新教材高中化学化学反应与能量综合素养测评新人教版

08/909/9/第六章综合素养测评(时间：45分钟满分：100分)授课提示：对应学生用书87页一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分，每小题只有一个选项符合题意。)1．据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2Oeq\o(=,\s\up15(激光))2H2↑＋O2↑，下列说法正确的是()A．水的分解反应是放热反应B．氢气是一次能源C．使用氢气作燃料将会增加温室效应D．在这一反应中，光能转化为化学能解析：水的分解反应是吸热反应；H2是二次能源；H2是清洁能源，不会增加温室效应。答案：D2．如图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是()A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)B．前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1C．开始时，正、逆反应同时开始D．2min时，A、B、C的浓度之比为2:3:1解析：根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A正确；前2min，v(A)＝eq\f(0.4mol·L－1－0.2mol·L－1,2min)＝0.1mol·L－1·min－1，B正确；开始时加入的物质为A和B，没有C，C错误；根据图像，2min时，A、B、C的浓度分别为0.2mol·L－1、0.3mol·L－1、0.1mol·L－1，D正确。答案：C3．在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是()A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，电子从a极到b极D．a极上发生了氧化反应解析：显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性a>b(碳棒)，所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：a(负)极：a－ne－=an＋(氧化反应)b(正)极：nH＋＋ne－=eq\f(n,2)H2↑(还原反应)由于正极放电消耗H＋，溶液中c(H＋)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流表流向b极。答案：B4．下列图示变化为吸热反应的是()解析：A项，吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，正确；B项，反应物总能量大于生成物总能量，是放热反应；C项，浓硫酸溶于水放热，该过程发生的是物理变化；D项，锌与稀盐酸的反应是放热反应。答案：A5．下列说法不正确的是()A．原电池负极被氧化B．任何化学反应都能设计成原电池C．化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变D．化学反应达到平衡状态时，只要条件不改变，各物质的浓度就不再改变解析：原电池反应的本质是氧化还原反应，因此非氧化还原反应是不能设计成原电池的。答案：B6．最新报道：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。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．CO和O生成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程解析：A项，CO和O生成CO2是放热反应；B项，观察反应过程的示意图知，该过程中，CO中的化学键没有断裂形成C和O；C项，图中CO和O生成的CO2分子中含有极性共价键；D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程。答案：C7．下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是()A．抗氧化剂B．调味剂C．着色剂D．增稠剂解析：抗氧化剂是防止食品氧化变质的添加剂，使用目的是延缓食品的变质。答案：A8．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是()A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大解析：A项，合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正反应、逆反应的反应速率都增大，但是升高温度对吸热反应的速率影响更大，错误；B项，合成氨反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，正反应、逆反应的反应速率都增大，但是增大压强对气体分子数减小的反应速率影响更大，正确；C项，减小反应物浓度，正反应速率瞬间减小，逆反应速率瞬间不变，错误；D项，加入催化剂，使正反应、逆反应的反应速率同倍增大，错误。答案：B9．一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2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)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9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)≈3.3×10－2mol/(L·min)B．6～10min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2mol/(L·min)C．反应至6min时，c(H2O2)＝0.30mol/LD．反应至6min时，H2O2分解了50%解析：A项，0～6min内，产生n(O2)＝1×10－3mol，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，则v(H2O2)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(\f(2×10－3mol,10×10－3L),6min)≈3.3×10－2moL/(L·min)，故A正确；B项，依照A项解题步骤，可知B项正确；C项，反应至6min时，消耗n(H2O2)为2×10－3mol，剩余c(H2O2)＝eq\f(10×10－3L×0.40mol/L－2×10－3mol,10×10－3L)＝0.2mol/L，故C项不正确；D项，反应至6min时，消耗n(H2O2)为2×10－3mol，占起始物质的量的50%，故D项正确。答案：C10．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键完全断裂时吸收能量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出能量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收能量为()A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ解析：设1molH—H键断裂时吸收能量为xkJ。首先写出化学反应方程式2H2＋O2eq\o(=,\s\up15(点燃))2H2O，然后分析过程，2H—H＋O=Oeq\o(=,\s\up15(点燃))2H—O—H，由过程可知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2molH—H键、1molO=O键，吸收的能量为(2x＋496)kJ；生成2molH2O形成4molH—O键，放出的能量为4×463kJ＝1852kJ，依据能量守恒定律放出能量484kJ＝1852kJ－(2x＋496)kJ，即可求出x＝436。答案：C11．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()A．c(Z)＝0.5mol·L－1B．c(Y2)＝0.5mol·L－1C．c(X2)＝0.2mol·L－1D．c(Y2)＝0.6mol·L－1解析：若反应向正反应方向进行，0.1mol·L－1X2与0.3mol·L－1Y2完全转化可生成0.2mol·L－1Z，这表明平衡时Z的浓度应小于0.4mol·L－1；若反应向逆反应方向进行，0.2mol·L－1Z全部分解转化生成0.1mol·L－1X2和0.3mol·L－1Y2，这表明平衡时X2的浓度应小于0.2mol·L－1，Y2的浓度应小于0.6mol·L－1。答案：B12．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是()A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析：题中所述锌铜原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋；Cu为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，发生还原反应。Zn2＋通过阳离子交换膜向正极移动；乙池溶液中消耗的Cu2＋与由甲池迁移过来的Zn2＋的物质的量相同，则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选C。答案：C二、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(13分)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。请认真观察下图，然后回答下列问题。(1)图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)已知拆开1molH—H键、1molI—I键、1molH—I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、299kJ。则由1mol氢气和1mol碘反应生成HI会________(填“放出”或“吸收”)________kJ的热量。在化学反应过程中，是将________转化为________。(3)下列反应中，属于放热反应的是________(填序号，下同)，属于吸热反应的是________。①物质燃烧②炸药爆炸③酸碱中和反应④二氧化碳通过炽热的碳⑤食物因氧化而腐败⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应⑦铁粉与稀盐酸反应解析：(1)由题图可知反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应为放热反应。(2)H2(g)＋I2(g)=2HI(g)，断裂1molH—H键和1molI—I键需要吸收436kJ＋151kJ＝587kJ热量，生成2molHI放出2×299kJ＝598kJ热量，所以1mol氢气和1mol碘反应生成HI放出11kJ的热量；在化学反应过程中，将化学能转化为热能。(3)应熟悉常见的吸热反应和放热反应：中和反应、燃料的燃烧、有氧参与的氧化还原反应、多数化合反应等属于放热反应；多数分解反应(H2O2分解除外)、二氧化碳通过炽热的碳、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应等属于吸热反应。答案：(1)放热(2)放出11化学能热能(3)①②③⑤⑦④⑥14．(13分)工业合成氨反应：N2＋3H22NH3是一个放热的可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知形成1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键放出的能量分别为436kJ、391kJ、946kJ。则：(1)若1molN2完全反应生成NH3可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ。(2)如果将1molN2和3molH2混合，使其充分反应，放出的热量总小于上述数值，其原因是____________________________。(3)实验室模拟工业合成氨时，在容积为2L的密闭容器内，反应经过10min后，生成10molNH3，则用N2表示的化学反应速率为________mol·L－1·min－1。(4)一定条件下，当合成氨的反应达到化学平衡时，下列说法正确的是________。a．正反应速率和逆反应速率相等b．正反应速率最大，逆反应速率为0c．N2的转化率达到最大值d．N2和H2的浓度相等e．N2、H2和NH3的体积分数相等f．反应达到最大限度解析：(1)反应的化学方程式为3H2＋N2eq\o(,\s\up15(高温高压),\s\do15(催化剂))2NH3，如果1molN2完全反应必有3molH2反应，生成2molNH3。拆开3molH—H键和1molN≡N键需要吸收的能量为436kJ×3＋946kJ＝2254kJ，但是生成2molNH3即生成6molN—H键可放出热量391kJ×6＝2346kJ，总的结果是放出热量2346kJ－2254kJ＝92kJ。(2)该反应是可逆反应，1molN2和3molH2不能完全反应，因此放出的热量总是小于上述数值。(3)Δc(NH3)＝10mol÷2L＝5mol·L－1，v(NH3)＝5mol·L－1÷10min＝0.5mol·L－1·min－1，v(N2)＝0.25mol·L－1·min－1。答案：(1)放出92(2)该反应是可逆反应，1molN2和3molH2不能完全反应，因此放出的热量总是小于92kJ(3)0.25(4)acf15．(13分)【实验目的】利用所学知识，设计原电池装置。【实验用品】电极：镁条、铜片、铁片等。【电解质】果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。【其他】导线、金属夹、发光二极管、500mL烧杯。【实验方案】①Cu—Mg原电池，电解质溶液为橙汁；②Cu—Fe原电池，电解质溶液为苹果汁；③Fe—Mg原电池，电解质溶液为柠檬汁。【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500mL的烧杯中，将发光二极管两端分别接在三种方案中金属活动性不同的金属夹上。观察现象，连接方式如图所示。【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。【实验结论】原电池把化学能转变为电能。回答问题：(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上，较不活泼金属接二极管的________极上。(2)在方案①②中铜作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在方案①③中镁作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在方案②③中铁作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)在方案③中负极反应为________________________________________________________________________，正极反应为________________________________________________________________________，总电池反应方程式为________________________________________________________________________。解析：在原电池中较活泼金属作负极(连接二极管的负极)，较不活泼金属作正极(连接二极管的正极)。因金属活动性：Mg>Fe>Cu，故方案①②中Cu均作正极，①③中Mg均作负极，方案②中铁作负极，方案③中铁作正极。在方案③中负极反应为：Mg－2e－=Mg2＋，正极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，总电池反应方程式为：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑。答案：(1)负正(2)Cu均作正极(3)镁均作负极(4)方案②中铁作负极，方案③中铁作正极(5)Mg－2e－=Mg2＋2H＋＋2e－=H2↑Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑16．(13分)(1)在某一容积为2L的密闭容器中，某一反应中A、B、C、D四种气体的物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：回答下列问题：①该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②前2min用A的浓度变化表示的化学反应速率为________。在2min时，图像发生改变的原因是________(填字母)。A．增大压强B．降低温度C．加入催化剂D．增加A的物质的量(2)在100℃时，将0.01mol的四氧化二氮气体充入0.1L的密闭容器中发生反应，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：时间/s浓度/mol·L－1020406080100c(N2O4)/mol·L－10.1000.0700.050c3abc(NO2)/mol·L－10.0000.060c20.1200.1200.120试填空：①该反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________，达到平衡时四氧化二氮的转化率为________，表中c2________c3；a________b。(填“>”“<”或“＝”)②在0～20s内，四氧化二氮的平均反应速率为________，哪一时间段(指0～20、20～40、40～60、60～80、80～100s)反应速率最大？________，原因是____________________________________________________________________________________