第六章 化学反应与能量 (讲义及答案)(1)

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＝－92.4

kJ/mol，在该温度下，取1 mol N2和3 mol H2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92.4 kJ

B．有无催化剂该反应放出的热量都为92.4 kJ

C．反应放出的热量始终小于92.4 kJ

D．若再充入1 mol H2，到达平衡时放出的热量应为92.4 kJ

【答案】C

【解析】

该反应为可逆反应，正向不可能进行到底，所以1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量始终小于92.4 kJ，C正确。

2．下列过程中ΔH小于零的是( )

A．Ba(OH)2与 NH4Cl 固体混合B．氯化铵分解得氨气

C．碳酸钙分解得二氧化碳D．实验室制备氢气

【答案】D

【分析】

根据常见的放热反应有：所有的物质燃烧、金属与酸或水反应、中和反应、铝热反应、绝大多数化合反应等；

常见的吸热反应有：绝大数分解反应，个别的化合反应（如C和CO2），Ba(OH)2?8H2O与氯化铵的反应。

【详解】

ΔH小于零的反应为放热反应。

A．Ba(OH)2?8H2O晶体和NH4Cl混合反应，是吸热反应，选项A不符合；

B．氯化铵受热分解得氨气和氯化氢，属于吸热反应，选项B不符合；

C．碳酸钙高温受热分解得二氧化碳和碳酸钙，属于吸热反应，选项C不符合；

D．实验室制备氢气是利用金属锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，属于放热反应，选项D 符合；

答案选D。

3．运用推理、归纳、类比、对比的方法得出下列结论，其中合理的是

A．铝的金属活动性比铁强，则铝制品比铁制品更易锈蚀

B．水和过氧化氢的组成元素相同，则二者的化学性质相同

C．Na+、Mg2+、Cl-的最外层电子数均为8，由此得出离子的最外层电子数均为8

D．同温下分解氯酸钾，加催化剂的反应速率更快，说明催化剂可以改变反应速率

【答案】D

【详解】

A．铝的金属活动性比铁强，但铝制品比铁制品更耐腐蚀，因为在铝制品表明能形成一层致密的氧化膜，A错误；

B．水和过氧化氢的组成元素相同，二者的化学性质不相同，B错误；

C．Na+、Mg2+、Cl-的最外层电子数均为8，但离子的最外层电子数不一定均为8，例如铁离子等，C错误；

D．同温下分解氯酸钾，加催化剂的反应速率更快，说明催化剂可以改变反应速率，D正确；

答案选D。

4．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。

5．化学反应中能量变化，通常表现为热量的变化，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应要吸收热量，在化学上叫做吸热反应。其原因是

A．反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量

B．反应物所具有的总能量低于生成物具有的总能量

C．在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应

D．在化学反应中需要降温的反应就是放热反应

【答案】B

【分析】

【详解】

如果反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应，反之是吸热反应，答案选B。

6．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．10Q B．10Q～5Q C．大于10Q D．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。

7．某实验兴趣小组以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液研究原电池，并对实验进行了拓展，以下实验记录错误的是

A．铜片上有气泡产生，锌片逐渐溶解B．电子在溶液中从Cu电极流向Zn电极C．把铜片换成石墨，实验现象相同D．把稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流计指针依然偏转

【答案】B

【分析】

以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液构成的原电池中，金属锌做负极，金属铜做正极。

【详解】

A. 铜片正极上会析出氢气即有气泡产生，负极锌片逐渐溶解，故A不选；

B. 电子不能经过电解质，而是沿导线从负极流向正极，故B选；

C. 把铜片换成石墨，仍具备原电池的构成条件，会产生电流，锌做负极，石墨做正极，电极上生成氢气，故C不选；

D. 以Zn和Cu为电极,硫酸铜为电解质溶液,发生的氧化还原反应Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，仍具备原电池的构成条件，可以形成原电池，会产生电流，故D不选；

故选：B。

8．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X2 0.1mol·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X2 0.05mol·L-1、消耗Y2

0.05mol·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Z 0.2mol·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X2 0.1mol·L-1、消耗Y2 0.1mol·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。

9．反应3A(g)+B(g)═2C(g)在三种不同的条件下进行反应，在同一时间内，测得的反应速率用不同的物质表示为：①v A═1mol/(L?min)，②v C═0.5 mol/(L?min)，③v B═0.5

mol/(L?min)，三种情况下该反应速率大小的关系正确的是( )

A．②＞③＞①B．①＞②＞③C．③＞①＞②D．②＞①＞③

【答案】C

【详解】

都转化为A表示的反应速率来比较反应速率的快慢。

①v A=1 mol/(L?min)；

②v C=0.5 mol/(L?min)，由3A(g)+B(g)═2C(g)，则转化为A表示的反应速率v A=0.5

mol/(L?min)×3

2

=0.75 mol/(L?min)；

③v B=0.5 mol/(L?min)，由3A(g)+B(g)═2C(g)，则转化为A表示的反应速率v A=0.5

mol/(L?min)×3=1.5 mol/(L?min)；

显然③＞①＞②，故选C。

10．2 mol A与2 mol B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：2A(g)＋3B(g)2C(g)＋z D(g)；若2 s后，A的转化率为50%，测得v(D)＝0.25 mol·L－1·s－1，下列推断正确的是() A．v(C)＝v(D)＝0.2 mol·L－1·s－1

B．z＝3

C．B的转化率为75%

D．反应前与2 s后容器的压强比为4∶3

【答案】C

【详解】

2s后A的转化率为50%，则反应的A为2mol×50%=1mol，则

2A（g）+3B（g）2C（g）+zD（g），

开始（mol）2 2 0 0

转化（mol）1 1.5 1 0.5z

2s（mol） 1 0.5 1 0.5z

A．v（C）==0.25 mol·L－1·s－1=v（D），故A错误；

B．因反应速率之比等于化学计量数之比，由A可知，z=2，故B错误；

C．B 的转化率为×100%=75%，故C正确；

D．反应达2 s时，容器内总物质的量为n A＋n B＋n C＋n D＝1 mol＋0.5 mol＋1 mol＋1 mol ＝3.5 mol。故反应前后的容器中气体总物质的量之比为4∶3.5，压强比为4∶3.5，D项错误；

答案选C。

11．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

0102030405060

1800 ℃ 1.00.800.670.570.500.500.50

2800 ℃ 1.00.600.500.500.500.500.50

3800 ℃c0.920.750.630.600.600.60

4820 ℃ 1.00.400.250.200.200.200.20

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=1.0/0.8/

10

mol L mol L

min

-

=0.02mol/L?min，实验4X的反应速率

=1.0/0.4/

10

mol L mol L

min

-

=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。

12．一个由锌片和石墨棒作为电极的原电池如图所示，电极反应分别是：锌片：2Zn－4e－＋4OH－===2ZnO＋2H2O 石墨：2H2O＋O2＋4e－===4OH－下列说法中不正确的是（）

A．电子从石墨经外电路流向锌片，电解质溶液为酸性溶液

B．锌片是负极，石墨是正极

C．电池总反应为2Zn＋O2===2ZnO

D．该原电池工作一段时间后石墨附近溶液中的c（OH－）增大

【答案】A

【详解】

A．根据锌片电极反应式，锌片失去电子，锌片作负极，石墨作正极，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即电子从Zn→外电路→石墨，通过石墨电极反应式，得出此溶液显碱性或中性，故说法错误；

B．根据选项A的分析，故说法正确；

C．正负极电极反应式相加，得出2Zn＋O2=2ZnO，故说法正确；

D．根据石墨电极反应式，产生OH－,c（OH－）增大，故说法正确。

13．一定温度时，向2.0 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O 2(g)2SO3(g)。经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：

t / s02468

n(SO3) / mol00．81．4 1.8 1.8

下列说法正确的是( )

A ．反应在前2 s 的平均速率v (O 2) ＝ 0．4 mol·L －1·s －1

B ．保持其他条件不变，体积压缩到1.0 L ，平衡常数将增大

C ．相同温度下，起始时向容器中充入4 mol SO 3，达到平衡时，SO 3的转化率小于10%

D ．保持温度不变，向该容器中再充入2 mol SO 2、1 mol O 2，反应达到新平衡时(

)()

32n SO n O 减

小 【答案】C 【详解】

A.根据表格中数据可知，当n (SO 3)=1.8mol ，该反应达到平衡状态，反应在前2s 的平均速率v (SO 3)=0.8mol÷2L÷2s ＝0.2mol·

L －1·s －1，同一可逆反应中同一段时间内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，v (O 2)=0.5v (SO 3)=0.5×0.2mol·

L －1·s －1=0.1mol·L －1·s －1，故A 错误； B.化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，与压强、物质浓度都无关，故B 错误；

C.原平衡，SO 2的转化率为1.8mol÷2mol×100%＝90%。若起始时向容器中充入2molSO 3时，将建立等效平衡，SO 3的转化率等于10%，相同温度下，起始时充入4 molSO 3，相当于对原平衡加压，SO 3的转化率减小，应小于10%，故C 正确；

D.保持温度不变，向该容器中再充入2molSO 2、1molO 2，相当于缩小容器的体积，增大了压强，平衡正向移动，三氧化硫的物质的量增加，氧气的物质的量减少，所以()()

32n SO n O 增

大，故D 错误。 故选C 。

14．H 2能在Cl 2中燃烧生成 HCl ，HCl 也能在一定条件下分解为H 2和Cl 2。 图为H 2、Cl 2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 。

15．一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2n mol AB，同时消耗n mol A2

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2n mol AB，同时消耗n mol A2，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。

16．人们利用原电池原理，制作了多种电池，如电子计算机所用纽扣电池就是其中一种。它的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn +2OH--2e-

═ZnO+H2O Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-下列判断正确的是

A．锌为正极，Ag2O为负极B．原电池工作时，负极区溶液pH增大C．锌为负极，Ag2O为正极D．原电池工作时，溶液中K+向负极移动【答案】C

【分析】

【详解】

A．根据电极反应式，锌失电子发生氧化反应，所以锌为负极，故A错误；

B．负极反应Zn +2OH--2e-═ZnO+H2O，消耗氢氧根离子，溶液pH减小，故B错误；C．锌失电子发生氧化反应，所以锌为负极，故C正确；

D．溶液中K+向正极移动，故D错误。

17．425℃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t 0时，三种物质的物质的量相等

B ．图①中0t 时，反应达到平衡状态

C ．图②中的可逆反应为2HI(g)H 2(g)+I 2(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0t 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()()()222HI g H g I g +，当浓度不再变化时反应达到平衡状态。

【详解】

A ．图①中0t 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0t 时，三种物质的物质的量浓度相等，但0t 后各物质的物质的量浓度发生改变，即0t 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()

()()222HI g H g I g +，故C 项正确；

D ．图①、②中，当()HI 3.16mol /L c =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 。

18．某温度下，浓度均为11mol L -?的两种气体2X 和2Y 在恒容密闭容器中反应生成气体Z 。反应2min 后，测得参加反应的2X 的浓度为10.6mol L -?，用2Y 表示的反应速率

()112Y 0.1mol L min v --=??，生成的()Z c 为10.4mol L -?，则该反应的化学方程式是（ ）

A ．222X 2Y 2XY +=

B ．22222X 2Y 2X Y +=

C ．2233X 2Y 2X Y +=

D ．223X 3Y 2XY += 【答案】C 【分析】

先分别计算出()1

1

2X 0.3mol L min v --=??和()1

1

Z 0.2mol L min v --=??，根据反应速率之

比即为化学方程式中相应物质的化学计量数之比得()()()22X :Y :Z 3:1:2v v v =，根据原子守恒确定Z 的分子式，最后反应的化学方程式就出来了。 【详解】

用2X 表示的反应速率()1

1120.6mol L X 0.3mol L min 2min

v ---?==??．用Z 表示的反应速率

()1

110.4mol L Z 0.2mol L min 2min

v ---?==??．2X 、2Y 和Z 的反应速率之比即为化学方程

式中相应物质的化学计量数之比，则

()()()11111122X :Y :Z 0.3mol L min :0.1mol L min :0.2mol L min 3:1:2v v v ------=??????=，

根据原子守恒，可确定Z 的化学式为3X Y ，故可得出反应的化学方程式为

2233X Y 2X Y +=。

故选C 。 【点睛】

同一反应在同一条件下、同一时间段内的反应速率，用不同的物质表示时，数值是可能不相同的，这些不同数值之比等于相应的化学计量数之比。

19．光电池在光照条件下可产生电流，如图装置可以实现光能源的充分利用，双极性膜可将水解离为H +和OH -，并实现其定向通过。下列说法不正确的是（ ）

A ．该装置可利用光能实现水的分解

B ．光照过程中阴、阳极区溶液中的pH 均基本不变

C ．再生池中的反应为2V 2++2H +2V 3++H 2↑

D ．每有1molOH -通过双极性膜，可产生5.6L （标准状况）的O 2

【答案】B 【分析】

由图上电子的移动方向可知右侧电解池的阳极，反应式为4OH --4e -=2H 2O+O 2↑，阴极反应式为 2V 3++2e -=2V 2+，双极性膜可将水解离为H +和OH -，由图可知，H +进入阴极，OH -进入阳极，放电后的溶液进入再生池中在催化剂条件下发生反应放出氢气，反应方程式为2V 2++2H + 2V 3++H 2 ↑。

【详解】

A．由图可知，该装置将光能转化为化学能并分解水，故A正确；

B．双极性膜可将水解离为H+和OH-，由图可知，H+进入阴极，OH-进入阳极，则双极性膜可控制其两侧溶液分别为酸性和碱性，则光照过程中阴、阳极区溶液中的pH均发生改变，故B错误；

C．由分析知，再生池中的反应为2V2++2H+2V3++H2↑，故C正确；

D．阳极区反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，每有1molOH-通过双极性膜，生成0.25molO2，其标准状况下体积为5.6L，故D正确；

故答案为B。

20．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1 mol O2-通过时，电子转移 4 mol

【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、1mol O2得4mol电子生成2molO2-，故当固体电解质中有1mol O2-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。

二、实验题

21．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：

（1）上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________________； （2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________； （3）实验室中现有24Na SO 、4MgSO 、24Ag SO 、24K SO 等4中溶液，可与实验中

4CuSO 溶液起相似作用的是______________________________________；

（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措旌有________（答两种）； （5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

①请完成此实验设计，其中：V 1=______，V 6=______，V 9=______；

②该同学最后得出的结论为：当加入少量4CuSO 溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的4CuSO 溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因________________________________________________________ 【答案】Zn+CuSO 4=ZnSO 4+Cu ，Zn+H 2SO 4=ZnSO 4+H 2↑ CuSO 4与Zn 反应产生的Cu 与Zn 形成铜锌原电池，加快了氢气产生的速率 Ag 2SO 4 升高反应温度、适当增加硫酸的浓度（答案合理即可） 30 10 17.5 当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积 【解析】 【详解】

（1）在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO 4＋Zn===ZnSO 4＋Cu 、Zn ＋H 2SO 4=ZnSO 4＋H 2↑。

（2）由于Zn 与反应生成的Cu 及硫酸铜溶液组成了CuZn 原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。

（3）只要是比锌的金属性弱的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。

（4）要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。

（5）①因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取 30 mL ，根据F 中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL ，可以求得V 6＝10 mL ， V 9＝17.5 mL 。

②由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢。

22．利用生活中或实验室中的常用物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计一个原电池.请填写下列空白： （1）实验原理：Fe+2H +=Fe 2++H 2↑

（2）实验用品：电极（__、__）、稀硫酸、__、__耳机（或电流计）.

（3）①按如图所示装置连接好实验仪器，这时可以听见耳机发出“嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中化学能转化为__，在耳机中__又转化为声波这种能量。

②在该原电池内中，Fe 在___极发生了___反应，H +在___极发生了___反应。

【答案】铁钉（或铁条等） 铜钉（或其他的惰性电极，如铅笔芯等） 烧杯 导线 电能 电能 负 氧化 正 还原 【分析】

根据Fe+2H +═Fe 2++H 2↑知，铁失电子被氧化，则Fe 作原电池负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作原电池正极，电解质溶液为弱氧化性酸溶液，结合原电池构成条件及能量转化方式分析解答。 【详解】

（2）由形成原电池的条件可知，需要铁为负极，正极为铜钉（其他的惰性电极如铅笔 芯、铂等都可以），硫酸为电解质溶液，还需要烧杯、导线等，故答案为：铁钉或铁条；铜钉（其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都可以）；烧杯、导线；

（4）①在原电池中，由化学能转化为电能，在耳机中又由电能转化为声音这种能量，故答案为：电能；电能；

②如果将装置中的耳机改为电流计，则电流表指针发生偏转，形成原电池反应，铁为负极，发生氧化反应，电极方程式为Fe-2e -=Fe 2+，正极发生还原反应，电极方程式为2H ++2e -=H 2↑，铁钉应该连接电流计的负极，铜钉连接电流计的正极，故答案为：负；氧化；正；还原。

23．研究化学反应中的能量变化，能更好地利用化学反应为生产和生活服务。 (1)反应2442Fe H SO FeSO H +=+的能量变化如图所示。

①该反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。

②如图三个装置中，不能证明“铁与稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是____________。

(2)现有纯铁片、纯铜片、1500mL0.2mol L -?的硫酸溶液、导线和1000mL 量筒设计实验，证明形成原电池可以改变反应速率所用装置如图所示，装置气密性良好，且1000mL 量筒中已充满了水。

①若a 、b 极不用导线相连，则b 极材料为_____(填“纯铁片”或“纯铜片”)。当收集到

896mL (已折算为标准状况，且溶液体积不变)气体时，用时2min ，则用24H SO 表示的

平均反应速率为____11mol L min --??。

②将a 、b 极(a 极为“纯铁片”，b 极为“纯铜片”)用导线相连，则电子在导线上的流动方向为从_____到(填“a 极”或“b 极”，下同)_____；此时a 极的电极反应式为_______，当收集到896mL (已折算为标准状况)气体时，用时1min 。 ③根据上述实验所得结论为________。

【答案】放热 Ⅲ 纯铁片 0.04 a 极 b 极 2Fe 2e Fe -+-= 形成原电池能加快反应速率 【详解】

(1)①根据示意图可知反应物总能量高于生成物总能量，因此该反应为放热反应。 ②装置Ⅰ可通过U 形管中红墨水液面的变化判断铁与稀硫酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铁与稀硫酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铁与

稀硫酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，故答案为：Ⅲ；

(2)①若a 、b 极不用导线相连，右侧应该产生氢气，则b 极材料为纯铁片。当收集到

896mL (已折算为标准状况，且溶液体积不变)气体时，用时2min ，其中氢气的物质的量

是0.896L ÷22.4L /mol ＝0.04mol ，因此消耗0.04mol 硫酸，则用24H SO 表示的平均反应速率为

0.04mol

0.5L 2min

?＝0.0411mol L min --??。

②将a 、b 极(a 极为“纯铁片”，b 极为“纯铜片”)用导线相连，构成原电池，铁是负极，则电子在导线上的流动方向为从a 极流向b 极；此时a 极的电极反应式为

2Fe 2e Fe -+-=；

③由于②中当收集到896mL (已折算为标准状况)气体时，用时1min ，这说明反应速率加快了，因此根据上述实验所得结论为形成原电池能加快反应速率。

24．现有如下两个反应：(A)NaOH ＋HCl ＝NaCl ＋H 2O (B)2FeCl 3＋Fe ＝3FeCl 2 （1）根据两反应本质，分别判断能否用于设计原电池____。 （2）如果不能，说明其原因______。

（3）如果可以，请画出实验装置图，注明电解质溶液名称和正负极材料，标出电子流动方向和电流方向，写出电极反应式。____。

_____是正极，正极反应式：_____； _____是负极，负极反应式：_____。

【答案】(A)不能(B)可以 (A)不是氧化还原反应，没有发生电子的转移

Cu(或C) 2Fe 3＋＋2e －＝2Fe 2＋ Fe Fe －2e －＝Fe 2＋

【详解】

（1）原电池为放热的氧化还原反应，可用于设计原电池的是：(A)不能(B)可以。 答案为：(A)不能(B)可以

（2）A 不能的原因是：(A)不是氧化还原反应，没有发生电子的转移。 答案为：(A)不是氧化还原反应，没有发生电子的转移

（3）B可以，实验装置图如下：

Cu(或C)是正极。答案为：Cu(或C)

正极反应式：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋。

答案为：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋

Fe是负极。答案为：Fe

负极反应式：Fe－2e－＝Fe2＋。

答案为：Fe－2e－＝Fe2＋

25．某化学兴趣小组的几位同学探究原电池原理的应用时，做了如下的实验：

Ⅰ.原电池原理判断金属的活泼性

(1)实验前，甲同学认为“构成原电池的负极总是较活泼的金属材料”，根据他的判断，两个装置中的Al是________极；实际实验时发现两个装置中的电流表偏转方向不同，则以下的判断正确的是__________

A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质

B．镁的金属性不一定比铝的金属性强

C．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值

D．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，故应具体问题具体分析

(2)乙同学设计了如图的实验装置，并测量和绘制了原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化曲线，则图中0~t1阶段，负极材料是______，正极的电极反应式是____________，t1后，外电路中电流方向发生改变，其原因是___________

Ⅱ.原电池原理改变化学反应速率

(3)丙同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________________。

(4)丁同学进一步研究硫酸铜用量的多少对反应速率的具体影响，设计了如下一系列实验，将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。

A B C D E F

4mol/LH2SO4/mL30V1V2V3V4V5

饱和CuSO4溶液/mL00.5 2.55V620

H2O/mL V7V8V9V10100

则实验中V1＝________，V6＝________，V9＝________；实验中有的需要加入一定体积的水，其作用是_________；实验结果发现：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_________。

【答案】正 AD Al 2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O 开始时Al比Cu活泼，Al作负极，Al在浓硝酸中钝化，表面形成致密的氧化膜后阻止了铝与硝酸的反应，装置中反应转变为铜和浓硝酸的反应，此时铜作负极，铝片作正极，故电流方向发生改变 Ag2SO4 30 10 17.5 确保所有实验中溶液总体积相等，有效控制变量，只研究CuSO4浓度对反应速率的影响

当加入过量的CuSO4溶液后，生成的单质Cu会大量沉积在Zn的表面，减小了Zn与溶液的反应接触面积，反应速率下降

【分析】

Ⅰ.(1)实际发生自发性氧化还原反应的物质，前一装置中金属与氢离子反应，而后一装置中是铝与碱溶液反应，两者发生的反应不同；

(2)乙同学设计的实验装置，铝、铜、浓硝酸构成的原电池，根据测量和绘制原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化曲线，电流先减小，且电流方向改变，后由小变大，开始时Al比Cu 活泼，Al作负极，Al在浓硝酸中钝化，表面形成致密的氧化膜后阻止了铝与硝酸的反应，

装置中反应转变为铜和浓硝酸的反应，此时铜作负极，铝片作正极，故电流方向发生改变；

(3)Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液，锌能将Ag2SO4中的银置换出来，银、锌、硫酸构成原电池加快反应速率；

(4)要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同。A 组中硫酸为30mL，那么其它组硫酸量也都为30mL。而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F 组中硫酸铜20mL，水为0，那么总量为20mL，所以V6=10mL，V9=17.5mL，V1=30mL；当加入过量的CuSO4溶液后，生成的单质Cu会大量沉积在Zn的表面，减小了Zn与溶液的反应接触面积，反应速率下降。

【详解】

Ⅰ.(1)实验前，甲同学认为“构成原电池的负极总是较活泼的金属材料”，根据他的判断，铝活泼性比镁弱，两个装置中的Al是正极；实际实验时发现两个装置中的电流表偏转方向不同：

A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质，注意实际发生自发性氧化还原反应的物质，前一装置中金属与氢离子反应，而后一装置中是铝与碱溶液反应，两者发生的反应不同，故A正确；

B．镁的金属性一定比铝的金属性强，故B错误；

C．两实验的反应实质不同，不能得出：“金属活动性顺序已过时，已没有实用价值”的结论，故C错误；

D．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，故应具体问题具体分析，故D 正确；

故答案为：正；AD；

(2)乙同学设计的实验装置，根据测量和绘制原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化曲线，电流先减小，且电流方向改变，后由小变大，则图中0~t1阶段，铝比铜还原性强，铝先与硝酸反应，还原剂是铝，负极材料是Al，正极硝酸根离子得电子发生还原反应，正极的电极反应式是2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O，t1后，外电路中电流方向发生改变，其原因是开始时Al 比Cu活泼，Al作负极，Al在浓硝酸中钝化，表面形成致密的氧化膜后阻止了铝与硝酸的反应，装置中反应转变为铜和浓硝酸的反应，此时铜作负极，铝片作正极，故电流方向发生改变;

故答案为：Al；2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O；开始时Al比Cu活泼，Al作负极，Al在浓硝酸中钝化，表面形成致密的氧化膜后阻止了铝与硝酸的反应，装置中反应转变为铜和浓硝酸的反应，此时铜作负极，铝片作正极，故电流方向发生改变；

Ⅱ.(3)Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液，锌能将Ag2SO4中的银置换出来，银、锌、硫酸构成原电池加快反应速率，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是Ag2SO4。故答案为：Ag2SO4；

(4)要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同。A 组中硫酸为30mL，那么其它组硫酸量也都为30mL。而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F

组中硫酸铜20mL，水为0，那么总量为20mL，所以V6=10mL，V9=17.5mL，V1=30mL，各量如表：

则实验中V1＝30，V6＝10，V9＝17.5；实验中有的需要加入一定体积的水，其作用是确保所有实验中溶液总体积相等，有效控制变量，只研究CuSO4浓度对反应速率的影响；实验结果发现：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。氢气生成速率下降的主要原因当加入过量的CuSO4溶液后，生成的单质Cu会大量沉积在Zn的表面，减小了Zn与溶液的反应接触面积，反应速率下降。

故答案为：30；10；17.5；确保所有实验中溶液总体积相等，有效控制变量，只研究CuSO4浓度对反应速率的影响；当加入过量的CuSO4溶液后，生成的单质Cu会大量沉积在Zn的表面，减小了Zn与溶液的反应接触面积，反应速率下降。

【点睛】

本题考查了原电池原理、反应速率计算和化学平衡化学反应速率的影响因素等，涉及化学反应速率、化学平衡的计算以及平衡移动等问题，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目难度中等。

26．我校化学兴趣小组选择“铝丝和盐酸反应的快慢与什么因素有关”的课题开展探究。Ⅰ．甲同学分别用相同质量和大小的铝丝和足量稀盐酸反应的三组实验数据：

(1)能表明盐酸浓度对反应快慢有影响的实验编号是：______。

(2)如果把实验②中温度提高至25℃，请你推出铝丝消失时间(用t表示)的取值范围

______：

(3)该实验除了用铝丝消失的时间来衡量反应的快慢外，你还能提出________方法来衡量该

反应的快慢。

Ⅱ．乙同学在200mL稀盐酸中加入适量的铝粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：

(1)求2～3分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率为___mol·L-1·min-1。

(2)哪一时间段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min)反应速率最小_，原因是__。

(3)哪一时间段的反应速率最大__，原因是_______。

Ⅲ．丙同学将稀盐酸换成稀硫酸进行实验，发现铝丝与稀硫酸反应现象不明显。

他提出假设：2

4

SO-的存在减慢了Al与H+的反应速率。

请你设计实验验证他的假设______。

【答案】①② 80

【详解】

I．(1)实验①和实验②反应温度不同，盐酸的质量分数相同，两种实验对比可以表明盐酸浓度对反应快慢有影响；

(2)如果把实验②中温度提高至25℃，则反应速率要比20℃时要快，所以铝丝消失时间小于300s；但由于其温度小于30℃，所以消失时间要大于第③组，所以80

(3)铝和盐酸反应生成氢气，所以还可以通过观察产生气泡的快慢来衡量反应的快慢；Ⅱ．(1)2～3分钟时间段产生的氢气的体积为232mL-120mL=112mL，

n(H2)=

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，根据元素守恒可知该时段内消耗的n(HCl)=0.01mol，溶液体

积为200mL，所以v(HCl)=

0.01mol

0.2L1min

?

=0.05mol·L-1·min-1；

(2)根据表格数据可知0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min生成的氢气体积分别为：50mL、70mL、112mL、58mL、20mL，所以反应速率最小的时段为4～5min；原因是：随着反应的进行，盐酸不断消耗，溶液中c(H+)最小，反应速率最小；

(3)根据(2)可知2～3min时反应速率最大，该反应放热，随反应进行温度升高，而此时浓度还较大，温度为主导因素，使该时段内反应速率最大；

Ⅲ．实验目的是要验证硫酸根的存在是否减慢了Al和H+的反应，所以可设计两组实验，变量为酸中的阴离子，具体操作为：取两支试管，分别加入同样大小的铝丝和等量的盐酸，再在第一支试管中加入硫酸钠固体，比较生成气泡的快慢。

【点睛】

控制变量法探究影响反应速率的因素时，不同组实验的变量要唯一。