与电能的知识,完成下列问题。
1.原电池
(1)原电池:将化学能直接转化为电能的装置。
(2)原电池的工作原理:通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。
(3)构成原电池的条件:
a.自发进行的氧化还原反应。
b.两电极,一般是活泼性不同的两电极。
c.形成闭合回路
d.电解质溶液
(4)电极名称及发生的反应:
负极:较活泼的金属作负极,负极 电子流出,发生 氧化 反应;
正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极 电子流入,发生 还原 反应。
2.发展中的化学电源(只要求了解正负极材料、电解质溶液和其用途)
(1)干电池(一次电池):活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。如:Cu-Zn原电池、锌锰干电池。
(2)充电电池(二次电池):两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。
注:二次电池的充放电规律:充电的目的是使电池恢复其供电能力,因此负极应与电源的负极相连以获得电子,可简记为负接负后作阴极,正接正后作阳极。
(3)燃料电池:两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H2、CH4燃料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)。
针对训练1:如图,在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为:X→外电路→Y
B.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
【答案】B
【解析】根据电子流向可知,X为负极,发生氧化反应,Y为正极,发生还原反应,根据原电池原理,金属X的金属性强于Y,A. X为负极,Y为正极,外电路的电流方向为:Y→外电路→X,A错误;B. 根据原电池原理,若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y,B正确;C. X极为负极,发生的是氧化反应,Y极上发生的是还原反应,C错误;D. 若两电极分别为Fe和碳棒,负极与电解质溶液发生反应,则X为Fe,Y为C,D错误;答案为B。
针对训练2:可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是( )
A.上图是太阳能光伏发电原理图,图中A极为正极
B.风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
C.推广可再生能源有利于经济可持续发展
D.光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能
【答案】A
【解析】在原电池的外电路中,电流由正极流向负极,由图中的电流方向可判断A极为负极,A符合题意;风能、太阳能、生物质能在短时间内能形成,属于可再生能源,B不符合题意;推广可再生能源有利于经济可持续发展,C不符合题意;光伏电池发电是将光能直接转化为电能,D不符合题意。
针对训练3:某学生将电流表用导线与两个电极连接在一起,再将两个电极同时插入某种电解质溶液中,能观察到有电流产生的是( )
A.用铜片、铅笔芯作电极插入稀硫酸中
B.用两个铜片作电极插入硝酸银溶液中
C.用锌片、铜片作电极插入番茄中
D.用铜片、铁片作电极插入酒精中
【答案】C
【解析】要构成原电池,除要形成闭合回路外,还需要有两个活动性不同的电极,其中一个电极要能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。A项,铜、石墨与稀硫酸均不反应;B项,电极材料相同;D项,酒精是非电解质;;C项,一些水果中含有有机酸,其汁液可作电解质溶液。
目标三:知道化学反应速率及影响因素,认识化学平衡状态及其特征。
任务:回顾化学反应的速率与限度相关知识,完成下列问题。
1.化学反应的速率
(1)表示方法:化学反应速率通常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。
计算公式:v(B)=
单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
表示化学反应速率的注意事项
a.在同一个化学反应中,无论选用反应物还是生成物来表示化学反应速率,其值均为正值。
b.化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率,而不是瞬时反应速率。
c.在同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其数值可能相同也可能不相同,但它们表示的意义却是完全相同的。因此,表示化学反应速率时,必须指明用哪种物质作标准。
同一段时间内用不同物质表示的反应速率比值等于各物质化学方程式中的化学计量数之比。如反应mA+nB=pC+qD的v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= m∶n∶p∶q
d.由于在反应中纯液体和固体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
(2)影响化学反应速率的因素:
影响因素
规律
内因
反应物本
身的性质
反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越大;反之化学反应速率越小
外因
浓度
增大反应物的浓度,化学反应速率增大 ;减小反应物的浓度,化学反应速率减小
温度
升高温度,化学反应速率增大 ;降低温度,化学反应速率减小
压强
对有气体参加的反应,增大压强(缩小容器体积),化学反应速率加快 ;减小压强(增大容器体积),化学反应速率减小 。
催化剂
一般地,使用催化剂能改变化学反应速率
固体的表面积
增大固体反应物的表面积,化学反应速率增大
其他
光照、溶剂、形成原电池等,也能影响化学反应速率
2.化学反应的限度——化学平衡状态
(1)可逆反应
①定义:在同一条件下,既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
②特点:①二同:a.相同条件下;b.正、逆反应同时进行。②一小:反应物与生成物同时存在;任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
③表示:在方程式中用“”表示。
(2)化学平衡
化学平衡状态:在一定条件下,当一个可逆反应进行到 正向反应速率与逆向反应速率相等 时,反应物和生成物的浓度不再改变 ,达到表面上静止的一种“平衡状态”,这就是这个反应所能达到的限度,即化学平衡状态。
(3)化学平衡状态的特征
①逆 :化学平衡研究的对象是可逆反应。
②等 :达到平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等,但不等于0。即v正=v逆。
③动 :动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应仍在不断进行。即v正=v逆≠0。
④定 :达到平衡状态时,各组分的浓度保持不变,各组成成分的含量保持一定。
⑤变 :当条件变化时,原平衡被破坏,在新的条件下会重新建立新的平衡。
3、化学反应条件的控制
(1)目的:促进有利的化学反应,抑制有害的化学反应。
(2)基本措施
①改变化学反应速率:改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。
②改变可逆反应进行的限度:改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。
(3)考虑因素:控制反应条件的成本和实际可能性。
针对训练1:下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物或生成物的浓度变化量
B.化学反应速率是指某一时刻,某种反应物的瞬时速率
C.在反应过程中,反应物的浓度逐渐减少,所以用反应物表示的化学反应速率为负值
D.同一反应,用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比
【答案】D
【解析】化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物的浓度增加量来表示。固体和纯液体的浓度为常数,不用来表示速率,所以A错;化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率,所以B错;反应物浓度的减少量或生成物的浓度增加量,都为正值,所以反应速率都为正值,C错。
针对训练2:一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率相等
D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1
【答案】D
【解析】平衡浓度之比为1∶3,转化浓度之比亦为1∶3,故起始浓度之比c1∶c2=1∶3,A、C错误;平衡时Y生成表示逆反应,Z生成表示正反应且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2,B错误;由可逆反应的特点可知0<c1<0.14 mol·L-1,D正确。
针对训练3:一定温度下,可逆反应3X(g)+Y(g)2Z(g)达到限度的标志是( )
A.单位时间内生成3n mol X,同时消耗n mol Y
B.X的生成速率与Z的生成速率相等
C.X、Y、Z的浓度相等
D.X、Y、Z的分子数之比为3∶1∶2
【答案】A
【解析】A.单位时间内生成3n molX时也生成n molY,同时消耗n molY,所以Y的正逆反应速率相等,故A正确;B.正逆反应速率相等指同一种物质的正逆反应速率相等,故B错误;C. X、Y、Z的浓度与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关,不能确定是否达到平衡,故C错误;D.达平衡时,X、Y、Z三种物质的分子数之比可能是3∶1∶2,也可能不是3∶1∶2,这要看反应开始时加入的A、B、C三种物质是否按3∶1∶2比例而定,故D错误;故选A。
针对训练4:化学反应条件的控制具有重要的现实意义。下列选项中,反应条件的控制不恰当的是( )
A.为防止铁生锈,在其表面涂一层防锈油漆
B.为防止火灾,在面粉厂加油站等场所要严禁烟火
C.为加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降温加快H2O2的分解速率
【答案】D
【解析】A.防止铁生锈,可以在其表面涂一层防锈油漆,阻止铁与潮湿的空气接触,故A不选;B.面粉厂、纺纱厂、加油站周围的空气中漂浮着可燃性的气体或粉尘,遇明火可能会发生爆炸,所以面粉厂、纺纱厂、加油站均要严禁烟火,故B不选;C.加入MnO2,对KClO3的分解起催化作用,所以加快化学反应速率,故C不选;D.降温会减慢H2O2的分解速率,反应条件的控制不恰当,故D选;故选D。
【能力进阶】
【跟进训练】
A卷
1.(2026·四川省·同步练习)下列有关能源的说法错误的是 ( )
A. 风能是人类通过风车等工具获取的能源,但属于一次能源
B. 在新能源时代,核能、太阳能、氢能将成为主要能源
C. 月球土壤中含有丰富的质量数为的氦,它可作为未来核能的重要原料
D. 原电池把化学能直接转化为电能,所以由原电池提供的电能是一次能源
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】风能是直接从自然界中取得的能源,属于一次能源,原电池提供的电能是由化学能转化而得到的,不是直接获得的,属于二次能源;随着时代的发展,化石能源逐渐枯竭,所以新能源时代污染小的核能、太阳能、氢能将成为主要能源。
2.(2026·全国·单元测试)下列我国科技创新的产品设备在工作时,由化学能转变成电能的是 ( )
A.长征三号乙运载火箭用偏二甲肼为燃料
B.嫦娥四号月球探测器上的太阳能电池板
C.和谐号动车以飞驰
D.世界首部可折叠柔屏手机通话
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】火箭升空时,将燃料的化学能转化为火箭的机械能,A错误;太阳能电池板,将太阳能转化为电能,B错误;动车在行驶时主要是电能转化为机械能,C错误;手机电池放电时将化学能转化为电能,D正确。
3.(2026·四川省·同步练习)反应在密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了,则此反应的速率可表示为 ( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】高中化学(默认)
【解析】根据题意可知的反应速率, D错误;根据反应的速率之比等于化学计量数之比,则, A错误;, B错误;
, C正确。
4.(2026·四川省·同步练习)反应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增大的是 ( )
增加的量
将容器的体积缩小一半
保持体积不变,充入使体系压强增大
保持体积不变,充入水蒸气使体系压强增大
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】是固体,增加其用量,浓度不变,反应速率不变,不符合题意;将容器的体积缩小一半,反应体系中气体物质的浓度增大,则化学反应速率增大,符合题意;保持体积不变,充入使体系压强增大,但各物质的浓度不变,反应速率不变,不符合题意;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,符合题意。综上分析,选D。
5.(2026·四川省·同步练习)科学家利用反应,可实现氯的循环利用,已知:该反应中被完全氧化时,放出热量。其中,断裂中氧氧键需要吸收能量。则下列说法正确的是 ( )
A. 反应放出热量的多少与反应物的质量大小无关,和反应物、生成物本身能量有关
B. ,若有被完全氧化,则放出的热量小于
C. 形成中的氯氯键吸收 热量
D. 若,则断开所需能量比断开所需能量少
【答案】B
【知识点】高中化学(默认)
【解析】 同一种物质由固态转化为液态或气态时吸热,并且反应物的质量越大,放热反应放出的热量越多,故反应放出热量的多少与反应物的质量大小以及反应物、生成物本身能量有关,A错误;由题意可知,被完全氧化时,放出热量,液态转化为气态时吸收热量,则被完全氧化,放出的热量小于,B正确;新键形成释放能量,由题图可知,形成中的氯氯键放出热量,C错误;根据新键形成放出的能量旧键断裂吸收的能量放出的热量,则,则,则断开所需能量比断开所需能量多,D错误。
6.(2026·广东省·同步练习)下列说法正确的是( )
A. 对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
B. 与水反应时,增大水的用量,化学反应速率明显增大
C. 糕点包装内放置除氧剂以延长食品保质期,体现了浓度对反应速率的影响
D. 等质量的锌粒、锌粉分别与等浓度的稀硫酸反应,化学反应速率相同
【答案】C
【知识点】高中化学(默认)
【解析】项,反应快慢与反应现象没有必然联系,错误;项,与水反应时,增大水的用量,由于水是纯液体,因此化学反应速率没有明显的变化,错误;项,糕点包装袋里放置除氧剂,降低包装袋内氧气浓度,反应速率变小,体现了浓度对反应速率的影响,正确;项,固体和液体发生化学反应时,接触面积越大反应速率越大,因此等质量的锌粒、锌粉分别与等浓度的稀硫酸反应,后者化学反应速率大,错误。
7.(2026·全国·单元测试)变量控制是科学研究的重要方法。相同质量的铁与足量硫酸溶液分别在下列条件下发生反应,开始阶段化学反应速率最大的是 ( )
选项
铁的状态
片状
粉状
片状
粉状
温度
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】项,接触面积最小、温度最低,反应速率最小;项,接触面积大,但温度较低;项,温度高,但接触面积小;项,同时具备最大接触面积和更高温度,反应速率最大。
8.(2026·全国·单元测试)下列说法正确的是 ( )
A. 镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B. 燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C. 化学电池的反应基础是氧化还原反应
D. 锌锰干电池正极材料是锌,负极材料是石墨
【答案】C
【知识点】高中化学(默认)
【解析】 镍氢电池、锂离子电池是二次电池,碱性锌锰干电池为一次电池,A错误;燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等,产物多为、等,不污染环境,B错误;化学电池是将化学能转变为电能的装置,有电子的转移,反应实质为氧化还原反应,所以化学电池的反应基础是氧化还原反应,C正确;锌锰干电池负极材料是锌,正极材料是石墨,D错误。
9.(2026·广西壮族自治区北海市·期末考试)碱性锌锰电池的总反应为,电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A. 电池工作时,发生氧化反应
B. 电池工作时,通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低,不利于电池放电
D. 反应中每生成,转移电子数为
【答案】C
【知识点】高中化学(默认)
【解析】略
10.(2026·广东省·同步练习)贮备电池具有下列特点:日常将电池的一种组成部分如电解质溶液与其他部分隔离备用;使用时电池可迅速被激活并提供足量电能。贮备电池主要用于应急救援和武器系统等。电池是一种可被海水激活的贮备电池。下列说法错误的是 ( )
A. 电池放电时由正极向负极迁移
B. 正极反应为
C. 负极可能发生副反应:
D. 若将镁换成锌,同样可以构成贮备电池
【答案】B
【知识点】高中化学(默认)
【解析】电池放电时阴离子向负极移动、阳离子向正极移动,所以由正极向负极迁移,项正确;电池放电时,正极发生还原反应,是难溶物,电极反应式为,项错误;镁是活泼金属,能与水反应,所以可能发生副反应,项正确;锌为活泼金属,若将镁换成锌,也可构成贮备电池,项正确。
11.(2026·广东省·同步练习)下列图示与对应的叙述相符的是 ( )
A. 图甲装置,由于比活泼,所以为负极
B. 图乙装置,放电时,极表面的被氧化,极质量减小
C. 图丙装置是一种绿色环保、能量利用率可达到的化学电源
D. 图丁可以表示足量锌粉与稀硫酸反应时产生的物质的量随时间的变化,虚线表示加少量固体
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】图甲装置中,尽管比活泼,但与氢氧化钠溶液不反应,铝能与氢氧化钠溶液反应,铝失去电子被氧化,为负极,项错误;图乙装置为原电池,放电时极作正极,得到电子被还原生成硫酸铅固体,正极质量会增加,项错误;图丙装置是一种绿色环保的氢氧燃料电池,但其能量利用率达不到,项错误;足量锌粉与稀硫酸反应时加少量,锌置换出铜,形成铜锌原电池,反应速率增大,但由于锌过量,所以最终生成氢气的总量不变,项正确。
12.(2026·广东省·同步练习)在恒容密闭容器中充入气体和气体,在一定温度下发生反应,达到平衡时,经测定生成了,的浓度为,下列判断正确的是 ( )
A.
B. 反应达到平衡状态时,的转化率为
C. 混合气体的密度不变时,反应达到平衡状态
D. 当时,反应达到平衡状态
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】达到平衡时,生成了,此时的物质的量为,由可知,,项错误;平衡时,根据化学方程式可知,所以的转化率为,项错误;容器容积不变,混合气体的质量不变,故混合气体的密度始终不变,即混合气体的密度不变不能判断反应是否达到平衡状态,项错误;可逆反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,故,又,故,项正确。
13.(2026·广东省·同步练习)元末陶宗仪辍耕录中记载:“杭人削松木为小片,其薄为纸,熔硫磺涂木片顶端分许,名曰发烛,盖以发火及代灯烛用也。”下列有关说法错误的是 ( )
A. 将松木削薄为纸片状有助于发火和燃烧
B. “发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性
C. “发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化
D. 硫黄是“发烛”发火和燃烧反应的催化剂
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】将松木削薄为纸片状可增大可燃物与空气的接触面积,有助于发火和燃烧,项正确;“发烛”具有可燃性,“发烛”发火和燃烧利用了物质的可燃性,项正确;“发烛”发火和燃烧时化学能转化为光能、热能等,即伴随着不同形式的能量转化,项正确;硫黄也能燃烧,不是催化剂,项错误。
14.(2026·四川省·同步练习)车用燃料的选择
选择依据。
化学键角度:断裂旧化学键吸收能量少,形成新化学键释放能量多。
燃料在汽缸工作环境:燃料燃烧易控制,不爆燃,能完全燃烧。
其他因素:要参考燃料的来源、价格,生成物对环境的影响等因素。
车用燃料初选。
研究方向:基于能量变化体会车用燃料的选择
问题:梳理车用燃料的进化史,思考燃料中能量转化形式是什么?行驶速度和距离提升的根本原因是什么?
问题:庚烷是汽油的主要成分之一,已知庚烷在汽缸中会发生反应:,其能量变化如图所示。
试用能量变化图像表示庚烷燃烧释放能量的过程。
问题:比较庚烷和乙醇热值大小。已知乙醇热值为
问题:如图为三种可燃物在空气中燃烧的能量变化示意图,根据图示,你认为哪种作为汽车燃料较好?为什么?
研究方向:基于物质变化优化车用燃料
问题:爆震是燃料在不该点燃时提前爆炸的现象,爆震会使发动机动力下降或损坏、油耗增加、排放恶化。辛烷值是燃油抗爆震的指标,辛烷值越高,抗爆震性越强。
化合物
辛烷值
化合物
辛烷值
正辛烷
异辛烷
正庚烷
乙醇
四乙基铅可提高燃油的辛烷值,是普遍使用的燃油添加剂,这种做法有何问题?
问题:三元催化器可将燃油汽车尾气以汽油为例分析中的和碳氢化合物及、等氮氧化物转化为无毒物质。试写出与氮氧化物反应的化学方程式氮氧化物以表示。
成果展示
根据资料信息,你觉得最理想的燃料是什么?你将以哪一种能量转换方式进行利用?
常见燃料的热值
物质
热值
物质
热值
物质
热值
甲烷
氢气
木材
乙炔
煤气
烟煤
苯
正异丁烷
无烟煤
乙醇
汽油
标准煤
萘
柴油
甲醇
【答案】
化学能转化为热能;燃料热值提高、发动机技术提高等
庚烷完全燃烧产生和水蒸气释放的能量为,热值约为,大于乙醇
可燃物;燃烧过程释放的能量多,达到燃点所需的能量最少
铅是重金属,会造成空气污染
氢气;利用原电池先将化学能转化为电能
【知识点】高中化学(默认)
【解析】略
15.(2026·四川省·同步练习)甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度,在一定条件下会达到平衡状态。
Ⅰ甲组:取的溶液于试管中,滴加的溶液,发生反应:。为了证明该反应具有一定的限度,他们设计了如下实验:取少量反应液,滴加溶液,发现有少量的黄色沉淀生成,证明反应物没有反应完全;再取少量反应液,加入少量,振荡,发现层显浅紫色,因为更易溶于,即证明有生成。结合的结论,他们得出结论:该反应具有一定的可逆性,在一定条件下会达到反应限度。
指导老师指出上述实验中不合理,你认为原因是 ,改进的方法是 。
有人认为步骤适合检验生成较多的情况,还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了,这种方法是 。
Ⅱ乙组:取的溶液于试管中,发现滴入的溶液后就不再产生白色沉淀了,发生的反应是。请设计一个简单的实验,确认上述反应具有可逆性和反应限度,简要写出实验步骤和结论: 。
【答案】该反应中溶液过量,无论反应是否存在一定限度,滴加溶液都会生成沉淀
取少量反应液,滴加溶液,若出现红色,则证明还有未完全反应
取少量反应液,滴加淀粉溶液,若溶液变蓝色,说明生成了
取上层清液少许于试管中,滴加的溶液,若产生白色沉淀,则说明反应有一定的可逆性和反应限度
【知识点】可逆反应与反应限度、常见物质(离子)的检验、化学实验方案的设计与评价
【解析】甲组实验不合理,因为所加的是过量的,不能通过检验存在证明反应的可逆性,要证明反应具有一定的限度,应检验反应后的溶液中是否含有,因此可用溶液检验。乙组从反应物的量的角度考虑,溶液过量,若反应无可逆性,则沉淀完全,若反应有一定的可逆性,则没有完全沉淀,故可用来证明存在。
B卷
1.(2026·全国·单元测试)下列图片所示内容的能量转化方式主要为化学能转化为热能的是 ( )
A.钻木取火
B.电炉取暖
C.酒精燃烧
D.手机充电
【答案】C
【知识点】高中化学(默认)
【解析】钻木取火主要是机械能转化为热能,不符合题意;电炉取暖主要是电能转化为热能,不符合题意;酒精燃烧主要是化学能转化为热能,符合题意;手机充电主要是电能转化为化学能,不符合题意。
2.(2025·安徽省·单元测试)我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程。该历程示意图如图所示,下列说法错误的是( )
A. 该反应可缓解温室效应
B. 该反应中属于电解质
C. 该反应中催化剂的作用为增加的产量
D. 该反应的化学方程式为
【答案】C
【知识点】化学反应的反应热与焓变、电解质的概念、影响速率的因素、环境保护与绿色化学
【解析】A.、均属于温室气体,该反应将和转化为,可缓解温室效应,项正确;
B.该反应中、均属于非电解质,属于电解质,项正确;
C.该反应中催化剂的作用为改变该反应的化学反应速率,项错误;
D.该反应的化学方程式为,项正确;
故选C。
3.(2025·河北省·月考试卷)向绝热恒容密闭容器中通入和,一定条件下使反应达到平衡,在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是( )
A. 反应在点、均达到最大值
B. 的浓度:点小于点
C. 当容器内压强保持不变时,该反应达到平衡状态
D. 反应物的总能量低于生成物的总能量
【答案】C
【知识点】化学平衡状态、与化学反应速率有关的图像分析、放热反应和吸热反应
【解析】由图可知,该反应正反应速率随时间先增加后减小,该反应气体分子数不变,在绝热恒容密闭容器中进行,正反应速率先增加是反应放出的热量使体系温度升高,则该反应为放热反应,温度升高对加快正反应速率的影响大于反应物浓度下降对正反应速率下降的影响;后减小则是反应物浓度下降对正反应速率下降的影响大于温度升高对加快正反应速率的影响。
A.反应在点正反应速率达到最大值,此时反应物浓度下降对正反应速率下降的影响等于温度升高对加快正反应速率的影响,但体系未达到平衡,未达到最大值,A错误;
B.该反应通入和,随反应的进行,的浓度逐渐下降,则:点大于点,B错误;
C.该反应在绝热恒容密闭容器中进行,反应中气体物质的分子数没有发生改变,反应过程体系温度的改变使体系压强发生改变,故当容器内压强保持不变时,该反应达到平衡状态,正确;
D.据分析,该反应是放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,D错误;
故选C。
4.(2025·吉林省·期末考试)一定温度下,可逆反应在体积固定的密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是 ( )
单位时间内生成,同时生成
每消耗氧气,同时生成
混合气体的压强不再改变
混合气体的颜色不再改变
混合气体的平均相对分子质量不再改变
混合气体的密度不再改变
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】化学平衡状态
【解析】【分析】
本题考查化学平衡,难度一般,理解化学平衡特征是解题关键。
【解答】单位时间内生成 ,同时生成 ,说明反应,正确;,说明反应,正确;每消耗氧气,即氧气,同时生成,即,说明反应,正确;反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的压强不变说明达到平衡状态,正确;混合气体的颜色不再改变,说明气体的浓度不变,达到平衡状态,正确;反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的物质的量不变,则混合气体的平均相对分子质量不再改变,正确;反应在体积固定的密闭容器中进行,气体的总质量及容器的体积始终不变,混合气体的密度始终不改变,密度不变不能作为达到平衡状态的标志,错误。
5.(2026·四川省·同步练习)一定条件下,在容积为的刚性容器中发生反应:,反应过程如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A. 时,正、逆反应速率相等
B. 曲线表示的物质的量随时间变化的关系
C. ,的平均反应速率
D. ,的平均反应速率
【答案】B
【知识点】高中化学(默认)
【解析】反应达到第一次平衡状态时,、的物质的量变化量分别为,,、的物质的量变化量之比等于化学计量数之比,为,则曲线表示的物质的量随时间变化的关系,曲线表示的物质的量随时间变化的关系。时,题给反应没有达到平衡状态,正、逆反应速率不相等,A错误;由分析可知,B正确;,的平均反应速率
, C错误;,的平均反应速率
,根据同一反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比知,用表示的反应速率为,D错误。
6.(2026·四川省·同步练习)温度一定时,在某恒压容器中发生反应,部分反应物和生成物的物质的量随时间变化如图所示曲线、。下列说法正确的是 ( )
A. 时,反应达平衡状态
B. 时刻反应速率:
C. 反应过程中,容器内气体的质量保持不变
D. 平衡后充入,此时化学反应速率增大
【答案】B
【知识点】高中化学(默认)
【解析】由图可知,时刻以后,反应物、生成物的物质的量还在发生改变,即此时反应未达到平衡状态,A错误;在时刻,,结合方程式和转化关系可知、分别表示和的物质的量随时间的变化,此时反应正向进行,未达到平衡状态,故,由反应计量关系可知,故存在,B正确;反应物呈固态,随着反应正向进行,气体的质量增加,故反应过程中,容器内气体的质量发生改变,C错误;恒压容器内,平衡后充入,容器容积变大,则各组分的浓度变小,此时化学反应速率变小,D错误。
7.(2026·四川省·同步练习)利用太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示:
下列说法错误的是 ( )
A. 过程中实现了光能转化为化学能
B. 氢能资源丰富,属于可再生能源
C. 过程Ⅰ吸收能量,过程Ⅱ释放能量
D. 反应的能量变化如图所示
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】项,水分解成氢气和氧气需要吸收能量,则用太阳光在新型复合催化剂表面高效分解水过程中实现了光能转化为化学能,正确;项,水分解产生氢气和氧气,氢气和氧气反应生成水,则氢能资源丰富,属于可再生能源,正确;项,过程Ⅰ为化学键断裂过程,吸收能量,过程Ⅱ为化学键形成过程,释放能量,正确;项,反应时吸收能量,与题图不符,错误。
8.(2026·四川省·同步练习)下列关于如图装置的叙述,正确的是 ( )
A. 锌是负极,反应过程中铜片质量逐渐减少
B. 该装置中,电流方向是从锌片经导线流向铜片
C. 工作一段时间后,电解质溶液的质量增加
D. 该电池工作时,有大量在铜片表面被氧化成
【答案】C
【知识点】高中化学(默认)
【解析】锌的金属性强于铜的,该原电池中锌是负极,铜是正极,在正极放电,反应过程中铜片质量不变,锌片质量逐渐减少,A错误;电池工作时,电流方向是从正极铜片经导线流向负极锌片,B错误;工作一段时间后,结合总反应可知,电解质溶液的质量增加,C正确;该电池工作时,正极上有大量在铜片表面被还原成,D错误。
9.(2026·全国·单元测试)在密闭容器中,控制不同温度,分别加入和,发生反应。测得随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是 ( )
组别
温度
A. 组别中,内,的反应速率为
B. 由实验数据可知,实验控制的温度:
C. 时,表格中对应的浓度为
D. 内,的反应速率:
【答案】C
【知识点】高中化学(默认)
【解析】 组别中内,消耗,则的反应速率
,项错误;根据实验数据可知内,组别、中的物质的量变化量分别为和,根据其他条件相同时,温度越高反应速率越快,可知实验控制的温度:,项错误;组别在时,已达到平衡状态,消耗,则消耗,此时,项正确;根据题表中数据可知内,组别、中减少的物质的量分别为和,则的反应速率:,项错误。
10.(2026·全国·单元测试)硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如图。下列说法中错误的是 ( )
A. 过程、均需要吸收能量
B. 总反应方程式可以表示为
C. 过程中,只形成了键
D. 反应前后催化剂的质量和化学性质没有改变
【答案】C
【知识点】高中化学(默认)
【解析】由题图可知,过程、均为断键过程,需要吸收能量,项正确;总反应为硫化氢和甲醇生成水和甲硫醇,总反应方程式可以表示为,项正确;由题图可知,过程中也形成了键,项错误;催化剂可以改变反应速率,且反应前后催化剂的质量和化学性质没有改变,项正确。
11.(2026·全国·单元测试)一定温度下,在的密闭容器中,、、三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列描述不正确的是 ( )
A. 反应的化学方程式为
B. 从反应开始到,的物质的量减少了
C. 时该反应达到平衡状态
D. 从反应开始到,用表示的反应速率为
【答案】D
【知识点】高中化学(默认)
【解析】由题图可知、为反应物,为生成物,反应中、、的物质的量变化量之比为,则反应的化学方程式为,项正确;从反应开始到时,的物质的量减少了,项正确;后各物质的物质的量不再发生变化,说明该反应达到平衡状态,项正确;内,,项错误。
12.(2026·全国·单元测试)下列实验操作和现象能达到实验目的的是 ( )
选项
实验操作和现象
实验目的
向两支盛有溶液的试管中分别加入溶液和溶液,溶液中产生气泡速率快
验证催化分解效果优于
两个盛有和混合气体的圆底烧瓶分别浸泡在和的水中,的水中烧瓶里气体的颜色比较浅
验证调控温度可以改变可逆反应进行的程度
向稀硫酸中加入粒,有气泡冒出,再加入几滴溶液,产生气泡的速率加快
验证是与稀硫酸反应的催化剂
向酸性高锰酸钾溶液中通入气体后,酸性高锰酸钾溶液褪色
验证气体中一定含 有
【答案】B
【知识点】高中化学(默认)
【解析】没有控制单一变量,加入的物质的阳离子和阴离子均不相同,不能确定是哪种离子的影响,A错误;是红棕色气体,而无色,温度低,颜色浅,温度高,颜色深,说明调控温度可以改变可逆反应进行的程度,B正确;与反应生成,、、稀硫酸形成原电池后反应速率加快,不是催化剂,C错误;等气体也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,D错误。
13.(2024·陕西省·期中考试)人们通过化学方法可以开辟新能源和提高能源的利用率,根据情景回答下列问题:
工业合成氨反应是放热的可逆反应。已知完全反应生成可放出热量。如果将和足量混合,使其充分反应,放出的热量 填“大于”“小于”或“等于”。
在容积为的密闭容器内模拟工业合成氨,反应经过后,生成
用表示的化学反应速率为 ;
一定条件下,能说明该反应进行到最大限度的是 。
的转化率达到最大值
、和的分子数之比为::
体系内气体的密度保持不变
体系内物质的平均相对分子质量保持不变
某实验小组进行如图甲所示实验。请判断中的温度 填“升高”或“降低”。反应过程 填“”或“”的能量变化可用图乙表示。
【答案】小于
降低
【知识点】化学平衡状态、化学反应的反应热与焓变、放热反应和吸热反应、化学反应速率及其计算
【解析】合成氨是可逆反应,反应物不能完全转化,所以将和足量混合,使其充分反应,放出的热量小于;
,又因为化学反应中,各物质表示的反应速率之比等于其系数之比,则
的转化率达到最大值,则说明反应达到平衡状态,故正确;
、和的分子数之比为::,不能说明各物质的浓度保持不变,无法说明反应达到平衡状态,故错误;
体系内气体的总质量保持不变,总体积保持不变,则气体的密度始终保持不变,因此密度不变不能说明反应达到平衡状态,故错误;
因反应是气体分子数减小的体系,体系内气体的总质量保持不变,若物质的平均相对分子质量保持不变时,则气体的总物质的量保持不变,可说明反应达到平衡状态,故正确;
与反应吸收热量,则反应后中的温度降低;与盐酸反应放出热量,又从图中能量变化图可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,则可表示反应的能量变化。
本题考查热化学反应中的能量变化、反应速率的计算、化学平衡的判断,为高考常见题型,把握反应中能量变化、速率的计算、化学平衡的应用为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度不大。
14.(2025·安徽省·期末考试)Ⅰ碳中和作为一种新型环保形式可推动全社会绿色发展。我国争取年前实现碳中和,科学家正在研究建立如下图所示的二氧化碳新循环体系。
回答下面问题:
结合图示,下列说法正确是 填序号
燃烧时化学能可以转化为热能
光能或电能可以转化为化学能
无机物和有机化合物可以相互转化
减少碳排放有利于缓解全球变暖
风电、光伏发电等新能源的开发和使用可减少碳排放
Ⅱ复合催化是工业合成甲醇的重要反应,在密闭容器中,充入和,在催化剂、的条件下发生反应。部分反应物和产物随时间变化,如下图所示:
该反应的化学方程式为 。
反应开始至末,以的浓度变化表示该反应的平均速率是
下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 。
单位时间内消耗,同时生成
的物质的量保持不变
密闭容器内气体压强不发生变化时
密闭容器中不发生变化时
在不改变上述反应条件催化剂、温度、容器和的物质的量,要增大反应速率,还可以采取的措施是 。
写出甲醇充分燃烧的化学方程式 。该反应在特殊装置中可以实现原电池反应,分析原因是 。惰性负极上应当通入的物质是 填化学式。
【答案】
通入,增大的浓度
该反应是放热的氧化还原反应
【知识点】化学平衡状态、原电池工作原理、常见能量的转化形式、化学反应速率及其计算
【解析】【小问详解】
物质燃烧时放出热量,化学能可以转化为热能,故正确;
光能通过光合作用可以转化为化学能,电能通过电解可以转化为化学能,故正确;
无机物和有机化合物可以相互转化,如用二氧化碳、氨气合成尿素,故正确;
二氧化碳是温室气体,减少碳排放有利于缓解全球变暖,故正确;
风电、光伏发电等新能源的开发和使用可减少化石燃料燃烧,减少碳排放,故正确;
【小问详解】
和合成甲醇,根据元素守恒,反应方程式为;
【小问详解】
反应开始至末,反应消耗二氧化碳,根据方程式可知,反应消耗,以的浓度变化表示该反应的平均速率是;
【小问详解】
单位时间内消耗,同时生成,不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定平衡,故选;
反应达到平衡状态,各物质浓度保持不变,的物质的量保持不变,说明反应一定达到平衡状态,故不选;
反应前后气体系数和不同,压强是变量,密闭容器内气体压强不发生变化时,反应一定达到平衡状态,故不选;
反应过程中减少、增加,密闭容器中不发生变化时,反应一定达到平衡状态,故不选;
选。
【小问详解】
通入,增大的浓度可以增大反应速率。
【小问详解】
甲醇充分燃烧生成二氧化碳和水,化学方程式为。该反应是放热的氧化还原反应,所以在特殊装置中可以实现原电池反应;负极失电子发生氧化反应,惰性负极上应当通入的物质是。
15.(2026·湖北省·月考试卷)汽车尾气中含有、等有害气体。
汽车尾气中生成过程的能量变化示意图如图:
通过图示信息可判断该反应是______填“吸热”或“放热”反应,判断的依据是______。
利用催化技术可将汽车尾气中的和转化为和。
该反应的化学方程式为______。
某温度下,在的密闭容器中通入和,测得不同时间的浓度如表:
时间
用的浓度变化表示反应由开始到时的平均反应速率为______;若恒温下保持起始投料量相同,容器体积变为,则该反应的速率会______
填“增大”、“减小”或“不变”。
下列可以表明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是______填序号。
容器中的气体压强保持不变
、、、的浓度之比为:::
的浓度不再改变
相同时间内,反应消耗的同时消耗
【答案】吸热;断键吸收能量成键放出能量
;减小
【知识点】化学方程式、化学平衡状态、化学反应能量变化的本质、化学反应速率及其计算、影响速率的因素
【解析】【分析】
本题考查反应热、化学平衡状态的判定,侧重考查计算能力和基础知识检测,把握焓变与物质总键能的计算关系、反应速率的计算及其影响因素、化学平衡状态的判定方法即可解答,题目难度中等。
【解答】
由图可知,该反应为,断裂化学键吸收总能量为,生成释放总能量为,即断键吸收总能量大于成键释放总能量,所以该反应为吸热反应,
故答案为:吸热;断键吸收能量成键放出能量;
催化作用下和反应生成和,化学方程式为,
故答案为:;
根据表中数据可知,开始到时,恒温下保持起始投料量相同,容器体积变为时反应物的浓度减小,则反应速率也减小,
故答案为:;减小;
该反应是气体体积减小的反应,反应正向进行时气体的物质的量减小,恒温恒容条件下容器中气体压强减小,所以容器中气体压强保持不变的状态是平衡状态,故正确;
、、、的浓度之比为:::的状态不一定是平衡状态,与反应物的起始量和转化率有关,故错误;
的浓度不再改变,即正逆反应速率不变,反应达到平衡状态,故正确;
相同时间内,反应消耗的同时消耗,即,速率之比符合反应的计量数之比,可判断反应达到平衡状态,故正确;
故答案为:。
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