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专题6　化学反应与能量变化综合评价
单项选择题(本题包括13小题，每题3分，共计39分)
1 下列设备工作时，将化学能转化为热能的是(　　)
A. 锂离子电池 B. 煤气灶 C. 太阳能光伏 D. 电风扇
2 根据如图所示信息，下列所得结论正确的是(　　)
A. 生成物比反应物稳定
B. 该反应的ΔH<0
C. 该图可以表示石灰石高温分解反应
D. 因为生成物的总能量高于反应物的总能量，所以常温下该反应一定不能发生
3 3.25 g锌与100 mL 1 mol/L稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是(　　)
A. 滴加几滴浓盐酸
B. 滴加几滴浓硝酸
C. 滴加几滴硫酸铜溶液
D. 加入少量锌粒
4 对于反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列说法正确的是(　　)
A. 增大压强能使N2完全转化为NH3
B. 使用高效的催化剂能缩短该反应达到平衡所需的时间
C. 达到平衡状态时，正、逆反应的速率都变为0
D. 断裂1 mol N≡N的同时形成6 mol N—H，说明反应达到平衡状态
5 [2024盐城五校联考]近年来电池研发领域涌现出纸电池。某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)。下列有关说法正确的是(　　)
A. 锌电极发生还原反应
B. 工作时SO由铜电极向锌电极迁移
C. 电流从锌电极经导线流向铜电极
D. 当电路中转移1 mol电子时，两电极质量变化之差为1 g
6 德国化学家F.Haber因利用N2和H2在催化剂表面合成氨气而获得诺贝尔奖，该反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 1 mol N2具有的能量大于1 mol NH3具有的能量
B. 反应达到平衡状态时，断裂1 mol H—H的同时断裂2 mol N—H
C. 1 mol N2与3 mol H2生成2 mol NH3放出b kJ的能量
D. 该反应的热化学方程式为3H2＋N2 2NH3　ΔH＝(a－b) kJ/mol
7 某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行以下实验，实验结果记录如表。下列说法错误的是(　　)
编号 电极材料 电解质溶液 电流指针偏转方向
① Mg、Al 稀硫酸 偏向Al
② Al、Cu 稀硫酸 偏向Cu
③ Al、石墨 稀硫酸 偏向________
④ Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
A. 实验③中，电流指针偏向石墨
B. 实验①中，Al为正极，实验④中，Al为负极
C. 实验②中，用浓硫酸代替稀硫酸，可加快反应速率，电极反应式不变
D. 实验证明金属作原电池的正极还是负极，与本身的还原性和电解质溶液的成分有关
8 N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 通常情况下，NO比N2稳定
B. NO(g)的总能量小于N2(g)和O2(g)的能量总和
C. N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ/mol
D. 断开1 mol NO(g)中化学键会放出632 kJ 能量
9 在2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2，一定条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)，测得CO和CH3OH(g)的物质的量变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2 所示。下列说法正确的是(　　)
图1 图2
A. 该反应中反应物的总键能大于生成物的总键能
B. 升温能增大正反应速率，减小逆反应速率
C. 反应开始到3 min时，用H2浓度变化表示的平均反应速率为0.25 mol/(L·min)
D. 当反应体系中n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝1∶2∶1时，反应一定达到平衡状态
10 锌-空气电池是一种适宜用作城市电动车的动力电源。锌空气电池原理如图，放电时Zn转化为ZnO。下列说法不正确的是(　　)
A. 空气中的氧气在石墨电极上发生还原反应
B. 负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
C. 放电时，溶液中的OH－向Zn电极移动
D. 放电时，电子由Zn电极经电解质溶液流向石墨电极
11 [2025南通启东中学月考]我国科学家成功研发了甲烷和二氧化碳的共转化技术，助力“碳中和”目标。该催化反应历程如图所示。
已知部分化学键的键能数据如下：
共价键 C—H C===O O—H C—O C—C
键能/(kJ/mol) 413 497 462 351 348
下列说法正确的是(　　)
A. 该催化反应历程中没有非极性键的断裂和形成
B. 催化剂的使用降低了该反应的活化能和焓变
C. 总反应的原子利用率小于100%
D. 该反应的热化学方程式为CO2(g)＋CH4(g)===CH3COOH(g)　ΔH＝－251 kJ/mol12 [2024连云港东海期中]铜铈氧化物(xCuO·yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO＋O2===2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 步骤(Ⅰ)中只有一种元素化合价发生变化
B. 步骤(Ⅲ)中只涉及共价键的生成
C. 反应过程中催化剂参与了反应
D. 总反应为吸热反应
13室温下，某溶液初始时仅溶有A和B且浓度相等，同时发生以下两个反应：①A＋B===C＋D；②A＋B===C＋E。反应①的化学反应速率可表示为v1＝k1·c2(A)，反应②的化学反应速率可表示为v2＝k2·c2(A)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分A、E的浓度随时间变化情况如图所示，下列说法错误的是(　　)
A. 反应①②的化学反应速率比：v1∶v2＝k1∶k2
B. 反应①的化学反应速率比反应②的小
C. 反应30 min时，已反应的物质A中有62.5%的A转化为E
D. 0～30 min时间段内，D的化学反应速率为6.67×10-3 mol/(L·min)
非选择题(本题包括4小题，共计61分)
14 (16分)[2025连云港赣榆期中]化学是一门实验科学。
(1) 在一只小烧杯里，加入20 g Ba(OH)2·8H2O晶体和10 g NH4Cl晶体，然后将小烧杯放在已滴有3～4滴水的玻璃片上，并立即用玻璃棒搅拌。实验流程示意图如图所示。
①浸有稀硫酸棉花的作用是__________________________________。
②说明该反应为吸热反应的实验现象是______________________。
(2) 为研究CaCO3与稀盐酸反应的反应速率，通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化情况如图所示。在O～t1、t1～t2、t2～t3三个相同的时间段里，反应速率最大的是________时间段，反应速率最大的原因是__________
_____________________________。
(3) 如图所示，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。
①铜片上现象是__________________。
②负极的电极反应式为________________。
③若电解质溶液换成CuSO4溶液，电池反应的离子方程式为_______________
_______________________________。
15 (15分)[2023盐城响水中学期中]认识化学反应的快慢和限度规律及影响因素，通过调控，可更好地满足工农业生产和日常生活的实际需要。回答下列问题。
Ⅰ. 实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素。
编号 温度/℃ H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液
浓度/(mol/L) 体积/mL 浓度/(mol/L) 体积/mL
① 25 0.10 2.0 0.010 4.0
② 25 0.20 2.0 0.010 4.0
③ 50 0.20 2.0 0.010 4.0
(1) 实验时，分别量取H2C2O4溶液(过量)和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，可以通过测定__________________________来判断反应的快慢。
(2) 探究浓度对化学反应速率的影响，应对比实验__________(填序号)；对比实验②③是探究________对化学反应速率的影响。
Ⅱ. 恒容密闭容器中，用H2还原SO2，生成S的反应分两步完成，如图1所示。在300 ℃ 反应时，相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示。
图1 图2
(3) 写出300 ℃时发生反应的化学方程式：____________________。其中一种产物X进入下一容器，在100～200 ℃与SO2反应，则每生成48 g S，转移电子的物质的量为________mol。
(4) 0～t1时间段用SO2表示的化学反应速率为________mmol/(L·min)。
16 (14分)[2025盐城期末]CO2捕集、资源化利用是实现碳中和的关键和重要路径。
(1) 捕集：某兴趣小组在实验室用如图1所示装置捕集CO2并制得CaCO3。
图1
其他条件不变，浓海水中Ca2+的去除率随CO2的流量的变化如图2。随着气体流量的增加，溶液中Ca2+的去除率先增大后减小的原因是___________________
______________________________________________________________________。
图2
(2) 利用：CO2和水蒸气在一定条件下可转化为CH4和O2。实验测得在250 ℃时，反应生成8.0 g CH4时吸收的热量为401.15 kJ，该反应的热化学方程式为____________________________________________________。在容积为1 L的密闭容器中，恒温、紫外光照射、催化剂作用下，测得CH4的物质的量n(CH4)随光照时间的变化关系如图3。
图3
①反应开始后的16 h内，在催化剂________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)作用下，收集的CH4较多。
②0～20 h内，在催化剂Ⅰ作用下，O2的平均生成速率v(O2)＝________mol/(L·h)。
③下列说法无法说明该反应在上述条件下达到平衡状态的是________(填字母)。
a. CH4体积分数不再变化
b. 混合气体的压强不再变化
c. 混合气体的密度保持不变
d. c(CO2)＝c(CH4)
17 (16分)[2024扬州期末]我国力争于2060年前实现碳中和。研发CO2利用的技术成为研究热点。
(1) 300 ℃、催化剂作用下，以1 mol CO2和3 mol H2为原料，在恒容密闭容器中制备甲醇(CH3OH)过程的能量变化如图1所示。
图1
①该反应中，反应物的总键能________(填“>”或“<”)生成物的总键能。
②制备CH3OH的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝________kJ/mol(用图中字母表示)。
③上述反应已经达到化学平衡状态的标志是______(填字母)。
A. H2的物质的量浓度保持不变
B. 每消耗1 mol CO2的同时消耗1 mol CH3OH
C. 混合气体的密度保持不变
(2) 在一定条件下，向1 L恒容密闭容器中，充入1 mol CO2和4 mol H2，发生反应：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)，测得CO2(g)和CH4(g)的浓度随时间变化如图2所示。
图2
①3～8 min内，v(H2)＝________mol/(L·min)，平衡时CO2的转化率为__________。
②3 min时，v正(CO2)________(填“>”“＝”或“<”)v逆(CO2)。
(3) CO2分解产生的CO和O2可作为COO2燃料电池的原料，图3为COO2燃料电池的构造示意图。X电极的电极反应式为________________________，K＋向________(填“X”或“Y”)极迁移。
图3
专题6　综合评价
1. B　四者的能量转化分别是化学能→电能、化学能→热能、太阳能→电能、电能→机械能。故选B。
2. C　反应物的总能量低于生成物的总能量，因此反应物更稳定，A错误；生成物的总能量高于反应物的总能量，为吸热反应，ΔH＞0，B错误；由图可知，该反应属于吸热反应，石灰石高温分解也属于吸热反应，C正确；不是所有吸热反应都需要加热，例如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应是在常温下即可进行的吸热反应，D错误。
3. A　3.25 g Zn的物质的量为0.05 mol，最多可消耗0.05 mol H2SO4，100 mL 1 mol/L稀硫酸的物质的量为0.1 mol，故硫酸过量，H2的产量由Zn的量决定。滴加几滴浓盐酸，H＋的浓度变大，反应速率加快，但不影响H2的产量，A符合题意；部分Zn与HNO3反应，且不能产生H2，与H2SO4反应的Zn减少，导致反应产生H2的量减少，B不符合题意；部分Zn用于置换CuSO4溶液中的Cu，形成原电池，反应速率加快，但与稀硫酸反应的Zn减少，导致反应产生H2的量减少，C不符合题意；加入少量的Zn，反应速率不加快，但最终产生H2的量增多，D不符合题意。
4. B　合成氨反应为可逆反应，增大压强能使N2的转化率增大，但不能将N2完全转化为NH3，A错误；使用高效的催化剂，可增大反应速率，从而缩短该反应达到平衡所需的时间，但不能提高反应物的平衡转化率，B正确；达到平衡状态时，正、逆反应的速率相等，但都大于0，C错误；断裂1 mol N≡N的同时形成 6 mol N—H，反应进行的方向相同，反应不一定达到平衡状态，D错误。
5. B　Zn电极为负极，发生氧化反应，A错误；工作时，阴离子(SO)向负极(锌电极)迁移，B正确；电子从锌电极经导线流向铜电极，电流的流向与电子的流向相反，C错误；总反应为Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，电路中转移2 mol电子时，两电极质量变化之差为1 g，D错误。
6. B　由图可知，1 mol N2和3 mol H2的总能量大于2 mol NH3，无法判断等物质的量N2和NH3的能量大小，A错误；断裂1 mol H—H表示正反应速率，断裂2 mol N—H表示逆反应速率，两者速率比等于方程式系数比，则反应达到平衡状态，B正确；1 mol N2与3 mol H2形成2 mol NH3放出(b－a) kJ的能量，C错误；书写热化学方程式时，需要标明物质的状态，D错误。
7. C　由实验①②可知，电流指针偏向正极，实验③中石墨为正极，故电流指针偏向石墨，A正确；实验④中，Al能与NaOH溶液反应，Mg不与NaOH溶液反应，故Al作负极，B正确；实验②中用浓硫酸代替稀硫酸，Al会钝化，Cu与浓硫酸在常温下不反应，故反应速率不可能加快，C错误；由实验①④可知，D正确。
8. C　由图可知，断开1 mol N2中的共价键消耗946kJ能量，断开1 mol NO中的共价键消耗632 kJ能量，所以N2比NO稳定，A错误；断键吸收的总能量大于成键放出的总能量，该反应吸热，2 mol NO(g)的总能量大于 1 mol N2(g)和1 mol O2(g)的能量总和，B错误；焓变＝反应物总键能－生成物总键能，N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝(946＋498－632×2)kJ/mol＝＋180 kJ/mol，C正确；断开 1 mol NO(g) 中化学键需要吸收632 kJ能量，D错误。
9. C　由图2可知，该反应为放热反应，故反应物的总键能小于生成物的总键能，A错误；升温能够增大反应物和生成物的活化分子百分数，故升温不仅能增大正反应速率，也能增大逆反应速率，B错误；反应开始到3 min时，CO的物质的量的变化量为0.75 mol，故H2的物质的量的变化量为1.5 mol，v(H2)＝＝0.25 mol/(L·min)，C正确；由图1可看出，平衡时，n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝1∶2∶3，D错误。
10. D　O2在石墨电极上得电子发生还原反应，A正确；放电时Zn转化为ZnO，Zn作负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，B正确；原电池工作时，阴离子(OH－)向负极(Zn电极)移动，C正确；电子不能在溶液中移动，D错误。
11. D　该催化反应历程中有C===O、C—H极性键的断裂，C—C非极性键和O—H极性键的形成，A错误；催化剂能增大反应速率，但不能改变该反应的焓变，B错误；由题干转化历程图可知，该反应的总反应式为CO2(g)＋CH4(g)===CH3COOH(g)，故总反应的原子利用率等于100%，C错误；ΔH＝2E(C===O)＋4E(C—H)－3E(C—H)－E(C===O)－E(C—O)－E(C—C)－E(O—H)＝－251 kJ/mol，则该反应的热化学方程式为CO2(g)＋CH4(g)===CH3COOH(g)　ΔH＝－251 kJ/mol，D正确。
12. C　步骤(Ⅰ)中CO转化为CO2，C元素化合价升高，化合价有升必有降，故至少还有一种元素化合价也发生变化，A错误；步骤(Ⅲ)中，既涉及共价键的生成，也涉及共价键的断裂，B错误；步骤(Ⅰ)中催化剂提供O元素，步骤(Ⅲ)中O2中的O元素将催化剂复原，故反应过程中催化剂参与了反应，C正确；由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，故总反应为放热反应，D错误。
13. D　由两者速率公式得v1∶v2＝k1∶k2，A正确；30 min时，A的浓度减少0.2 mol/L，E的浓度增加0.125 mol/L，则反应①D的浓度增加0.075 mol/L，反应②A的浓度减少0.125 mol/L，反应①的化学反应速率比反应②的小，此时已反应的物质A中有62.5%的A转化为E，B、C正确；0～30 min时间段内，v(D)＝＝2.5×10-3 mol/(L·min)，D错误。
14. (1) ①吸收生成的NH3　②玻璃片上结冰
(2) t1～t2　反应放热，使反应速率加快
(3) ①有气泡产生　②Zn－2e－===Zn2+
③Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu
15. (1) 酸性KMnO4溶液褪色的时间
(2) ①②　温度
(3) 3H2＋SO2H2S＋2H2O　2
(4)
16. (1) 0.6 L/min前，随流量的增加，生成的CO量增加，Ca2+的去除率增大；0.6 L/min后，流量虽然增加，但与海水的接触时间短，不能充分反应，Ca2+的去除率减小；另CaCO3可能转化为可溶性的Ca(HCO3)2，Ca2+的去除率减小
(2) CO2(g)＋2H2O(g)===CH4(g)＋2O2(g)　ΔH＝＋802.3 kJ/mol
①Ⅱ　②1.5　③bcd
17. (1) ①<　②a－b　③AB　
(2) ①0.2　75%　②>
(3) CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O　Y

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