高考化学二轮复习第六章 化学反应与能量知识归纳总结

一、选择题
1．已知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH-O键形成时放出能量463kJ，则氢气中1molH-H键断裂时吸收热量为（）
A．920kJ B．557kJ C．436kJ D．188kJ
【答案】C
【详解】
根据题意2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484kJ，2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH= -484 kJ/mol，设1mol H-H键断裂时吸收热量为x，则ΔH= -484 = 2x + 496 - 463×4，解得x = 436，故C正确；
故答案为C。

【点睛】
反应热ΔH=反应物断键吸收的总能量减去生成物成键放出的总能量，若差值小于0，为放热反应，反之，为吸热反应。

2．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。

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．在2L密闭容器中，把2 mol X和2 mol Y混合，发生如下反应：3X(g)+Y(g) nP(g)+2Q(g) ，当反应经2min达到平衡，测得P的浓度为0.8mol/L，Q的浓度为
0.4mol/L，则下列判断中，不正确的是（）
A．n＝4 B．X的转化率为60％
C．X的平衡浓度为0.4mol/L D．2 min内Y的平均速率为0.4molL-1min-1【答案】D
【分析】
据题意，可列出三段式：
3X(g)+Y(g)nP(g)+2Q(g)
(mol/L)1100
(mol/L)0.60.20.80.4
(mol/L)0.40.80.80.4
起始浓度
转化浓度
平衡浓度
，据此回答；
【详解】
A. 化学计量数之比等于转化量之比，则n＝4，A正确；
B. 据分析，
(X)
(X)100%
(X)
c
c
α∆
=⨯=60％，B正确；
C. 据分析，X的平衡浓度为0.4mol/L，C正确；
D. 2 min内Y的平均速率为
-1
-11
(Y)0.2mol L
(Y)0.1mol L min
2min
c
v
t
-
∆⋅
===⋅⋅
∆
，D不正
确。

答案选D。

5．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、0.1 mol/L、0.2 mol/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、0.3 mol/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。

6．氯化钾固体溶于水时，溶液温度变化不显著的原因是（）
A．溶解过程中只发生了水合作用
B．溶解过程中只发生了扩散作用
C．溶解过程中没有发生热效应
D．水合过程放出的热量与扩散过程吸收的热量接近
【答案】D
【详解】
A．氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用，故A错误；
B．氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用，故B错误；
C．氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用，扩散过程吸收能量、水合过程释放能量，故C错误；
D．氯化钾固体水合过程放出的热量与扩散过程吸收的热量接近，所以溶液温度变化不显著，故D正确；
选D。

7．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V L。

则下列说法正确的是
A．OH－由A端移向B端
B．0＜V≤22.4 L时，电池总反应的化学方程式为CH4 ＋2O2 ＋KOH=KHCO3 ＋2H2O
C．22.4 L＜V≤44.8 L时，负极电极反应为：CH4 ＋9CO32-＋3H2O－8e－=10HCO3-
D．V＝33.6 L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22.4 L＜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。

8．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。

9．在密闭容器中进行反应：X 2(g)＋3Y2(g)2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()。

A．c(Z)＝0.5 mol·L－1B．c(Y2)＝0.5 mol·L－1
C．c(X2)＝0.2 mol·L－1D．c(Y2)＝0.6 mol·L－1
【答案】B
【详解】
若反应向正反应进行，假定完全反应，则：
X 2（g）+3Y2（g）2Z（g）
起始量（mol/L） 0.1 0.3 0.2
变化量（mol/L） 0.1 0.3 0.2
平衡量（mol/L） 0 0 0.4
若反应逆反应进行，假定完全反应，则：
X 2（g）+3Y2（g）2Z（g）
起始量（mol/L） 0.1 0.3 0.2
变化量（mol/L） 0.1 0.3 0.2
平衡量（mol/L） 0.2 0.6 0
由于为可逆反应，物质不能完全转化，所以平衡时浓度范围为0＜c（X2）＜0.2，0＜c
（Y2）＜0.6，0＜c（Z）＜0.4，B正确、ACD错误；
答案选B。

【点晴】
化学平衡的建立，既可以从正反应开始，也可以从逆反应开始，或者从正逆反应开始，不论从哪个方向开始，物质都不能完全反应，利用极限法假设完全反应，计算出相应物质的浓度变化量，实际变化量小于极限值，解答的关键是利用可逆反应的不完全性，运用极限假设法解答。

10．在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g) x C(g)＋2D(g)。

2 min末该反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.8 mol·L－1。

下列判断错误的是（）
A．x＝4 B．2 min内B的反应速率为0.1 mol·(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0.8 mol·L－1，物质的量为1.6mol
3A （g）+B（g） xC（g）+2D（g）
起始量（mol） 3 1 0 0
变化量（mol） 1.2 0.4 1.6 0.8
平衡量（mol） 1.8 0.6 1.6 0.8
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)=0.1 mol·(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。

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>P2 T1>T2ΔH<0
B．P1>P2 T1<T2ΔH<0
C．P1<P2 T1>T2ΔH>0
D．P1<P2 T1<T2ΔH>0
【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．利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O设计的电池装置如图所示，该装置既能有效消除氮氧化物的排放减轻环境污染，又能充分利用化学能。

下列说法正确的是（）
A．电池工作时，OH—从左向右迁移
B．电极A上发生氧化反应，电极A为正极
C．当有0.1molNO2被处理时，外电路中通过电子0.4mol
D．电极B的电极反应式为2NO2+8e-+8H+=N2+4H2O
【答案】C
【分析】
由反应6NO2+8NH3═7N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，结合电解质溶液呈碱性解答该题。

【详解】
由反应6NO2+8NH3═7N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极；
A．A为负极，B为正极，电池工作时，OH—从右向左迁移，故A错误；
B．A为负极，发生氧化反应，故B错误；
C．当有0.1molNO2被处理时，N元素从+4价降为0价，则外电路中通过电子0.4mol，故C 正确；
D．电极B为正极，发生还原反应，电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，故D错误；故答案为C。

13．已知反应:NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g) ，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2 、2 mol S18O2，.反应达到平衡后，下列有关说法正确的是:
A．NO2中不可能含18O B．有1 mol N18O生成
C．S18O2的物质的量不可能为0. 8 mol D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡
【答案】C
【详解】
A．NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g) 反应到达平衡后，化学平衡是一个动态平衡，故NO2中可能含18O，A错误；
B．NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g)该反应是可逆反应， NO2的转化率小于100%，故生成
N18O的物质的量小于1mol，B错误；
C．反应物的物质的量变化量之比等于化学计量数之比，又因为NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g)这个反应是可逆反应，NO2的转化率小于100%，故平衡时 S18O2的物质的量大于1.0mol，C正确；
D．反应物、生成物的物质的量不在随着时间的改变而改变，当SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明反应达到平衡，D错误；
答案选C。

【点睛】
对应可逆反应，反应物的转化率小于100%，生成物的产率小于100%，化学平衡是一个动态平衡，达到平衡后，同种物质的正、逆反应速率相等且都大于0。

14．将V1mL 1.0 mol•L-1NaOH 溶液和V2mL未知浓度的HCl溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如下图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。

下列叙述正确的是
A．做该实验时环境温度为 22℃
B．该实验表明热能可以转化为化学能
C．HCl 溶液的浓度约是1.5 mol•L-1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
【答案】C
【详解】
A．由图可知，温度为 22℃时，已经加入了5mLNaOH 溶液，而中和反应为放热反应，则该实验开始温度低于22℃，故A错误；
B．由图可知该反应是一个放热反应，表明化学能可以转化为热能，故B错误；
C．由图可知，NaOH 溶液体积为30mL时，溶液温度最高，说明NaOH 溶液和HCl溶液恰好完全反应，由V1+V2=50 mL可知HCl溶液的体积为20mL，由反应方程式可知V1c(NaOH)= V2c(HCl)，解得c(HCl)为1.5 mol•L-1，故C正确；
D．八水合氢氧化钡与氯化铵反应有水生成，该反应是吸热反应，故D错误；
故选C。

15．一定条件下，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x mol，可列出三段式：
()()()
0.30.30
x3x2x
0.3-
X g+
x0.
3Y g2Z g
3-3x 2x
，则X的
体积分数为
0.3-x0.3-x
100%=100%=50%
0.3-x+0.3-3x+2x0.6-2x
⨯⨯，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。

16．已知NO2和N2O4可以相互转化()()
224
2NO g N O g，反应每生成1moN2O4 ，放出24.2kJ的热量．在恒温条件下，将一定量的NO2和N2O4混合气体通入一容积为2L的密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如下图．下列说法正确的是（）
A．前10min内用v(NO2)表示的化学反应速率为0.02mol/(L·min)
B．图中a、b、c、d四个点中，a、c两点的v正≠v逆
C．反应进行到10min时放出的热量为9.68kJ
D．25min时，导致物质浓度变化的原因是将密闭容器的体积缩小为1L
【答案】B
【分析】
从图中可以看出，25min前，X的浓度变化量为0.4mol/L，而Y的浓度变化量为0.2mol/L，由热化学方程式中的化学计量数关系，可确定X为NO2、Y为N2O4；在25min时，改变某条件，X的浓度突然增大，而Y的浓度不变，所以此时应往密闭容器中充入NO2气体。

【详解】
A．前10min内用v(NO2)表示的化学反应速率为0.6mol/L-0.2mol/L
10min
=0.04mol/(L·min)，A
不正确；
B．图中a、b、c、d四个点中，a、c两点的X、Y浓度都发生变化，此时平衡仍发生移动，所以v正≠v逆，B正确；
C．因为反应由N2O4转化为NO2，所以反应进行到10min时，应吸收热量，C不正确；D．由以上分析可知，25min时，导致物质浓度变化的原因是往密闭容器中充入NO2气体，D不正确；
故选B。

17．向BaCl2溶液中通入SO2气体，溶液仍然澄清；若将BaCl2溶液分盛在两支试管中，一只试管加稀HNO3,另一只加NaOH溶液，然后再通入SO2气体，结果两支试管都有白色沉淀产生。

由此得出的下列结论中不合理
．．．的是
A．SO2是酸性氧化物、SO2具有还原性
B．两支试管中的白色沉淀不是同种物质
C．BaCl2既能跟强酸、又能跟强碱反应，具有两性
D．升高pH时，SO2水溶液中SO32-浓度增大
【答案】C
【分析】
根据SO2的化学性质（酸性氧化物的性质、还原性）分析判断。

【详解】
SO2与水反应生成的H2SO3是弱酸，故SO2通入BaCl2溶液不会生成BaSO3和HCl。

SO2通入BaCl2和稀硝酸的混合溶液中，SO2被稀硝酸氧化为SO42-，再与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀；SO2通入BaCl2和NaOH的混合溶液中，SO2与NaOH反应生成Na2SO3和水，再与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。

故A、B项正确，C项错误。

H2SO3水溶液中存在两步电离，升高pH时，促进电离，SO32-浓度增大，D项正确。

本题选C。

【点睛】
SO2有较强的还原性，稀硝酸有强氧化性，两者能发生氧化还原反应。

18．短周期元素X、Y、Z、W 在元素周期表中的位置如下图所示，其中X 形成化合物种类最多，下列说法正确的是：
A．X 位于第二周期 IV 族
B．Y 的气态氢化物的水溶液中只存在两个平衡状态
C．W 的最高价氧化物是太阳能电池和电脑芯片中不可缺少的材料
D．常温下，将 Z 单质投入到 Y 的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液中，无明显现象【答案】D
【分析】
短周期元素X、Y、Z、W，根据元素在周期表中的位置知，X和Y属于第二周期元素、Z和W属于第三周期元素，其中X形成化合物种类最多，则X是C元素，那么Y是N元素、Z 是Al元素、W是Si元素
【详解】
A. X是C元素，位于第二周期IV A族，所以A错。

NH+H O NH H O NH+OH，还有B. Y的气态氢化物为NH3，氨水中发生+-
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NH(g)NH(aq)，故存在3个平衡状态，所以B错。

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C. W 的最高价氧化物是SiO 2，不是太阳能电池和电脑芯片中不可缺少的材料，所以C错。

D. Z 单质是Al，Y的最高价氧化物对应的水化物是浓硝酸，常温下，Al和浓硝酸发生钝化现象，所以D对。

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11.2 L(标准状况)，则电池中有1 mol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。

20．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。

二、实验题
21．Ⅰ：某学习小组为了探究硝酸铁的热稳定性，设计如下实验：
利用如图所示装置进行实验。

加热A中Fe(NO3)3固体，装置B中均能看到红棕色气体，装置A中试管内剩余红棕色粉末状固体。

（1）装置B的作用是______；
（2）甲同学认为装置A中试管内剩余的红棕色粉末固体为Fe2O3。

乙同学为了验证甲的观点，设计了下列实验
①取该固体少量于洁净试管内加入盐酸，固体溶解成棕黄色溶液，该反应的离子方程式为：______。

②向该棕黄色溶液中滴入__________（填化学式）溶液，溶液变为血红色。

（3）经过检验发现C装置中生成了NaNO3和NaNO2。

请写出生成这两种盐的化学反应方程式______，最后用排水法收集到少量无色气体，关于该无色气体，下列说法正确的是
_______（选填编号）
A．该气体是NO B．主要是O2，还有少量N2 C．NO和O2
（4）通过以上实验，写出Fe(NO3)3受热分解的化学反应方程式____________________。

Ⅱ：CH4燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由CH4、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。

其中负极的电极方程式为：______。

则电池放电时通入空气的电极为______（填“正极”或“负极”）；电解质溶液的pH______（填“变大”或“变
小”）；每转移0.8mol 电子消耗______gCH 4。

【答案】防止倒吸（或安全瓶的作用） Fe 2O 3+6H +=2Fe 3++3H 2O KSCN
2NaOH+2NO 2=NaNO 3+NaNO 2+H 2O B 4Fe(NO 3)3
高温 2Fe 2O 3+12NO 2↑+3O 2↑ CH 4-8e -+10OH -=2-3CO +7H 2O 正极 变小 1.6g
【详解】
(1)由实验装置图中装置B 中两导管均未插入集气瓶底部，且A 中有加热装置，故其的作用是防止倒吸（或安全瓶的作用），故答案为：防止倒吸（或安全瓶的作用）；
(2)①取该固体少量于洁净试管内加入盐酸，固体溶解成棕黄色溶液，即Fe 2O 3与盐酸的反应，故该反应的离子方程式为：Fe 2O 3+6H +=2Fe 3++3H 2O ，故答案为：
Fe 2O 3+6H +=2Fe 3++3H 2O ；
②由①可知棕黄色溶液含有Fe 3+，故滴入KSCN （填化学式）溶液，溶液变为血红色，故答案为：KSCN ；
(3)由装置B 中红棕色气体为NO 2，又知C 装置中生成了NaNO 3和NaNO 2，故该反应的化学反应方程式为：2NaOH+2NO 2=NaNO 3+NaNO 2+H 2O ，从实验中已知反应生成了Fe 2O 3和NO 2，再根据氧化还原反应中有化合价的降低必然有化合价的升高，故产物还有O 2，而NO 2已经被NaOH 溶液完全吸收，最后用排水法收集到少量无色气体主要为O 2，还有少量装置中原有的N 2，故B 符合题意；故答案为：2NaOH+2NO 2=NaNO 3+NaNO 2+H 2O ；B ；
(4)通过以上实验，反应生成了Fe 2O 3和NO 2，再根据氧化还原反应中有化合价的降低必然有化合价的升高，故产物还有O 2，故写出Fe(NO 3)3受热分解的化学反应方程式：4Fe(NO 3)3高温2Fe 2O 3+12NO 2↑+3O 2↑，故答案为：4Fe(NO 3)3高温2Fe 2O 3+12NO 2↑+3O 2↑；
Ⅱ：要写出负极的电极方程式可以先写出总反应式为：CH 4+2O 2+2OH -=2-3CO +3H 2O ，和正
极反应式：2O 2+8e -+4H 2O=8OH -，用总反应式减去正极反应式就是负极的电极方程式，故为：CH 4-8e -+10OH -=2-
3CO +7H 2O ；燃料电池中通燃料的一极为负极，通氧气等氧化剂的一极是正极，故电池放电时通入空气的电极为正极；根据原电池总反应式可知，反应消耗OH -，故电解质溶液的pH 变小；由负极反应式可知，每消耗1molCH 4需转移8mole -，故每转移0.8mol 电子消耗0.1mol×16g/mol=1.6gCH 4，故答案为：CH 4-8e -+10OH -=2-3CO +7H 2O ；正极，变小，1.6。

22．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：V1=______，V6=______，V9=______；
CuSO溶液时，生成氢气的速率会大大提高。

但②该同学最后得出的结论为：当加入少量4
CuSO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当加入的4
降的主要原因________________________________________________________
【答案】Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ CuSO4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 Ag2SO4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：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋
H2SO4=ZnSO4＋H2↑。

（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V6＝10 mL， V9＝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。

23．硫酸是中学最常见的三大强酸之一，某研究性学习小组探究外界条件对铁与硫酸反应速率的影响。

[实验设计]控制用同种铁块，初始使用硫酸体积均为1000mL，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见表），设计如下对比试验。

(1)请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。