湖南省浏阳四中化学第六章 化学反应与能量知识点及练习题及答案.docx
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湖南省浏阳四中化学第六章化学反应与能量知识点及练习题及答案
湖南省浏阳四中化学第六章化学反应与能量知识点及练习题及答案
一、选择题
1.下列说法中可以说明2HI(g)
H2(g)+I2(g)已达到平衡状态的是()
(1)单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI
(2)一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
(3)c(HI)=c(I2)
(4)反应速率υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)
(5)c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=2∶1∶1
(6)温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化
(7)温度和体积一定时,容器内压强不再变化
(8)条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化
(9)温度和体积一定时,混合气体的颜色不再发生变化
(10)温度和压强一定时,混合气体的密度不再发生变化
A.
(1)
(2)(5)(9)(10)B.
(2)(6)(9)C.(6)(7)(10)D.全部
【答案】B
【详解】
(1)单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI时,正逆反应速率不等,反应达不到平衡状态,故
(1)错误;
(2)反应过程中有一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂,说明正逆反应速率相等,证明反应达到平衡状态,故
(2)正确;
(3)c(HI)=c(I2)的状态不一定是平衡状态,故(3)错误;
(4)反应进行的过程中,反应速率始终满足υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)中,不一定是平衡状态,故(4)错误;
(5)c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=2∶1∶1的状态不一定是平衡状态,故(5)错误;
(6)温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化,量不变,说明是平衡状态,故正确;
(7)温度和体积一定时,混合气体的物质的量始终不变,容器内压强始终不变,不一定是平衡状态,故(7)错误;
(8)混合气体的质量和气体的总物质的量始终不变,混合气体的平均相对分子质量也始终不变,不一定是平衡状态,故(8)错误;
(9)温度和体积一定时,混合气体的颜色不再发生变化,说明不变,是平衡状态,故(9)正确;
(10)温度和压强一定时,混合合气体的质量和气体的总物质的量始终不变,混合气体的平均相对分子质量也始终不变,不一定是平衡状态,故(10)错误;
故答案为B。
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.下列反应属于氧化还原反应,而且△H>0的是()
A.铝片与稀H2SO4的反应B.
与
的反应
C.灼热的木炭与CO2的反应D.甲烷在O2中的燃烧反应
【答案】C
【详解】
A.铝片与稀H2SO4的反应中有元素化合价的变化,反应属于氧化还原反应;反应发生放出热量,反应属于放热反应,故△H<0,A不符合题意;
B.
与
反应吸收热量,属于吸热反应;反应过程中元素化合价没有发生变化,故反应属于非氧化还原反应,B不符合题意;
C.灼热的木炭与CO2反应产生CO,反应发生吸收热量;反应过程中有元素化合价的变化,反应属于氧化还原反应,C符合题意;
D.甲烷在O2中的燃烧,放出热量,属于放热反应;反应过程中有元素化合价的变化,因此反应属于氧化还原反应,D不符合题意;
故合理选项是C。
4.CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。
下列结论不正确的是
A.反应开始2分钟内平均反应速率最大
B.反应4~6分钟平均反应速率最小
C.反应开始4分钟内温度对反应速率的影响比浓度大
D.反应4分钟后反应速率下降的原因是盐酸浓度逐渐减小
【答案】A
【详解】
A.该曲线斜率表示单位时间内产生二氧化碳的量,即二氧化碳产生速率,由图可知,2~4min内斜率较大,因此2~4min内平均反应速率最大,故A项结论错误;
B.同A项原理可知,反应4~6min平均反应速率最小,故B项结论正确;
C.随反应进行氢离子浓度降低,氢离子浓度变化使反应速率降低,由图象可知,0~2min反应刚开始,温度较低此时反应速率由氢离子浓度决定,2~4min速率最快,2~4min温度对反应速率起主要作用,开始4min内温度对反应速率的影响比浓度大,故C项结论正确;
D.反应4min后,温度较高,但此时反应速率降低,是因为随反应进行氢离子浓度降低,故D项结论正确;
综上所述,结论错误的是A项,故答案为A。
5.下列有关反应速率的说法正确的是()
A.用铁片和稀硫酸反应制氢气时,改用98%的硫酸可以加快反应速率
B.100mL2mol/L的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.SO2的催化氧化反应是一个放热的反应,所以升高温度,反应速率变慢
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率变慢
【答案】D
【详解】
A.稀硫酸改为98%的硫酸,铁在浓硫酸中钝化而不能产生氢气,A错误;
B.100mL2mol/L的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,氯化钠不反应,但稀释了盐酸,氢离子浓度下降,故反应速率下降,B错误;
C.所以升高温度,反应速率加快,C错误;
D.有气体参加的反应,减小压强反应速率变慢,D正确;
答案选D。
6.一定条件下,在容积固定的某密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),在10s内N2的浓度由5mol/L降至4mol/L,下列说法正确的是()
A.用NH3表示的化学反应速率为0.1mol/(L•s)
B.升高温度,可以加快反应的反应速率
C.增加H2的浓度或降低温度都会加快该反应的速率
D.反应足够长时间,N2浓度降为零
【答案】B
【详解】
A.反应计量数之比为1:
3:
2,设容器的体积为VL,
的浓度由5mol/L降至4mol/L,变化了
mol,所以
变化了
mol,V(
)=
(mol/L.s)=0.2mol/(L·s),选项A错误;
B.升高温度,活化分子的百分数增大,有效碰撞的几率增大,化学反应速率增大,选项B正确;
C.该反应是在高温高压条件下进行,降低温度虽然平衡可以向右移动,但会降低反应速率,选项C错误;
D.反应是可逆反应,不可能反应物全部转化为生成物,即N2浓度不可能降为零,选项D错误;
答案选B。
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.反应Ⅰ:
CaSO4(s)+4CO(g)
CaS(s)+4CO2(g)ΔH1=-175.6kJ·mol-1反应Ⅱ:
CaSO4(s)+CO(g)
CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH2=+218.4kJ·mol-1假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是()
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】
反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,因为B、C两图中反应Ⅰ的生成物总能量高于反应物总能量,而反应Ⅱ的生成物总能量低于反应物总能量,则B、C错误。
由题意知:
反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2),则反应Ⅰ的活化能较大,则A错误、D正确,故选D。
9.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是
A.铝片与盐酸的反应B.灼热的碳与CO2的反应
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应
【答案】B
【详解】
A.金属与酸的反应属于放热反应,故A错误;
B.灼热的碳与CO2的反应为吸热反应,且C元素的化合价变化,属于氧化还原反应,故B正确;
C.Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应为放热反应,但没有元素的化合价变化,不属于氧化还原反应,故C错误;
D.甲烷在氧气中燃烧属于放热反应,故D错误;
故选B。
【点睛】
本题考查氧化还原反应和吸热反应,为高考高频考点,侧重反应类型判断的考查。
常见的吸热反应有:
Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应、大多数的分解反应、C(或氢气)参加的氧化还原反应等。
10.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。
11.一定温度下,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时,
分解了
,D项正确;
故选C。
12.一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。
13.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。
14.科学家近期研发出如图所示的水溶液锂离子电池体系,下列有关叙述错误的是
A.b电极不可用石墨替代Li
B.正极反应为:
Li1-xMn2O4+xLi++xe-=LiMn2O4
C.电池总反应为:
Li1-xMn2O4+xLi=LiMn2O4
D.放电时,溶液中Li+从a向b迁移
【答案】D
【分析】
锂离子电池中,b为Li,失去电子,作负极,LiMn2O4为正极;充电时Li+在阴极得电子,LiMn2O4在阳极失电子,据此分析。
【详解】
A.C不能失电子,故b电极不可用石墨替代Li,A项正确;
B.正极发生还原反应,Li1-xMn2O4得电子被还原,电极反应为:
Li1-xMn2O4+xLi++xe-=LiMn2O4,B项正确;
C.Li失电子,Li1-xMn2O4得电子,生成的产物为LiMn2O4,电池的总反应为:
Li1-xMn2O4+xLi=LiMn2O4,C项正确;
D.放电时,阳离子移动到正极,即从b向a迁移,D项错误;
答案选D。
15.在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:
(甲)2X(g)
Y(g)+Z(s) (乙)A(s)+2B(g)
C(g)+D(g),当下列物理量不再发生变化时:
①混合气体的密度;②反应容器中生成物的百分含量;③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比;④混合气体的压强⑤混合气体的总物质的量。
其中能表明(甲)和(乙)都达到化学平衡状态是()
A.①②③B.①②③⑤C.①②③④D.①②③④⑤
【答案】A
【详解】
①甲乙均有固体参与反应,混合气体的密度不变,能作平衡状态的标志,正确;
②反应容器中生成物的百分含量不变,说明各组分的量不变,达平衡状态,正确;
③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比,说明正逆反应速率相等,正确;
④乙混合气体的压强始终不变,不能判定反应是否达到平衡状态,错误;
⑤乙混合气体的总物质的量始终不变,不能判定反应是否达到平衡状态,错误;
综上,正确为①②③,答案选A。
【点睛】
本题考查了化学平衡状态的判断,注意当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但不为0,根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态
16.425℃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。
17.一定条件下,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。
18.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。
19.某化学反应2X(g)
Y(g)+Z(g)在4种不同条件下进行,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度(mol·L
-1)随反应时间(min)的变化情况如下表:
实验
序号
时间
浓度
温度
0
10
20
30
40
50
60
1
800℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800℃
1.0
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800℃
c
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
820℃
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
下列说法不正确的是()
A.c>1.0
B.实验2可能使用了催化剂
C.实验3比实验2先达到化学平衡状态
D.前10分钟,实验4的平均化学反应速率比实验
1的大
【答案】C
【详解】
A.实验3达到平衡X的浓度大于实验1,温度相同,达到平衡说明X起始浓度C大于1.0mol/L,故A正确;
B.实验2和实验1达到相同的平衡状态,但实验2所需时间短说明可能使用了催化剂,催化剂改变反应速率不改变化学平衡,故B正确;
C.依据图表数据分析,实验3在40min时X浓度不变达到平衡,实验2在20min时达到平衡,实验2达到平衡快,故C错误;
D.实验4和实验1在10分钟都未达到平衡,依据化学反应速率概念计算,实验1X的反应速率=
=0.02mol/L•min,实验4X的反应速率=
=0.06mol/L•min,所以实验4反应速率大于实验1,故D正确;
故选C。
【点睛】
解答时应注意如下几点:
(1)反应达到平衡的过程是(以起始生成物浓度为0为例):
①开始:
反应物浓度最大,生成物浓度为0,正反应速率最大,逆反应速率为0;②过程中:
反应物浓度不断减小,生成物浓度不断增大,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大;③平衡时:
反应物浓度和生成物浓度都达到平衡,保持不变,正逆反应速率也保持不变;
(2)化学平衡研究的对象是可逆反应,因此不可能完全转化;达到化学平衡时,正逆反应速率相等,但不为零。
20.可
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