第六章 化学反应与能量 单元复习
一、单选题
1．某学生用如图所示装置研究原电池的原理，下列说法正确的是
A．装置(1)和装置(2)中铜棒上都没有气体产生
B．在相同条件下，装置(1)与装置(2)中Zn棒溶解的速率相等
C．装置(3)中Zn为负极，发生还原反应，电子由Zn沿导线流向Cu
D．装置(2)与(3)中正极生成的物质质量之比为时，Zn棒的质量变化相等
2．如图所示，电流计指针发生偏转，发现A极上有气泡产生，同时极质量减少，C为电解质溶液。下列说法正确的是
A．A极为原电池的负极
B．A、B、C可能分别为石墨、铜、稀盐酸
C．中阳离子向极移动
D．极发生氧化反应，电子从极经外电路流向极
3．下列反应过程中能量变化的趋势与图示一致的是
A．
B．
C．
D．
4．下列生产或实验事实引出的结论错误的是
选项 生产或实验事实 结论
A 其他条件相同，铁片和稀硫酸反应，适当升高溶液的温度，单位时间内产生的气泡增多 当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快
B 在容积可变的密闭容器中发生反应：2NH3(g) N2H4(l)+H2(g)，把容积的体积缩小一半 正反应速率加快，逆反应速率减慢
C Si与H2高温时反应，S与H2加热能反应 P与H2在高温时能反应
D A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，在B试管中加入2～3滴FeCl3溶液，B试管中产生气泡快 当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率
A．A B．B C．C D．D
5．某温度下，在恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：，时生成C的物质的量为(反应进程如图所示)。下列说法中不正确的是
A．，A的平均反应速率为
B．图中两曲线相交时，反应达到平衡状态
C．化学计量系数之比
D．时，A的转化率为
6．某可逆反应在某体积为5L的密闭容器中进行，在从0～3min各物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。下列说法正确的是
A．该反应的化学方程式为2A(g)+B(g) 2C(g)
B．v(A)=v(C)说明该反应已达到平衡状态
C．由图求得A的平衡时的转化率为60%
D．反应开始至2min时，A的平均反应速率为1 mol L 1 min 1
7．—空气燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电流的流动方向：负极→导线→正极
B．“多孔”电极对化学反应速率没有影响
C．若反应消耗1mol，则有3mol向正极区域移动
D．放电过程中正极的电极反应式为
8．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
9．某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法中正确的是
A．该装置将化学能转化成电能 B．电子流向：铁棒→溶液→碳棒
C．铁棒发生还原反应 D．总反应为
10．一定条件下，等物质的量的和在容积为的恒容密闭容器中发生反应：，如图表示该反应过程中的物质的量随反应时间的变化。下列叙述正确的是
A．末的物质的量浓度为
B．内反应的平均速率为
C．点时三种物质的物质的量浓度之比为1：1：2
D．点对应的化学反应速率：
11．化学反应的能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．该反应为放热反应
B．三种物质中的能量最高
C．该反应生成，需吸收能量
D．断裂键和键时放出能量
12．在一体积固定的密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应A(g)+2B(g) 3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示。下列说法正确的是
浓度mol/L 时间/min c(A) c(B) c(C)
0 1.0 1.2 0
2 0.8
4 0.6
6 0.9
A．在0～2min内，B的反应速率为0.1mol/(L·min)
B．2min时，C的物质的量浓度为0.4mol/L
C．该反应恰好在4min时达到平衡状态，此时A的转化率为30%
D．在4～6min内，容器内气体分子的总物质的量不变
13．在2L的密闭容器中，加入和，发生反应：，在5s末时，测得容器中含有，下列说法正确的是
A．
B．2v(SO3)=v(O2)
C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．加入适宜的催化剂，使反应物活化分子百分数增大
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．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
16．Ⅰ.一定条件下，甲烷与水蒸气发生反应：CH4(g) +H2O(g) CO(g) +3H2(g)，工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2。
一定条件下， 向0.5 L恒容密闭容器中充入1.5molCH4和2 mol H2O(g) 发生上述反应，CO(g)的物质的量随时间的变化如图所示。则回答下列问题：
(1)前2分钟内的平均反应速率v(CO)=_______mol·L-1·min-1；
(2)平衡时CH4的转化率为_______。
Ⅱ.银锌纽扣电池(见如图)在现代生活中有广泛应用，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应为Ag2O+Zn=ZnO+2Ag， 其中一个电极反应为Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-。
(3)银锌纽扣电池中Zn作_______极，其电极反应式为_______；
(4)放电过程中，溶液中的OH- 移向_______极(在a、b中选填)。
a. Zn b. Ag2O
17．氮循环是发生在地球系统中的一个自然过程。
(1)能将NO和转化成绿色硝化剂。已知下列热化学方程式：
则反应的_______。
(2)一种通过BaO和的相互转化脱除的原理如下图所示。脱除的总反应为_______。
途径Ⅰ中，脱除标况下4480L，至少需要标况下空气_______(空气中氧气的体积分数以20%计算)
(3)若用脱除汽车尾气中的NO和生成两种无毒物质，若NO和以1：1计参与反应，其化学方程式为_______。
(4)减少交通事故除遵守交通法规正确驾驶外，安全措施也极为重要。汽车的安全气囊内有叠氮化钠()与硝酸铵()等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解反应，产生大量气体，充满气囊，从而保护驾驶员和乘客的安全。下列判断正确的是_______。
A．道路起雾与分子中的化学键断裂有关
B．中只含有极性共价键
C．受到猛烈撞击时有化学键的断裂
D．、均属于离子化合物
(5)若安全气囊的体积为V L，的爆炸在t s内完成，反应过程中消耗292.5g，则用表示的反应速率为_______。
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．D
【详解】A．锌和稀硫酸发生反应生成氢气，铜和稀硫酸不反应，装置（1）中铜棒上没有气体产生，装置（2）形成原电池，Zn作负极，Cu作正极，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，正极反应为2H++2e-=H2↑，即Zn棒逐渐溶解，铜棒上有气体产生，故A错误；
B．装置（1）中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，装置（2）形成原电池，在相同条件下，装置（2）中Zn棒溶解的速率大于装置（1）中Zn棒溶解的速率，故B错误；
C．装置（3）形成原电池，Zn作负极，发生氧化反应，故C错误；
D．装置（2）、（3）均形成原电池，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，（2）中正极上电极反应2H++2e-=H2↑，（3）中正极电极反应为Cu2++2e-=Cu，正极生成的物质质量之比为1：32，若质量分别为2g、64g，则两个原电池中电子转移相同、均为2mol，所以反应的锌的质量相等、均为65g，故D正确；
故选：D。
2．D
【详解】A．原电池中，负极金属失去电子发生氧化反应，质量减小，所以B极是负极，A极是正极，故A错误；
B．、石墨与稀盐酸都不能发生反应，A、B不可能分别为石墨、铜，故B错误；
C．B极是负极，A极是正极，原电池中阳离子向正极移动，阳离子向A极移动，故C错误；
D．B极是负极，发生氧化反应，电子从负极流向正极，故D正确；
选D。
3．C
【分析】根据图中信息得到反应物总能量大于生成物总能量，该反应是放热反应。
【详解】A．，以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应(燃烧除外)是吸热反应，故A不符合题意；
B．，大多数分解反应是吸热反应反应，故B不符合题意；
C．，燃烧反应是放热反应，故C符合题意；
D．是吸热反应，故D不符合题意。
综上所述，答案为C。
4．B
【详解】A．其他条件相同，铁片和稀硫酸反应，适当升高溶液的温度，单位时间内产生的气泡增多，则反应速率增大，因此得出结论：当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快，A正确；
B．在容积可变的密闭容器中发生反应：2NH3(g) N2H4(l)+H2(g)，把容器的体积缩小一半，反应物、生成物中都有气态物质，正逆反应速率均增大，B错误；
C．同周期从左到右元素的非金属性逐渐增强，与H2化合越来越易，硅、磷、硫为第三周期相邻元素，Si与H2高温时反应，S与H2加热能反应，则P与H2在高温时能反应，C正确；
D．A、B两支试管中分别加入等体积5%的溶液，在B试管中加入2～3滴溶液，B试管中产生气泡快，则B试管中反应速率快，该对比实验中变量为催化剂，因此得出结论：当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率，D正确；
故选B。
5．B
【详解】A．，A的平均反应速率为，故A正确；
B．图中两曲线相交后A、B物质的量还在减少，说明还未达到平衡，故B错误；
C．时，B浓度改变量为0.2，物质的量改变量为0.4mol，C生成物质的量为0.8mol，则改变量之比等于计量系数之比，因此化学计量系数之比，故C正确；
D．时，A浓度改变量为0.6，A的转化率为，故D正确。
综上所述，答案为B。
6．A
【详解】A．根据图中信息A、B为反应物，C为生成物，改变量分别为2mol、1mol、2mol，根据改变量之比等于计量系数之比，则该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)2C(g)，故A正确；
B．υ(A)= υ(C)，没有正反应和逆反应，因此不能说明该反应已达到平衡状态，故B错误；
C．由图求得A的平衡时的转化率为，故C错误；
D．反应开始至2min时，A的平均反应速率为mol L 1 min 1，故D错误。
综上所述，答案为A。
7．C
【分析】在燃料电池中，通入O2的一极是正极，电极方程式为：，通入NO的一极为负极，NO在负极失去电子生成HNO3，电极方程式为：NO-3e-+2H2O=NO+4H+，以此解答。
【详解】A．原电池中电流从正极经导线流向负极，故A错误；
B．“多孔”电极是一种用于电化学反应的电极，它具有多孔结构，可以增大反应物的接触面积，有效地提高电化学反应的速度和效率，故B错误；
C．由分析可知，负极电极方程式为：NO-3e-+2H2O=NO+4H+，若反应消耗1mol，则有3mol向正极区域移动，故C正确；
D．该原电池电解质溶液为酸性的，通入O2的一极是正极，电极方程式为：，故D错误；
故选C。
8．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。
9．A
【分析】根据装置图可知，活泼金属铁作负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，碳棒作正极，氢离子发生得电子的还原反应，其电极反应式为：2H++2e-=H2，据此分析解答。
【详解】A．原电池将化学能转化成电能，故A正确；
B．原电池中，电子从负极经外电路流向正极，本装置中，电子从铁棒经外电路流向碳棒，故B错误；
C．铁棒失去电子，发生氧化反应，故C错误；
D．根据原电池正负极反应可知，总反应为，故D错误；
故选A。
10．A
【详解】A．初始N2、O2物质的量相等，10s末N2反应掉1mol，则O2也反应掉1mol，剩余4mol，其物质的量浓度为4mol÷2L=2mol/L，A正确；
B．10s内O2减少1mol，反应的平均速率v(O2)=，B错误；
C．a点时N2物质的量为2mol，根据反应方程式可知剩余O22mol，生成NO6mol，三种物质的物质的量浓度之比为1：1：3，C错误；
D．a点反应达到平衡，v正(N2)=v逆(N2)=v逆(NO)，D错误；
故答案选A。
11．C
【详解】A．该反应反应物的能量小于生成物的能量，是吸热反应，A错误；
B．由图可知，2molAB(g)的能量高于1molA2(g)和1molB2(g)的总能量，但是1molAB的能不一定比1molA2(g)或1molB2(g)高，B错误；
C．根据物质变化能图，该反应生成2molAB吸收(a-b) kJ能量，C正确；
D．断键是吸热过程，应该吸收能量，D错误；
故选C。
12．D
【详解】A．在0～2min内，Δc(A)=0.2mol·L 1，Δc(B) =2Δc(A)=0.4 mol·L 1，B的反应速率， A错误；
B．2min时，Δc(A) = 0.2 mol·L 1，则Δc(C) = 0.6 mol·L 1，即C的物质的量浓度为0.6mol·L 1，B错误；
C．4min时Δc(B) = 0.6 mol·L 1，则Δc(C) =Δc(B) = 0.9 mol·L 1，即C的物质的量浓度为0.9mol·L 1，由表格数据可知9min时C的物质的量浓度也为0.9mol·L 1，因此4min时已经平衡，但不能说明4min时恰好平衡，平衡的时间可以在2-4min的某个时间点，C错误；
D．4min时，反应已达到平衡状态，因此在4～6min内，容器内气体分子的总物质的量不变，D正确；
故选D。
13．D
【详解】A．5s末测得容器中SO3物质的量为0.4mol，则5s内消耗的SO2为0.4mol，v(SO2)=，A错误；
B．物质的反应速率之比等于化学计量数之比，则v(SO3)=2v(O2)，B错误；
C．升高温度，正逆反应速率均增大，C错误；
D．加入合适的催化剂，可降低反应的活化能，反应物活化分子百分数增大，D正确；
故答案选D。
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 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；
16．(1)1.2
(2)80%
(3) 负极 Zn-2e -+2OH- =ZnO+H2O
(4)a
【解析】（1）前2分钟内的平均反应速率，故答案：1.2 ；
（2）有题意，知，平衡时CH4的转化率为，故答案：80% ；
（3）该装置构成原电池，根据电极反应式知，锌作负极，氧化银作正极，负极上氢氧根离子参与反应，电子从负极沿导线流向正极，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。故锌电极的反应是为，故答案：负极；；
（4）原电池中，阴离子向负极方向移动，即锌极，故答案：a 。
17．(1)-504.4kJ mol-1
(2) 12NO2+3O2+20NH316N2+30H2O 5.6
(3)NO+NO2+2NH32N2+3H2O
(4)CD
(5)
【解析】（1）反应2NO(g)+2NO2(g)+2O3(g)=2N2O5(g)+O2(g)可由题干中第二个反应加上第三个反应再减去第一个反应得到，则ΔH=(-114kJ mol-1)+(-284.2kJ mol-1)-(+106.2kJ mol-1)=-504.4kJ mol-1。
（2）如图所示，NO2、O2和BaO反应生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再和NH3反应生成N2和H2O，这个过程中BaO作催化剂，总反应为12NO2+3O2+20NH316N2+30H2O；途径Ⅰ的化学方程式为4NO2+O2+2BaO=2Ba(NO3)2；脱除标况下4480L NO2，至少需要标况下1120L O2，对应空气的体积为5600L，即5.6m3。
（3）若用NH3脱除汽车尾气中的NO和NO2生成两种无毒物质N2和H2O，若NO和NO2以1：1计参与反应，其化学方程式为NO+NO2+2NH32N2+3H2O。
（4）A．道路起雾是物理变化，水分子间的间距增大，与H2O分子中化学键断裂无关，A错误；B．NH4NO3中既含有极性共价键，也含有离子键，B错误；C．NaN3受到猛烈撞击时会迅速发生分解反应，产生大量气体，充满气囊，该过程是化学变化，有化学键的断裂，C正确；D．NaN3、NH4NO3均含有离子键，均属于离子化合物，D正确；故选CD。
（5）该反应的化学方程式为2NaN32Na+3N2↑，292.5g NaN3的物质的量为4.5mol，反应生成6.75mol N2，则用N2表示的反应速率为=mol L-1 s-1。
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。
