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第六章达标检测-2022版化学必修第二册人教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份第六章达标检测-2022版化学必修第二册人教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共18页。
本章达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021北京师大附中高一期中)下列设备工作时,主要将化学能转化为电能的是 ( )
A
B
C
D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
2.(2021安徽八校联盟高一联考)下列措施中,其目的与速率无关的是 ( )
A.夏天将牛奶放入冰箱中冷藏,可延缓变质
B.在月饼包装内放置抗氧化剂
C.用热水溶解食盐以加快溶解速率
D.医疗上使用75%的酒精杀菌消毒
3.(2021山东临沂高一期中)下列有关化学反应速率和限度的说法中,不正确的是 ( )
A.实验室用H2O2分解制O2,加入MnO2后,反应速率明显加快
B.在金属钠与足量水反应时,增加水的量能加快反应速率
C.反应2SO2+O2 2SO3中,SO2的转化率不能达到100%
D.实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2,用碳酸钙粉末比块状反应要快
4.(2021河北保定高一月考)2021年5月15日,我国火星探测器“天问一号”成功着陆火星。据介绍,该火星探测器除装有光电转换效率较高的4块太阳电池板外,在其顶部还装有一个像双筒望远镜样子的设备,叫集热窗,它可以直接吸收太阳能,然后利用一种叫正十一烷的物质储存能量。白天,火星温度升高,这种物质吸热熔化,到了晚上温度下降,这种物质在凝固的过程中释放热能。从上述资料中不能直接得出的结论是 ( )
A.“4块太阳电池板”可将光能转换成电能
B.集热窗可将光能转化成化学能储存在化学物质中
C.物质的熔化和凝固伴随着能量的变化
D.“天问一号”的动力来源主要是太阳能和氢氧燃料电池
5.(2021山东济宁高一期中)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是 ( )
A.该反应中,热能转化为生成物的内部能量
B.反应物的总能量高于生成物的总能量
C.由实验现象可知反应:NH4HCO3(aq)+HCl(aq) NH4Cl(aq)+CO2(g)+H2O(l)一定为吸热反应
D.该反应可以设计成原电池装置
6.(2021北京三中高一期中)研究污染物NO2、NO、CO的处理,对建设美丽中国具有重要意义。反应NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.图中a→b为放热过程
B.理论上该反应可以设计成原电池
C.升高温度,该反应的化学反应速率不一定加快
D.1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量
7.航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中 ( )
①铝合金为负极 ②海水是电解质溶液 ③铝合金电极发生还原反应
A.①② B.②③
C.①③ D.①②③
8.(2020北京人大附中高一下月考)LED灯是一种能够将电能转化为光能的固态半导体器件。如图是某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是 ( )
A.铜片上发生的反应为2H++2e- H2↑
B.如果将稀硫酸换成柠檬汁,则导线中不会有电子流动
C.如果将锌片换成铁片,则电路中的电流方向保持不变
D.装置中存在“化学能→电能→光能”的转化
9.(2021山西长治二中高一月考)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+4D(s),若经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,则下列几种说法中正确的是 ( )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
②用物质D表示的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1
③2 s时,物质A的转化率为30%
④用A、B、C来表示反应速率,其速率之比为2∶1∶3
A.①③④ B.①②③④
C.①②③ D.②③④
10.(2021安徽八校联盟高一联考)在甲、乙两个恒温恒容的密闭容器中,分别加入等量且足量的活性炭和一定量的NO,发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。 在不同温度下,测得各容器中c(NO)随反应时间t的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.达到平衡状态时,c(NO)=c(CO2)
B.达到平衡状态时,甲、乙两容器内剩余固体质量相等
C.气体平均相对分子质量不再改变,说明反应已达到平衡
D.由图分析可知,T(乙)
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.(2021山东潍坊高一月考)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,该燃料电池总反应为2Zn+O2+4KOH+2H2O 2K2[Zn(OH)4]。下列说法正确的是 ( )
A.电解质溶液中K+向负极移动
B.电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C.负极反应式为Zn+4OH--2e- [Zn(OH)4]2-
D.电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)
12.(2020河南郑州一中高一期中)混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时,自动捕捉减少的动能;在高速行驶时,启用双引擎,动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是 ( )
A.减速制动时动能转化为电能储存在电池中
B.高速行驶时电池电能转化为汽车部分动力
C.通过发电机、电动机互变循环减少汽车油耗
D.双动力汽车工作时不会产生废气污染环境
13.有一种瓦斯分析仪(下图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时,通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如下图乙所示,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移向电极a
B.电极a的电极反应式为CH4+5O2--8e- CO32-+2H2O
C.电极b是正极,O2-由电极a移向电极b
D.当固体电解质中有1 mol O2-通过时,电子转移4 mol
14.(2021河北邯郸高一期中)下列装置或操作能达到目的的是 ( )
装置或操作
目的
A
装置依据单位时间内颜色变化来比较浓度对反应速率的影响
B
装置依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响
C
装置结合秒表用于测定生成氢气的速率
D
装置依据U形管两边液面的高低判断钠和水反应的热效应
15.研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响,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。
实验混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol/L H2SO4
溶液(mL)
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液(mL)
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O(mL)
V7
V8
V9
V10
10
0
下列说法正确的是 ( )
A.反应一段时间后,除实验A外,其余实验中的金属呈暗红色
B.V5=30,V10=15
C.加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用
D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率肯定越快
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)(2021河南豫西名校第二次联考)化学反应速率在生产、生活和科学研究中有重要意义。请回答下列问题:
Ⅰ.影响化学反应速率的因素有多种,请在横线上填写影响化学反应速率的相应因素。
(1)食品在夏天易发霉,在冬天不易发生该现象: 。
(2)常温下向同浓度、同体积的盐酸中分别放入同样大小的锌块和镁块,镁块产生气泡的速率比锌块快: 。
(3)过氧化氢在常温下分解产生气体的速率很小,但加入MnO2后,迅速产生气泡: 。
Ⅱ.一定温度下,在4 L密闭容器内进行的某一反应(该反应仅涉及两种物质)中,气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
(1)t2 min时,v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。
(2)若t1=2,则0~2 min内,M的平均反应速率v(M)= mol-1·L-1·min-1。
(3)t3 min时,反应物的转化率为 。
17.(10分)(2020河南郑州高一月考)化学电源在生产生活中有着广泛的应用,请回答下列问题:
(1)根据构成原电池的本质判断,下列方程式正确且能设计成原电池的是 。
A.KOH+HCl KCl+H2O
B.Cu+Fe3+ Fe2++Cu2+
C.Na2O+H2O 2NaOH
D.Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
(2)为了探究化学反应中的能量变化,某同学设计了如下两个实验(图Ⅰ、图Ⅱ中除连接的铜棒不同外,其他均相同)。有关实验现象,下列说法正确的是 。
A.图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ中的示数
B.图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等,且均高于室温
C.图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面
D.图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ快
(3)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,若该电池中两电极的总质量为80 g,工作一段时间后,取出二者洗净,干燥后称重,总质量为54 g,则产生氢气的体积为 mL(标准状况)。
(4)将铝片和镁片用导线连接后放入氢氧化钠溶液中,形成原电池,负极的电极反应式为 。
18.(10分)(2021湖南长沙实验中学高一期中)Ⅰ.在温度不变的条件下,密闭容器中发生如下反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。
(1)在恒容条件下,O2的浓度在2 min内由0.4 mol·L-1变成了0.1 mol·L-1,则由O2表示的这段时间内反应的平均速率为 mol/(L·min)。
(2)若压缩气体体积以增大压强,该反应的反应速率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在一定温度进行如下反应:A(g) B(g)+C(g),反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间/min
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强
p/100 kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
(3)判断正误:第25分钟时反应体系处于化学平衡状态 (填“对”或“错”)。
(4)结合上述转化的化学方程式,说明在恒温恒容条件下反应体系压强增大的原因: 。
19.(14分)Ⅰ.某温度时,在2 L容器中A、B两种物质间的转化反应中,A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析得:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至4 min时,A的平均反应速率为 。
(3)4 min时,反应是否达到平衡状态? (填“是”或“否”),8 min时,v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
Ⅱ.把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L-1盐酸的烧杯中,该铝片与盐酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示,回答下列问题:
(1)曲线O→a段不产生氢气的原因用化学方程式解释为 。
(2)曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是 。
(3)向溶液中加入(或改用)下列物质,能加快上述化学反应速率的是 。
A.蒸馏水 B.浓盐酸
C.饱和氯化钠溶液 D.将铝片改用铝粉
E.将盐酸改为98%的浓硫酸
20.(14分)(2020江苏江阴高级中学高一期中)已知锌与稀盐酸反应放热,某学生为了探究反应过程中的速率变化,用排水集气法收集反应放出的氢气。每次实验稀盐酸的用量均为25.00 mL,锌的用量均为6.50 g。
(1)在实验目的一栏中填出对应的实验编号:
编号
T/K
锌规格
盐酸浓度/
mol·L-1
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响;
(Ⅱ)实验①和 探究温度对该反应速率的影响;
(Ⅲ)实验①和 探究锌规格(粗、细)对该反应速率的影响。
②
298
粗颗粒
1.00
③
308
粗颗粒
2.00
④
298
细颗粒
2.00
(2)实验①记录如下(换算成标准状况):
时间
(s)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
氢气
体积
(mL)
16.8
39.2
67.2
224
420
492.8
520.8
543.2
554.4
560
①计算在30~40 s范围内盐酸的平均反应速率v(HCl)= (忽略溶液体积变化)。
②反应速率最大的时间段(如0~10 s)为 ,可能原因是 。
③反应速率最小的时间段为 ,可能原因是 。
(3)另一学生也做同样的实验,由于反应太快,测量氢气的体积时不好控制,他就事先在盐酸中分别加入等体积的下列物质以减慢反应速率,在不影响产生H2总量的情况下,你认为可行的是 (填相应字母)。
A.蒸馏水 B.NaNO3溶液
C.NaCl溶液 D.CuSO4溶液
E.Na2CO3溶液
答案全解全析
1.B 硅太阳能电池工作时主要将太阳能转化为电能;锂离子电池放电时主要将化学能转化为电能;太阳能集热器工作时主要将太阳能转化为热能;燃气灶工作时主要将化学能转化成热能。
2.D 其他条件不变时,升高温度化学反应速率加快,夏天将牛奶放入冰箱中冷藏,可降低反应速率,延缓变质;在月饼包装内放置抗氧化剂,可消耗包装内的氧气,降低氧气浓度、减慢食品变质的速率;升高温度粒子运动加快,用热水溶解食盐可以加快溶解速率;医疗上使用75%的酒精杀菌消毒,与速率无关。
3.B 二氧化锰起催化作用,可加快反应速率,A正确;水为纯液体,增加水的量,反应速率不变,B错误;2SO2+O2 2SO3为可逆反应,SO2不能全部转化为SO3,则SO2的转化率不能达到100%,C正确;增大固体表面积,可增大反应速率,则实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2,用碳酸钙粉末比块状反应要快,D正确。
4.D “4块太阳电池板”可吸收光能,将光能转换成电能,A正确;集热窗可以直接吸收太阳能,然后利用一种叫正十一烷的物质储存能量,这说明集热窗可将光能转化成化学能储存在化学物质中,B正确;物质的熔化吸热,凝固放热,都伴随着能量的变化,C正确;根据已知信息无法得出“天问一号”的动力来源主要是太阳能和氢氧燃料电池这一结论,D错误。
5.A 根据现象可知NH4HCO3粉末与盐酸反应吸热,没有向外界释放能量,所以该反应中,热能转化为生成物的内部能量,A正确;该反应吸热,所以反应物的总能量低于生成物的总能量,B错误;NH4HCO3固体与盐酸反应吸热,但NH4HCO3溶液与盐酸反应不一定吸热,C错误;该反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池,D错误。
6.B a→b总能量升高,为吸热过程,A错误;该反应属于氧化还原反应,有电子转移,理论上该反应可以设计成原电池,B正确;升高温度,化学反应速率增大,C错误;由题图可知,该反应为放热反应,1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量,D错误。
7.A 原电池中较活泼的一极为负极,即铝合金为负极,故①正确;海水中含有大量的电解质,故海水是电解质溶液,②正确;铝合金为负极,发生氧化反应,③错误。
8.B 铜锌原电池中,Cu为正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e- H2↑,A正确;柠檬汁显酸性,也能作电解质溶液,所以将稀硫酸换成柠檬汁,仍然构成原电池,因此导线中有电子流动,B错误;Cu的金属活动性比Zn、Fe弱,将锌片换成铁片,Cu仍为正极,所以电路中的电流方向不变,C正确;原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转化为光能,D正确。
9.A 将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生反应2A(g)+B(g) 3C(g)+4D(s),若经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,依据化学平衡三段式列式:
①用物质A表示反应的平均反应速率为1.2mol2 L×2 s=0.3 mol·L-1·s-1,正确;②D是固体,一般不用固体的浓度变化表示反应速率,错误;③2 s时物质A的转化率为1.2mol4mol×100%=30%,正确;④化学反应速率之比等于化学计量数之比,正确。
10.C 达到平衡状态时,各成分的含量不再改变,但是c(NO)与c(CO2)不一定相等,A错误;达到平衡状态时,甲、乙两容器内NO的浓度不相等,则甲、乙两容器内消耗的碳质量不同,起始时碳的质量相等,则剩余的固体质量不相等,B错误;气体的总物质的量不变,气体的总质量会随反应而改变,所以气体平均相对分子质量不再改变时,说明气体的总质量不变,则反应已达到平衡,C正确;由题图分析可知,T(乙)温度下反应达到平衡的时间短于T(甲),说明T(乙)温度下反应速率快,升高温度反应速率增大,故T(乙)>T(甲),D错误。
11.BC 放电时溶液中阳离子向正极移动,即K+向正极移动,A错误;放电时总反应为2Zn+O2+4KOH+2H2O 2K2[Zn(OH)4],溶液中氢氧根离子的浓度逐渐减小,B正确;负极Zn失电子发生氧化反应,电极反应式为Zn+4OH--2e- [Zn(OH)4]2-,C正确;放电时,每消耗标准状况下22.4 L氧气,电路中通过电子4 mol,D错误。
12.D 根据题目信息,在减速时,自动捕捉减少的动能转化为电能储存在电池中,故A正确;在高速行驶时,启用双引擎,电池电能转化为汽车部分动力,故B正确;通过发电机、电动机互变循环可以减少汽车油耗,故C正确;汽油引擎工作时,会产生废气污染环境,故D错误。
13.B 该电池中a为负极,b为正极,外电路中电子从负极流向正极,A项错误;CH4在负极上失电子发生氧化反应,氧化产物为CO32-,电极反应式为CH4+5O2--8e- CO32-+2H2O,B项正确;正极反应式为O2+4e- 2O2-,阴离子向负极移动,故O2-由电极b移向电极a,C项错误;1 mol O2得4 mol电子生成2 mol O2-,故当固体电解质中有1 mol O2-通过时,电子转移2 mol,D项错误。
14.CD 两装置中高锰酸钾溶液浓度不一样,颜色深浅不一样,单位时间内颜色变化对比不易观察,高锰酸钾溶液的浓度应保持一致,A错误;两装置中Na2S2O3溶液和H2SO4溶液浓度不一致,探究温度的影响,则变量为温度,其他条件应一致,B错误;图示装置可以结合秒表用于测定生成氢气的速率,C正确;钠与水反应放热,可使U形管中红墨水左侧液面降低,右侧液面升高,可判断Na和水反应的热效应,D正确。
15.AB 研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,则硫酸的体积、物质的量应相同,则V1=V2=V3=V4=V5=30,由F可知溶液的总体积为30 mL+20 mL=50 mL,V10=50-30-5=15,由此可得实验B~F中均含有硫酸铜,反应过程中会有铜生成,生成的铜会附着在锌粒上,使金属呈暗红色,A中无硫酸铜,为锌和硫酸的反应,不会出现暗红色金属,A、B正确;镁的活泼性强于锌,锌不能从MgSO4溶液中置换出镁,无法构成原电池,C错误;锌会先与硫酸铜反应,硫酸铜的量较多时,生成的铜会附着在锌粒上,会阻碍锌粒与硫酸继续反应,氢气生成速率下降,D错误。
16.答案 Ⅰ.(1)温度 (2)物质本身性质 (3)催化剂
Ⅱ.(1)> (2)0.125 (3)75%
解析 Ⅰ.(1)夏天温度较高,食品霉变速率较快,冬天温度较低,食品霉变速率较慢。
(2)镁比锌活泼,故相同条件下,镁与盐酸的反应速率比锌与盐酸的反应速率快。
(3)MnO2是H2O2分解反应的催化剂,可加快反应速率。
Ⅱ.(1)从题图可以看出,随着反应的进行,N的物质的量减少,M的物质的量增大,则N是反应物,M是生成物,t2 min时,反应还未达到平衡状态,故t2 min时v(正)>v(逆)。
(2)若t1=2,则0~2 min内,v(M)=3mol-2mol4 L×2min=0.125 mol·L-1·min-1。
(3)t3 min时反应处于平衡状态,此时反应物N的转化率为8mol-2mol8mol×100%=75%。
17.答案 (1)D
(2)AD
(3)8 960
(4)Al-3e-+4OH- AlO2-+2H2O
解析 (1)A项,该反应为复分解反应,不是氧化还原反应,不符合题意;B项,该反应电荷不守恒,离子方程式不正确,不符合题意;C项,该反应不存在化合价变化,不属于氧化还原反应,不符合题意;D项,该反应是自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池,符合题意。(2)图Ⅰ中发生的是锌的化学腐蚀,图Ⅱ形成铜锌原电池,图Ⅰ主要是将化学能转化为热能,图Ⅱ主要是将化学能转化为电能,则图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ中的示数,A正确;两个装置中温度计的示数不相等,但均高于室温,B错误;图Ⅱ为原电池,Cu为正极,铜的表面有气泡产生,C错误;利用原电池原理可以加快反应速率,图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ快,D正确。(3)锌比银活泼,锌为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+,锌极质量减少,银极为正极,电极反应式为2H++2e- H2↑,电极质量不变,因此反应前后电极总质量差为消耗锌极的质量,即消耗锌极的质量为(80-54)g=26 g,其物质的量为0.4 mol,根据得失电子守恒有Zn~2e-~H2,则产生氢气的体积为0.4 mol×22.4 L·mol-1=8.96 L,即8 960 mL。 (4)虽然镁比铝活泼,但铝单质能与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应,镁不与氢氧化钠溶液反应,因此Al为负极,Mg为正极,负极反应式为Al-3e-+4OH- AlO2-+2H2O。
18.答案 (1)0.15 (2)增大 (3)对 (4)反应一个单位的气体,生成两个单位的气体,反应后气体变多压强变大
解析 (1)恒温恒容条件下,O2的浓度在2 min内由0.4 mol·L-1变成了0.1 mol·L-1,则v(O2)=(0.4-0.1)mol·L-12min=0.15 mol/(L·min)。
(2)若压缩气体体积以增大压强,反应混合物浓度将增大,该反应的反应速率将增大。
(3)A(g) B(g)+C(g)反应后气体体积增大,从25分钟到30分钟,容器中气体的总压强不变,说明此时反应体系处于化学平衡状态。
19.答案 Ⅰ.(1)2A B (2)0.05 mol/(L·min) (3)否 =
Ⅱ.(1)Al2O3+6HCl 2AlCl3+3H2O
(2)反应放热,溶液温度升高,反应速率加快 (3)BD
解析 Ⅰ.(1)A为反应物,B为生成物,物质的量不再变化说明反应达到平衡状态,该反应为可逆反应,依据A、B消耗的物质的量之比计算得到化学方程式中A、B的化学计量数之比,0~4 min,A物质的量变化=0.8 mol-0.4 mol=0.4 mol;0~4 min,B物质的量变化=0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol,A、B反应的物质的量之比为2∶1,所以反应的化学方程式为2A B。(2)反应开始至4 min时,A物质的量变化=0.8 mol-0.4 mol=0.4 mol,A的平均反应速率=0.4mol2 L×4min=0.05 mol/(L·min)。(3)4分钟后,随时间变化A、B物质的量仍在变化,说明反应未达到平衡,8分钟时A、B物质的量不再改变,说明反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等。Ⅱ.(1)铝的表面有一层致密的Al2O3能与稀盐酸反应得到盐和水,无氢气放出,发生的反应为Al2O3+6HCl 2AlCl3+3H2O。(2)曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是反应放热,溶液温度升高,反应速率加快。(3)加入蒸馏水,酸的浓度减小,反应速率减慢,A错误;加入浓盐酸,酸的浓度增大,反应速率加快,B正确;加入饱和氯化钠溶液,酸的浓度减小,反应速率减慢,C错误;改用铝粉,固体的表面积增大,反应速率加快,D正确;将盐酸改为98%的浓硫酸,浓硫酸具有强氧化性,常温下铝遇浓硫酸发生钝化,反应停止,且不产生H2,E错误。
20.答案 (1)③ ④
(2)①0.056 mol·L-1·s-1 ②40~50 s 该反应是放热反应,该段时间内温度较高 ③90~100 s 盐酸浓度减小,反应速率减小
(3)AC
解析 (1)探究温度对该反应速率的影响,则锌规格以及盐酸的浓度应该是一样的,所以实验①和③作为对照;探究锌规格(粗、细)对该反应速率的影响,要求实验温度以及盐酸的浓度是相等的,所以实验①和④作为对照。(2)①在30~40 s范围内生成氢气的物质的量为(224-67.2)×10-3L22.4 L·mol-1=0.007 mol,则消耗HCl的物质的量是0.014 mol,其浓度是0.014 mol÷0.025 L=0.56 mol·L-1,所以在30~40 s范围内盐酸的平均反应速率v(HCl)=0.56 mol·L-1÷10 s=0.056 mol·L-1·s-1。②相同时间段内,产生的氢气的体积越大,反应速率越快,所以反应速率最大的时间段是40~50 s,可能原因是反应放热,温度高,反应速率快。③相同时间段内,产生的氢气的体积越小,反应速率越慢,所以反应速率最小的时间段是90~100 s,可能原因是反应进行过程中,盐酸浓度减小,反应速率变慢。(3)在盐酸中加入蒸馏水,氢离子浓度减小,反应速率减小,但产生氢气的量不变,A正确;在盐酸中加入NaNO3溶液,溶液中相当于有了硝酸,硝酸与锌反应生成NO,B错误;加入NaCl溶液相当于将盐酸稀释,盐酸中氢离子浓度减小,反应速率减慢,C正确;在反应中加入硫酸铜溶液,则金属锌会置换出金属铜,形成原电池,会加快反应速率,D错误;在盐酸中加入碳酸钠溶液,碳酸钠与盐酸发生反应,氢离子浓度减小,反应速率减小,但产生氢气的体积会减少,E错误。
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(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021北京师大附中高一期中)下列设备工作时,主要将化学能转化为电能的是 ( )
A
B
C
D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
2.(2021安徽八校联盟高一联考)下列措施中,其目的与速率无关的是 ( )
A.夏天将牛奶放入冰箱中冷藏,可延缓变质
B.在月饼包装内放置抗氧化剂
C.用热水溶解食盐以加快溶解速率
D.医疗上使用75%的酒精杀菌消毒
3.(2021山东临沂高一期中)下列有关化学反应速率和限度的说法中,不正确的是 ( )
A.实验室用H2O2分解制O2,加入MnO2后,反应速率明显加快
B.在金属钠与足量水反应时,增加水的量能加快反应速率
C.反应2SO2+O2 2SO3中,SO2的转化率不能达到100%
D.实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2,用碳酸钙粉末比块状反应要快
4.(2021河北保定高一月考)2021年5月15日,我国火星探测器“天问一号”成功着陆火星。据介绍,该火星探测器除装有光电转换效率较高的4块太阳电池板外,在其顶部还装有一个像双筒望远镜样子的设备,叫集热窗,它可以直接吸收太阳能,然后利用一种叫正十一烷的物质储存能量。白天,火星温度升高,这种物质吸热熔化,到了晚上温度下降,这种物质在凝固的过程中释放热能。从上述资料中不能直接得出的结论是 ( )
A.“4块太阳电池板”可将光能转换成电能
B.集热窗可将光能转化成化学能储存在化学物质中
C.物质的熔化和凝固伴随着能量的变化
D.“天问一号”的动力来源主要是太阳能和氢氧燃料电池
5.(2021山东济宁高一期中)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是 ( )
A.该反应中,热能转化为生成物的内部能量
B.反应物的总能量高于生成物的总能量
C.由实验现象可知反应:NH4HCO3(aq)+HCl(aq) NH4Cl(aq)+CO2(g)+H2O(l)一定为吸热反应
D.该反应可以设计成原电池装置
6.(2021北京三中高一期中)研究污染物NO2、NO、CO的处理,对建设美丽中国具有重要意义。反应NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.图中a→b为放热过程
B.理论上该反应可以设计成原电池
C.升高温度,该反应的化学反应速率不一定加快
D.1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量
7.航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中 ( )
①铝合金为负极 ②海水是电解质溶液 ③铝合金电极发生还原反应
A.①② B.②③
C.①③ D.①②③
8.(2020北京人大附中高一下月考)LED灯是一种能够将电能转化为光能的固态半导体器件。如图是某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是 ( )
A.铜片上发生的反应为2H++2e- H2↑
B.如果将稀硫酸换成柠檬汁,则导线中不会有电子流动
C.如果将锌片换成铁片,则电路中的电流方向保持不变
D.装置中存在“化学能→电能→光能”的转化
9.(2021山西长治二中高一月考)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+4D(s),若经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,则下列几种说法中正确的是 ( )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
②用物质D表示的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1
③2 s时,物质A的转化率为30%
④用A、B、C来表示反应速率,其速率之比为2∶1∶3
A.①③④ B.①②③④
C.①②③ D.②③④
10.(2021安徽八校联盟高一联考)在甲、乙两个恒温恒容的密闭容器中,分别加入等量且足量的活性炭和一定量的NO,发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。 在不同温度下,测得各容器中c(NO)随反应时间t的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.达到平衡状态时,c(NO)=c(CO2)
B.达到平衡状态时,甲、乙两容器内剩余固体质量相等
C.气体平均相对分子质量不再改变,说明反应已达到平衡
D.由图分析可知,T(乙)
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.(2021山东潍坊高一月考)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,该燃料电池总反应为2Zn+O2+4KOH+2H2O 2K2[Zn(OH)4]。下列说法正确的是 ( )
A.电解质溶液中K+向负极移动
B.电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C.负极反应式为Zn+4OH--2e- [Zn(OH)4]2-
D.电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)
12.(2020河南郑州一中高一期中)混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时,自动捕捉减少的动能;在高速行驶时,启用双引擎,动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是 ( )
A.减速制动时动能转化为电能储存在电池中
B.高速行驶时电池电能转化为汽车部分动力
C.通过发电机、电动机互变循环减少汽车油耗
D.双动力汽车工作时不会产生废气污染环境
13.有一种瓦斯分析仪(下图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时,通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如下图乙所示,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移向电极a
B.电极a的电极反应式为CH4+5O2--8e- CO32-+2H2O
C.电极b是正极,O2-由电极a移向电极b
D.当固体电解质中有1 mol O2-通过时,电子转移4 mol
14.(2021河北邯郸高一期中)下列装置或操作能达到目的的是 ( )
装置或操作
目的
A
装置依据单位时间内颜色变化来比较浓度对反应速率的影响
B
装置依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响
C
装置结合秒表用于测定生成氢气的速率
D
装置依据U形管两边液面的高低判断钠和水反应的热效应
15.研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响,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。
实验混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol/L H2SO4
溶液(mL)
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液(mL)
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O(mL)
V7
V8
V9
V10
10
0
下列说法正确的是 ( )
A.反应一段时间后,除实验A外,其余实验中的金属呈暗红色
B.V5=30,V10=15
C.加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用
D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率肯定越快
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)(2021河南豫西名校第二次联考)化学反应速率在生产、生活和科学研究中有重要意义。请回答下列问题:
Ⅰ.影响化学反应速率的因素有多种,请在横线上填写影响化学反应速率的相应因素。
(1)食品在夏天易发霉,在冬天不易发生该现象: 。
(2)常温下向同浓度、同体积的盐酸中分别放入同样大小的锌块和镁块,镁块产生气泡的速率比锌块快: 。
(3)过氧化氢在常温下分解产生气体的速率很小,但加入MnO2后,迅速产生气泡: 。
Ⅱ.一定温度下,在4 L密闭容器内进行的某一反应(该反应仅涉及两种物质)中,气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
(1)t2 min时,v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。
(2)若t1=2,则0~2 min内,M的平均反应速率v(M)= mol-1·L-1·min-1。
(3)t3 min时,反应物的转化率为 。
17.(10分)(2020河南郑州高一月考)化学电源在生产生活中有着广泛的应用,请回答下列问题:
(1)根据构成原电池的本质判断,下列方程式正确且能设计成原电池的是 。
A.KOH+HCl KCl+H2O
B.Cu+Fe3+ Fe2++Cu2+
C.Na2O+H2O 2NaOH
D.Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
(2)为了探究化学反应中的能量变化,某同学设计了如下两个实验(图Ⅰ、图Ⅱ中除连接的铜棒不同外,其他均相同)。有关实验现象,下列说法正确的是 。
A.图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ中的示数
B.图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等,且均高于室温
C.图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面
D.图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ快
(3)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,若该电池中两电极的总质量为80 g,工作一段时间后,取出二者洗净,干燥后称重,总质量为54 g,则产生氢气的体积为 mL(标准状况)。
(4)将铝片和镁片用导线连接后放入氢氧化钠溶液中,形成原电池,负极的电极反应式为 。
18.(10分)(2021湖南长沙实验中学高一期中)Ⅰ.在温度不变的条件下,密闭容器中发生如下反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。
(1)在恒容条件下,O2的浓度在2 min内由0.4 mol·L-1变成了0.1 mol·L-1,则由O2表示的这段时间内反应的平均速率为 mol/(L·min)。
(2)若压缩气体体积以增大压强,该反应的反应速率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在一定温度进行如下反应:A(g) B(g)+C(g),反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间/min
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强
p/100 kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
(3)判断正误:第25分钟时反应体系处于化学平衡状态 (填“对”或“错”)。
(4)结合上述转化的化学方程式,说明在恒温恒容条件下反应体系压强增大的原因: 。
19.(14分)Ⅰ.某温度时,在2 L容器中A、B两种物质间的转化反应中,A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析得:
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至4 min时,A的平均反应速率为 。
(3)4 min时,反应是否达到平衡状态? (填“是”或“否”),8 min时,v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
Ⅱ.把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L-1盐酸的烧杯中,该铝片与盐酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示,回答下列问题:
(1)曲线O→a段不产生氢气的原因用化学方程式解释为 。
(2)曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是 。
(3)向溶液中加入(或改用)下列物质,能加快上述化学反应速率的是 。
A.蒸馏水 B.浓盐酸
C.饱和氯化钠溶液 D.将铝片改用铝粉
E.将盐酸改为98%的浓硫酸
20.(14分)(2020江苏江阴高级中学高一期中)已知锌与稀盐酸反应放热,某学生为了探究反应过程中的速率变化,用排水集气法收集反应放出的氢气。每次实验稀盐酸的用量均为25.00 mL,锌的用量均为6.50 g。
(1)在实验目的一栏中填出对应的实验编号:
编号
T/K
锌规格
盐酸浓度/
mol·L-1
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响;
(Ⅱ)实验①和 探究温度对该反应速率的影响;
(Ⅲ)实验①和 探究锌规格(粗、细)对该反应速率的影响。
②
298
粗颗粒
1.00
③
308
粗颗粒
2.00
④
298
细颗粒
2.00
(2)实验①记录如下(换算成标准状况):
时间
(s)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
氢气
体积
(mL)
16.8
39.2
67.2
224
420
492.8
520.8
543.2
554.4
560
①计算在30~40 s范围内盐酸的平均反应速率v(HCl)= (忽略溶液体积变化)。
②反应速率最大的时间段(如0~10 s)为 ,可能原因是 。
③反应速率最小的时间段为 ,可能原因是 。
(3)另一学生也做同样的实验,由于反应太快,测量氢气的体积时不好控制,他就事先在盐酸中分别加入等体积的下列物质以减慢反应速率,在不影响产生H2总量的情况下,你认为可行的是 (填相应字母)。
A.蒸馏水 B.NaNO3溶液
C.NaCl溶液 D.CuSO4溶液
E.Na2CO3溶液
答案全解全析
1.B 硅太阳能电池工作时主要将太阳能转化为电能;锂离子电池放电时主要将化学能转化为电能;太阳能集热器工作时主要将太阳能转化为热能;燃气灶工作时主要将化学能转化成热能。
2.D 其他条件不变时,升高温度化学反应速率加快,夏天将牛奶放入冰箱中冷藏,可降低反应速率,延缓变质;在月饼包装内放置抗氧化剂,可消耗包装内的氧气,降低氧气浓度、减慢食品变质的速率;升高温度粒子运动加快,用热水溶解食盐可以加快溶解速率;医疗上使用75%的酒精杀菌消毒,与速率无关。
3.B 二氧化锰起催化作用,可加快反应速率,A正确;水为纯液体,增加水的量,反应速率不变,B错误;2SO2+O2 2SO3为可逆反应,SO2不能全部转化为SO3,则SO2的转化率不能达到100%,C正确;增大固体表面积,可增大反应速率,则实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2,用碳酸钙粉末比块状反应要快,D正确。
4.D “4块太阳电池板”可吸收光能,将光能转换成电能,A正确;集热窗可以直接吸收太阳能,然后利用一种叫正十一烷的物质储存能量,这说明集热窗可将光能转化成化学能储存在化学物质中,B正确;物质的熔化吸热,凝固放热,都伴随着能量的变化,C正确;根据已知信息无法得出“天问一号”的动力来源主要是太阳能和氢氧燃料电池这一结论,D错误。
5.A 根据现象可知NH4HCO3粉末与盐酸反应吸热,没有向外界释放能量,所以该反应中,热能转化为生成物的内部能量,A正确;该反应吸热,所以反应物的总能量低于生成物的总能量,B错误;NH4HCO3固体与盐酸反应吸热,但NH4HCO3溶液与盐酸反应不一定吸热,C错误;该反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池,D错误。
6.B a→b总能量升高,为吸热过程,A错误;该反应属于氧化还原反应,有电子转移,理论上该反应可以设计成原电池,B正确;升高温度,化学反应速率增大,C错误;由题图可知,该反应为放热反应,1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量,D错误。
7.A 原电池中较活泼的一极为负极,即铝合金为负极,故①正确;海水中含有大量的电解质,故海水是电解质溶液,②正确;铝合金为负极,发生氧化反应,③错误。
8.B 铜锌原电池中,Cu为正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e- H2↑,A正确;柠檬汁显酸性,也能作电解质溶液,所以将稀硫酸换成柠檬汁,仍然构成原电池,因此导线中有电子流动,B错误;Cu的金属活动性比Zn、Fe弱,将锌片换成铁片,Cu仍为正极,所以电路中的电流方向不变,C正确;原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转化为光能,D正确。
9.A 将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生反应2A(g)+B(g) 3C(g)+4D(s),若经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,依据化学平衡三段式列式:
①用物质A表示反应的平均反应速率为1.2mol2 L×2 s=0.3 mol·L-1·s-1,正确;②D是固体,一般不用固体的浓度变化表示反应速率,错误;③2 s时物质A的转化率为1.2mol4mol×100%=30%,正确;④化学反应速率之比等于化学计量数之比,正确。
10.C 达到平衡状态时,各成分的含量不再改变,但是c(NO)与c(CO2)不一定相等,A错误;达到平衡状态时,甲、乙两容器内NO的浓度不相等,则甲、乙两容器内消耗的碳质量不同,起始时碳的质量相等,则剩余的固体质量不相等,B错误;气体的总物质的量不变,气体的总质量会随反应而改变,所以气体平均相对分子质量不再改变时,说明气体的总质量不变,则反应已达到平衡,C正确;由题图分析可知,T(乙)温度下反应达到平衡的时间短于T(甲),说明T(乙)温度下反应速率快,升高温度反应速率增大,故T(乙)>T(甲),D错误。
11.BC 放电时溶液中阳离子向正极移动,即K+向正极移动,A错误;放电时总反应为2Zn+O2+4KOH+2H2O 2K2[Zn(OH)4],溶液中氢氧根离子的浓度逐渐减小,B正确;负极Zn失电子发生氧化反应,电极反应式为Zn+4OH--2e- [Zn(OH)4]2-,C正确;放电时,每消耗标准状况下22.4 L氧气,电路中通过电子4 mol,D错误。
12.D 根据题目信息,在减速时,自动捕捉减少的动能转化为电能储存在电池中,故A正确;在高速行驶时,启用双引擎,电池电能转化为汽车部分动力,故B正确;通过发电机、电动机互变循环可以减少汽车油耗,故C正确;汽油引擎工作时,会产生废气污染环境,故D错误。
13.B 该电池中a为负极,b为正极,外电路中电子从负极流向正极,A项错误;CH4在负极上失电子发生氧化反应,氧化产物为CO32-,电极反应式为CH4+5O2--8e- CO32-+2H2O,B项正确;正极反应式为O2+4e- 2O2-,阴离子向负极移动,故O2-由电极b移向电极a,C项错误;1 mol O2得4 mol电子生成2 mol O2-,故当固体电解质中有1 mol O2-通过时,电子转移2 mol,D项错误。
14.CD 两装置中高锰酸钾溶液浓度不一样,颜色深浅不一样,单位时间内颜色变化对比不易观察,高锰酸钾溶液的浓度应保持一致,A错误;两装置中Na2S2O3溶液和H2SO4溶液浓度不一致,探究温度的影响,则变量为温度,其他条件应一致,B错误;图示装置可以结合秒表用于测定生成氢气的速率,C正确;钠与水反应放热,可使U形管中红墨水左侧液面降低,右侧液面升高,可判断Na和水反应的热效应,D正确。
15.AB 研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,则硫酸的体积、物质的量应相同,则V1=V2=V3=V4=V5=30,由F可知溶液的总体积为30 mL+20 mL=50 mL,V10=50-30-5=15,由此可得实验B~F中均含有硫酸铜,反应过程中会有铜生成,生成的铜会附着在锌粒上,使金属呈暗红色,A中无硫酸铜,为锌和硫酸的反应,不会出现暗红色金属,A、B正确;镁的活泼性强于锌,锌不能从MgSO4溶液中置换出镁,无法构成原电池,C错误;锌会先与硫酸铜反应,硫酸铜的量较多时,生成的铜会附着在锌粒上,会阻碍锌粒与硫酸继续反应,氢气生成速率下降,D错误。
16.答案 Ⅰ.(1)温度 (2)物质本身性质 (3)催化剂
Ⅱ.(1)> (2)0.125 (3)75%
解析 Ⅰ.(1)夏天温度较高,食品霉变速率较快,冬天温度较低,食品霉变速率较慢。
(2)镁比锌活泼,故相同条件下,镁与盐酸的反应速率比锌与盐酸的反应速率快。
(3)MnO2是H2O2分解反应的催化剂,可加快反应速率。
Ⅱ.(1)从题图可以看出,随着反应的进行,N的物质的量减少,M的物质的量增大,则N是反应物,M是生成物,t2 min时,反应还未达到平衡状态,故t2 min时v(正)>v(逆)。
(2)若t1=2,则0~2 min内,v(M)=3mol-2mol4 L×2min=0.125 mol·L-1·min-1。
(3)t3 min时反应处于平衡状态,此时反应物N的转化率为8mol-2mol8mol×100%=75%。
17.答案 (1)D
(2)AD
(3)8 960
(4)Al-3e-+4OH- AlO2-+2H2O
解析 (1)A项,该反应为复分解反应,不是氧化还原反应,不符合题意;B项,该反应电荷不守恒,离子方程式不正确,不符合题意;C项,该反应不存在化合价变化,不属于氧化还原反应,不符合题意;D项,该反应是自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池,符合题意。(2)图Ⅰ中发生的是锌的化学腐蚀,图Ⅱ形成铜锌原电池,图Ⅰ主要是将化学能转化为热能,图Ⅱ主要是将化学能转化为电能,则图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ中的示数,A正确;两个装置中温度计的示数不相等,但均高于室温,B错误;图Ⅱ为原电池,Cu为正极,铜的表面有气泡产生,C错误;利用原电池原理可以加快反应速率,图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ快,D正确。(3)锌比银活泼,锌为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+,锌极质量减少,银极为正极,电极反应式为2H++2e- H2↑,电极质量不变,因此反应前后电极总质量差为消耗锌极的质量,即消耗锌极的质量为(80-54)g=26 g,其物质的量为0.4 mol,根据得失电子守恒有Zn~2e-~H2,则产生氢气的体积为0.4 mol×22.4 L·mol-1=8.96 L,即8 960 mL。 (4)虽然镁比铝活泼,但铝单质能与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应,镁不与氢氧化钠溶液反应,因此Al为负极,Mg为正极,负极反应式为Al-3e-+4OH- AlO2-+2H2O。
18.答案 (1)0.15 (2)增大 (3)对 (4)反应一个单位的气体,生成两个单位的气体,反应后气体变多压强变大
解析 (1)恒温恒容条件下,O2的浓度在2 min内由0.4 mol·L-1变成了0.1 mol·L-1,则v(O2)=(0.4-0.1)mol·L-12min=0.15 mol/(L·min)。
(2)若压缩气体体积以增大压强,反应混合物浓度将增大,该反应的反应速率将增大。
(3)A(g) B(g)+C(g)反应后气体体积增大,从25分钟到30分钟,容器中气体的总压强不变,说明此时反应体系处于化学平衡状态。
19.答案 Ⅰ.(1)2A B (2)0.05 mol/(L·min) (3)否 =
Ⅱ.(1)Al2O3+6HCl 2AlCl3+3H2O
(2)反应放热,溶液温度升高,反应速率加快 (3)BD
解析 Ⅰ.(1)A为反应物,B为生成物,物质的量不再变化说明反应达到平衡状态,该反应为可逆反应,依据A、B消耗的物质的量之比计算得到化学方程式中A、B的化学计量数之比,0~4 min,A物质的量变化=0.8 mol-0.4 mol=0.4 mol;0~4 min,B物质的量变化=0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol,A、B反应的物质的量之比为2∶1,所以反应的化学方程式为2A B。(2)反应开始至4 min时,A物质的量变化=0.8 mol-0.4 mol=0.4 mol,A的平均反应速率=0.4mol2 L×4min=0.05 mol/(L·min)。(3)4分钟后,随时间变化A、B物质的量仍在变化,说明反应未达到平衡,8分钟时A、B物质的量不再改变,说明反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等。Ⅱ.(1)铝的表面有一层致密的Al2O3能与稀盐酸反应得到盐和水,无氢气放出,发生的反应为Al2O3+6HCl 2AlCl3+3H2O。(2)曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是反应放热,溶液温度升高,反应速率加快。(3)加入蒸馏水,酸的浓度减小,反应速率减慢,A错误;加入浓盐酸,酸的浓度增大,反应速率加快,B正确;加入饱和氯化钠溶液,酸的浓度减小,反应速率减慢,C错误;改用铝粉,固体的表面积增大,反应速率加快,D正确;将盐酸改为98%的浓硫酸,浓硫酸具有强氧化性,常温下铝遇浓硫酸发生钝化,反应停止,且不产生H2,E错误。
20.答案 (1)③ ④
(2)①0.056 mol·L-1·s-1 ②40~50 s 该反应是放热反应,该段时间内温度较高 ③90~100 s 盐酸浓度减小,反应速率减小
(3)AC
解析 (1)探究温度对该反应速率的影响,则锌规格以及盐酸的浓度应该是一样的,所以实验①和③作为对照;探究锌规格(粗、细)对该反应速率的影响,要求实验温度以及盐酸的浓度是相等的,所以实验①和④作为对照。(2)①在30~40 s范围内生成氢气的物质的量为(224-67.2)×10-3L22.4 L·mol-1=0.007 mol,则消耗HCl的物质的量是0.014 mol,其浓度是0.014 mol÷0.025 L=0.56 mol·L-1,所以在30~40 s范围内盐酸的平均反应速率v(HCl)=0.56 mol·L-1÷10 s=0.056 mol·L-1·s-1。②相同时间段内,产生的氢气的体积越大,反应速率越快,所以反应速率最大的时间段是40~50 s,可能原因是反应放热,温度高,反应速率快。③相同时间段内,产生的氢气的体积越小,反应速率越慢,所以反应速率最小的时间段是90~100 s,可能原因是反应进行过程中,盐酸浓度减小,反应速率变慢。(3)在盐酸中加入蒸馏水,氢离子浓度减小,反应速率减小,但产生氢气的量不变,A正确;在盐酸中加入NaNO3溶液,溶液中相当于有了硝酸,硝酸与锌反应生成NO,B错误;加入NaCl溶液相当于将盐酸稀释,盐酸中氢离子浓度减小,反应速率减慢,C正确;在反应中加入硫酸铜溶液,则金属锌会置换出金属铜,形成原电池,会加快反应速率,D错误;在盐酸中加入碳酸钠溶液,碳酸钠与盐酸发生反应,氢离子浓度减小,反应速率减小,但产生氢气的体积会减少,E错误。
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