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第6章《化学反应与能量》
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一、选择题（本题共18小题，每小题3分，共54分。每小题只有一个选项符合题意）
1．下列反应中既是氧化还原反应，能量变化情况又符合下图的是（ ）
A．铝片与稀盐酸的反应 B．NH4Cl和Ba(OH)2·8H 2 O的反应
C．碳和水蒸气反应 D．甲烷的燃烧反应
2．已知空气—锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O；碳棒：O2+H2O+2e-=2OH-。据此判断，锌片是（ ）
A．正极并被还原 B．正极并被氧化
C．负极并被还原 D．负极并被氧化
3．据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（ ）
A．正极反应式为：O2+2H2O+4e-====4OH-
B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2====2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移
4．将两份过量的锌粉 a、b 分别加入定量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液，产生H2 的体积 V(L)与时间 t(min)的关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
5．一定条件下，a L密闭容器中放入1molN2和3molH2发生N2+3H22NH3的反应，下列选项中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）
A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
B．2v(H2)＝3v(NH3)
C．单位时间内1个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键断裂
D．单位时间消耗0.1molN2的同时，生成0.2molNH3
6．关于下图的说法不正确的是(　　)
A．1 mol I2(s)与1 mol H2(g)化合生成2 mol HI(g)时，需要吸收5 kJ的能量
B．2 mol HI(g)分解生成1 mol I2(g)与1 mol H2(g)时，需要吸收12 kJ的能量
C．1 mol I2(s)变为1 mol I2(g)时需要吸收17 kJ的能量
D．I2(g)与H2(g)生成2HI(g)的反应是吸热反应
7．如图所示的装置中，M为金属活动性顺序表中位于氢之前的金属，N为石墨棒，下列关于此装置的叙述中不正确的是（ ）
A．N上有气体放出
B．M为负极，N为正极
C．是化学能转变为电能的装置
D．导线中有电流通过，电流方向是由M到N
8．CO和H2在一定条件下可以合成乙醇(CH3CH2OH)：2CO(g)＋4H2(g) CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是（ ）
A．CO全部转化为乙醇
B．正反应和逆反应的化学反应速率均为零
C．反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化
D．CO和H2以1:2的物质的量之比反应生成乙醇
9．化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应4～8 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度，结果应是( 　　)
A．2.5 μmol·L－1·min－1和2.0 μmol·L－1
B．2.5 μmol·L－1·min－1和2.5 μmol·L－1
C．3.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1
D．5.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1
10．下列说法正确的是（ ）
A．需要加热的反应一定是吸热反应
B．放热反应X(s)=Y(s),则X比Y稳定
C．硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量更多
D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
11．下列有关化学反应速率的说法中，正确的是（ ）
A．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B．100 mL 2mol·L-1 的盐酸与锌反 应时，加入适量的氯化钠溶液，生成氢气的速率不变
C．二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速 率减慢
D．汽车尾气中的 CO 和 NO 可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢
12．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池．①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少．据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是（ ）
A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④
13．如图：电流计的指针会偏转，M极变粗，N极变细符合这种现象的是（ ）
A．M是铜，N是锌，R是硫酸溶液
B．M是锌，N是铜，R是硫酸铜溶液
C．M是银，N是锌，R是硝酸银溶液
D．M是铁，N是铜，R是硝酸铜溶液
14．下列各组材料中，能组成原电池的是( )
A B C D
两极材料 Zn片、Cu片 Cu片、 Cu片 Zn片、Cu片 Zn片、Cu片
插入溶液 稀H2SO4 NaCl溶液 植物油 酒精
A．A B．B C．C D．D
15．下列方法对2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反应速率没有影响的是（ ）
A．加入SO3 B．容积不变，充入N2
C．压强不变，充入N2 D．降低温度
16．关于A(g)+2B(g)=3C(g)的化学反应,下列表示的反应速率最大的是(　　)
A．v(A)=0.6 mol·L-1·min-1 B．v(B)=1.2 mol·L-1·min-1
C．v(C)=1.2 mol·L-1·min-1 D．v(B)=0.03 mol·L-1·s-1
17．燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是（ ）
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．总反应方程式为2H2＋O2═2H2O
C．b极反应是O2＋4OH－－4e－═2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
18．研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验 混合溶液 A B C D E F
4mol/L H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
下列说法正确的是（ ）
A．反应一段时间后，实验A、E中的金属呈暗红色
B．V1=30，V6=10
C．加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用
D．硫酸铜的量越多，产生氢气的速率肯定越快
二、非选择题
19．（8分）某同学做如下实验，以探究反应中的能量变化。
(1)在实验中发现反应后(a)中温度升高，由此可以判断(a)中反应是________热反应；(b)中温度降低，由此可以判断(b)中反应是________热反应。
(2)写出铝与盐酸反应的离子方程式：_______________。
(3)根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该________生成物的总能量。
20．（8分）四中某学习小组依据氧化还原反应原理：2Ag＋＋Cu=Cu2＋＋2Ag设计成的原电池如右图所示。
(1) 从能量转化角度分析，上述原电池将化学能转化为_________ ；
(2) 负极的电极材料为_____________；
(3) 正极发生的电极反应__________________________________；
(4) 假设反应初两电极质量相等，当反应进行到一段时间后(AgNO3溶液足量)，取出两电极洗净干燥后称量，测得两电极质量差为11.2 g，则该时间内原电池反应转移的电子数为_____________。(设NA表示阿伏加德罗常数的值)
21．（15分）某温度下，在一个1L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，填写下列空白：
(1)从开始至2 min，X的平均反应速率为__________；
(2)该反应的化学方程式为_______________________；
(3)1 min时，正逆反应速率的大小关系为：v(正)_______v(逆)，2 min时，v(正)_______v(逆)。(填“>”或“<”或“=”)
(4)若X、Y、Z均为气体，在2 min时，向容器中通入氩气，增大体系压强，X的化学反应速率将______，若加入适合的催化剂，Y的化学反应速率将______。(填“变大”或“不变”或“变小”)
(5)若X、Y、Z均为气体，下列能说明反应已达平衡的是_____________。
a．X、Y、Z三种气体的浓度相等
b．气体混合物物质的量不再改变
c．反应已经停止
d．反应速率v(X)︰v(Y)=2︰1
e．(单位时间内消耗X的物质的量)︰(单位时间内消耗Z的物质的量)=3︰2
22．（15分）某化学小组的同学为探究原电池原理，设计如图所示装置，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。
（1）外电路，电子从__________极流出。溶液中，阳离子向_______极移动。
（2）锌为____极，电极上发生的_______________反应（“氧化”或“还原”），电极反应式_______________锌片上观察到的现象为_____________________；铜为__________极,电极上发生的是_______________反应（“氧化”或“还原”）, 电极反应式____________________________________,铜片上观察到现象的为__________
（3）若反应过程中有0.2 mol电子发生转移，则生成的气体在标准状况下的体积为______________。
（4）该小组同学将稀硫酸分别换成下列试剂，电流计仍会偏转的是_____（填序号）。
A．无水乙醇 B．醋酸溶液 C．CuSO4溶液 D．苯
（5）实验后同学们经过充分讨论，认为符合某些要求的化学反应都可以通过原电池来实现。下列反应可以设计成原电池的是____________（填字母代号）。
A． NaOH+HCl=NaCl+H2O B． 2H2+O2=2H2O
C． Fe+2FeCl3=3FeCl2 D． 2H2O=2H2↑+O2↑
参考答案
1．C
解析：金属与盐酸的反应放热，Al、H元素的化合价变化，为氧化还原反应,A错误；NH 4 Cl和Ba（OH）2·8H2O的反应为吸热反应,但没有元素的化合价变化,为非氧化还原反应, B错误；灼热的木炭与水蒸气反应为吸热反应,C元素、氢元素的化合价发生变化,为氧化还原反应, C正确；甲烷在氧气中的燃烧反应为放热反应，D错误；正确选项C。
2．D
解析：
锌片发生反应： Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，电极反应中，锌元素的化合价升高，被氧化，原电池中较活泼的金属作负极，发生氧化反应，则锌为原电池的负极，被氧化，合理选项是D。
3．D
解析：A.正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，所以A选项是正确的；
B.负极上氢气和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以溶液中钾离子没有参与反应，根据原子守恒知，KOH的物质的量不变，所以B选项是正确的；
C.负极电极反应式为H2+2OH--2e-==2H2O ，正极电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，反应的总方程式为2H2+O2==2H2O，所以C选项是正确的；
D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2 (标准状况)，n(Cl2)=0.1mol，根据2Cl--2e-=Cl2↑，转移电子0.2mol，故D错误。
4．B
解析：过量的两份锌粉a、b，分别加入稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，则a中还发生的反应为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，铜-锌-稀硫酸形成原电池，反应速率增大，反应用时少于b，由于锌过量，所以生成的氢气的体积由硫酸的物质的量决定，稀硫酸的量相同，所以最终两者产生的氢气体积相等，答案选B。
5．C
解析：A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，并不能说明浓度不变，所以不一定是平衡状态，选项A错误；
B、未体现正与逆的关系，选项B错误；C、单位时间内1个N≡N键断裂，等效于6个N－H键形成，同时有6个N－H键断裂，所以正逆反应速率相等，反应达平衡状态，选项C正确； D、只要反应发生就符合单位时间消耗0.1molN2的同时，生成0.2molNH3，选项D错误；答案选C。
6．D
解析：A．由图可知，1 mol I2(s)和1 mol H2(g)吸收5 kJ热量生成2 mol HI(g)，A正确；
B．由图可知，1 mol I2(g)和1 mol H2(g)生成2 mol HI(g)放出12 kJ热量，则2 mol HI(g)分解生成1 mol I(g)与1 mol H2(g)时需要吸收12 kJ的能量，B正确；
C．由图可知，1 mol I2(g)变为1 mol I2(s)放出17 kJ的热量，则1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量，C正确；
D．由图可知，1 mol I2(g)＋1 mol H2(g)生成2 mol HI(g)放出12 kJ热量，应为放热反应，D错误。
答案为D。
7．D
解析：A、N是正极，溶液中的氢离子在N极得电子生成氢气，电极反应式是2H++2e－＝H2↑，故A正确；
B、M是活泼的金属，所以M是负极，失去电子，N为正极，故B正确；
C、该装置为原电池，是化学能转变为电能的装置，故C正确；
D、电流方向应由正极(N)流向负极(M)，故D错误；答案选D。
8．C
解析：该反应为可逆反应，CO不能全部转化为乙醇，A项错误；化学平衡是动态平衡，平衡时正逆反应速率相等，但不为0，B项错误；平衡时各物质的浓度不再变化， C项正确；化学反应中，反应物转化的物质的量之比等于化学计量数之比，不能作为判断是否达到化学平衡的依据，D项错误。
9．B
解析：4～8min的反应物浓度差△c=10μmol·L－1，△t为4min，因此4～8min间的平均反应速率为2.5μmol·L－1·min－1，图中从0min开始到8min反应物浓度降低为原来的1/4，根据这一幅度，可以推测从8min到第16min应该也降低为8min时的1/4，即由10μmol·L－1降低到2.5μmol·L－1，因此推测第16min反应物的浓度故为2.5μmol·L－1，故B正确；
答案选B。
10．D
解析：吸热反应与放热反应的判断一般不能通过反应条件来简单地确定，而必须通过反应前后吸收与放出的总能量比较来确定，也可以通过反应物与生成物键能的总大小来比较。A、需要加热的反应不一定都是吸热反应，如碳的燃烧、金属与非金属的化合反应等；吸热反应也不一定都需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应，在室温时就可以发生。错误；B、X(s)=Y(s)为放热反应，放热反应是反应物具有的总能量大于生成物总能量，所以X(s)的总能量大于Y(s)的总能量，因此Y比X稳定。错误；C、相同条件下,同一物质在气态时具有的能量最多,液体时次之,固态时最少,反应放出的热量等于反应物所具有的总能量减去生成物所具有的总能量,因为生成物是一样的,所以等量的硫蒸气完全燃烧时放出的热量会比硫固体放出的要多。错误；D、化学反应的本质是旧键断裂，新键生成。旧键断键吸收的能量是不等于生成物成键放出的能量。正确；故选D。
11．D
解析：A、浓硫酸能够使铁钝化，铁片与浓硫酸反应不能生成氢气，故A错误；
B、向盐酸溶液中加入氯化钠溶液，相当于稀释了盐酸，盐酸浓度减小，反应速率减慢，故B错误；
C、升高温度，反应速率加快，故C错误；
D、有气体参加的反应，压强越小反应的速率越慢，故D正确；
所以本题答案为：D。
12．B
解析：组成原电池时，负极金属较为活泼，
①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极，活泼性①＞②；
①③相连时，③为正极，活泼性①＞③；
②④相连时，②上有气泡逸出，应为原电池的正极，活泼性④＞②；
③④相连时，③的质量减少，③为负极，活泼性③＞④；
综上分析可知活泼性：①＞③＞④＞②；故选B。
13．C
解析：M极变粗，N极变细，说明M极是正极，N极是负极，电解质溶液中的金属离子要在正极上被还原析出金属单质。
A.M极反应为2H++2e-==H2，无法析出金属单质，故A不符合；
B.锌比铜活泼作负极，M极变细，故B不符合；
C. N是锌，发生的反应为Zn-2e-==Zn2+，锌溶解，N极变细，M极发生的反应为Ag++e-==Ag，M极变粗，故C符合；
D.铁比铜活泼，为负极，发生反应Fe-2e-==Fe2+，M极变细，故D不符合。
本题选C。
14．A
解析：A. 两金属的活泼性不同，锌和硫酸能自发的发生氧化还原反应，所以能形成原电池，A项正确；
B. 两金属相同，所以不能形成原电池，B项错误；
C. 两金属的活泼性不同，但是植物油是混合物，不是电解质，所以不能形成原电池，C项错误；
D. 两金属的活泼性不同，但是酒精是非电解质，所以不能形成原电池，D项错误。
答案选A。
15．B
解析：
A选项，加入SO3，生成物浓度增大，反应速率增大，故A错误；B选项，容积不变，充入N2，反应体系中各物质浓度不变，则反应速率不变，故B正确；C选项，压强不变，充入N2，反应体系的体积增大，相当于压强减小，则反应速率减小，故C错误；D选项，降低温度，反应速率减小，故D错误；故选B。
16．D
解析：A. v(A)=0.6 mol·L-1·min-1；
B. v(B)=1.2 mol·L-1·min-1，转化成用A表示的速率为1.2 mol·L-1·min-1÷2=0.6 mol·L-1·min-1；
C. v(C)=1.2 mol·L-1·min-1，转化成用A表示的速率为1.2 mol·L-1·min-1÷3=0.4 mol·L-1·min-1；
D. v(B)=0.03 mol·L-1·s-1，统一单位：v(B)=0.03 mol·L-1·s-1×60s/min=1.8 mol·L-1·min-1，转化成用A表示的速率为1.8 mol·L-1·min-1÷2=0.9 mol·L-1·min-1；所以速率最快的是D；故选D。
17．C
解析：A、通氢气一极为负极，即a电极为负极，根据原电池的工作原理，负极上发生氧化反应，故A说法正确；
B、燃料电池相当于燃料燃烧，即总反应方程式为2H2＋O2=2H2O，故B说法正确；
C、b电极为正极，发生还原反应，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故C说法错误；
D、氢氧燃料电池的优点：能量转换率高，对环境友好，即氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故D说法正确；答案选C。
18．B
解析：A.研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，则需要硫酸的体积、物质的量应相同，由A、F可知结合溶液的总体积为30mL+20mL=50mL，V6=50-30-10=10，反应一段时间后，生成的铜会附着在锌片上，E中的金属呈暗红色，V7=50-30=20，A中无硫酸铜，为锌和硫酸的反应，不会出现金属呈暗红色，A错误；
B.研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，则需要硫酸的体积、物质的量应相同，由A、F可知结合溶液的总体积为30mL+20mL=50mL，则V1=30，V6=50-30-10=10，B正确；
C.能与锌发生置换反应且能形成原电池反应的只有Ag2SO4，镁的活泼性强于锌，无法构成原电池，C错误；
D.因为锌会先与硫酸铜反应，直至硫酸铜反应完才与硫酸反应生成氢气，硫酸铜量较多时，反应时间较长，而且生成的铜会附着在锌片上，会阻碍锌片与硫酸继续反应，氢气生成速率下降，D错误；
故合理选项是B。
19．放 吸 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 低于
解析：(1)反应后(a)中温度升高，(b)中温度降低，说明(a)中反应为放热反应，(b)中反应为吸热反应；(2)铝与盐酸反应的离子方程式为2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑；(3)(b)中反应为吸热反应，根据能量守恒定律，反应物的总能量应该低于生成物的总能量。
20．电能 Cu (或铜) Ag+ + e- = Ag 0.08NA
解析：（1）该装置为原电池，原电池将化学能转化为电能，
故答案为：电能；
（2）铜的金属活泼性比银强，铜失电子生成铜离子，银离子得电子生成银，因此负极的电极材料为铜，
故答案为：铜；
（3）正极上银离子得电子生成银，电极反应式为：Ag+ + e- = Ag，
故答案为：Ag+ + e- = Ag；
（4）正极上的电极反应式为：Ag+ + e- = Ag，负极上的电极反应式为：Cu - 2e-=Cu2+，设转移电子物质的量为xmol，则正极上生成银的质量为xmol×108g/mol=108xg，负极上消耗铜的质量为1/2xmol×64g/mol=32xg，反应后测得两电极质量差为11.2g，则108xg +32xg =11.2g，解得x=0.08mol，该时间内原电池反应转移的电子数为0.08NA，
故答案为：0.08NA ；
21．0.15mol·L-1·min-1 3X + Y2Z ＞ = 不变 变大 be
解析：
（1）从开始至2min，X的物质的量减少了1mol-0.7mol=0.3mol，浓度是0.3mol/L，则平均反应速率为0.3mol/L÷2min=0.15mol·L-1·min-1；
（2）从开始至2min，Y的物质的量减少了1mol-0.9mol=0.1mol，Z增加了0.2mol，则根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知该反应的化学方程式为3X+Y2Z；
（3）1min时反应没有达到平衡状态，反应向正反应方向进行，则正逆反应速率的大小关系为：v(正)＞v(逆)，2min时反应达到平衡状态，则v(正)=v(逆)；
（4）若X、Y、Z均为气体，在2min时，向容器中通入氩气，增大体系压强，由于物质的浓度不变，则X的化学反应速率将不变，若加入适合的催化剂，Y的化学反应速率将变大；（5）a．X、Y、Z三种气体的浓度相等不能说明正逆反应速率相等，则不一定处于平衡状态，a错误；
b．正反应体积减少，则气体混合物物质的量不再改变说明反应达到平衡状态，b正确；
c．平衡时正逆反应速率相等，但不为0，反应没有停止，c错误；
d．反应速率v(X)︰v(Y)=2：1说明正逆反应速率不相等，则没有处于平衡状态，d错误；
e．（单位时间内消耗X的物质的量）：（单位时间内消耗Z的物质的量）=3:2说明正逆反应速率相等，则一定处于平衡状态，e正确；
答案选be。
22．Zn（或“负”） Cu（或“正”） 负 氧化 Zn+2e-=Zn2+ 锌片不断溶解 正 还原 2H++2e-=H2↑ 有无色气泡产生 2.24L BC BC
解析：锌、铜和稀硫酸构成原电池，锌作负极、铜作正极。
（1）外电路，电子从负极Zn极流出。溶液中，阳离子向正极Cu极移动；
（2）锌为负极,电极上Zn失去电子发生的氧化反应,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；锌片上观察到的现象为锌片不断溶解；铜为正极,电极上氢离子得电子发生的是还原反应, 电极反应式为2H++2e-=H2↑,铜片上观察到现象的为有无色气泡产生；
（3）根据2H++2e-=H2↑，有0.2 mol电子发生转移，则生成0.1mol H2，在标准状况下的体积为2.24 L；
（4）无水乙醇和苯不是电解质溶液，替换稀硫酸后不能形成原电池，电流计不会偏转；
醋酸溶液和CuSO4溶液是电解质溶液，替换稀硫酸后可以形成原电池，电流计仍会偏转，答案选BC；
（5）自发的氧化还原反应可以设计成原电池。
A． 反应NaOH+HCl=NaCl+H2O不是氧化还原反应，选项A不符合；
B． 反应2H2+O2=2H2O是自发的氧化还原反应，选项B符合；
C． 反应Fe+2FeCl3=3FeCl2是自发的氧化还原反应，选项C符合；
D．反应2H2O=2H2↑+O2↑不能自发进行，选项D不符合；
答案选BC。
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