化学第六章 化学反应与能量练习题含答案解析1.docx
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化学第六章 化学反应与能量练习题含答案解析1.docx
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化学第六章化学反应与能量练习题含答案解析1
化学第六章化学反应与能量练习题含答案解析
一、选择题
1.反应2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)中,每生成7gN2放出166kJ的热量,该反应的速率表达式为v=k•cm(NO)•cn(H2)(k、m、n待测),其反应包含下列两步:
①2NO+H2═N2+H2O2(慢)
②H2O2+H2═2H2O(快)
T℃时测得有关实验数据如下:
序号
c(NO)/mol•L-1
c(H2)/mol•L-1
速率/mol•L-1•min-1
Ⅰ
0.0060
0.0010
1.8×10-4
Ⅱ
0.0060
0.0020
3.6×10-4
Ⅲ
0.0010
0.0060
3.0×10-5
Ⅳ
0.0020
0.0060
1.2×10-4
下列说法错误的是
A.整个反应速度由第①步反应决定
B.正反应的活化能一定是①<②
C.该反应速率表达式:
v=5000c2(NO)•c(H2)
D.该反应的热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-664kJ•mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】
A.①2NO+H2═N2+H2O2(慢),②H2O2+H2═2H2O(快),反应历程中反应慢的决定反应速率,整个反应速度由第①步反应决定,故A正确;
B.反应①难以进行,说明反应的活化能高,正反应的活化能一定是①>②,故B错误;
C.比较图表Ⅰ、Ⅱ数据可知NO浓度不变,氢气浓度增大一倍,反应速率增大一倍,Ⅲ、Ⅳ数据分析,H2浓度不变,NO浓度增大一倍,反应速率增大到4倍,据此得到速率方程,v=Kc2(NO)•c(H2),依据Ⅰ中数据计算K=5000,则速率方程v=5000c2(NO)•c(H2),故C正确;
D.反应2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)中,每生成7gN2放出166kJ的热量,生成28gN2放热664KJ,热化学方程式为:
2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-664kJ•mol-1,故D正确;
故选B。
2.一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)
Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不再变化B.反应容器中Y的质量分数不变
C.体系压强不再变化D.2v逆(X)=v正(Y)
【答案】D
【详解】
A、恒容容器中,混合气体的密度不再变化,说明气体的质量不变,反应达平衡状态,A错误;
B、反应容器中Y的质量分数不变,说明各物质的质量不变,则反应达平衡状态,B错误;
C、体系压强不再变化,说明气体的物质的量不变,反应达平衡状态,C错误;
D、不满足速率之比和系数成正比关系,D正确;
正确答案:
D。
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.下列关于化学反应速率的说法正确的是
A.因是同一反应,所以用不同物质表示化学反应速率时,所得数值是相同的
B.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
C.化学反应速率为“1mol/(L•min)”表示的意思是:
时间为1min时,某物质的浓度为1mol/L
D.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或者任何一种生成物浓度的增加
【答案】B
【详解】
A.同一反应,用不同物质表示化学反应速率时,数值比值等于方程式的系数之比,则不一定相等,故A错误;
B.化学反应速率的大小可以体现化学反应进行的快慢,即根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢,故B正确;
C.化学反应速率为“1mol/(L•min)”表示的意思是:
时间1min内,某物质的浓度变化量为1mol/L,故C错误;
D.化学反应的反应速率不能用固体物质单位时间内浓度的变化量表示,故D错误;
故答案为B。
5.如图所示装置中观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,指针指向M,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的组合是()
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸溶液
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
A.AB.BC.CD.D
【答案】C
【点睛】
电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,说明M、N与池中液体构成了原电池。
N棒变细,作负极,M棒变粗,说明溶液中的金属阳离子在M极上得到电子,生成金属单质,M变粗,M做原电池的正极。
【详解】
A.如果是锌、铜、稀硫酸构成原电池,则电池总反应式为Zn+2H+=Zn2++H2↑,Zn作负极,M极变细,故A错误;
B.如果是铁、铜、稀盐酸构成原电池,电池总反应式为Fe+2H+=Fe2++H2↑,则铁是负极,铜棒M是不会变粗的,故B错误;
C.如果是银、锌、硝酸银溶液构成原电池,电池总反应式为Zn+2Ag+=Zn2++2Ag,则锌是负极,N棒变细,析出的银附在银上,M棒变粗,故C正确;
D.如果是锌、铁、硝酸铁溶液构成原电池,电池总反应式为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+,Zn作负极,M极变细,故D错误;
答案选C。
6.废旧电池最好的处理方法是
A.深埋入地下B.丢弃C.回收利用D.烧掉
【答案】C
【详解】
废电池里含有大量重金属汞、镉、锰、铅等,当废电池日晒雨淋表面皮层锈蚀后,其中的成分就会渗透到土壤和地下水,造成土壤污染和水污染,则废旧电池最好的处理方法是回收利用,故答案为C。
7.在密闭容器中进行下列反应:
X2 (g)+Y2(g)⇌2Z(g)。
已知X2、Y2和Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,当反应在一定条件下达到平衡时,各物质的浓度有可能是()
A.Y2为0.2mol·L-1B.Z为0.3mol·L-1C.X2为0.2mol·L-1D.Z为0.4mol·L-1
【答案】B
【详解】
A.若Y2为0.2mol·L-1,Y2减少0.1mol·L-1,根据方程式,消耗X20.1mol·L-1,则X2的浓度0,可逆反应不可能彻底进行,故不选A;
B.若Z为0.3mol·L-1,Z增加0.1mol·L-1,根据方程式,消耗X20.05mol·L-1、消耗Y20.05mol·L-1,则平衡时X2的浓度为0.05mol·L-1、Y2的浓度为0.25mol·L-1,符合可逆反应的特征,故选B;
C.若X2为0.2mol·L-1,X2增加0.1mol·L-1,根据方程式,消耗Z0.2mol·L-1,则Z的浓度0,可逆反应不可能彻底进行,故不选C;
D.若Z为0.4mol·L-1,Z增加0.2mol·L-1,根据方程式,消耗X20.1mol·L-1、消耗Y20.1mol·L-1,则平衡时X2的浓度为0、Y2的浓度为0.2mol·L-1,可逆反应不可能彻底进行,故不选D;
选B。
8.将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔性碳棒)持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL。
则下列说法正确的是
A.OH-由A端移向B端
B.0<V≤22.4L时,电池总反应的化学方程式为CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O
C.22.4L<V≤44.8L时,负极电极反应为:
CH4+9CO32-+3H2O-8e-=10HCO3-
D.V=33.6L时,溶液中阴离子浓度大小关系为c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)
【答案】C
【解析】
【分析】
n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,可能先后发生反应①CH4+2O2=CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。
【详解】
A、燃料电池中,通入CH4的一端为原电池的负极,通入空气的一端为原电池的正极,在原电池中阴离子向负极移动,OH-由B端移向A端,故A错误;
B、当0<V≤22.4L时,0<n(CH4)≤1mol,则0<n(CO2)≤1mol,只发生反应①②,且KOH过量,则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,故B错误;
C、当22.4L<V≤44.8L,1mol<n(CH4)≤2mol,则1mol<n(CO2)≤2mol,发生反应①②③,得到K2CO3和KHCO3溶液,则负极反应式为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-,故C正确;
D、当V=33.6L时,n(CH4)=1.5mol,n(CO2)=1.5mol,则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O,则得到0.5molK2CO3和1molKHCO3的溶液,则c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-),故D错误;
故选C。
【点晴】
本题考查了燃料电池的工作原理重要考点,计算要求的综合性较强,本题难度较大。
解答本题,要理清思路:
燃料电池中,通入燃料的一端为原电池的负极,通入空气的一端为原电池的正极,n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3;根据甲烷的量计算生成的二氧化碳的量,结合反应方程式判断反应产物及发生的反应。
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.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。
11.反应:
2X(g)+Y(g)
2Z(g)在不同温度和压强下的产物Z的物质的量和反应时间t的关系如图所示,下列判断正确的是()
A.P1>P2T1>T2ΔH<0
B.P1>P2T1 C.P1 D.P1 【答案】A 【详解】 根据温度对反应速率的影响可知,压强均为P2时,温度越高,反应速率越大,则达到平衡用的时间越少,曲线的斜率越大,故有: T1>T2; 根据压强对反应速率的影响可知,温度均为T2时,压强越大,反应速率越大,则达到平衡用的时间越少,曲线的斜率越大,先拐先平压强大,故有: P1>P2, 比较T1P2与T2P2两曲线,温度越高Z物质的量越少说明升温平衡逆向进行,正反应为放热反应,△H<0; 故答案为A。 【点睛】 图象问题解题步骤: (1)看懂图象: ①看面(即弄清纵坐标与横坐标的意义);②看线(即弄清线的走向和变化趋势);③看点(即弄清起点、拐点、交点、终点的意义);④看是否要作辅助线(如等温线、等压线);⑤看定量图象中有关量的多少; (2)联想规律: 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 12.H2能在Cl2中燃烧生成HCl,HCl也能在一定条件下分解为H2和Cl2。 图为H2、Cl2和HCl三者相互转化的微观过程示意图,下列说法正确的是 A.过程1放热B.过程2吸热C.过程3放热D.过程4放热 【答案】C 【详解】 化学反应的过程中存在化学键的断裂与形成,其中键断裂吸热,键形成放热,图中过程1是吸热过程,过程2是放热过程,氢气在氯气中燃烧是放热过程,而氯化氢的分解是吸热过程,故答案为C。 13.一定温度下的恒容密闭容器中,反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是 A.速率之比ν(A2): ν(B2): ν(AB)=1: 1: 2 B.浓度之比c(A2): c(B2): c(AB)=1: 1: 2 C.单位时间内生成2nmolAB,同时消耗nmolA2 D.各物质的浓度不再改变 【答案】D 【详解】 A.它们的速率之比虽然等于化学计量数之比,但并不能表示正反应速率和逆反应速率相等,所以A不正确; B.平衡状态下的各组分的浓度之比通常不等于化学计量数之比,只有它们的浓度不持不变状态才是平衡状态,所以B不正确; C.单位时间内生成2nmolAB,同时消耗nmolA2,只描述了正反应速率,不能表示正反应速率与逆反应速率相等,所以C不正确; D.各物质的浓度不再改变,说明各组分的百分含量保持不变了,所以是平衡状态。 【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,变量不变达平衡。 14.在一定条件下,将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应: 3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)。 2min末该反应达到平衡,生成0.8molD,并测得C的浓度为0.8mol·L-1。 下列判断错误的是( ) A.x=4B.2min内B的反应速率为0.1mol·(L·min)-1 C.混合气体密度不变,则表明该反应已达到平衡状态D.B的转化率为40% 【答案】C 【解析】 【详解】 根据化学平衡三段式列式计算,平衡时C的浓度为0.8mol·L-1,物质的量为1.6mol 3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g) 起始量(mol)3100 变化量(mol)1.20.41.60.8 平衡量(mol)1.80.61.60.8 依据上式分析计算: A、根据浓度变化量之比等于化学计量数之比可知x=4,故A正确; B、2min内B的反应速率=0.4mol/(2L·2min)=0.1mol·(L·min)-1,故B正确; C、反应前后气体总质量不变,混合气体密度不变,不能表明该反应已达到平衡状态,故C错误; D、B的转化率=0.4mol/1mol=0.4,即B的转化率为40%,故D正确;故选C. 【点睛】 本题考查化学平衡的有关计算、转化率的有关计算、平衡状态的判断等,难度中等,注意平衡状态的判断,选择判断的物理量应随反应发生变化,该物理量不再变化,说明到达平衡。 解题关键: 依据化学平衡的三段式计算进行分析,结合题中各量列式计算判断;A、利用物质的量之比等于化学计量数之比计算x的值;B、根据平衡浓度的变化量求出速率;C、容器的容积不变,混合气体的质量不变,密度不变,不能判断是否达到平衡。 D、利用转化率定义计算。 15.直接煤一空气燃料电池原理如图所示,下列说法错误的是() A.随着反应的进行,氧化物电解质的量不断减少 B.负极的电极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑ C.电极X为负极,O2-向X极迁移 D.直接煤一空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高 【答案】A 【详解】 A、氧化物电解质的量不会减少,在电极Y上O2得到电子生成O2-不断在补充,故A错误; B、由原理图分析可知,其负极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑,即B正确; C、原电池内部的阴离子向负极移动,所以C正确; D、直接煤一空气燃料电池是把化学直接转化为电能,而煤燃烧发电是把化学能转化为热能,再转化为电能,其中能量损耗较大,所以D正确。 正确答案为A。 16.对于可逆反应4NH3+5O2 4NO+6H2O(g),下列叙述正确的是() A.达到平衡状态,2v正(NH3)=3v逆(H2O) B.单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态 C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大 D.反应达到平衡时,反应物的转化率一定小于100% 【答案】D 【详解】 A.反应处于平衡状态时,不同物质表示正逆反应速率之比等于化学计量数之比为正反应速率之比,2v正(NH3)=3v逆(H2O),不能说明该反应到达平衡状态,A项错误; B.若单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,都表示反应向正向进行,反应自始至终都是1: 1,不能说明到达平衡,B项错误; C.达到平衡时,若减小容器体积,压强增大,正逆反应速率都增大,C项错误; D.可逆反应进行不到底,达到平衡时,反应物的转化率一定小于100%,D项正确; 答案选D。 17.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。 18.下列说法正确的是( ) A.H2(g)+I2(g)⇌2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变 B.C(s)+H2O(g)⇌H2(g)+CO(g),气体的总物质的量不再改变不能说明反应已达平衡 C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(? )+B(g)⇌2C(? )已达平衡,则A、C不能同时是气体 D.1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2等于Q1 【答案】D 【详解】 A.H2(g)+I2(g)⇌2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积增大压强,则正逆反应速率均增大,A错误; B.C(s)+H2O(g)⇌H2(g)+CO(g),气体的总物质的量会随着反应而变化,当其不再改变时则能说明反应已达平衡,B错误; C.2A(? )+B(g)⇌2C(? )的两边,气体分子总数不可能相等,故不管A、C是什么状态,若压强不再随时间变化均能说明反应2A(? )+B(g)⇌2C(? )已达平衡,C错误; D.设合成氨反应中消耗1molN2和3molH2同时生成2molNH3时,放出热量为Q,则热化学方程式为: ,消耗2molNH3同时生成1molN2和3molH2时,吸收热量为Q,则热化学方程式为: ,当1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1=0.1Q,在相同温度和压强下,当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2=0.1Q,D正确; 答案选D。 19.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,
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