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单元形成性评价(六)(第六章)(90分钟100分)一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.下列设备工作时,主要将化学能转化为电能的是 ()A.硅太阳能电池B.锂离子电池C.太阳能集热器D.燃气灶【解析】选B。硅太阳能电池工作时主要将太阳能转化为电能;锂离子电池放电时主要将化学能转化为电能;太阳能集热器工作时主要将太阳能转化为热能;燃气灶工作时主要将化学能转化成热能。2.下图分别表示白磷、红磷燃烧时的能量变化,下列说法中正确的是 ()A.白磷比红磷稳定B.白磷燃烧产物比红磷燃烧产物稳定C.白磷转变为红磷吸收热量D.由图像知4mol红磷燃烧放出2954kJ的热量【解析】选D。由图知等质量的白磷和红磷完全燃烧时释放的能量白磷比红磷多,白磷能量高于红磷,能量越低越稳定,所以红磷稳定,白磷转变为红磷放出热量,故A、C错误;两者燃烧产物相同,状态相同,所以产物稳定性相同,故B错误;由图知红磷燃烧是放热反应,4mol红磷燃烧放出的热量为738.5kJ×4=2954kJ,故D正确。3.下列说法正确的是 ()A.凡是需要加热的化学反应都是吸热反应B.灼热的炭与二氧化碳的反应属于放热反应C.有能量放出或吸收的变化一定是化学变化D.断键吸收的能量大于成键放出的能量为吸热反应【解析】选D。如碳的燃烧需要加热,但该反应属于放热反应,A错误;灼热的炭与二氧化碳的反应属于吸热反应,B错误;有能量放出或吸收的变化不一定是化学变化,如灯泡的发光放热属于物理变化,C错误;断键吸收的能量大于成键放出的能量,则整体表现为吸收热量,即该反应为吸热反应,D正确。4.已知:4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s),该反应放出的热量为QkJ。下列能量图与该反应所体现的能量关系匹配的是 ()【解析】选B。该反应是放热反应,反应物的总能量比生成物的总能量高,发生反应放出热量,A错误、B正确;该反应是放热反应,化学反应放出的热量是反应物总能量与生成物总能量之差,C错误;该反应是放热反应,则反应物的总能量比生成物的总能量高,图示D显示的生成物的总能量比反应物总能量高,属于吸热反应,与反应事实相违背,D错误。5.下列有关化学反应速率或限度的说法正确的是()A.常温下,Al片分别与浓硝酸和稀硝酸接触2min,与浓硝酸接触收集的气体更多B.铝片与过量的稀硫酸反应,加入KNO3溶液可减缓速率且不影响H2的产量C.用双氧水制氧气时,加入少量MnO2粉末可显著加快反应速率D.工业合成氨时,使用过量的氮气、有可能使H2的转化率达到100%【解析】选C。常温下,铝片在浓硝酸中生成致密的氧化物薄膜,故A错误;加入KNO3,Al在酸性条件下与NO3-发生反应,会产生NO气体,影响氢气的产量,故B错误;MnO2作催化剂,加快H2O2分解,故C正确;合成氨的反应为可逆反应,H2不能完全转化,故H2的转化率不能达到100%,故6.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】选C。CO和O生成CO2是放热反应,A错误;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,B错误;图中CO和O生成的CO2分子中含有极性共价键,C正确;状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程,D错误。7.一定温度下,一定体积的容器中加入一定量的A(s)发生反应:3A(s)B(g)+2C(g),下列描述中不能说明该反应达到平衡状态的是 ()A.v逆(B)=2v正(C)B.单位时间内生成amolB,同时消耗2amolCC.容器中的压强不再变化D.混合气体的密度不再变化【解析】选A。平衡时应有2v逆(B)=v正(C),A错误;单位时间内生成amolB,同时消耗2amolC,正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,B正确;容器中的压强不再变化,说明气体的物质的量不变,反应达到平衡状态,C正确;混合气体的密度不再变化,说明气体的质量不变,反应达到平衡状态,D正确。8.某实验探究小组研究320K时N2O5的分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。t/min01234c(N2O5)/(mol·L-1)0.1600.1140.0800.0560.040c(O2)/(mol·L-1)00.0230.0400.0520.060如图是该小组根据所给表格中的实验数据绘制的。下列有关说法正确的是 ()A.曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线B.曲线Ⅱ是O2的浓度变化曲线C.N2O5的浓度越大,反应速率越快D.0~2min内,O2的反应速率为0.40mol·L-1·min-1【解析】选C。结合表格中N2O5和O2的初始浓度及曲线的变化趋势可知曲线Ⅰ、Ⅱ分别是O2、N2O5的浓度变化曲线,A、B错误;由图可知,开始时单位时间内N2O5的浓度变化量大,后来单位时间浓度变化量减小,所以N2O5的浓度越大,反应速率越快,C正确;0~2min内O2的反应速率为0.040mol·L-19.有如图所示的实验装置,下列判断正确的是 ()选项a电极b电极X溶液实验判断ACuZnH2SO4H+向b极迁移BZnFeH2SO4电子从Zn→Fe→ZnCAlMgNaOHa为负极,b为正极DCu石墨FeCl3a极质量减小,b极质量增加【解析】选C。Cu、Zn、H2SO4组成的原电池,锌较活泼,作原电池的负极,铜作原电池的正极,电解质溶液中的阳离子H+向正极铜电极移动,即向a极迁移,A错误;Zn、Fe、H2SO4组成的原电池,锌较活泼,作原电池的负极,铁作原电池的正极,电子从Zn流向Fe,但是无法再流向Zn,B错误;铝、镁、氢氧化钠溶液组成的原电池,电池反应为2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,铝发生氧化反应,作原电池的负极,镁电极作原电池的正极,即a为负极,b为正极,C正确;铜、石墨、氯化铁溶液组成的原电池,电池反应为2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,铜电极发生氧化反应,作原电池的负极,电极反应为Cu-2e-===Cu2+,电极质量减小,石墨作原电池的正极,电极反应式为2Fe3++2e-===2Fe2+,电极质量不变,D错误。10.一定温度下,向10mL0.40mol·L-1的H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液(忽略整个过程中溶液体积的变化),不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示:t/min0246V(O2)/mL09.917.522.4资料显示,反应分两步进行:①2Fe3++H2O2===2Fe2++2H++O2↑;②H2O2+2Fe2++2H+===2H2O+2Fe3+。反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是 ()A.Fe2+的作用是增大过氧化氢的分解速率B.反应①②均是放热反应C.反应2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g)是吸热反应D.0~6min内的平均反应速率v(H2O2)≈3.33×10-2mol·L-1·min-1【解析】选D。Fe3+作催化剂,增大过氧化氢的分解速率,Fe2+是中间产物,A项错误;根据图像可知,反应①是吸热反应,反应②是放热反应,B项错误;根据图像可知,反应2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g)中反应物的总能量高于生成物的总能量,因此是放热反应,C项错误;0~6min内生成氧气0.001mol,消耗H2O20.002mol,则平均反应速率v(H2O2)=0.002mol0.01L×6min≈3.33×10二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。11.在673K,30MPa下,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示,下列叙述正确的是 ()A.a点的逆反应速率比e点的小B.a点的正反应速率比b点的小C.d点(t,时刻)和e点(t,时刻)处n(N2)不一样D.c点处反应达到平衡【解析】选A。a点反应正向进行,e点反应达到平衡,a点到e点的过程中,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,a点逆反应速率比e点小,A正确;从图中可知,a点氢气的浓度大于b点,说明a点反应物的浓度大于b点,则a点正反应速率大于b点,B错误;d点和e点都处于平衡状态,氮气的物质的量相同,C错误;c点氢气的物质的量仍呈下降趋势,说明反应仍在正向进行,尚未达到平衡,D错误。12.一种直接铁燃料电池(电池反应为3Fe+2O2===Fe3O4)的装置如图所示,下列说法正确的是 ()A.Fe极为电池正极B.KOH溶液为电池的电解质溶液C.电子由多孔碳极沿导线流向Fe极D.每5.6gFe参与反应,导线中流过1.605×1023个e-【解析】选B、D。该燃料电池中铁失去电子为电池负极,A错误;KOH溶液为电池的电解质溶液,B正确;电子由负极(Fe)沿导线流向正极(多孔碳),C错误;根据电池反应为3Fe+2O2===Fe3O4可知,3mol铁参与反应时转移8mole-,故每5.6gFe参与反应,导线中流过1.605×1023个e-,D正确。13.PbCl2是一种难溶于冷水和稀盐酸的白色固体。某化学兴趣小组根据反应Pb+Cl2===PbCl2设计的原电池的工作原理如图所示,下列说法错误的是 ()A.该装置主要是将化学能转化为电能B.Pb电极为原电池的正极C.电池工作时,Pb电极上有白色沉淀生成D.电池工作时,溶液中H+向Pb电极区域移动【解析】选B、D。该装置为原电池装置,主要是将化学能转化为电能,A正确;Pb电极为原电池的负极,失电子发生氧化反应,B错误;电池工作时,Pb电极作负极,电极反应式为Pb-2e-+2Cl-===PbCl2,则Pb电极上有白色沉淀PbCl2生成,C正确;Pb电极作负极,Pt电极作正极,溶液中H+向正极移动,即向Pt电极区域移动,D错误。14.在2L密闭容器中,控制不同温度,分别加入0.50molCH4和1.2molNO2发生反应CH4+2NO2N2+CO2+2H2O(反应物和产物均为气态)。测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据如下表,下列说法不正确的是 ()组别温度时间/min010204050①T1n(CH4)/mol0.500.350.250.100.10②T2n(CH4)/mol0.500.300.18a0.15A.a=0.15B.T1>T2C.T1温度下,0~20min内NO2的反应速率为0.025mol·L-1·min-1D.T2温度下,平衡时CH4的体积分数为7.3%【解析】选B、C。从表中数据可知,前20min内,T2温度下反应速率大于T1温度下反应速率,说明T2>T1,则T2温度下反应更快达到平衡,已知T1温度下40min时反应已达平衡,则T2温度下40min时反应也已达平衡,a=0.15,A正确,B错误;T1温度下,20min内CH4的物质的量变化量为0.25mol,根据化学方程式可知,20min内NO2物质的量变化量为0.5mol,则0~20min内NO2的反应速率为0.5mol2L·20min=0.0125mol·L-1·min-1,C错误;T2温度下,平衡时消耗0.35molCH4、0.7molNO2,生成0.35molN2、0.35molCO2、0.7molH2O,则平衡时气体总物质的量为(0.15+0.5+0.35+0.35+0.7)mol=2.05mol,CH15.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应,为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。下列说法不正确的是 ()A.过程①中吸收能量使钛氧键发生了断裂B.该反应中,光能和热能转化为化学能C.使用催化剂可以提高化学反应速率D.2mol二氧化碳完全分解成2mol一氧化碳和1mol氧气需要吸热20kJ【解析】选D。由图可知过程①中Ti4+变为Ti3+,说明该过程中吸收能量使钛氧键发生了断裂,故A正确;该图中以TiO2为催化剂、光和热条件下分解CO2反应生成CO和O2,根据能量守恒定律知,该反应中,光能和热能转化为化学能,故B正确;催化剂可以降低反应活化能,从而加快反应速率,故C正确;根据题目所给信息可知,断键吸收的能量为1598kJ·mol-1×2,成键释放的能量为(1072kJ·mol-1×2+496kJ·mol-1),1598kJ·mol-1×2-(1072kJ·mol-1×2+496kJ·mol-1)=556kJ·mol-1,所以2mol二氧化碳完全分解成2mol一氧化碳和1mol氧气需要吸热556kJ,故D错误。三、非选择题:本题包括5小题,共60分。16.(12分)碘化钾(KI)是白色半透明的六角形结晶或白色颗粒状粉末,在空气中久置能被氧化为碘单质。某学校化学课外小组利用该反应探究外界条件对化学反应速率的影响。回答下列问题:(1)写出酸性KI溶液在空气中被氧化成碘单质的离子方程式:O2+4I-+4H+===2H2O+2I2。(2分)
实验Ⅰ:探究温度对化学反应速率的影响在四支试管中各加入浓度均为0.5mol·L-1的KI溶液2mL,再滴加3mL同浓度的稀硫酸,同时均滴加2滴指示剂,用不同温度的水浴进行加热。实验现象记录如表:试管组号①②③④温度/℃30405060显色时间/s240t1t2t3(2)实验中用到的计量仪器除量筒外,还需要秒表(或计时器)、温度计(写仪器名称)。(3分)
(3)滴加的指示剂名称是淀粉溶液。(2分)
实验Ⅱ:探究硫酸浓度对化学反应速率的影响常温下,取三支试管,先向其中各加入1mL相同浓度的KI溶液(含指示剂),再分别加入2mol·L-1的硫酸和一定量蒸馏水,其显色时间如表所示:组别硫酸/mL蒸馏水/mL显色时间/sⅰ30120ⅱ2V1140ⅲ1V2200(4)实验中加入蒸馏水的目的是保持溶液总体积不变。(2分)
(5)通过实验Ⅰ、Ⅱ,本小组得出的实验结论:其他条件不变时,升高温度或者增大反应物的浓度,反应速率均增大(意思对即可)。(3分)
【解析】实验Ⅰ是在相同条件下通过改变反应温度探究温度对化学反应速率的影响,实验Ⅱ是通过改变硫酸浓度探究浓度对化学反应速率的影响,据此分析解答。(1)KI在空气中被氧气氧化成碘单质,氧气作氧化剂,KI作还原剂,碘单质为氧化产物,则酸性KI溶液在空气中被氧化,结合得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒可知反应的离子方程式为O2+4I-+4H+===2H2O+2I2。(2)反应中需要控制温度变量,因此需用到温度计监控不同的温度条件,另外需测定在不同温度下反应显色的时间,因此需用到秒表或其他计时器。(3)碘离子被氧化成碘单质,淀粉溶液遇碘变蓝色,故可用淀粉溶液作该反应的指示剂。(4)由表格数据可知三支试管中所加硫酸的体积不同,而加入的碘化钾是相同的,为了比较硫酸的浓度对反应速率的影响,因此加入蒸馏水的目的是保持溶液总体积不变,从而使三组硫酸溶液体积相同,浓度不同。(5)通过实验Ⅰ、Ⅱ,本小组得出的实验结论为其他条件不变时,升高温度或者增大反应物的浓度,反应速率均增大。17.(16分)如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点。人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。(1)在上图构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为热能。(2分)
(2)人工光合作用的途径之一就是在催化剂光照条件下,将CO2和H2O转化为CH3OH,该反应的化学方程式为2CO2(g)+4H2O(g)2CH3OH(g)+3O2(g)。一定条件下,在2L恒容密闭容器中充入0.50molCO2和1.00mol水蒸气进行上述反应,测得n(CH3OH)随时间的变化如表所示:时间/min0123456n(CH3OH)/mol0.000.0400.0700.0900.1000.1000.100①用CH3OH表示0~3min内该反应的平均反应速率为0.015mol·L-1·min-1。(3分)
②第4分钟时v逆(CH3OH)小于(填“大于”“小于”或“等于”)第3分钟时v正(CH3OH)。(2分)
③计算上述反应中CO2的平衡转化率为20%。(3分)
(3)用人工光合作用得到的甲醇、氧气和稀硫酸制作燃料电池,则氧气应通入该燃料电池的正(填“正”或“负”)极,该极的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O。(6分)
【解析】(1)根据题图的构想,燃烧产物转化为燃料的过程中太阳能转化为化学能,在燃料转化为燃烧产物的过程中化学能转化为热能,故太阳能最终转化为热能;(2)①0~3min内用CH3OH表示的平均反应速率v(CH3OH)=Δc(CH3OH)Δt=(0.090mol-0mol)2L×3min=0.015mol·L-1·min-1;②建立平衡的过程中正反应速率减小,逆反应速率增大;根据表中数据,3min时反应没有达到平衡,CH3OH表示的正反应速率大于逆反应速率;4min时反应已经达到平衡状态,CH3OH表示的正反应速率等于逆反应速率;第4分钟时v逆(CH3OH)小于第3分钟时v正(CH3OH);③根据表中数据,平衡时CH3OH物质的量为0.100mol,从起始到平衡生成CH3OH物质的量为0.100mol,则消耗CO2物质的量为0.100mol,则CO2的平衡转化率0.18.(12分)某温度下,A、B、C三种气体在恒容密闭容器中进行反应,反应从0~2min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A和B,生成物是C。
(2分)(2)化学方程式为2A+B2C。(3分)
(3)能否计算反应开始至2min时,用C表示的反应速率?不能,若不能,则其原因是没有说明体积,无法计算各物质物质的量浓度的变化值。(5分)
(4)关于该反应的说法正确的是bd(填字母,下同)。(2分)
a.到达2min时,反应停止b.在2min之前A的消耗速率大于A的生成速率c.在2min时达到平衡状态是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等d.2min时正反应速率与逆反应速率相等【解析】(1)化学反应时,反应物的物质的量减少,生成物的物质的量增大;根据图像可知,A、B的物质的量减小,为反应物;C的物质的量增大,为生成物。(2)反应时,各物质减少的物质的量之比等于化学计量数之比,A减少2mol,B减少1mol,C增大2mol,A、B、C的化学计量数之比为2∶1∶2,化学方程式为2A+B2C。(3)化学反应速率v=ΔcΔt,反应容器的体积未知,则无法计算各物质物质的量浓度的变化值,无法计算出反应速率。(4)到达2min时,反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等,但没有停止,a错误;在2min之前反应未达到平衡状态,A的物质的量减小,则A的消耗速率大于A的生成速率,b正确;在2min时达到平衡状态时各反应物消耗的物质的量与生成的物质的量相等,c错误;2min时达到平衡状态,同一物种的正反应速率与逆反应速率相等19.(10分)化学反应与能量变化是化学研究的重要问题,根据相关材料分析回答:(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,生成NOx等污染大气,其中生成NO的能量变化如图所示,则图中三种分子最稳定的是N2。(2分)
(2)符合某些特征的化学反应理论上都可以设计成原电池。下列化学反应C(填字母)不能设计成原电池。(2分)
A.CH4+2O2===CO2+2H2OB.Fe+CuSO4===FeSO4+CuC.2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2OD.Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(3)把A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。装置电子从A到BC电极的质量增加二价金属D不断溶解根据表中信息判断四种金属活动性由大到小的顺序是D>A>B>C;写出装置乙中正极的电极反应式
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