化学反应与能量

第2章 化学反应与能量

一、选择题(本题包括18个小题，每小题3分，共54分)

1．(2015·河北省正定高一下学期月考) 下列变化属于吸热反应的是( )

①液态水汽化 ②将胆矾加热变成白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰

A ．①②④ C ．①④⑤

B ．②③ D ．②④

【解析】 ①水液体吸收热量变气体属于物理变化。②CuSO4·5H2O 胆矾即五水硫酸铜，CuSO 4·5H2O===CuSO4＋5H 2O 属分解反应。结晶水的失去需要吸收热量，所以是吸热反应。③浓硫酸稀释放热。④氯酸钾分解制氧气，是吸热反应。⑤化合反应，是放热反应。故选②④。

【答案】 D

2．下列设备工作时，将化学能转化为热能的是( )

化学能；C 项是太阳能转化成热能；D 项是化学能转化为热能。

【答案】 D

3．(2015·山西省浮山高一下学期期中) 下列说法正确的是( ) A ．反应条件是加热的反应都是吸热反应

B ．化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化 C ．物质燃烧不一定是放热反应 D ．放热的化学反应不需要加热就能发生

【解析】 A ．反应条件是加热的反应不一定是吸热反应，例如铝热反应，故A 错误；B. 化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化，B 正确；C. 所有的燃烧都是放热反应，故C 错误；D. 放热反应有的需要加热有的不需要加热，例如：铜与氧气反应，故D 错误，此题选B 。

【答案】 B

4．(2015·武汉市部分重点高一下学期期中) 关于化学反应中的能量变化，下列说法中不正确的是( )

A ．燃烧反应都是放热反应

B ．对于可逆反应：aA(g)＋bB(g) bC(g)＋dD(g)，如果正反应放热，逆反应一定吸热 C ．氢气燃烧生成水是一个放热的化学反应，说明1 mol H2的能量高于1 mol H2O 的能量 D ．只有氧化还原反应才可以设计为原电池

【解析】 所有的燃烧都是放热反应，A 对，不选；可逆反应正反应是吸热反应，那么逆反应就是放热反应，B 对，不选；放热反应是所有的反应物的总能量比所有的生成物高，不能比较单一的反应物和生成物的能量高低，C 错，选C ；原电池一定有电子的转移，所以只有氧化还原反应才可以设计成原电池，D 对。

【答案】 C

5．(2015·河北省广平县一中高一4月月考) 根据化学反应的实质是旧键断裂、新键形成的观点，下列变化没有发生化学键断裂的是( )

A ．电解水

B ．干冰受热直接变成气体 C ．HCl 溶解于水

D ．打雷放电时，O 2变成O 3

【解析】 A ．电解水时既有化学键的断裂，也有化学键的生成，属于化学变化，A 错误；B. 干冰受热直接变成气体属于CO 2的升华，没有化学键的断裂，也没有化学键的生成，是物理变化，B 正确；C.HCl 溶解于水电离出氢离子和氯离子，有化学键的断裂，但没有化学键的生成，C 错误；D. 打雷放电时，O 2变成O 3时既有化学键的断裂，也有化学键的生成，属于化学变化，D 错误，答案选B 。

【答案】 B

6．(2015·广东省汕头市金山高二月考) 对于反应H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g)的能量变化描述正确的是( )

A ．成键过程中吸收能量

B ．断键过程中吸收能量，成键过程中释放能量 C ．断键过程中释放能量

D ．断键过程中释放能量，成键过程中吸收能量

【解析】 化学反应H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g)为放热反应，断键过程中吸收能量大于成键过程中释放能量，选B 。

【答案】 B

7．(2015·山西省浮山高一下学期期中) 铜­锌原电池如图所示，电解质溶液为稀硫酸，下列说法不正确的是(

)

A ．铜电极上发生还原反应 B ．锌电极是原电池的负极 C ．电子从铜极经过外电路流向锌极 D ．锌电极上的反应为Zn －2e ===Zn

－

2＋

【解析】 原电池中，Zn 是负极，Cu 做正极，稀硫酸是电解质，A. 正极得电子，发生还原反应，故A 正确；B.Zn 是负极，B 正确；C. 电子从负极经过外电路流向正极，故C 错误；D. 负极失电子，故D 正确，此题选C 。

【答案】 C

8．(2015·山西省浮山高一下学期期中) 实验室用3.0 mol·L的硫酸溶液与锌粒反应制取氢气。下列措施中可能加大反应速率的是( )

A ．适当降低温度 B ．将锌粒改为锌粉

C ．将所用硫酸换成98%的浓硫酸 D ．加入少量醋酸钠固体

【解析】 A ．降低温度减慢速率，A 不符合；B. 锌粒改为锌粉增大接触面积，加快速率，B 符合；C. 锌与硫酸反应的实质是与酸中的H 反应，浓硫酸中大多是分子，H 少，故反应速率减慢，故C 不符合；D. 加入醋酸钠不影响，故D 不符合，此题选B 。

【答案】 B

9．(2015·武汉市部分重点高一下学期期中) 一定条件下，将A 、B 、C 三种物质各1 mol通入一个密闭容器中发生反应：2A ＋B 2C ，达到化学反应限度时，B 的物质的量可能是( )

A ．1.5 mol C ．0.5 mol

B ．1 mol D ．0

＋

＋

－1

【解析】 如果反应向正向进行，最大的进行程度是A 全部反应，此时B 剩余0.5 mol；如果反应向逆向进行，最大的进程程度是C 全部反应，生成0.5 mol B，B 的总量为1.5 mol。由于反应不能完全进行，故B 的物质的量介于0.5 mol到1.5 mol之间，故选B 。

【答案】 B

10．(2015·四川省大竹县文星高一4月月考) 下列有关化学反应速率的说法中，正确的是( )

A ．100 mL 2 mol/L盐酸与锌反应时，加入100 mL氯化钠溶液，生成氢气的速率不变 B ．对于可逆反应2CO ＋2NO N 2＋2CO 2，使用合适的催化剂，CO 的生成速率和消耗速率都加快

C ．二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，升高温度，正反应速率减慢 D ．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快氢气的产生

【解析】 100 mL 2 mol/L的盐酸与锌反应时，加入100 mL氯化钠溶液，降低氢离子的浓度，生成氢气的速率降低，A 错误；催化剂能同等程度加快正逆反应速率，B 正确；升高温度，正逆反应速率均加快，与反应是放热反应还是吸热反应无关系，C 错误；常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，得不到氢气，D 错误。

【答案】 B

11．(2015·山西省浮山高一下学期期中) 在一定温度下，反应A 2(g)＋B 2(g) 2AB(g)达到反应限度的标志是( )

A ．A 2、B 2和AB 共存

B ．A 2、B 2和AB 的物质的量不再改变 C ．c (A2) c (B2) c (AB)＝1 1 2

D ．A 2和B 2的物质的量之和与AB 的物质的量相等

【解析】 A ．三种物质共存不能说明达到限度，故A 错误；B.A 2、B 2和AB 的物质的量不再改变说明反应达到限度，故B 正确；C. 浓度成比例不能说明反应达到限度，故C 错误；D. 不能说明反应达到限度，故D 错误，此题选B 。

【答案】 B

12．(2015·武汉市部分重点高一下学期期中) 将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH 4) 置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计) ，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH 4(s) 2NH 3(g)＋CO 2(g)。下列可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是( )

A ．2v (NH3) ＝v (CO2) B ．密闭容器中总压强不变

C ．密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变 D ．密闭容器中氨气的体积分数不变

【解析】 化学反应达到平衡的两个标志是：各物质的浓度不再改变、同种物质的消耗速率和生成速率相等。根据反应速率之比等于化学计量数之比，2v (NH3) ＝v (CO2) 等式不成立，A 错；反应是气体体积改变的反应，如果没有达到平衡压强就会改变，压强不变说明气体的生成和消耗速率相等，反应达到了平衡，B 对；反应中生成物是气体，反应物是固体，生成物的质量和物质的量同等程度的增大，所以混合气体的平均摩尔质量保持不变，不能用混合气体的平均摩尔质量来判断平衡，C 错；氨气和CO 2的体积比等于反应的化学计量数之比，故氨气的体积分数保持不变，D 错。

【答案】 B

13．(2015·江西省临川市一中高一下学期期中) 根据下列反应事实：①X＋Y ===X＋Y ；②Z＋2H 2O(冷)===Z(OH)2＋H 2↑；③Z氧化性比X 弱；④由Y 、W 电极组成的电极，Y 电极反应为Y －2e ===Y，可知X 、Y 、Z 、W 的还原性强弱顺序为( )

A ．X ＞Z ＞Y ＞W C ．Z ＞Y ＞X ＞W

B ．Z ＞W ＞X ＞Y D ．Z ＞X ＞Y ＞W

2＋

2＋

－

2＋

2＋

2＋

2＋

2＋

【解析】 根据化学方程式中还原剂的还原性强于还原产物的还原性有：①X＋Y ===X

2＋

2＋

＋Y ，还原性X ＞Y ；②Z＋2H 2O(冷)===Z(OH)2＋H 2↑，Z 还原性较强；③Z氧化性比X 弱，还原性Z ＞X ；④由Y 、W 电极组成的电极，Y 电极反应为Y －2e ===Y，发生氧化反应，说明还原性Y ＞W ；因此还原性Z ＞X ＞Y ＞W 。

【答案】 D

14．(2015·山西省浮山高一下学期期中)2010年4月中旬全球核安全峰会在华盛顿举行，发展核电、制裁核武器发展是会议主题，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是( )

A ．手机上用的锂离子电池属于一次电池

－

2＋

B ．锌锰干电池中，锌电极是负极 C ．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原 D ．太阳能电池的主要材料为二氧化硅

【解析】 A ．锂电池可以反复充放电，必呈二次电池，故A 错误；B. 锌锰干电池中锌失电子，故锌做负极，B 正确；C. 燃料电池中的氢气失电子被氧化，故C 错误；D. 太阳能电池是Si 单质，故D 错误，此题选B 。

【答案】 B

15．根据图中包含的信息分析，下列叙述正确的是(

)

A ．氢气与氯气反应生成1 mol氯化氢气体，反应吸收248 kJ的能量 B ．436 kJ/ mol是指断开1 mol H2中的H —H 键需要放出436 kJ的能量 C ．氢气与氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应放出183 kJ的能量 D ．431 kJ/ mol是指生成2 mol HCl中的H —Cl 键需要放出431 kJ的能量

【解析】 断开化学键需要吸收能量，B 错误；431 kJ·mol是指生成1 mol HCl 中H —Cl 键需要放出431 kJ的能量，D 错误；据图中信息知生成2 mol HCl时能量变化为(436 kJ·mol

－1

－1

＋243 kJ·mol) －2×431 kJ·mol＝－183 kJ·mol，故A 错误，C 正确。 【答案】 C

16．(2015·山东省淄博市一中高一下学期期中)SO 2的催化氧化反应(2SO2＋O 2 2SO 3) 是

－1－1－1

一个放热的反应。如果反应在密闭容器中进行，下列有关说法中正确的是( )

A ．因为反应放热，所以升高温度会使反应速率减慢 B ．通过调控反应条件，SO 2可以100%地转化为SO 3 C ．当SO 2与SO 3的浓度相等时，反应达到平衡 D ．使用催化剂的目的是加快反应速率，提高生产效率

【解析】 A ．升温反应速率加快，错误，不选A ；B. 反应为可逆反应，不可能全部转化，不选B ；C. 当浓度相等时，不能说明反应到平衡，不选C ；D. 使用催化剂，加快反应速度，提高生产效率，正确，选D 。

【答案】 D

17．(2015·四川省大竹县文星高一4月月考) 航天飞船可用肼(N2H 4) 作动力源。已知1 g液态肼和足量的液态过氧化氢反应生成N 2和水蒸气时放出20.05 kJ热量，化学方程式如下：N 2H 4＋2H 2O 2===N2↑＋4H 2O 。下列说法中错误的是( )

A ．该反应中肼作还原剂

B ．此情况下，液态肼燃烧生成1 mol N2时放出的热量为641.6 kJ C ．肼(N2H 4) 分子中只存在极性共价键

D ．该反应的反应物总能量高于生成物的总能量

【解析】 N 2H 4中N 元素为－2价，反应后生成N 2为0价，所以N 元素化合价升高，所以肼作还原剂，故A 正确；燃烧热是指1 mol 纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，1 g 液态肼和足量液态过氧化氢反应生成氮气和水蒸气时放出20.05 kJ 的热量，则1 mol 肼反应放出的热量为32×20.05＝641.6 kJ ，故B 正确；肼(N2H 4) 分子中存在N —H 极性共价键和N —N 非极性共价键，C 错误；根据题意，液态肼和液态过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，是放热反应，因此反应的反应物总能量高于生成物的总能量，故D 正确。

【答案】 C

18．对于a 、b 、c 、d 四块金属片，若a 、b 用导线相连浸泡在稀H 2SO 4中，电子由a 流向b ；c 、d 用导线相连浸泡在稀H 2SO 4时，d 产生大量气泡；a 、c 用导线相连浸泡在稀CuSO 4中时，c 上附着上一层红色物质；d 浸泡在b 的硝酸盐溶液中，置换出b 的单质。由这四种金属的活动顺序由大到小为( )

A ．a ＞b ＞c ＞d C ．c ＞a ＞b ＞d

B ．a ＞c ＞d ＞b D ．b ＞d ＞c ＞a

【解析】 a 、b 用导线相连浸泡在稀H 2SO 4中形成原电池，活泼金属做负极，电子由负极经外电路流向正极，因此活泼性a>b；c 、d 相连浸入稀H 2SO 4中，H 在正极上得电子生成H 2，有气泡生成，所以d 为正极，c 为负极，活泼性c>d；a 、c 相连浸入稀CuSO 4溶液中时，Cu 在正极上得电子生成Cu 附着在正极表面，a 是负极，c 为正极，活泼性a>c；又活泼性d>b，所以四种金属的活动性顺序为a>c>d>b，B 项正确。

【答案】 B

二、非选择题(本题包括5小题，共46分)

19．(2015·武汉市部分重点高一下学期期中)(7分) 如图是某同学设计的放热反应的观察装置，其实验操作步骤如下：

2＋

＋

①按图所示将实验装置连接好；

②在U 形管内加入少量红墨水(或品红溶液) ，打开T 形管活塞，使U 形管内两边的液面处于同一水平面，再关闭T 形管活塞；

③在盛有1.0 g氧化钙的小试管里滴入2 mL左右的蒸馏水，观察现象。 试回答：

(1)实验前必须进行的一步实验操作是________。

(2)实验中观察到的现象是_______________________________________________。 (3)实验中发生的化学反应方程式：_____________________________________。 (4)说明CaO 、H 2O 的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系：______________。 (5)若该实验中CaO 换成NaCl ，实验还能否观察到相同现象？________(填“能”或“否”)。

【解析】 (1)由于实验要通过装置中气压的变化来确定反应是放热反应，所以实验装置要密封，为了确定装置是否密封，实验之前一定要检查装置气密性。(2)由于氧化钙和水的反应是放热的，所以试管内温度升高，气体压强增大，将红墨水往右边压，故看到的现象为：U 形玻璃管里的红墨水(或品红) 会沿开口端上升。(3)CaO和水反应的化学反应方程式为CaO ＋H 2O===Ca(OH)2。(4)氧化钙和水之间的反应是放热反应，放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故CaO 和H 2O 的能量之和大于Ca(OH)2的能量。(5)由于氯化钠和水不反应，混合时能量变化不明显，试管内气体压强变化不明显，故看不到相同的现象。

【答案】 (1)检查装置的气密性 (2)U形管左端液面下降，右端液面上升 (3)CaO＋H 2O===Ca(OH)2

(4)CaO和H 2O 所具有的总能量高于Ca(OH)2总能量 (5)否

20．(11分)Ⅰ.控制变量法是化学实验的一种常用方法。下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据，分析以下数据，回答下列问题：

本实验中实验2和实验3表明________对反应速率有影响，该因素对反应速率的具体影响是：其它条件相同时，________反应速率越快。

(2)我们最好选取实验________(填3个实验序号) 研究锌的形状对反应速率的影响。我们发现在其它条件相同时，反应物间的________反应速率越快。

(3)若采用与实验1完全相同的条件，但向反应容器中滴加少量硫酸铜溶液，发现反应速率明显加快。原因是______________________________。

(4)利用表中数据，可以求得：硫酸的物质的量浓度是________mol/L。

Ⅱ.某温度时，在5 L 的容器中，X 、Y 、Z 三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请通过计算回答下列问题：

(5)反应开始至2 min，Y 的平均反应速率________。

(6)分析有关数据，写出X 、Y 、Z 的反应方程式________________。 【答案】 Ⅰ.(1)反应物本身的性质 温度 温度越高 (2)1、2和4 接触面积越大

(3)锌会置换出少量的金属铜，在该条件下构成了原电池，加快了反应速率 (4)2.0

Ⅱ.(5)0.03 mol/(L·min) (6)X(g)＋3Y(g) 2Z(g)

21．(2015·武汉市部分重点高一下学期期中)(9分) 在2 L 密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)＋O 2(g) 2NO 2(g)体系中，n (NO)随时间的变化如表：

(2)如图中表示NO 2的变化的曲线是________。用O 2表示从0～2 s内该反应的平均速率v ＝________。

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。 a ．v (NO2) ＝2v (O2) b ．容器内压强保持不变 c ．v 逆(NO)＝2v 正(O2) d ．容器内密度保持不变

(4)能使该反应的反应速率增大的是________。

a ．及时分离出NO 2气体 b ．适当升高温度 c ．增大O 2的浓度 d ．选择高效催化剂

【解析】 (1)从表中数据看出，在3 s 时NO 的物质的量不再发生变化，故反应达到平衡，此时NO 的物质的量为0.007 mol ，则NO 的物质的量浓度是0.007 mol/2 L ＝0.0035 mol/L。(2)反应物的浓度随着反应的进行浓度减小，故c 、d 表示的是反应物的变化，c 曲线从0.01 mol/L变为0.004 mol/L，变化了0.006 mol/L，d 曲线从0.005 mol/L变为0.002 mol/L，变化了0.003 mol/L，根据变化量之比等于化学计量数之比，NO 的化学计量数较大，浓度的变化也较大，则c 曲线表示NO 的浓度变化，d 曲线表示O 2的浓度变化；NO 2的化学计量数与NO 相同，故浓度也变化了与NO 的变化相同，则b 表示NO 2的变化，d 曲线从0.005 mol/L变为0.002 mol/L，变化了0.003 mol/L，v (O2) ＝0.003 mol/L÷2 s＝1.5×10 mol/(L·s)。(3)化学反应速率之比等于化学计量数之比，不管在任何时候都有v (NO2) ＝2v (O2) ，不能判断是否达到平衡，a 错；反应是气体体积改变的反应，如果反应没有达到平衡，压强就会发生改变，现压强不变说明气体的生成和消耗速率相等，反应达到了平衡，b 对；根据v 逆(NO)＝2v 逆(O2) 、v 逆(NO)＝2v 正(O2) ，则有v 逆(O2) ＝v 正(O2) ，同种物质的消耗速率和生成速率相等，反应达到了平衡，c 对；反应体系中物质都是气体，故气体的密度不变，d 错。(4)a.及时分离出NO 2气体，使得物质的浓度变小，反应速率减小，错；b. 适当升高温度，反应速率加快，对；c. 增大O 2的浓度，物质的浓度增大，反应加快，对；d. 选择高效催化剂，可以同等程度的加快正逆反应速率，对。选bcd 。

【答案】 (1)0.0035 mol/L (2)b 1.5×10 mol/(L·s) (3)b、c (4)bcd 22．(8分) 用Cl 2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl 。利用反应A ，可实现氯的循环利用。

CuO/CuCl2反应A ：4HCl ＋O 2 400℃2Cl 2＋2H 2O

已知：反应A 中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。

－3

－3

回答下列问题：

(1)H2O 的电子式是________。

(2)断开1 mol H—O 键与断开1 mol H—Cl 键所需能量相差约为________kJ，H 2O 中H —O 键比HCl 中H —Cl 键________(填“强”或“弱”)。

【解析】 (1)水是共价化合物，其电子式为H O H 。(2)设断开1 mol H —Cl 键需要的能量为a kJ ，断开1 mol H —O 键需要的能量为b kJ 。则生成物的总键能－反应物的总键能＝115.6 kJ ，即(2×243＋4b ) －(4a ＋498) ＝115.6，解得b －a ≈32(kJ)。断开1 mol H —O 键比断开1 mol H —Cl 键所需要的能量大，则H —O 键比H —Cl 键强。

·

···

····

【答案】 (1)HO H (3)32 强

23．(2015·经典习题选萃)(11分) 人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。

(1)铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4===2PbSO4＋2H 2O 。 正极电极反应式为______________。

(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl 3＋Cu===2FeCl2＋CuCl 2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为________，当线路中转移0.2 mol电子时，则被腐蚀铜的质量为________g。

(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为______________。

A ．铝片、铜片 B ．铜片、铝片 C ．铝片、铝片

(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是电解质为稀硫酸溶液的氢氧燃料电池原理示意图，回答下列问题：

··

······

①氢氧燃料电池的总反应化学方程式是：________________。

②电池工作一段时间后硫酸溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】 (1)PbO2＋4H ＋SO 4＋2e ===PbSO4＋2H 2O (2)Cu 6.4 (3)B

(4)①2H2＋O 2===2H2O ②减小

＋

2－

－