資源簡介

章末綜合提升
一、化學(xué)反應(yīng)與能量
1．化學(xué)能與熱能
2．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置——原電池
二、化學(xué)反應(yīng)的速率與限度（化學(xué)平衡）
一、電極反應(yīng)式的書寫及判斷
1．書寫電極反應(yīng)式的原則
電極反應(yīng)式遵循質(zhì)量守恒、得失電子守恒及電荷守恒。
2．電極反應(yīng)式的書寫思路
針對練1.下列電極反應(yīng)式與出現(xiàn)的環(huán)境相匹配的是(　　)
選項 電極反應(yīng)式 出現(xiàn)的環(huán)境
A C2H5OH－12e－＋ 3H2O===CO2↑＋12H＋ 堿性環(huán)境下乙醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)
B O2＋2H2O－4e－===4OH－ 鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)
C CO－2e－＋CO===2CO2 熔融碳酸鹽環(huán)境下的CO燃料電池負(fù)極
D H2－2e－===2H＋ 堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
答案：C
解析：A．堿性環(huán)境下，乙醇燃料電池中，乙醇轉(zhuǎn)化為CO和H2O，電極反應(yīng)式為C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O，A錯誤；B．鋼鐵吸氧腐蝕的正極為O2得到電子，和溶液中的水生成OH－，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B錯誤；C．熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CO在反應(yīng)中失電子轉(zhuǎn)化為CO2，電極反應(yīng)式為CO－2e－＋CO===2CO2，C正確；D．堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O，D錯誤；答案選C。
針對練2.燃料電池是目前電池研究的熱點之一。現(xiàn)有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是(　　)
A．a(chǎn)極是負(fù)極，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B．b極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．電子是由a極經(jīng)外電路流向b極
D．若將H2改成CH4，則負(fù)極電極反應(yīng)為CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
答案：D
解析：氫氧燃料電池工作時，通入氫氣的一極（a極）為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極（b極）為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，負(fù)極反應(yīng)為H2－2e－＋2OH－===2H2O，正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，總反應(yīng)方程式為2H2＋O2===2H2O，據(jù)此解答。A．氫氧燃料電池工作時，通入氫氣的一極（a極）為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B．通入氧氣的一極（b極）為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B正確；C．電子是由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，故C正確；D．若將H2改成CH4，堿性環(huán)境下甲烷在負(fù)極轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，則負(fù)極電極反應(yīng)為CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O，故D錯誤。答案選D。
針對練3.NO2是大氣的主要污染物之一，某研究小組設(shè)計如圖裝置對NO2進行回收利用，裝置中a、b為多孔石墨電極。下列說法正確的是(　　)
A．b極為電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O
C．一段時間后，b極附近HNO3濃度增大
D．電池總反應(yīng)為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
答案：D
解析：該裝置為原電池裝置，由題圖可知，b電極通入氧氣，氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，b電極為正極，則a電極為負(fù)極，以此解題。A．通入O2的一極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，為原電池的正極，故A錯誤；B．通入NO2的a極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，故B錯誤；C．一段時間后，b極發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，b極附近HNO3濃度減小，故C錯誤；D．正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，負(fù)極電極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，將正、負(fù)極電極反應(yīng)式相加得電池總反應(yīng)為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，故D正確。
二、解答化學(xué)反應(yīng)速率圖像題的思路
1．關(guān)注圖像中的“點、線、面”
(1)關(guān)注“面”——明確研究對象
①理解各坐標(biāo)軸所代表量的意義及曲線所表示的是哪些量之間的關(guān)系。
②弄清楚是物質(zhì)的量，還是濃度隨時間的變化。
(2)關(guān)注“線”
①弄清曲線的走向，是增大還是減小，確定反應(yīng)物和生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物。
②分清突變和漸變；理解曲線“平”與“陡”即斜率大小的意義。
(3)關(guān)注“點”
解題時要特別關(guān)注特殊點，如坐標(biāo)軸的交點、幾條曲線的交叉點、極值點、轉(zhuǎn)折點等。深刻理解這些特殊點的意義。
2．聯(lián)系規(guī)律
如各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比與化學(xué)計量數(shù)之比的關(guān)系，各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比與化學(xué)計量數(shù)之比的關(guān)系，外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律等。
3．正確判斷
根據(jù)題干和題目要求，結(jié)合圖像信息，正確利用相關(guān)規(guī)律做出正確的判斷。
針對練4.在1 L的容器中，用純凈的CaCO3與100 mL稀鹽酸反應(yīng)制取CO2，反應(yīng)生成CO2的體積隨時間的變化關(guān)系如圖所示（CO2的體積已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）。下列分析正確的是(　　)
A．OE段表示的平均反應(yīng)速率最快
B．F點收集到的CO2的量最多
C．EF段，用HCl表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為0.04 mol·L-1·min-1
D．OE、EF、FG三段中，該反應(yīng)用二氧化碳表示的平均反應(yīng)速率之比為2∶6∶7
答案：C
解析：A．由題圖可知相同時間內(nèi)EF段產(chǎn)生的CO2最多，所以該段反應(yīng)速率最快，A錯誤；B．G點收集到的CO2的量最多，B錯誤；C．EF段產(chǎn)生的CO2共＝0.02 mol，由于反應(yīng)中n(HCl)∶n(CO2)＝2∶1，所以該段消耗的HCl的物質(zhì)的量為0.04 mol，時間是1 min，所以用HCl表示的EF段平均反應(yīng)速率是0.04 mol·L-1·min-1，C正確；D．由于時間都是1 min，所以O(shè)E、EF、FG三段中用二氧化碳表示的平均反應(yīng)速率之比等于產(chǎn)生CO2的體積之比，即224∶(672－224)∶(784－672)＝2∶4∶1，D錯誤；答案選C。
針對練5.T1 ℃時，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入SO2和O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，容器中各組分的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．a(chǎn)、b兩點反應(yīng)速率：vaB．0～t2時間段，反應(yīng)速率v(SO3)＝ mol·L-1·min-1
C．t2時刻，反應(yīng)體系中各組分的物質(zhì)的量不再改變，說明化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率為零
D．若反應(yīng)在T2 ℃進行(T2答案：B
解析：a、b兩點，隨著反應(yīng)的進行反應(yīng)物的濃度減小，則反應(yīng)速率：va＞vb，A說法錯誤；0～t2時間段，反應(yīng)速率v(SO3)＝＝ mol·L-1·min-1，B說法正確；t2時刻，體系中各組分的物質(zhì)的量不再改變，是因為正、逆反應(yīng)速率相等，但不為零，C說法錯誤；若反應(yīng)在T2 ℃進行(T21．（2023·廣東卷，6）負(fù)載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl－實現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是(　　)
A．Ag作原電池正極
B．電子由Ag經(jīng)活性炭流向Pt
C．Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
答案：B
解析：由題圖分析可知，Cl－在Ag極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag為負(fù)極，A錯誤；電子由負(fù)極Ag經(jīng)活性炭流向正極Pt，B正確；溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C錯誤；每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2，轉(zhuǎn)移2 mol電子，最多去除2 mol Cl－，D錯誤。
2．（2022·湖南卷，8）海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰—海水電池構(gòu)造示意圖如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A．海水起電解質(zhì)溶液作用
B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能
D．該鋰—海水電池屬于一次電池
答案：B
解析：海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；N為正極，電極反應(yīng)主要為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B錯誤；Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng)，并能傳導(dǎo)離子，故C正確；該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確。
3．（2022·全國甲卷，10）一種水性電解液Zn MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示[KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在]。電池放電時，下列敘述錯誤的是(　　)
A．Ⅱ區(qū)的K＋通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移
B．Ⅰ區(qū)的SO通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移
C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2+＋2H2O
D．電池總反應(yīng)：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2+＋2H2O
答案：A
解析：根據(jù)圖示的電池結(jié)構(gòu)和題目所給信息可知，Ⅲ區(qū)Zn為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應(yīng)為MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2+＋2H2O。K＋從Ⅲ區(qū)通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移，A錯誤；Ⅰ區(qū)的SO通過隔膜向Ⅱ區(qū)移動，B正確；MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2+＋2H2O，C正確；電池的總反應(yīng)為Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2+＋2H2O，D正確。
4．（2022·浙江1月選考，19）在恒溫恒容條件下，發(fā)生反應(yīng)A(s)＋2B(g) 3X(g)，c(B)隨時間的變化如圖中曲線所示。下列說法不正確的是(　　)
A．從a、c兩點坐標(biāo)可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率
B．從b點切線的斜率可求得該化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)開始時的瞬時速率
C．在不同時刻都存在關(guān)系：2v(B)＝3v(X)
D．維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變，向反應(yīng)體系中加入催化劑，c(B)隨時間變化關(guān)系如圖中曲線乙所示
答案：C
解析：A．從圖像中可以得到單位時間內(nèi)的濃度變化，反應(yīng)速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化計算得到，從a、c兩點坐標(biāo)可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率，選項A正確；B．b點處的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間，為反應(yīng)物B的瞬時速率，選項B正確；C．由化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比分析，3v(B)＝2v(X)，選項C錯誤；D．維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變，向反應(yīng)體系中加入催化劑，平衡不移動，反應(yīng)速率增大，達到新的平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)相同，選項D正確。
5．（2019·浙江4月選考，17改編）下列說法正確的是(　　)
A．H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，其他條件不變，縮小反應(yīng)容器體積，正逆反應(yīng)速率不變
B．C(s)＋H2O(g) H2(g)＋CO(g)，碳的質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)已達平衡
C．若壓強不再隨時間變化能說明反應(yīng)2A(？)＋B(g) 2C(？)已達平衡，則A、C不能同時是氣體
D．恒壓條件下發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，當(dāng)氣體壓強不再改變時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
答案：B
單元檢測卷（六）　化學(xué)反應(yīng)與能量
（時間：75分鐘　滿分：100分）
（本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨立形式分冊裝訂！）
一、選擇題：本題共14小題。每小題3分，共42分。每小題只有一個選項符合題意。
1．（2024·河北唐縣高一期末）下列生產(chǎn)、生活的過程中，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能的是(　　)
A．用燃氣灶燒菜
B．加熱碳酸氫鈉晶體制取純堿
C．高爐煉鐵
D．用電熱毯取暖
答案：A
解析：A．用燃氣灶燒菜，燃氣燃燒時，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能，A項符合題意；B．加熱碳酸氫鈉晶體制取純堿是吸熱反應(yīng)，熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B項不符合題意；C．高爐煉鐵涉及的主要方程式為Fe2O3＋3CO2Fe ＋ 3CO2，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C項不符合題意；D．用電熱毯取暖，電能轉(zhuǎn)化為熱能，D項不符合題意。
2．據(jù)報道，某國一集團擬在太空建造巨大的激光裝置，把太陽光變成激光用于分解海水制氫：2H2O2H2↑＋O2↑，下列說法正確的是(　　)
A．水的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)
B．氫氣是一次能源
C．使用氫氣作燃料將會增加溫室效應(yīng)
D．在這一反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
答案：D
解析：水的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；H2是二次能源；H2是清潔能源，不會增加溫室效應(yīng)。
3．（2023·遼寧建平縣實驗中學(xué)高一期末）下列裝置能構(gòu)成原電池的是(　　)
答案：B
解析：A．沒有形成閉合回路，所以不能構(gòu)成原電池，A錯誤；B．有自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)、活潑性不同的電極、電解質(zhì)溶液和閉合回路，符合原電池的構(gòu)成原理和條件，B正確；C．四氯化碳不是電解質(zhì)溶液，C錯誤；D．沒有形成閉合回路，所以不能構(gòu)成原電池，D錯誤。
4.（2024·安徽馬鞍山高一期末）在一定的條件下，某可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率隨時間變化的曲線如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．t1時刻，v正>v逆
B．t2時刻，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
C．t3時刻，正、逆反應(yīng)速率均為零
D．t3時刻，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)
答案：C
解析：A．根據(jù)圖像可知：t1時刻，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率， A正確；B．根據(jù)圖像可知：在t2時刻，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B正確；C．根據(jù)圖像可知：在t3時刻，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，但反應(yīng)速率不為0，C錯誤；D．根據(jù)圖像可知t3時刻，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，D正確。
5．（2023·遼寧大連八中高一檢測）下列圖示與對應(yīng)的敘述相符的是(　　)
A．圖甲代表濃H2SO4稀釋過程中體系的能量變化
B．圖乙表示反應(yīng)物斷鍵吸收的能量小于生成物成鍵放出的能量
C．圖丙表示白磷比紅磷穩(wěn)定
D．圖丁表示CO與H2O的反應(yīng)過程與能量變化的關(guān)系
答案：D
解析：A．濃硫酸稀釋是物理變化不是化學(xué)變化，沒有反應(yīng)物和生成物，A錯誤；B．圖乙中反應(yīng)物的能量低于生成物的能量，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，說明反應(yīng)物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量，B錯誤；C．從圖丙中可知，相同質(zhì)量和狀態(tài)的白磷能量高于紅磷，則紅磷更加穩(wěn)定，C錯誤；D．CO與H2O反應(yīng)生成CO2和H2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，圖丁中所示能量變化正確，D正確。
6．（2024·安徽蚌埠高一期末）某學(xué)生用如圖裝置研究原電池原理，下列說法錯誤的是(　　)
A．圖③中Zn片增重質(zhì)量與Cu棒減輕質(zhì)量的比為65∶64
B．圖②電子從Zn極經(jīng)外電路轉(zhuǎn)移到Cu極
C．圖①中Cu棒上沒有氣體產(chǎn)生
D．圖②與圖③中正極產(chǎn)物的質(zhì)量比為1∶32時，Zn棒減輕的質(zhì)量相等
答案：A
解析：A．圖③是原電池裝置，鋅做負(fù)極失電子生成鋅離子，銅做正極，溶液中銅離子得到電子生成銅，鋅電極減輕，銅電極增重，故A錯誤；B．②圖是原電池，活潑金屬鋅是負(fù)極，銅是正極，所以電子由Zn沿導(dǎo)線流向Cu，故B正確；C．裝置圖①是化學(xué)腐蝕，鋅和稀硫酸發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，銅和稀硫酸不反應(yīng)，圖①中銅棒上沒有氣體產(chǎn)生，故C正確；D．圖②與圖③中負(fù)極電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2+，圖②中正極電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，圖③中正極電極反應(yīng)為Cu2+＋2e－===Cu，正極生成物質(zhì)量比為1∶32時，依據(jù)電子守恒計算兩個原電池中電子轉(zhuǎn)移相同，所以反應(yīng)的鋅的質(zhì)量相同，故D正確。
7．（2024·合肥高一期中）已知反應(yīng)A＋B===C＋D的能量變化如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B．該反應(yīng)吸收的能量為E1－E2
C．該圖可表示為酸和堿的反應(yīng)圖像
D．該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量
答案：C
8．（2023·河北唐山高一期末）實驗室模擬工業(yè)合成氨，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，反應(yīng)條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑。恒溫恒容密閉容器中能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是(　　)
A．v正(N2)＝3v逆(H2)
B．容器內(nèi)壓強保持不變
C．體系內(nèi)氣體的密度保持不變
D．N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)之比為1∶3∶2
答案：B
解析：A．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，v正(N2)＝3v逆(H2)時，正、逆反應(yīng)速率不相等，沒有達到平衡狀態(tài)，A不符合題意；B．該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的量與壓強成正比，則混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化，達到平衡狀態(tài)，B符合題意；C．容器體積和氣體總質(zhì)量始終不變，則混合氣體的密度始終不變，因此不能說明反應(yīng)已達平衡，C不符合題意；D．N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)之比為1∶3∶2，不能說明正、逆反應(yīng)速率相等，不能判斷平衡狀態(tài)，D不符合題意。
9．（2023·遼寧錦州高一期末）質(zhì)量均為m g的鐵片、銅片和1 L 0.2 mol/L的CuSO4溶液組成的裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，電子通過電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)移到銅片上
B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2+－2e－===Cu
C．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色逐漸變成黃色
D．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接后，當(dāng)電路中通過0.2 mol電子時，理論上鐵片與銅片的質(zhì)量差為12 g
答案：D
解析：A．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時為原電池，電子由負(fù)極Fe經(jīng)過導(dǎo)線流向正極Cu，不能進入溶液中，A錯誤；B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時為原電池，Cu作正極，正極反應(yīng)式為Cu2+＋2e－===Cu，B錯誤；C．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時為原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2+，a和b不用導(dǎo)線連接時，F(xiàn)e與CuSO4反應(yīng)為Cu2+＋Fe===Cu ＋ Fe2+，溶液均從藍色變成淺綠色，C錯誤；D．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時為原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2+，正極反應(yīng)式為Cu2+＋2e－===Cu，當(dāng)電路中有0.2NA個電子通過時，溶解Fe為0.1 mol，生成Cu為0.1 mol，即溶解5.6 g Fe，生成6.4 g Cu，理論上鐵片與銅片的質(zhì)量差為5.6 g＋6.4 g ＝12 g，D正確。
10．化學(xué)能與熱能、電能等能量相互轉(zhuǎn)化，關(guān)于化學(xué)能與其他能量相互轉(zhuǎn)化的說法正確的是(　　)
A．圖1所示的裝置能將化學(xué)能變?yōu)殡娔?br/>B．圖2所示的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，可表示鋁熱反應(yīng)的能量變化
C．對于放熱反應(yīng)H2＋Cl22HCl，化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為熱能
D．由圖3可得，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成NO(g)過程中吸收180 kJ能量
答案：D
解析：A．圖1所示的裝置中，兩燒杯內(nèi)溶液沒有用鹽橋連接，不能形成閉合回路，不能形成原電池，所以不能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A錯誤；B．圖2所示的反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，為放熱反應(yīng)，可表示鋁熱反應(yīng)的能量變化，B錯誤；C．對于放熱反應(yīng)H2＋Cl22HCl，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的同時，還有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能等，C錯誤；D．由圖3可得，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)過程中，ΔH＝(946＋498－2×632) kJ·mol-1＝＋180 kJ·mol-1，所以該反應(yīng)吸收180 kJ能量，D正確；故選D。
11．（2023·安徽亳州高一期末）有M、N、P、E、F五種金屬，已知：①M＋N2+===N＋M2+；②M、P用導(dǎo)線連接并放入硫酸溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接并放入E的硫酸鹽溶液中，其中一極的電極反應(yīng)式為E2+＋2e－===E；④P、F組成原電池時，F(xiàn)發(fā)生氧化反應(yīng)。則這五種金屬的還原性順序是(　　)
A．E＞P＞F＞M＞N B．E＞N＞M＞P＞F
C．P＞F＞N＞M＞E D．F＞P＞M＞N＞E
答案：D
解析：①M＋N2+===N＋M2+，則金屬性：M＞N；②M、P用導(dǎo)線連接并放入硫酸溶液中，M表面有大量氣泡逸出，M為正極，P為負(fù)極，則金屬性：P＞M；③N、E用導(dǎo)線連接并放入E的硫酸鹽溶液中，其中一極的電極反應(yīng)式為E2+＋2e－===E，則N溶解，說明金屬性：N＞E；④P、F組成原電池時，F(xiàn)發(fā)生氧化反應(yīng)，則F為負(fù)極，說明金屬性：F＞P，因此這五種金屬的還原性順序是F＞P＞M＞N＞E，故D符合題意。
12．（2023·河北唐縣高一期末）某實驗小組為探究影響H2O2分解的因素設(shè)計表中實驗，下列有關(guān)說法錯誤的是(　　)
序號 溶液 溫度 時間（收集50 mL O2）
① 10 mL 15% H2O2溶液 25 ℃ 160 s
② 10 mL 30% H2O2溶液 25 ℃ 120 s
③ 10 mL 15% H2O2溶液 50 ℃ 50 s
④ 10 mL 15% H2O2溶液＋1 mL 5% FeCl3溶液 50 ℃ 20 s
A．實驗①和②，可探究H2O2濃度對H2O2分解速率的影響
B．實驗①和③，可探究溫度對H2O2分解速率的影響
C．實驗①和④，可探究催化劑對H2O2分解速率的影響
D．由上述實驗可知，增大H2O2濃度、升高溫度都能加快H2O2分解速率
答案：C
解析：A．實驗①和②，變量為H2O2溶液濃度，可探究濃度對反應(yīng)速率的影響，A正確；B．實驗①和③，變量為溫度，可探究溫度對反應(yīng)速率的影響，B正確；C．實驗①和④相比，實驗中加入的FeCl3溶液導(dǎo)致兩組中H2O2的濃度略有差別，且二者溫度不同，不能探究催化劑對反應(yīng)速率的影響，C錯誤；D．通過實驗數(shù)據(jù)及前面的分析可知，增大濃度、升高溫度都能加快反應(yīng)速率，D正確。
13．下列四個常用電化學(xué)裝置的敘述錯誤的是(　　)
A．圖Ⅰ所示電池中，電子從鋅片流出
B．圖Ⅱ所示干電池中鋅皮作負(fù)極
C．圖Ⅲ所示電池為二次電池，放電過程中硫酸溶液濃度減小
D．圖Ⅳ所示電池中正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
答案：D
解析：A．圖Ⅰ所示電池中，Zn為負(fù)極，Cu為正極，電流從銅片流出，進入鋅片，電子從鋅片流出，故A正確；B．圖Ⅱ所示干電池中，鋅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則鋅皮作負(fù)極，故B正確；C．鉛酸蓄電池是可充電電池，為二次電池，放電時電池反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，消耗硫酸，則硫酸溶液濃度減小，故C正確；D．圖Ⅳ所示電池為氫氧酸性燃料電池，正極上O2得電子生成H2O，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故D錯誤。
14．（2024·遼寧錦州高一期末）一定溫度下，向容積為2 L的恒容密閉容器中投入一定量的氣體A和B發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋bB(g) cC(g)，A和B的物質(zhì)的量濃度隨時間變化如圖所示，12 s時生成C的物質(zhì)的量為1.2 mol。下列說法正確的是(　　)
A．若2 s時升高反應(yīng)溫度，v正增大，v逆減小
B．b∶c＝1∶6
C．m點時v正＝v逆
D．12 s時容器內(nèi)的壓強為起始壓強的
答案：D
解析：根據(jù)轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學(xué)計量數(shù)之比得：0.6∶0.2∶0.6＝3∶b∶c，則b＝1，c＝3。A．升高反應(yīng)溫度，v正增大，v逆也增大，A錯誤；B．b∶c＝1∶3，B錯誤；C．m點還未達到平衡狀態(tài)，v正≠v逆，C錯誤；D．恒溫恒容條件下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比等于濃度之比，起始容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量濃度為(0.8＋0.5) mol/L＝1.3 mol/L，12 s時容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量濃度為(0.2＋0.3＋0.6) mol/L＝1.1 mol/L，故12 s時容器內(nèi)的壓強為起始壓強的，D正確。
二、非選擇題：本題共4小題，共58分。
15．（12分）回答下列問題。
(1)從能量的變化和反應(yīng)的快慢等角度研究反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O。已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，如圖能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是　　　　（填“A”或“B”）。
從斷鍵和成鍵的角度分析上述反應(yīng)中能量的變化。化學(xué)鍵的鍵能如下表：
化學(xué)鍵 H—H O==O H—O
鍵能/(kJ/mol) 436 496 463
則生成1 mol水可以放出熱量　　　　kJ。
(2)以下反應(yīng)：①木炭與水制備水煤氣；②氯酸鉀分解；③炸藥爆炸；④酸與堿的中和反應(yīng)；⑤生石灰與水作用制熟石灰；⑥Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl；⑦氣態(tài)水液化，屬于放熱反應(yīng)的有：　　　　（填序號）。
(3)分別按圖甲、乙所示裝置進行實驗，圖中兩個燒杯里的溶液為同濃度的稀硫酸，乙中 為電流表。請回答下列問題：
①以下敘述中，正確的是　　　　（填字母）。
A．甲中鋅片是負(fù)極，乙中銅片是正極
B．兩燒杯中銅片表面均有氣泡產(chǎn)生
C．兩燒杯中溶液pH均增大
D．產(chǎn)生氣泡的速率甲中比乙中慢
E．乙的外電路中電流方向Zn→Cu
F．乙溶液中SO向銅片方向移動
②乙中能量轉(zhuǎn)化的主要形式為______________________________________________。
③在乙裝置中，如果把稀硫酸換成硫酸銅溶液，銅電極的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________，
當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.25 mol電子時，消耗負(fù)極材料的質(zhì)量為　　　　g。
答案：(1)A　242　(2)③④⑤
(3)①CD　②化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能　③Cu2+＋2e－===Cu　8.125
解析：(1)由題圖可知，A中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，為放熱反應(yīng)，斷裂2 mol H2中的化學(xué)鍵吸收2×436 kJ熱量，斷裂1 mol O2中的化學(xué)鍵吸收496 kJ熱量，共吸收(2×436＋496) kJ＝1 368 kJ熱量，形成4 mol H—O鍵釋放4×463 kJ＝1 852 kJ熱量，2 mol H2在氧氣中燃燒生成水的反應(yīng)放熱484 kJ/mol，生成1 mol水可以放出熱量242 kJ；(2)常見的放熱反應(yīng)有：所有的燃燒、所有的中和反應(yīng)、金屬和酸的反應(yīng)、金屬與水的反應(yīng)、大多數(shù)化合反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)等，故屬于放熱反應(yīng)的是③④⑤；(3)①A．甲沒有形成閉合回路，不能形成原電池，故A錯誤；B．銅為金屬活動性順序表H之后的金屬，不能與稀硫酸反應(yīng)，甲燒杯中銅片表面沒有氣泡產(chǎn)生，故B錯誤；C．兩燒杯中硫酸都參加反應(yīng)，氫離子濃度減小，溶液的pH均增大，故C正確；D．乙能形成原電池反應(yīng)，較一般化學(xué)反應(yīng)速率更大，所以產(chǎn)生氣泡的速率甲中比乙中慢，故D正確；E.原電池電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，乙形成原電池，Zn為負(fù)極，Cu為正極，則電流方向Cu→Zn，故E錯誤；F.原電池中陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，乙溶液中硫酸根向鋅片方向移動，故F錯誤。故答案為CD；②乙形成閉合回路，形成原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；③在乙裝置中，如果把硫酸換成硫酸銅溶液，Cu2+在正極上得電子被還原產(chǎn)生Cu，電極反應(yīng)式為Cu2+＋2e－===Cu，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2+，n(Zn)＝n(e－)＝0.125 mol，m(Zn)＝0.125 mol×65 g/mol＝8.125 g。
16．（15分）化學(xué)反應(yīng)速率和限度與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。
(1)某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過程中的速率變化，在400 mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣，實驗記錄如下（累計值）：
時間/min 1 2 3 4 5
氫氣體積/mL （標(biāo)準(zhǔn)狀況） 100 240 464 576 620
①哪一時間段反應(yīng)速率最大？　　　　min（填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”），原因是________________________________________________________
________________________________________________________________________ 。
②求3～4 min時間段以鹽酸的濃度變化來表示的該反應(yīng)速率：　　　　　　　　（設(shè)溶液體積不變）。
(2)另一學(xué)生為控制反應(yīng)速率，防止反應(yīng)過快難以測量氫氣體積，他事先在鹽酸中加入等體積的下列溶液以減慢反應(yīng)速率，你認(rèn)為不可行的是　　　　（填字母）。
A．蒸餾水 B．KCl溶液
C．KNO3溶液 D．CuSO4溶液
(3)某溫度下在4 L密閉容器中，X、Y、Z三種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變化曲線如圖。
①該反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
②該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是　　　　（填字母）。
A．Y的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
B．X、Y的反應(yīng)速率之比為3∶1
C．容器內(nèi)氣體壓強保持不變
D．容器內(nèi)氣體的總質(zhì)量保持不變
E．生成1 mol Y的同時消耗2 mol Z
③2 min內(nèi)Y的轉(zhuǎn)化率為　　　　。
答案：(1)①2～3　該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時間段溫度較高且鹽酸濃度較大，反應(yīng)速率最快　
②0.025 mol·L-1·min-1　(2)CD
(3)①3X(g)＋Y(g) 2Z(g)　②AC　③10%
解析：(1)①在0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5 min時間段中，產(chǎn)生氣體的體積分別為100 mL、140 mL、224 mL、112 mL、44 mL，由此可知反應(yīng)速率最大的時間段為2～3 min；原因是該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時間段溫度較高且鹽酸濃度較大，反應(yīng)速率最快。②在3～4 min時間段內(nèi)，n(H2)＝＝0.005 mol，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為0.01 mol，故v(HCl)＝＝0.025 mol·L-1·min-1。(2)加入蒸餾水及加入KCl溶液，H＋濃度減小，反應(yīng)速率減小且不減少產(chǎn)生氫氣的量，故A、B不符合題意；C項，加入KNO3溶液，H＋濃度減小，因酸性溶液中有NO，具有強氧化性，與Zn反應(yīng)無氫氣生成，符合題意；D項，加入CuSO4溶液，形成原電池，反應(yīng)速率加快，且影響生成氫氣的量，符合題意。(3)①由圖像可以看出，反應(yīng)中X、Y的物質(zhì)的量減少，應(yīng)為反應(yīng)物，Z的物質(zhì)的量增多，應(yīng)為生成物，當(dāng)反應(yīng)進行到5 min時，Δn(Y)＝0.2 mol，Δn(Z)＝0.4 mol，Δn(X)＝0.6 mol，則Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(X)＝1∶2∶3，參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X(g)＋Y(g) 2Z(g)。③2 min內(nèi)Y的轉(zhuǎn)化率＝×100%＝×100%＝10%。
17．（15分）能源是現(xiàn)代文明的原動力，通過化學(xué)方法可以使能量按人們所期望的形式轉(zhuǎn)化，從而開辟新能源和提高能源的利用率。請回答下列問題。
(1)工業(yè)合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)是放熱的可逆反應(yīng)，反應(yīng)條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑。已知1 mol N2(g)完全反應(yīng)生成NH3(g)可放出92 kJ熱量。如果將10 mol N2(g)和足量H2(g)混合，使其充分反應(yīng)，放出的熱量　　　　（填“大于、“小于”或“等于”）920 kJ。
(2)實驗室模擬工業(yè)合成氨時，在容積為2 L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)經(jīng)過10 min后，生成10 mol NH3。
①用N2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為　　　　。
②一定條件下，能說明該反應(yīng)進行到最大限度的是　　　　（填字母）。
a．N2的轉(zhuǎn)化率達到最大值
b．N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)之比為1∶3∶2
c．體系內(nèi)氣體的密度保持不變
d．體系內(nèi)物質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量保持不變
(3)某實驗小組同學(xué)進行如圖甲所示實驗，以檢驗化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。請根據(jù)你掌握的反應(yīng)原理判斷，②中的溫度　　　　（填“升高”或“降低”）。反應(yīng)過程　　　　（填“①”或“②”）的能量變化可用圖乙表示。
(4)用CH4和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖丙：
①電極d是　　　　（填“正極”或“負(fù)極”），電極c的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子，則該燃料電池理論上消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為　　　　L。
答案：(1)小于　(2)①0.25 mol·L-1·min-1　②ad　(3)降低　①　(4)①正極　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　②11.2
解析：(1)合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，所以將10 mol N2(g)和足量H2(g)混合，使其充分反應(yīng)，消耗的N2一定小于10 mol，生成氨氣的物質(zhì)的量小于20 mol，放出的熱量小于920 kJ。(2)①v(NH3)＝＝0.5 mol·L-1·min-1，v(N2)＝v(NH3)＝×0.5 mol·L-1·min-1＝0.25 mol·L-1·min-1。②反應(yīng)進行到最大限度，即達到平衡狀態(tài)，N2的轉(zhuǎn)化率達到最大值，則說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，a項正確；N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)之比為1∶3∶2，不能說明各物質(zhì)的濃度保持不變，無法說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，b項錯誤；體系內(nèi)氣體的總質(zhì)量保持不變，總體積保持不變，則氣體的密度始終保持不變，因此密度不變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，c項錯誤；體系內(nèi)氣體的總質(zhì)量保持不變，因合成氨反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，若物質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量保持不變時，可說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，d項正確。(3)Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體反應(yīng)吸收熱量，則反應(yīng)后②中的溫度降低；Al與鹽酸反應(yīng)放出熱量，從圖乙中能量變化可以看出，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，則可表示反應(yīng)過程①的能量變化。(4)①因電極c是電子流出的一極，則電極c為負(fù)極，電極d為正極，甲烷在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。②原電池中正極反應(yīng)式為2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol電子時，消耗氧氣的物質(zhì)的量為0.5 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.5 mol×22.4 L·mol-1＝11.2 L。
18．（16分）(1)通過NO傳感器可監(jiān)測汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如圖所示。已知：O2-可在固體電解質(zhì)中自由移動。
①NiO電極上發(fā)生的是　　　　（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)。
②外電路中，電子是從　　　　（填“NiO”或“Pt”）電極流出。
③Pt電極上的電極反應(yīng)式為____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)一種新型催化劑能使NO和CO發(fā)生反應(yīng)：2NO＋2CO 2CO2＋N2。已知增大催化劑的比表面積可提高該反應(yīng)速率。為了驗證溫度、催化劑的比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計了三組實驗，如表所示。
實驗 編號 t/℃ NO初始濃 度/(mol·L-1) CO初始濃度/(mol·L-1) 催化劑的比表面積/ (m2·g-1)
Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
Ⅱ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 124
Ⅲ 350 a 5.80×10-3 82
①表中a＝　　　　。
②能驗證溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響規(guī)律的是實驗　　　　（填實驗編號）。
③實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中，NO的物質(zhì)的量濃度c(NO)隨時間t的變化曲線如圖所示，其中表示實驗Ⅱ的是曲線　　　　（填“甲”或“乙”）。
(3)在容積固定的絕熱容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，不能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是　　　　（填字母）。
A．容器內(nèi)溫度不再變化
B．容器內(nèi)的氣體壓強保持不變
C．2v逆(NO)＝v正(N2)
D．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變
答案：(1)①氧化　②NiO　③O2＋4e－===2O2-
(2)①1.20×10-3　②Ⅰ和Ⅲ　③乙
(3)CD
解析：(1)①原電池中，NiO電極為負(fù)極，電極上NO失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成NO2。②外電路中，電子由負(fù)極NiO電極流出，經(jīng)導(dǎo)線流入正極Pt電極。③原電池中，Pt電極為正極，O2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成O2-，電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2-。(2)①由題表數(shù)據(jù)可知，實驗Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑的比表面積不同，實驗?zāi)康氖球炞C催化劑的比表面積對反應(yīng)速率的影響，則溫度和反應(yīng)物的初始濃度要相同，實驗Ⅰ、Ⅲ催化劑的比表面積相同、溫度不同，實驗?zāi)康氖球炞C溫度對反應(yīng)速率的影響，則反應(yīng)物的初始濃度要相同，則a為1.20×10-3。②由表格數(shù)據(jù)可知，實驗Ⅰ、Ⅲ反應(yīng)物初始濃度、催化劑的比表面積均相同，溫度不同，實驗?zāi)康氖球炞C溫度對反應(yīng)速率的影響。③因?qū)嶒灑瘛ⅱ虼呋瘎┑谋缺砻娣e不同，溫度、反應(yīng)物的初始濃度相同，但實驗Ⅱ的反應(yīng)速率大，先達到化學(xué)平衡，故曲線乙表示實驗Ⅱ。(3)因反應(yīng)在絕熱容器中進行，容器內(nèi)的溫度會變化，當(dāng)溫度不再變化時，說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，A能說明；該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，當(dāng)容器內(nèi)的氣體壓強保持不變時，說明正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，B能說明；v逆(NO)＝2v正(N2)時，正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故2v逆(NO)＝v正(N2)時反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)，C不能說明；由質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，容器的體積不變，則容器內(nèi)混合氣體的密度一直保持不變，故混合氣體的密度不變不能說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，D不能說明。(共81張PPT)
章末綜合提升
　
第六章　化學(xué)反應(yīng)與能量
概念梳理 構(gòu)建體系
一、化學(xué)反應(yīng)與能量
1．化學(xué)能與熱能
2．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置——原電池
二、化學(xué)反應(yīng)的速率與限度(化學(xué)平衡)
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分層突破 提升能力
一、電極反應(yīng)式的書寫及判斷
1．書寫電極反應(yīng)式的原則
電極反應(yīng)式遵循質(zhì)量守恒、得失電子守恒及電荷守恒
2．電極反應(yīng)式的書寫思路
針對練1．下列電極反應(yīng)式與出現(xiàn)的環(huán)境相匹配的是
選項 電極反應(yīng)式 出現(xiàn)的環(huán)境
A C2H5OH－12e－＋3H2O===CO2↑＋12H＋ 堿性環(huán)境下乙醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)
B O2＋2H2O－4e－===4OH－ 鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)
C CO－2e－＋CO ===2CO2 熔融碳酸鹽環(huán)境下的CO燃料電池負(fù)極
D H2－2e－===2H＋ 堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)
√
A．堿性環(huán)境下，乙醇燃料電池中，乙醇轉(zhuǎn)化為CO 和H2O，電極反應(yīng)式為C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO ＋11H2O，A錯誤；B．鋼鐵吸氧腐蝕的正極為O2得到電子，和溶液中的水生成OH－，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B錯誤；C．熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CO在反應(yīng)中失電子轉(zhuǎn)化為CO2，電極反應(yīng)式為CO－2e－＋CO ===2CO2，C正確；D．堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O，D錯誤；答案選C。
針對練2．燃料電池是目前電池研究的熱點之一。現(xiàn)有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是
A．a(chǎn)極是負(fù)極，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B．b極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．電子是由a極經(jīng)外電路流向b極
D．若將H2改成CH4，則負(fù)極電極反應(yīng)為
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
√
氫氧燃料電池工作時，通入氫氣的一極(a極)為電池的
負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極(b極)為電池的
正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，
負(fù)極反應(yīng)為H2－2e－＋2OH－===2H2O，正極反應(yīng)
為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，總反應(yīng)方程式為2H2＋O2===2H2O，據(jù)此解答。A．氫氧燃料電池工作時，通入氫氣的一極(a極)為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B．通入氧氣的一極(b極)為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B正確；C．電子是由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，故C正確；D．若將H2改成CH4，堿性環(huán)境下甲烷在負(fù)極轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，則負(fù)極電極反應(yīng)為CH4－8e－＋10OH－===CO ＋7H2O，故D錯誤。答案選D。
針對練3．NO2是大氣的主要污染物之一，某研究小組設(shè)計如圖裝置對NO2進行回收利用，裝置中a、b為多孔石墨電極。下列說法正確的是
A．b極為電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O
C．一段時間后，b極附近HNO3濃度增大
D．電池總反應(yīng)為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
√
該裝置為原電池裝置，由題圖可知，b電極通入氧氣，
氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，b電極為正極，則a電
極為負(fù)極，以此解題。A．通入O2的一極得電子發(fā)生
還原反應(yīng)，為原電池的正極，故A錯誤；B．通入NO2
的a極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O===NO ＋2H＋，故B錯誤；C．一段時間后，b極發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，b極附近HNO3濃度減小，故C錯誤；D．正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，負(fù)極電極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O===NO ＋2H＋，將正、負(fù)極電極反應(yīng)式相加得電池總反應(yīng)為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，故D正確。
二、解答化學(xué)反應(yīng)速率圖像題的思路
1．關(guān)注圖像中的“點、線、面”
(1)關(guān)注“面”——明確研究對象
①理解各坐標(biāo)軸所代表量的意義及曲線所表示的是哪些量之間的關(guān)系。
②弄清楚是物質(zhì)的量，還是濃度隨時間的變化。
(2)關(guān)注“線”
①弄清曲線的走向，是增大還是減小，確定反應(yīng)物和生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物。
②分清突變和漸變；理解曲線“平”與“陡”即斜率大小的意義。
(3)關(guān)注“點”
解題時要特別關(guān)注特殊點，如坐標(biāo)軸的交點、幾條曲線的交叉點、極值點、轉(zhuǎn)折點等。深刻理解這些特殊點的意義。
2．聯(lián)系規(guī)律
如各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比與化學(xué)計量數(shù)之比的關(guān)系，各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比與化學(xué)計量數(shù)之比的關(guān)系，外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律等。
3．正確判斷
根據(jù)題干和題目要求，結(jié)合圖像信息，正確利用相關(guān)規(guī)律做出正確的判斷。
針對練4．在1 L的容器中，用純凈的CaCO3與100 mL稀鹽酸反應(yīng)制取CO2，反應(yīng)生成CO2的體積隨時間的變化關(guān)系如圖所示(CO2的體積已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)。下列分析正確的是
A．OE段表示的平均反應(yīng)速率最快
B．F點收集到的CO2的量最多
C．EF段，用HCl表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速
率為0.04 mol·L-1·min-1
D．OE、EF、FG三段中，該反應(yīng)用二氧化
碳表示的平均反應(yīng)速率之比為2∶6∶7
√
A．由題圖可知相同時間內(nèi)EF段產(chǎn)生的CO2最多，所
以該段反應(yīng)速率最快，A錯誤；B．G點收集到的CO2
的量最多，B錯誤；C．EF段產(chǎn)生的CO2共
＝0.02 mol，由于反應(yīng)中n(HCl)∶
n(CO2)＝2∶1，所以該段消耗的HCl的物質(zhì)的量為0.04 mol，時間是1 min，所以用HCl表示的EF段平均反應(yīng)速率是0.04 mol·L-1·min-1，C正確；D．由于時間都是1 min，所以O(shè)E、EF、FG三段中用二氧化碳表示的平均反應(yīng)速率之比等于產(chǎn)生CO2的體積之比，即224∶(672－224)∶(784－672)＝2∶4∶1，D錯誤；答案選C。
針對練5．T1 ℃時，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入SO2和O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，容器中各組分的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是
A．a(chǎn)、b兩點反應(yīng)速率：vaB．0～t2時間段，反應(yīng)速率v(SO3)＝ mol·L-1·min-1
C．t2時刻，反應(yīng)體系中各組分的物質(zhì)的量不再
改變，說明化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率為零
D．若反應(yīng)在T2 ℃進行(T2n(SO2)<0.8 mol
√
a、b兩點，隨著反應(yīng)的進行反應(yīng)物的濃度減小，則
反應(yīng)速率：va＞vb，A說法錯誤；0～t2時間段，反應(yīng)
速率v(SO3)＝ ＝ mol·L-1·min-1，B說
法正確；t2時刻，體系中各組分的物質(zhì)的量不再改變，是因為正、逆反應(yīng)速率相等，但不為零，C說法錯誤；若反應(yīng)在T2 ℃進行(T2返回
教考銜接 明確考向
1．(2023·廣東卷，6)負(fù)載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl－實現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是
A．Ag作原電池正極
B．電子由Ag經(jīng)活性炭流向Pt
C．Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－
===4OH－
D．每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
√
由題圖分析可知，Cl－在Ag極失去電子發(fā)生
氧化反應(yīng)，Ag為負(fù)極，A錯誤；電子由負(fù)極
Ag經(jīng)活性炭流向正極Pt，B正確；溶液為酸
性，故Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C錯誤；每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2，轉(zhuǎn)移2 mol電子，最多去除2 mol Cl－，D錯誤。
2．(2022·湖南卷，8)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰—海水電池構(gòu)造示意圖如圖。下列說法錯誤的是
A．海水起電解質(zhì)溶液作用
B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－===
2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能
D．該鋰—海水電池屬于一次電池
√
海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，
可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；N為正極，電極反
應(yīng)主要為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B錯誤；
Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是
防止水和Li反應(yīng)，并能傳導(dǎo)離子，故C正確；該電
池不可充電，屬于一次電池，故D正確。
3．(2022·全國甲卷，10)一種水性電解液Zn MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示[KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在]。電池放電時，下列敘述錯誤的是
A．Ⅱ區(qū)的K＋通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移
B．Ⅰ區(qū)的SO通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移
C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2＋2e－＋4H＋===
Mn2+＋2H2O
D．電池總反應(yīng)：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋
===Zn(OH)＋Mn2+＋2H2O
√
根據(jù)圖示的電池結(jié)構(gòu)和題目所給信息可知，Ⅲ
區(qū)Zn為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－＋
4OH－===Zn(OH) ，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，
電極反應(yīng)為MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2+＋2H2O。
K＋從Ⅲ區(qū)通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移，A錯誤；Ⅰ區(qū)
的SO 通過隔膜向Ⅱ區(qū)移動，B正確；MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2+＋2H2O，C正確；電池的總反應(yīng)為Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH) ＋Mn2+＋2H2O，D正確。
4．(2022·浙江1月選考，19)在恒溫恒容條件下，發(fā)生反應(yīng)A(s)＋2B(g) 3X(g)，c(B)隨時間的變化如圖中曲線所示。下列說法不正確的是
A．從a、c兩點坐標(biāo)可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)
反應(yīng)的平均速率
B．從b點切線的斜率可求得該化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)開始時
的瞬時速率
C．在不同時刻都存在關(guān)系：2v(B)＝3v(X)
D．維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變，向反應(yīng)體系中加入催化劑，c(B)隨時間變化關(guān)系如圖中曲線乙所示
√
A．從圖像中可以得到單位時間內(nèi)的濃度變化，反應(yīng)
速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化計算得到，從a、c
兩點坐標(biāo)可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均
速率，選項A正確；B．b點處的切線的斜率是此時刻
物質(zhì)濃度除以此時刻時間，為反應(yīng)物B的瞬時速率，選項B正確；C．由化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比分析，3v(B)＝2v(X)，選項C錯誤；D．維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變，向反應(yīng)體系中加入催化劑，平衡不移動，反應(yīng)速率增大，達到新的平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)相同，選項D正確。
5．(2019·浙江4月選考，17改編)下列說法正確的是
A．H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，其他條件不變，縮小反應(yīng)容器體積，正逆反應(yīng)速率不變
B．C(s)＋H2O(g) H2(g)＋CO(g)，碳的質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)已達平衡
C．若壓強不再隨時間變化能說明反應(yīng)2A(？)＋B(g) 2C(？)已達平衡，則A、C不能同時是氣體
D．恒壓條件下發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，當(dāng)氣體壓強不再改變時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
√
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單元檢測卷
1．(2024·河北唐縣高一期末)下列生產(chǎn)、生活的過程中，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能的是
A．用燃氣灶燒菜
B．加熱碳酸氫鈉晶體制取純堿
C．高爐煉鐵
D．用電熱毯取暖
√
A．用燃氣灶燒菜，燃氣燃燒時，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能，A項符合題意；B．加熱碳酸氫鈉晶體制取純堿是吸熱反應(yīng)，熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B項不符合題意；C．高爐煉鐵涉及的主要方程式為Fe2O3＋3CO
2Fe ＋ 3CO2，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C項不符合題意；D．用電熱毯取暖，電能轉(zhuǎn)化為熱能，D項不符合題意。
2．據(jù)報道，某國一集團擬在太空建造巨大的激光裝置，把太陽光變成激光用于分解海水制氫：2H2O 2H2↑＋O2↑，下列說法正確的是
A．水的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)
B．氫氣是一次能源
C．使用氫氣作燃料將會增加溫室效應(yīng)
D．在這一反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
√
水的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；H2是二次能源；H2是清潔能源，不會增加溫室效應(yīng)。
3．(2023·遼寧建平縣實驗中學(xué)高一期末)下列裝置能構(gòu)成原電池的是
√
A．沒有形成閉合回路，所以不能構(gòu)成原電池，A錯誤；B．有自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)、活潑性不同的電極、電解質(zhì)溶液和閉合回路，符合原電池的構(gòu)成原理和條件，B正確；C．四氯化碳不是電解質(zhì)溶液，C錯誤；D．沒有形成閉合回路，所以不能構(gòu)成原電池，D錯誤。
4．(2024·安徽馬鞍山高一期末)在一定的條件下，某可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率隨時間變化的曲線如圖所示。下列說法錯誤的是
A．t1時刻，v正>v逆
B．t2時刻，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
C．t3時刻，正、逆反應(yīng)速率均為零
D．t3時刻，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)
√
A．根據(jù)圖像可知：t1時刻，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進
行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率， A正確；B．根
據(jù)圖像可知：在t2時刻，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速
率，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B正確；C．根據(jù)圖像可
知：在t3時刻，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，但反應(yīng)速率不為0，C錯誤；D．根據(jù)圖像可知t3時刻，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，D正確。
5．(2023·遼寧大連八中高一檢測)下列圖示與對應(yīng)的敘述相符的是
A．圖甲代表濃H2SO4稀釋過程中體系的能量變化
B．圖乙表示反應(yīng)物斷鍵吸收的能量小于生成物成鍵放出的能量
C．圖丙表示白磷比紅磷穩(wěn)定
D．圖丁表示CO與H2O的反應(yīng)過程與能量變化的關(guān)系
√
A．濃硫酸稀釋是物理變化不是化學(xué)變化，沒有反應(yīng)物和生成物，A錯誤；B．圖乙中反應(yīng)物的能量低于生成物的能量，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，說明反應(yīng)物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量，B錯誤；C．從圖丙中可知，相同質(zhì)量和狀態(tài)的白磷能量高于紅磷，則紅磷更加穩(wěn)定，C錯誤；D．CO與H2O反應(yīng)生成CO2和H2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，圖丁中所示能量變化正確，D正確。
6．(2024·安徽蚌埠高一期末)某學(xué)生用如圖裝置研究原電池原理，下列說法錯誤的是
A．圖③中Zn片增重質(zhì)量與Cu棒減
輕質(zhì)量的比為65∶64
B．圖②電子從Zn極經(jīng)外電路轉(zhuǎn)移到Cu極
C．圖①中Cu棒上沒有氣體產(chǎn)生
D．圖②與圖③中正極產(chǎn)物的質(zhì)量比為1∶32時，Zn棒減輕的質(zhì)量相等
√
A．圖③是原電池裝置，鋅做負(fù)極失電
子生成鋅離子，銅做正極，溶液中銅離
子得到電子生成銅，鋅電極減輕，銅電
極增重，故A錯誤；B．②圖是原電池，活潑金屬鋅是負(fù)極，銅是正極，所以電子由Zn沿導(dǎo)線流向Cu，故B正確；C．裝置圖①是化學(xué)腐蝕，鋅和稀硫酸發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，銅和稀硫酸不反應(yīng)，圖①中銅棒上沒有氣體產(chǎn)生，故C正確；D．圖②與圖③中負(fù)極電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2+，圖②中正極電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，圖③中正極電極反應(yīng)為Cu2+＋2e－===Cu，正極生成物質(zhì)量比為1∶32時，依據(jù)電子守恒計算兩個原電池中電子轉(zhuǎn)移相同，所以反應(yīng)的鋅的質(zhì)量相同，故D正確。
7．(2024·合肥高一期中)已知反應(yīng)A＋B===C＋D的能量變化如圖所示，下列說法不正確的是
A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B．該反應(yīng)吸收的能量為E1－E2
C．該圖可表示為酸和堿的反應(yīng)圖像
D．該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量
√
8．(2023·河北唐山高一期末)實驗室模擬工業(yè)合成氨，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，反應(yīng)條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑。恒溫恒容密閉容器中能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是
A．v正(N2)＝3v逆(H2)
B．容器內(nèi)壓強保持不變
C．體系內(nèi)氣體的密度保持不變
D．N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)之比為1∶3∶2
√
A．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，v正(N2)＝3v逆(H2)時，正、逆反應(yīng)速率不相等，沒有達到平衡狀態(tài)，A不符合題意；B．該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的量與壓強成正比，則混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化，達到平衡狀態(tài)，B符合題意；C．容器體積和氣體總質(zhì)量始終不變，則混合氣體的密度始終不變，因此不能說明反應(yīng)已達平衡，C不符合題意；D．N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)之比為1∶3∶2，不能說明正、逆反應(yīng)速率相等，不能判斷平衡狀態(tài)，D不符合題意。
9．(2023·遼寧錦州高一期末)質(zhì)量均為m g的鐵片、銅片和1 L 0.2 mol/L的CuSO4溶液組成的裝置如圖所示。下列說法正確的是
A．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，電子通過電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)移到
銅片上
B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2+－
2e－===Cu
C．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色逐漸變成黃色
D．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接后，當(dāng)電路中通過0.2 mol電子時，理論上鐵片與銅片的質(zhì)量差為12 g
√
A．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時為原電池，電子由負(fù)極Fe經(jīng)過導(dǎo)線
流向正極Cu，不能進入溶液中，A錯誤；B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線
連接時為原電池，Cu作正極，正極反應(yīng)式為Cu2+＋2e－=
==Cu，B錯誤；C．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時為原電池，F(xiàn)e作負(fù)
極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2+，a和b不用導(dǎo)線連接時，F(xiàn)e與CuSO4反應(yīng)為Cu2+＋Fe===Cu ＋ Fe2+，溶液均從藍色變成淺綠色，C錯誤；D．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時為原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2+，正極反應(yīng)式為Cu2+＋2e－===Cu，當(dāng)電路中有0.2NA個電子通過時，溶解Fe為0.1 mol，生成Cu為0.1 mol，即溶解5.6 g Fe，生成6.4 g Cu，理論上鐵片與銅片的質(zhì)量差為5.6 g＋6.4 g ＝12 g，D正確。
10．化學(xué)能與熱能、電能等能量相互轉(zhuǎn)化，關(guān)于化學(xué)能與其他能量相互轉(zhuǎn)化的說法正確的是
A．圖1所示的裝置能將化學(xué)能變?yōu)殡娔?br/>B．圖2所示的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，可表示鋁熱反應(yīng)的能量變化
C．對于放熱反應(yīng)H2＋Cl2 2HCl，化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為熱能
D．由圖3可得，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成NO(g)過程中吸收180 kJ能量
√
A．圖1所示的裝置中，兩燒杯內(nèi)溶液沒有用鹽橋
連接，不能形成閉合回路，不能形成原電池，所
以不能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A錯誤；B．圖2所
示的反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能
量，為放熱反應(yīng)，可表示鋁熱反應(yīng)的能量變化，
B錯誤；C．對于放熱反應(yīng)H2＋Cl2 2HCl，
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的同時，還有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)
化為光能等，C錯誤；D．由圖3可得，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)過程中，ΔH＝(946＋498－2×632) kJ·mol-1＝＋180 kJ·mol-1，所以該反應(yīng)吸收180 kJ能量，D正確；故選D。
11．(2023·安徽亳州高一期末)有M、N、P、E、F五種金屬，已知：①M＋N2+===N＋M2+；②M、P用導(dǎo)線連接并放入硫酸溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接并放入E的硫酸鹽溶液中，其中一極的電極反應(yīng)式為E2+＋2e－===E；④P、F組成原電池時，F(xiàn)發(fā)生氧化反應(yīng)。則這五種金屬的還原性順序是
A．E＞P＞F＞M＞N B．E＞N＞M＞P＞F
C．P＞F＞N＞M＞E D．F＞P＞M＞N＞E
√
①M＋N2+===N＋M2+，則金屬性：M＞N；②M、P用導(dǎo)線連接并放入硫酸溶液中，M表面有大量氣泡逸出，M為正極，P為負(fù)極，則金屬性：P＞M；③N、E用導(dǎo)線連接并放入E的硫酸鹽溶液中，其中一極的電極反應(yīng)式為E2+＋2e－===E，則N溶解，說明金屬性：N＞E；④P、F組成原電池時，F(xiàn)發(fā)生氧化反應(yīng)，則F為負(fù)極，說明金屬性：F＞P，因此這五種金屬的還原性順序是F＞P＞M＞N＞E，故D符合題意。
12．(2023·河北唐縣高一期末)某實驗小組為探究影響H2O2分解的因素設(shè)計表中實驗，下列有關(guān)說法錯誤的是
A．實驗①和②，可探究H2O2濃度對H2O2分解速率的影響
B．實驗①和③，可探究溫度對H2O2分解速率的影響
C．實驗①和④，可探究催化劑對H2O2分解速率的影響
D．由上述實驗可知，增大H2O2濃度、升高溫度都能加快H2O2分解速率
序號 溶液 溫度 時間(收集50 mL O2)
① 10 mL 15% H2O2溶液 25 ℃ 160 s
② 10 mL 30% H2O2溶液 25 ℃ 120 s
③ 10 mL 15% H2O2溶液 50 ℃ 50 s
④ 10 mL 15% H2O2溶液＋1 mL 5% FeCl3溶液 50 ℃ 20 s
√
A．實驗①和②，變量為H2O2溶液濃度，可探究濃度對反應(yīng)速率的影響，A正確；B．實驗①和③，變量為溫度，可探究溫度對反應(yīng)速率的影響，B正確；C．實驗①和④相比，實驗中加入的FeCl3溶液導(dǎo)致兩組中H2O2的濃度略有差別，且二者溫度不同，不能探究催化劑對反應(yīng)速率的影響，C錯誤；D．通過實驗數(shù)據(jù)及前面的分析可知，增大濃度、升高溫度都能加快反應(yīng)速率，D正確。
序號 溶液 溫度 時間(收集50 mL O2)
① 10 mL 15% H2O2溶液 25 ℃ 160 s
② 10 mL 30% H2O2溶液 25 ℃ 120 s
③ 10 mL 15% H2O2溶液 50 ℃ 50 s
④ 10 mL 15% H2O2溶液＋1 mL 5% FeCl3溶液 50 ℃ 20 s
13．下列四個常用電化學(xué)裝置的敘述錯誤的是
A．圖Ⅰ所示電池中，電子從鋅片流出
B．圖Ⅱ所示干電池中鋅皮作負(fù)極
C．圖Ⅲ所示電池為二次電池，放電過程中硫酸溶液濃度減小
D．圖Ⅳ所示電池中正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
√
A．圖Ⅰ所示電池中，Zn為負(fù)極，Cu為正
極，電流從銅片流出，進入鋅片，電子從
鋅片流出，故A正確；B．圖Ⅱ所示干電池
中，鋅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則鋅皮作
負(fù)極，故B正確；C．鉛酸蓄電池是可充電
電池，為二次電池，放電時電池反應(yīng)為Pb
＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，消
耗硫酸，則硫酸溶液濃度減小，故C正確；
D．圖Ⅳ所示電池為氫氧酸性燃料電池，正極上O2得電子生成H2O，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故D錯誤。
14．(2024·遼寧錦州高一期末)一定溫度下，向容積為2 L的恒容密閉容器中投入一定量的氣體A和B發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋bB(g) cC(g)，A和B的物質(zhì)的量濃度隨時間變化如圖所示，12 s時生成C的物質(zhì)的量為1.2 mol。下列說法正確的是
A．若2 s時升高反應(yīng)溫度，v正增大，v逆減小
B．b∶c＝1∶6
C．m點時v正＝v逆
D．12 s時容器內(nèi)的壓強為起始壓強的
√
根據(jù)轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學(xué)計量數(shù)之比得：0.6∶0.2
∶0.6＝3∶b∶c，則b＝1，c＝3。A．升高反應(yīng)溫度，
v正增大，v逆也增大，A錯誤；B．b∶c＝1∶3，B錯
誤；C．m點還未達到平衡狀態(tài)，v正≠v逆，C錯誤；
D．恒溫恒容條件下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比等于濃度之比，起始容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量濃度為(0.8＋0.5) mol/L＝1.3 mol/L，12 s時容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量濃度為(0.2＋0.3＋0.6) mol/L＝1.1 mol/L，故12 s時容器內(nèi)的壓強為起始壓強的 ，D正確。
15．(12分)回答下列問題。
(1)從能量的變化和反應(yīng)的快慢等角度研究反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O。已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，如圖能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是_____(填“A”或“B”)。
從斷鍵和成鍵的角度分析上述反應(yīng)中能量的變化。化學(xué)鍵的鍵能如下表：
則生成1 mol水可以放出熱量________kJ。
化學(xué)鍵 H—H O==O H—O
鍵能/(kJ/mol) 436 496 463
242
A
由題圖可知，A中反應(yīng)物的總能
量大于生成物的總能量，為放熱
反應(yīng)，斷裂2 mol H2中的化學(xué)鍵
吸收2×436 kJ熱量，斷裂1 mol
O2中的化學(xué)鍵吸收496 kJ熱量，
共吸收(2×436＋496) kJ＝1 368 kJ熱量，形成4 mol H—O鍵釋放4×463 kJ＝1 852 kJ熱量，2 mol H2在氧氣中燃燒生成水的反應(yīng)放熱484 kJ/mol，生成1 mol水可以放出熱量242 kJ；
(2)以下反應(yīng)：①木炭與水制備水煤氣；②氯酸鉀分解；③炸藥爆炸；④酸與堿的中和反應(yīng)；⑤生石灰與水作用制熟石灰；⑥Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl；⑦氣態(tài)水液化，屬于放熱反應(yīng)的有：________(填序號)。
常見的放熱反應(yīng)有：所有的燃燒、所有的中和反應(yīng)、金屬和酸的反應(yīng)、金屬與水的反應(yīng)、大多數(shù)化合反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)等，故屬于放熱反應(yīng)的是③④⑤；
③④⑤
(3)分別按圖甲、乙所示裝置進行實驗，圖中兩個燒杯里的溶液為同濃度的稀硫酸，乙中 為電流表。請回答下列問題：
①以下敘述中，正確的是________(填字母)。
A．甲中鋅片是負(fù)極，乙中銅片是正極
B．兩燒杯中銅片表面均有氣泡產(chǎn)生
C．兩燒杯中溶液pH均增大
D．產(chǎn)生氣泡的速率甲中比乙中慢
E．乙的外電路中電流方向Zn→Cu
F．乙溶液中SO 向銅片方向移動
②乙中能量轉(zhuǎn)化的主要形式為___________________。
③在乙裝置中，如果把稀硫酸換成硫酸銅溶液，銅電極的電極反應(yīng)式是__________________，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.25 mol電子時，消耗負(fù)極材料的質(zhì)量為________g。
CD
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
Cu2+＋2e－===Cu
8.125
①A．甲沒有形成閉合回路，不能形成原電池，
故A錯誤；B．銅為金屬活動性順序表H之后的
金屬，不能與稀硫酸反應(yīng)，甲燒杯中銅片表面
沒有氣泡產(chǎn)生，故B錯誤；C．兩燒杯中硫酸都
參加反應(yīng)，氫離子濃度減小，溶液的pH均增大，
故C正確；D．乙能形成原電池反應(yīng)，較一般化學(xué)反應(yīng)速率更大，所以產(chǎn)生氣泡的速率甲中比乙中慢，故D正確；E.原電池電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，乙形成原電池，Zn為負(fù)極，Cu為正極，則電流方向Cu→Zn，故E錯誤；F.原電池中陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，乙溶液中硫酸根向鋅片方向移動，故F錯誤。故答案為CD；
②乙形成閉合回路，形成原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)
化為電能；③在乙裝置中，如果把硫酸換成硫
酸銅溶液，Cu2+在正極上得電子被還原產(chǎn)生Cu，
電極反應(yīng)式為Cu2+＋2e－===Cu，Zn為負(fù)極，電
極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2+，n(Zn)＝ n(e－)＝0.125 mol，m(Zn)＝0.125 mol×65 g/mol＝8.125 g。
16．(15分)化學(xué)反應(yīng)速率和限度與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。
(1)某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過程中的速率變化，在400 mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣，實驗記錄如下(累計值)：
①哪一時間段反應(yīng)速率最大？________min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)，原因是____________________________________
_____________________________ 。
②求3～4 min時間段以鹽酸的濃度變化來表示的該反應(yīng)速率：_________________(設(shè)溶液體積不變)。
時間/min 1 2 3 4 5
氫氣體積/mL (標(biāo)準(zhǔn)狀況) 100 240 464 576 620
2～3
該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時間段溫度較高且鹽酸濃度較大，反應(yīng)速率最快
0.025 mol·L-1·min-1
①在0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5 min時間段中，產(chǎn)生氣體的體積分別為100 mL、140 mL、224 mL、112 mL、44 mL，由此可知反應(yīng)速率最大的時間段為2～3 min；原因是該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時間段溫度較高且鹽酸濃度較大，反應(yīng)速率最快。②在3～4 min時間段內(nèi)，n(H2)＝ ＝0.005 mol，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為
0.01 mol，故v(HCl)＝ ＝0.025 mol·L-1·min-1。
(2)另一學(xué)生為控制反應(yīng)速率，防止反應(yīng)過快難以測量氫氣體積，他事先在鹽酸中加入等體積的下列溶液以減慢反應(yīng)速率，你認(rèn)為不可行的是____(填字母)。
A．蒸餾水 B．KCl溶液
C．KNO3溶液 D．CuSO4溶液
√
加入蒸餾水及加入KCl溶液，H＋濃度減小，反應(yīng)速率減小且不減少產(chǎn)生氫氣的量，故A、B不符合題意；C項，加入KNO3溶液，H＋濃度減小，因酸性溶液中有NO ，具有強氧化性，與Zn反應(yīng)無氫氣生成，符合題意；D項，加入CuSO4溶液，形成原電池，反應(yīng)速率加快，且影響生成氫氣的量，符合題意。
√
(3)某溫度下在4 L密閉容器中，X、Y、Z三種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變化曲線如圖。
①該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________。
②該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是________(填字母)。
A．Y的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
B．X、Y的反應(yīng)速率之比為3∶1
C．容器內(nèi)氣體壓強保持不變
D．容器內(nèi)氣體的總質(zhì)量保持不變
E．生成1 mol Y的同時消耗2 mol Z
③2 min內(nèi)Y的轉(zhuǎn)化率為________。
3X(g)＋Y(g) 2Z(g)
AC
10%
①由圖像可以看出，反應(yīng)中X、Y的物質(zhì)的
量減少，應(yīng)為反應(yīng)物，Z的物質(zhì)的量增多，
應(yīng)為生成物，當(dāng)反應(yīng)進行到5 min時，Δn(Y)
＝0.2 mol，Δn(Z)＝0.4 mol，Δn(X)＝0.6 mol，
則Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(X)＝1∶2∶3，參加反
應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于其化學(xué)計量數(shù)之
比，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X(g)＋Y(g) 2Z(g)。③2 min內(nèi)Y的轉(zhuǎn)化率
＝ ×100%＝ ×100%＝10%。
17．(15分)能源是現(xiàn)代文明的原動力，通過化學(xué)方法可以使能量按人們所期望的形式轉(zhuǎn)化，從而開辟新能源和提高能源的利用率。請回答下列問題。
(1)工業(yè)合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)是放熱的可逆反應(yīng)，反應(yīng)條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑。已知1 mol N2(g)完全反應(yīng)生成NH3(g)可放出92 kJ熱量。如果將10 mol N2(g)和足量H2(g)混合，使其充分反應(yīng)，放出的熱量________(填“大于、“小于”或“等于”)920 kJ。
合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，所以將10 mol N2(g)和足量H2(g)混合，使其充分反應(yīng)，消耗的N2一定小于10 mol，生成氨氣的物質(zhì)的量小于20 mol，放出的熱量小于920 kJ。
小于
(2)實驗室模擬工業(yè)合成氨時，在容積為2 L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)經(jīng)過10 min后，生成10 mol NH3。
①用N2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_________________。
②一定條件下，能說明該反應(yīng)進行到最大限度的是________(填字母)。
a．N2的轉(zhuǎn)化率達到最大值
b．N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)之比為1∶3∶2
c．體系內(nèi)氣體的密度保持不變
d．體系內(nèi)物質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量保持不變
0.25 mol·L-1·min-1
ad
①v(NH3)＝ ＝0.5 mol·L-1·min-1，v(N2)＝ v(NH3)＝ ×0.5 mol·L-1·min-1
＝0.25 mol·L-1·min-1。②反應(yīng)進行到最大限度，即達到平衡狀態(tài)，N2的轉(zhuǎn)化率達到最大值，則說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，a項正確；N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)之比為1∶3∶2，不能說明各物質(zhì)的濃度保持不變，無法說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，b項錯誤；體系內(nèi)氣體的總質(zhì)量保持不變，總體積保持不變，則氣體的密度始終保持不變，因此密度不變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，c項錯誤；體系內(nèi)氣體的總質(zhì)量保持不變，因合成氨反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，若物質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量保持不變時，可說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，d項正確。
(3)某實驗小組同學(xué)進行如圖甲所示實驗，以檢驗化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。請根據(jù)你掌握的反應(yīng)原理判斷，②中的溫度________(填“升高”或“降低”)。反應(yīng)過程____(填“①”或“②”)的能量變化可用圖乙表示。
降低
①
Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體反應(yīng)吸
收熱量，則反應(yīng)后②中的溫度降低；Al
與鹽酸反應(yīng)放出熱量，從圖乙中能量變
化可以看出，反應(yīng)物的總能量高于生成
物的總能量，則可表示反應(yīng)過程①的能
量變化。
(4)用CH4和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖丙：
①電極d是________(填“正極”或“負(fù)極”)，
電極c的電極反應(yīng)式為________________________________。
②若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子，則該燃料電池理論上消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L。
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
11.2
正極
①因電極c是電子流出的一極，則電極c為負(fù)
極，電極d為正極，甲烷在負(fù)極上發(fā)生氧化
反應(yīng)生成CO2，電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋
2H2O===CO2＋8H＋。②原電池中正極反應(yīng)
式為2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol
電子時，消耗氧氣的物質(zhì)的量為0.5 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.5 mol×22.4 L·mol-1＝11.2 L。
18．(16分)(1)通過NO傳感器可監(jiān)測汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如圖所示。已知：O2-可在固體電解質(zhì)中自由移動。
①NiO電極上發(fā)生的是________(填“氧化”或
“還原”)反應(yīng)。
②外電路中，電子是從________(填“NiO”或“Pt”)
電極流出。
③Pt電極上的電極反應(yīng)式為________________。
氧化
NiO
O2＋4e－===2O2-
①原電池中，NiO電極為負(fù)極，電極上NO失
電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成NO2。②外電路中，
電子由負(fù)極NiO電極流出，經(jīng)導(dǎo)線流入正極
Pt電極。③原電池中，Pt電極為正極，O2在
正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成O2-，電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2-。
(2)一種新型催化劑能使NO和CO發(fā)生反應(yīng)：2NO＋2CO 2CO2＋N2。已知增大催化劑的比表面積可提高該反應(yīng)速率。為了驗證溫度、催化劑的比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計了三組實驗，如表所示。
①表中a＝___________。
②能驗證溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響規(guī)律的是實驗________(填實驗
編號)。
③實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中，NO的物質(zhì)的量濃度c(NO)隨時間t的變化曲
線如圖所示，其中表示實驗Ⅱ的是曲線______(填“甲”或“乙”)。
實驗編號 t/℃ NO初始濃度/(mol·L-1) CO初始濃度/(mol·L-1) 催化劑的比表面積/(m2·g-1)
Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
Ⅱ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 124
Ⅲ 350 a 5.80×10-3 82
1.20×10-3　
Ⅰ和Ⅲ
乙
①由題表數(shù)據(jù)可知，實驗Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑的比表面積不同，
實驗?zāi)康氖球炞C催化劑的比表面積對反應(yīng)速率的影響，則溫度和反
應(yīng)物的初始濃度要相同，實驗Ⅰ、Ⅲ催化劑的比表面積相同、溫度
不同，實驗?zāi)康氖球炞C溫度對反應(yīng)速率的影響，則反應(yīng)物的初始濃
度要相同，則a為1.20×10-3。②由表格數(shù)據(jù)可知，實驗Ⅰ、Ⅲ反應(yīng)
物初始濃度、催化劑的比表面積均相同，溫度不同，實驗?zāi)康氖球炞C溫度對反應(yīng)速率的影響。③因?qū)嶒灑瘛ⅱ虼呋瘎┑谋缺砻娣e不同，溫度、反應(yīng)物的初始濃度相同，但實驗Ⅱ的反應(yīng)速率大，先達到化學(xué)平衡，故曲線乙表示實驗Ⅱ。
實驗編號 t/℃ NO初始濃度/(mol·L-1) CO初始濃度/(mol·L-1) 催化劑的比表面積/(m2·g-1)
Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
Ⅱ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 124
Ⅲ 350 a 5.80×10-3 82
(3)在容積固定的絕熱容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，不能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。
A．容器內(nèi)溫度不再變化
B．容器內(nèi)的氣體壓強保持不變
C．2v逆(NO)＝v正(N2)
D．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變
CD
因反應(yīng)在絕熱容器中進行，容器內(nèi)的溫度會變化，當(dāng)溫度不再變化時，說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，A能說明；該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，當(dāng)容器內(nèi)的氣體壓強保持不變時，說明正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，B能說明；v逆(NO)＝2v正(N2)時，正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故2v逆(NO)＝v正(N2)時反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)，C不能說明；由質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，容器的體積不變，則容器內(nèi)混合氣體的密度一直保持不變，故混合氣體的密度不變不能說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，D不能說明。
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