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高二化学
(75分钟　100分)
可能用到的相对原子质量:H 1　B 11　C 12　N 14　O 16　Na 23　K 39　Ca 40　Fe 56　Cu 64
一、选择题(本题包括14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列诗句中体现熵减过程的是
A.鸡声茅店月,人迹板桥霜 B.野火烧不尽,春风吹又生
C.呵笔难临帖,敲床且煮茶 D.雪消冰又释,景和风复暄
2.飞秒化学对了解反应机理十分重要。C2I2F4光分解反应为C2I2F4F2—F2+2I·,经过2×10-15 s后C2I2F4的浓度减少6×10-5 mol·L-1。则该时间段内用I·表示的反应速率是
A.6×10-5 mol·L-1·s-1 B.3×1010 mol·L-1·s-1
C.6×1010 mol·L-1·s-1 D.3×10-10 mol·L-1·s-1
3.实验室配制碘水时,通常将I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq)(aq)　ΔH<0。欲使该溶液中c(I-)增大,下列操作可行的是
A.加入NaOH固体 B.降温
C.加水稀释 D.加入AgNO3固体
4.氯胺(NH2Cl)能与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂。制备氯胺的反应为NH3(g)+Cl2(g)NH2Cl(g)+HCl(g)　ΔH,已知部分化学键的键能如表所示:
键能/(kJ·mol-1) 391 243 200 431
化学键 N—H Cl—Cl N—Cl H—Cl
上述反应的ΔH为
A.+3 kJ·mol-1 B.-3 kJ·mol-1
C.+370 kJ·mol-1 D.-370 kJ·mol-1
5.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。放电时的总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C,下列说法错误的是
A.该装置将化学能转化为电能
B.负极上发生氧化反应
C.工作时电子由碳纳米管经外电路流向金属钠
D.CO2在正极上得电子
6.羰基硫的水解反应为COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g),达到平衡后,若将容器容积缩小一半,对反应速率产生的影响是
A.v(正)减小,v(逆)增大 B.v(正)增大,v(逆)减小
C.v(正)、v(逆)都减小 D.v(正)、v(逆)都增大
7.1000 K时,反应Ni(s)+H2O(g)NiO(s)+H2(g)的平衡常数K=0.0059。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时,该反应
A.已达到平衡状态 B.未达到平衡状态,反应正向进行
C.未达到平衡状态,反应逆向进行 D.无法确定
8.向恒温恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2。反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后,移出一定量的SO3,达到新平衡时,下列有关判断错误的是
A.正反应速率不变 B.O2的平衡转化率增大
C.SO3的浓度减小 D.化学平衡常数不变
9.一定温度下,向恒容密闭容器中充入一定量的PF3Cl2(g),发生反应:5PF3Cl2(g)3PF5(g)+2PCl5(g)。下列情况能说明反应达到平衡状态的是
A.混合气体的总压强不变
B.PF5的生成速率与PF3Cl2的生成速率之比为3∶5
C.混合气体的平均密度不变
D.PF5和PCl5的物质的量之比不变
10.化学不仅可以成就梦想,也能改变生活。下列活动项目与对应化学原理没有关联或关联性错误的是
选项 活动项目 化学原理
A 用不同温度的水泡茶 温度不同,茶多酚的溶解速率不同
B 乙酸钠过饱和溶液结晶形成温热“冰球” 该过程放热
C 工业合成氨采用“高温”条件 升温可提高氨气的产率
D 将一氧化碳中毒的病人移至高压氧舱 救治原理与平衡移动有关
A.A B.B C.C D.D
11.向体积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y,发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g)　ΔH,反应过程中在相同时间内测得混合体系中X的体积分数随温度的变化情况如图所示。下列推断正确的是
A.ΔH>0
B.X的正反应速率:W点=M点
C.升高温度,该反应的活化分子百分数减小
D.平衡时充入Z,达到新平衡时Z的体积分数不变
12.海水中有丰富的锂资源,我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术,提取原理如图所示。下列说法错误的是
A.该装置将光能间接转化为化学能
B.b极为阳极,发生氧化反应
C.电解过程中b极附近溶液的pH减小
D.固体陶瓷膜允许Li+和H2O通过
13.我国科学家为了实现低温催化水煤气变换,研究合成了一种新型Au15/MoC材料。在其催化下的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物质用“*”标注,TS指过渡态。下列说法正确的是
A.新型Au15/MoC材料可以减小水煤气变换反应的焓变
B.该历程中分子从催化剂表面脱附都是吸热过程
C.以TS2为过渡态的反应中有极性键的断裂和形成
D.决定水煤气变换反应速率的基元反应的活化能为0.82 eV
14.T ℃时,向体积不等的恒容密闭容器中分别充入1 mol PCl5(g),发生反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)　ΔH。10 min时,测得各容器中PCl5的转化率与容器容积(V1A.b点再充入一定量的PCl5,平衡正向移动,PCl5的转化率减小
B.d点:v正=v逆
C.正反应速率:v(b)=v(d)
D.若a点为平衡点,则平衡常数K约为0.27
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
15.(14分)化学反应的变化通常表现为热量的变化,反应热的研究对于化学学科的发展具有重要意义。
(1)下列变化发生吸热反应的是　　　　　　(填序号)。
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应　②铁粉与稀盐酸反应　③硝酸铵溶于水
④二氧化碳通过炽热的木炭　⑤生石灰溶于水　⑥稀盐酸与NaHCO3溶液反应　⑦石灰石受热分解
(2)物质、与存在如图所示的能量变化关系。三种物质中最稳定的是　　　　　　,反应Ⅲ是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量,其常用单位为kJ·g-1。已知某些燃料的摩尔燃烧焓如下表所示:
燃料 H2 CO CH4 C8H18(辛烷,l)
摩尔燃烧焓ΔH/(kJ·mol-1) -285.8 -283.0 -890.0 -5518.0
①写出表示辛烷摩尔燃烧焓的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。
②CH4的热值约为　　　　(保留一位小数)。
③上表所列燃料的热值最大的是　　　　(填化学式),根据燃料的热值及所学知识简要说明此种燃料作为能源的优点:　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)黄砷(As4)质地较软且成蜡状,分子结构是由四个原子以单键的方式相互连接所构成的四面体结构,在空气中燃烧产生蓝色火焰,生成六氧化四砷(As4O6,结构如图)。已知部分化学键的键能数据如下表所示,则黄砷的摩尔燃烧焓ΔH=　　　　　　kJ·mo。
化学键 As—As As—O O=O
键能/ (kJ·mol-1) a b c
16.(14分)KMnO4是一种常见的氧化剂,在酸性条件下能与H2C2O4发生反应。为了探究外界条件对化学反应速率的影响,某小组同学进行了如下实验(H2C2O4溶液足量):
【实验内容及记录】
实验 编号 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
某浓度H2C2O4 溶液 H2O 0.2 mol·L-1 KMnO4溶液 3 mol·L-1 H2SO4
1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0
2 2.0 3.0 y 2.0 5.2
3 1.0 x 3.0 2.0 6.4
(1)写出反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。
(2)结合探究目的和表中的实验数据,可以得到的结论是　　　　　　　　　　。
(3)表格中x=　　　　,y=　　　　。
(4)实验1中用KMnO4表示的平均反应速率为　　　　。
(5)有同学查阅资料发现,Mn2+对该反应能起到催化作用。为了验证这一发现,请帮助该同学完成实验。
实验 编号 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL 再向试管中加入少量固体 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
某浓度 H2C2O4 溶液 H2O 0.2 mol·L-1 KMnO4溶液 3 mol·L-1 H2SO4
4 3.0 2.0 3.0 2.0 　　　 t
①实验4中向试管中加入的固体最好是　　　　(填化学式)。
②t　　　　(填“>”“<”或“=”)4。
17.(15分)乙基叔丁基醚(以ETBE表示)主要用作汽油添加剂,具有优良的抗爆性。用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM-5催化下合成ETBE,反应的化学方程式为C2H5OH(g)+IB(g)ETBE(g)　ΔH。回答下列问题:
(1)反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如图1所示,该反应的ΔH=　　　a kJ·mol-1,反应历程的最优途径是　　　(填“C1”“C2”或“C3”)。
(2)实际生产中,醇烯比(乙醇和异丁烯的物质的量之比)应稍大于1,理由是　　　　　　　　　　　　;当醇烯比为1时,恒温恒压下,反应达到平衡,此时充入惰性气体,新的平衡建立后,IB与乙醇的物质的量之比与原平衡相比较　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)向刚性恒容容器中按物质的量之比1∶1充入乙醇和异丁烯,温度为T1与T2时,异丁烯的转化率随时间的变化情况如图2所示。
①T1　　　　(填“>”“<”或“=”)T2。
②a、b、c三点,逆反应速率最大的点是　　　　点。
③T1时,以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx=　　　　。(物质的量分数为某组分的物质的量与总物质的量的比)
④已知反应速率v=v正-v逆=k正x(C2H5OH)·x(IB)-k逆x(ETBE),其中v正为正反应速率,v逆为逆反应速率,k正、k逆为速率常数,x为各组分的物质的量分数,则升高温度,　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
18.(15分)CO2是温室气体之一,其过量排放在导致全球各种气候变化的诱因中扮演了重要角色。近年来如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,成为科学家研究的主要课题。
(1)已知:常温常压下,CH4(g)、CO(g)和H2(g)的摩尔燃烧焓分别为ΔH1=-890.3 kJ·mol-1、ΔH2=-283 kJ·mol-1、ΔH3=-285.8 kJ·mol-1。则反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。
(2)利用CO2和H2合成CH3OH,涉及的主要反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+40.9 kJ·mol-1
则反应Ⅰ自发进行的条件是　　　　(填“低温”“高温”或“任何温度”)。
(3)T ℃时,向2 L的刚性密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,发生反应Ⅰ,测得不同时刻容器内压强的变化如下表:
时间/h 0 1 2 3 4 5 6
p/MPa 100 80 75 72 71 70 70
反应至5 h时达到平衡状态,则0~5 h内H2分压的平均变化速率为　　　　MPa·h-1;该温度下,反应的压强平衡常数Kp=　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,结果用分数表示)MPa-2;若保持其他条件不变,开始时向容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,达到平衡时CO2的转化率　　　　(填“>”“<”或“=”)初始投料时CO2的平衡转化率。
(4)向10 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2和2.44 mol H2,选择合适的催化剂进行反应,甲醇的选择率(生成甲醇的CO2占CO2总转化量的物质的量分数)和CO2的平衡转化率随温度的变化趋势如图所示。553 K时反应达到平衡,则反应体系内甲醇的物质的量为　　　　mol;随着温度的升高,甲醇的选择率逐渐下降,而CO2的平衡转化率逐渐上升的原因是高温条件下以发生反应　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)为主。
参考答案
1.A　解析:水蒸气结霜是熵减过程,A项符合题意;草木燃烧有气体生成,是熵增过程,B项不符合题意;泡茶存在溶解过程,是熵增过程,C项不符合题意;冰雪消融是熵增过程,D项不符合题意。
2.C　解析:根据物质反应转化关系可知,C2I2F4与I·的化学计量数之比是1∶2,经过2×10-15 s后C2I2F4的浓度减少6×10-5 mol·L-1,则I·的浓度变化为1.2×10-4 mol·L-1,用I·表示的反应速率v(I·)==6×1010 mol·L-1·s-1,C项正确。
3.A　解析:加入NaOH固体会使水溶液中I2的浓度减小,平衡逆向移动,I-浓度增大,A项符合题意;降温,平衡正向移动,I-的浓度减小,B项不符合题意;加水稀释,平衡逆向移动,但反应物和生成物的浓度均减小,C项不符合题意;加入AgNO3固体,Ag+与I-反应生成AgI沉淀,I-的浓度减小,D项不符合题意。
4.A　解析:反应的ΔH=[(3×391+243)-(2×391+200+431)] kJ·mol-1=+3 kJ·mol-1,A项正确。
5.C　解析:该装置是原电池,可将化学能转化为电能供火星探测器使用,A项正确;原电池负极上发生氧化反应,B项正确;电池工作时,电子从负极经外电路流向正极,因此工作时电子由金属钠经外电路流向碳纳米管,C项错误;由总反应可知,Na在负极失电子,发生氧化反应,CO2在正极得电子,发生还原反应,D项正确。
6.D　解析:若将容器容积缩小一半,各物质的浓度均增大,因此正、逆反应速率均增大,D项正确。
7.C　解析:此时Q==1>K,反应未达到平衡状态,且反应逆向进行,C项正确。
8.A　解析:移出一定量的SO3,平衡正向移动,O2的平衡转化率增大,达到新平衡时,v正和v逆都比原平衡时小,A项错误,B项正确;移出一定量的SO3,生成物的浓度减小,平衡正向移动,但平衡移动只能减弱这种改变,并不能抵消,故SO3的浓度减小,C项正确;温度不变,化学平衡常数不变,D项正确。
9.B　解析:该反应是气体体积不变的反应,恒温恒容下,无论是否达到平衡状态,混合气体总压强始终不变,A项不符合题意;两者分别表示正、逆反应速率,物质的反应速率之比等于化学计量数之比,可以说明反应达到平衡状态,B项符合题意;该反应气体的体积和质量均不变,无论是否达到平衡状态,混合气体的平均密度始终不变,C项不符合题意;PF5和PCl5的物质的量之比始终不变,D项不符合题意。
10.C　解析:用不同温度的水泡茶,温度不同,茶多酚的溶解速率不同,温度越高,溶解速率越快,A项不符合题意;乙酸钠过饱和溶液结晶形成温热“冰球”,该过程为放热过程,B项不符合题意;合成氨的反应为放热反应,采用“高温”条件是为了提高催化剂活性,C项符合题意;将一氧化碳中毒的病人移至高压氧舱,O2浓度增大,则CO与血红蛋白结合的反应逆向进行,救治原理与平衡移动有关,D项不符合题意。
11.D　解析:Q点之前,升高温度,X的含量减小,Q点之后,升高温度,X的含量增大,曲线上的最低点(Q点)为平衡点,最低点之前未达到平衡,反应向正反应方向进行,最低点之后,升高温度,X的含量增大,平衡向逆反应方向移动,故正反应是放热反应,ΔH<0,A项错误;W点对应的温度低于M点对应的温度,温度越高,反应速率越大,所以W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率,B项错误;升高温度,该反应的活化分子百分数增大,C项错误;该反应为气体体积不变的反应,平衡时充入Z,相当于增大压强,不影响平衡移动,故Z的体积分数不变,D项正确。
12.D　解析:该装置将太阳能转化为电能,再电解海水制取锂,则该装置将光能间接转化为化学能,A项正确;该装置利用太阳能从海水中提取金属锂,由于锂会与水发生反应,所以Li在电极a上生成,电极a为阴极,电极b为阳极,阳极上发生氧化反应,B项正确;b极Cl-失电子生成Cl2,Cl2溶于水后,一部分Cl2与水反应生成HCl和HClO,所以b极附近溶液的pH减小,C项正确;海水中的Li+通过固体陶瓷膜进入电极a,得电子生成Li,若H2O也进入电极a,生成的Li会与H2O发生反应,D项错误。
13.D　解析:催化剂可以降低活化能而加快反应速率,但不会改变反应的焓变,A项错误;由图可知,并不是所有分子从催化剂表面脱附的过程都是吸热的,如CO2*+H2O*+2H*转化为CO2(g)+H2O*+2H*的过程就是放热的,B项错误;由图可知,以TS2为过渡态的反应中只有极性键的断裂,C项错误;由图可知,过程CO*+2H2O*CO*+H2O*+OH*+H*的活化能最大,反应速率最慢,决定该反应的反应速率,其活化能为0.82 eV,D项正确。
14.A　解析:b点再充入一定量的PCl5,容器容积不变,反应物的浓度增大,平衡正向移动,根据等效平衡,该过程相当于增大压强,平衡逆向移动,PCl5的转化率减小,A项正确;d点反应未达到平衡,反应正向进行,v正>v逆,B项错误;b点容器中反应物、生成物的浓度均大于d点容器中反应物、生成物的浓度,浓度越大,反应速率越大,所以正反应速率:v(b)>v(d),C项错误;容器的容积未知,无法确定各物质的浓度,故无法计算平衡常数K,D项错误。
15.(1)①④⑥⑦(2分)
(2)(1分);放热(1分)
(3)①C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)　ΔH=-5518.0 kJ·mol-1(2分)
②55.6 kJ·g-1(2分)
③H2(2分);热值高、无污染、可再生、原料丰富等(2分)
(4)6a+3c-12b(2分)
解析:(3)①由表格数据可知,辛烷的摩尔燃烧焓ΔH=-5518.0 kJ·mol-1,则表示辛烷摩尔燃烧焓的热化学方程式为C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)　ΔH=-5518.0 kJ·mol-1。
②由表格数据可知,甲烷的摩尔燃烧焓ΔH=-890.0 kJ·mol-1,则甲烷的热值为=55.625 kJ·g-1≈55.6 kJ·g-1。
③由表格数据可知,氢气、一氧化碳、辛烷的热值分别为=142.9 kJ·g-1、≈10.1 kJ·g-1、≈48.4 kJ·g-1,则热值最大的是氢气。氢气的热值高,燃烧产物无污染,燃烧产物水经过催化分解又获得氢气,可再生,自然界中含有大量的氢元素,原料丰富,这些优势使得氢气被称为绿色能源。
(4)黄砷燃烧的热化学方程式为As4(s)+3O2(g)As4O6(s)　ΔH,反应的焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和。1 mol黄砷完全燃烧,断裂6 mol As—As键和3 mol OO键,形成12 mol As—O键,ΔH=(6a+3c-12b) kJ·mol-1。
16.(1)2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O(2分)
(2)其他条件不变,反应物浓度越大,反应速率越快(2分)
(3)4.0(2分);3.0(2分)
(4)0.015 mol·L-1·min-1(2分)
(5)①MnSO4(2分)
②<(2分)
解析:(3)根据控制变量法,本实验中H2C2O4的用量在改变,则其他试剂的浓度应该相等,所以x=4.0,y=3.0。
(4)v(KMnO4)= mol·L-1·min-1=0.015 mol·L-1·min-1。
17.(1)-4(2分);C3(2分)
(2)当投料比与化学计量数之比接近时,原料利用率高,乙醇稍多是为了增大异丁烯的转化率(2分);不变(2分)
(3)①>(1分)
②c(2分)
③24(2分)
④减小(2分)
18.(1)+247.3(2分)
(2)低温(2分)
(3)9(2分);(3分);>(2分)
(4)0.12(2分);Ⅱ(2分)
解析:(1)根据题中摩尔燃烧焓可知①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=-890.3 kJ·mol-1,②CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH2=-283 kJ·mol-1,③H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH3=-285.8 kJ·mol-1。根据盖斯定律可知,①-2×②-2×③可得ΔH=[(-890.3)-2×(-283)-2×(-285.8)] kJ·mol-1=+247.3 kJ·mol-1。
(3)设前5 h内,氢气的转化量为3a mol,列三段式:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始量/mol　　　　　　1　　　　3　　　　　0　　　　　0
转化量/mol a 3a a a
平衡量/mol 1-a 3-3a a a
压强之比等于物质的量之比,则=,解得a=0.6。初始时H2的分压为×100 MPa=75 MPa,平衡时H2的分压为×70 MPa=30 MPa,所以0~5 h内H2分压的平均变化速率为=9 MPa·h-1;平衡常数Kp== MPa-2;若保持其他条件不变,开始时向容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,根据等效平衡,与初始投料相比相当于增大压强,平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大。
(4)由题图1可知,553 K时CO2的平衡转化率是20%,甲醇的物质的量是1 mol×20%×60%=0.12 mol。

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