湖南省湖南师范大学附属中学高中化学第六章化学反应与能量测试试题及
答案
一、选择题
1．可逆反应2NO 22NO＋O2在恒容密闭容器中进行，下列情况达到平衡状态的是
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②混合气体的平均相对分子质量不再改变
③NO2、NO、O2的反应速率之比为2∶2∶1
④混合气体的颜色不再改变
⑤混合气体的密度不再改变
A．①②④B．②③⑤C．①②⑤D．①②④⑤
【答案】A
【分析】
根据平衡状态的两个重要特征来判断：（1）v（正）=v（逆）；（2）混合物中各组成成分的百分含量不变。
【详解】
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，符合特征（1），正确；
②该反应前后气体的化学计量数之和不相等，当达到平衡时，气体的物质的量不变，则混合气体的平均摩尔质量不再改变，正确；
③用NO2，NO，O2表示的反应速率的比为2：2：1的状态，说明了反应中各物质的转化量的关系，不符合，错误；
④NO2是红棕色气体，颜色不变时说明NO2的浓度保持不变，符合特征（2），正确；
⑤在恒容密闭容器中，该体系的ρ始终保持不变，不能说明是否达到平衡状态，错误；
答案选A。
2．工业合成氨反应在催化剂表面的反应历程及能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．合成氨的正、逆反应的焓变相同
B．若使用催化剂，生成等量的NH3需要的时间更短
C．在该过程中，N原子和H原子形成了含有非极性键的氨气分子
D．合成氨反应中，反应物断键吸收能量大于生成物形成新键释放的能量
【答案】B
【详解】
A．在可逆反应中，正反应和逆反应的焓变数值相同，但符号相反，A错误；
B，使用催化剂，化学反应速率加快，生成等量的NH3需要的时间更短，B正确；
C ．N 原子和H 原子吸引电子的能力不同，形成的是极性键，C 错误；
D ．根据图示，合成氨反应是放热反应，因此反应物断键吸收的能量小于生成物形成键释放的能量，D 错误； 答案选B 。
3．化学反应中能量变化，通常表现为热量的变化，如Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 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 。
4．下列反应属于氧化还原反应，而且△H ＞0的是( ) A ．铝片与稀H 2SO 4的反应 B ．22Ba(OH)8H O ?与4NH Cl 的反应 C ．灼热的木炭与CO 2的反应 D ．甲烷在O 2中的燃烧反应
【答案】C 【详解】
A ．铝片与稀H 2SO 4的反应中有元素化合价的变化，反应属于氧化还原反应；反应发生放出热量，反应属于放热反应，故△H ＜0，A 不符合题意；
B ．22Ba(OH)8H O ?与4NH Cl 反应吸收热量，属于吸热反应；反应过程中元素化合价没有发生变化，故反应属于非氧化还原反应，B 不符合题意；
C ．灼热的木炭与CO 2反应产生CO ，反应发生吸收热量；反应过程中有元素化合价的变化，反应属于氧化还原反应，C 符合题意；
D ．甲烷在O 2中的燃烧，放出热量，属于放热反应；反应过程中有元素化合价的变化，因此反应属于氧化还原反应，D 不符合题意； 故合理选项是C 。
5．下列有关反应速率的说法正确的是（ ）
A ．用铁片和稀硫酸反应制氢气时，改用98%的硫酸可以加快反应速率
B ．100mL2mol/L 的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变
C ．SO 2的催化氧化反应是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率变慢
D ．汽车尾气中的NO 和CO 可以缓慢反应生成N 2和CO 2，减小压强反应速率变慢 【答案】D
【详解】
A. 稀硫酸改为98%的硫酸，铁在浓硫酸中钝化而不能产生氢气，A错误；
B. 100mL2mol/L的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，氯化钠不反应，但稀释了盐酸，氢离子浓度下降，故反应速率下降，B错误；
C. 所以升高温度，反应速率加快，C错误；
D. 有气体参加的反应，减小压强反应速率变慢，D正确；
答案选D。
6．反应2SO 2+O22SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mo1/（L.s），则这段时间为( )
A．0.1s B．2.5s C．5s D．10s
【答案】C
【详解】
根据反应方程式2SO 2+O22SO3，一段时间后SO3的浓度增加了0.4mol?L-1，那么氧气的
浓度必然减少0.2mol?L-1，根据v(O2)=0.2
t
=0.04mol?L-1?s-1，t=5s，故选C。
7．原电池是化学电源的雏形。关于如图所示原电池的说法正确的是
A．能将电能转化为化学能
B．电子从锌片经导线流向铜片
C．锌片为正极，发生氧化反应
D．铜片上发生的反应为Cu2+＋2e－=Cu
【答案】B
【分析】
Zn、Cu和稀硫酸构成原电池中，锌为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Zn-2e-═Zn2+，铜为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，电池工作时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，内电路中阳离子移向正极Cu，阴离子移向负极Zn，据此解答。
【详解】
Zn、Cu和稀硫酸构成原电池中，锌为负极，发生失去电子的氧化反应，铜为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为2H++2e?=H2↑，电池工作时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，
A.原电池是将化学能转化为电能的装置，故A错误；
B. Zn、Cu和稀硫酸构成原电池中，锌为负极，铜为正极，电池工作时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，故B正确；
C. Zn、Cu和稀硫酸构成原电池中，锌为负极，铜为正极，负极上发生失去电子的氧化反应，故C错误；
D. 原电池中，铜为正极，电极反应式为2H++2e?=H2↑，故D错误；
故答案选：B。
8．反应Ⅰ：CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g) ΔH1＝－175.6 kJ·mol-1反应
Ⅱ：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH2＝＋218.4 kJ·mol-1假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是( )
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】
反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，因为B、C两图中反应Ⅰ的生成物总能量高于反应物总能量，而反应Ⅱ的生成物总能量低于反应物总能量，则B、C错误。由题意知：反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2)，则反应Ⅰ的活化能较大，则A错误、D正确，故选D。
9．下列关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是（）
A．图1所示的装置能将化学能转变为电能
B．图2所示的反应为吸热反应
C．中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
D．化学反应中能量变化的根本原因是化学键的断裂与生成
【答案】D
【详解】
A．图1所示的装置没形成闭合回路，不能形成原电池，没有电流通过，所以不能把化学能转变为电能，选项A错误；
B．图2所示的反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，选项B错误；
C．中和反应是放热反应，所以反应物总能量大于生成物总能量，选项C错误；
D．化学反应总是伴随着能量变化，断键需要吸收能量，成键放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，选项D正确；
答案选D。
10．298K时，合成氨反应的热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol，在该温度下，取1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器内反应。下列说法正确的是( ) A．在有催化剂存在的条件下，反应放出的热量为92.4 kJ
B．有无催化剂该反应放出的热量都为92.4 kJ
C．反应放出的热量始终小于92.4 kJ
D．若再充入1 mol H2，到达平衡时放出的热量应为92.4 kJ
【答案】C
【解析】
该反应为可逆反应，正向不可能进行到底，所以1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量始终小于92.4 kJ，C正确。
11．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IV A族，所以A错。
B. Y的气态氢化物为NH3，氨水中发生+-
32324
NH+H O NH H O NH +OH，还有33
NH(g)NH (aq)，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。
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)＋O2(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．电化学在日常生活中用途广泛，图甲是镁-次氯酸钠燃料电池，电池总反应为Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2↓，图乙是含Cr2O72-的工业废水的处理。下列说法正确的是
A．图甲中发生的还原反应是Mg2++ClO-+H2O+2e-=Cl-+Mg(OH)2↓
B．图乙中Cr2O72-向惰性电极移动，与该极附近的OH-结合，转化成Cr(OH)3除去
C．图乙电解池中，若有0.84 g阳极材料参与反应，则阴极会有168 mL（标准状况）的气体产生
D．若图甲燃料电池消耗0.36 g镁产生的电量用以图乙废水处理，理论上可产生1.07g氢氧化铁沉淀
【答案】A
【详解】
A．该原电池中，镁作负极，负极上镁失电子发生氧化反应，负极反应为Mg-2e-=Mg2+，电池反应式为Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2↓，正极上次氯酸根离子得电子发生还原反应，则总反应减去负极反应可得正极还原反应为Mg2++ClO-+H2O+2e-=Cl-+Mg(OH)2↓，A正确；B．图乙中惰性电极为阴极，Fe电极为阳极，则Cr2O72-离子向金属铁电极移动，与亚铁离子发生氧化还原反应生成的金属阳离子与惰性电极附近的OH-结合转化成Cr(OH)3除去，B 错误；
C．图乙的电解池中，阳极反应式是Fe-2e-＝Fe2+，阴极反应式是2H++2e-=H2↑，则n（Fe）=
0.84
56/
g
g mol
=0.015mol，阴极气体在标况下的体积为0.015mol×22.4L/mol＝0.336L，C错误；
D．由电子守恒可知，Mg～2e-～Fe2+，由原子守恒可知Fe2+～Fe(OH)3↓，则n（Mg）
=
0.36
24/
g
g mol
=0.015mol，理论可产生氢氧化铁沉淀的质量为0.015mol×107g/mol=1.605g，D
错误；
答案选A。
14．根据反应KMnO4＋FeSO4＋H2SO4→MnSO4＋Fe2(SO4)3＋K2SO4＋H2O(未配平)设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法不正确的是( )
A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应
B．忽略溶液体积变化，Fe2(SO4)3浓度变为1.5 mol/L，则反应中转移的电子为0.1 mol C．甲烧杯中的电极反应式：MnO4-＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O
D．电池工作时，盐桥中的K+向甲烧杯中移动
【答案】B
【详解】
A. 在乙池中，Fe2+-e-=Fe3+，则石墨b是原电池的负极，发生氧化反应，A正确；
B. Fe2(SO4)3浓度变为1.5 mol/L，则反应生成的Fe2(SO4)3为0.5 mol/L ×0.2L=0.1mol，由Fe2+生成的Fe3+为0.2mol，则反应中转移的电子为0.2mol，B错误；
C. 甲烧杯中，MnO4-得电子转化为Mn2+，电极反应式为MnO4-＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O，C 正确；
D. 电池工作时，甲烧杯中阳离子减少，所以盐桥中的K+向甲烧杯中移动，D正确。
故选B。
15．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
16．将V 1mL 1.0 mol?L -1NaOH 溶液和V 2mL 未知浓度的HCl 溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如下图所示(实验中始终保持V 1+V 2=50 mL)。下列叙述正确的是
A ．做该实验时环境温度为 22℃
B ．该实验表明热能可以转化为化学能
C ．HCl 溶液的浓度约是 1.5 mol?L -1
D ．该实验表明有水生成的反应都是放热反应 【答案】C 【详解】
A ．由图可知，温度为 22℃时，已经加入了5mLNaOH 溶液，而中和反应为放热反应，则该实验开始温度低于22℃，故A 错误；
B ．由图可知该反应是一个放热反应，表明化学能可以转化为热能，故B 错误；
C ．由图可知，NaOH 溶液体积为30mL 时，溶液温度最高，说明NaOH 溶液和HCl 溶液恰好完全反应，由V 1+V 2=50 mL 可知HCl 溶液的体积为20mL ，由反应方程式可知V 1c (NaOH)= V 2c (HCl)，解得c (HCl)为1.5 mol?L -1，故C 正确；
D ．八水合氢氧化钡与氯化铵反应有水生成，该反应是吸热反应，故D 错误； 故选C 。
17．向某密闭容器中加入0.3 mol A 、0.l mol C 和一定量的B 三种气体，一定条件下发生如下反应：()
()()3A g B g +2C g 0 ΔH<，各物质的浓度随时间变化如图所示[t 0～t 1阶段
的c （B ）变化未画出]，下列说法中正确的是（ ）
A ．若t 1=15s ，则用A 的浓度变化表示t 0～t 1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L -l ·s -1
B ．t 1时该反应达到平衡，A 的转化率为60%
C ．该容器的容积为2L ，B 的起始的物质的量为0.02 mol
D ．t 0～t 1阶段，此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ ，该反应的热化学方程式为：
()
()()-13A g B g +2C g H=-50a kJ mol ??
【答案】B 【详解】
A ．t 0～t 1阶段，A 的浓度变化为0.15-0.06=0.09 mol·L －1，t 0～t 1阶段的平均反应速率为
-1-10.09mol/L
=0.006mol L s 15s
??，A 错误；
B ．t 1时该反应达到平衡， A 的转化率为=0.09/0.15×100%=60%，B 正确；
C ．根据反应()
()()3A g B g +2C g 可知，反应达平衡后，?c(A)=0.09 mol·L －1, ?c(B)=0.03
mol·L －1,由图像可知反应达平衡后，c(B)=0.05 mol·L －1，所以B 的起始的浓度为0.02 mol·L －1
，B 的起始的物质的量为0.02mol/L×2L=0.04 mol ，C 错误；
D ．t 0～t 1阶段，?c(A)=0.09 mol·L －1，?n(A)=0.09×2 mol =0.18 mol ，此时放热a kJ ，如果有3mol A 完全反应，放热为50
a 3
kJ ，即()()()-150
3A g B g +2C g H=-
a kJ mol 3
??，D 错误； 答案选B 。
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=1.0/0.8/
10
mol L mol L
min
-
=0.02mol/L?min，实验4X的反应速率
=1.0/0.4/
10
mol L mol L
min
-
=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．向BaCl2溶液中通入SO2气体，溶液仍然澄清；若将BaCl2溶液分盛在两支试管中，一只试管加稀HNO3,另一只加NaOH溶液，然后再通入SO2气体，结果两支试管都有白色沉淀产生。由此得出的下列结论中不合理
．．．的是
A．SO2是酸性氧化物、SO2具有还原性
B．两支试管中的白色沉淀不是同种物质
C．BaCl2既能跟强酸、又能跟强碱反应，具有两性
D．升高pH时，SO2水溶液中SO32-浓度增大
【答案】C
【分析】
根据SO2的化学性质（酸性氧化物的性质、还原性）分析判断。
【详解】
SO2与水反应生成的H2SO3是弱酸，故SO2通入BaCl2溶液不会生成BaSO3和HCl。SO2通入BaCl2和稀硝酸的混合溶液中，SO2被稀硝酸氧化为SO42-，再与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀；SO2通入BaCl2和NaOH的混合溶液中，SO2与NaOH反应生成Na2SO3和水，再与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。故A、B项正确，C项错误。H2SO3水溶液中存在两步电离，升高pH时，促进电离，SO32-浓度增大，D项正确。
本题选C。
【点睛】
SO2有较强的还原性，稀硝酸有强氧化性，两者能发生氧化还原反应。
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．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置：
（1）上述3个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是________(填装置序号)。
（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管中加入适量了Ba(OH)2溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是
_________________________________。说明该反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。
（3）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在丙试管中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_________________。
②若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水________(填“一定是放热反应”、“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是_________________________________________。（4）至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2＋2H2O===4KOH＋3O2↑)是放热反应还是吸热反应。
方法①：选择装置________(填装置序号)进行实验；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。【答案】Ⅲ左端液面降低，右端液面升高放热产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱可能是放热反应某些物质(如NaOH固体)溶于水放热，但不是放热反应Ⅰ(或Ⅱ) 放热
【分析】
（1）装置Ⅰ和Ⅱ都可以分别通过右边装置中液面变化、是否有气泡判断反应是吸热还是放热，而装置Ⅲ是将生成的气体直接通入水中，无法判断该反应是吸热还是放热反应；（2）酸碱中和反应为放热反应，反应放出的热使锥形瓶中温度升高，气体体积增大，据此判断U型管中液面的变化；
（3）钠与水的反应为放热反应，温度升高导致大试管中气体受热压强增大，烧杯中有气泡产生，冷却后体积减小，压强减小，导管中会形成水柱；M溶于水放出热量，不一定为化
学变化，则不一定属于放热反应；
（4）利用装置Ⅰ或Ⅱ都可以验证该反应为放热反应；棉花燃烧，证明反应中放出大量热，该反应为放热反应。 【详解】
（1）装置Ⅰ可通过U 形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热。装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应；
（2）氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U 型管左端液柱降低，右端液柱升高；
（3））①若M 为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放热的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段水柱；
②若观察到烧杯里产生气泡，说明M 溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的反应不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应，如浓硫酸溶于水会放出热量，但是不属于放热反应；
（4）证明超氧化钾与水的反应是放热反应还是吸热反应：方法①：选择上述装置Ⅰ（或Ⅱ）进行实验，Ⅰ装置右边U 型管中左端液柱降低，右端液柱升高（或烧杯中导管中有气泡放出），证明该反应为放热反应；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应放出大量热，使棉花燃烧，证明该反应是放热反应。
22．将浓度均为1
0.01mol L -?的22H O 、24H SO 、KI 、223Na S O 溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原
理进行探究。资料：该“碘钟实验”的总反应为2-+2-2223462H O +2S O +2H =S O +2H O 。反应分两步进行，反应A 为-+
2222H O +2I +2H =I +2H O ，反应B 为……
（1）反应B 的离子方程式是_________________________。对于总反应，I -的作用相当于_______。
（2）为证明反应A 、B 的存在，进行实验Ⅰ。
a ．向酸化的22H O 溶液中加入试剂X 的水溶液，溶液变为蓝色。
b ．再向得到的蓝色溶液中加入23Na SO 溶液，溶液的蓝色褪去。 试剂X 是_______________。
（3）为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅱ、实验Ⅲ。（溶液浓度均为
10.01mol L -?）
①实验Ⅲ中，x 、y 、z 所对应的数值分别是______________________________。 ②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是____________________________________________。
（4）为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响，进行实验Ⅳ。（溶液浓度均为
10.01mol L -?）
试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A 与反应B 速率的相对快慢关系，解释实验Ⅳ未产生颜色变化的原因：________________________________________。
【答案】2--2-22346I +2S O =2I +S O 催化剂 淀粉、碘化钾 8、3、2 其他条件不变，增大
氢离子浓度可以加快反应速率 由于()()222231
n H O :n Na S O <2
，v(A) “碘钟实验”分反应2222H O 2I 2H I 2H O -+++=+、22 22346I 2S O 2I S O --+=+两步进行， 实验采取控制变量方法，探究氢离子浓度对反应速率的影响，仅改变加入硫酸的体积来进行实验。反应物的浓度越高，反应速率越快。 【详解】 （1）“碘钟实验”总反应的化学方程式为222223462H O 2S O 2H S O 2H O -+- ++=+， 该反应分两步进行，反应A 为2222H O 2I 2H I 2H O -+ ++=+， 则总反应减去反应A 可得反应B 的离子方程式为22 22346I 2S O 2I S O --+=+； 通过反应A 、反应B 可知，I -在反应前后质量不变，化学性质不变， 因此在该反应中的作用是作催化剂。 （2）22H O 具有氧化性，会将KI 氧化为2I ，淀粉溶液遇2I 变为蓝色，2I 具有氧化性，会将223S O - 氧化为2 46S O ，2I 被还原为I -。所以试剂X 是淀粉，KI 。 （3）①为便于研究，在反应中要采用控制变量方法，即只改变一个反应条件，其他条件都相同，根据表格数据可知，实验Ⅲ与实验Ⅱ相比硫酸溶液的体积减小，为保证其他条件都 相同，而且混合后总体积相同，实验Ⅲ中，8x =，3y =，2z =。 ②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是在其他条件不变时，溶液中氢离子浓度越大，反应速率越快。 （4）由反应A 、B 方程式可得，在达到平衡时，应有n （H 2O 2）:n （Na 2S 2O 3）=1:2,对比实验Ⅱ、实验Ⅳ，可知其他量没有变化，溶液总体积相同，22H O 溶液的体积减小， 223Na S O 溶液的体积增大，()()222231 H O :Na S O 2 n n < ，结果未出现溶液变为蓝色的现象，说明(A)(B)v v <，导致不能出现溶液变蓝的现象。 23．2MnO 是中学实验中的常用试剂。 实验1：甲同学设计图1装置探究硫和氯的非金属性相对强弱。 （1）A 装置中发生反应的化学方程式为________。B 装置的作用是除去2Cl 中的HCl ，则B 中的试剂是__________（填名称），D 装置的作用是___________。 （2）实验过程中，C 中产生浅黄色沉淀，写出C 中反应的离子方程式：____________。通过实验证明氯的非金属性比硫强，则从原子结构角度的合理解释是____________。 实验2：乙同学设计如下实验探究影响双氧水分解反应速率的外界因素。 实验 30%的双氧水/mL 温度/℃ 2MnO /g 收集等体积的2O 所用时间/s ① 20mL 25 0 a ② 20mL 25 1 b ③ 20mL 35 c （3）若a>b 且实验②反应后2MnO 的质量和化学性质不变，则实验结论是__________。 （4）设计实验①和③的目的是____________。 实验3：为了探究在二氧化锰作用下，双氧水分解反应是放热反应还是吸热反应，进行如下实验，装置如图2所示： （5）实验中，观察到图2烧杯中产生气泡，由此推知图3中_____________（填“甲”或“乙”）能反映双氧水分解反应的能量变化。 【答案】2222MnO 4HCl() MnCl Cl 2H O ++↑+加热 浓 饱和食盐水 防倒吸、吸收尾 气中的氯气 22Cl S =S 2Cl - - +↓+ 氯原子的最外层电子数比硫多，氯原子的半径小于硫，氯的得电子能力比硫强 其他条件相同时，2MnO 能加快反应速率 探究温度对双氧水分解反应速率的影响 甲 【分析】 实验1：甲同学利用图1装置探究硫和氯的非金属性相对强弱，A 装置产生的氯气中含HCl 气体，通过B 装置除去2Cl 中的HCl 后，氯气进入C 装置，和Na 2S 发生置换反应产生浅黄色浑浊，可证明氯的非金属性比硫强，D 是尾气处理装置，同时球形干燥管可以防倒吸； 实验2：通过变量控制，分别探究了催化剂、温度对双氧水分解反应速率的影响； 实验3：通过观察导管处是产生气泡还是产生一段水柱，探究：在二氧化锰作用下双氧水分解反应是放热反应还是吸热反应； 【详解】 (1)据分析A 装置中产生了氯气，则发生反应的化学方程式为： 2222MnO 4HCl() MnCl Cl 2H O ++↑+加热 浓；B 装置的作用是除去2Cl 中的HCl ，则 B 中的试剂是饱和食盐水，实验中有多余的氯气是大气污染物，故需除去，D 装置中球形干燥管可以防倒吸，故D 装置的作用是防倒吸、吸收尾气中的氯气； (2)实验过程中，C 中产生浅黄色沉淀为S ，是氯气和Na 2S 发生置换反应产生的，则反应的离子方程式：22Cl S =S 2Cl - - +↓+，据此证明氯的非金属性比硫强，从原子结构角度的合理解释是：氯和硫具有相同的电子层数，氯原子的最外层电子数比硫多，氯原子的半径小于硫，故氯的得电子能力比硫强； (3)实验2：①②实验中，双氧水分解反应的其余条件均相同，①中没有加2MnO ②加了1g 2MnO ，若a>b 且实验②反应后2MnO 的质量和化学性质不变，则实验结论是其他条件相同时，2MnO 能加快反应速率； (4)①③实验中，双氧水分解反应的其余条件均相同，唯一的差别是温度：①温度为 25℃、③温度为35℃，故设计实验①和③的目的是：探究温度对双氧水分解反应速率的影响； (5)实验3中，观察到图2烧杯中产生气泡，则锥形瓶内气体受热膨胀，故双氧水分解反应是放热反应，则推知图3中甲能反映双氧水分解反应的能量变化。 【点睛】 掌握探究实验的要素是变量控制、读懂并有效提取图示信息并灵活应用是解题的关键。 24．现有如下两个反应：(A)NaOH＋HCl＝NaCl＋H2O (B)2FeCl3＋Fe＝3FeCl2 （1）根据两反应本质，分别判断能否用于设计原电池____。 （2）如果不能，说明其原因______。 （3）如果可以，请画出实验装置图，注明电解质溶液名称和正负极材料，标出电子流动方向和电流方向，写出电极反应式。____。 _____是正极，正极反应式：_____； _____是负极，负极反应式：_____。 【答案】(A)不能(B)可以 (A)不是氧化还原反应，没有发生电子的转移 Cu(或C) 2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋ Fe Fe－2e－＝Fe2＋ 【详解】 （1）原电池为放热的氧化还原反应，可用于设计原电池的是：(A)不能(B)可以。 答案为：(A)不能(B)可以 （2）A不能的原因是：(A)不是氧化还原反应，没有发生电子的转移。 答案为：(A)不是氧化还原反应，没有发生电子的转移 （3）B可以，实验装置图如下： Cu(或C)是正极。答案为：Cu(或C) 正极反应式：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋。 答案为：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋ Fe是负极。答案为：Fe 负极反应式：Fe－2e－＝Fe2＋。 答案为：Fe－2e－＝Fe2＋ 25．我校化学兴趣小组选择“铝丝和盐酸反应的快慢与什么因素有关”的课题开展探究。Ⅰ．甲同学分别用相同质量和大小的铝丝和足量稀盐酸反应的三组实验数据： (1)能表明盐酸浓度对反应快慢有影响的实验编号是：______。 (2)如果把实验②中温度提高至25℃，请你推出铝丝消失时间(用t表示)的取值范围 ______： (3)该实验除了用铝丝消失的时间来衡量反应的快慢外，你还能提出________方法来衡量该反应的快慢。 Ⅱ．乙同学在200mL稀盐酸中加入适量的铝粉，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)求2～3分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率为___mol·L-1·min-1。 (2)哪一时间段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min)反应速率最小_，原因是__。 (3)哪一时间段的反应速率最大__，原因是_______。 Ⅲ．丙同学将稀盐酸换成稀硫酸进行实验，发现铝丝与稀硫酸反应现象不明显。 SO 的存在减慢了Al与H+的反应速率。 他提出假设：2 4 请你设计实验验证他的假设______。 【答案】①② 80 【详解】 I．(1)实验①和实验②反应温度不同，盐酸的质量分数相同，两种实验对比可以表明盐酸浓 度对反应快慢有影响； (2)如果把实验②中温度提高至25℃，则反应速率要比20℃时要快，所以铝丝消失时间小于300s；但由于其温度小于30℃，所以消失时间要大于第③组，所以80 (3)铝和盐酸反应生成氢气，所以还可以通过观察产生气泡的快慢来衡量反应的快慢；Ⅱ．(1)2～3分钟时间段产生的氢气的体积为232mL-120mL=112mL， n(H2)= 0.112L 22.4L/mol =0.005mol，根据元素守恒可知该时段内消耗的n(HCl)=0.01mol，溶液体 积为200mL，所以v(HCl)= 0.01mol 0.2L1min =0.05mol·L-1·min-1； (2)根据表格数据可知0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min生成的氢气体积分别为：50mL、70mL、112mL、58mL、20mL，所以反应速率最小的时段为4～5min；原因是：随着反应的进行，盐酸不断消耗，溶液中c(H+)最小，反应速率最小； (3)根据(2)可知2～3min时反应速率最大，该反应放热，随反应进行温度升高，而此时浓度还较大，温度为主导因素，使该时段内反应速率最大； Ⅲ．实验目的是要验证硫酸根的存在是否减慢了Al和H+的反应，所以可设计两组实验，变量为酸中的阴离子，具体操作为：取两支试管，分别加入同样大小的铝丝和等量的盐酸，再在第一支试管中加入硫酸钠固体，比较生成气泡的快慢。 【点睛】 控制变量法探究影响反应速率的因素时，不同组实验的变量要唯一。 26．汽车排放的尾气为大气污染物之一,目前,可利用以下化学原理处理汽车尾 气:2NO+2CO催化剂2CO2+N2。 (1)写出CO2的结构式____________。 (2)一定条件下,在容积固定的容器中进行上述反应,CO浓度与时间关系如图所示: 则反应速率v(a)、v(b)、v(c)的大小关系是_______。 (3)为研究如何提高该转化过程反应速率,某课题组进行了以下实验探究。 （资料查阅）A．不同的催化剂对同一反应的催化效率不同; B．使用等质量相同的催化剂时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。 （实验设计）课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律,设计了以下对比实验： 实验编号实验目的T/℃NO初始浓 度/(mol/L) CO初始浓 度/(mol/L) 同种催化剂 的比表面积 /(m2/g) c(CO)不变 时所用的时 间/min
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