专题6化学反应与能量变化综合练习
2022——2023学年下学期高一化学苏教版（2019）必修第二册
一、单选题（本大题共15小题，共45.0分）
1. 最近，一支研究团队开发了一种新的铜和铁基催化剂，可利用光将二氧化碳转化为天然气的主要成分甲烷，这是迄今最接近人造光合作用的方法。加氢制的一种催化机理如图。下列说法正确的是( )
A. 该历程实现了化学能转化为光能，所以反应断键吸收能量大于成键释放的能量
B. 转化为利用了的还原性
C. 该历程只有极性键的断裂和极性键的形成
D. 该历程的化学反应方程式为：
2. 对于敞口容器中的化学反应：，下列叙述中正确的是 ( )
A. 改用浓硫酸可以加快该反应的化学反应速率
B. 反应过程中能量关系可如图表示
C. 若将该反应设计成原电池，电解质溶液中向锌一极移动
D. 若将该反应设计成原电池，当有锌溶解时正极放出气体
3. 对于室温、一定体积容器内反应。下列说法正确的是( )
A. 增大的浓度能加快反应速率
B. 增大容器体积能加快反应速率
C. 若以投入参与反应，反应达平衡时存在于和中
D. 一定条件下，与充分反应吸热
4. 下列说法不正确的是( )
A. 将纯铁片放入稀硫酸中，反应缓慢，再加入少量硫酸铜溶液，可加快产生氢气的速率
B. 稀盐酸跟锌片反应，加入少量的氯化钠固体，反应速率不变
C. 反应，加入或升高温度都能加快的生成速率
D. 用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用的硫酸可加快产生氢气的速率
5. 反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A. 图中为放热过程 B. 理论上该反应可以设计成原电池
C. 升高温度，该反应的化学反应速率减慢 D. 加入合适的催化剂，可使、的值均减小
6. 代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 与在一定条件下反应生成分子数为
B. 在锌铜原电池中，负极减少时理论上转移电子数为
C. 中，参与反应时需要氧化剂分子数为
D. 标准状况下，含氧原子总数为
7. 下列反应中，生成物能量总和高于反应物能量总和的是( )
注：表示某物质的水溶液
A.
B.
C.
D.
8. 已知： ，下列说法正确的是( )
A. 的能量一定高于的能量
B. 该反应不需要加热
C. 和的总能量高于的能量
D. 该反应表示：和在一定条件下反应放出的热量为
9. 是一种高效清洁的火箭燃料，完全燃烧生成和气态水时放出热量。则下列热化学方程式中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
10. 关于如图所示装置的下列说法正确的是( )
A. 外电路的电流方向
B. 若两电极分别为铁棒和碳棒，则为碳棒，为铁棒
C. 极上发生的是还原反应，极上发生的是氧化反应
D. 若两电极都是金属，则它们的活动性强于
11. 一个由锌片和石墨棒作为电极的原电池，电极反应分别是：
锌片： 石墨：下列说法不正确的是( )
A. 电子从石墨经外电路流向锌片
B. 锌片是负极，石墨是正极
C. 电极总反应为
D. 该原电池工作一段时间后石墨附近溶液的增大
12. 已知某反应的各物质浓度数据如下：
物质
起始浓度
末浓度
据此可推算出上述化学方程式中、、三种物质的化学计量数之比是( )
A. B. C. D.
13. 一定条件下，在容积固定的某密闭容器中发生反应。在内的浓度由降至，下列说法正确的是( )
A. 用表示的化学反应速率为
B. 使用合适的催化剂，可以加快该反应的速率
C. 增加的浓度或降低温度都会加快该反应的速率
D. 反应足够长时间，、中至少有一种物质浓度降为零
14. 可逆反应，下列能够说明反应已经达到平衡的是( )
A. 不再分解 B. 正、逆反应都不再进行
C. 每生成个分子的同时，消耗个分子 D. 每生成个分子的同时，生成个分子
15. 如图为化学反应和能量变化的关系，下列说法正确的是 ( )
A. 图表示的是吸热反应的能量变化
B. 图中生成物比反应物稳定
C. 图可以表示氯化铵固体与八水合氢氧化钡晶体反应的能量变化
D. 图不需要加热就一定能发生，图一定需要加热才能发生
二、实验题（本大题共3小题，共30.0分）
16. 利用和平衡混合气体遇热颜色加深、遇冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程。
按图所示连接实验装置。
向甲烧杯中加入一定量的固体，此时烧杯中和的平衡混合气体的红棕色变深；向乙烧杯中加入一定量的晶体，此时烧杯中和的平衡混合气体的颜色变浅。
回答下列问题：
与水反应的化学方程式为__________，该反应为__________填“吸热”或“放热”反应。
晶体溶于水时，乙烧杯内温度__________填“升高”或“降低”。溶于水________填“是”或“不是”吸热反应。
一定条件下，可逆反应已达到平衡状态，当温度升高时，平衡___________填“未被破坏”或“发生移动”，此时化学反应速率______填“增大”“减小”或“不变”。混合气体的颜色不变___________填“能”或“不能”证明反应已达到平衡状态。
17. 常温下，为了研究化学反应的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。与均为无色晶体粉末，当向盛有的试管中加入粉末时，在试管中闻到有刺激性气味，且该气体能使酚酞溶液变红；在形管中甲处液面上升乙处液面下降。试回答下列问题：
试管内发生化学反应过程中，_______能转化成_______能。
该反应为_______填“放热”或“吸热”反应。
下列各图中，能表示该反应过程中的能量变化的是_______。
A. ．
C. ．
写出一个符合题中条件的化学方程式：_______。
用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图：
则电极是_______填“正极”或“负极”，物质为_______填化学式。
若线路中转移电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为_______。
18. 某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”，实验如下：
实验序号 实验温度 物质 溶液颜色褪至无色时所需时间
酸性溶液含硫酸 溶液
通过实验、，可探究__________填外界条件的改变对反应速率的影响，其中_________，_________；通过实验________可探究温度变化对化学反应速率的影响。
若，则可以得出的结论是________________________________。
该反应中有无色无味气体产生且被还原为，写出相应反应的离子方程式：________________________________。
该小组的一位同学通过查阅资料发现，上述实验过程中随时间变化的趋势如图所示，并认为造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对与草酸之间的反应有某种特殊的作用，则该作用是_____________，相应的粒子最可能是__________填符号。
三、简答题（本大题共2小题，共16.0分）
19. 以生产甲醇是实现“碳中和”的重要途径。其原理是。
该反应的能量变化如图所示，该反应为 ______填“放热”或“吸热”反应。
恒容容器中，对于上述反应，下列措施能加快反应速率的是 ______。
A.升高温度
B.充入
C.加入合适的催化剂
D.降低压强
在体积为的密闭容器中，充入和，测得、的物质的量随时间变化如图。从反应开始到末，用浓度变化表示的平均反应速率______；反应达到平衡状态，此时的转化率为 ______。
在相同温度、容积不变的条件下，不能说明该反应已达平衡状态的是 ______。
A.、的浓度均不再变化
B.体系压强不变
C.：：
D.的消耗速率与的生成速率之比为：
用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图。
则电极是 ______填“正极”或“负极”，电极的电极反应式 ______。
若线路中转移电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为 ______。
20. 工业上，利用黄铁矿主要成分是制备硫酸以及冶炼铁，其简易流程如图：
请回答下列问题：
气体的相对分子质量为，气体的电子式为 ______。
气体转化成的反应是放热反应，则参与反应的气体和的总能量 ______填“高于”“低于”或“等于”生成的的总能量。用的浓硫酸吸收，避免直接与水反应形成大量酸雾，污染环境，反应的能量变化如图所示。由此可知：是 ______填“放热”或“吸热”反应。
配平下列方程式并推断的化学式：____________ ____________，的化学式是 ______。
向溶液中通入气体，没有明显现象，再通入，产生白色沉淀，该白色沉淀是 ______填化学式。
铁片和铜片在稀硫酸中构成原电池，装置如图所示．可观察到正极表面上实验现象有 ______。写出负极的电极反应式：______。
在时，向恒容密闭容器中充入和发生反应：，经过达到平衡，测得生成。
反应开始到平衡时的平均反应速率为 ______。
在该条件下，的平衡转化率为 ______。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查化学反应历程，掌握物质的变化和能量变化即可解答，难度不大。
【解答】
A.光能转化为化学能，同时放出热量，则反应断键吸收能量小于成键释放的能量，故A错误；
B.转化为化合价降低，利用了的氧化性，故B错误；
C.该历程经过活性中心裂解产生活化态，非极性键也断裂，故C错误；
D.由图可知，该反应的催化剂是，为中间产物，则该历程的化学反应方程式为：，故D正确。
2.【答案】
【解析】浓硫酸有强氧化性，与反应生成，得不到氢气，A错误；金属与酸制的反应属于放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，B正确；原电池中，阳离子向正极移动，若将该反应设计成原电池，作负极，C错误；未注明是否处于标准状况，无法用计算气体体积，D错误。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查化学反应速率，题目难度中等，掌握外界条件改变对化学反应速率的影响是解题的关键。
【解答】
A. 增大的浓度，反应物浓度增大，反应速率加快，故A正确；
B. 增大容器体积，压强减小，反应物浓度减小，反应速率减慢，故B错误；
C. 二氧化硫与氧气的反应为可逆反应，若以投入参与反应，反应达平衡时存在于、和中，故C错误；
D. 二氧化硫与氧气的反应为可逆反应，反应不能完全，与充分反应放热小于，故D错误；
故选A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题综合考查化学反应速率，侧重于影响化学反应速率的因素的考查，为高考高频考点，难度不大，注意相关基础知识的积累。
【解答】
A.和硫酸铜反应生成和硫酸亚铁，和稀硫酸构成原电池，是负极，反应速率加快，故A正确；
B.氯化钠不参与反应，加入少量固体，对溶液中氢离子浓度和锌无影响，则反应速率不变，故B正确；
C.为反应的催化剂，加入催化剂或升高温度，可增大反应速率，故C正确；
D.浓硫酸具有强氧化性，常温下铁遇浓硫酸钝化，故D错误。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.由图可知，为化学键断裂的吸热过程，故A错误；
B.由方程式和热效应可知，该反应为放热反应，为自发进行的氧化还原反应，理论上该反应可以设计成原电池，故B正确；
C.升高温度，活化分子的数目和百分数增大，有效碰撞的次数增大，反应的化学反应速率加快，故C错误；
D.加入合适的催化剂，降低反应的活化能，但反应物的总能量的值和生成物总能量的值不变，故D错误；
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了阿伏加德罗常数的有关计算，熟练掌握公式的使用和物质的结构是解题关键，难度不大。
【解答】
A.氮气与氢气的反应是可逆反应，不可能完全转化，所以密闭容器中，与充分反应生成的分子数小于，故A错误；
B.原电池中负极为：，负极减少即，导线上转移的电子为，即个，故B正确；
C.中，的氮元素化合价由价升高到价，降低到价，既作氧化剂又作还原剂，即，参与反应时需要氧化剂分子数为，故C错误；
D.标准状况下，是固体，不能用气体摩尔体积进行计算，故D错误；
故选B。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查化学反应中能量转化，掌握常见的吸热反应和放热反应即可。
【解答】
生成物的能量总和高于反应物的能量总和，则该反应为吸热反应，即。
A.，为放热反应，故A错误；
B.，为放热反应，故B错误；
C.，为吸热反应，故C正确；
D.，为放热反应，故D错误。
8.【答案】
【解析】选项，该反应为放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，但和的能量无法比较，错误；
选项，放热反应可能需要加热，错误；
选项，该反应是放热反应，因此和的总能量高于和的能量，故和的总能量也高于的能量，正确；
选项，由于该反应是可逆反应，反应物不可能全部转化为生成物，因此放出的热量小于，错误；
故选C。
9.【答案】
【解析】该反应是放热反应，且生成气态水，故A、一定错误，完全燃烧放出的热量是，当为时，放出的热量为，故D选项正确。
10.【答案】
【解析】根据电子流动的方向，可知为负极，为正极。
选项，电流由正极流向负极，错误；
选项，活泼金属作负极，故铁棒应为负极，碳棒为正极，错误；
选项，是负极，发生氧化反应，为正极，发生还原反应，错误；
选项，活泼金属作负极，故金属性大于，正确；
故选D。
11.【答案】
【解析】选项，电子从负极流向正极，错误；
选项，根据电极反应式，锌片为负极，石墨为正极，正确；
选项，将正负极反应式合并，可得到总反应式，正确；
选项，根据石墨电极的反应式，反应产生，碱性增强，增大，正确。
故选A。
12.【答案】
【解析】三种物质的化学计量数之比等于三种物质表示的反应速率之比。故选B。
13.【答案】
【解析】略
14.【答案】
【解析】略
15.【答案】
【解析】图中反应物的总能量大于生成物的总能量，表示的是放热反应的能量变化，A错误；图中反应物的总能量小于生成物的总能量，能量越高越不稳定，则反应物比生成物稳定，B错误；图表示的是放热反应，图表示的是吸热反应，氯化铵固体与八水合氢氧化钡晶体的反应为吸热反应，C正确；反应中能量变化与反应条件无关，放热反应可能需要加热，吸热反应可能在常温下发生，D错误。
16.【答案】；放热
降低；不是
发生移动；增大；能
【解析】根据题给信息可知，甲烧杯中和的平衡混合气体的颜色加深，说明溶于水为放热反应，发生的反应方程式为。
乙烧杯中和的平衡混合气体的颜色变浅，说明晶体溶于水时吸热，乙烧杯内温度降低，但不是吸热反应，因为晶体溶于水时无新物质生成，故答案为：降低；不是；
两烧杯中的现象说明温度能影响可逆反应的平衡状态，因此升温或降温时，化学平衡会发生移动。升高温度，化学反应速率增大。当混合气体颜色不变时，说明的浓度不再变化，能证明反应已达到平衡状态。故答案为：发生移动；增大；能。
17.【答案】 热 化学
吸热
负极；；
【解析】由当向盛有的试管中加入粉末时，在试管中闻到有刺激性气味，且该气体能使酚酞溶液变红可知，试管内发生化学反应过程中热能转化为化学能，故答案为：热；化学；
由形管中甲处液面上升乙处液面下降可知，该反应为吸热反应，故答案为：吸热；
由形管中甲处液面上升乙处液面下降可知，该反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，则图能表示该反应过程中的能量变化，故选A；
八水氢氧化钡与氯化铵常温下反应生成氯化钡、氨气和水的反应是吸热反应，反应的化学方程式为，故答案为：；
由电子移动的方向知，通入甲烷的电极是燃料电池的负极，通入氧气的电极为正极，故答案为：负极；；
若线路中转移电子，由得失电子数目守恒可知，该燃料电池理论上消耗标准状况下甲烷的体积为，故答案为：。
18.【答案】浓度 、
其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大其他合理答案也对
催化作用
【解析】分析题表中数据知，本实验是探究浓度、温度的变化对反应速率产生的影响。实验中，探究浓度温度对反应速率的影响时，要确保影响反应速率的其他因素相同。、两组实验，探究草酸浓度对反应速率的影响，故温度应相同，；为使、两组实验中浓度相同，则溶液总体积均应为，故。组实验温度与另外两组不同，加水量与组相同，故实验、是探究温度对化学反应速率的影响，因此。由题表中、两组实验数据知，在其他条件相同的情况下，增大反应物浓度可加快化学反应速率。由题图知，反应中存在反应速率明显增大的过程，这表明反应中生成的某种粒子对该反应有催化作用，结合反应前后溶液成分知，该粒子是。
19.【答案】放热
；
负极；
【解析】由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应；
升高温度，反应速率加快，故A正确；
B.充入，反应物浓度不变，反应速率不变，故B错误；
C.加入合适的催化剂，能降低反应所需的活化能，加快化学反应速率，故C正确；
D.降低压强，反应速率减小，故D错误；
故答案为：；
由图可知，时，甲醇的生成量为，氢气的反应量为，从反应开始到末，用浓度变化表示的平均反应速率，反应达到平衡状态，甲醇的生成量为，则氢气的反应量为，此时的转化率为；
、的浓度均不再变化，正逆反应速率相等，化学反应达到平衡状态，故A正确；
B.体系压强不变，容器中混合气的总物质的量保持不变，正逆反应速率相等，化学反应达到平衡状态，故B正确；
C.：：，无法判断正逆反应速率相等，故无法判断化学反应是否达到平衡状态，故C错误；
D.的消耗速率与的生成速率均为正反应速率，故无法判断平衡状态，故D错误；
故答案为：；
极是电子的流出极，故极为负极，极为正极，电极反应式为；
若线路中转移电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为。
20.【答案】
高于；放热
；；；；
有气泡产生；
；
【解析】
【分析】
本题考查物质的制备及无机物的推断，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应、元素化合物知识为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意元素化合物知识的应用，题目难度不大。
【解答】
在空气中灼烧生成氧化铁和二氧化硫，则是气体，催化氧化生成，用浓硫酸吸收生成硫酸；氧化铁用还原生成铁和二氧化碳，气体是；
是，气体的相对分子质量为，的电子式为；
和氧气反应转化成的反应是放热反应，则参与反应的气体和的总能量高于生成的的总能量；与水的能量大于硫酸的能量，可知：是放热反应；
在空气中灼烧生成氧化铁和二氧化硫，是气体；中元素化合价由升高为，元素化合价由升高为，中元素化合价由降低为，根据得失电子守恒，反应方程式为；
向溶液中通入气体，二者不发生反应，没有明显现象，再通入，产生沉淀，该白色沉淀是；
铁片和铜片在稀硫酸中构成原电池，是负极，负极反应式为，是正极，正极发生反应，可观察到正极表面上有气泡产生的实验现象；
在时，向恒容密闭容器中充入和发生反应：，经过达到平衡，测得生成，的物质的量是；
起始
转化
平衡
反应开始到平衡时的平均反应速率为；
在该条件下，的平衡转化率。
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