1、第二章 化学反应与能量热点突破深化提升知识点一化学反应中的能量1.(2018潍坊高一检测)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。由此可知( )A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B.该反应中,热能转化为产物内部的能量C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.反应物中化学键断裂吸收的能量少【解析】选 B。醋酸逐渐凝固,说明 NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低,因此该反应为吸热反应,反应物中化学键断裂吸收的热量多于生成物中化学键形成放出的热量,A、D 错误。吸热反应中反应物吸收能量,得到的生成物内能增加,B 正确;吸热
2、反应中,反应物的总能量低于生成物的总能量,C 错误。2.下列分析正确的是 ( )A.将氯气通入 H2O2和 NaOH 的混合溶液中,发出红光,说明反应物的总能量低于生成物的总能量,放出热量B.1 mol H2在氯气中完全燃烧,放出 180 kJ 热量,则键能(E)的关系为 E(HH)=180 kJ+2E(HCl)-E(ClCl)C.干燥的碘粉与铝粉混合无明显现象,滴上一滴水会冉冉升起紫色的碘蒸气,最后得到白色 AlI3。说明碘和铝发生的反应是放热反应D.精确实验测得 H2O 在常温下也能微弱电离:H 2O H+OH-,该过程是放热过程【解析】选 C。A项,反应物的总能量应该高于生成物的总能量;
3、B 项,正确的关系式是 E(HH)=2E(HCl)-E(ClCl)-180 kJ,注意是键能和能量的关系;C 项,I 2发生了升华,说明该反应放出了热量;D 项,电离过程破坏化学键是吸热的。3.(2018珠海高一检测)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol 化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和 P4O6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能(kJ/mol): PP:198,PO:360,OO:498,则反应 P4(白磷)+3O 2 P4O6的反应 ( )A.放出 1 638 kJ 热量B.吸收 1 638 kJ 热量C.放出 126 kJ 热量D
4、.吸收 126 kJ 热量【解析】选 A。由反应方程式知,该反应的能量变化包括 1 mol P4、3 mol O2断裂键吸收的能量和 1 mol P4O6成键放出的能量。由各物质的分子结构知 1 mol P4含 6 mol PP键,3 mol O2含 3 mol OO键,1 mol P4O6含 12 mol PO键,故断裂键吸收的总能量为 198 kJ6+498 kJ3=2 682 kJ,形成键放出的总能量为 360 kJ12=4 320 kJ,即该反应放出 4 320 kJ-2 682 kJ=1 638 kJ 的热量。知识点二原电池的工作原理及应用1.(2018滁州高一检测)如图所示,两电极
5、一极为碳棒,一极为铁片,若电流表的指针发生偏转,且 a 极上有大量气泡生成,则以下叙述正确的是 ( )A.a 为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸B.b 为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C.a 为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为硫酸D.b 为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液【解析】选 C。Fe、C 形成的原电池中,负极铁失去电子,变成 Fe2+,由于a 极上有大量气泡生成,所以正极(C)电极反应为 2H+2e- H2,a为正极,是碳棒;b 为负极,是铁片;电解质溶液为硫酸。2.(2018铜陵高一检测)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,其电极分别为 Ag2O 和 Zn,电解质溶液为 K
6、OH 溶液,总反应方程式为Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2,下列说法中不正确的是 ( )A.原电池放电时,负极上发生反应的物质是 ZnB.负极发生的反应是 Zn+2OH-2e- Zn(OH)2C.工作时,负极区溶液 c(OH-)减小D.溶液中 OH-向正极移动,K +、H +向负极移动【解析】选 D。根据总反应方程式 Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2分析化合价变化可知,Zn 在负极上失电子,Ag 2O 在正极上得电子,电解质溶液为 KOH 溶液,所以负极反应为 Zn+2OH-2e- Zn(OH)2,正极反应为 Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-。在负极区,O
7、H -被消耗,溶液碱性减弱,溶液中的 OH-向负极移动,正极区生成 OH-,溶液碱性增强。3.为了探究原电池的工作原理,某化学学习小组设计了一组实验,其装置如图所示:回答下列问题:(1)根据原电池原理填写下表:装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向甲乙丙丁戊(2)电极类型除与电极材料的性质有关外,还与_有关。 (3)根据上述电池分析,负极材料是否一定参加电极反应?_(填“是” “否”或“不一定”),请举例说明:_ _。 (4)指出下列电池的放电过程中,电解质溶液酸碱性的变化:甲_,丙_,戊_。填酸性(或碱性)增强(或减弱)【解析】(1)电池甲:在稀硫酸中,镁比铝活泼,镁为负极,发生氧化反应
8、,铝为正极,H +在铝极上发生还原反应;乙电池:铁比铂活泼,铁为负极;丙电池:在氢氧化钠溶液中,铝与 NaOH 溶液反应,铝失去电子,发生氧化反应,Al 3+与 NaOH 溶液反应生成 Al 和水;丁电池:常温下,浓硝酸使铝钝化,铜溶解,铜为负极;戊电池是燃料电池,氢气与氧气反应,氢气发生氧化反应,在碱溶液中生成水,氧气发生还原反应。(2)通过 比较 甲、丙电池可知,电极都是铝、镁,由于电解质溶液不同,故电极名称不同,即电极类型与电极材料、电解质溶液都有关。(3)大多数 电 池的负极材料参与反应发生氧化反应,燃料电池的负极材料不参与反应,可燃物如氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等在负极区发生氧化反应
9、。(4)根据溶液中离子参加反应情况判断溶液酸碱性的变化。答案:(1)装置序号正极 负极反应式阳离子移动方向甲 Al Mg-2e- Mg2+ 铝极乙 Pt Fe-2e- Fe2+ 铂极丙 Mg 镁极丁 Al Cu-2e- Cu2+ 铝极戊 石墨H2-2e-+2OH-2H2O石墨(2)电解 质溶液的性 质(3)不一定 上述五个原 电池中,戊装置的负极材料没有参与反应,其他电池的负极发生了氧化反应(4)酸性减弱 碱性减弱 碱性减弱知识点三化学反应速率的比较与计算1.反应 4A(s)+5B(g) 4C(g)+6D(g)在 10 L 密闭容器中进行,半分钟后,D 的物质的量增加了 0.45 mol,则下
10、列说法正确的是 ( )A.半分钟时 v(B)=0.001 5 molL-1s-1B.半分钟内 v(A)=0.001 0 molL-1s-1C.半分钟内 v(C)=0.001 0 molL-1s-1D.半分钟内 v(D)=0.045 molL-1s-1【解析】选 C。化学反应速率是平均速率,不是瞬时速率,A 错误;固体或纯液体无法表示化学反应速率,B 错误;v(D)= =0.001 5 molL-1s-1,则 v(C)= v(D)= 0.001 5 molL-1s-1=0.001 0 molL-1s-1,C 正确、D 错误。2.(2018衡阳高一检测)将气体 A、B 置于固定容积为 2 L 的密
11、闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g) 2C(g)+2D(g),反应进行到 10 s末,测得 A 的物质的量为 1.8 mol,B 的物质的量为 0.6 mol,C 的物质的量为 0.8 mol,则:(1)用 C 表示 10 s 内反应的平均反应速率为_。 (2)反应前 A 的物质的量浓度是_。 (3)10 s 末,生成物 D 的浓度为_。 (4)若改变下列条件,生成 D 的速率如何变化_(填“增大”“减小”或“不变”)。 编号 改变的条件 生成 D 的速率 降低温度 增大 A 的浓度 使用催化剂恒容下充入 Ne(不参与体系反应)【解析】 3A(g) + B(g) 2C(g) + 2D(
12、g)初始物质的量/mol 3.0 1.0 0 0转化物质的量/mol 1.2 0.4 0.8 0.810 s 末物 质的量/mol 1.8 0.6 0.8 0.8(1)v(C)= =0.04 molL-1s-1;(2)c(A)= =1.5 molL-1;(3)c(D)= =0.4 molL-1;(4)降低温度,反应速率减小;增大反应物浓度、使用催化剂,反应速率增大;恒容条件下充入稀有气体,反应物的浓度不变,反应速率不变。答案:(1)0.04 molL-1s-1(2)1.5 molL-1 (3)0.4 molL-1(4)减小 增大 增大 不变知识点四化学反应速率的有关图象及反应限度1.(2018
13、成都高一检测)一定条件下,将 NO2与 SO2以体积比 12 置于密闭容器中发生反应 NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是( )A.体系压强保持不变B.混合气体颜色保持不变C.SO3和 NO 的体积比保持不变D.每消耗 1 mol SO3的同时生成 1 mol NO2【解析】选 B。反应 NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)是体积不变的可逆反应,因此 A项不能说明;颜色的深浅与气体的浓度大小有关,而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体,所以混合气体颜色保持不变时即说明 NO2的浓度不再发生变化,因此 B项可以说明;SO 3和 NO
14、 是生成物,因此在任何情况下二者的体积比总是满足 11,C 项不能说明;SO3和 NO2一个作为生成物,一个作为反应物,因此在任何情况下每消耗 1 mol SO3的同时必然会生成 1 mol NO2,因此 D项也不能说明。2.一定温度下,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 =_。 (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 11B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化C.混
15、合气体的总物质的量不随时间的变化而变化D.单位时间内每消耗 a mol N,同时生成 b mol ME.混合气体的压强不随时间的变化而变化【解析】(1) 化学 计量数之比等于物质的量的变化量之比,所以 ab=(8 mol-2 mol)(5 mol-2 mol)=21,该反应的化学方程式为 2N(g) M(g)。(2)v(M)= = molL-1min-1。(3)达到平衡状态时,各组分的浓度不再发生变化,物质的量之比不变,不能说明物质的量相等,A 选项错误;该反应的反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,反应前后,混合气体的质量始终不变,B 选项错误;该反应为气体体积减小的反应,若反应没有达到
16、平衡状态,反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小,当该量不再发生变化时,则说明反应达到了平衡状态,C 和 E 选项正确;消耗a mol N 和生成 b mol M 都表示的是正反应速率,没有体现逆反应速率的大小,不能说明反应达到了平衡状态,D 选项错误。答案:(1)2 (2) molL-1min-1 (3)C、E【补偿训练】用 6 g CaCO3与 100 mL 稀盐酸反应制取少量的 CO2,反应过程中生成的 CO2的体积(已折算为标准状况)随反应时间变化的情况如图所示。下列说法正确的是 ( )A.OE 段表示的平均反应速率最快,可能的原因是该反应是放热反应B.EF 段用 HCl 浓度的减
17、小表示的该反应的平均反应速率为 0.2 molL-1min-1C.在 F 点收集到的 CO2的体积最大D.在 G 点以后收集的 CO2的量不再增多,原因是稀盐酸已反应完全【解析】选 D。由图可知,1 min 内,EF 段生成的二氧化碳的体积最多,故 EF 段反应速率最快,故 A错误;由图可知 EF 段生成的二氧化碳体积为 672 mL-224 mL=448 mL,二氧化碳的物质的量为 =0.02 mol,根据方程式 CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H2O 可知,n(HCl)=2n(CO 2)=20.02 mol=0.04 mol,故用盐酸表示该反应的平均反应速率为 =0.4 molL-1min-1,故 B错误;曲线上点的纵坐标的值即为该点收集的二氧化碳的体积,由图可知 G 点收集的二氧化碳最多,故 C错误;根据反应CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H2O,6 g CaCO3完全反应生成二氧化碳应该是 1.344 L,而 G 点是 784 mL,说明 CaCO 3未反应完,盐酸完全反应,故 D 正确。
