第六章 化学反应与能量 单元同步复习
一、单选题
1．已知4g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484 kJ，拆开1mol氧气中的化学键需要消耗496 kJ能量，水蒸气中1 mol H O键形成时放出能量463 kJ，则氢气中1 mol H H键断裂时吸收的能量为
A．436 kJ B．557 kJ C．920 kJ D．188 kJ
2．在101kPa、180℃时，将0.5mol 和1.0mol 通入2L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸气()和某无机副产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示，下列说法正确的是
A．该反应的化学方程式：
B．在0～3min内用表示的平均化学反应速率为
C．当容器内混合气体密度不再变化时，表明反应已经达到平衡状态
D．在3～10min内，反应仍未达到平衡状态
3．一定温度下的恒容密闭容器中，铁和CO2发生反应：Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。下列描述能说明该反应已达平衡状态的是
A．v(CO2)=v(CO)
B．单位时间内生成FeO的质量和生成Fe的质量相等
C．容器中混合气体的压强不随时间变化而变化
D．容器中混合气体的密度不随时间变化而变化
4．电化学气敏传感器可用于监测环境中的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是
A．在电极b上发生还原反应
B．溶液中向电极a移动
C．电子流向：由负极经外电路流入正极，再通过内电路流回负极
D．负极的电极反应式为
5．如下图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是
A．图a可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化
B．图a表示吸热反应，图b是放热反应
C．图b中反应物的总键能大于生成物的总键能
D．图b可以表示Mg与盐酸反应的能量变化
6．如图是金属镁和卤素单质()反应的能量变化示意图。下列说法正确的是
A．热稳定性：
B．与足量的充分反应，放热
C．工业上可由电解溶液冶炼金属，该过程需要吸收能量
D．由图可知：发生下述反应需要吸收能量
7．锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-，下列说法正确的是
A．放电时，电子透过固体电解质向Cu极移动
B．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
C．放电时，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
D．将锂电极区有机电解质换成水溶液，可提高电池的工作效率
8．下列反应能量变化与图示不相符合的是
A．镁与盐酸的反应 B．碳酸钙受热分解的反应
C．灼热的炭与二氧化碳的反应 D．柠檬酸与碳酸氢钠的反应
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．下列实验方案设计、现象和结论都正确的是
实验目的 方案设计 现象和结论
A 探究反应物浓度对化学反应速率的影响 其他条件不变，取两支试管，一支加入10 mL 0.1 mol/L 溶液，另一支加入5 mL 0.1 mol/L 溶液、5 mL蒸馏水，同时向两支试管加入10 mL 0.1mol/L 溶液 前者出现浑浊的时间更短，说明增大浓度，可以加快反应速率
B 探究压强对化学反应速率的影响 其他条件不变，在容积固定的密闭容器中发生反应：向其中通入氩气，反应速率不变 化学反应速率不受压强影响
C 证明溶液是否含 向溶液中加入稀氢氧化钠溶液，用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口 若试纸未变蓝，则说明不含
D 探究KI与反应的限度 取1 mL 0.1 mol/L KI溶液于试管中，加入5 mL 0.1 mol/L溶液，充分反应后滴入5滴15% KSCN溶液 若溶液变血红色，则KI与的反应有一定限度
A．A B．B C．C D．D
11．“要想做好实验，就要敏于观察。”——波义耳。以下实验能达成目的的是
A B C D
实验方案
实验目的 实验室制取氨气 验证化学能可以转化成电能 实验室制取并收集气体 制备可以较长时间观察的白色
A．A B．B C．C D．D
12．某学生用如图所示装置进行化学反应X+2Y=2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂时看到U形管中液面甲处降、乙处升，关于该反应的下列叙述中不正确的是
A．该反应为放热反应
B．该反应为吸热反应
C．反应物的总能量比生成物的总能量更高
D．该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的部分能量转化为热能而释放出来
二、多选题
13．中国化学家研究出一种新型复合光催化剂()，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法不正确的是
A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化
B．反应I中断键生成原子和分子
C．反应II为：
D．中含有非极性共价键
14．如图所示为CFCl3破坏臭氧层的过程。下列说法错误的是
A．过程Ⅰ可表示为：CFCl3→CFCl2+Cl B．过程Ⅲ中O+O→O2是吸热过程
C．紫外辐射为过程Ⅰ断裂化学键提供能量 D．CFCl3是破坏臭氧层的催化剂
三、非选择题
15．生活中，形式多样化的电池，满足不同的市场需求。图中是几种不同类型的原电池装置。
(1)某实验小组设计了如图甲所示装置：a为铝棒，b为镁棒。
①若容器中盛有NaOH溶液，a极为_______(填“正极”或“负极)：a极的电极反应式是_______。
②若容器中盛有浓硫酸，b极的电极反应式是_______，导线中电子的流动方向是_______(填“a→b”或“b→a”)。
(2)铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图乙所示，按要求回答下列问题：
①负极材料是_______，负极的电极反应式是_______
②工作时，电解质溶液中硫酸的浓度_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
③当铅酸蓄电池向外电路提供时，理论上负极板的质量增加_______g。
(3)如图丙是甲烷空气燃料电池的结构示意图。放电时甲醇应从_______处通入(填“a”或“b”)，电池内部H+向_______(填“左”或“右”)移动，正极的电极反应式为_______；若a极通入H2，请写出负极的电极反应式_______。
16．化学反应中的能量和速率变化对生产生活有着重要意义。某研究小组同学进行下列探究活动。
(1)甲同学探究反应2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2↑中的能量变化。向装有铝片的试管中加入1 mol·L-1的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高。
①该反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应。
②下列措施中，能加快氢气生成速率的是___________(填字母标号)。
a．加CuSO4溶液 b．将稀H2SO4改成浓硫酸
c．加Na2SO4溶液 d．将铝片换成铝粉
(2)乙同学对可逆反应m X(g) +nY(g) pZ(g)进行探究。回答下列问题： T℃时，起始向10L恒容密闭容器中充入X、Y，测得反应过程中X、Y、Z三种气体的物质的量浓度(c)与时间(t)的关系如图所示。
①0～4 min内的反应速率v(Z)=___________。
②m：n：p=___________ 。
③该反应达最大限度时Y的转化率___________。
④下列描述能表示该反应达平衡状态的是___________(填字母标号)。
A．容器中Y与Z的物质的量相等
B．容器内气体的密度不再发生改变
C．单位时间内生成n molY的同时生成pmolZ
D． X的体积分数不再改变
E．容器内气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
17．根据所学知识，按要求回答下列问题：
(1)根据氧化还原反应设计的原电池如图所示，则电极X的材料应为_______(填名称)，电解质溶液Y的溶质为_______(填化学式)。
(2)原电池可以将化学能直接转化为电能，根据这一原理推测，能设计原电池的氧化还原反应应该是_______(填“吸热”或“放热”反应)。
(3)某学校化学兴趣小组的同学发现：实验室用稀硫酸和锌粒制取H2时，加入几滴硫酸铜溶液，生成氢气的速率明显加快，并且反应结束后容器中有少量红色固体剩余。已知：将氧化还原反应设计成原电池时会加快反应速率。则在本实验中，加入几滴CuSO4溶液可以加快生成氢气的速率的原因是_______。实验室中现有等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_______。
18．氮的氧化物会对空气造成污染。
(1)会造成光化学烟雾，一般利用碱液吸收防止污染环境，发生歧化反应，氧化产物与还原产物的物质的量比为1：1，则用NaOH溶液吸收时发生反应的化学方程式为_______。
(2)在气体中存在的关系。一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中和的物质的量随时间变化的关系如图所示。回答下列问题：
①曲线X表示_______(填化学式)的物质的量随时间的变化。
②第1min时v(Y)_______(“>”“<”“=”或“无法确定”)。
③反应达到平衡时，的转化率为_______。
④假设上述反应的正反应速率为、逆反应速率为，当温度升高时，和的变化情况为_____。
⑤下列叙述能表示该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
a.容器中气体的颜色不再改变
b.容器中、气体的物质的量相等
c.容器中气体的密度不再改变
d.相同时间内，反应消耗2mol的同时消耗1mol
参考答案：
1．A
【详解】4g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484 kJ，即2mol氢气和1mol氧气反应生成1mol水蒸气(4mol H O键)放出484kJ的热，设氢气中1 mol H H键断裂时吸收的能量为xkJ，拆开1mol氧气中的化学键需要消耗496 kJ能量，因此断键吸收的热量为2xkJ+496 kJ，生成1mol水蒸气放出的热量为463 kJ×4=1852kJ，根据该反应是放出反应即1852kJ (2xkJ+496 kJ)= 484 kJ，解得x=436即氢气中1 mol H H键断裂时吸收的能量为436 kJ，故A符合题意。
综上所述，答案为A。
2．B
【详解】A．由图知,消耗n(CO2)=(1.0-0.9)mol=0.1mol、n(H2)=(0.5-0.2)mol=0.3 mol，同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则n(CO2)：n(H2)=0.1 mol : 0.3 mol=1 : 3，根据原子守恒知，反应还生成H2O，所以反应为，故A项错误；
B．在0～3min内用表示的平均化学反应速率为，用表示的平均化学反应速率为，故B正确；
C．该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体总质量和总体积都不变，混合气体密度一直不变，当混合气体密度不再变化时，不能说明反应已经达到平衡状态，故C错误；
D．根据反应的化学方程式计算可得出3 min时n(CH3OH)=0.1 mol，由图像可以看出，10 min时n(CH3OH)=0.1 mol，则3 min时反应达到平衡状态，即在3~10min内，反应处于平衡状态，故D项错误；
故选B。
3．D
【详解】A．v(CO2)=v(CO)没有说明反应速率的方向，不能说明该反应到平衡，A错误；
B．单位时间内生成FeO的质量和生成Fe的质量相等，说明正反应和逆反应速率不相等，反应未到平衡，B错误；
C．反应前后气体的物质的量相等，故混合气体的压强始终不变，压强不变不能说明反应到平衡，C错误；
D．反应前后有固体，气体的物质的量不变，若混合气体的密度不变，说明反应到平衡，D正确；
故选D。
4．C
【分析】Pt电极a通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，则Pt电极b为正极，氧气得电子被还原，结合电极方程式解答该题。
【详解】A．b极为正极，a极为负极，氧气在b极发生还原反应，故A正确；
B．因为a极为负极，则溶液中的阴离子向负极a移动，故B正确；
C．电子只能通过导线传递，不能通过溶液，故C错误；
D．负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且OH－向a极移动参与反应，故电极反应式为，故D正确；
故选C。
5．C
【详解】A．图a中反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，不能表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化，因为该反应是吸热反应，A错误；
B．图a中反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，，图b中反应物总能量低于生成物总能量，属于吸热反应，B错误；
C．图b表示吸热反应，因此反应物的总键能大于生成物的总键能，C正确；
D．图b表示吸热反应，镁和盐酸反应是放热反应，不能表示Mg与盐酸反应的能量变化，D错误；
答案选C。
6．D
【详解】A．物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强，根据图示可知，物质的稳定性MgF2 >MgCl2>MgBr2>MgI2，A错误；
B．未指明气体所处的条件，因此不能计算反应放出的热量，B错误；
C．由于MgCl2(s)的能量比Mg(s)、Cl2(g)低，所以工业上可由电解熔融MgCl2冶炼金属Mg，该过程需要吸收热量，但是电解溶液不能得到金属Mg，C错误；
D．根据图示可知MgBr2(s)=Mg(s)+Br2(g)△H=+524kJ/mol，的物质的量为1mol，故发生下述反应需要吸收能量，D正确；
故合理选项是D。
7．B
【分析】根据反应,在锂－铜空气燃料电池中，放电时锂作负极，氧化亚铜作正极,正极反应式为： .
【详解】A．放电时，电子从Li电极沿着导线向Cu极移动，电子不会进入固体电解质，A错误；
B．通空气时，铜被腐蚀，表面产生，化学方程式为：， B正确；
C．据分析，正极反应式为：，C错误；
D．锂与水会反应，有机电解质不可换成水溶液，D错误；
故选B。
8．A
【分析】由图像可知，反应物的能量小于生成物的能量，该反应为吸热反应。
【详解】A．金属与酸的反应为放热反应，A符合题意；
B．碳酸钙受热分解属于分解反应，大部分分解反应是吸热反应，B不符合题意；
C．C与CO2的反应是吸热反应，C不符合题意；
D．柠檬酸与碳酸氢钠的反应是吸热反应，D不符合题意；
故选A。
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．A
【详解】A．只有浓度不同，前者出现浑浊的时间更短，说明增大浓度，可以加快反应速率，故A正确；
B．容积不变，通入氩气，各物质的浓度不变，反应速率不变，不能证明化学反应速率不受压强影响，故B错误；
C．向溶液中加入稀氢氧化钠溶液，必须加热，用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口检验，故C错误；
D．因为溶液过量，反应后有剩余，充分反应后滴入5滴15% KSCN溶液，溶液变为血红色，不能证明反应的限度，故D错误；
故选：A。
11．B
【详解】A．氯化铵加热分解生成氨气和氯化氢，在温度稍低时又可生成氯化铵，实验室制备氨气，应用氯化铵和氢氧化钙反应，故A错误；
B．以Zn和Cu作为电极，以硫酸铜溶液为电解质溶液，可以构成原电池，Zn作负极，Cu作正极，可以验证化学能可以转化成电能，故B正确；
C．能够和水反应，不能用排水法收集，故C错误；
D．该装置没有隔绝空气，生成的Fe(OH)2会很快被氧化为红褐色的，故D错误；
故选B。
12．B
【分析】当往试管中加入试剂Y时，看到U形管中液面甲下降、乙上升，可以根据大气压强原理以及气体热胀冷缩的性质来回答。
【详解】A．试管中甲处液面下降，乙处液面上升，因为左边试剂瓶中温度升高，则该反应为放热反应，故A正确；
B．根据A的分析，故B错误；
C．该反应是放热反应，所以反应物的总能量比生成物的总能量高，故C正确；
D．由于反应物的总能量比生成物的总能量高，反应的结果是向体系外放出热量，则该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来，故D正确；
故选B。
13．BD
【详解】A．由图可知，该过程是利用太阳能实现高效分解水，在反应中太阳能转化为化学能，A正确；
B．反应I是水反应生成氢气与过氧化氢，B错误；
C．反应II是过氧化氢转化为水与氧气，反应过程可表示为：，C正确；
D．中含有H-O之间的极性共价键，D错误。
答案选BD。
14．BD
【详解】A．由图可知，过程Ⅰ中CFCl3转化为CFCl2和氯原子，可表示为：CFCl3→CFCl2+Cl，A正确；
B．过程Ⅲ中O+O→O2形成化学键，是放热过程，B错误；
C．过程Ⅰ断裂化学键得到氯原子，需要吸收能量，从图中可知，该能量由紫外辐射提供，C正确；
D．据图中过程Ⅱ和过程Ⅲ所示可知，氯原子使O3分解，一氧化氯在紫外辐射作用下生成氯原子，氯原子起到催化作用，故中的氯原子是破坏臭氧层的催化剂，D错误；
故选BD。
15．(1) 负 b→a
(2) 负极 减小 96
(3) a 右 O2+4e-+4H+=2H2O H2-2e-=2H+
【分析】原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入助燃物的一极为正极。
（1）
①若容器中盛有溶液，铝和溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，镁不反应，则a极为负极，b为正极，a极的电极反应式是；
②若容器中盛有浓硫酸，Al钝化，镁和浓硫酸反应生成硫酸镁、二氧化硫和水，则b为负极，a为正极，b极的电极反应式，导线中电子的流动方向是由负极向正极移动，即b→a。
（2）
由铅酸蓄电池工作时的总反应为，Pb失电子生成PbSO4，PbO2得电子生成PbSO4，因此Pb为负极、负极反应式为：；电池工作时，硫酸被消耗，因此电解质溶液中硫酸的浓度减小；由可知，当外电路通过2mol电子时，理论上负极板的质量增加96g。
（3）
根据题中图示电子的移动方向，可判断a极是负极，通入CH4，b极是正极，通入O2，原电池中阳离子向正极移动，即H+向右移动，正极上O2得电子发生还原反应，由于是酸性环境，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，若a极通入H2，H2失电子发生氧化反应，其电极反应式为H2-2e-=2H+。
16．(1) 放热 ad
(2) 0.0375 mol·L-1·min-l 1：2：3 50% CD
【解析】（1）①向装有铝片的试管中加入1 mol·L-1的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高，说明该反应为放热反应。②a．加CuSO4溶液，锌置换出铜，构成原电池，加快反应速率；b．将稀H2SO4改成浓硫酸，常温下铝在浓硫酸中钝化，不会产生氢气；c．加Na2SO4溶液相当于稀释，反应速率减小；d．将铝片换成铝粉，增大反应物接触面积，加快反应速率；答案选ad；
（2）①0～4 min内Z增加了0.15mol/L，则反应速率v(Z)=0.15mol/L÷4min＝0.0375 mol·L-1·min-l。②反应达到平衡时X、Y、Z的浓度变化量分别是（mol/L）0.05、0.1、0.15，所以m：n：p=0.05：0.1：0.15＝1：2：3。③该反应达最大限度时Y的转化率为。④A．容器中Y与Z的物质的量相等，不能说明正逆反应速率相等，不能判断反应达到平衡状态；B．容器体积和混合气体的质量始终不变，容器内气体的密度始终不变，不能据此说明反应达到平衡状态；C．单位时间内生成n molY的同时生成pmolZ，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态；D．X的体积分数不再改变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态；E．反应前后体积不变，混合气体的质量不变，容器内气体的平均相对分子质量始终不变，，不能据此说明反应达到平衡状态；答案选CD；
17．(1) 铜(棒) HNO3
(2)放热
(3) 锌粒先与CuSO4反应生成Cu附着在其表面，形成原电池 CuCl2溶液
【解析】（1）
根据氧化还原反应设计原电池，在该反应中铜元素化合价升高，被氧化，作还原剂，硝酸中氮元素化合价降低，被还原，作氧化剂。原电池反应时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，则图中X的材料应为铜(棒)，作负极，石墨电极作正极，电解质溶液Y的溶质为HNO3，在正极上被还原，故答案为：铜(棒)；HNO3；
（2）
原电池可以将化学能直接转化为电能，所以能设计原电池的氧化还原反应应该是提供能量的放热反应，故答案为：放热；
（3）
锌为活泼金属，加入硫酸铜，发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu反应，置换出铜，与锌形成原电池反应，化学反应速率加快；CuCl2与锌也可以反应生成Cu，硫酸溶液与Cu、Zn构成原电池，加快了氢气产生的速率，Zn与MgSO4、溶液均不反应，若滴加AgNO3溶液，由于引入的硝酸根离子，在酸性条件下具有强氧化性，与锌反应不生成氢气，故答案为：锌粒先与CuSO4反应生成Cu附着在其表面，形成原电池；CuCl2溶液。
18．(1)2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
(2) N2O4 < 60% 、都会增大 ad
【解析】(1)
根据氧化产物与还原产物的物质的量比为1：1，则氧化产物为NaNO3，还原产物为NaNO2，用NaOH溶液吸收时发生反应的化学方程式为：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
(2)
①在0-1min之内，X的物质的量增加0.3mol，Y的物质的量减少0.6mol，NO2的物质的量变化为N2O4的2倍，所以曲线X表示N2O4。
②在0-1min之内，Y的平均反应速率 =,由图可知，Y的斜率下降，则反应速率在逐渐下降，因此第1min时，v(Y) <。
③反应达到平衡时，NO2的物质的量为0.4mol,转化了1mol-0.4mol=0.6mol,转化率为100%=60%
④温度越高，反应速率越大，因此当温度升高时，和都会增大。
⑤根据，
a.容器中气体的颜色不再改变说明NO2、N2O4的物质的量不再变化，该反应达到平衡状态；
b.容器中NO2、N2O4气体的物质的量相等，不能体现出NO2、N2O4的物质的量不再改变，该反应不一定达到平衡状态；
c.该容器为恒容密闭容器，气体总质量不变，因此密度一直不变，不能说明达到平衡状态；
d.相同时间内，反应消耗2mol NO2的同时消耗1mol N2O4，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态。
【点睛】一个可逆反应是否处于化学平衡状态可从两方面判断；一是看正反应速率是否等于逆反应速率，两个速率必须能代表正、逆两个方向，然后它们的数值之比还得等于化学计量数之比，具备这两点才能确定正反应速率等于逆反应速率；二是判断物理量是否为变量，变量不变则达到平衡。
