第六章 化学反应与能量 单元同步训练
一、单选题
1．下列关于化学反应限度的说法正确的是
A．一个可逆反应达到的平衡状态，就是这个反应在该条件下不再反应
B．平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度相等
C．当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
2．汽车尾气对环境和人类健康造成严重危害，研究NO2、NO、CO的污染物处理，对建设美丽中国具有重要意义。反应NO2(g)＋CO(g) NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是
A．理论上该反应可以设计成原电池
B．图中a→b为放热过程
C．升高温度，该反应的化学反应速率降低
D．1molNO2(g)和1molCO(g)的总能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的总能量
3．中国科学院科研团队研究发现，在常温常压和可见光下，基于LDH(一种固体催化剂)合成的原理示意图如图。下列说法不正确的是
A．该过程将太阳能转化成为化学能 B．该反应中有N-H键生成
C．该反应中的四种物质都含有共价键 D．该反应的化学方程式为
4．在一定条件下，向恒容密闭容器中充入和发生反应。下列说法正确的是
A．反应一段时间后，含有的分子只有和
B．达到平衡后，反应生成的不再分解
C．反应混合物中、的物质的量之比为2：1时，说明反应已达平衡状态
D．若向容器中充入惰性气体，正、逆反应速率保持不变
5．某温度下，降冰片烯(分子式为C7H10)在一定条件下聚合，反应物浓度与时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法正确的是
A．降冰片烯与乙烯互为同系物
B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
C．条件①，降冰片烯起始浓度为3.0mol·L-1时，半衰期为62.5min
D．条件①，反应速率为0.012mol·L-1·min-1
6．化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)，其能量变化如图所示，下列叙述正确的是
A．断裂1molA2(g)的化学键需要吸收akJ能量
B．该反应过程放出热量(a-b)kJ
C．每生成2个AB分子放出bkJ热量
D．2molAB(g)的能量高于1molA2(g)
7．一定温度下，在2L恒容密闭容器中充入3种气体M、N和Q，它们的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的化学方程式：3M＋N=2Q
B．充入He，容器内压强增大，则化学反应速率增大
C．1min内N的平均反应速率为0.25mol/(L·min)
D．当容器内气体密度保持不变时，化学反应达到平衡状态
8．向某容积固定的密闭容器中加入A、B、C三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间的变化如下图所示，则下列说法中错误的是
A．该反应为可逆反应，时刻达平衡状态
B．内，分别用物质A、C表示的反应速率的关系是
C．若时，则内以物质C表示的反应速率
D．若在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化，则起始时B的浓度为
9．向恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下使反应达到平衡，逆反应速率随时间的变化如图所示。由图可得出的正确结论是
A．从图像可知该反应一定为放热反应
B．从a点到c点过程中反应物的浓度逐渐增大
C．c点时，反应达到最大限度
D．时，的浓度变化a~b段小于b~c段
10．研究表明，在和下，异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．比稳定
B．转化为需要吸收的热量
C．反应过程中断开旧化学键吸收的总能量大于形成新化学键放出的总能量
D．该异构化反应只有在加热条件下才能进行
11．下列关于如图所示电池的说法中不正确的是
A．甲烧杯溶液质量基本保持不变
B．若换成阴离子交换膜，从甲烧杯移向乙烧杯
C．装置中发生的总反应是
D．电池工作一段时间，乙烧杯成了混合溶液
12．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是
A．当反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量高时，该反应为放热反应
B．甲烷燃烧热的数值为，则甲烷燃烧的热化学方程式为：
C．任何反应均可设计为原电池
D．实验室往往用粗锌与稀硫酸反应来加快生成氢气的化学反应速率
13．化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是
A．形成的化学键为6molN－H，释放的能量为E3
B．A点表示1molN2(g)和3molH2(g)断键所需的能量
C．E1表示1molN2(g)和3molH2(g)的总能量
D．该反应断键所吸收的能量大于成键所放出的能量
二、多选题
14．某探究小组研究3S2O+2Cr3++7H2OCr2O+6SO+14H+的反应速率与浓度的关系。反应速率v(Cr3+)可通过测定c(Cr3+)减半所需时间来确定。在一定温度下，获得如表实验数据。
实验序号 初始浓度c/mol L-1 c(Cr3+)减半所需时间t/min
S2O Cr3+ Ag+
① 0.10 10.0 5.0 10
② 0.10 10.0 2.5 20
③ 0.20 10.0 5.0 5
④ 0.10 5.0 5.0 5
分析以上数据所得出的结论错误的是
A．增大c(S2O)，v(Cr3+)增大 B．增大c(Ag+)，v(Cr3+)不变
C．实验①和④的v(Cr3+)不相等 D．实验③的v(Cr3+)为1.0mol L-1 min-1
三、非选择题
15．完成下列问题。
(1)反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑的能量变化趋势，如图1所示。
①该反应为_______反应。(填“吸热”或“放热”)
②若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是_______。(填字母)
A．改稀硫酸为98%的浓硫酸；
B．升高温度；
C．改铁片为铁粉
(2)一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图3所示。回答下列问题：
①从反应开始到10s时，v(Z)=_______。
②反应的化学方程式为_______。
③10s后Z的生成速率_______(填“大于”、“小于”或“等于”)10s末Z的生成速率。
16．完成下列问题。
(1)20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，说明这个反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应，NO2和CO的总能量_______(填“>”、“＜”或“=”)CO2和NO的总能量。
(2)在某体积为2L的密闭容器中充入0.5molNO2和1molCO，在一定条件下发生反应：NO2+CO CO2+NO，2min时，测得容器中NO的物质的量为0.2mol，则：
①假设此反应在5min时达到平衡，则此时容器内气体的总物质的量为_______；
②下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是_______。
A．容器内气体的密度保持不变
B．NO2的物质的量浓度不再改变
C．容器内气体的平均相对分子质量不变
D．NO2的消耗速率与CO2的消耗速率相等
E.容器内气体的压强保持不变
17．一定温度下，体积为2L的密闭容器中，X、Y间发生反应。各物质的物质的量随时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式可表示为_________________。在0到1min中内用X表示该反应的速率是________________，该反应达最大限度时Y的转化率_______________。
(2)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中υ(X)＝0.3 mol L 1 min 1，乙中υ(Y)＝0.2 mol L 1 min 1，则__________中反应更快。
(3)若X、Y均为气体，且X为无色气体，Y为红棕色气体。下列描述能表示反应达平衡状态的是 。
A．容器中X与Y的物质的量相等
B．容器内气体的颜色不再改变
C．2υ(X)＝υ(Y)
D．容器内气体的平均相对分子质量不再改变
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨Ⅱ电极上生成氧化物Y(N2O5)，则石墨I电极是________(填“正极”或“负极”)，石墨Ⅱ的电极反应式为_______。
18．甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入溶液中，乙同学将电极放入溶液中，如图：
(1)原电池中的能量转化过程是将___________。
(2)甲中正极的电极反应式为___________，电子的流向是由___________(填“”或“”)。
(3)乙中负极为___________(填元素符号)。
(4)如果甲同学和乙同学均认为：“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出___________(填元素符号，下同)的金属活动性更强，而乙会判断出___________的金属活动性更强。
(5)由此实验得出的下列结论中，正确的是___________(填字母)。
A．镁的金属性不一定比铝的金属性强
B．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值
C．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
D．上述实验证明了“直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正负极”这种做法不可靠
参考答案：
1．C
【详解】A．一个可逆反应达到的平衡状态，化学平衡是一个动态平衡，就是这个反应在该条件下仍然继续进行反应，只不过是正、逆反应速率相等而已，A错误；
B．平衡状态是一种动态的状态，正逆反应速率相等，各组分的浓度保持不变的状态，但反应物和生成物的浓度不一定相等，B错误；
C．化学平衡的微观本质就是正、逆反应速率相等，即当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，C正确；
D．根据勒夏特列原理可知，化学反应的限度可以通过改变条件而改变，D错误；
故选C。
2．A
【详解】A．该反应属于氧化还原反应，有电子转移，理论上该反应可以设计成原电池，A正确；
B．a→b总能量增大，为吸热过程，B错误；
C．升高温度，化学反应速率增大，C错误；
D．由图可知：1 mol NO2(g)和 1 mol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量，该反应为放热反应，D错误。
答案选A。
3．D
【详解】A．在可见光下，氮气和水反应生成氨气，该过程将太阳能转化成为化学能，故A正确；
B．该反应生成氨气，有N-H键生成，故B正确；
C．该反应中的四种物质N2、H2O、NH3、O2都含有共价键，故C正确；
D．该反应的化学方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2，故D错误；
故选D。
4．D
【详解】A．由于是可逆反应，生成的三氧化硫同时也分解，所以反应一段时间后，含有的分子有、和，A错误；
B．达到平衡后正逆反应速率相等，反应生成的也分解，B错误；
C．由于起始时、的物质的量不确定，所以反应混合物中、的物质的量之比为2：1时，反应不一定已达平衡状态，C错误；
D．若向容器中充入惰性气体，由于反应物浓度不变，所以正、逆反应速率保持不变，D正确；
答案选D。
5．D
【详解】A．降冰片烯分子式为C7H10，乙烯分子式为C2H4，分子组成不是相差若干个CH2原子团，所以降冰片烯与乙烯不是同系物，故A错误；
B．由①③可知，降冰片烯浓度与反应速率无关，故B错误；
C．条件①，降冰片烯起始浓度为3.0mol·L-1时，该物质完全消耗需250min，可知半衰期为125min，故C错误；
D．条件①，反应速率为mol·L-1·min-1，故D正确；
选D。
6．D
【详解】A．根据图示可知，断裂1molA2(g)和1molB2(g)的化学键需要吸收akJ能量，A错误；
B．从图中可知，生成物的能量高于反应物的能量，则该反应过程中吸收能量，B错误；
C．从图中可知，2molA(g)和2molB(g)每生成2molAB(g)分子放出bkJ的能量，C错误；
D．从图中可知，2molAB(g)的能量高于1molA2(g)和1molB2(g)，故2molAB(g)的能量高于1molA2(g)，D正确；
故答案选D。
7．C
【分析】根据图示可知，M、N为反应物，Q为生成物，根据反应速率之比等于化学计量数之比，同时该反应为可逆反应，该反应的化学方程式为3M+N2Q。
【详解】A．各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，根据图示可知，M、N、Q三种物质的反应速率之比为3：1：2，但是该反应为可逆反应，则反应的化学方程式为3M+N2Q，A错误；
B．充入He，恒容密闭容器中，反应物和生成物的浓度不变，反应速率不变，B错误；
C．1min内N的物质的量变化量为0.5mol，则1min内N的平均反应速率为，C正确；
D．该反应在恒容密闭容器中进行，且反应物和生成物均为气体，无论反应是否达到平衡状态，气体的密度始终不变，D错误；
故答案选C。
8．B
【详解】A．可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量浓度不变，由图可知，时刻之后，各物质的物质的量浓度均不变，因此该反应在时刻达到平衡状态，故A正确；
B．物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比，内，Δc(A)=0.09mol/L，Δc(C)=0.06mol/L，则A和C的计量数之比为3：2，同时化学反应速率之比等于化学计量数之比，则内，分别用物质A、C表示的反应速率的关系是，故B错误；
C．内，Δc(C)=0.06mol/L，若，则，故C正确；
D．在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化，则该反应前后系数和相等，根据B项分析可知，A的系数为3，C的系数为2，则B的系数为1，因此Δc(B)=0.03mol/L，B的起始浓度是，故D正确；
故答案选B。
9．C
【详解】A．图中不能体现温度对反应的影响，不能确定吸热还是放热，A错误；
B．从a点到c点过程中逆反应速率增大，则平衡正向进行，反应物浓度不断减小，B错误；
C．c点时逆反应速率不变，达到平衡状态，反应达到最大限度，C正确；
D．a～b段速率快，则△t1=△t2时，SO2的浓度变化a～b段大于b～c段，D错误；
故答案为：C。
10．C
【详解】A．能量越低越稳定，的能量大于，比更稳定，故A错误；
B．转化为需要吸收59.3kJ的热量，故B错误；
C．正反应吸热，反应过程中断开旧化学键吸收的总能量大于形成新化学键放出的总能量，故C正确；
D．反应吸放热与反应条件无关，该异构化反应不一定需要加热，故D错误；
选C。
11．B
【分析】该装置为原电池，Zn的金属性比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，据此分析。
【详解】A．Zn为负极，锌失去电子生成锌离子，同时溶液中的锌离子经过阳离子交换膜进入乙烧杯，结合电荷守恒，甲烧杯溶液质量基本保持不变，故A正确
B．若换成阴离子交换膜，乙烧杯放电，从乙烧杯移向甲烧杯，故B错误；
C．根据反应原理，装置中发生的总反应是，故C正确；
D．为平衡电荷，甲烧杯中的阳离子，即向乙烧杯移动，故乙烧杯成了混合溶液，故D正确；
故选B。
12．D
【详解】A．当反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量高时，该反应为吸热反应，故A错误；
B．甲烷的燃烧热是1mol甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的能量。甲烷燃烧热的数值为，则甲烷燃烧的热化学方程式为： ，故B错误；
C．放热的氧化还原反应才能设计为原电池，故C错误；
D．粗锌在稀硫酸中构成原电池，实验室往往用粗锌与稀硫酸反应来加快生成氢气的化学反应速率，故D正确；
选D。
13．A
【详解】A．根据图示，2molN原子和6molH原子形成的化学键为6molN－H，释放的能量为E3，故A正确；
B．A点表示1molN2(g)和3molH2(g)所具有总的能量，故B错误；
C．E1表示1molN2(g)和3molH2(g)断键所吸收的总能量，故C错误；
D．该反应放热，断键所吸收的能量小于成键所放出的能量，故D错误；
选A。
14．BC
【详解】A．根据①③实验对比可知，增大c()，c(Cr3+)减半所需时间更短，即v(Cr3+)增大，A正确；
B．对比①②两组实验可知，增大c(Ag+)，c(Cr3+)减半所需时间减小，增大c(Ag+)，v(Cr3+)增大，B错误；
C．实验①v(Cr3+)=5mol/L÷10min=0.5mol·L-1·min-1，实验④v(Cr3+)=2.5mol/L÷5min=0.5 mol·L-1·min-1，两者v(Cr3+)相等，C错误；
D．实验③c(Cr3+)初始浓度为10mol/L，减半所需时间为5min，则v(Cr3+)=，D正确；
故答案选BC。
15．(1) 放热 BC
(2) 0.079mol/(L·s) X(g)+Y(g) 2Z(g) 等于
【详解】（1）①从图可知，反应物总能量高于生成物总能量，所以该反应为放热反应；
②A．反应为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，改稀硫酸为98%的浓硫酸，发生钝化现象，不产生氢气，故A不选；
B．升高温度，反应速率增大，故B选；
C．改铁片为铁粉，增大了接触面积，反应速率增大，故C选；
故答案为：BC；
（2）据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，说明X和Y是反应物、Z是生成物，参加反应的△n(X)=(1.20-0.41)mol=0.79mol、△n(Y)=(1.00-0.21)mol=0.79mol、△n(Z)=(1.58-0)mol=1.58mol，同一反应同一时间段内参加反应的各物质的物质的量之比等于其化学计量数之比，所以X、Y、Z的计量数之比为0.79mol:0.79mol:1.58mol=1:1:2，则该反应方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)；
①从反应开始到10s时，用Z表示的反应速率v(Z)= =0.079mol/(L·s)；
②根据以上分析可知其反应方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)；
③10s体系处于平衡状态，各成分的物质的量不再变化，则10s后Z的生成速率等于10s末Z的生成速率。
16．(1) 放热 >
(2) 1.5mol BD
【详解】（1）根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以是放热反应；
（2）①根据方程式可判断，反应前后气体体积是不变的，所以平衡时的物质的量就是起始时物质的量，即为1.5mol；
②A．容器体积不变，反应前后都是气体，质量一定相等，密度一直保持不变，不能判断平衡，A错误；
B．各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，达到平衡状态，B正确；
C．气体的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的物质的量的比值，在反应过程中，质量和物质的量始终是不变的，所以平均相对分子质量始终不变，C错误；
D．NO2的消耗速率与CO2的消耗速率相等，正逆反应速率相等，达到平衡，D正确；
E．该反应前后气体总的物质的量保持不变，压强保持不变，不能判断平衡，E错误；
故选BD。
17．(1) 2Y X 0.1 mol L 1 min 1 60%
(2)甲
(3)BD
(4) 正极 2NO2 2e－ + 2NO= 2N2O5
【解析】（1）
X为生成物，Y为反应物，它们改变量分别为0.3mol、0.6mol，根据改变量之比等于方程式计量系数之比，因此该反应的化学方程式可表示为2Y X。在0到1min中内X改变量为0.2mol，则这段时间内用X表示该反应的速率是，该反应达最大限度时Y的改变量为0.6mol，则Y的转化率；故答案为：2Y X；0.1 mol L 1 min 1；60%。
（2）
若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中υ(X)＝0.3 mol L 1 min 1，乙中υ(Y)＝0.2 mol L 1 min 1，根据，则υ(X)＝0.3 mol L 1 min 1中反应更快；故答案为：甲。
（3）
A．容器中X与Y的物质的量相等，不能作为判断平衡标志，只能说物质的量不再改变，故A不符合题意；B．Y有颜色，正向移动，颜色变浅，当容器内气体的颜色不再改变，作为判断平衡标志，故B符合题意；C．2υ(X)＝υ(Y)，没有正逆反应速率，不能作为判断平衡标志，故C不符合题意；D．平均摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量，气体质量不变，正向反应，气体物质的量减小，平均摩尔质量增大，当容器内气体的平均相对分子质量不再改变，可作为判断平衡标志，故D符合题意；综上所述，答案为BD。
（4）
NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨Ⅱ电极上生成氧化物Y(N2O5)，NO2变为N2O5，失去电子，化合价升高，和硝酸根结合生成N2O5，作负极，O2化合价降低，作正极，因此石墨I电极是正极，石墨Ⅱ的电极反应式为2NO2 2e－ + 2NO= 2N2O5；故答案为：正极；2NO2 2e－ + 2NO= 2N2O5。
18．(1)化学能转化为电能
(2)
(3)
(4)
(5)CD
【详解】（1）原电池中的能量转化过程是将化学能转化为电能；
（2）甲中电解质为硫酸溶液，镁的活泼性比铝强，则镁做负极，铝做正极，氢离子得电子生成氢气，正极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，电子从负极流向正极，即；
（3）乙中电解质为NaOH溶液，铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铝失电子，负极为Al；
（4）甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲会判断出Mg的金属活动性更强，而乙会判断出Al的金属活动性更强；
（5）A．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故A错误；
B．该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，故B错误；
C．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故C正确；
D．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，上述实验证明了“直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正负极”这种做法不可靠，故D正确；
故答案为：CD。
