山东省淄博市沂源县2020-2021学年高一下学期期中考试化学试题(word版 含答案)
展开山东省淄博市沂源县2020-2021学年高一下学期期中考试化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.在下列过程中,需要加快反应速率的是
A.食物变质 B.合成氨 C.钢铁腐蚀 D.塑料老化
2.下列关于化学反应与能量的说法正确的是
A.化学键断裂放出能量
B.甲烷燃烧时的能量变化如图所示
C.铝热反应是放热反应
D.吸热反应均需要加热才能发生
3.对于可逆反应2SO2+O2⇌2SO3,下列有关说法正确的是
A.使用催化剂能加快反应速率 B.降低温度能加快反应速率
C.增大反应物浓度能减慢反应速率 D.SO2、O2能100%转化为产物
4.类推思想在化学学习与研究中经常被采用,但类推出的结论是否正确最终要经过实验的验证。以下类推的结论中正确的是( )
A.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,故CO2也能使酸性KMnO4溶液褪色
B.盐酸与镁反应生成氢气,故硝酸与镁反应也生成氢气
C.SO2能使品红溶液褪色,故CO2也能使品红溶液褪色
D.常温下浓硫酸能使铁和铝钝化,故常温下浓硝酸也能使铁和铝钝化
5.为了说明影响化学反应快慢的因素,某同学分别设计了如下A~D四个实验,你认为结论不正确的是( )
A.将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时,两者速率一样大
B.在相同条件下,等质量的大理石块和大理石粉与相同浓度的盐酸反应,大理石粉反应快
C.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下,会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热,产生氧气的快慢不同
6.有关电化学知识的描述正确的是
A.CaO+H2O=Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能
B.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
C.从理论上讲,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
D.原电池工作时,正极表面一定有气泡产生
7.下图是进行气体性质实验的常用装置,下列对有关实验现象的描述中,不正确的是
A.若水槽中盛有水,试管中盛满SO2,可看到试管中液面上升
B.若水槽中盛有水,试管中盛满NO2,可看到试管中液面上升并充满试管
C.若水槽中盛有水(滴有酚酞),试管中是NH3,可看到试管内液面上升并呈红色
D.若水槽中盛有NaOH溶液,试管中是Cl2,可看到试管内液面上升,黄绿色褪去
8.对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是
A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2:1
B.正、逆反应速率的比值是恒定的
C.达到平衡时,正、逆反应速率相等
D.达到平衡时,H2(g)和I2(g)浓度不在变化且相等
9.下列关于硫的化合物叙述正确的是
A.铁槽车常用于贮运浓硫酸,是因为常温下铁与浓硫酸不反应
B.硫在空气中的燃烧产物是SO2,在纯氧中的燃烧产物是SO3
C.二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了其漂白性
D.浓硫酸可作干燥剂,但不能干燥H2S等还原性物质
10.O3在水中易分解.一定条件下,起始浓度均为0.0216mol/L的O3溶液,在不同的pH、温度下,发生分解反应,测得O3浓度减少一半所需的时间(t)如表所示:
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
下列判断不正确的是( )
A.实验表明,升高温度能加快O3的分解速率
B.pH增大能加速O3分解,表明OH﹣可以对O3的分解起催化作用
C.在30℃、pH=4.0时,O3的分解速率为1.00×10﹣4mol/(L•min)
D.据表中的规律可推知,O3在下列条件下的分解速率v(40℃、pH=3.0)>v(30℃、pH=7.0)
11.有a、b、c、d、e五种气体,进行如表所示的四组实验。根据相关实验现象,可判断出a、b、c、d、e依次可能是
实验操作
实验现象
(1)a和b混合
气体变成红棕色
(2)c和d混合
产生白烟
(3)c和e分别通入少量溴水中
溴水都变成无色透明的液体
(4)b和e分别通入硫化氢溶液中
都产生黄色沉淀
A.O2、NO、HCl、NH3、CO2 B.O2、NO、NH3、HCl、SO2
C.NO、O2、NH3、HCl、SO2 D.HCl、CO2、NH3、H2S、CH4
12.羰基硫(COS)可用于合成除草剂和杀虫剂。一定条件下,恒容密闭容器中,发生反应H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g),能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A.正、逆反应速率都等于零
B.H2S、CO2、COS、H2O的浓度相等
C.H2S、 CO2、COS、H2O的浓度不再变化
D.H2S、CO2、COS、H2O在密闭容器中共存
13.一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al+3ClO-+2OH-=3Cl-+2AlO2-+H2O。下列说法不正确的是( )
A.该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换
B.该电池发生氧化反应的是金属铝
C.电极的正极反应式为3ClO-+3H2O+6e-=3Cl-+6OH-
D.当有0.1 mol Al完全溶解时,流经电解液的电子个数为1.806×1023
14.在下列结构的有机物中,属于同分异构体的正确组合是
①
②
③
④
⑤
A.①和③ B.②和③ C.①和② D.③和④
二、多选题
15.向容积为1.00L的密闭容器中通入一定量的N2O4和NO2的混合气体,发生反应:N2O4(g) 2NO2(g),体系中各物质浓度随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是
已知:NO2为红棕色气体,N2O4为无色气体
A.64 s时,反应达到化学平衡状态
B.到达化学平衡前,混合气体的颜色逐渐变深
C.当容器中气体的密度保持不变时,该反应达到化学平衡状态
D.前100 s内,用NO2浓度的变化表示的化学反应速率是0.008 mol·L-1·s-1
三、实验题
16.实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:
已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
(1)从如图中选择制取气体的合适装置:氮气________、氢气________。
(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有________、________。
(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨,________(“会”或“不会”)发生倒吸,原因是_________________。
(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是________,锥形瓶中还可观察到的现象是____________________________。
(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式:_____________________________________________。
(6)反应结束后锥形瓶内的溶液含有H+、OH-、______、________离子。
17.实验室制取SO2的反应原理为:Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O。请用下列装置设计一个实验,以测定SO2转化为SO3的转化率:
(1)装置的连接顺序(按气体左右的方向)是________________________________________________________(填各接口的编号)。
(2)实验时甲仪器的作用与原理是__________________________________。
(3)从乙处均匀通入O2,为使SO2有较高的转化率,实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序___________________________________________________。
(4)Ⅳ处观察到的现象是____________________________________________。
(5)在Ⅰ处用大火加热烧瓶时,SO2的转化率会________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(6)用n mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束时,继续通入O2一段时间后,称得Ⅲ处增重m g,则本实验中SO2的转化率为_______________________。(用n、m表示)
四、原理综合题
18.甲醇(CH3OH)是一种无色液体,在生产生活中有重要用途,同时也是一种重要的化工原料。
(1)已知:2CH3OH(g)+O2(g)⇌2CO2(g)+4H2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是_____。(填字母)
a.CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
b.H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1∶2
c.化学反应不仅有新物质生成,同时也一定伴随能量变化
d.2mol甲醇和1mol氧气的总键能大于2mol二氧化碳和4mol氢气的总键能
(2)某温度下,将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中,经过4min反应达到平衡,测得c(O2)=0.4mol/L。则4min内平均反应速率v(H2)=_____,CH3OH的转化率为______。(转化率=某反应物转化浓度与该反应物起始浓度的百分比)
(3)CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一,这种燃料电池由甲醇、氧气和KOH溶液构成。该燃料电池的总反应为CH3OH+O2+KOH=K2CO3+H2O(未配平)。回答下列问题:
①该电池的正极反应物为______。
②负极的电极反应式为_____。
五、结构与性质
19.原电池是将化学能转化为电能的装置。
I: a为铜片,b为铁片,烧杯中是稀硫酸溶液
(1)当开关K断开时产生的现象为_______;当开关K闭合时,产生的现象为_________
A a不断溶解 B b不断溶解 C a上产生气泡 D b上产生气泡 E 溶液逐渐变蓝
(2)闭合开关K,反应一段时间后断开开关K,经过一段时间后,下列叙述不正确的是____ 。
A 溶液中H+浓度减小 B 正极附近SO浓度逐渐增大
C 溶液中含有FeSO4 D 溶液中SO浓度基本不变
Ⅱ: FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板,反应过程的离子方程式为 __________________ ,若将此反应设计成原电池,请写出该原电池负极电极反应为_____________,正极电极反应为______________。
六、填空题
20.某同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气(气体体积已折算为标准状况下的体积),实验记录如下(累计值):
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL
50
120
232
290
310
(1)反应速率最大的时间段是___________(填“0~1 min”“1~2 min”“2~3 min”“3~4 min”或“4~5 min”),原因是___________。
(2)反应速率最小的时间段是___________(填“0~1 min”“1~2 min”“2~3 min”“3~4 min“或“4~5min”),原因是___________。
(3)2~3 min时间段内,以盐酸的浓度变化表示该反应的速率为___________。
(4)如果反应太剧烈,为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量,该同学在盐酸中分别加入等体积的下列液体,你认为可行的是___________(填序号)。
A.蒸馏水 B.NaCl溶液 C.溶液 D.溶液
参考答案
1.B
【详解】
为避免材料的损耗和资源的浪费,应减少钢铁腐蚀、食物变质以及塑料的老化,应降低反应速率,工业合成氨为了提高产量,应加快反应速率,故选B。
点睛:本题考查调控化学反应速率的意义,注意结合生产、生活实际考虑,为减少材料和资源的浪费,应减缓化学反应速率,而在工业生产中,为提高产量,应提高反应速率。
2.C
【详解】
A.断开化学键,需要吸收能量,A错误;
B.甲烷燃烧是放热反应,因此反应物的能量大于生成物的能量,与图示不符,B错误;
C.铝热反应过程中,能够放出大量的热,属于放热反应,如铝和氧化铁发生铝热反应时,放出的热量能够让得到的Fe熔化,C正确;
D.反应的吸放热与反应的外界条件无关,吸热反应不一定需要加热,如Ba(OH)2∙8H2O和NH4Cl反应是吸热反应,但不需要加热,D错误;
答案选C。
3.A
【详解】
A.加入催化剂,化学反应速率加快,故A正确;
B.降低温度,化学反应速率减慢,故B错误;
C.增大反应物浓度,化学反应速率加快,故C错误;
D.可逆反应的反应物不可能完全转化,SO2、O2的转化率一定小于100%,故D错误;
故选A。
4.D
【详解】
A.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,是因为其具有还原性,二氧化碳没有还原性,不能与KMnO4反应,故A错误;
B.硝酸具有强的氧化性,与活泼金属反应得不到氢气,故B错误;
C.SO2能使品红溶液褪色,是因为其具有漂白性,二氧化碳没有漂白性,所以CO2不能使品红溶液褪色,故C错误;
D.浓硫酸与浓硝酸都具有强的氧化性,室温下,都能使铁和铝发生钝化,故D正确;
答案选D。
5.A
【详解】
A.金属的活泼性不同,其它条件相同时,化学反应速率也不同,故A错误;
B.在其它条件相同的情况下,反应物的接触面积影响化学反应速率,接触面积越大,化学反应速率越快,故B正确;
C.在其它条件相同的情况下,光照可以加快浓硝酸的分解,故C正确;
D.在其它条件相同的情况下,温度、催化剂影响化学反应速率,温度越高且加入催化剂,化学反应速率越快,故D正确;
答案选A。
【点睛】
决定化学反应速率大小的主要因素是物质本身的性质,外界条件是次要因素。
6.C
【详解】
A.能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应,该反应不是氧化还原反应,所以不能设计成原电池,故A错误;B.燃料电池中原电池的两极相同,可均为Pt电极,则原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成,也可为金属与非金属电极,故B错误;C.能自发进行的氧化还原反应,且为放热的反应都可设计成原电池,则理论上说,不能自发进行的氧化还原反应可设计成电解装置发生,故C正确;D. 原电池工作时,正极表面不一定有气泡产生,如铁-铜-硫酸铜原电池,正极上析出铜固体,故D错误;故选C。
7.B
【分析】
A、二氧化硫易溶于水,溶于水的二氧化硫部分与水反应生成亚硫酸;
B、二氧化氮与水反应生成硝酸和NO,NO不溶于水;
C、氨气极易溶于水,溶于水的氨气部分与水反应生成一水合氨;
D、氯气与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO、水。
【详解】
A项、二氧化硫易溶于水,溶于水的二氧化硫部分与水反应生成亚硫酸,则可以看到液面上升,故A正确;
B项、二氧化氮与水反应生成硝酸和NO,NO不溶于水,则看到液面上升,但水不会充满整个试管,故B错误;
C项、氨气极易溶于水,溶于水的氨气部分与水反应生成一水合氨,一水合氨电离使溶液显碱性,遇酚酞变红,则看到液面上升并呈红色,故C正确;
D项、氯气与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO、水,则看到液面上升、试管中黄绿色褪去,故D正确。
故选B。
【点睛】
本题考查气体的性质,气体的物理性质(如颜色、溶解性等)和化学性质,熟悉气体发生的化学反应是解答关键。
8.C
【详解】
A. H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率都为该反应的正反应速率,之比恒为1:2,故A错误。
B. 平衡正向移动时,正反应速率减小,逆反应速率增大,正逆反应速率的比值减小,当达到平衡状态时,正逆反应速率相等,故B错误。
C. 反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,故C正确。
D. 达到平衡时,H2(g)和I2(g)浓度不再变化,反应过程中二者消耗的量为1:1,但平衡时剩余的氢气和碘的浓度是否相等与其初始浓度有关,故D错误。
故选:C。
9.D
【详解】
A.常温下,铁与浓硫酸发生钝化,在表面生成一层致密的氧化膜,阻止反应进行,因此铁槽车常用于贮运浓硫酸,但钝化是化学变化,故A错误;
B.硫在纯氧中燃烧也生成二氧化硫而不是三氧化硫,故B错误;
C.二氧化硫的漂白性是利用有色物质和二氧化硫反应生成无色物质,二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,体现了其酸性氧化物的通性,二氧化硫不能漂白酸碱指示剂,故C错误;
D.浓硫酸具有强氧化性和酸性,所以浓硫酸不能干燥碱性及还原性气体,碱性气体如氨气,还原性气体如硫化氢,故D正确;
故答案选D。
【点睛】
本题考查了元素及其化合物的性质,明确物质的性质是解本题的关键,易错点是选项C,注意二氧化硫的漂白性原理、范围等。
10.D
【分析】
由表中数据可知在相同温度下,溶液的pH增大,测得O3浓度减少一半所需的时间减少,说明反应速率增大,表明OH﹣可以对O3的分解起催化作用,在相同pH时,升高温度,O3浓度减少一半所需的时间减少,说明升高温度,反应速率增大,以此解答该题。
【详解】
A.由表中数据可知升高温度,能加快O3的分解速率,故A正确,不符合题意;
B.由表中数据可知在相同温度下,溶液的pH增大,测得O3浓度减少一半所需的时间减少,说明反应速率增大,表明OH﹣可以对O3的分解起催化作用,故B正确,不符合题意;
C.v===1.00×10﹣4mol/(L•min),故C正确,不符合题意;
D.由表中数据可知,40°C、pH=3.0时,所需时间在31min~158min之间;30°C、pH=7.0时,所需时间<15min,则分解速率依次增大的顺序为v(40℃、pH=3.0)<v(30℃、pH=7.0),故D错误,符合题意。
故选D。
【点评】
本题考查化学反应速率的探究,为高频考点,侧重于学生的分析能力的考查,题目信息量大,贴近高考,注意相关知识的积累,答题时注意把握数据的分析。
11.C
【详解】
由a和b混合,气体变成红棕色,为二氧化氮,由此可知a和b为NO与O2的混合气;b通入氢硫酸中产生淡黄色沉淀,则b为O2,a为NO;c和d混合产生白烟,为氯化铵,则c和d为NH3、HCl的混合气;c通入少量溴水中溴水变成无色透明的液体,反应生成了铵盐,则c为NH3,d为HCl;e通入少量溴水中,溴水变成无色透明的液体,二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸;e通入氢硫酸中产生淡黄色浑浊,产生了单质硫,则e为SO2,则a为NO,b为O2,c为NH3,d为HCl,e为SO2,故合理选项是C。
12.C
【详解】
分析: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,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。
详解:A、化学平衡是动态平衡,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但不为0,故A错误;B、当体系达平衡状态时,CO、H2S、COS、H2的浓度可能相等,也可能不等,故B错误;C、CO、H2S、COS、H2的浓度均不再变化,说明正逆反应速率相等,达平衡状态,故C正确;D、该反应为可逆反应,只要反应发生就有CO、H2S、COS、H2在容器中共存,故D错误;故选C。
13.D
【详解】
A、该电池所用材料都是生活中常见的,电极材料和电解质用完后可以更换,A项正确;
B、金属铝是原电池的负极发生氧化反应,B正确;
C、在正极上,发生还原反应,电极反应为:3ClO-+3H2O+6e-=3Cl-+6OH-,C正确;
D、电子只能流经导线,不能流经电解液,D不正确;
答案选D。
14.B
【详解】
A.①和③分子式不同,都属于烷烃,分子组成相差1个原子团,互为同系物,不符合题意;
B.②、③和⑤分子式相同,为,结构不同,为碳链异构,互为同分异构体,符合题意;
C.①和②分子式不同,都属于烷烃,分子组成相差1个CH2原子团,互为同系物,不符合题意;
D.③和④分子式不同,都属于烷烃,分子组成相差1个原子团,互为同系物,不符合题意;
故选B。
15.BD
【详解】
A.64 s后,N2O4和NO2的浓度仍在发生改变,因此并没有达到平衡,A错误;
B.根据图示,达到平衡前,NO2的浓度在不断增大,因此混合气体的颜色逐渐变深,B正确;
C.该反应过程中气体的质量和容器的体积均保持不变,所以气体的密度始终不变,不能据此判断反应是否达到平衡状态,C错误;
D.前100 s,NO2的浓度从0.20 mol·L-1变化为1.00 mol·L-1,则v(NO2)= =0.008 mol·L-1·s-1,D正确;
故选BD。
16.a b 干燥气体 控制氢气和氮气的流速的作用 不会 混合气体中含有大量难溶于水的氮气 、氢气两种气体 氨的氧化反应是一个放热反应 有红棕色气体产生 4NH3+5O24NO+6H2O NH NO
【分析】
根据题中信息,本实验室用饱和氯化铵和饱和亚硝酸钠溶液共热制备氮气,用锌和稀硫酸制备氢气,根据反应物的状态和反应条件选择合适的气体发生装置。混合气在催化剂的作用下合成氨,该反应是可逆反应。氨在铂的催化下被氧化为NO,该反应是放热反应,NO可以继续与O2反应生成红棕色的NO2, NO2与水反应生成硝酸和NO。
【详解】
(1)氮气实验室用饱和亚硝酸钠和饱和氯化铵溶液共热来制备,因此制取氮气的装置为a,氢气实验室用活泼金属与稀盐酸或稀硫酸来制备,不需要加热,因此制取氢气的装置为b;
(2)浓硫酸具有吸收性,干燥气体,因此装置甲作用是干燥气体,合成氨的反应是可逆反应,让原料达到最大利用,应按照反应方程式中化学计量数之比通入,因此浓硫酸的另一个作用通过观察气泡,控制氢气和氮气的流速;
(3)在装置乙中反应的气体中,有大量难溶于水的N2和H2,不会造成压强突然减小,故不会引起倒吸;
(4)此反应是NH3的催化氧化,铂丝保持红热,说明氨的催化氧化是放热反应,氨气催化氧化的反应方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O,锥形瓶上方有空气,NO与氧气反应生成NO2,因此现象是有红棕色气体产生;
(5)氨气的催化氧化,氨气被氧化成NO,其反应方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O;
(6)根据问题(4)的实验现象,有NO2产生,3NO2+H2O=2HNO3+NO,氨气和一水合氨均可与HNO3反应,生成硝酸铵,因此溶液中含有NH4+、NO3-。
【点睛】
选择制气装置,需要从反应物的状态和反应条件上选择,如制取氮气,用饱和亚硝酸钠和饱和氯化铵溶液,因此需要选择液体+液体→气体的装置,同时此实验需要加热,还有有加热装置,应选择装置a。
17.a h i b c f g d 作用是使浓硫酸能顺利地滴入烧瓶中;原理是维持烧瓶内压强与分液漏斗内压强相等 先加热V2O5,后缓缓滴入浓硫酸 有无色(或白色)晶体(或固体)生成 减小 ×100%或×100%
【详解】
(1)装置I制取的SO2与O2经干燥后进入装置II,经过催化氧化后得到SO2、O2及生成的SO3的混合气体;为测定SO2与SO3的量,SO3在装置IV中经过冰水冷凝,而SO2将被随后的装置III中的碱液吸收;故接口的连接顺序为a h i b c f g d;
(2)通过维持烧瓶内压强与分液漏斗内压强相等,使漏斗中的液体能顺利的滴下;
(3)SO2的催化氧化是需要在高温下进行的,为提高SO2的转化率,应先加热装置II中的玻璃管,再滴加浓硫酸;
(4)冰水的温度低于SO3的熔点,故在IV处可看到冷凝析出的SO3固体;
(5)在Ⅰ处用大火加热烧瓶时,SO2的转化率会减小;
(6)Ⅲ处增重m g即是部分转化后的SO2的质量,其物质的量为mol,而产生的SO2的总物质的量为n mol,故实验中SO2的转化率(2SO2+O22SO3)为×100%。
18.c 0.6mol/(L∙min) 48% 氧气 CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
【分析】
根据图示可知反应为放热反应,分析物质的总能量的大小和键能的大小。根据“三段式”计算出氢气的平均反应速率和转化率。根据燃料电池的原理进行判断。
【详解】
(1) 根据化学反应:2CH3OH(g)+O2(g)⇌2CO2(g)+4H2(g)
a.由图可知,反应物的能量高,生成物的能量低,CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程,故a错误;
b.H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比等于化学计量数之比,都为2∶1,故b错误;
c.化学反应不仅有新物质生成,有物质的变化,有化学键的断裂与形成,故一定伴随能量变化,故c正确;
d.反应放热中反应物的键能总和小于生成物的键能总和,因此,2mol甲醇和1mol氧气的总键能小于2mol二氧化碳和4mol氢气的总键能,故d错误;
答案选c;
(2)某温度下,将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中,经过4min反应达到平衡,测得c(O2)=0.4mol/L,列出三段式:
故v(H2)==0.6mol/(L∙min);
CH3OH的转化率=×100%=48%;
(3)CH3OH燃料电池中甲醇在负极失电子发生氧化反应,在碱性条件下生成碳酸根,电极反应为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,氧气在正极得电子发生还原反应,电极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH-。
【点睛】
判断反应吸热还是放热时,可以根据反应物的总能量减去生成物的总能量或反应物的总键能减去生成物的总能量,为学生容易混淆的地方。
19.BD BC B 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ Cu - 2e-= Cu2+ 2Fe3+ + 2e-= 2Fe2+
【详解】
I:(1)当开关K断开时铁片直接与稀硫酸反应,所以可以看到b不断溶解,并且b上产生气泡,所以选BD;当开关K闭合时,形成原电池,铁片作为负极被氧化成亚铁离子,铜片为正极,氢离子在铜片上被还原成氢气,所以可以看到b不断溶解,a上产生气泡,所以选BC;
(2)当开关K闭合时,形成原电池,铁片作为负极被氧化成亚铁离子,铜片为正极,氢离子在铜片上被还原成氢气;
A.反应过程中消耗氢离子,所以溶液中氢离子浓度减小,故A正确;
B.原电池中阴离子向负极移动,所以负极附近硫酸根浓度增大,正极减小,故B错误;
C.电池的总反应为Fe+H2SO4=FeSO4+H2,所以溶液中含有FeSO4,故C正确;
D.根据总反应可知反应过程中不产生也不消耗SO,所以SO浓度基本不变,故D正确;
综上所述答案为B;
Ⅱ:铁离子具有强氧化性可以将铜单质氧化成铜离子,离子方程式为2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+;根据总反应可知铜被氧化,所以铜为负极,负极电极反应式为Cu - 2e-= Cu2+;Fe3+在正极反应,所以正极反应为2Fe3+ + 2e-= 2Fe2+。
20.2~3 min 该反应是放热反应,2~3 min时间段内温度较高 4~5 min 4~5 min时间段内浓度较低 0.1 AB
【详解】
由表格数据可知,0~1、1~2、2~3、3~4、4~5min生成氢气分别为50mL、70mL、112mL、58mL、20mL;
(1)反应速率最大,则单位时间内产生的氢气最多,2~3 min产生氢气的量为112 mL,因该反应是放热反应,此时间段内温度较高,此时间段温度是影响反应速率的主要因素;答案为2~3 min;该反应是放热反应,此时间段内温度较高。
(2)反应速率最小,即单位时间内产生的氢气最少,4~5 min共产生20 mL氢气,此时间段内 浓度较低,此时段 浓度是影响反应速率的主要因素;答案为4~5 min;4~5 min时间段内浓度较低。
(3)在2~3min时间段内,n(H2)==0.005mol,由2HCl~H2得,消耗盐酸的物质的量为n(HCl)=0.01mol,则υ(HCl)==0.10 mol·L-1·min-1);答案为0.1。
(4)A.加蒸馏水,溶液的体积增大,浓度降低,反应速率减小,但生成的气体的量不变,故A符合题意;
B.加NaCl溶液,溶液的体积增大,浓度降低,反应速率减小,但生成的气体的量不变,故B符合题意;
C.加Na2CO3溶液,溶液的体积增大,盐酸的浓度降低,但盐酸和碳酸钠反应,消耗了盐酸,生成氢气的量减小,故C不符合题意;
D.加CuSO4溶液,能形成铜锌原电池,加快反应速率,故D不符合题意;
答案为AB。
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