高考化学第六章 化学反应与能量测试试题及答案
高考化学第六章化学反应与能量测试试题及答案
一、选择题
1．反应2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)中，每生成7gN2放出166kJ的热量，该反应的速率表达式为v=k?c m(NO)?c n(H2)(k、m、n待测)，其反应包含下列两步：
①2NO+H2═N2+H2O2(慢)
②H2O2+H2═2H2O(快)
T℃时测得有关实验数据如下：
下列说法错误的是
A．整个反应速度由第①步反应决定
B．正反应的活化能一定是①＜②
C．该反应速率表达式：v=5000c2(NO)?c(H2)
D．该反应的热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-664kJ?mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】
A．①2NO+H2═N2+H2O2(慢)，②H2O2+H2═2H2O(快)，反应历程中反应慢的决定反应速率，整个反应速度由第①步反应决定，故A正确；
B．反应①难以进行，说明反应的活化能高，正反应的活化能一定是①＞②，故B错误；
C．比较图表Ⅰ、Ⅱ数据可知NO浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率增大一倍，Ⅲ、Ⅳ数据分析，H2浓度不变，NO浓度增大一倍，反应速率增大到4倍，据此得到速率方程，v=Kc2(NO)?c(H2)，依据Ⅰ中数据计算K=5000，则速率方程v=5000c2(NO)?c(H2)，故C正确；
D．反应2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)中，每生成7gN2放出166kJ的热量，生成28gN2放热664KJ，热化学方程式为：2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-664kJ?mol-1，故D正确；故选B。
2．化学反应中能量变化，通常表现为热量的变化，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应要吸收热量，在化学上叫做吸热反应。其原因是
A．反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量
B．反应物所具有的总能量低于生成物具有的总能量
C．在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应
D．在化学反应中需要降温的反应就是放热反应
【答案】B
【分析】
【详解】
如果反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应，反之是吸热反应，答案选B。
3．下列关于化学反应速率的说法正确的是
A．因是同一反应，所以用不同物质表示化学反应速率时，所得数值是相同的
B．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
C．化学反应速率为“1mol/(L?min)”表示的意思是：时间为1min时，某物质的浓度为
1mol/L
D．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或者任何一种生成物浓度的增加
【答案】B
【详解】
A．同一反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值比值等于方程式的系数之比，则不一定相等，故A错误；
B．化学反应速率的大小可以体现化学反应进行的快慢，即根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢，故B正确；
C．化学反应速率为“1 mol/(L?min)”表示的意思是：时间1min内，某物质的浓度变化量为1mol/L，故C错误；
D．化学反应的反应速率不能用固体物质单位时间内浓度的变化量表示，故D错误；
故答案为B。
4．某实验兴趣小组以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液研究原电池，并对实验进行了拓展，以下实验记录错误的是
A．铜片上有气泡产生，锌片逐渐溶解B．电子在溶液中从Cu电极流向Zn电极C．把铜片换成石墨，实验现象相同D．把稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流计指针依然偏转
【答案】B
【分析】
以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液构成的原电池中，金属锌做负极，金属铜做正极。
【详解】
A. 铜片正极上会析出氢气即有气泡产生，负极锌片逐渐溶解，故A不选；
B. 电子不能经过电解质，而是沿导线从负极流向正极，故B选；
C. 把铜片换成石墨，仍具备原电池的构成条件，会产生电流，锌做负极，石墨做正极，电极上生成氢气，故C不选；
D. 以Zn和Cu为电极,硫酸铜为电解质溶液,发生的氧化还原反应Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，仍具备原电池的构成条件，可以形成原电池，会产生电流，故D不选；
故选：B。
5．如图a为在恒温恒容密闭容器中分别充入X、Y、Z三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间的变化。若从t2开始，每个时刻只改变一个且不同的条件，物质Z的正、逆反应速率随时间变化如图b。下列说法不正确的是（）
A．0~t1内X与Y的平均反应速率之比为3∶2
B．该反应中Z一定为产物
C．该反应的正反应为放热反应
D．t2时刻改变的条件可能是压强或催化剂
【答案】C
【分析】
t1～t2阶段、t2～t3阶段与t4～t5阶段正逆反应速率都相等，每个时刻只改变一个且不同的条件，t2～t3阶段与t4～t5阶段反应速率加快且平衡不移动，说明分别是使用了催化剂和加压，则反应前后气体体积不变，0~t1时，X减少0.09mol/L，Y增大0.06mol/L，所以Z一定是生成物，且生成0.03mol/L，t3～t4阶段改变的条件只能是降低反应温度，平衡逆向移动，说明正反应吸热，以此分析解答。
【详解】
A. 0～t1min内X与Y的平均反应速率之比等于物质的量浓度的变化量之比，即为：（0.15-
0.06）mol/L∶（0.11-0.05）mol/L=3∶2，故A正确；
B. 由上述分析可知，Z一定是生成物，故B正确；
C. 由上述分析可知，t3～t4阶段改变的条件只能是降低反应温度，平衡逆向移动，说明正反应吸热，故C错误；
D. t1～t2阶段、t2～t3阶段与t4～t5阶段正逆反应速率都相等，每个时刻只改变一个且不同的条件，t2～t3阶段与t4～t5阶段反应速率加快且平衡不移动，说明分别是使用了催化剂和加压，也说明了该反应前后气体体积不变，故D正确；
答案选C。
6．关于碳和碳的氧化物知识网络图(图中“→”表示转化关系，“…”表示相互能反应)说法正确的是( )
A ．“C…CO 2”的反应是放热反应
B ．“CO→CO 2”的反应类型为置换反应
C ．“CO 2→CaCO 3”的反应可用于检验二氧化碳
D ．“CO 2 ? H 2CO 3”的反应可用酚酞试剂验证 【答案】C 【详解】
A ． C 和CO 2的反应是吸热反应，故A 错误；
B ． “CO→CO 2”的反应可以是2
22CO O 2CO 点燃
，是化合反应，也可以是
2CO+CuO
Cu+CO 高温
，也不属于置换反应，故B 错误；
C ． 检验二氧化碳使用澄清的石灰水，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，故C 正确；
D ． 二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸不能使酚酞溶液变色，故“CO 2 ? H 2CO 3”的反应不可用酚酞试剂验证，故D 错误； 故选C 。
7．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M 棒变粗，N 棒变细，指针指向M ，由此判断下表中所列M 、N 、P 物质，其中可以成立的组合是( )
M N P
A 锌 铜 稀硫酸溶液
B 铜 铁 稀盐酸溶液 C
银
锌
硝酸银溶液
D锌铁硝酸铁溶液
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【点睛】
电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，说明M、N与池中液体构成了原电池。N棒变细，作负极，M棒变粗，说明溶液中的金属阳离子在M极上得到电子，生成金属单质，M 变粗，M做原电池的正极。
【详解】
A.如果是锌、铜、稀硫酸构成原电池，则电池总反应式为Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，Zn作负极， M极变细，故A错误；
B.如果是铁、铜、稀盐酸构成原电池，电池总反应式为Fe＋2H＋= Fe2+＋H2↑，则铁是负极，铜棒M 是不会变粗的，故B错误；
C.如果是银、锌、硝酸银溶液构成原电池，电池总反应式为Zn＋2Ag＋=Zn2＋＋2Ag，则锌是负极，N棒变细，析出的银附在银上，M棒变粗，故C正确；
D.如果是锌、铁、硝酸铁溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Fe3+=2 Fe2++ Zn2＋，Zn作负极， M极变细，故D错误；
答案选C。
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；
Zn-2e+2OH=ZnO+H O，故B错B．锌作负极，碱性条件下，负极上电极反应式为：--2
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。
9．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)+Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是
A．混合气体的密度不再变化B．反应容器中Y的质量分数不变
C．体系压强不再变化D．2v逆(X)＝v正(Y)
【答案】D
【详解】
A、恒容容器中，混合气体的密度不再变化，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，A错误；
B、反应容器中Y的质量分数不变，说明各物质的质量不变，则反应达平衡状态，B错误；
C、体系压强不再变化，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，C错误；
D、不满足速率之比和系数成正比关系，D正确；
正确答案：D。
10．钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池总反应为：
NaTi2(PO4)3 +2Na2NiFe II (CN)6 Na3Ti2(PO4)3 +2NaNiFe III(CN)6（注：其中P的化合价为
+5，Fe的上标II、III代表其价态）。下列说法不正确的是
A．放电时NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应
B．放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中C．充电过程中阳极反应式为：2NaNiFe III(CN)6＋2Na＋＋2e－＝2Na2NiFe II (CN)6
D．该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na+的浓度基本保持不变
【答案】C
【详解】
A.由题意可知放电时负极为2Na2NiFe II(CN)6- 2e－＝2NaNiFe III(CN)6+ 2Na＋，Na2NiFe II(CN)6失电子被氧化发生氧化反应，正极为：2NaTi2(PO4)3＋2Na＋+2e－＝Na3Ti2(PO4)3，NaTi2(PO4)3得电子被还原发生还原反应，故A项正确；
B.放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中，B项正确；
C.充电过程中阴极极反应式为：2NaNiFe III(CN)6＋2Na＋＋2e－＝2Na2NiFe II(CN)6，阳极：
Na3Ti2(PO4)3-2e－＝2NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故C项错误；
D.该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na+的浓度基本保持不变，D项正确；
本题选C。
2NO g N O g，反应每生成1moN2O4 ，放11．已知NO2和N2O4可以相互转化()()
224
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。
12．一定温度时，向2.0 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O 2(g)2SO3(g)。经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
t / s02468
n(SO3) / mol00．81．4 1.8 1.8
下列说法正确的是( )
A．反应在前2 s 的平均速率v(O2) ＝ 0．4 mol·L－1·s－1
B．保持其他条件不变，体积压缩到1.0 L，平衡常数将增大
C．相同温度下，起始时向容器中充入4 mol SO3，达到平衡时，SO3的转化率小于10%
D．保持温度不变，向该容器中再充入2 mol SO2、1 mol O2，反应达到新平衡时
() ()3
2
n SO
n O
减
小
【答案】C
【详解】
A.根据表格中数据可知，当n(SO3)=1.8mol，该反应达到平衡状态，反应在前2s的平均速率v(SO3)=0.8mol÷2L÷2s＝0.2mol·L－1·s－1，同一可逆反应中同一段时间内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，v(O2)=0.5v(SO3)=0.5×0.2mol·L－1·s－1=0.1mol·L－1·s－1，故A错误；
B.化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，与压强、物质浓度都无关，故B错误；
C.原平衡，SO2的转化率为1.8mol÷2mol×100%＝90%。若起始时向容器中充入2molSO3时，将建立等效平衡，SO3的转化率等于10%，相同温度下，起始时充入4 molSO3，相当于对原平衡加压，SO3的转化率减小，应小于10%，故C正确；
D.保持温度不变，向该容器中再充入2molSO2、1molO2，相当于缩小容器的体积，增大了
压强，平衡正向移动，三氧化硫的物质的量增加，氧气的物质的量减少，所以
() ()3
2
n SO
n O
增
大，故D错误。
故选C。
13．一定温度下的恒容密闭容器中，反应A2（g）＋B2（g）2AB（g）达到平衡的标志是
A．速率之比ν（A2） :ν（B2） :ν（AB）＝1:1:2
B．浓度之比c（A2）: c（B2）: c（AB）＝1:1:2
C．单位时间内生成2n mol AB，同时消耗n mol A2
D．各物质的浓度不再改变
【答案】D
【详解】
A.它们的速率之比虽然等于化学计量数之比，但并不能表示正反应速率和逆反应速率相等，所以A不正确；
B.平衡状态下的各组分的浓度之比通常不等于化学计量数之比，只有它们的浓度不持不变状态才是平衡状态，所以B不正确；
C. 单位时间内生成2n mol AB，同时消耗n mol A2，只描述了正反应速率，不能表示正反应速率与逆反应速率相等，所以C不正确；
D. 各物质的浓度不再改变，说明各组分的百分含量保持不变了，所以是平衡状态。
【点睛】
一个可逆反应是否处于化学平衡状态可从两方面判断；一是看正反应速率是否等于逆反应速率，两个速率必须能代表正、逆两个方向，然后它们的数值之比还得等于化学计量数之比，具备这两点才能确定正反应速率等于逆反应速率；二是判断物理量是否为变量，变量不变达平衡。
14．直接煤一空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是（）
A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少
B．负极的电极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑
C．电极X为负极，O2-向X极迁移
D．直接煤一空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高
【答案】A
【详解】
A、氧化物电解质的量不会减少，在电极Y上O2得到电子生成O2-不断在补充，故A错误；
B、由原理图分析可知，其负极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑，即B正确；
C、原电池内部的阴离子向负极移动，所以C正确；
D、直接煤一空气燃料电池是把化学直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化学能转化为热能，再转化为电能，其中能量损耗较大，所以D正确。
正确答案为A。
15．在一绝热（不与外界发生热交换）的恒容容器中，发生反应：2A(g)+B(s)
C(g)+D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的有（）个
①容器内温度不变②混合气体的密度不变③混合气体的压强不变
④混合气体的平均相对分子质量不变⑤C(g)的物质的量浓度不变
⑥容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2：1：1 ⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零
⑧单位时间内生成n mol D，同时生成2n mol A
A．4 B．5 C．6 D．7
【答案】C
【详解】
①该容器为绝热容器，容器内温度不变，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；
②由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，恒容容器中混合气体的密度增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的密度不变，混合气体的密度不变能说明反应达到平衡状态；
③该反应反应前后气体分子数不变，建立平衡过程中混合气体分子总物质的量始终不变，由于是绝热容器，建立平衡过程中容器温度变化，混合气体压强发生变化，达到平衡时温度不变，混合气体压强不变，混合气体的压强不变说明反应达到平衡；
④由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，混合气体分子
总物质的量始终不变，混合气体的平均相对分子质量增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态；
⑤C(g)的物质的量浓度不变是化学平衡的特征标志，说明反应达到平衡状态；
⑥达到平衡时A、C、D的浓度保持不变，但不一定等于2:1:1，A、C、D三种气体的浓度之比为2:1:1时反应不一定达到平衡状态；
⑦某时刻υ(A)=2υ(C)且不等于零，没有指明是正反应速率，还是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态；
⑧单位时间内生成n mol D一定消耗2n mol A，同时生成2n mol A，A的浓度不变说明反应达到平衡状态；
能说明反应达到平衡状态的有①②③④⑤⑧，共6个，答案选C。
【点睛】
本题考查化学平衡的标志，化学平衡的标志是：逆向相等，变量不变。“逆向相等”指达到平衡时同一物质表示的正、逆反应速率相等，说明反应达到了平衡状态；“变量不变”指可变物理量不变是平衡的标志，不变物理量不变不能作为平衡的标志。注意本题中的B呈固态以及容器为绝热容器。
16．一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO， MgSO3(s) +
CO(g)MgO(s) + CO 2(g) +SO2(g) △H>0。该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是
选项x y
A温度容器内混合气体的密度
B CO的物质的量CO2与CO的物质的量之比
C SO2的浓度平衡常数K
D MgSO4的质量（忽略体积）CO的转化率
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【详解】
A、△H＞0，升高温度，平衡正向移动，二氧化碳浓度增大，混合气体的密度增大，故A
正确；
B、
[]
[]2
CO
k
CO
= , 平衡常数只与温度有关，温度不变常数不变，增加CO的物质的量， CO2
与CO的物质的量之比不变，故B错误；
C、平衡常数只与温度有关，温度不变常数不变，故C错误；
D、MgSO4是固体，增加固体质量，平衡不移动， CO的转化率不变，故D错误；
答案选A。
17．根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断，下列说法正确的是
A．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是放热反应
B．2 mol O原子结合生成O2（g）时需要吸收498 kJ能量
C．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量
D．2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量为1444 kJ
【答案】C
【分析】
焓变=反应物断裂化学键吸收的能量?生成物形成化学键放出的能
量,N2+O2═2NO△H=946kJ/mol+498kJ/mol?2×632kJ/mol=+180kJ/mol，反应是吸热反应；【详解】
A. 依据计算分析反应是吸热反应，故A错误；
B. 原子结合形成分子的过程是化学键形成过程,是放热过程,2molO原子结合生成O2(g)时需要放出498kJ能量，故B错误；
C. 形成2molNO放热2×632×J能量,所以1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量，故C正确；
D.无法判断2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量，故D错误；
故选C。
18．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。
19．在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2X(g)Y(g)＋Z(s) (乙)A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的密度；②反应容器中生成物的百分含量；③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比；④混合气体的压强⑤混合气体的总物质的量。其中能表明(甲)和(乙)都达到化学平衡状态是（）
A．①②③B．①②③⑤C．①②③④D．①②③④⑤
【答案】A
【详解】
①甲乙均有固体参与反应，混合气体的密度不变，能作平衡状态的标志，正确；
②反应容器中生成物的百分含量不变，说明各组分的量不变，达平衡状态，正确；
③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比，说明正逆反应速率相等，正确；
④乙混合气体的压强始终不变，不能判定反应是否达到平衡状态，错误；
⑤乙混合气体的总物质的量始终不变，不能判定反应是否达到平衡状态，错误；
综上，正确为①②③，答案选A。
【点睛】
本题考查了化学平衡状态的判断，注意当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但不为0，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，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，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
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
21．根据书上内容填空
（1）在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5mL馏水，振荡；然后在此碘水溶液中加入约1mL氯化碳，振荡试管；再向试管里加入1mL碘化钾水溶液，振荡试管，静置四氯化碳层的现象为___，原因是_________________________________________（写出相应的离子方程式）。
（2）向盛有少量氯化钠溶液的试管中滴入少量硝酸银溶液，生成白色的氯化银沉淀，继续向试管里加入氨水，沉淀溶解了，试写出沉淀溶解的化学方程式
_____________________________________。
（3）向盛有氯化铁溶液的试管中滴加1滴KSCN溶液，现象为__________________，写出相应的离子方程式_________________________________。
（4）向硫酸铜水溶液中逐滴加入足量氨水，发现先生成蓝色沉淀，然后沉淀溶解，得到_________色透明溶液，写出沉淀溶解的离子方程式为__________________________。若沉淀溶解后的溶液中加入乙醇，则析出___________（填化学式）固体。
（5）将Ba（OH）2?8H2O固体与NH4Cl固体在小烧杯中混合，写出反应的化学方程式
___，该反应属于_____（填放热或吸热）反应。
【答案】紫色变浅 I2+I-=I3- AgCl+2NH3.H2O=Ag(NH3)2Cl+2H2O 溶液变为血红色
Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3(其它合理答案也给分) 深蓝 Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-
[Cu(NH3)4]SO4?H2O Ba(OH)2?8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O 吸热
【详解】
(1)碘在四氯化碳中呈紫色，碘和碘离子发生氧化还原反应生成I3-，I3-呈无色，所以看到的现象是：溶液紫色变浅，离子反应方程式为I2+I-=I3-；
(2)NaCl和硝酸银反应生成AgCl白色沉淀，AgCl和反应生成络合物Ag(NH3)2Cl，沉淀溶解方程式为AgCl+2NH3.H2O=Ag(NH3)2Cl+2H2O；
(3)Fe3+和SCN-反应生成络合物而使溶液呈血红色，看到的现象是溶液变为血红色，离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3；
(4)硫酸铜和一水合氨发生复分解反应生成Cu（OH）2蓝色沉淀，离子反应方程式为
Cu2++2NH3?H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+，Cu（OH2和一水合氨反应生成络合物[Cu(NH3)4]2+，得到透明蓝色溶液，离子方程式为Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-，[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，向溶液中加入乙醇后会析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4；(5)Ba(OH)2?8H2O固体与NH4Cl固体反应是吸热反应，方程式为Ba(OH)2?8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3↑+10H2O。
【点晴】
明确物质的性质及物质之间的反应是解本题关键，知道铁离子的检验方法及实验现象，难
点是配合物离子方程式的书写以及性质分析。
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
．．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 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．(I)某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00mol/L、2.00mol/L，大理石有细颗粒和粗颗粒两种规格，实验温度为25℃、35℃，每次实验HNO3的用量为25.00mL，大理石用量为10.00g。(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填空：
(2)实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图。计算实验①中70s～90s范围内用HNO3表示的平均反应速率________(忽略溶液体积变化，不需要写出计算过程)。在0～70、70～90、90～200各相同的时间段里，反应速率最大的时间段是________。
(II)某小组利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性KMnO4溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
实验编号0.1mol·L－1酸性
KMnO4溶液的体积
/mL
0.6mol·L-
1H2C2O4溶液的体
积/mL
H2O的
体积
/mL
实验温度
/℃
溶液褪色所需
时间/min
①10V13525
②10103025
③1010V250
(3)表中V1=_______mL，V2=_______mL。
(4)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
(5)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为2min，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=________mol·L－1·min－1。
【答案】1.00 35 25 2.00 大理石规格 0.01mol/(L·s) 0～70 5 30 ②和③①和② 0.025
【分析】
I.(1)(I)实验①和②探究浓度对反应速率的影响，硝酸的浓度应该不同；
(Ⅱ)实验①和③探究温度对反应速率的影响，温度应该不同；
(Ⅲ)中实验①和④，大理石的规格不同，则其它条件应该相同；
(2)先根据图象，求出生成二氧化碳的物质的量，然后根据反应：CaCO3+2HNO3＝
Ca(NO3)2+CO2↑H2O，求出消耗的硝酸的物质的量，再由v(HNO3)=c
t
求出反应速率，物
质浓度越大，反应速率越快。
II.(3)由控制变量法可知，应控制溶液的总体积相同；
(4)实验1、2的温度相同，实验2、3的浓度相同；
(5)结合v=c
t
、速率之比等于化学计量数之比计算。
【详解】
(1)(I)由于①和②探究浓度对反应速率的影响，故硝酸的浓度不同，a应该是1.00mol/LHNO3；
(Ⅱ)由于①和③探究温度对反应速率的影响，故应该温度不同，b应该选35℃；
(Ⅲ)实验①和④的大理石规格不同，其它反应条件相同，探究的是固体物质的表面积对反应速率的影响，故c为25℃，d是2.00mol/L，e是固体物质的表面积，即大理石规格；
(2)由图可知70至90s，CO2生成的质量为m(CO2)=0.95g-0.84g=0.11g，物质的量为
n(CO2)=
0.11
44/
m g
M g mol
==0.0025molmol，根据反应CaCO3+2HNO3＝Ca(NO3)2+CO2↑H2O，
可知消耗HNO3的物质的量为n(HNO3)=2×0.0025mol=0.005mol，又由于硝酸溶液体积为
0.025L，所以HNO3减少的浓度△c(HNO3)=
0.005mol
V0.025L
n
==0.2mol/L，反应的时间
t=90s-70s=20s，所以HNO3在70～90s范围内的平均反应速率为
v(HNO3)=c0.2mol/L
t20s
==0.01mol/(L?s)；在大理石与硝酸的反应中，随着反应的进
行，硝酸的浓度逐渐减低，在0～70s、70s～90s、90s～200s各相同的时间段里，浓度最大的是0～70s，所以反应速率最大的时间段是0～70s；
Ⅱ.(3)实验2混合液的总体积为10mL+10mL+30mL=50mL，则V1=50mL-10mL-35mL=5mL，V2=50mL-10mL-10mL=30mL；
(4)探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满足此条件的实验编号是：②和③；探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同，其他条件完全相同的实验编号是①和②；
(5)草酸的物质的量n(H2C2O4)=0.60mol/L×0.005L=0.003mol，高锰酸钾的物质的量
n(KMnO4)=0.10mol?L-1×0.01L=0.001mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为0.003mol：0.001mol=3：1，由2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4＝K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O可知草酸过量，高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾的浓度
c(KMnO4)=
0.001mol
V0.05L
n
==0.02mol/L，这段时间内平均反应速率
v(KMnO4)=c0.02mol/L
t2min
==0.01mol/(L?min)，由速率之比等于化学计量数之比可
知，这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=0.01mol/(L?min)×5
2
=0.025mol/(L?min)。
【点睛】
本题考查化学反应速率的影响因素及反应速率的计算，注意信息中提供的条件及图象的分析及把握控制变量法、速率的影响因素及计算为解答的关键，注意(5)为解答的难点，本题较好的考查学生综合应用知识的能力。
24．某化学兴趣小组的几位同学探究原电池原理的应用时，做了如下的实验：
Ⅰ.原电池原理判断金属的活泼性
(1)实验前，甲同学认为“构成原电池的负极总是较活泼的金属材料”，根据他的判断，两个装置中的Al是________极；实际实验时发现两个装置中的电流表偏转方向不同，则以下的判断正确的是__________
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，故应具体问题具体分析
(2)乙同学设计了如图的实验装置，并测量和绘制了原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化曲线，则图中0~t1阶段，负极材料是______，正极的电极反应式是____________，t1后，外电路中电流方向发生改变，其原因是___________
Ⅱ.原电池原理改变化学反应速率
(3)丙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。实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________________。
(4)丁同学进一步研究硫酸铜用量的多少对反应速率的具体影响，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的时间。
A B C D E F
4mol/LH2SO4/mL30V1V2V3V4V5
饱和CuSO4溶液/mL00.5 2.55V620
H2O/mL V7V8V9V10100
则实验中V1＝________，V6＝________，V9＝________；实验中有的需要加入一定体积的水，其作用是_________；实验结果发现：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4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降的主要原因_________。
【答案】正 AD Al 2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O 开始时Al比Cu活泼，Al作负极，Al在浓硝酸中钝化，表面形成致密的氧化膜后阻止了铝与硝酸的反应，装置中反应转变为铜和浓硝酸的反应，此时铜作负极，铝片作正极，故电流方向发生改变 Ag2SO4 30 10 17.5 确保所有实验中溶液总体积相等，有效控制变量，只研究CuSO4浓度对反应速率的影响
当加入过量的CuSO4溶液后，生成的单质Cu会大量沉积在Zn的表面，减小了Zn与溶液的反应接触面积，反应速率下降
【分析】
Ⅰ.(1)实际发生自发性氧化还原反应的物质，前一装置中金属与氢离子反应，而后一装置中是铝与碱溶液反应，两者发生的反应不同；
(2)乙同学设计的实验装置，铝、铜、浓硝酸构成的原电池，根据测量和绘制原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化曲线，电流先减小，且电流方向改变，后由小变大，开始时Al比Cu 活泼，Al作负极，Al在浓硝酸中钝化，表面形成致密的氧化膜后阻止了铝与硝酸的反应，装置中反应转变为铜和浓硝酸的反应，此时铜作负极，铝片作正极，故电流方向发生改变；
(3)Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液，锌能将Ag2SO4中的银置换出来，银、锌、硫酸构成原电池加快反应速率；
(4)要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同。A 组中硫酸为30mL，那么其它组硫酸量也都为30mL。而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F 组中硫酸铜20mL，水为0，那么总量为20mL，所以V6=10mL，V9=17.5mL，V1=30mL；当加入过量的CuSO4溶液后，生成的单质Cu会大量沉积在Zn的表面，减小了Zn与溶液的反应接触面积，反应速率下降。
【详解】
Ⅰ.(1)实验前，甲同学认为“构成原电池的负极总是较活泼的金属材料”，根据他的判断，铝活泼性比镁弱，两个装置中的Al是正极；实际实验时发现两个装置中的电流表偏转方向不同：
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质，注意实际发生自发性氧化还原反应的物质，前一装置中金属与氢离子反应，而后一装置中是铝与碱溶液反应，两者发生的反应不同，故A正确；
B．镁的金属性一定比铝的金属性强，故B错误；
C．两实验的反应实质不同，不能得出：“金属活动性顺序已过时，已没有实用价值”的结论，故C错误；
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，故应具体问题具体分析，故D 正确；