人教高一化学第六章 化学反应与能量知识点总结及答案.docx
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人教高一化学第六章化学反应与能量知识点总结及答案
人教高一化学第六章化学反应与能量知识点总结及答案
一、选择题
1.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=8Li2Sx(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0.02mol电子,负极材料减重0.14g
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。
2.下列过程中ΔH小于零的是()
A.Ba(OH)2与NH4Cl固体混合B.氯化铵分解得氨气
C.碳酸钙分解得二氧化碳D.实验室制备氢气
【答案】D
【分析】
根据常见的放热反应有:
所有的物质燃烧、金属与酸或水反应、中和反应、铝热反应、绝大多数化合反应等;
常见的吸热反应有:
绝大数分解反应,个别的化合反应(如C和CO2),Ba(OH)2•8H2O与氯化铵的反应。
【详解】
ΔH小于零的反应为放热反应。
A.Ba(OH)2•8H2O晶体和NH4Cl混合反应,是吸热反应,选项A不符合;
B.氯化铵受热分解得氨气和氯化氢,属于吸热反应,选项B不符合;
C.碳酸钙高温受热分解得二氧化碳和碳酸钙,属于吸热反应,选项C不符合;
D.实验室制备氢气是利用金属锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,属于放热反应,选项D符合;
答案选D。
3.运用推理、归纳、类比、对比的方法得出下列结论,其中合理的是
A.铝的金属活动性比铁强,则铝制品比铁制品更易锈蚀
B.水和过氧化氢的组成元素相同,则二者的化学性质相同
C.Na+、Mg2+、Cl-的最外层电子数均为8,由此得出离子的最外层电子数均为8
D.同温下分解氯酸钾,加催化剂的反应速率更快,说明催化剂可以改变反应速率
【答案】D
【详解】
A.铝的金属活动性比铁强,但铝制品比铁制品更耐腐蚀,因为在铝制品表明能形成一层致密的氧化膜,A错误;
B.水和过氧化氢的组成元素相同,二者的化学性质不相同,B错误;
C.Na+、Mg2+、Cl-的最外层电子数均为8,但离子的最外层电子数不一定均为8,例如铁离子等,C错误;
D.同温下分解氯酸钾,加催化剂的反应速率更快,说明催化剂可以改变反应速率,D正确;
答案选D。
4.如图所示进行实验,下列说法不正确的是
A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转
D.装置乙中负极的电极反应式:
Zn-2e-===Zn2+
【答案】B
【详解】
A.装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气,装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,铜片作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,所以甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生,故A正确;
B.装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气没有形成原电池,故B错误;
C.装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,所以锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转,故C正确;
D.装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,锌片的活泼性大于铜片的活泼性,所以锌片作负极,负极上锌失电子发生氧化反应,电极反应式:
Zn-2e-═Zn2+,故D正确;故选B。
【点睛】
准确理解原电池原理是解题关键,装置甲的锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气,装置乙中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,锌片的活泼性大于铜片的活泼性,所以锌片作负极,负极上锌失电子发生氧化反应,铜片作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,据此分析。
5.完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,已知为了完全吸收生成的二氧化碳,消耗掉8mol•L-1的氢氧化钠溶液50mL,则1mol无水乙醇的燃烧放出的热量不可能是
A.10QB.10Q~5QC.大于10QD.5Q
【答案】C
【详解】
n(NaOH)=0.05L×8mol/L=0.4mol,则由CO2~2NaOH~Na2CO3,可知n(CO2)=0.2mol,则n(C2H6O)=0.5×n(CO2)=0.1mol,放出的热量为Q,所以1mol乙醇完全燃烧放出的热量为10Q,由CO2~NaOH~NaHCO3可知,n(CO2)=0.4mol,则n(C2H6O)=0.5×n(CO2)=0.2mol,放出的热量为Q,所以1mol乙醇完全燃烧放出的热量为5Q,若二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸氢钠和碳酸钠的混合物,则乙醇燃烧放出的热量介于5Q~10Q之间,所以选项C不符合;故答案选C。
6.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。
7.氯化钾固体溶于水时,溶液温度变化不显著的原因是()
A.溶解过程中只发生了水合作用
B.溶解过程中只发生了扩散作用
C.溶解过程中没有发生热效应
D.水合过程放出的热量与扩散过程吸收的热量接近
【答案】D
【详解】
A.氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用,故A错误;
B.氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用,故B错误;
C.氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用,扩散过程吸收能量、水合过程释放能量,故C错误;
D.氯化钾固体水合过程放出的热量与扩散过程吸收的热量接近,所以溶液温度变化不显著,故D正确;
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6.5g,外电路转移0.1mole-
【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:
,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6.5g,外电路转移0.2mole-,故D错误;
故选:
C。
9.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应
,下列不能说明该反应已达到平衡状态的是()
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2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=
。
10.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。
11.反应:
2X(g)+Y(g)
2Z(g)在不同温度和压强下的产物Z的物质的量和反应时间t的关系如图所示,下列判断正确的是()
A.P1>P2T1>T2ΔH<0
B.P1>P2T1C.P1T2ΔH>0
D.P10
【答案】A
【详解】
根据温度对反应速率的影响可知,压强均为P2时,温度越高,反应速率越大,则达到平衡用的时间越少,曲线的斜率越大,故有:
T1>T2;
根据压强对反应速率的影响可知,温度均为T2时,压强越大,反应速率越大,则达到平衡用的时间越少,曲线的斜率越大,先拐先平压强大,故有:
P1>P2,
比较T1P2与T2P2两曲线,温度越高Z物质的量越少说明升温平衡逆向进行,正反应为放热反应,△H<0;
故答案为A。
【点睛】
图象问题解题步骤:
(1)看懂图象:
①看面(即弄清纵坐标与横坐标的意义);②看线(即弄清线的走向和变化趋势);③看点(即弄清起点、拐点、交点、终点的意义);④看是否要作辅助线(如等温线、等压线);⑤看定量图象中有关量的多少;
(2)联想规律:
联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
12.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.920kJB.557kJC.436kJD.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=-484kJ/mol,设1molH-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。
13.科学家近期研发出如图所示的水溶液锂离子电池体系,下列有关叙述错误的是
A.b电极不可用石墨替代Li
B.正极反应为:
Li1-xMn2O4+xLi++xe-=LiMn2O4
C.电池总反应为:
Li1-xMn2O4+xLi=LiMn2O4
D.放电时,溶液中Li+从a向b迁移
【答案】D
【分析】
锂离子电池中,b为Li,失去电子,作负极,LiMn2O4为正极;充电时Li+在阴极得电子,LiMn2O4在阳极失电子,据此分析。
【详解】
A.C不能失电子,故b电极不可用石墨替代Li,A项正确;
B.正极发生还原反应,Li1-xMn2O4得电子被还原,电极反应为:
Li1-xMn2O4+xLi++xe-=LiMn2O4,B项正确;
C.Li失电子,Li1-xMn2O4得电子,生成的产物为LiMn2O4,电池的总反应为:
Li1-xMn2O4+xLi=LiMn2O4,C项正确;
D.放电时,阳离子移动到正极,即从b向a迁移,D项错误;
答案选D。
14.已知反应:
NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g),起始时向某密闭容器中通入1molNO2、2molS18O2,.反应达到平衡后,下列有关说法正确的是:
A.NO2中不可能含18OB.有1molN18O生成
C.S18O2的物质的量不可能为0.8molD.SO2、SO3、NO、NO2均含18O时,说明该反应达到平衡
【答案】C
【详解】
A.NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)反应到达平衡后,化学平衡是一个动态平衡,故NO2中可能含18O,A错误;
B.NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)该反应是可逆反应,NO2的转化率小于100%,故生成N18O的物质的量小于1mol,B错误;
C.反应物的物质的量变化量之比等于化学计量数之比,又因为NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)这个反应是可逆反应,NO2的转化率小于100%,故平衡时S18O2的物质的量大于1.0mol,C正确;
D.反应物、生成物的物质的量不在随着时间的改变而改变,当SO2、SO3、NO、NO2均含18O时,不能说明反应达到平衡,D错误;
答案选C。
【点睛】
对应可逆反应,反应物的转化率小于100%,生成物的产率小于100%,化学平衡是一个动态平衡,达到平衡后,同种物质的正、逆反应速率相等且都大于0。
15.光电池在光照条件下可产生电流,如图装置可以实现光能源的充分利用,双极性膜可将水解离为H+和OH-,并实现其定向通过。
下列说法不正确的是()
A.该装置可利用光能实现水的分解
B.光照过程中阴、阳极区溶液中的pH均基本不变
C.再生池中的反应为2V2++2H+
2V3++H2↑
D.每有1molOH-通过双极性膜,可产生5.6L(标准状况)的O2
【答案】B
【分析】
由图上电子的移动方向可知右侧电解池的阳极,反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极反应式为2V3++2e-=2V2+,双极性膜可将水解离为H+和OH-,由图可知,H+进入阴极,OH-进入阳极,放电后的溶液进入再生池中在催化剂条件下发生反应放出氢气,反应方程式为2V2++2H+
2V3++H2 ↑。
【详解】
A.由图可知,该装置将光能转化为化学能并分解水,故A正确;
B.双极性膜可将水解离为H+和OH-,由图可知,H+进入阴极,OH-进入阳极,则双极性膜可控制其两侧溶液分别为酸性和碱性,则光照过程中阴、阳极区溶液中的pH均发生改变,故B错误;
C.由分析知,再生池中的反应为2V2++2H+
2V3++H2↑,故C正确;
D.阳极区反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,每有1molOH-通过双极性膜,生成0.25molO2,其标准状况下体积为5.6L,故D正确;
故答案为B。
16.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭真空容器中(容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到平衡:
NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)。
可以判断该反应已经达到平衡的是
A.2v(NH3)=v(CO2)B.容器中总压强不变
C.容器中混合气体的平均相对分子质量不变D.容器中氨气的体积分数不变
【答案】B
【详解】
A.当v(NH3)正=v(NH3)逆或v(NH3)正=2v(CO2)逆时,即该反应正反应和逆反应速率相等,已经达到平衡,2v(NH3)=v(CO2)不能表明正反应和逆反应速率相等,故A错误;
B.随着NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)不断进行,容器中总压强会有变化,当总压强不变时,则能表明气体总的物质的量、各成为的物质的量不再变化,该反应已经达到平衡,故B正确;
C.容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变,因为混合气体是氨气和二氧化碳按物质的量之比为2:
1混合而成,故C错误;
D.容器中混合气体是氨气和二氧化碳按物质的量之比为2:
1混合而成,氨气的体积分数始终为66.67%,故D错误;
答案选B。
17.一定条件下,对于可逆反应:
X(g)+3Y(g)
2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为0,单位mol/L),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.08mol/L,则下列判断不正确的是
A.c1∶c2=1∶3B.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:
3D.c2的取值范围为0<c2<0.42mol/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
,
,若从逆反应建立平衡,则,
,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c2<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。
18.某化学反应2X(g)
Y(g)+Z(g)在4种不同条件下进行,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度(mol·L
-1)随反应时间(min)的变化情况如下表:
实验
序号
时间
浓度
温度
0
10
20
30
40
50
60
1
800℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800℃
1.0
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800℃
c
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
820℃
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
下列说法不正确的是()
A.c>1.0
B.实验2可能使用了催化剂
C.实验3比实验2先达到化学平衡状态
D.前10分钟,实验4的平均化学反应速率比实验
1的大
【答案】C
【详解】
A.实验3达到平衡X的浓度大于实验1,温度相同,达到平衡说明X起始浓度C大于1.0mol/L,故A正确;
B.实验2和实验1达到相同的平衡状态,但实验2所需时间短说明可能使用了催化剂,催化剂改变反应速率不改变化学平衡,故B正确;
C.依据图表数据分析,实验3在40min时X浓度不变达到平衡,实验2在20min时达到平衡,实验2达到平衡快,故C错误;
D.实验4和实验1在10分钟都未达到平衡,依据化学反应速率概念计算,实验1X的反应速率=
=0.02mol/L•min,实验4X的反应速率=
=0.06mol/L•min,所以实验4反应速率大于实验1,故D正确;
故选C。
【点睛】
解答时应注意如下几点:
(1)反应达到平衡的过程是(以起始生成物浓度为0为例):
①开始:
反应物浓度最大,生成物浓度为0,正反应速率最大,逆反应速率为0;②过程中:
反应物浓度不断减小,生成物浓度不断增大,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大;③平衡时:
反应物浓度和生成物浓度都达到平衡,保持不变,正逆反应速率也保持不变;
(2)化学平衡研究的对象是可逆反应,因此不可能完全转化;达到化学平衡时,正逆反应速率相等,但不为零。
19.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如下图所示,其中X形成化合物种类最多,下列说法正确的是:
X
Y
Z
W
A.X位于第二周期IV族
B.Y的气态氢化物的水溶液中只存在两个平衡状态
C.W的最高价氧化物是太阳能电池和电脑芯片中不可缺少的材料
D.常温下,将Z单质投入到Y的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液中,无明显现象
【答案】D
【分析】
短周期元素X、Y、Z、W,根据元素在周期表中的位置知,X和Y属于第二周期元素、Z和W属于第三周期元素,其中X形成化合物种类最多,则X是C元素,那么Y是N元素、Z是Al元素、W是Si元素
【详解】
A.X是C元素,位于第二周期IVA族,所以A错。
B.Y的气态氢化物为NH3,氨水中发生
,还有
,故存在3个平衡状态,所以B错。
C.W的最高价氧化物是SiO2,不是太阳能电池和电脑芯片中不可缺少的材料,所以C错。
D.Z单质是Al,Y的最高价氧化物对应的水化物是浓硝酸,常温下,Al和浓硝酸发生钝化现象,所以D对。
20.瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害,一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时,可以通过传感器显示。
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流向电极a
B.电极b是正极,O2-由电极a流向电极b
C.电极a的反应式为:
CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
D.当固体电解质中有1molO2-通过时,电子转移4mol
【答案】C
【详解】
A、电子不能在电池内电路流动,只能在外电路中流动,故A错误;
B、电极b氧气得电子,生成O2-,而电极a需要O2-作为反应物,故O2-由正极(电极b)流向负极(电极a),故B错误;
C、甲烷所在电极a为负极,电极反应为:
CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O,故C正确;
D、1molO2得4mol电子生成2molO2-,故当固体电解质中有1molO2-通过时,电子转移2mol,故D错误;
故选C。
【点晴】
本题考查了化学电源新型电池的原电池原理应用。
瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图乙所示,其中的固体电解质是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移动.电子在外电路转移,通甲烷气体的为负极,通空气一端为正极,电池总反应为CH4+2O2=CO2+H2O,正极反应为:
O2+4e-=2O2-,负极反应为:
CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O。
主要理解电池电解质不是在水溶液中的氧化还原反应,电解质是固体,O2-可以在其中自由移动,是本题的关键。
二、实验题
21.某兴趣小组进行“活泼金属与酸反应”的实验,将5.4g的铝片投入500mL0.5mol·L-1的硫酸溶液中,下图为反应产生氢气速率与反应时间的关系图。
(1)下列关于图像的说法不正确的是(填序号,下同);
①a→b段产生H2加快可能是表面的氧化膜逐渐溶解,加快了反应速率
②b→c段产生H2较快可能是该反应放热,导致温度升高,加快了反应
③c以后,产生H2速率逐渐下降可能是铝片趋于消耗完全
(2)其他条件不