苏教版高中化学必修第二册专题6化学反应与能量变化检测试题含答案

专题6　检测试题

选题表

一、单项选择题(共10小题,每小题2分,共20分,每小题只有一个正确选项)

1.下列变化一定为放热的化学反应的是(　D　)

A.H2O(g)H2O(l)放出44 kJ热量

B.ΔH>0的化学反应

C.形成化学键时共放出862 kJ能量的化学反应

D.能量变化如图所示的化学反应

解析:H2O(g)→H2O(l)的变化属于物理变化,不属于化学变化,所以不是放热反应,A错误;ΔH>0的反应是吸热反应,B错误;形成化学键时共放出862 kJ能量的化学反应,不一定是放热反应,因为反应的能量变化由断裂化学键吸收的能量和形成化学键放出的能量的相对大小决定,C错误;根据图中能量变化可知,反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,D正确。

2.暖贴采用的是铁的“氧化放热”原理,使其发生原电池反应,铁粉在原电池中充当(　A　)

A.负极     B.正极     C.阴极    D.阳极

解析:铁被氧化,负极发生氧化反应,铁粉在原电池中充当负极,故A正确。

3.反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　C　)

①增加铁的量　②将容器的容积缩小一半　③保持容积不变,充入N2使体系压强增大　④压强不变,充入N2使容器容积增大

A.①② B.③④ C.①③ D.②④

解析:铁为固态物质,增加用量并不影响其浓度,因此增加铁的量对反应速率几乎无影响;将容器容积缩小一半,则压强增大,H2O(g)和H2的浓度都增大,正、逆反应速率均增大;容积不变,充入N2,体系总压强增大,但N2不参与反应,体系内H2、H2O(g)的浓度并没有增加或减小,因此正、逆反应速率不变;充入N2使容器容积增大,总压强虽然不变,但体系内H2O(g)、H2浓度会减小,正、逆反应速率都减小。

4.对于化学反应C(s)+O2(g)CO2(g)来说,下列有关说法不正确的是(　A　)

A.增加木炭的物质的量,化学反应速率会加快

B.升高温度,化学反应速率会加快

C.将反应容器的体积缩小,化学反应速率会加快

D.将木炭粉碎成粉末状,化学反应速率会加快

解析:木炭是固体,增加木炭的量,浓度不变,所以增加木炭的物质的量,化学反应速率不变,A错误;升高温度,化学反应速率加快,B正确;若将反应容器的体积缩小,O2、CO2的浓度增大,化学反应速率加快,

C正确;将木炭粉碎成粉末状,增大了与O2的接触面积,化学反应速率会加快,D正确。

5.化学反应速率的研究对于工农业生产和日常生活有着十分重要的意义,下列说法正确的是(　D　)

A.将肉类食品进行低温冷藏,能使其永远不会腐败变质

B.在化学工业中,选用合适的催化剂一定能提高经济效益

C.夏天面粉的发酵速度与冬天面粉的发酵速度相差不大

D.茶叶的包装袋中加入的还原性铁粉,能显著延长茶叶的储存时间

解析:A项,低温冷藏只能降低肉类食品的变质速度。B项,催化剂的使用只能提高单位时间内的产量,而不能确保经济效益的提高。C项,夏天温度高,面粉的发酵速度更快。D项,还原性铁粉能与茶叶包装袋中的氧气反应,降低氧气浓度,从而显著延长茶叶的储存时间。

6.N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5 kJ 热量。则下列热化学方程式中正确的是(　D　)

A.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+H2O(g)  ΔH=267 kJ· mol-1

B.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)  ΔH=-133.5 kJ· mol-1

C.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)  ΔH=534 kJ· mol-1

D.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)  ΔH=-534 kJ· mol-1

解析:在热化学方程式中,ΔH>0表示吸热,ΔH<0表示放热,A、C错误;热化学方程式中的化学计量数仅表示物质的量,0.25 mol N2H4(g)完全燃烧放热 133.5 kJ,故 1 mol N2H4(g)完全燃烧放热(4×133.5) kJ,即534 kJ,D正确,B错误。

7.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是(　A　)

A.平衡时,v正(O2)=v逆(O2)必成立

B.关系式5v正(O2)=4v正(NO)总成立

C.用上述四种物质NH3、O2、NO、H2O表示的正反应速率的数值中,

v正(H2O)最小

D.若投入4 mol NH3和5 mol O2,通过控制外界条件,必能生成4 mol NO

解析:根据化学平衡状态的定义,A项正确;B项,两物质反应速率之比不等于其化学计量数之比,故错误;C项,根据反应速率之比等于相应的化学计量数之比,可知H2O的反应速率是最大的,故错误;D项,可逆反应不能进行到底,故错误。

8.酸性高锰酸钾溶液与草酸能发生反应:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。下列各组实验中混合溶液最先褪色的是(　D　)

解析:A、B组相比较,B组中反应物H2C2O4的浓度大,反应速率快;C、D组相比较,D组中反应物H2C2O4的浓度大,反应速率快;B、D组相比较,两组中反应物浓度一样,但D组中反应温度高,故反应速率快。故D组实验中KMnO4最先消耗完,混合溶液最先褪色。

9.在一体积不变的密闭容器中,CO和H2在一定条件下反应合成乙醇:

2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)。下列叙述能说明上述反应在一定条件下,已达到化学平衡状态的是(　D　)

A.CO全部转化为乙醇

B.CO和H2的正反应速率之比为v(CO)∶v(H2)=1∶2

C.该密闭容器中气体的密度不再发生变化

D.反应体系中乙醇的物质的量浓度不再发生变化

解析:该反应是可逆反应,反应物不能全部转化为生成物,A错误;反应过程中,正反应方向的v(CO)∶v(H2)始终为1∶2,B错误;该反应体系中,气体的质量不变,体积不变,混合气体的密度始终不发生变化,C错误;反应达到平衡时,正反应速率等于逆反应速率,反应体系中各物质的物质的量浓度不再发生变化,D正确。

10.利用“Na—CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na—CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,放电反应方程式为 4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图所示。下列说法中错误的是(　C　)

A.电流流向为MWCNT→导线→钠箔

B.放电时,正极的电极反应式为3CO2+4e-2C+C

C.原两电极质量相等,若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面,当转移 0.2 mol e-时,两极的质量差为11.2 g

D.选用高氯酸钠四甘醇二甲醚作电解液的优点是导电性好,与金属钠不反应,难挥发

解析:金属钠失电子,作负极,电子由负极经导线流向正极,电流流向相反,由MWCNT→导线→钠箔,A正确;放电时,正极发生还原反应,CO2被还原为碳,电极反应式为3CO2+4e-2C+C,B正确;正极发生电极反应为3CO2+4e-2C+C,根据反应关系可知,当转移 0.2 mol e-时,生成碳酸钠的量为0.1 mol,碳的量为 0.05 mol,正极质量增重为0.1 mol×106 g·mol-1+0.05 mol×12 g·mol-1=11.2 g,负极发生反应:2Na-2e-2Na+,根据反应关系可知,当转移0.2 mol e-时,消耗金属钠的量 0.2 mol,质量为0.2 mol×23 g·mol-1=4.6 g,所以两极的质量差为11.2 g+4.6 g=15.8 g,C错误;选用高氯酸钠四甘醇二甲醚作电解液的优点是导电性好,与金属钠不反应,难挥发,D正确。

二、不定项选择题(共5小题,每小题4分,共20分,每小题有1～2个选项符合题意)

11.下列各项中电极反应式与相关描述不对应的是　　(　D　)

解析:铁发生电化学腐蚀时的负极反应式为Fe-2e-F,D错误。

12.下列说法中,可以充分说明反应P(g)+Q(g)R(g)+T(g)在恒温下已经达到平衡的是(　CD　)

A.反应容器内的压强不随时间变化

B.反应容器内P、Q、R、T四者共存

C.P和T的生成速率相等

D.反应容器内T的物质的量不随时间变化

解析:因该反应是气体分子总数不变的可逆反应,因而反应无论进行到什么程度,其容器内气体的压强都将不变,因而选项A不能作为反应已达平衡的标志,A错误;只要反应开始,容器内P、Q、R、T必共存,无法说明反应是否已达平衡,B错误;由选项C可推出v(正)=v(逆),这表明反应已达平衡,反应达平衡时,各组分的物质的量保持不变,

C、D正确。

13.某小组探究2X(g)Y(g)+Z(g)反应速率的影响因素,在不同条件下进行4组实验,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。

下列说法不正确的是(　D　)

A.比较实验②④得出:升高温度,化学反应速率加快

B.比较实验①②得出:增大反应物浓度,化学反应速率加快

C.若实验②③只有一个条件不同,则实验③使用了催化剂

D.0～10 min,实验②的平均反应速率v(Y)=0.04 mol·L-1·min-1

解析:②④两组实验,X的起始浓度相等,温度由第②组实验的800 ℃升高到820 ℃,反应速率明显加快,说明温度升高,化学反应速率加快,A正确;从图像可以看出①②两组实验温度相同,随着反应物X的浓度增大,化学反应速率加快,B正确;②③两组实验,X的起始浓度相等,温度相同,平衡状态也相同,但是实验③反应速率快,到达平衡所需的时间短,说明实验③使用了催化剂,C正确;0～10 min,实验②的平均反应速率:v(X)= mol·L-1·min-1=0.02 mol·L-1·min-1,则v(Y)=0.01 mol·L-1·min-1,D错误。

14.为探究NaHCO3、Na2CO3分别与1 mol/L盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应,进行实验并测得如下数据:

下列有关说法正确的是(　C　)

A.仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应

B.仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应

C.通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应

D.通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应

解析:仅通过实验①可判断出NaHCO3溶于水吸热;通过实验①③可判断出NaHCO3与盐酸反应是吸热反应;仅通过实验②可判断出Na2CO3溶于水放热;通过实验②④可判断出Na2CO3与盐酸反应是放热反应。综上所述,可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应,C正确。

15.锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　B　)

A.放电时Li+由B极向A极移动

B.电池放电时的总反应式为4Li+O2+2H2O4LiOH

C.B电极反应式为O2+4H++4e-2H2O

D.电解液a可以为氯化锂溶液

解析:在该电池中,A极是负极,B极是正极,阳离子由A极向B极移动,即放电时Li+由A极向B极移动,A错误;该电池放电时的总反应式为4Li+O2+2H2O4LiOH,B正确;正极上是氧气得电子发生还原反应,在碱性电解质中发生的反应为O2+4e-+2H2O4OH-,C错误;金属锂可以和水反应,电解液a中不能含有水,D错误。

三、非选择题(共5小题,共60分)

16.(10分)一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:

aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:

(1)此反应的化学方程式中a∶b=　　             　　。

(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为　　　　　　。

(3)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是　 　　(填字母)。

A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1

B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化

C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化

D.单位时间内消耗a mol N,同时生成b mol M

E.混合气体的压强不随时间的变化而变化

F.N的转化率达到最大,且保持不变

解析:(1)由图像中0～t2时间内N、M变化的物质的量,即可求出

Δn(N)∶Δn(M)=(8 mol-4 mol)∶(4 mol-2 mol)=2∶1,即a∶b=2∶1。

(2)v(M)== mol/(L·min)。

(3)因为a≠b,所以当混合气体总物质的量不随时间变化而变化时,容器内气体压强也不变,均可判断反应达到平衡状态,F中反应物的转化率达到最大,且保持不变,意味着各组分浓度不再改变。

答案:(1)2∶1

(2) mol/(L·min)

(3)CEF

17.(12分)利用NO2平衡混合气体遇热颜色加深、遇冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程。

①按如图所示连接实验装置。

②向甲烧杯中加入一定量的CaO固体,此时烧杯中NO2平衡混合气体的红棕色变深;向乙烧杯中加入NH4NO3晶体,此时烧杯中NO2平衡混合气体的颜色变浅。

回答下列问题:

(1)CaO与水的反应为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)NH4NO3晶体溶于水时,乙烧杯内温度　  　　(填“升高”或“降低”)。NH4NO3溶于水　　　   　(填“是”或“不是”)吸热反应。 

(3)查阅资料知NO2的平衡混合气体中存在可逆反应2NO2(g)N2O4(g),已知NO2为红棕色,N2O4为无色。结合实验知,当温度升高时,平衡　　　      　(填“未被破坏”或“发生移动”),此时反应速率　　　  　(填“增大”“减小”或“不变化”)。混合气体的颜色不变　　　 　(填“能”或“不能”)证明反应已达到平衡状态。 

解析:(1)根据题给信息可知,NO2平衡混合气体遇热颜色加深,遇冷颜色变浅,所以甲烧杯中颜色加深说明CaO溶于水时发生的反应

CaO+H2OCa(OH)2为放热反应。

(2)乙烧杯中NO2平衡混合气体颜色变浅说明NH4NO3晶体溶于水时吸热,乙烧杯内温度降低,但不是吸热反应,因为NH4NO3晶体溶于水无新物质生成。

(3)两烧杯中的现象说明温度能影响可逆反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡,因此升温或降温时,该平衡会发生移动。升高温度,反应速率增大。当混合气体颜色不变时,说明NO2的浓度不再变化,能证明反应已达到平衡状态。

答案:(1)放热　(2)降低　不是

(3)发生移动　增大　能

18.(12分)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。

(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在400 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,实验记录如下(累计值):

①哪一时间段反应速率最大?　　　  　　min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”),原因是　               。

②求3～4 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率　　  

(设溶液体积不变)。 

(2)另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积,他预先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率,你认为不可行的是　　　   　(填字母)。 

A.蒸馏水 B.KCl溶液

C.CuSO4溶液

(3)某温度下在4 L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。

①该反应的化学方程式是　                              。

②该反应达到平衡状态的标志是　　　　  　(填字母)。 

A.Y的体积分数在混合气体中保持不变

B.X、Y的反应速率比为3∶1

C.容器内气体压强保持不变

D.容器内气体的总质量保持不变

E.生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z

解析:(2)C项,加入CuSO4溶液,Zn和C反应生成Cu,Zn、Cu与稀盐酸构成原电池而加快反应速率,故选C。

(3)①根据图知:

Δn(X)=(1.0-0.4)mol=0.6 mol

Δn(Y)=(1.0-0.8)mol=0.2 mol

Δn(Z)=(0.5-0.1)mol=0.4 mol

依据物质的物质的量变化量之比等于其计量数之比,则X、Y、Z的计量数之比=0.6 mol∶0.2 mol∶0.4 mol=3∶1∶2。该反应方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g)。

答案:(1)①2～3　因该反应是放热反应,此时温度高且盐酸浓度较大,所以反应速率较快

②0.025 mol·L-1·min-1

(2)C

(3)①3X(g)+Y(g)2Z(g)　②AC

19.(12分)(1)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的

稀硫酸。

①B中Sn极的电极反应式为　　　　 　　　　　　,Sn极附近溶液的pH　　　        　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

②C中总反应方程式为　                           。

比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是　　　　　　。 

(2)如图是甲烷燃料电池工作原理示意图,回答下列问题:

①电池的负极是　　         　　(填“a”或“b”)极,该极的电极反应式是　                                。 

②电池工作一段时间后,电解质溶液的pH　　       　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

解析:(1)①B中Sn极为正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,c(H+)减小,pH增大。②C中Zn极为负极,电池总反应方程式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。A、B、C中Fe被腐蚀的速率由快到慢的顺序是B>A>C。

(2)①通入CH4的一极(a极)为负极,电极反应式为CH4+10OH--8e-C+7H2O。②电池总反应的离子方程式为CH4+2O2+2OH-C+

3H2O,OH-被消耗且生成水,pH减小。

答案:(1)①2H++2e-H2↑　增大

②Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑　B>A>C

(2)①a　CH4+10OH--8e-C+7H2O　

②减小

20.(14分)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体。

(1)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量,其工作原理如图1所示。已知:可在固体电解质中自由移动。

①NiO电极上发生的是　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。 

②外电路中,电子是从　　　　(填“NiO”或“Pt”)电极流出。 

③Pt电极上的电极反应式为　　　　　　　　。 

(2)一种新型催化剂用于NO和CO的反应:2NO+2CO2CO2+N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应的速率,为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响,某同学设计了三组实验,如表所示。

①表中a=　　              　　。

②能验证温度对化学反应速率影响的是实验　　　(填实验序号)。

③实验Ⅰ和实验Ⅱ中,NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图2所示,其中表示实验Ⅱ的是曲线　　　　(填“甲”或“乙”)。 

解析:(1)①原电池中,NiO电极上NO失电子发生氧化反应生成二氧化氮,则NiO电极为负极。②外电路中,电子由负极NiO极流出,经导线流入正极Pt极。③原电池中,Pt电极为正极,O2在正极上发生还原反应生成,电极反应式为O2+4e-2。

(2)①②由表格数据可知,实验Ⅰ、Ⅱ温度相同,催化剂的比表面积不同,实验目的是验证催化剂的比表面积对反应速率的影响,则温度和反应物的初始浓度要相同,实验Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积相同、温度不同,实验目的是验证温度对反应速率的影响,则反应物的初始浓度要相同,则a为1.2×10-3。③因实验Ⅱ催化剂的比表面积大于实验Ⅰ,温度、反应物的初始浓度相同,则实验Ⅱ的反应速率大,先达到化学平衡,故曲线乙表示实验Ⅱ。

答案:(1)①氧化　②NiO　③O2+4e-2

(2)①1.2×10-3　②Ⅰ和Ⅲ　③乙