人教高考化学第六章 化学反应与能量 (讲义及答案)含答案解析

人教高考化学第六章 化学反应与能量 (讲义及答案)含答案解析

一、选择题

1．一些烷烃的燃烧热如下表：

A ．乙烷燃烧的热化学方程式为：2C 2H 6（g ）＋7O 2（g ）＝4CO 2（g ）＋6H 2O （g ）ΔH ＝－1560.8kJ·mol －1

B ．稳定性：正丁烷＞异丁烷

C ．正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ·mol －1

D ．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多

【答案】C

【详解】

A ．根据乙烷燃烧热的含义：完全燃烧1mol 乙烷生成二氧化碳和液态水时会放出1560.8KJ 的热量，所以热化学方程式为2C 2H 6（g ）+7O 2（g ）=4CO 2（g ）+6H 2O （l ）△H=-3121.6kJ/mol ，故A 错误；

B ．由表格中的数据可知，异丁烷的燃烧热比正丁烷的燃烧热小，则异丁烷的能量低，即热稳定性为正丁烷＜异丁烷，故B 错误；

C ．正戊烷和2-甲基丁烷互为同分异构体，由表格中正丁烷、异丁烷的燃烧热比较可知，则互为同分异构体的化合物，支链多的燃烧热小，则正丁烷的燃烧热大于2-甲基丁烷，即正戊烷的燃烧热大约在3540KJ/mol 左右，且大于3531.3KJ/mol ，故C 正确；

D ．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放热越少，即n 越大，燃烧放出的热量越少，氢的数目越大燃烧放热越多，故D 错误；

故答案为C 。

2．在恒温下的密闭容器中，有可逆反应()()()222NO g O g 2NO g ??→+←??

，下列不能说明该反应已达到平衡状态的是（ ）

A ．正反应生成NO 2的速率和逆反应生成O 2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=

()

m

n

气体总质量

（气体总物质的量）

。

3．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。

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．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。

6．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。

7．下列反应中属于氧化还原反应又是吸热反应的是

A．镁与盐酸反应放出氢气B．氢氧化钠与盐酸的反应

C．硫在空气或氧气中燃烧D．灼热的炭与二氧化碳反应

【答案】D

【详解】

A．镁与盐酸反应放出氢气，属于放热反应，A不合题意；

B．氢氧化钠与盐酸的反应，属于非氧化还原反应，B不合题意；

C．硫在空气或氧气中燃烧，属于放热反应，C不合题意；

D．灼热的炭与二氧化碳反应，既属于氧化还原反应，又属于吸热反应，D符合题意；故选D。

8．锌—空气电池(原理如右图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是

A．氧气在石墨电极上发生氧化反应

B．该电池的负极反应为Zn＋H2O－2e－=ZnO＋2H＋

C．该电池放电时OH－向Zn电极移动

D．若Zn电极消耗6.5 g，外电路转移0.1 mol e-

【答案】C

【详解】

A．氧气得电子发生还原反应，故A错误；

B．锌作负极，碱性条件下，负极上电极反应式为：--

2

Zn-2e+2OH=ZnO+H O，故B错误；

C．原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即OH－向Zn电极移动，故C正确；D．若Zn电极消耗6.5 g，外电路转移0.2 mol e-，故D错误；

故选：C。

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。

10．1mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X（g） + aY（g）bZ（g），反应达到平衡后，测得X的转化率为50% 。而且，在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，则a和b的数值可能是

A．a=l，b=2 B．a=2，b=1 C．a=2，b=2 D．a=3，b=2

【答案】D

【分析】

1mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X（g）+a Y（g）?b Z （g）。反应达到平衡后，测得X的转化率为50%．而且，在同温同压下反应前后混合气体的密度之比和气体体积成反比即和气体物质的量成反比，讨论分析判断得到a、b的取值。【详解】

X（g）+a Y（g）?b Z（g）。

起始量（mol） 1 a 0

变化量（mol） 0.5 0.5a 0.5b

平衡量（mol） 0.5 0.5a 0.5b

依据在同温同压下反应前后混合气体的密度之比和气体体积成反比即和气体物质的量成反

比，在同温同压下测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3

4

，即反应后气体

物质的量是反应前气体物质的量3

4

，则得到；（0.5+0.5a+0.5b）:（1+a）=3:4，计算得到：

2b=a+1，依据选项中的取值分析判断，a=3，b=2符合计算关系。

故选D。

11．在一定条件下，向某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是( )

A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零

B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零

C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定

D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定

【答案】B

【详解】

A．由于发生是从正反应方向开始的，所以开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零，正确；

B．随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，因此正反应速率逐渐减小，逆反应的速率逐渐增大，最后当正反应与逆反应的速率相等时反应达到了平衡，但是不可能减小为零。错误；

C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，当增大到与正反应速率相等时，反应就达到了平衡状态而最后保持恒定，正确；

D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，当达到平衡时，正反应速率与逆反应速率相等且都保持恒定，正确。

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．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2S x（2≤x≤8）。下列说法错误的是

A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e?=3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

【答案】D

【详解】

A．原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的多少可能发生多种反应，其中可能为2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，故A正确；B．原电池工作时，转移0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g，故B正确；C．石墨能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；D．电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误；答案为D。

14．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。

15．硝酸工业生产中常用纯碱溶液吸收排出的氮氧化物废气，废气中只含有NO、NO2两种气体。将一定量废气通入到足量的Na2CO3溶液中被完全吸收，溶液中生成的NO3-、NO2-两

种离子的物质的量与废气中NO2的物质的量分数x2

2

n(NO)

[x=]

n(NO)+n(NO)变化关系可用图所示。已知溶液中可发生以下两个反应：

①NO＋NO2＋Na2CO3=2NaNO2＋CO2；

②2NO2＋Na2CO3=NaNO2＋NaNO3＋CO2

下列说法正确的是

A．图中线段a表示NO3－离子

B．随x值增大，溶液中n(NO3-)＋n(NO2-)增大

C．x＝0.6时，反应中可收集到标准状况下CO2 44.8 L

D．若测得所得溶液中n(NO3-)为0.5 mol，则x值为0.75

【答案】D

【分析】

由方程式和图象可知，NO单独不能被吸收：

①当NO和NO2混合气体被NaOH溶液恰好完全吸收，满足n(NO2)：n(NO)=1，即x=0.5，此时只生成NO2-，n(NO3-)=0，n(NO2-)=2mol，所以a曲线表示NO2-离子、b曲线表示NO3-离子；

②当气体只有NO2时，即x=1，发生反应2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2，此时生成

n(NO3-)=n(NO2-)=1mol；

③由x=0.5和x=1可知，一定量废气中n(NO2)≥n(NO)，并且n(NO2)+n(NO)=2mol，生成

n(NO3-)+n(NO2-)=2mol；

④反应NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2和2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2均有

n(N)=2n(C)，即n(NO2)+n(NO)=2n(CO2)=2mol，所以n(CO2)=1mol；

综上可知：2mol废气通入到足量的Na2CO3溶液中被完全吸收，即n(NO2)≥n(NO)，生成

n(NO3-)+n(NO2-)=2mol；n(CO2)=1mol；a曲线表示NO2-离子、b曲线表示NO3-离子。

【详解】

A ．当x=0.5时，只发生反应NO+NO 2+Na 2CO 3═2NaNO 2+CO 2，n (NO 3?)=0，n (NO 2?)=2mol ，所以a 曲线表示NO 2?离子、b 曲线表示NO 3?离子，故A 错误；

B ．当x=0.5时，只生成NO 2?，n (NO 2?)=2mol ；当x=1只发生反应

2NO 2+Na 2CO 3═NaNO 2+NaNO 3+CO 2，此时生成n (NO 3?)=n (NO 2?)=1mol ，根据N 原子守恒可知混合气体的总的物质的量为2mol ，即溶液中n (NO 3?)+n (NO 2?)不变、始终等于2mol ，故B 错误；

C ．由于废气中n (NO 2)?n (NO)，并且n (NO 2)+n (NO)=2mol ，根据反应①②可知

n (NO 2)+n (NO)=2n (CO 2)=2mol ，即n (CO 2)=1mol ，标准状况下体积为22.4L ，故C 错误； D ．设n (NO 2)=a ，n (NO)=b ，则a+b=2mol ，发生反应①余下NO 2的物质的量为(a?b)mol ，发生反应②生成n (NO 3?)=0.5(a?b)=0.5 mol ，即a?b=1mol ，联立方程组解得a=1.5mol ，b=0.5mol ，废气中NO 2的物质的量分数x=

1.5mol 2mol

×100%=75%，故D 正确； 答案选D 。

16．一定条件下，对于可逆反应：X （g ）＋3Y （g ）2Z （g ），若 X 、Y 、Z 的起始浓度分别为 c 1、c 2、c 3（均不为 0，单位 mol/L ），达到平衡时，X 、Y 、Z 的浓度分别为 0.1 mol/L 、0.3 mol/L 、0.08mol/L ，则下列判断不正确的是

A ．c 1∶c 2＝1∶3

B ．平衡时 Y 和 Z 的生成速率之比为 3∶2

C ．X 、Y 的转化率之比等于 1:3

D ．c 2 的取值范围为 0＜c 2＜0.42 mol/L

【答案】C

【详解】 A.设X 转化的浓度为x ，若从正反应建立平衡，则 123X(g)+3Y(g)=2Z(g)

c c c 320.10.30.08

x x x

起始(mol/L)转化(mol/L)平衡(mol/L)，12c 0.1moL /L 1c 30.3mol /L 3x x +==+，若从逆反应建立平衡，则，12c 0.1moL /L-1c 0.3mol /L-33x x ==，故A 正确；

B. 平衡时，正逆反应速率相等，则Y 和Z 的生成速率之比为3:2，故B 正确；

C. 按A 分析，反应前后X 、Y 气体的浓度比为1:3、化学方程式中化学计量数之比为1:3，所以达到平衡状态时，转化率相同，故C 错误；

D. 反应为可逆反应，物质不可能完全转化，如从正反应建立平衡，则消耗X 小于0.04mol ?L ?1、消耗X 小于0.12mol ?L ?1，则c 2<0.12mol ?L ?1+0.3mol ?L ?1=0.42mol ?L ?1，如反应从逆反应建立平衡，按已知条件，0

答案选C 。

17．我国科学家在CO 2电催化还原制乙烯和乙醇方面取得重要突破，其反应机理如下图所

示。下列有关说法错误的是

A．第1步中“CO2→*CO"碳氧双键断开需要吸收能量

B．第2步发生反应的化学方程式为*CO+H→*CHO

C．第3步“*CHO→*OCHCHO*”吸附在催化剂表面原子数目及种类不变

D．第4步产物有乙烯、乙醇和水

【答案】C

【分析】

由图可知：第1步CO2碳氧双键断开形成*CO和O，第2步发生反应*CO+H→*CHO，第3步“*CHO→*OCHCHO*”，第4步为*OCHCHO*脱离催化剂表面生成乙烯和乙醇，据此分析。【详解】

A．断开共价键需要吸收能量，故A正确；

B．观察图，第2步发生反应的化学方程式为*CO+H→*CHO，故B正确；

C．第3步“*CHO→*OCHCHO*”吸附在催化剂表面原子种类改变，数目增加，故C错误，；D．第4步产物有乙烯、乙醇，根据原子守恒，产物中有水生成，故D正确；

答案选C。

18．一定条件下，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

x 3x 2x

0.3-X g +x 0.3Y g 2Z g 3-3x 2x ，则X 的体积分数为

0.3-x 0.3-x 100%=100%=50%0.3-x+0.3-3x+2x 0.6-2x

??，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 。

19．向某密闭容器中加入0.3 mol A 、0.l mol C 和一定量的B 三种气体，一定条件下发生如下反应：()()()3A g B g +2C g 0 ΔH<，各物质的浓度随时间变化如图所示[t 0～t 1阶段的c （B ）变化未画出]，下列说法中正确的是（ ）

A ．若t 1=15s ，则用A 的浓度变化表示t 0～t 1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L -l ·s -1

B ．t 1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0.02 mol

D ．t 0～t 1阶段，此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ ，该反应的热化学方程式为：()

()()-13A g B g +2C g H=-50a kJ mol ?? 【答案】B

【详解】 A ．t 0～t 1阶段，A 的浓度变化为0.15-0.06=0.09 mol·L －1，t 0～t 1阶段的平均反应速率为-1-10.09mol/L =0.006mol L s 15s

??，A 错误； B ．t 1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()

()()3A g B g +2C g 可知，反应达平衡后，?c(A)=0.09 mol·L －1, ?c(B)=0.03 mol·L －1,由图像可知反应达平衡后，c(B)=0.05 mol·L －1，所以B 的起始的浓度为0.02 mol·L －1，B 的起始的物质的量为0.02mol/L×2L=0.04 mol ，C 错误；

D ．t 0～t 1阶段，?c(A)=0.09 mol·L －1，?n(A)=0.09×2 mol =0.18 mol ，此时放热a kJ ，如果有3mol A 完全反应，放热为

50a 3kJ ，即()()()-1503A g B g +2C g H=- a kJ mol 3

??，D 错误；

答案选B 。

20．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。

二、实验题

NaHSO溶液反应的化学反应速率．所用试剂21．某化学兴趣小组欲测定KClO3，溶液与3

10mL0.3mol/LNaHSO溶液，所得数据如图所示。已

为10mL0.1mol/LKClO3，溶液和3

知：2334ClO 3HSO Cl 3SO 3H ----+

+=++。

（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min 内的平均反应速率

()Cl v -=________()mol /L min ?。

（2）某同学仔细分析实验数据后发现，在反应过程中，该反应的化学反应速率先增大后减小．某小组同学针对这一现象进一步探究影响该化学反应速率的因素，具体方法如表示。 方案 假设

实验操作 Ⅰ 该反应放热使溶液温度

升高，反应速率加快 向烧杯中加入10mL0.1mo//L 的3KClO 溶液和10mL0.3mol/L 的3NaHSO 溶液，

Ⅱ 取10mL0.1mo/L 的3KClO 溶液加入烧杯中，向其中加入少量NaCl 固

体，再加入10mL0.3mol/L 的3NaHSO 溶液

Ⅲ 溶液酸性增强加快了化学反应速率

分别向a 、b 两只烧杯中加入10mL0.1mol/L 的3KClO 溶液；向烧杯a

中加入1mL 水，向烧杯b 中加入1mL0.2mol/L 的盐酸；再分别向两只

烧杯中加入10mL0.3mol/L 的3NaHSO 溶液

①补全方案Ⅰ中的实验操作：________。

②方案Ⅱ中的假设为________。

③除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是________。

④某同学从控制变量的角度思考，认为方案Ⅲ中实验操作设计不严谨，请进行改进：________。

⑤反应后期，化学反应速率变慢的原因是________。

【答案】0.0025 插入温度计 生成的Cl -加快了化学反应速率 生成的24SO -加快了化学反应速率 将1mL 水改为1mL0.2mol/L 的NaCl 溶液 反应物浓度降低

【详解】

（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min 内生成氯离子的浓度是0.010mol/L ，所以平均反应速率()()Cl 0.010mol /L 4min 0.0025mol /L min c -

=÷=?；

（2）①由于是假设该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快，因此需要测量反应过程中溶液温度的变化；

②方案I、Ⅱ相比较，Ⅱ中加入了少量氯化钠，所以方案Ⅱ中的假设为生成的Cl 加快了化学反应速率；

③由于反应中还有硫酸根离子生成，则除I、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是生成的硫酸根离子加快了化学反应速率；

④为防止氯离子对实验的干扰，则改进措施是将1mL水改为1mL0.2mol/L的NaCl溶液；

⑤反应后期反应物浓度减小，因此化学反应速率变慢。

【点睛】

对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。

22．为了探究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，某化学兴趣小组的同学做了以下实验。请回答下列问题：

编号实验操作实验现象

①

分别在试管A、B中加入5mL5%H2O2溶液，各

滴入2滴1mol/LFeCl3溶液。待试管中均有适

量气泡出现时，将试管A放入盛有5℃左右冷

水的烧杯中浸泡；将试管B放入盛有40℃左

右热水的烧杯中浸泡。

试管A中不再产生气泡；

试管B中产生的气泡量增

多。

②

另取两支试管分别加入5mL5%H2O2溶液和

5mL10%H2O2溶液。

两支试管中均未明显见到有

气泡产生。

（1）实验①的目的是其它条件相同时，探究______条件对H2O2分解速率的影响。

（2）实验②未观察到预期的实验现象，为了帮助该组同学达到实验目的，请你用实验中所提供的几种试剂，对上述操作进行的改进是____________________________________。（3）某同学在50mL一定浓度的H2O2溶液中加入适量的二氧化锰，放出气体的体积（标准状况下）与反应时间的关系如图所示，则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是____（填字母代号）。

（4）对于H2O2分解反应，Cu2+也有一定的催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催

化效果，该化学兴趣小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：

①定性分析：如图甲可通过观察________________________，定性比较得出结论；该实验中将FeCl3溶液改为Fe2(SO4)3溶液的原因是______________________。

②定量分析：用图乙所示装置做对照试验，实验时均以3min时间为准，其它可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是________________，所需仪器为_______。（5）通过对上述实验过程的分析，在实验设计时，要考虑_________思想方法的应用。【答案】温度将两支试管同时

．．．．热水的烧杯中，观察产生气泡的速率或

．．放入盛有相同温度

向两支试管中同时

．．滴入2．滴．1mol/LFeCl3溶液，观察产生气泡的速率 C 溶液中产生气泡的速率排除Cl?对实验的干扰在同温同压下，反应3min收集气体的体积秒表或计时器控制变量（或对比）

【详解】

（1）根据控制变量法可知，实验①的目的是其它条件相同时，探究温度对H2O2分解速率的影响。

（2）实验②显然是要探究浓度对H2O2分解速率的影响，未观察到预期的实验现象，说明在该实验条件下，过氧化氢分解的速率太慢，为了达到实验目的，可以设法加快H2O2分解

速率，因此，对上述操作进行的改进是：将两支试管同时

．．放入盛有相同温度

．．．．热水的烧杯

中，观察产生气泡的速率或向两支试管中同时

．．滴入2．滴．1mol/LFeCl3溶液，观察产生气泡的速率。

（3）由图中信息可知，在C点过氧化氢分解产生的氧气的体积达到最大，说明C点反应已完成，则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是C。

（4）①定性分析：如图甲可通过观察溶液中产生气泡的速率，定性比较得出结论；该实验中将FeCl3溶液改为Fe2(SO4)3溶液的原因是排除Cl?对实验的干扰。

②定量分析：用图乙所示装置做对照试验，实验时均以3min时间为准，其它可能影响实

验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是：在同温同压下

．．．．．．，反应3min收集气体的体积。所需仪器为计时仪器，可以是秒表或计时器。

（5）通过对上述实验过程的分析，在实验设计时，要考虑控制变量（或对比）思想方法的应用。

23．原电池及原理已广泛应用于生产生活中。

(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应。下列化学反应中在理论上可以设计成原电池的是_______（填序号）。

a．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH＞0

b．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH＜0

c．Ba(OH)2(aq) + H2SO4(aq)=BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＜0

(2)某同学利用生活或实验室中常用的物品，设计了一个原电池，如图所示。实验原理：Fe ＋2H+=2

Fe+＋H2↑

实验用品：电极(铁钉、铜钉)、稀硫酸、烧杯、导线、耳机(或电流表)。

①用原电池两个电极中的一极触碰耳机插头上的一极(注意：触碰的同时耳机的另一极是跟原电池的另一极相连的)，这时，可以听见耳机发出“嚓嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中，将化学能转化为________，在耳机中又将电能转化为声音这种能量。

②如果将装置中的耳机改为电流表，则铁钉应连接电流表的________极，其电极反应式为________；铜钉上的电极反应式为________，该电极上发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。

③反应结束后，测得铁钉质量减轻了 2.8 克，则转移电子的物质的量为______。

【答案】b 电能负 Fe－2e-=Fe2+ 2H+＋2e-=H2↑还原 0.1 mol

【分析】

(1)只有放热的氧化还原反应才可以设计为原电池；

(2)原电池是将化学能转化为电能的装置，在原电池中，活泼的电极为负极，失去电子，发生氧化反应；活动性弱的电极为正极，正极上H+得到电子发生还原反应，根据Fe是+2价的金属，根据Fe的质量，计算其物质的量，进而可得转移电子的物质的量。

【详解】

(1)a．该反应为吸热的氧化还原反应，不能设计成原电池，a不符合题意；

b．该反应为放热的氧化还原反应，能设计成原电池，b符合题意；

c．该反应为放热反应，但反应不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，c不符合题意；故答案为b；

(2)①发生该反应，反应产生了电流，说明在原电池中将化学能转化为电能；

②在该反应中Fe失去电子变为Fe2+，发生氧化反应，为原电池的负极，该电极的电极反应式为：Fe－2e-=Fe2+，若将耳机改为电流表，则铁钉应该接电流表的负极；在铜电极上，溶液中的H+得到电子，发生还原反应变为H2，正极的电极反应式为：2H+＋2e-=H2↑；

③m(Fe)=2.8g，则n(Fe)=m 2.8g

M56g/mol

==0.05 mol，由于Fe是+2价的金属，每1 mol Fe反

应失去2 mol电子，所以0.05 mol Fe反应，转移电子的物质的量n(e-)=2n(Fe)=2×0.05

mol=0.1 mol。

【点睛】

本题考查了原电池的反应原理。掌握原电池构成条件，结合原电池反应中，负极失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，根据同一闭合回路中电子转移数目相等进行分析。

24．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。

25．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图几套实验装置：

(1)上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是______。

(2)某同学选用装置A 进行实验实验前U 形管里液面左右相平，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U 形管中可观察到的现象是_______，说明该反应属于______(填“吸热”或“放热”)反应，反应中断裂旧键吸收的能量比形成新键释放的能量_______(填“多”或“少”)

(3)为探究固体M 溶于水的热效应，选择装置B 进行实验(反应在甲中进行)。

①若M 为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_______；

②若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M 可能是_________

【答案】C 左端液柱降低，右端液柱升高 放热 少 产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱 NH 4NO 3等铵盐

【分析】

(1)装置A 和B 都可以分别通过右边装置中液面变化、是否有气泡判断反应是吸热还是放热，而装置C 是将生成的气体直接通入水中，无法判断该反应是吸热还是放热反应；

(2)酸碱中和反应为放热反应，反应放出的热使锥形瓶中气体温度升高，气体体积增大，据此判断U 型管中液面的变化，利用断键吸热，成键放热，利用吸收与释放的热量多少判断放热反应还是吸热反应；

(3)根据M溶于水放出热量，使气体体积膨胀，吸收热量，使气体体积减小，在导气管形成一段水柱分析。

【详解】

(1)装置A可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置B可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热反应还是吸热反应；而装置C只是一个铜与浓硝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，故合理选项是C；

(2)氢氧化钡与硫酸反应生成硫酸钡和水，该反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以反应放出热量使锥形瓶中气体受热体积膨胀，导致U型管左端液柱降低，右端液柱升高；放热反应发生是由于断键吸收热量小于成键释放的热量；

(3)①若M是Na，Na与水会发生化学反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，反应发生放出氢气，使装置内气体体积增大，且该反应是放热反应，放出热量，又会使气体体积膨胀，导致气体通过导气管中逸出。当温度恢复至室温时，气体体积减小，烧杯内的水在外界大气压强作用下，进入导气管中，而形成一段水柱。因此实验过程中烧杯中可观察到的现象是：开始时产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱；

②若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水，导致气体压强减小，则M 溶于水后应该使溶液的温度降低，该物质可能是NH4NO3等铵盐。

【点睛】

本题考查了吸热反应和放热反应现象的判断及探究，注意掌握化学反应与能量变化的关系，及气体体积与温度、压强的关系，试题有利于培养学生实验综合分析能力，特别是实验的评价和根据实验现象推理的能力。

26．为了探究KI与FeCl3的反应为可逆反应，且有一定的限度，某化学小组进行了两组实验：

(1)请写出KI溶液与FeCl3溶液反应的离子反应方程式：______；

实验I：探究KI与FeCl3的反应为可逆反应

步骤1：设计如下图原电池

．．．装置，接通灵敏电流计，指针向左偏转(注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极)，随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。

步骤2：当指针读数变零后，向甲中加入少量FeCl2固体，向乙中加入少量碘固体；

(2)若灵敏电流计出现_________(答现象)，则证明该反应为可逆反应。实验结论：该反应为可逆反应。

(3)根据以上实验结论解释步骤1中“最后读数变为零”的原因_______；

(4)加入FeCl2和碘固体后，正极的电极反应式为______；

实验II：证明KI与FeCl3的反应有一定限度。

步骤3：取5 mL 0.1 mol/L的KI溶液于试管，滴加0.1 mol/L的FeCl3溶液2 mL，振荡；

步骤4：取少量反应后的溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，充分振荡；

(5)观察到的现象是________；

步骤5：另取少量反应后的溶液，滴加0.1 mol/L的AgNO3溶液，振荡，产生黄色沉淀，则证明该反应有一定限度。

(6)但有同学认为步骤5现象不能证明得出的结论，原因是______，修正实验方案后得到结论：该反应有一定的限度。

【答案】2Fe3++2I-=2Fe2++I2电流计指针偏向右侧该反应达到了平衡状态 I2+2e-=2I-溶液变蓝 I-过量，造成溶液中仍有残留

【分析】

KI溶液与FeCl 3溶液反应的离子反应方程式：2Fe3++2I-2Fe2++I2，实验I：为探究KI与FeCl3的反应为可逆反应，设计带盐桥的原电池实验进行验证，改变生成物浓度，看电流计的指针否逆向偏转，如能逆向偏转，随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零，说明反应是可逆反应；实验II：证明KI与FeCl3的反应有一定限度。取5 mL 0.1 mol/L 的KI溶液于试管，滴加0.1 mol/L的FeCl3溶液2 mL，反应后碘离子过量（5 mL× 0.1 mol·L－1-2×0.1 mol/L×2 mL）=1mmol，要增加FeCl3溶液量，确保铁离子过量，再检验碘离子才正确。

【详解】

(1)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子反应方程式：2Fe3++2I-=2Fe2++I2；故答案为：2Fe3++2I-

=2Fe2++I2；

(2)当指针读数变零后，向甲中加入少量FeCl2固体，向乙中加入少量碘固体，若灵敏电流计出现电流计指针偏向右侧，说明反应逆向进行，则证明该反应为可逆反应。实验结论：该反应为可逆反应。故答案为：电流计指针偏向右侧；

(3)改变亚铁离子浓度后，旧平衡被破坏，平衡逆向移动，步骤1中“最后读数变为零”的原因该反应重新达到了平衡状态；故答案为：该反应达到了平衡状态；

(4)加入FeCl2和碘固体后，平衡逆向进行，负极亚铁离子失电子，发生氧化反应，正极是碘作氧化剂，得电子发生还原反应，正极的电极反应式为I2+2e-=2I-；故答案为：I2+2e-=2I-；

(5)取5 mL 0.1 mol/L的KI溶液于试管，滴加0.1 mol/L的FeCl3溶液2 mL，振荡，发生

2Fe3++2I-=2Fe2++I2，有碘单质生成，遇淀粉溶液变蓝，观察到的现象是溶液变蓝；故答案为：溶液变蓝；

(6)步骤3：取5 mL 0.1 mol/L的KI溶液于试管，滴加0.1 mol/L的FeCl3溶液2 mL，反应后碘离子过量（5 mL× 0.1 mol·L－1-2×0.1 mol/L×2 mL）=1mmol，步骤5：另取少量反应后的溶液，滴加0.1 mol/L的AgNO3溶液，振荡，产生黄色沉淀，步骤5现象不能得出反应有限度的结论，原因是I-过量，造成溶液中仍有残留，要增加FeCl3溶液量，确保铁离子过量，再检验碘离子才正确，修正实验方案后得到结论：该反应有一定的限度。故答案为：I-过量，造成溶液中仍有残留。