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专题测评验收卷(六)
(满分:100分)　
一、选择题(本题包括14个小题,每小题3分,共42分,每小题只有一个选项符合题意)
1.从能源开发、环境保护、资源利用等角度分析,下列说法正确的是 (　　)
太阳能、风能、天然气和生物质能都是可再生能源
水煤气是一种二次能源,比煤直接燃烧污染小
研究采煤、采油新技术的目的就是提高产量以满足工业生产的需要
氢能是理想的清洁能源,目前储存与运输方便、安全
2.氢氧燃料电池可作为汽车动力能源。一种制H2的方法如图所示,该过程中 (　　)
太阳能转化为电能
存在化学键的断裂与生成
化学能转化为太阳能
光催化剂分解得到H2和O2
3.对于敞口容器中反应:Zn(s)+H2SO4(aq)ZnSO4(aq)+H2(g),下列叙述不正确的是 (　　)
Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量
反应过程中能量变化可用如图表示
若将该反应设计成原电池,则Zn为负极
若将该反应设计成原电池,当有65 g锌溶解时,正极放出11.2 L气体(标准状况)
4.下列有关说法正确的是 (　　)
电解CuCl2溶液得到1 mol Cu,理论上转移1 mol电子
因为合金在潮湿的空气中易形成原电池,所以合金耐腐蚀性都较差
锂电池相比铝电池的比能量(单位质量的电极材料放出电能的大小)更高
由于Mg比Al活泼,当Mg、Al与电解质溶液构成原电池时,Mg作负极
5.(2024·福建福州三中高一期中)氢能的低成本、低温、高效率制取一直是亟待解决的关键难题。实验计算机模拟在催化剂表面水煤气变换低温产氢反应(CO+H2OCO2+H2)过程中能量的变化如图所示,下列说法正确的是 (　　)
CO+H2OCO2+H2为放热反应
状态3中物质状态最稳定
过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均需要吸收能量
该反应类型为置换反应
6.某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定,在一定温度下,获得如下实验数据:
实验 序号 初始浓度c/mol·L-1 溴颜色消失 所需时间t/s
CH3COCH3 HCl Br2
① 0.80 0.20 0.001 0 290
② 1.60 0.20 0.001 0 145
③ 0.80 0.40 0.001 0 145
④ 0.80 0.20 0.002 0 580
分析实验数据所得出的结论不正确的是 (　　)
增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大
实验②和③的v(Br2)相等
增大c(HCl),v(Br2)增大
增大c(Br2),v(Br2)增大
7.生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,其储存能量的能力是CO2的12 000~20 000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,已知键能是指断开1 mol化学键变成气态原子时所吸收的能量,以下是几种化学键的键能:
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol-1) 941.7 154.8 283.0
下列说法中正确的是 (　　)
过程N2(g)→2N(g)放出能量
过程N(g)+3F(g)→NF3(g)放出能量
反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)是吸热反应
NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成,仍可能发生化学反应
8.可逆反应:2NO22NO+O2(所有物质均为气体)在恒容容器中进行,达到平衡状态的标志是 (　　)
①混合气体的压强不再改变的状态
②单位时间内生成n mol NO2的同时生成2n mol O2
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
①④⑥ ②③⑤
①③④ ①②③④⑤⑥
9.已知CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。在2 L恒容密闭容器中分别加入0.5 mol CH4和1 mol NO2,保持温度不变,测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据如表所示。下列说法正确的是 (　　)
时间/min 0 10 20 30 40 50
n(CH4)/mol 0.5 0.35 0.25 0.17 0.10 0.10
0~20 min内,NO2的平均反应速率为
0.025 mol·L-1·min-1
由实验数据可知,该反应在50 min时才达平衡状态
单位时间内,若消耗0.5 mol N2的同时,生成1 mol NO2,则反应达到平衡
达平衡时,二氧化氮的转化率与甲烷的转化率相等
10.金属-空气燃料电池是一类重要的电池,其工作原理如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是 (　　)
Mn+向空气电极移动
向装置中注入海水就可使LED灯发光
若有0.1 mol O2反应,则通过电解质的电子的数目为0.4NA
消耗相同质量的Zn、Al、Mg时,通过导线转移的电子数最多的是Al
11.一定温度下,向10 mL 0.40 mol·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/min 0 2 4 6
V(O2)/mL 0 9.9 17.5 22.4
资料显示,反应分两步进行:
①2Fe3++H2O22Fe2++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 (　　)
Fe2+的作用是增大过氧化氢的分解速率
反应①②均是放热反应
反应2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)是吸热反应
0~6 min内的平均反应速率v(H2O2)≈3.33×10-2 mol·L-1·min-1
12.(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 (　　)
放电时负极质量减小
储能过程中电能转变为化学能
放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
充电总反应:Pb+S+2Fe3+PbSO4+2Fe2+
13.工业上可以用CO2来生产甲醇燃料。在体积为2 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH和CO2的物质的量随时间变化如图所示。下列描述正确的是 (　　)
达到平衡时,H2的转化率为55%
3 min 时,CH3OH和CO2的浓度相等,达到了化学平衡状态
反应进行到10 min时,CO2的正逆反应速率相等,反应停止
反应开始到10 min,用CO2表示的反应速率为0.037 5 mol·L-1·min-1
14.新型微生物电池可应用于酸性有机废水(含C6H6O)的处理,其放电时的工作原理如图所示,其中交换膜为质子交换膜。下列说法错误的是 (　　)
N极为电池正极
工作时,氢离子从M极移向N极
N极的电极反应式O2+4e-+4H+2H2O
N极消耗22.4 L O2(标况),M极产生CO2的体积为22.4 L(标况)
二、非选择题(本题包括3小题,共58分)
15.(16分)试回答下列各题:
(1)(6分)如图1所示是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)(10分)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。
①已知:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)ΔH=-185 kJ·mol-1。
请填空:
共价键 H—H Cl—Cl H—Cl
键能/(kJ·mol-1) 436 247
②图2中表示氧族元素中氧、硫、硒、碲生成氢化物时的焓变数据,根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素,试写出硒化氢在热力学标准状态下,发生分解反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
16.(21分)(1)(6分)合成氨工业是煤化工产业链中非常重要的一步。已知:破坏1 mol N2中的化学键需要吸收946 kJ能量;破坏0.5 mol H2中的H—H键需要吸收218 kJ能量;形成氨分子中1 mol N—H键能够释放391 kJ能量。如图所示表示合成氨工业过程中能量的变化,请将图①、②的能量变化的数值填在横线上。
①　　　　　　;②　　　　　　。
(2)(12分)由A、B、C、D四种金属按如表所示装置进行实验。
装置
现象 A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
①已知A反应后易形成二价离子,则装置甲中负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②装置乙中正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③装置丙中溶液的pH　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
④四种金属的活动性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)(3分)一定温度下,在体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol N2(g)和3 mol H2(g),一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),测得其中N2(g)的物质的量随时间的变化如图所示。
0~t2 min内,氨气的平均反应速率为　　　　　　　　　　　　　。
17.(21分)(1)(9分)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量,其工作原理如图所示。已知:O2-可在固体电解质中自由移动。
①NiO电极上发生的是　　　　(填“氧化”或“还原”反应)。
②外电路中,电子是从　　　　(填“NiO”或“Pt”)电极流出。
③Pt电极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)(9分)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应:2NO+2CO2CO2+N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,如表所示:
实验 编号 t/℃ NO初始浓度/ (mol·L-1) CO初始浓度/ (mol·L-1) 催化剂的比表面 积/(m2·g-1)
Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
Ⅱ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 124
Ⅲ 350 a 5.80×10-3 82
①表中a=　　　　。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验　　　　(填实验编号)。
③实验Ⅰ和实验Ⅱ中,NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示,其中表示实验Ⅱ的是曲线　　　　(填“甲”或“乙”)。
(3)(3分)在容积固定的绝热容器中发生反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),不能说明反应已达到平衡状态的是　　　　(填字母序号)。
A.容器内温度不再变化
B.容器内的气体压强保持不变
C.2v逆(NO)=v正(N2)
D.容器内混合气体的密度保持不变
专题测评验收卷(六)
1.B　[天然气属于化石燃料,是不可再生能源,A项错误;水煤气由煤与水蒸气反应生成,是一种二次能源,它比煤燃烧充分,且污染小,B项正确;研究采煤、采油新技术的主要目的是降低开采成本,减少污染,提高效率,C项错误;氢能是理想的清洁能源,目前储存与运输问题还没得到很好的解决,D项错误。]
2.B　[在光催化剂的作用下,利用太阳能将H2O分解生成H2和O2,太阳能转化为化学能,A、C、D项错误;化学反应过程中伴随着旧化学键的断裂和新化学键的形成,B项正确。]
3.D　[Zn和H2SO4的反应是放热反应,所以Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量,A项正确。放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,B项正确。在反应Zn(s)+H2SO4(aq)ZnSO4(aq)+H2(g)中Zn失去电子,化合价升高,作原电池的负极,C项正确。根据反应方程式可知,1 mol (65 g)Zn完全反应生成1 mol H2,1 mol H2在标准状况下的体积为22.4 L,D项错误。]
4.C　[电解CuCl2溶液得到1 mol Cu,理论上转移2 mol电子,A项错误;合金在潮湿的空气中易形成原电池,但合金耐腐蚀性不一定差,如白铁皮、不锈钢,B项错误;由于单位质量的锂电池失去电子的物质的量比铝电池高,所以锂电池的比能量更高,C项正确;Mg、Al与NaOH溶液构成的原电池,Al作负极,D项错误。]
5.A　[从反应历程和能量关系图可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应是放热反应,故A正确;能量越低越稳定,状态3能量最高,最不稳定,故B错误;过程Ⅰ和Ⅱ是从低能量状态到高能量状态,需要吸收能量,过程Ⅲ是从高能量状态到低能量状态,放出能量,故C错误;置换反应是单质和化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,该反应的反应物没有单质,不属于置换反应,故D错误。]
6.D　[对比实验①和②数据可以判断出,增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大,A正确;比较实验②和③数据可知,Br2的浓度相等,溴颜色消失所需的时间也相等,则溴的反应速率是相等的,B正确;比较实验①和③数据可以判断出,增大c(HCl),v(Br2)增大,C正确;比较实验①和④数据可知,CH3COCH3和HCl的浓度相同,而④中Br2的浓度比①中的大,溴颜色消失所需时间变长,不能得出溴的反应速率增大的结论,D错误。]
7.B　[A项,由N2(g)→2N(g)破坏化学键需吸收能量;B项,N(g)+3F(g)→NF3(g)是形成化学键,放出能量;C项,ΔH=(941.7+154.8×3-283.0×6)kJ·mol-1=-291.9 kJ·mol-1,反应放热;D项,化学反应的实质是化学键的断裂和形成。]
8.A　[此反应是体积增大的反应,正向进行,压强增大,当混合气体的压强不再改变的状态,说明达到平衡,①符合题意;单位时间内生成n mol NO2,同时会消耗n mol O2,因此不能作为判断平衡的标志,②不符合题意;用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1,但不清楚逆反应速率还是正反应速率,因此不能作为判断平衡的标志,③不符合题意;混合气体的颜色不再改变的状态,即各物质的浓度保持不变,能作为判断平衡的标志,④符合题意;密度等于气体质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不改变,因此混合气体的密度不再改变的状态不能作为判断平衡的标志,⑤不符合题意;平均摩尔质量等于气体质量除以物质的量,气体质量不变,反应向右进行,气体物质的量增加,平均摩尔质量减少,当平均摩尔质量即混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,说明达到平衡状态,⑥符合题意;综上所述,①④⑥符合题意,A项正确。 ]
9.D　[根据表中数据,0~20 min内,甲烷反应了0.25 mol,则NO2反应了0.5 mol,其平均反应速率为=0.012 5 mol·L-1·min-1,A错误;由实验数据可知,该反应在40 min时已经达到平衡状态(甲烷物质的量不再改变),B错误;单位时间内,若消耗0.5 mol N2,则一定生成1 mol NO2(氮气与二氧化氮的化学计量数之比为1∶2),此时未知正方向反应情况,故无法判断是否到达平衡,C错误;初始时,甲烷与二氧化氮的物质的量之比为1∶2,其化学计量数之比也为1∶2,则达到平衡时,二氧化氮的转化率与甲烷的转化率相等,D正确。]
10.C　[电池工作时,空气电极得电子发生还原反应,作正极,原电池中阳离子向正极移动,则Mn+向空气电极移动,A项正确;海水中含有电解质,海水可导电,向装置中注入海水就可使LED灯发光,B项正确;电子不能通过电解质传递,而是通过导线传递,C项错误;发生原电池反应时,1 g Zn、Al、Mg转移电子的物质的量分别为 mol,则消耗相同质量的Zn、Al、Mg时,通过导线转移电子数最多的是Al,D项正确。]
11.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,是放热反应,C项错误;0~6 min内生成氧气0.001 mol,消耗H2O2 0.002 mol,则平均反应速率v(H2O2)=≈3.33×10-2mol·L-1·min-1,D项正确。]
12.B　[该储能电池放电时,Pb为负极,失电子结合硫酸根离子生成PbSO4,则多孔碳电极为正极,正极上Fe3+得电子转化为Fe2+;充电时,多孔碳电极为阳极,Fe2+失电子生成Fe3+,PbSO4电极为阴极,PbSO4得电子生成Pb和S。A.放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上,负极质量增大,A错误;B.储能过程中,该装置为电解池,将电能转化为化学能,B正确;C.放电时,右侧为正极,电解质溶液中的阳离子向正极移动,左侧的H+通过质子交换膜移向右侧,C错误;D.充电时,总反应为PbSO4+2Fe2+Pb+S+2Fe3+,D错误。]
13.D　[A.由图可知,达到平衡时,生成甲醇的物质的量是0.75 mol,根据反应的化学方程式,可知消耗了氢气2.25 mol,则H2的转化率为×100%=75%,故A错误;B.3 min后,CH3OH浓度还在增加,CO2的浓度还在减少,则3 min 时,反应没有达到平衡状态,故B错误;C.由图可知,反应进行到10 min时,CH3OH和CO2的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态,则CO2的正逆反应速率相等但不等于零,反应没有停止,故C错误;D.反应开始到10 min,CO2减少了0.75 mol,则用CO2表示的反应速率为v(CO2)= mol·L-1·min-1=0.037 5 mol·L-1·min-1,故D正确。]
14.D　[A.N电极上,O2转化为H2O,发生还原反应,则N极为电池正极,A项正确;B.N极为正极,M为负极,阳离子向正极移动,则氢离子从M极移向N极,B项正确;C.N电极上,O2转化为H2O,电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,C项正确;D.由图可知,电池总反应为C6H6O+7O26CO2+3H2O,N极消耗22.4 L O2(标况),其物质的量为1 mol,M极生成 mol CO2,标况下,其体积为19.2 L,D项错误。]
15.(1)NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1
(2)①434　②H2Se(g)Se(s)+H2(g)　ΔH=-81 kJ·mol-1
解析　(1)根据NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图可知,反应物能量高于生成物能量,反应是放热反应,反应焓变=E1-E2=134 kJ·mol-1-368 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1,所以NO2和CO反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1。(2)①ΔH=436 kJ·mol-1+247 kJ·mol-1-2E(H—Cl)=-185 kJ·mol-1,解得E(H—Cl)=434 kJ·mol-1。②根据元素周期律,同一主族元素非金属性越强,其气态氢化物越稳定,而能量越低越稳定,所以a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O;b为硒化氢的生成热数据,则硒化氢分解放热,ΔH=-81 kJ·mol-1,所以H2Se发生分解反应的热化学方程式为H2Se(g)Se(s)+H2(g)　ΔH=-81 kJ·mol-1。
16.(1)①2 254　②92　(2)①A-2e-A2+　②Cu2++2e-Cu
③增大　④D>A>B>C　(3) mol·L-1·min-1
解析　(1)断裂1 mol N2(g)、3 mol H2(g)中的化学键形成2 mol N原子、6 mol H原子时,需吸收的能量为946 kJ+3÷0.5×218 kJ=2 254 kJ,生成2 mol NH3(g)时释放的能量为6×391 kJ=2 346 kJ,整个反应释放的能量为2 346 kJ-2 254 kJ=92 kJ。(2)①根据装置甲及所对应的现象可知,金属的活动性顺序:A>B,A作负极,负极的电极反应式为A-2e-A2+;②根据装置乙及所对应的现象可知,金属的活动性顺序:B>C,C作正极,正极的电极反应式为Cu2++2e-Cu;③根据装置丙及所对应的现象可知,金属的活动性顺序:D>A,A作正极,正极的电极反应式为2H++2e-H2↑,故溶液中c(H+)减小,溶液的pH增大;④综上可知金属的活动性顺序:D>A>B>C。(3)根据反应速率的计算公式可知v(NH3)=2v(N2)= mol·L-1·min-1。
17.(1)①氧化　②NiO　③O2+4e-2O2-
(2)①1.20×10-3　②Ⅰ和Ⅲ　③乙　(3)CD
解析　(1)①原电池中,NiO为负极,电极上NO失电子发生氧化反应生成二氧化氮。②外电路中,电子由负极NiO电极流出,经导线流入正极Pt电极。③原电池中,Pt电极为正极,O2在正极上发生还原反应生成O2-,电极反应式为O2+4e-2O2-。(2)①由表格数据可知,实验Ⅰ、Ⅱ温度相同,催化剂的比表面积不同,实验目的是验证催化剂的比表面积对反应速率的影响,则温度和反应物的初始浓度要相同,实验Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积相同、温度不同,实验目的是验证温度对反应速率的影响,则反应物的初始浓度要相同,则a=1.20×10-3。③因实验Ⅰ、Ⅱ催化剂的比表面积不同,温度、反应物的初始浓度相同,由于实验Ⅱ的反应速率大,先达到化学平衡,故曲线乙表示实验Ⅱ。(3)因反应在绝热容器中进行,容器内的温度会发生变化,当温度不再变化时,说明反应已达到平衡状态;该反应是一个反应前后气体体积减小的反应,当容器内的气体压强保持不变时,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡状态;v逆(NO)=2v正(N2)时,正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故2v逆(NO)=v正(N2)时反应没有达到平衡状态;由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,容器的体积不变,则容器内混合气体的密度一直保持不变,故混合气体的密度不变不能说明反应已达到平衡状态。(共45张PPT)
专题测评验收卷(六)
(满分：100分)
专题 　化学反应与能量变化
6
一、选择题(本题包括14个小题,每小题3分,共42分,每小题只有一个选项符合题意)
1.从能源开发、环境保护、资源利用等角度分析,下列说法正确的是(　　)
A.太阳能、风能、天然气和生物质能都是可再生能源
B.水煤气是一种二次能源,比煤直接燃烧污染小
C.研究采煤、采油新技术的目的就是提高产量以满足工业生产的需要
D.氢能是理想的清洁能源,目前储存与运输方便、安全
B
解析　天然气属于化石燃料,是不可再生能源,A项错误;水煤气由煤与水蒸气反应生成,是一种二次能源,它比煤燃烧充分,且污染小,B项正确;研究采煤、采油新技术的主要目的是降低开采成本,减少污染,提高效率,C项错误;氢能是理想的清洁能源,目前储存与运输问题还没得到很好的解决,D项错误。
2.氢氧燃料电池可作为汽车动力能源。一种制H2的方法如图所示,该过程中(　　)
A.太阳能转化为电能
B.存在化学键的断裂与生成
C.化学能转化为太阳能
D.光催化剂分解得到H2和O2
解析　在光催化剂的作用下,利用太阳能将H2O分解生成H2和O2,太阳能转化为化学能,A、C、D项错误;化学反应过程中伴随着旧化学键的断裂和新化学键的形成,B项正确。
B
3.对于敞口容器中反应:Zn(s)+H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)+H2(g),下列叙述不正确的是(　　)
A.Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的
总能量
B.反应过程中能量变化可用如图表示
C.若将该反应设计成原电池,则Zn为负极
D.若将该反应设计成原电池,当有65 g锌溶解时,正极放出11.2 L气体(标准状况)
D
解析　Zn和H2SO4的反应是放热反应,所以Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量,A项正确。放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,B项正确。在反应Zn(s)+H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)+H2(g)中Zn失去电子,化合价升高,作原电池的负极,C项正确。根据反应方程式可知,1 mol (65 g)Zn完全反应生成1 mol H2,1 mol H2在标准状况下的体积为22.4 L,D项错误。
4.下列有关说法正确的是(　　)
A.电解CuCl2溶液得到1 mol Cu,理论上转移1 mol电子
B.因为合金在潮湿的空气中易形成原电池,所以合金耐腐蚀性都较差
C.锂电池相比铝电池的比能量(单位质量的电极材料放出电能的大小)更高
D.由于Mg比Al活泼,当Mg、Al与电解质溶液构成原电池时,Mg作负极
解析　电解CuCl2溶液得到1 mol Cu,理论上转移2 mol电子,A项错误;合金在潮湿的空气中易形成原电池,但合金耐腐蚀性不一定差,如白铁皮、不锈钢,B项错误;由于单位质量的锂电池失去电子的物质的量比铝电池高,所以锂电池的比能量更高,C项正确;Mg、Al与NaOH溶液构成的原电池,Al作负极,D项错误。
C
5.(2024·福建福州三中高一期中)氢能的低成本、低温、高效率制取一直是亟待解决的关键难题。实验计算机模拟在催化剂表面水煤气变换低温产氢反应(CO+H2O===CO2+H2)过程中能量的变化如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.CO+H2O===CO2+H2为放热反应
B.状态3中物质状态最稳定
C.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均需要吸收能量
D.该反应类型为置换反应
A
解析　从反应历程和能量关系图可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应是放热反应,故A正确;能量越低越稳定,状态3能量最高,最不稳定,故B错误;过程Ⅰ和Ⅱ是从低能量状态到高能量状态,需要吸收能量,过程Ⅲ是从高能量状态到低能量状态,放出能量,故C错误;置换反应是单质和化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,该反应的反应物没有单质,不属于置换反应,故D错误。
实验序号 初始浓度c/mol·L-1 溴颜色消失
所需时间t/s
CH3COCH3 HCl Br2 ① 0.80 0.20 0.001 0 290
② 1.60 0.20 0.001 0 145
③ 0.80 0.40 0.001 0 145
④ 0.80 0.20 0.002 0 580
分析实验数据所得出的结论不正确的是(　　)
A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大 B.实验②和③的v(Br2)相等
C.增大c(HCl),v(Br2)增大 D.增大c(Br2),v(Br2)增大
解析　对比实验①和②数据可以判断出,增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大,A正确;比较实验②和③数据可知,Br2的浓度相等,溴颜色消失所需的时间也相等,则溴的反应速率是相等的,B正确;比较实验①和③数据可以判断出,增大c(HCl),v(Br2)增大,C正确;比较实验①和④数据可知,CH3COCH3和HCl的浓度相同,而④中Br2的浓度比①中的大,溴颜色消失所需时间变长,不能得出溴的反应速率增大的结论,D错误。
D
7.生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,其储存能量的能力是CO2的12 000~20 000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,已知键能是指断开1 mol化学键变成气态原子时所吸收的能量,以下是几种化学键的键能:
下列说法中正确的是(　　)
A.过程N2(g)→2N(g)放出能量
B.过程N(g)+3F(g)→NF3(g)放出能量
C.反应N2(g)+3F2(g)===2NF3(g)是吸热反应
D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成,仍可能发生化学反应
B
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol-1) 941.7 154.8 283.0
解析　A项,由N2(g)→2N(g)破坏化学键需吸收能量;B项,N(g)+3F(g)→NF3(g)是形成化学键,放出能量;C项,ΔH=(941.7+154.8×3-283.0×6)kJ·mol-1=-291.9 kJ·mol-1,反应放热;D项,化学反应的实质是化学键的断裂和形成。
①混合气体的压强不再改变的状态
②单位时间内生成n mol NO2的同时生成2n mol O2
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥ B.②③⑤ C.①③④ D.①②③④⑤⑥
A
解析　此反应是体积增大的反应,正向进行,压强增大,当混合气体的压强不再改变的状态,说明达到平衡,①符合题意;单位时间内生成n mol NO2,同时会消耗n mol O2,因此不能作为判断平衡的标志,②不符合题意;用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1,但不清楚逆反应速率还是正反应速率,因此不能作为判断平衡的标志,③不符合题意;混合气体的颜色不再改变的状态,即各物质的浓度保持不变,能作为判断平衡的标志,④符合题意;密度等于气体质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不改变,因此混合气体的密度不再改变的状态不能作为判断平衡的标志,⑤不符合题意;平均摩尔质量等于气体质量除以物质的量,气体质量不变,反应向右进行,气体物质的量增加,平均摩尔质量减少,当平均摩尔质量即混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,说明达到平衡状态,⑥符合题意;综上所述,①④⑥符合题意,A项正确。
A.0~20 min内,NO2的平均反应速率为0.025 mol·L-1·min-1
B.由实验数据可知,该反应在50 min时才达平衡状态
C.单位时间内,若消耗0.5 mol N2的同时,生成1 mol NO2,则反应达到平衡
D.达平衡时,二氧化氮的转化率与甲烷的转化率相等
D
时间/min 0 10 20 30 40 50
n(CH4)/mol 0.5 0.35 0.25 0.17 0.10 0.10
解析　根据表中数据,0~20 min内,甲烷反应了0.25 mol,则NO2反应了0.5 mol,其平均反应速率为=0.012 5 mol·L-1·min-1,A错误;由实验数据可知,该反应在40 min时已经达到平衡状态(甲烷物质的量不再改变),B错误;单位时间内,若消耗0.5 mol N2,则一定生成1 mol NO2(氮气与二氧化氮的化学计量数之比为1∶2),此时未知正方向反应情况,故无法判断是否到达平衡,C错误;初始时,甲烷与二氧化氮的物质的量之比为1∶2,其化学计量数之比也为1∶2,则达到平衡时,二氧化氮的转化率与甲烷的转化率相等,D正确。
10.金属 空气燃料电池是一类重要的电池,其工作原理如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　　)
A.Mn+向空气电极移动
B.向装置中注入海水就可使LED灯发光
C.若有0.1 mol O2反应,则通过电解质的
电子的数目为0.4NA
D.消耗相同质量的Zn、Al、Mg时,通过
导线转移的电子数最多的是Al
C
解析　电池工作时,空气电极得电子发生还原反应,作正极,原电池中阳离子向正极移动,则Mn+向空气电极移动,A项正确;海水中含有电解质,海水可导电,向装置中注入海水就可使LED灯发光,B项正确;电子不能通过电解质传递,而是通过导线传递,C项错误;发生原电池反应时,1 g Zn、Al、Mg转移电子的物质的量分别为 mol,则消耗相同质量的Zn、Al、Mg时,通过导线转移电子数最多的是Al,D项正确。
11.一定温度下,向10 mL 0.40 mol·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/min 0 2 4 6
V(O2)/mL 0 9.9 17.5 22.4
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.0~6 min内的平均反应速率v(H2O2)≈3.33×10-2 mol·L-1·min-1
D
解析　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,是放热反应,C项错误;0~6 min内生成氧气0.001 mol,消耗H2O2 0.002 mol,则平均反应速率v(H2O2)=≈3.33×10-2mol·L-1·min-1,D项正确。
12.(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应:Pb+S+2Fe3+===PbSO4+2Fe2+
B
解析　该储能电池放电时,Pb为负极,失电子结合硫酸根离子生成PbSO4,则多孔碳电极为正极,正极上Fe3+得电子转化为Fe2+;充电时,多孔碳电极为阳极,Fe2+失电子生成Fe3+,PbSO4电极为阴极,PbSO4得电子生成Pb和S。A.放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上,负极质量增大,A错误;B.储能过程中,该装置为电解池,将电能转化为化学能,B正确;C.放电时,右侧为正极,电解质溶液中的阳离子向正极移动,左侧的H+通过质子交换膜移向右侧,C错误;D.充电时,总反应为PbSO4+2Fe2+===Pb+S+2Fe3+,D错误。
A.达到平衡时,H2的转化率为55%
B.3 min 时,CH3OH和CO2的浓度相等,达到了化学
平衡状态
C.反应进行到10 min时,CO2的正逆反应速率相等,
反应停止
D.反应开始到10 min,用CO2表示的反应速率为0.037 5 mol·L-1·min-1
D
解析　A.由图可知,达到平衡时,生成甲醇的物质的量是0.75 mol,根据反应的化学方程式,可知消耗了氢气2.25 mol,则H2的转化率为×100%=75%,故A错误;B.3 min后,CH3OH浓度还在增加,CO2的浓度还在减少,则3 min 时,反应没有达到平衡状态,故B错误;C.由图可知,反应进行到10 min时,CH3OH和CO2的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态,则CO2的正逆反应速率相等但不等于零,反应没有停止,故C错误;D.反应开始到10 min,CO2减少了0.75 mol,则用CO2表示的反应速率为v(CO2)= mol·L-1·min-1=0.037 5 mol·L-1·min-1,故D正确。
14.新型微生物电池可应用于酸性有机废水(含C6H6O)的处理,其放电时的工作原理如图所示,其中交换膜为质子交换膜。下列说法错误的是(　　)
A.N极为电池正极
B.工作时,氢离子从M极移向N极
C.N极的电极反应式O2+4e-+4H+===2H2O
D.N极消耗22.4 L O2(标况),M极产生CO2的体积
为22.4 L(标况)
D
解析　A.N电极上,O2转化为H2O,发生还原反应,则N极为电池正极,A项正确;B.N极为正极,M为负极,阳离子向正极移动,则氢离子从M极移向N极,B项正确;C.N电极上,O2转化为H2O,电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,C项正确;D.由图可知,电池总反应为C6H6O+7O2===6CO2+3H2O,N极消耗22.4 L O2(标况),其物质的量为1 mol,M极生成 mol CO2,标况下,其体积为19.2 L,D项错误。
二、非选择题(本题包括3小题,共58分)
15.(16分)试回答下列各题:
(1)如图1所示是NO2和CO反应生成CO2
和NO过程中能量变化示意图,请写出
NO2和CO反应的热化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
NO2(g)+CO(g)===NO(g)+CO2(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1
解析　(1)根据NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图可知,反应物能量高于生成物能量,反应是放热反应,反应焓变=E1-E2=134 kJ·mol-1-368 kJ·mol-1 =-234 kJ·mol-1,所以NO2和CO反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)===NO(g)+ CO2(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1。
(2)化学反应的焓变与反应物和生成物的
键能有关。
①已知:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH=-185 kJ·mol-1。
请填空:
②图2中表示氧族元素中氧、硫、硒、碲生成氢化物
时的焓变数据,根据焓变数据可确定a、b、c、d分别
代表哪种元素,试写出硒化氢在热力学标准状态下,发
生分解反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
共价键 H—H Cl—Cl H—Cl
键能/(kJ·mol-1) 436 247
434
H2Se(g)===Se(s)+H2(g)　ΔH=-81 kJ·mol-1
解析　(2)①ΔH=436 kJ·mol-1+247 kJ·mol-1-2E(H—Cl)=-185 kJ·mol-1,解得E(H—Cl)=434 kJ·mol-1。②根据元素周期律,同一主族元素非金属性越强,其气态氢化物越稳定,而能量越低越稳定,所以a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O;b为硒化氢的生成热数据,则硒化氢分解放热,ΔH=-81 kJ·mol-1,所以H2Se发生分解反应的热化学方程式为H2Se(g)===Se(s)+H2(g)　ΔH=-81 kJ·mol-1。
①　　　　　　;②　　　　　　。
16.(21分)(1)合成氨工业是煤化工产业链中非常重要的一步。已知:破坏1 mol N2中的化学键需要吸收946 kJ能量;破坏0.5 mol H2中的H—H键需要吸收218 kJ能量;形成氨分子中1 mol N—H键能够释放391 kJ能量。如图所示表示合成氨工业过程中能量的变化,请将图①、②的能量变化的数值填在横线上。
2 254
92
解析　(1)断裂1 mol N2(g)、3 mol H2(g)中的化学键形成2 mol N原子、6 mol H原子时,需吸收的能量为946 kJ+3÷0.5×218 kJ=2 254 kJ,生成2 mol NH3(g)时释放的能量为6×391 kJ=2 346 kJ,整个反应释放的能量为2 346 kJ-2 254 kJ=92 kJ。
(2)由A、B、C、D四种金属按如表所示装置进行实验。
①已知A反应后易形成二
价离子,则装置甲中负极
的电极反应式为
　　　　　　　　　　。
②装置乙中正极的电极反
应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
③装置丙中溶液的pH　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
④四种金属的活动性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　　　。
A-2e-===A2+
Cu2++2e-===Cu
增大
D>A>B>C
解析　(2)①根据装置甲及所对应的现象可知,金属的活动性顺序:A>B,A作负极,负极的电极反应式为A-2e-===A2+;②根据装置乙及所对应的现象可知,金属的活动性顺序:B>C,C作正极,正极的电极反应式为Cu2++2e-===Cu;③根据装置丙及所对应的现象可知,金属的活动性顺序:D>A,A作正极,正极的电极反应式为2H++2e-===H2↑,故溶液中c(H+)减小,溶液的pH增大;④综上可知金属的活动性顺序: D>A>B>C。
0~t2 min内,氨气的平均反应速率为　　　　　　　　　　　　　。
mol·L-1·min-1
解析　(3)根据反应速率的计算公式可知v(NH3)=2v(N2)= mol·L-1·min-1。
17.(21分)(1)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量,其工作原理如图所示。已知:O2-可在固体电解质中自由移动。
①NiO电极上发生的是　　　　(填“氧化”或
“还原”反应)。
②外电路中,电子是从　　　　(填“NiO”或
“Pt”)电极流出。
③Pt电极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
氧化
NiO
O2+4e-===2O2-
解析　(1)①原电池中,NiO为负极,电极上NO失电子发生氧化反应生成二氧化氮。②外电路中,电子由负极NiO电极流出,经导线流入正极Pt电极。③原电池中,Pt电极为正极,O2在正极上发生还原反应生成O2-,电极反应式为O2+4e-===2O2-。
实验 编号 t/℃ NO初始浓 度/(mol·L-1) CO初始浓 度/(mol·L-1) 催化剂的比表
面积/(m2·g-1)
Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
Ⅱ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 124
Ⅲ 350 a 5.80×10-3 82
①表中a=　　　　　　。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验　　　　(填实验编号)。
③实验Ⅰ和实验Ⅱ中,NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示,其中表示实验Ⅱ的是曲线　　　　(填“甲”或“乙”)。
1.20×10-3
Ⅰ和Ⅲ
乙
解析　(2)①由表格数据可知,实验Ⅰ、Ⅱ温度相同,催化剂的比表面积不同,实验目的是验证催化剂的比表面积对反应速率的影响,则温度和反应物的初始浓度要相同,实验Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积相同、温度不同,实验目的是验证温度对反应速率的影响,则反应物的初始浓度要相同,则a=1.20×10-3。③因实验Ⅰ、Ⅱ催化剂的比表面积不同,温度、反应物的初始浓度相同,由于实验Ⅱ的反应速率大,先达到化学平衡,故曲线乙表示实验Ⅱ。
CD
解析　(3)因反应在绝热容器中进行,容器内的温度会发生变化,当温度不再变化时,说明反应已达到平衡状态;该反应是一个反应前后气体体积减小的反应,当容器内的气体压强保持不变时,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡状态;v逆(NO)=2v正(N2)时,正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故2v逆(NO)=v正(N2)时反应没有达到平衡状态;由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,容器的体积不变,则容器内混合气体的密度一直保持不变,故混合气体的密度不变不能说明反应已达到平衡状态。

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