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专题形成性评价(一)(专题6)
(75分钟　100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。)
1.(2024·南通高一检测)2024年1月17日,搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射。下列有关说法正确的是(　　)
A.火箭升空的动力主要来自化学能
B.煤、石油、天然气、氢气都属于化石燃料
C.天宫二号中的燃料电池能将化学能完全转化为电能
D.硅太阳能电池板所用的核心材料是高纯度的二氧化硅
【解析】选A。化学物质反应推动火箭升空,因此火箭升空的动力主要来自化学能,A正确;氢气不属于化石燃料,B错误;燃料电池中化学能不可能完全转化为电能,C错误;硅太阳能电池板所用的核心材料是高纯度的硅,不是二氧化硅,D错误。
阅读下列材料,完成2~4题:
　　N2是合成氨工业的重要原料,NH3不仅可制造化肥,还能通过催化氧化生产HNO3;HNO3能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO进一步氧化生成NO2,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=-116.4 kJ· mol-1,大气中过量的NOx和水体中过量的N、N均是污染物。通过催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2,也可将水体中的N转化为N2。工业上用氨的催化氧化生产硝酸,其热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1,NO2和N2H4反应放出大量的热,在火箭燃料中使用。对于反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
2.对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列说法正确的是(　　)
A.该反应是放热反应
B.在恒容密闭容器中,气体的密度不变,则该反应达到平衡
C.使用高效催化剂能降低反应速率
D.增大O2的浓度,NO的转化率会下降
【解析】选A。A.已知该反应ΔH<0,为放热反应,A项正确;B.在恒容密闭容器中气体密度始终不变,不能说明反应达到平衡,B项错误;C.高效催化剂降低活化能,从而加快反应速率,C项错误;D.增大O2的浓度平衡正向移动,NO的转化率升高,D项错误。
3.根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断,下列说法错误的是(　　)
A.N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是放热反应
B.2 mol O原子生成1 mol O2(g)时放出498 kJ能量
C.2 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收1 264 kJ能量
D.由N2(g)和O2(g)生成2 mol N(g)和2 mol O(g)吸收的总能量为1 444 kJ
【解析】选A。A.由题给图像可知,N2(g)+O2(g)===2NO(g)的断键吸收总能量-成键放出总能量=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1>0,则该反应是吸热反应,故A错误;B.原子结合形成分子的过程是化学键形成过程,是放热过程,2 mol O原子结合生成O2(g)时放出498 kJ能量,故B正确;C.由图知形成
2 mol NO(g)放热2×632 kJ·mol-1能量,所以2 mol NO(g)中的化学键断裂时需要吸收1 264 kJ能量,故C正确;D.由图给出图像可知,1 mol N2(g)断键生成2 mol N(g)及1 mol O2(g)断键生成2 mol O(g)吸收的总能量为946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1=
1 444 kJ·mol-1,故D正确。
4.下列有关说法不正确的是(　　)
A.在容器中充入4 mol NH3和5 mol O2,一定条件下充分反应,反应结束后,电子转移的物质的量为20 mol
B.在恒容容器内,反应达到平衡后,通入Ar,压强增大,但v(正)和v(逆)都不变
C.断裂1 mol N—H键的同时,断裂1 mol O—H键,说明该反应达到平衡状态
D.当混合气体的平均摩尔质量不变,说明该反应达到平衡状态
【解析】选A。A.该反应为可逆反应,反应物不能完全转化,A错误;B.在恒容容器内,反应达到平衡后,通入Ar,压强增大,但各物质浓度均不变,v(正)和v(逆)都不变,B正确;C.从反应方程式可以看出,断裂12 mol N—H键的同时,断裂12 mol O—H键,即断裂1 mol N—H键的同时,断裂1 mol O—H键,说明该反应达到平衡状态,C正确;D.该反应前后气体分子数增加,气体总质量不变,恒容条件下当混合气体的平均摩尔质量不变,说明该反应达到平衡状态,D正确。
5.(2024·昆明高一检测)在一容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应:WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g),下列说法不正确的是(　　)
A.将容器的体积缩小一半,其反应速率增大
B.保持体积不变,充入氩气,其反应速率增大
C.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率减小
D.保持压强不变,充入氖气,H2(g)的反应速率减小
【解析】选B。将体积缩小,各气体的浓度均增大,反应速率加快,A正确;体积不变充入氩气,H2(g)、H2O(g)的浓度不变,反应速率不变,B错误;压强不变,充入氖气,体积增大,H2O(g)的浓度减小,反应速率减慢,C正确;压强不变,充入氖气,体积增大,H2(g)的浓度减小,反应速率减慢,D正确。
6.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料。2CH3OH(g)+O2(g)2CO2(g)+4H2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
B.化学变化不仅有新物质生成,同时也一定有能量变化
C.H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1∶2
D.该图也可表示碳酸钙分解反应的能量变化
【解析】选B。A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,反应为放热反应,A错误;B.化学变化不仅有新物质生成,同时也一定有能量变化伴随放热或吸热过程,B正确;C.反应速率之比等于化学计量数之比,H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2∶1,C错误;D.碳酸钙分解反应为吸热反应,D错误。
7.(2024·扬州邗江高一期中)我国科研人员研制出一种Li-N2电池,电池反应为6Li+N2===2Li3N,其放电过程为原电池原理,电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该装置实现了电能向化学能的转化
B.N2发生还原反应
C.a极的电极反应式为Li+e-===Li+
D.电池工作时,电子从a电极经导线流向b电极,再从b电极经电解质溶液流向a电极
【解析】选B。该装置放电过程为原电池原理,则该装置实现了化学能向电能的转化,A错误;电池反应为6Li+N2===2Li3N,氮元素化合价降低,则N2发生还原反应,B正确;a极为负极,其电极反应式为Li-e-===Li+,C错误;电池工作时,电子从a电极经导线流向b电极,电子只在导线中移动,不能在溶液中移动,D错误。
8.已知X(g)+3Y(g)2W(g)+M(g)为放热反应。一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1 mol X(g)与3 mol Y(g),下列说法正确的是(　　)
A.充分反应后,生成2 mol W和1 mol M
B.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡
D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
【解析】选C。该反应为可逆反应,不会完全进行, A项错误;X和W分别为反应物和生成物,化学计量数只表示反应过程中的转化比例,并不能说明达到平衡后的浓度之比, B项错误;当X的物质的量分数不再变化时,反应达到平衡,C项正确;若增大反应物浓度,正逆反应速率均会增加,D项错误。
9.已知反应:2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,在室温下迅速混合反应液,2 min内测得c(Mn)从0.1 mol·L-1减少到0.02 mol·L-1(反应过程中忽略溶液体积的变化),下列说法正确的是(　　)
A.v(Mn)=0.04 mol·L-1·s-1
B.v(Mn2+)=0.02 mol·L-1·s-1
C.v(H2C2O4)=0.1 mol·L-1·min-1
D.2 min内产生标准状况下的CO2为8.96 L
【解析】选C。2 min内测得c(Mn)从0.1 mol·L-1减少到0.02 mol·L-1,则v(Mn)==0.04 mol·L-1·min-1= mol·L-1·s-1,故A错误;根据速率之比等于化学计量数之比v(Mn2+)=v(Mn)=0.04 mol L-1·min-1= mol·L-1·s-1,故B错误;根据速率之比等于化学计量数之比v(H2C2O4)=2.5v(Mn)=
0.1 mol·L-1·min-1 ,故C正确;2 min内测得c(Mn)从0.1 mol·L-1减少到
0.02 mol·L-1 ,溶液体积未知,因此无法计算产生CO2的物质的量,故D错误。
10.(2024·淮安高一检测)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.反应生成1 mol N2时转移4 mol e-
B.反应物能量之和大于生成物能量之和
C.1 mol N2O(g)和1 mol NO(g)按如图所示完全反应放出139 kJ能量
D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
【解析】选A。化学方程式为N2O(g)+NO(g)===N2(g)+NO2(g),N2~2e-,生成1 mol N2时转移电子2 mol,A错误;根据能量变化图,反应物能量之和大于生成物能量之和,此反应属于放热反应,B正确;根据能量变化图得N2O(g)+NO(g)===N2(g)+NO2(g)　ΔH=(209-348) kJ·mol-1=-139 kJ·mol-1,C正确;断键吸收能量,成键释放能量,此反应是放热反应,因此断键吸收能量之和小于成键释放能量之和,D正确。
【补偿训练】(2024·淮宿七校高一检测)某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图所示,下列叙述正确的是(　　)
A.三种物质中C最稳定
B.两步反应均为吸热反应
C.A与C的能量差为E4
D.AB反应,反应时一定要加热
【解析】选A。能量越低越稳定,三种物质中C能量最低,C最稳定,A正确;AB为吸热反应,BC为放热反应,B错误;由图知,A与C的能量差为E2+E4-E1-E3,C错误;反应吸放热与反应条件无关,AB的反应不一定要加热,D错误。
11.(2024·连云港高一检测)火星大气中含有大量CO2 ,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极。放电时,下列说法正确的是(　　)
A.负极上发生还原反应
B.CO2在正极上失电子
C.工作时电子由碳纳米管经外电路流向金属钠
D.将化学能转化为电能
【解析】选D。Na为负极,发生氧化反应,A错误;碳纳米管为正极,CO2得电子发生还原反应,B错误;电子由负极金属钠经外电路流向正极碳纳米管,C错误;该装置为原电池,将化学能转化为电能,D正确。
【补偿训练】(2024·南京航空航天大学附中高一检测)“碳呼吸电池”是一种新型化学电源,其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.该装置能将电能转变为化学能
B.正极的电极反应为C2+2e-===2CO2
C.每得到1 mol草酸铝,电路中转移3 mol电子
D.利用该技术可捕捉大气中的CO2
【解析】选D。该装置为原电池,将化学能转变为电能,A错误;Al为活泼金属,作负极,通入CO2的电极作正极,得到电子,化合价降低,可知CO2得电子生成C2,电极反应为2CO2+2e-===C2,B错误;1 mol草酸铝含2 mol Al3+,由2 mol Al单质失去6 mol电子生成,C错误;该装置中CO2最后生成C2,可以捕捉大气中的CO2,D正确。
12.在10 L的密闭容器中,1 mol A和3 mol B在一定条件下发生反应:A(g)+xB(g)2C(g),2 min后反应达到平衡时,测得混合气体共3.4 mol,生成0.4 mol C,则下列计算结果不正确的是(　　)
A.平衡时,容器内的压强是起始时的
B.x等于4
C.A的转化率为20%
D.2 min内B的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1
【解析】选D。根据三段式法:
　　　　　　A(g)+xB(g)2C(g)
起始量/mol 1 3 0
转化量/mol 0.2 0.2x 0.4
平衡量/mol 0.8 3-0.2x 0.4
3.4 mol=0.8 mol+(3-0.2x) mol+0.4 mol,解得x=4。一定条件下,气体压强之比等于其物质的量之比,则平衡时容器内的压强与起始时压强之比为=,A正确;根据计算可知x=4,B正确;A的转化率为×100%=20%,C正确;B的平均反应速率为=0.04 mol·L-1·min-1,D错误。
13.一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列描述正确的是(　　)
A.t分钟时该反应达到化学平衡状态
B.反应开始到10分钟,用X表示的反应速率为0.079 mol·L-1·min-1
C.反应开始到10分钟时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+2Y(g)3Z(g)
【解析】选C。A.t分钟后各物质的量仍在变化,该反应没有达到化学平衡状态,A错误;B.反应开始到10分钟,用X表示的反应速率为 mol·L-1·min-1=
0.039 5 mol·L-1·min-1,B错误;C.反应开始到10分钟时,Y的转化率为×100%=79.0%,C正确;D.由图可知,平衡时反应的X、Y、Z的物质的量分别为0.79 mol、0.79 mol、1.58 mol,则反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),D错误。
二、非选择题(本题包括4小题,共61分)
14.(17分)(2024·常州一中高一检测)为更好地利用化学变化中的物质变化和能量变化,在化学研究和工业生产中还需要关注化学反应的快慢和进行程度等。实验发现,Mg+AgCl滤液的反应比Mg+H2O反应速率快,研究小组对此实验现象产生的原因进行了探究。
【提出猜想】
猜想一:Cl-钻入Mg(OH)2膜形成孔径,增大了Mg和H2O的接触面积,加快了Mg+H2O的反应速率,称作“离子钻入效应”;
猜想二:在“离子钻入效应”基础上,Mg置换Ag+形成许多微小的Mg-Ag原电池,使Mg+H2O反应速率进一步加快。
【实验设计】
取表面积和质量相同的镁条(5 cm),用浓度分别为1 mol·L-1 KCl、0.2 mol·L-1 AgNO3、0.2 mol·L-1 KNO3溶液,按照表格进行一系列实验,若有沉淀,先将沉淀过滤后,将滤液加入装Mg条的试管,观察Mg条表面实验现象。
实验 序号 V(KCl) /mL V(AgNO3) /mL V(KNO3) /mL V(H2O) /mL 实验 现象
1 — — — 5.00 微小气 泡附着
2 4.50 0.50 — — 大量气 泡放出
3 4.50 — — 0.50 少量气 泡放出
4 a — b — 少量气 泡放出
(1)①根据表中信息,补充数据:a=_______________,b=_______________。(4分)
②由实验1和实验3对比可知:Cl-有加快Mg+H2O反应速率的作用。
③由实验_______________和实验_______________对比可知:Ag+有加快Mg+H2O反应速率的作用。(4分)
答案:(1)①4.5　0.5　③2　4
【解析】(1)①根据实验单一变量原则,加入不同物质的体积应该一致,所以a=4.5,b=0.5。③要研究Ag+有加快Mg+H2O反应速率的作用,则一个实验需要加入Ag+,另一个实验应该加入K+作对照,所以对比实验2和4可得出结论。
【实验结论1】猜想一和猜想二成立。
已知:Ag+水解的离子方程式为Ag++H2OAgOH+H+。
(2)为了进一步证明Mg-Ag原电池能加快Mg+H2O+Cl-体系中Mg+H2O的反应速率,研究小组利用数字化实验进行了验证。
【实验设计】选取实验2和实验4两个实验方案,采集两个实验的pH-时间、温度-时间变化数据。实验数据如图所示:
④由初始pH数据可知,曲线_______________(填“a”或“b”)表示实验2的pH-时间变化曲线,请解释原因:____________________________。(4分)
⑤在pH=11左右,两实验的pH变化都明显趋于平缓的原因__________________
____________________________。(3分)
⑥对“温度-时间”曲线分析,在相同反应时间内,_______________(填“实验2”或“实验4”)放热更多,因此速率更快。(2分)
答案: (2)④a　溶液中存在银离子,银离子水解使得溶液呈酸性,所以初始阶段pH<7
⑤pH=11左右,溶液呈碱性,将生成Mg(OH)2,Mg(OH)2沉淀覆盖在镁条表面,阻碍了Mg+H2O的反应　⑥实验2
【解析】(2)④由Ag+水解的离子方程式可知,Ag+水解使得溶液呈酸性,所以初始阶段pH<7,故曲线a表示实验2的pH-时间变化曲线。⑤在pH=11左右,溶液呈碱性,将生成Mg(OH)2,Mg(OH)2沉淀覆盖在镁条表面,阻碍了Mg+H2O的反应。⑥由图可知,对“温度-时间”曲线分析,在相同反应时间内,实验2放出热量明显多于实验4,速率更快。
【实验结论2】结合pH-时间、温度-时间曲线可知,Mg-Ag原电池能加快Mg+H2O+Cl-体系中Mg+H2O的反应速率。
15.(14分)(2024·淮安高一检测)十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。回答下列问题:
(1)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,该反应的机理如图所示。
①上述过程中,能量的变化形式是由光能和热能转化为___________________________。(2分)
②CO2(g)分解为CO(g)和O2(g)的反应为__________________(填“放热”或“吸热”)反应。(2分)
答案:(1)①化学能　②吸热
【解析】(1)①根据图示,CO2(g)分解为CO(g)和O2(g),能量的变化形式是由光能和热能转化为化学能。②CO2(g)分解为CO(g)和O2(g)的反应为吸热反应。
(2)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图所示。
①Pt电极(a)为____________(填“正”或“负”)极;Pt电极(b)上的电极反应式为______________________________________________________________。(5分)
②该过程总反应的化学方程式为____________________________________;当消耗0.1 mol O2时,理论上转移电子数目为________________________。(5分)
答案: (2)①负　O2+4e-+2H2O===4OH-　
②4NH3+3O2===2N2+6H2O　0.4×6.02×1023(或0.4NA)
【解析】(2)①氨气失电子发生氧化反应生成氮气,Pt电极(a)为负极;Pt电极(b)为正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-。②该过程总反应为氨气和氧气反应生成氮气和水,反应的化学方程式为4NH3+3O2===2N2+6H2O;氧元素化合价由0降低为-2,当消耗0.1mol O2时,理论上转移电子数目为0.4×6.02×1023或0.4NA。
16.(14分)(2024·扬州高一检测)化学反应原理与生产、生活密切相关。
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在400 mL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/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL (标准状况) 200 480 928 1 152 1 240
求3~4 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率为______________________________(设溶液体积不变)。(2分)
答案:(1)0.05 mol·L-1·min-1　
【解析】(1)3~4 min时间段,氢气的体积变化为1 152 mL-928 mL=224 mL,为
0.01 mol,则以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率为=
0.05 mol·L-1·min-1。
(2)另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积,他事先在盐酸中加入等体积的下列物质以减慢反应速率,你认为可行的是_______________(填字母)。(2分)
A.蒸馏水　　B.CuSO4溶液　　C.NaCl溶液
答案: (2)AC
【解析】(2)A项,加入蒸馏水,c(H+)减小,可减慢反应速率;B项,加入CuSO4溶液后,锌与CuSO4反应生成Cu,形成原电池,可加快反应速率;C项,加入NaCl溶液,NaCl不影响反应,相当于加入蒸馏水,可减慢反应速率。
(3)某温度下在4 L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图所示。
①该反应的化学方程式是__________________。(3分)
②该反应达到平衡状态的标志是__________________(填字母)。(2分)
A.Y在混合气体中的体积分数保持不变
B.X、Y的反应速率比为3∶1
C.容器内气体的压强保持不变
D.生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z
③4 min时,正反应速率____________(填“>”“<”或“=”)逆反应速率。(2分)
④5 min内X的转化率为____________。(3分)
答案: (3) ①3X(g)+Y(g)2Z(g) ②AC　(3)③>　 (3)④60%
【解析】(3)①从图中可以看出,随着反应的不断进行,X、Y的物质的量不断减小,Z的物质的量不断增大,则X、Y为反应物,Z为生成物,最终反应物都有剩余,则反应可逆;依据5min内的物质的量变化,可确定X、Y、Z的化学计量数之比为0.6∶0.2∶0.4=3∶1∶2,所以该反应的化学方程式是3X(g)+Y(g)2Z(g)。②A项,Y的体积分数在混合气体中保持不变,则正逆反应速率相等,反应达到平衡状态;B项,X、Y的反应速率比为3∶1,等于化学计量数之比,但是不能说明正逆反应速率相等,反应不一定达到平衡状态;C项,因为反应前后气体分子数不相等,所以容器内气体的压强保持不变时,各物质的量不变,反应达到平衡状态;D项,生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z,反应进行的方向相同,反应不一定达平衡状态。③4 min时,反应正向进行生成Z,则正反应速率>逆反应速率。④5 min内X的转化率为×100%=60%。
17.(16分)(2024·扬州高一检测)化学反应总是伴随着能量的转化,给世界带来了生机和光明。
(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等多种作用。制作冷敷袋可以利用____________(填字母)。(2分)
a.放热的化学变化　　b.吸热的化学变化
c.放热的物理变化　　d.吸热的物理变化
答案:(1)b、d　
【解析】(1)制作冷敷袋,需要吸收外界能量,使环境温度降低,可以利用吸热的化学变化或吸热的物理变化。
(2)氢能是发展中的新能源,与汽油相比,H2作为燃料的优点是__________________________________________________________。H2直接燃烧的能量转换率____________(填“高于”“等于”或“低于”)燃料电池。(5分)
答案: (2)污染小、可再生、来源广、燃烧热值高等　低于　
【解析】(2)H2作为燃料的优点是污染小、可再生、来源广、燃烧热值高等;原电池能提高能量利用率,H2直接燃烧的能量转换率低于燃料电池。
(3)铅蓄电池是常见的化学电源之一,其充电、放电的总反应式为2PbSO4+2H2OPb+ PbO2+2H2SO4。铅蓄电池放电时正极是_______________(填化学式),该电极质量____________(填“增加”或“减少”)。放电过程中外电路中转移3 mol电子,消耗硫酸____________mol。 (6分)
答案: (3)PbO2　增加　3
【解析】(3)铅蓄电池放电时,正极上得电子,发生还原反应,则正极是PbO2,该电极由PbO2变成PbSO4,质量增加;根据放电过程中外电路中每转移1 mol电子,消耗硫酸1 mol,放电过程中外电路中转移3 mol电子,消耗硫酸3 mol。
(4)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,已知4.4 g CO2和适量H2完全生成二甲醚(CH3OCH3)气体和水蒸气,放出6.125 kJ的热量,该反应的热化学方程式为_______________________。 (3分)
答案: (4)2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.5 kJ·mol-1
【解析】(4)4.4 g CO2为0.1 mol,0.1 mol CO2与适量H2完全反应生成二甲醚气体和水蒸气,放出热量6.125 kJ,则该反应的热化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.5 kJ·mol-1。专题形成性评价(一)(专题6)
(75分钟　100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。)
1.(2024·南通高一检测)2024年1月17日,搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射。下列有关说法正确的是(　　)
A.火箭升空的动力主要来自化学能
B.煤、石油、天然气、氢气都属于化石燃料
C.天宫二号中的燃料电池能将化学能完全转化为电能
D.硅太阳能电池板所用的核心材料是高纯度的二氧化硅
阅读下列材料,完成2~4题:
　　N2是合成氨工业的重要原料,NH3不仅可制造化肥,还能通过催化氧化生产HNO3;HNO3能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO进一步氧化生成NO2,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=-116.4 kJ· mol-1,大气中过量的NOx和水体中过量的N、N均是污染物。通过催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2,也可将水体中的N转化为N2。工业上用氨的催化氧化生产硝酸,其热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1,NO2和N2H4反应放出大量的热,在火箭燃料中使用。对于反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
2.对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列说法正确的是(　　)
A.该反应是放热反应
B.在恒容密闭容器中,气体的密度不变,则该反应达到平衡
C.使用高效催化剂能降低反应速率
D.增大O2的浓度,NO的转化率会下降
3.根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断,下列说法错误的是(　　)
A.N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是放热反应
B.2 mol O原子生成1 mol O2(g)时放出498 kJ能量
C.2 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收1 264 kJ能量
D.由N2(g)和O2(g)生成2 mol N(g)和2 mol O(g)吸收的总能量为1 444 kJ
4.下列有关说法不正确的是(　　)
A.在容器中充入4 mol NH3和5 mol O2,一定条件下充分反应,反应结束后,电子转移的物质的量为20 mol
B.在恒容容器内,反应达到平衡后,通入Ar,压强增大,但v(正)和v(逆)都不变
C.断裂1 mol N—H键的同时,断裂1 mol O—H键,说明该反应达到平衡状态
D.当混合气体的平均摩尔质量不变,说明该反应达到平衡状态
5.(2024·昆明高一检测)在一容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应:WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g),下列说法不正确的是(　　)
A.将容器的体积缩小一半,其反应速率增大
B.保持体积不变,充入氩气,其反应速率增大
C.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率减小
D.保持压强不变,充入氖气,H2(g)的反应速率减小
6.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料。2CH3OH(g)+O2(g)2CO2(g)+4H2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
B.化学变化不仅有新物质生成,同时也一定有能量变化
C.H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1∶2
D.该图也可表示碳酸钙分解反应的能量变化
7.(2024·扬州邗江高一期中)我国科研人员研制出一种Li-N2电池,电池反应为6Li+N2===2Li3N,其放电过程为原电池原理,电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该装置实现了电能向化学能的转化
B.N2发生还原反应
C.a极的电极反应式为Li+e-===Li+
D.电池工作时,电子从a电极经导线流向b电极,再从b电极经电解质溶液流向a电极
8.已知X(g)+3Y(g)2W(g)+M(g)为放热反应。一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1 mol X(g)与3 mol Y(g),下列说法正确的是(　　)
A.充分反应后,生成2 mol W和1 mol M
B.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡
D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
9.已知反应:2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,在室温下迅速混合反应液,2 min内测得c(Mn)从0.1 mol·L-1减少到0.02 mol·L-1(反应过程中忽略溶液体积的变化),下列说法正确的是(　　)
A.v(Mn)=0.04 mol·L-1·s-1
B.v(Mn2+)=0.02 mol·L-1·s-1
C.v(H2C2O4)=0.1 mol·L-1·min-1
D.2 min内产生标准状况下的CO2为8.96 L
10.(2024·淮安高一检测)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.反应生成1 mol N2时转移4 mol e-
B.反应物能量之和大于生成物能量之和
C.1 mol N2O(g)和1 mol NO(g)按如图所示完全反应放出139 kJ能量
D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
【补偿训练】(2024·淮宿七校高一检测)某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图所示,下列叙述正确的是(　　)
A.三种物质中C最稳定
B.两步反应均为吸热反应
C.A与C的能量差为E4
D.AB反应,反应时一定要加热
11.(2024·连云港高一检测)火星大气中含有大量CO2 ,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极。放电时,下列说法正确的是(　　)
A.负极上发生还原反应
B.CO2在正极上失电子
C.工作时电子由碳纳米管经外电路流向金属钠
D.将化学能转化为电能
【补偿训练】(2024·南京航空航天大学附中高一检测)“碳呼吸电池”是一种新型化学电源,其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.该装置能将电能转变为化学能
B.正极的电极反应为C2+2e-===2CO2
C.每得到1 mol草酸铝,电路中转移3 mol电子
D.利用该技术可捕捉大气中的CO2
12.在10 L的密闭容器中,1 mol A和3 mol B在一定条件下发生反应:A(g)+xB(g)2C(g),2 min后反应达到平衡时,测得混合气体共3.4 mol,生成0.4 mol C,则下列计算结果不正确的是(　　)
A.平衡时,容器内的压强是起始时的
B.x等于4
C.A的转化率为20%
D.2 min内B的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1
13.一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列描述正确的是(　　)
A.t分钟时该反应达到化学平衡状态
B.反应开始到10分钟,用X表示的反应速率为0.079 mol·L-1·min-1
C.反应开始到10分钟时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+2Y(g)3Z(g)
二、非选择题(本题包括4小题,共61分)
14.(17分)(2024·常州一中高一检测)为更好地利用化学变化中的物质变化和能量变化,在化学研究和工业生产中还需要关注化学反应的快慢和进行程度等。实验发现,Mg+AgCl滤液的反应比Mg+H2O反应速率快,研究小组对此实验现象产生的原因进行了探究。
【提出猜想】
猜想一:Cl-钻入Mg(OH)2膜形成孔径,增大了Mg和H2O的接触面积,加快了Mg+H2O的反应速率,称作“离子钻入效应”;
猜想二:在“离子钻入效应”基础上,Mg置换Ag+形成许多微小的Mg-Ag原电池,使Mg+H2O反应速率进一步加快。
【实验设计】
取表面积和质量相同的镁条(5 cm),用浓度分别为1 mol·L-1 KCl、0.2 mol·L-1 AgNO3、0.2 mol·L-1 KNO3溶液,按照表格进行一系列实验,若有沉淀,先将沉淀过滤后,将滤液加入装Mg条的试管,观察Mg条表面实验现象。
实验 序号 V(KCl) /mL V(AgNO3) /mL V(KNO3) /mL V(H2O) /mL 实验 现象
1 — — — 5.00 微小气 泡附着
2 4.50 0.50 — — 大量气 泡放出
3 4.50 — — 0.50 少量气 泡放出
4 a — b — 少量气 泡放出
(1)①根据表中信息,补充数据:a=_______________,b=_______________。(4分)
②由实验1和实验3对比可知:Cl-有加快Mg+H2O反应速率的作用。
③由实验_______________和实验_______________对比可知:Ag+有加快Mg+H2O反应速率的作用。(4分)
【实验结论1】猜想一和猜想二成立。
已知:Ag+水解的离子方程式为Ag++H2OAgOH+H+。
(2)为了进一步证明Mg-Ag原电池能加快Mg+H2O+Cl-体系中Mg+H2O的反应速率,研究小组利用数字化实验进行了验证。
【实验设计】选取实验2和实验4两个实验方案,采集两个实验的pH-时间、温度-时间变化数据。实验数据如图所示:
④由初始pH数据可知,曲线_______________(填“a”或“b”)表示实验2的pH-时间变化曲线,请解释原因:____________________________。(4分)
⑤在pH=11左右,两实验的pH变化都明显趋于平缓的原因__________________
____________________________。(3分)
⑥对“温度-时间”曲线分析,在相同反应时间内,_______________(填“实验2”或“实验4”)放热更多,因此速率更快。(2分)
【实验结论2】结合pH-时间、温度-时间曲线可知,Mg-Ag原电池能加快Mg+H2O+Cl-体系中Mg+H2O的反应速率。
15.(14分)(2024·淮安高一检测)十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。回答下列问题:
(1)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,该反应的机理如图所示。
①上述过程中,能量的变化形式是由光能和热能转化为___________________________。(2分)
②CO2(g)分解为CO(g)和O2(g)的反应为__________________(填“放热”或“吸热”)反应。(2分)
(2)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图所示。
①Pt电极(a)为____________(填“正”或“负”)极;Pt电极(b)上的电极反应式为______________________________________________________________。(5分)
②该过程总反应的化学方程式为____________________________________;当消耗0.1 mol O2时,理论上转移电子数目为________________________。(5分)
16.(14分)(2024·扬州高一检测)化学反应原理与生产、生活密切相关。
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在400 mL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/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL (标准状况) 200 480 928 1 152 1 240
求3~4 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率为______________________________(设溶液体积不变)。(2分)
(2)另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积,他事先在盐酸中加入等体积的下列物质以减慢反应速率,你认为可行的是_______________(填字母)。(2分)
A.蒸馏水　　B.CuSO4溶液　　C.NaCl溶液
(3)某温度下在4 L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图所示。
①该反应的化学方程式是__________________。(3分)
②该反应达到平衡状态的标志是__________________(填字母)。(2分)
A.Y在混合气体中的体积分数保持不变
B.X、Y的反应速率比为3∶1
C.容器内气体的压强保持不变
D.生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z
③4 min时,正反应速率____________(填“>”“<”或“=”)逆反应速率。(2分)
④5 min内X的转化率为____________。(3分)
17.(16分)(2024·扬州高一检测)化学反应总是伴随着能量的转化,给世界带来了生机和光明。
(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等多种作用。制作冷敷袋可以利用____________(填字母)。(2分)
a.放热的化学变化　　b.吸热的化学变化
c.放热的物理变化　　d.吸热的物理变化
(2)氢能是发展中的新能源,与汽油相比,H2作为燃料的优点是__________________________________________________________。H2直接燃烧的能量转换率____________(填“高于”“等于”或“低于”)燃料电池。(5分)
(3)铅蓄电池是常见的化学电源之一,其充电、放电的总反应式为2PbSO4+2H2OPb+ PbO2+2H2SO4。铅蓄电池放电时正极是_______________(填化学式),该电极质量____________(填“增加”或“减少”)。放电过程中外电路中转移3 mol电子,消耗硫酸____________mol。 (6分)
(4)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,已知4.4 g CO2和适量H2完全生成二甲醚(CH3OCH3)气体和水蒸气,放出6.125 kJ的热量,该反应的热化学方程式为_______________________。 (3分)

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