甘肃省民乐一中张掖二中化学第六章 化学反应与能量复习题及答案.docx
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甘肃省民乐一中张掖二中化学第六章化学反应与能量复习题及答案
甘肃省民乐一中、张掖二中化学第六章化学反应与能量复习题及答案
一、选择题
1.298K时,合成氨反应的热化学方程式为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)ΔH=-92.4kJ/mol,在该温度下,取1molN2和3molH2放在密闭容器内反应。
下列说法正确的是()
A.在有催化剂存在的条件下,反应放出的热量为92.4kJ
B.有无催化剂该反应放出的热量都为92.4kJ
C.反应放出的热量始终小于92.4kJ
D.若再充入1molH2,到达平衡时放出的热量应为92.4kJ
【答案】C
【解析】
该反应为可逆反应,正向不可能进行到底,所以1molN2和3molH2反应放出的热量始终小于92.4kJ,C正确。
2.工业合成氨反应在催化剂表面的反应历程及能量变化如图所示,下列说法正确的是()
A.合成氨的正、逆反应的焓变相同
B.若使用催化剂,生成等量的NH3需要的时间更短
C.在该过程中,N原子和H原子形成了含有非极性键的氨气分子
D.合成氨反应中,反应物断键吸收能量大于生成物形成新键释放的能量
【答案】B
【详解】
A.在可逆反应中,正反应和逆反应的焓变数值相同,但符号相反,A错误;
B,使用催化剂,化学反应速率加快,生成等量的NH3需要的时间更短,B正确;
C.N原子和H原子吸引电子的能力不同,形成的是极性键,C错误;
D.根据图示,合成氨反应是放热反应,因此反应物断键吸收的能量小于生成物形成键释放的能量,D错误;
答案选B。
3.如图所示进行实验,下列说法不正确的是
A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转
D.装置乙中负极的电极反应式:
Zn-2e-===Zn2+
【答案】B
【详解】
A.装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气,装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,铜片作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,所以甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生,故A正确;
B.装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气没有形成原电池,故B错误;
C.装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,所以锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转,故C正确;
D.装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,锌片的活泼性大于铜片的活泼性,所以锌片作负极,负极上锌失电子发生氧化反应,电极反应式:
Zn-2e-═Zn2+,故D正确;故选B。
【点睛】
准确理解原电池原理是解题关键,装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气,装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,锌片的活泼性大于铜片的活泼性,所以锌片作负极,负极上锌失电子发生氧化反应,铜片作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,据此分析。
4.完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,已知为了完全吸收生成的二氧化碳,消耗掉8mol•L-1的氢氧化钠溶液50mL,则1mol无水乙醇的燃烧放出的热量不可能是
A.10QB.10Q~5QC.大于10QD.5Q
【答案】C
【详解】
n(NaOH)=0.05L×8mol/L=0.4mol,则由CO2~2NaOH~Na2CO3,可知n(CO2)=0.2mol,则n(C2H6O)=0.5×n(CO2)=0.1mol,放出的热量为Q,所以1mol乙醇完全燃烧放出的热量为10Q,由CO2~NaOH~NaHCO3可知,n(CO2)=0.4mol,则n(C2H6O)=0.5×n(CO2)=0.2mol,放出的热量为Q,所以1mol乙醇完全燃烧放出的热量为5Q,若二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸氢钠和碳酸钠的混合物,则乙醇燃烧放出的热量介于5Q~10Q之间,所以选项C不符合;故答案选C。
5.反应2SO2+O2
2SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4mol/L,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mo1/(L.s),则这段时间为()
A.0.1sB.2.5sC.5sD.10s
【答案】C
【详解】
根据反应方程式2SO2+O2
2SO3,一段时间后SO3的浓度增加了0.4mol•L-1,那么氧气的浓度必然减少0.2mol•L-1,根据v(O2)=
=0.04mol•L-1•s-1,t=5s,故选C。
6.在密闭容器中进行如下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L,当反应达平衡时,可能存在的数据是
A.SO2为0.4mol/L
B.SO2为0.25mol/L
C.SO2、SO3均为0.15mol/L
D.SO3为0.4mol/L
【答案】B
【分析】
该反应为可逆反应,若该反应从正反应方向开始,SO2、O2、SO3的浓度分别为0.4mol/L、0.3mol/L、0mol/L,若该反应从逆反应方向开始,SO2、O2、SO3的浓度分别为0mol/L、0.1mol/L、0.4mol/L,由于反应为可逆反应,则各物质的浓度一定小于最大浓度,以此来解答。
【详解】
A项、由于反应为可逆反应,SO2的浓度一定小于0.4mol/L,故A错误;
B项、由于反应为可逆反应,SO2的浓度一定小于0.4mol/L,大于0,则可能为0.25mol/L,故B正确;
C项、SO3、SO2浓度均为0.2mol/L,无论从正反应开始,还是从逆反应开始,只能是一种物质的浓度增大,另一种物质的浓度减小,SO3、SO2浓度不会均为0.15mol/L,故C错误;
D项、由于反应为可逆反应,SO3的浓度一定小于0.4mol/L,故D错误。
故选B。
【点睛】
本题考查可逆反应,注意可逆反应的特点为不完全转化性,学会利用极限转化的思想来分析物质的最大浓度,但实际浓度一定小于最大浓度是解答关键。
7.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该反应历程示意如下:
下列说法不正确的是
A.该反应遵循质量守恒定律B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂
C.①→②吸收能量并形成了C—C键D.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
【答案】C
【详解】
A.该反应总反应为CH4+CO2
CH3COOH,反应遵循质量守恒定律,故A项说法正确;
B.图中变化可知,甲烷在催化剂作用下经过选择性活化,其中甲烷分子中碳原子会与催化剂形成一新的共价键,必有C−H键发生断裂,故B项说法正确;
C.①→②的焓值降低,过程为放热过程,有C−C键形成,故C项说法错误;
D.由图可知,1mol甲烷和1mol二氧化碳反应生成1mol乙酸,生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%,故D项说法正确;
综上所述,说法不正确的是C项,故答案为C。
8.对于反应aA+bB=dD+eE,该化学反应速率定义为v=
=
=
=
。
式中v(X)指物质X=(X=A、B、C、D)的反应速率,a、b、d、e是化学计量数。
298k时,测得溶液中的反应H2O2+2HI=2H2O+I2在不同浓度时化学反应速率v见下表:
实验编号
1
2
3
4
0.100
0.200
0.300
0.100
0.100
0.100
0.100
0.200
0.00760
0.0152
0.0228
0.0152
下列说法正确的是
A.实验1、2中,
相等
B.将浓度均为
的
溶液和HI溶液等体积混合,则
C.v与“HI和
浓度的乘积”的比值为常数
D.实验4中,反应5s后
浓度减少了
【答案】C
【详解】
A.实验2中c(HI)>实验1中c(HI),故实验2的v(H2O2)大于实验1,故A项说法错误;
B.将浓度均为0.200mol•L-1的H2O2溶液和HI溶液等体积混合后,c(H2O2)=c(HI)=0.100mol•L-1,则v=0.00760mol•L-1•s-1,故B项说法错误;
C.实验1:
=
=0.76,实验2:
=
=0.76,实验3:
=
=0.76,实验4:
=
=0.76,因此v与“HI和H2O2浓度的乘积”的比值为常数,故C项说法正确;
D.v(H2O2)表示的是平均化学反应速率,因此无法计算反应5s后H2O2的浓度变化,故D项说法错误;
综上所述,说法正确的是C项,故答案为C。
9.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应
,下列不能说明该反应已达到平衡状态的是()
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率
B.混合气体的颜色不再改变
C.反应容器中的压强不随时间的变化而变化
D.混合气体的平均摩尔质量保持不变
【答案】A
【详解】
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率之比等于2:
1时,反应达到平衡状态,符合题意,A正确;
B.NO为无色,NO2为红棕色,当混合气体的颜色不再改变,说明NO2的浓度不变,即反应达到平衡状态,不符合题意,B错误;
C.反应前后气体的化学计量数之和不相等,随着反应的进行,容器中的压强不断变化,当容器中的压强不再改变时,说明反应已达到平衡状态,不符合题意,C错误;
D.反应前后气体的化学计量数之和不相等,气体的质量始终不变,随着反应的进行,气体的物质的量不断变化,当气体的物质的量不再改变时,混合气体的平均摩尔质量不再变,说明反应已达到平衡状态,不符合题意,D错误;
答案选A。
【点睛】
混合气体的平均摩尔质量=
。
10.瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害,一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时,可以通过传感器显示。
该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如下图所示,其中的固体电解质是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移动。
下列有关叙述正确的是()
A.瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子由电极b流向电极a
B.电极b是正极,O2-由电极a流向电极b
C.电极a的反应式为:
CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
D.当固体电解质中有1molO2-通过时,电子转移4mol
【答案】C
【详解】
A、电子不能在电池内电路流动,只能在外电路中流动,故A错误;
B、电极b氧气得电子,生成O2-,而电极a需要O2-作为反应物,故O2-由正极(电极b)流向负极(电极a),故B错误;
C、甲烷所在电极a为负极,电极反应为:
CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O,故C正确;
D、1molO2得4mol电子生成2molO2-,故当固体电解质中有1molO2-通过时,电子转移2mol,故D错误;
故选C。
【点晴】
本题考查了化学电源新型电池的原电池原理应用。
瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图乙所示,其中的固体电解质是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移动.电子在外电路转移,通甲烷气体的为负极,通空气一端为正极,电池总反应为CH4+2O2=CO2+H2O,正极反应为:
O2+4e-=2O2-,负极反应为:
CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O。
主要理解电池电解质不是在水溶液中的氧化还原反应,电解质是固体,O2-可以在其中自由移动,是本题的关键。
11.目前科学家已开发出一种新型燃料电池——固体氧化物电池,该电池用辛烷(C8H18)作燃料,电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子,下列说法正确的是
A.电池工作时,氧气发生氧化反应
B.电池负极的电极反应:
O2+2H2O+4e-=4OH-
C.电池负极的电极反应:
C8H18+25O2--50e-=8CO2↑+9H2O
D.若消耗的O2为11.2L(标准状况),则电池中有1mol电子发生转移
【答案】C
【分析】
该燃料电池中,辛烷失电子发生氧化反应,电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-=2O2-,再结合物质之间的反应来分析解答。
【详解】
A.该电池工作时,正极上氧气得电子发生还原反应,故A错误;
B.负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应,电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O,故B错误;
C.负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应,电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O,故C正确;
D.标况下11.2L氧气的物质的量为0.5mol,根据O2+4e-=2O2-知,当消耗0.5mol氧气转移电子的物质的量为氧气的4倍,所以转移电子的物质的量为2mol,故D错误;
答案选C。
12.可逆反应2NO2
2NO+O2在恒容密闭容器中进行,下列情况达到平衡状态的是
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2
②混合气体的平均相对分子质量不再改变
③NO2、NO、O2的反应速率之比为2∶2∶1
④混合气体的颜色不再改变
⑤混合气体的密度不再改变
A.①②④B.②③⑤C.①②⑤D.①②④⑤
【答案】A
【分析】
根据平衡状态的两个重要特征来判断:
(1)v(正)=v(逆);
(2)混合物中各组成成分的百分含量不变。
【详解】
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2,符合特征
(1),正确;
②该反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的物质的量不变,则混合气体的平均摩尔质量不再改变,正确;
③用NO2,NO,O2表示的反应速率的比为2:
2:
1的状态,说明了反应中各物质的转化量的关系,不符合,错误;
④NO2是红棕色气体,颜色不变时说明NO2的浓度保持不变,符合特征
(2),正确;
⑤在恒容密闭容器中,该体系的ρ始终保持不变,不能说明是否达到平衡状态,错误;
答案选A。
13.电化学在日常生活中用途广泛,图甲是镁-次氯酸钠燃料电池,电池总反应为Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2↓,图乙是含Cr2O72-的工业废水的处理。
下列说法正确的是
A.图甲中发生的还原反应是Mg2++ClO-+H2O+2e-=Cl-+Mg(OH)2↓
B.图乙中Cr2O72-向惰性电极移动,与该极附近的OH-结合,转化成Cr(OH)3除去
C.图乙电解池中,若有0.84g阳极材料参与反应,则阴极会有168mL(标准状况)的气体产生
D.若图甲燃料电池消耗0.36g镁产生的电量用以图乙废水处理,理论上可产生1.07g氢氧化铁沉淀
【答案】A
【详解】
A.该原电池中,镁作负极,负极上镁失电子发生氧化反应,负极反应为Mg-2e-=Mg2+,电池反应式为Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2↓,正极上次氯酸根离子得电子发生还原反应,则总反应减去负极反应可得正极还原反应为Mg2++ClO-+H2O+2e-=Cl-+Mg(OH)2↓,A正确;
B.图乙中惰性电极为阴极,Fe电极为阳极,则Cr2O72-离子向金属铁电极移动,与亚铁离子发生氧化还原反应生成的金属阳离子与惰性电极附近的OH-结合转化成Cr(OH)3除去,B错误;
C.图乙的电解池中,阳极反应式是Fe-2e-=Fe2+,阴极反应式是2H++2e-=H2↑,则n(Fe)=
=0.015mol,阴极气体在标况下的体积为0.015mol×22.4L/mol=0.336L,C错误;
D.由电子守恒可知,Mg~2e-~Fe2+,由原子守恒可知Fe2+~Fe(OH)3↓,则n(Mg)=
=0.015mol,理论可产生氢氧化铁沉淀的质量为0.015mol×107g/mol=1.605g,D错误;
答案选A。
14.425℃时,在两个1L密闭容器中分别发生化学反应,物质的浓度随时间的变化如图所示。
下列叙述错误的是()
A.图①中t0时,三种物质的物质的量相等
B.图①中
时,反应达到平衡状态
C.图②中的可逆反应为2HI(g)
H2(g)+I2(g)
D.图①②中,当c(HI)=3.16mol/L时,两容器中的反应均达到平衡状态
【答案】B
【分析】
图①中
时,三种物质的物质的量浓度相等,此时还未达到平衡;由图②可知该图表示的可逆反应为
,当浓度不再变化时反应达到平衡状态。
【详解】
A.图①中
时,三种物质的物质的量浓度相等,由于体系恒容,所以三者的物质的量也相等,故A项正确;
B.图①中
时,三种物质的物质的量浓度相等,但
后各物质的物质的量浓度发生改变,即
时反应没有达到平衡状态,故B项错误;
C.由图②可知,该图表示的可逆反应为
,故C项正确;
D.图①、②中,当
时,两容器中的反应均达到平衡状态,故D项正确;
故答案选:
B。
15.一定条件下,对于可逆反应:
X(g)+3Y(g)
2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为0,单位mol/L),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.08mol/L,则下列判断不正确的是
A.c1∶c2=1∶3B.平衡时Y和Z的生成速率之比为3∶2
C.X、Y的转化率之比等于1:
3D.c2的取值范围为0<c2<0.42mol/L
【答案】C
【详解】
A.设X转化的浓度为x,若从正反应建立平衡,则
,
,若从逆反应建立平衡,则,
,故A正确;
B.平衡时,正逆反应速率相等,则Y和Z的生成速率之比为3:
2,故B正确;
C.按A分析,反应前后X、Y气体的浓度比为1:
3、化学方程式中化学计量数之比为1:
3,所以达到平衡状态时,转化率相同,故C错误;
D.反应为可逆反应,物质不可能完全转化,如从正反应建立平衡,则消耗X小于0.04mol⋅L−1、消耗X小于0.12mol⋅L−1,则c2<0.12mol⋅L−1+0.3mol⋅L−1=0.42mol⋅L−1,如反应从逆反应建立平衡,按已知条件,0 答案选C。 16.一定条件下,物质的量均为0.3mol的X(g)与Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应: X(g)+3Y(g) 2Z(g)ΔH=-akJ•mol-1,下列说法正确的是 A.达到平衡后,向平衡体系中充入稀有气体,正反应速率不发生变化 B.反应一段时间后,X与Y的物质的量之比仍为1: 1 C.达到平衡时,反应放出0.1akJ的热量 D.X的体积分数保持不变,说明反应已达到平衡 【答案】A 【详解】 A.容积固定的密闭容器,充入稀有气体,X、Y、Z的浓度均不变,则正逆反应速率不变,故A正确; B.反应起始时X与Y的物质的量相等,但X与Y按物质的量1: 3进行反应,则反应一段时间后,X与Y的物质的量之比应大于1: 1,故B错误; C.由方程式的化学计量数可知,X是过量的,又物质的量与热量成正比,若0.3molY全部参与反应,反应放出0.1akJ的热量,而该反应为可逆反应,不能进行到底,故达到平衡时,反应放出的热量小于0.1akJ,故C错误; D.设任意时刻,X的转化量为xmol,可列出三段式: ,则X的体积分数为 ,则X的体积分数为一定值,始终保持不变,则X的体积分数保持不变不能说明反应已达到平衡,故D错误; 故选A。 17.向某密闭容器中加入0.3molA、0.lmolC和一定量的B三种气体,一定条件下发生如下反应: ,各物质的浓度随时间变化如图所示[t0~t1阶段的c(B)变化未画出],下列说法中正确的是() A.若t1=15s,则用A的浓度变化表示t0~t1阶段的平均反应速率为0.004mol·L-l·s-1 B.t1时该反应达到平衡,A的转化率为60% C.该容器的容积为2L,B的起始的物质的量为0.02mol D.t0~t1阶段,此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,该反应的热化学方程式为: 【答案】B 【详解】 A.t0~t1阶段,A的浓度变化为0.15-0.06=0.09mol·L-1,t0~t1阶段的平均反应速率为 ,A错误; B.t1时该反应达到平衡,A的转化率为=0.09/0.15×100%=60%,B正确; C.根据反应 可知,反应达平衡后,∆c(A)=0.09mol·L-1,∆c(B)=0.03mol·L-1,由图像可知反应达平衡后,c(B)=0.05mol·L-1,所以B的起始的浓度为0.02mol·L-1,B的起始的物质的量为0.02mol/L×2L=0.04mol,C错误; D.t0~t1阶段,∆c(A)=0.09mol·L-1,∆n(A)=0.09×2mol=0.18mol,此时放热akJ,如果有3molA完全反应,放热为 kJ,即 ,D错误; 答案选B。 18.向某容积一定的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,一定条件下发生如下反应: 2SO2+O2 2SO3。 下列说法不正确的是() A.升高温度或充入一定量O2均能加快化学反应速率 B.达到平衡状态时,SO2、O2、SO3物质的量之比一定为2: 1: 2 C.当SO2的生成速率与SO3的生成速率相等时,反应达到平衡状态 D.达到平衡状态时,生成SO3的物质的量一定小于2mol 【答案】B 【解析】 分析: 根据影响化学反应速率的因素和化学反应达到化学平衡的标志进行解答。 增加反应浓度或生成物的浓度化学反应速率加快;升高温度化学反应速率加快;化学平衡的标志是各物质的浓度不在改变,正反应速率等于逆反应速率。 详解: A.根据影响化学反应速率的因素知反应2SO2+O2 2SO3,如果升高温度或充入一定量O2均能加快化学反应速率,故A正确;B.初始加入2molSO2和1molO2,根据反应2SO2+O2 2SO3,因为是可逆反应不能进行彻底,所以达到平衡状态时,SO2、O2、SO3物质的量之比不一定为2: 1: 2,故B错误;C.当SO2的生成速率与SO3的生成速率相等时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故C正确;D.因为2SO2+O2 2SO3是可逆反应不能进行彻底,达到平衡状态时,生成SO3的物质的量一定小于2mol,故D正确;答案: 选B。 19.一定温度下,10L0.40mol/L的 溶液发生催化分解,不同时刻测得生成 的体积(已折算为标准状况下)如表所示: t/min 0 2 4 6 8 10 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列说法不正确的是(溶液体积变化忽略不计)() A.0~4min内的平均反应速率 B.6~10min内的平均反应速率 C.反应至6min时, D.反应至6min时, 分解了50% 【答案】C 【详解】 A. 分解的化学方程式为2H2O2 O2↑+H2O,0~4min内反应生成 氧气,消耗 的物质的量为1.536mol,平均反应速率 ,A项正确; B.随着反应的进行, 的浓度减小,反应速率减慢,6~10min的平均反应速率 ,B项正确; C.反应至6min时, =22.4L(1mol氧气),结合2H2O2 O2↑+H2O,消耗的 为2mol,剩余 为10L×0.40mol/L-2mol=2mol,易知反应至6min时, ,C项错误; D.反应至6min
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