1、化学反应与能量时间：60分钟分值：100分一、选择题(本题包括18个小题，每个小题3分，共54分)1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)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解析：在电池的外电路中，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错误；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正确
2、；推广可再生能源有利于经济可持续发展，C正确；光伏电池发电是将光能直接转化为电能，D正确。2(双选)下列说法不正确的是(AB)A原电池负极被还原B任何化学反应都能设计成原电池C化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变D化学反应达到平衡状态时，只要条件不改变，各物质的浓度就不再改变解析：原电池负极被氧化，正极才是被还原，原电池反应的本质是氧化还原反应，因此非氧化还原反应是不能设计成原电池的。3化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是(B)A有能量变化是化学反应的基本特征之一B图所示的装置能将化学能转变为电能C图所示的反应为放热反应D化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与
3、形成解析：化学反应过程中，除了有新物质生成，一定伴随能量的变化，所以有能量变化是化学反应的基本特征之一，A项正确；图所示的装置不能形成闭合回路，不能构成原电池，化学能不能转变为电能，B项错误；根据图像知，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应是放热反应，C项正确；化学反应总是伴随着能量变化，断键需要吸收能量，成键放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成，D项正确。4下列反应条件的控制中不恰当的是(D)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，加入MnO2D为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中
4、冷却解析：冷水温度低，会降低反应速率。5(双选)在可逆反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)(正反应为放热反应)中，改变下列条件，不能使v正增大的是(BD)A升高温度 B降低温度C使用催化剂 D减小压强解析：不论反应是放热还是吸热，升高温度会增大反应速率，而降低温度会减慢反应速率；增大反应物浓度，会加快反应速率，减小压强，会减慢反应速率。6在一定温度下，某容积固定的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是(C)A体系的压强不再发生变化Bv正(CO)v逆(H2O)C生成n mol CO的同时生成n mo
5、l H2D1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键解析：选项A，由于该反应是一个气体体积增大的反应，当体系的压强不再发生变化时，说明反应达到化学平衡状态；选项B，根据v正(CO)v逆(H2O)，可知CO的消耗量等于其生成量，说明反应达到化学平衡状态；选项C，二者表示的都是正反应，不能说明反应达到化学平衡状态；选项D,1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键，即消耗1 mol H2，同时消耗了1 mol H2O，可知H2的消耗量等于其生成量，说明反应达到化学平衡状态。7一定条件下，可逆反应2AB3C，在下列四种状态中，处于平衡状态的是(D)选项正反应速率逆反应速率AvA(正)
6、2 molL1min1vB(逆)2 molL1min1BvA(正)2 molL1min1vC(逆)2 molL1min1CvA(正)1 molL1min1vB(逆)2 molL1min1DvA(正)1 molL1min1vC(逆)1.5 molL1min1解析：将逆反应速率根据化学方程式统一换算成A表示的反应速率，即A的生成速率。D项，正反应速率即A的消耗速率vA1 molL1min1，逆反应速率vC1.5vA(逆)，vA(逆)1 molL1min1二者相等，说明反应达到了平衡状态。8下列四组原电池，其中放电后电解质溶液质量增加，且在正极有单质生成的是(C)ACu、Ag、AgNO3溶液 BZn
7、、Cu、浓H2SO4CFe、Zn、CuSO4溶液 DFe、C、Fe2(SO4)3溶液解析：电池反应式为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，溶液质量减少，正极有单质Ag生成，A不符合题意；Zn与浓硫酸反应没有单质生成，B不符合题意；电池反应式为ZnCuSO4=CuZnSO4，溶液质量增加，正极有单质铜生成，C符合题意；电池反应式为Fe2Fe3=3Fe2，溶液质量增加，但正极没有单质生成，D不符合题意。9一定条件下，在体积为10 L的固定容器中发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，反应过程如图：下列说法正确的是(B)At1 min时正、逆反应速率相等BX曲线表示NH3的物质的量随时
8、间变化的关系C08 min，H2的平均反应速率v(H2)0.75 molL1min1D1012 min，N2的平均反应速率v(N2)0.25 molL1min1解析：反应达到第一次平衡状态时，X、Y的物质的量变化量分别为n(X)(0.60) mol0.6 mol，n(Y)(1.20.3) mol0.9 mol，则X、Y的物质的量变化量之比等于其计量数之比0.6 mol0.9 mol23，则X是NH3、Y是H2。t1 min时该反应没有达到平衡状态，正逆反应速率不等，A错误；X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系，B正确；08 min，H2的平均反应速率v(H2)0.9 mol10 L8 m
9、in0.011 25 molL1min1，C错误；1012 min，NH3的平均反应速率v(NH3)(0.70.6)mol10 L(1210) min0.005 molL1min1，根据同一可逆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，则用N2表示的反应速率为0.002 5 molL1min1，D错误。10(双选)茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、PtFe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中(BC)A铝合金是阳极B铝合金是负极C海水是电解质溶液D铝合金电极发生还原反应解析：分析航标灯的电源结构，活泼金属铝合金作
10、负极，相对不活泼金属PtFe合金作正极，电解质溶液是海水。铝合金作负极发生的是氧化反应，故A、D错误，B、C正确。11(双选)下列措施对增大反应速率明显有效的是(BD)ANa与水反应时增大水的用量BFe与稀硫酸反应制取氢气时，向其中加入浓盐酸C在K2SO4与BaCl2两溶液反应时，增大压强D将铝片改为铝粉，做铝与氧气反应的实验解析：水的浓度可视为固定不变，因此增加水的用量反应速率不变；加入浓盐酸后H浓度增大，化学反应速率加快；压强的改变只能适用于有气体参加的反应；增大固体的表面积可以加快反应速率。12下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(D)AH2(g)Br2(g)2HBr(g)恒温、
11、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变B2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变CCaCO3(s)CO2(g)CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变D3H2(g)N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持31解析：A项，该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变，即Br2的百分含量保持不变，反应处于平衡状态；B项，该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变，说明NO2和N2O4的物质的量保持不变，反应处于平衡状态；C项，该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变，说明CO2的质量保持不变，反应处于平衡状态；D项，对于化学反应3H2(g)N
12、2(g)2NH3(g)，如果开始时加入的物质的物质的量之比是n(H2)n(N2)31的混合气体，或加入的是纯NH3，在反应从开始到化学平衡状态，始终是n(H2)n(N2)31，因此，n(H2)n(N2)31的状态不一定是平衡状态。13(多选)在密闭容器中进行反应：X2(g)3Y2(g)2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(AB)Ac(Z)0.3 molL1 Bc(Y2)0.5 molL1Cc(X2)0.2 molL1 Dc(Y2)0.6 molL1解析：若反应向正反应方向进
13、行，0.1 molL1 X2与0.3 molL1 Y2完全转化可生成0.2 molL1 Z，这表明平衡时Z的浓度应小于0.4 molL1；若反应向逆反应方向进行，0.2 molL1 Z全部分解转化生成0.1 molL1 X2和0.3 molL1 Y2，这表明平衡时X2的浓度应小于0.2 molL1，Y2的浓度应小于0.6 molL1。14由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物Y。下列有关说法正确的是(C)A石墨极为正极，石墨极为负极BY的化学式可能为NOC石墨极的电极反应式为NO2NOe=N2O5D石墨极上发生氧化反应解析：燃料电池中通氧
14、气的一极为正极，通燃料的一极为负极，则石墨极为负极，石墨极为正极，A错误；NO2在负极失电子，化合价应升高，所以Y的化学式应为N2O5，B错误；负极上NO2失电子生成N2O5，则石墨极的电极反应式为NO2NOe=N2O5，C正确；石墨极上氧气得电子发生还原反应，D错误。15反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(C)增加C的量将容器的体积减小一半保持体积不变，充入氮气使体系的压强增大保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大A BC D解析：C为固态物质，增加其用量对反应速率几乎无影响；容器的体积减小，则体系的压强增大，反
15、应速率增大；充入氮气使体系的压强增大，但由于容器体积不变，反应混合物中各成分的浓度不变，所以化学反应速率不变；保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大，反应混合物中各成分的浓度减小，反应速率变慢。16如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有(显中性的)食盐水和(显酸性的)氯化铵溶液，各加入生铁(含C、Fe)块，a、b中均能构成原电池而使铁分别被O2和H腐蚀，放置一段时间。下列有关描述错误的是(B)A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是Fe2e=Fe2Da试管中O2得电子，b试管中H得电子解析：a为中性环境，Fe失电子，O2得电子，氧气被
16、消耗，气体压强减小；b中酸性较强，Fe失电子，H得e，有H2放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边液面变为左高右低，故B项错。17已知反应H2(g)I2(g)2HI(g)中，每生成2 mol HI时会有a kJ的能量放出，又知有关化学键键能如下：下列说法正确的是(C)A1 mol H2的能量比2 mol H的能量高B将0.5 mol H2与1 mol I2(g)混合充分反应后放出的热量为0.5a kJCHI键的键能为0.5(abc) kJmol1DHIHI是吸热变化解析：断开化学键需要吸热，即H2HH为吸热过程，则1 mol H2的能量比2 mol H的能量低，故A项错误；根据题意，生成2 mo
17、l HI时会有a kJ的能量放出，将0.5 mol H2与1 mol I2(g)混合充分反应后生成的HI少于0.5 mol，放出的热量少于0.5a kJ，故B项错误；反应放出的热量放出的热量吸收的热量HI键的键能2b kJmol1c kJmol1a kJmol1，则HI 键的键能为0.5(abc) kJmol1，故C项正确；HIHI形成化学键是放热过程，故D项错误。18(双选)工业制硫酸中，2SO2O22SO3是一个正方向放热的可逆反应，如果在密闭容器中进行。下列说法错误的是(CD)A使用催化剂是为了加快反应速率、提高生产效率B为了提高SO2转化率，应适当提高O2浓度CSO2可能100%地转化
18、为SO3D提高反应温度可以达到SO2的完全转化解析：由于该反应为可逆反应，所以无论怎样控制条件，反应物的转化都不会是完全的，所以C、D错。二、非选择题(本题共5个小题，共46分)19(8分)(1)下列反应中，属于放热反应的是(填序号，下同)，属于吸热反应的是。煅烧石灰石木炭燃烧炸药爆炸酸碱中和生石灰与水作用制熟石灰食物因氧化而腐败(2)用铜、银与硝酸银设计一个原电池，此电池的负极是铜，负极的电极反应式是Cu2e=Cu2。(3)用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25 g，铜表面析出了氢气1.12 L(标准状况)，导线中通过0.1mol电子。(4)
19、某化学反应，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2，若E1E2，则该反应为放热反应，该反应过程可以看成储存在物质内部的能量转化为热能等释放出来。中和反应都是放热反应，其实质是酸电离出的H与碱电离出的OH结合生成弱电解质水：HOH=H2O。20(10分)在200 时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)H2(g)2HI(g)。(1)反应刚开始时，由于c(H2) molL1，c(I2) molL1，而c(HI)0，所以化学反应速率v正(填“v正”或“v逆”，下同)最大而v逆最小(为零)。(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓
20、度的变化趋势为c(H2)减小(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，c(I2)减小，而c(HI)增大，从而化学反应速率v正减小，而v逆增大。(3)当反应进行到v正与v逆相等时，此可逆反应就达到了最大限度，若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将保持不变。解析：在化学平衡建立的过程中，开始时，c(H2)和c(I2)为最大值，正反应速率最大，由于此时没有HI，逆反应速率最小为0，随着反应进行，c(H2)和c(I2)逐渐减小，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，直到平衡时，v正v逆，反应体
21、系中各组分的浓度、百分含量、各组分的分压等不发生变化。21(9分)下图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。请回答下列问题：(1)该装置将化学能转化为电能，电流方向为ba(填“ba”或“ab”)。(2)催化剂b表面O2发生还原反应，其附近酸性减弱(填“增强”、“不变”或“减弱”)。(3)催化剂a表面的电极反应式：SO22H2O2e=SO4H。(4)若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为815。解析：(1)该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反，所以电流方向为ba。(2)由图示可看出，电子由a表面转移到b
22、表面，因此a表面发生氧化反应，由题意SO2转化为H2SO4发生氧化反应，因此催化剂a表面SO2发生氧化反应，催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H，其附近酸性减弱。(3)催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为SO22H2O2e=SO4H。(4)催化剂a处的反应为SO22H2O2e=SO4H，催化剂b处的反应为O22H2e=H2O，总方程式为SO2H2OO2=H2SO4，设加入的SO2为x g，H2O为y g，则生成硫酸的质量为，反应后水的质量为y g，根据硫酸的浓度仍为49%，可以求得xy815。22(9分)某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如
23、下表所示：(1)本实验待测数据可以是反应结束所需要的时间，实验和实验可以探究硫酸浓度对锌与稀硫酸反应速率的影响。(2)实验和实验的目的是探究硫酸铜的量对反应速率的影响。写出有关反应的离子方程式ZnCu2=CuZn2，Zn2H=Zn2H2。23(10分)在2 L密闭容器内充入等物质的量的NO和O2,800 时反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)下图表示NO2的变化的曲线是b。用O2表示从02 s内该反应的平均速率v1.5103_molL1s1。(2)能说
24、明该反应已达到平衡状态的是bc(填字母，下同)。av(NO2)2v(O2)b容器内压强保持不变cv逆(NO)2v正(O2)d容器内密度保持不变(3)为使该反应的反应速率增大，下列措施正确的是bcd。a及时分离出NO2气体b适当升高温度c增大O2的浓度d选择高效催化剂解析：(1)NO2的起始浓度为c(NO2)0,2 s时c(NO2)可根据图表中n(NO)的变化量求解，c(NO2) molL10.006 molL1，故答案选b。由图表可求02 s内v(NO)0.003 molL1s1，故v(O2)1.5103 molL1s1。(2)a：在任意状态下，都存在v(NO2)2v(O2)这样的速率关系，不能作为平衡状态的标志，故a错。b：因该反应为气体体积不等的反应，故压强不变可作为平衡状态的标志。c：由v逆(NO)2v正(O2)，可推出v逆(NO)v正(NO)，说明已达到平衡状态。d：由于平衡体系中全是气体，容器体积固定，故任意状态下密度不变，故d错。(3)及时分离出NO2气体，降低了NO2浓度，不能增大反应速率，故a错；适当升高温度，能使反应速率增大，故b对；增大O2的浓度能增大反应速率，故c正确；催化剂能增大反应速率，故d对。