高中化学苏教版化学反应与能量转化（全国一等奖）

专题综合测评(二)(时间45分钟，满分100分)一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)1．化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气。下列有关说法正确的是()A．该合成中所有的电能和热能全部转化为化学能B．该合成氨过程不属于氮的固定C．空气、水、太阳能均为可再生资源D．断裂N2中的N≡N键会释放出能量【解析】A项，该合成中的能量转化效率没有达到100%；B项，把游离态的氮转变为化合态的氮的过程都属于氮的固定；D项，断裂化学键要吸收能量。【答案】C2．下列图示过程，由太阳能直接转变为化学能的是()A．光伏发电 B．风力发电C．水力发电 D．光合作用【解析】光伏发电是光能转化成电能，A项错误；风力发电是风能转化成电能，B项错误；水力发电是机械能转化成电能，C项错误；光合作用是太阳能直接转变为化学能，D项正确。【答案】D3．燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是()A．甲醇 B．天然气C．液化石油气 D．氢气【解析】从燃料电池反应产物的角度分析。甲醇、天然气和液化石油气作为燃料电池的燃料使用时均产生CO2，而氢气用作燃料电池的燃料，反应产物为H2O，不会对环境产生影响。【答案】D4．一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是()A．该反应的化学方程式为3B＋4D6A＋2CB．反应进行到1s时，v(A)＝v(D)C．反应进行的6s内，B的平均反应速率为mol·(L·s)－1D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等【解析】由图可知，B、C为反应物，A、D为生成物，由于各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比，Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝6∶3∶4∶2，所以化学方程式为3B＋4C6A＋2D，A项错误；不论在什么时候，用各物质表示的速率之比都等于化学计量数之比，故B、D项错误。【答案】C5．一定温度下，10mLmol·L－1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如表所示。t/min0246810V(O2)mL下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A．0～6min的平均反应速率：v(H2O2)≈×10－2mol·(L·min)－1B．6～10min的平均反应速率：v(H2O2)＜×10－2mol·(L·min)－1C．反应至6min时，c(H2O2)＝mol·L－1D．反应至6min时，H2O2分解了50%【解析】根据题目信息可知，0～6min，生成22.4L(标准状况)氧气，消耗molH2O2，则v(H2O2)≈×10－2mol·(L·min)－1，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6min时，剩余molH2O2，此时c(H2O2)＝mol·L－1，C项错误；反应至6min时，消耗molH2O2，转化率为50%，D项正确。【答案】C6．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2【解析】电解过程中产生氢气和氧气，因此可看作电解过程中只电解了水，即电解水型。HCl、CuCl2是电解电解质型，CuSO4是放氧生酸型，NaBr是放氢生碱型。【答案】C7．在一定温度下，某体积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是()【导学号：31792070】A．体系的压强不再发生变化B．v正(CO)＝v逆(H2O)C．生成nmolCO的同时生成nmolH2D．1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键【解析】选项A，由于该反应是一个气体体积增大的反应，当体系的压强不再发生变化时，说明反应达到化学平衡状态；选项B，根据v正(CO)＝v逆(H2O)，可知CO的消耗量等于其生成量，说明反应达到化学平衡状态；选项D,1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键，即消耗1molH2，同时消耗了1molH2O，可知H2的消耗量等于其生成量，说明反应达到化学平衡状态。【答案】C8．据报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程如下图所示。下列说法中不正确的是()A．状态Ⅰ→状态Ⅲ是放热过程B．该过程中，CO没有断键形成C和OC．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O生成了CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程【解析】根据能量—反应过程的图像知，状态Ⅰ的能量高于状态Ⅲ的能量，该过程是放热过程，A项正确；根据状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以看出整个过程中CO中的C和O形成的化学键没有断裂，B项正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O生成了CO2，而不是与氧气的反应，C项正确，D项错误。【答案】D9．胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得：101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出kJ热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出kJ的热量。下列热化学方程式的书写中正确的是()A．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－kJD．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－kJ【解析】该反应为放热反应，A项错误；反应热单位为kJ·mol－1，C、D两项错误。【答案】B10．按下图装置实验，若x轴表示负极流出的电子的物质的量，则y轴应表示()【导学号：31792071】①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A．①③ B．③④C．①②④ D．②【解析】在这个原电池中，负极：Fe－2e－=Fe2＋，正极：Ag＋＋e－=Ag，使b棒增重，溶液中c(NO3－)不变。答案选D。【答案】D11．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()甲乙A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上的Fe3＋被还原C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极【解析】由反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2可知，反应开始时，甲中Fe3＋发生还原反应，乙中I－发生氧化反应；当电流计读数为零时，则反应达到了平衡状态，此时在甲中溶入FeCl2固体，平衡向逆反应方向移动，乙中I2发生还原反应，则乙中石墨电极为正极，答案选D。【答案】D12．某同学组装了如图所示的电化学装置，其中电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，下列说法正确的是()A．装Al2(SO4)3溶液的烧杯是原电池，其余两个为电解(电镀)池B．盐桥中电子从右侧流向左侧C．电极Ⅱ逐渐溶解D．电极Ⅳ的电极反应：Cu2＋＋2e－=Cu【解析】由原电池的构成条件及题意可知，图中左、中两个烧杯中电解质溶液、盐桥和外电路组成1个原电池，右边烧杯为电解(或电镀)池，A错误；Ⅰ中较活泼的Al电极为负极，Ⅱ中较不活泼的Cu为正极，外电路(导线)中电子从左流向右，内电路(含盐桥)中带正电的阳离子从左侧流向右侧，带负电的阴离子从右侧流向左侧，内电路中无电子的定向移动，B正确；负极反应式为Al－3e－=Al3＋，则电极Ⅰ逐渐溶解或被腐蚀，而作为正极的Ⅱ则受到保护，C错误；Ⅲ为阴极，内电路中带正电的铜离子移向阴极，则阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，Ⅳ是阳极，则阳极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，D错误。【答案】D二、非选择题(本题包括3小题，共52分)13．(14分)某可逆反应从0～2分钟进行过程中，在不同反应时间各物质的量的变化情况如图所示。(1)该反应的反应物是________，生成物是________。(2)化学方程式为_______________________。(3)反应开始至2分钟时，________(“能”或“不能”)用C表示反应速率。若能，其反应速率为________，若不能，则其原因为________________。(4)2分钟后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化，说明在这个条件下，反应已达到了________状态。【解析】(1)由反应的图象可知，在反应的过程中，A、B的物质的量逐渐减小，C的物质的量逐渐增大，所以A、B是反应物，C是生成物。(2)根据速率之比等于反应的化学计量数之比可以得到，该反应的化学方程式是2A＋B2C。(3)由于反应速率是浓度的变化量和时间的变化量的比值，所以由于反应容器的体积未知，所以不能求算反应浓度变化，所以无法求算反应的速率。(4)由于各物质的物质的量不再发生变化了，所以反应达到了化学平衡状态。【答案】(1)A、BC(2)2A＋B2C(3)不能无体积，无法求出浓度变化值(4)平衡14．(18分)某同学为了探究锌与盐酸反应过程的速率变化，他在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如表所示(累计值)：时间/min12345氢气体积/mL50120232290310(1)哪一时间段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min)反应速率最大？________，原因是_________________。(2)哪一时间段的反应速率最小________，原因是_____________。(3)求2～3min时间段以盐酸的浓度变化表示的该反应速率是________。(4)如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：A.蒸馏水、溶液、溶液、溶液、溶液，你认为可行的是________(填序母)。【解析】(1)由表中的数据知，反应速率在2～3min时最大，原因是Zn与HCl反应放热，使溶液的温度升高。(2)由表中的数据知，反应速率在4～5min时最小，原因是随着反应的进行，c(H＋)减小。(3)n(H2)＝eq\fL,L·mol－1)＝mol，Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑molmol则Δc＝eq\fmol,L)＝mol·L－1v(HCl)＝eq\f(ΔcHCl,Δt)＝eq\fmol·L－1,1min)＝mol·(L·min)－1。(4)加入C，NOeq\o\al(－,3)在酸性溶液中与Zn反应不产生H2；加入D，Cu2＋与Zn反应使生成的H2减少；加入E，COeq\o\al(2－,3)消耗H＋，使生成的H2也减少。【答案】(1)2～3min该反应是放热反应，此时温度高(2)4～5min此时H＋浓度小(3)mol·(L·min)－1(4)A、B15．(20分)根据下列原电池的装置图，回答问题：(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋设计成如上图所示的原电池装置，则负极A极材料为_____________，正极B极材料为_____________，溶液C为_____________。(3)用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：①则d电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为：__________________。②若线路中转移2mol电子，则上述燃料电池，消耗的O2在标况下的体积为____________L。【解析】(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，电极反应为Fe－2e－=Fe2＋，A为正极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为2H＋＋2e－=H2↑；氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液pH升高。(2)将反应Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋设计成上图所示的原电池装置，Cu元素的化合价由0价升高到＋2价，失电子作原电池的负极，则负极A极材料为Cu，正极B极材料为石墨，Fe3＋在正极得电子发生还原反应，溶液C用可溶性铁盐，即含Fe