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第六章素养测评卷
(满分：100分)
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．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是(　　)
2．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．H2O分解为H2和O2需要吸收能量
B．图中能量转化的方式不只有2种
C．太阳能电池的供电原理与燃料电池的相同
D．太阳能、风能、氢能都属于新能源
3．工业制硫酸过程中涉及反应2SO2＋O22SO3，该反应达到平衡时，下列说法错误的是(　　)
A．反应达到了最大限度
B．SO2转化率为100%
C．正、逆反应速率相等
D．SO2的浓度不再改变
4．下列说法正确的是(　　)
A．CaO＋H2O===Ca(OH)2可放出大量热，可利用该反应设计成原电池，把化学能转化为电能
B．任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C．有化学键形成一定发生化学反应
D．灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触，铂丝继续保持红热，说明氨的催化氧化反应是放热反应
5．SO2与18O2在高温条件下发生反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1，以下说法正确的是(　　)
A．分离SO3可加快该反应速率
B．平衡时可能存在SO2浓度为0.4 mol·L-1，O2浓度为0.2 mol·L-1
C．平衡混合物中含有18O的粒子有SO2、SO3、O2
D．若SO2与O2的浓度比保持2∶1不变，则说明该反应已达平衡状态
6．一定温度下，固定体积的密闭容器中发生反应M(g)＋N(g) 2W(g)，能说明该反应一定达到平衡的是(　　)
A．v消耗(W)＝v生成(W)
B．v正＝v逆＝0
C．容器内压强保持不变
D．n(M)∶n(N)∶n(W)＝1∶1∶2
7．关于合成氨反应N2＋3H2 2NH3，下列说法正确的是(　　)
A．增加N2的浓度能加快反应速率
B．降低体系温度能加快反应速率
C．使用催化剂不影响反应速率
D．体系中c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，说明反应达到平衡状态
8．某同学设计的番茄电池如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．锌片为正极，电极反应为Zn－2e－===Zn2+
B．该电池工作时，番茄中的阴离子向锌片移动
C．电子由锌片通过番茄流向铜片
D．铜片表面发生氧化反应
9．利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如图所示。
下列说法不正确的是(　　)
A．NO直接排放会造成光化学烟雾
B．该分解过程是2NON2＋O2
C．过程②释放能量，过程③吸收能量
D．NO分解生成5.6 L(标准状况)N2转移电子数约为6.02×1023
10．根据氧化还原反应：Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2+(aq)＋2Ag(s)设计原电池，若用等质量的铜、银作两个电极，下列有关该电池的说法正确的是(　　)
A．负极材料可以选用Ag电极
B．电解质溶液可以是Ag2SO4
C．正极材料可以用石墨电极代替
D．当电路中转移0.02 mol电子时两电极的质量差为1.72 g
11．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化
实验装置
实验现象 电流表的指针偏向c电极 电子从d极流向a极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
12．化学能与热能、电能等能量相互转化，关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(　　)
A．图甲所示的装置能将化学能变为电能
B．图乙所示的反应为吸热反应，可表示铝热反应的能量变化
C．对于放热反应H2＋Cl22HCl，化学能只转化为热能
D．由图丙可得，1 mol N2和1 mol O2生成NO(g)过程中吸收180 kJ能量
13．工业制硫酸的一步重要反应是SO2的催化氧化。在2 L密闭容器中，充入SO2和足量O2，在催化剂、500 ℃的条件下发生反应。SO2、SO3的物质的量随时间的变化如图。下列说法不正确的是(　　)
A．0～5 min时，v(SO2)＝0.8 mol·L-1·min-1
B．反应到2 min时，正、逆反应速率相等
C．在上述条件下，SO2不可能100%转化为SO3
D．使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率
14．某小组设计如图所示实验探究影响H2O2分解速率的因素。下列分析错误的是(　　)
A．该实验探究的是温度对反应速率的影响
B．该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同
C．实验中，H2O2的浓度越大越好
D．温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，反应速率不相同
二、非选择题(本题共4小题，共58分)
15．(15分)回答下列问题。
(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)。已知该反应为放热反应，如图能正确表示该反应中能量变化的是________(填“A”或“B”)。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表：
化学键 H—H O===O H—O
键能/(kJ·mol-1) 436 496 463
则生成1 mol H2O(g)可以放出热量________ kJ。
(2)以下反应：①木炭与水制备水煤气；②氯酸钾分解；③炸药爆炸；④酸与碱的中和反应；⑤生石灰与水作用制熟石灰；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl；⑦气态水液化，属于放热反应的有________(填标号)。
(3)分别按图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中 为电流表。请回答下列问题：
①以下叙述中，正确的是________(填标号)。
A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极
B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C．两烧杯中溶液pH均增大
D．产生气泡的速率甲中比乙中慢
E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu
F．乙溶液中向铜片方向移动
②乙中能量转化的主要形式为________________________。
③在乙装置中，如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液，铜电极的电极反应式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为________g。
16．(15分)化学反应速率和限度与生产、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稀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，实验记录如下(累计值)：
时间/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL (标准状况) 100 240 464 576 620
①哪一时间段反应速率最大？________(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”) min，原因是
________________________________________________________________________。
②求3～4 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率：__________(设溶液体积不变)。
(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溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是________(填标号)。
A．蒸馏水 B．KCl溶液
C．KNO3溶液 D．CuSO4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。
①该反应的化学方程式是______________。
②该反应达到平衡状态的标志是________(填标号)。
A．Y的体积分数在混合气体中保持不变
B．X、Y的反应速率之比为3∶1
C．容器内气体压强保持不变
D．容器内气体的总质量保持不变
E．生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z
③2 min内Y的转化率为________。
17．(14分)能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。请回答下列问题。
(1)工业合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)是放热的可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知1 mol N2(g)完全反应生成NH3(g)可放出92 kJ热量。如果将10 mol N2(g)和足量H2(g)混合，使其充分反应，放出的热量________(填“大于”“小于”或“等于”)920 kJ。
(2)实验室模拟工业合成氨时，在容积为2 L的密闭容器内，反应经过10 min后，生成10 mol NH3。
①用N2表示的化学反应速率为________。
②一定条件下，能说明该反应进行到最大限度的是________(填标号)。
a．N2的转化率达到最大值
b．N2、H2和NH3的体积分数之比为1∶3∶2
c．体系内气体的密度保持不变
d．体系内物质的平均相对分子质量保持不变
(3)某实验小组同学进行如图甲所示实验，以检验化学反应中的能量变化。请根据你掌握的反应原理判断，②中的温度________(填“升高”或“降低”)。反应过程________(填“①”或“②”)的能量变化可用图乙表示。
(4)用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图丙：
①则电极d是________(填“正极”或“负极”)。
②若线路中转移2 mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为______ L。
18．(14分)汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。
(1)1 mol N2和1 mol O2完全反应生成NO会________(填“吸收”或“放出”)________ kJ能量。
(2)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。
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO＋2CO 2CO2＋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”)。
(4)在容积固定的绝热容器中发生反应：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填标号)。
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
第六章素养测评卷
(满分：100分)
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．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是(　　)
解析：太阳能集热器能将太阳能转化为热能，A不符合题意；电风扇工作时将电能转化为机械能，B不符合题意；燃气灶工作时将化学能主要转化为热能，C不符合题意；锂离子电池工作时将化学能转化为电能，D符合题意。
答案：D
2．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．H2O分解为H2和O2需要吸收能量
B．图中能量转化的方式不只有2种
C．太阳能电池的供电原理与燃料电池的相同
D．太阳能、风能、氢能都属于新能源
解析：H2O分解为H2和O2的反应是吸热反应，需要吸收能量，A正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能相互转化，电能转化为光能等，B正确；太阳能电池的供电原理是将太阳能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二者供电原理不相同，C错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D正确。
答案：C
3．工业制硫酸过程中涉及反应2SO2＋O22SO3，该反应达到平衡时，下列说法错误的是(　　)
A．反应达到了最大限度
B．SO2转化率为100%
C．正、逆反应速率相等
D．SO2的浓度不再改变
解析：该条件下，化学反应达到平衡状态，反应达到了最大限度，A正确；该反应为可逆反应，则SO2不可能100%地转化为SO3，B错误；可逆反应为动态平衡，正、逆反应速率相等，C正确；随着化学反应的不断进行，生成物的浓度不断增加，当反应达平衡时，SO2的浓度不会再发生变化，D正确。
答案：B
4．下列说法正确的是(　　)
A．CaO＋H2O===Ca(OH)2可放出大量热，可利用该反应设计成原电池，把化学能转化为电能
B．任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C．有化学键形成一定发生化学反应
D．灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触，铂丝继续保持红热，说明氨的催化氧化反应是放热反应
解析：CaO＋H2O===Ca(OH)2为放热反应，但该反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，A项错误；化学反应中的能量变化不一定表现为热量变化，也可能是光能、电能等，B项错误；化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，有化学键形成不一定发生化学反应，如从水溶液中结晶形成离子化合物时有离子键形成，但这个过程是物理变化，C项错误；灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触，发生反应4NH3＋5O24NO＋6H2O，铂丝继续保持红热，说明该反应放热，即氨的催化氧化反应是放热反应，D项正确。
答案：D
5．SO2与18O2在高温条件下发生反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1，以下说法正确的是(　　)
A．分离SO3可加快该反应速率
B．平衡时可能存在SO2浓度为0.4 mol·L-1，O2浓度为0.2 mol·L-1
C．平衡混合物中含有18O的粒子有SO2、SO3、O2
D．若SO2与O2的浓度比保持2∶1不变，则说明该反应已达平衡状态
解析：分离SO3，即减少生成物浓度，促使反应正向进行，导致反应物和生成物的浓度均减小，反应速率减慢，A错误；若SO2和O2浓度分别为0.4 mol·L-1和0.2 mol·L-1，需SO3完全分解(浓度降为0)，但该反应为可逆反应，SO3不能完全转化，则平衡时浓度不可能达到该值，B错误；该反应为可逆反应，18O会通过正、逆反应在SO2、SO3和O2中交换，所以平衡混合物中含有18O的粒子有SO2、SO3、O2，C正确；若初始SO2与O2按2∶1(如2 mol SO2和1 mol O2)投料，反应过程中两者的浓度比始终为2∶1，所以SO2与O2的浓度比保持2∶1不变，不能说明该反应已达平衡状态，D错误。
答案：C
6．一定温度下，固定体积的密闭容器中发生反应M(g)＋N(g) 2W(g)，能说明该反应一定达到平衡的是(　　)
A．v消耗(W)＝v生成(W)
B．v正＝v逆＝0
C．容器内压强保持不变
D．n(M)∶n(N)∶n(W)＝1∶1∶2
解析：v消耗(W)＝v生成(W)即正反应速率与逆反应速率相等，说明反应达到平衡，故A正确；反应达到平衡时正逆反应速率相等，但不为0，故B错误；该反应前后气体物质的化学计量数之和相等，所以反应过程中气体的物质的量不变，容器容积固定，所以压强一直不变，故C错误；反应平衡时各物质的物质的量不再改变，但比值不一定等于计量数之比，且n(M)∶n(N)∶n(W)＝1∶1∶2也不能说明物质的量不变，故D错误。
答案：A
7．关于合成氨反应N2＋3H2 2NH3，下列说法正确的是(　　)
A．增加N2的浓度能加快反应速率
B．降低体系温度能加快反应速率
C．使用催化剂不影响反应速率
D．体系中c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，说明反应达到平衡状态
解析：反应物的浓度增大，反应速率增大，增加N2的浓度能加快反应速率，A正确；升高温度能增大反应速率，则降低温度能减小反应速率，B错误；通常，使用催化剂能加快反应速率，C错误；体系中c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2时，无法判断各反应物和生成物的浓度是否继续变化，不能说明反应达到平衡状态，D错误。
答案：A
8．某同学设计的番茄电池如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．锌片为正极，电极反应为Zn－2e－===Zn2+
B．该电池工作时，番茄中的阴离子向锌片移动
C．电子由锌片通过番茄流向铜片
D．铜片表面发生氧化反应
解析：锌片为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2+，A错误；该电池工作时，番茄中的阴离子向负极(锌片)移动，B正确；电子由负极(锌片)经电流表流向正极(铜片)，C错误；铜片为正极，发生得到电子的还原反应，D错误。
答案：B
9．利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如图所示。
下列说法不正确的是(　　)
A．NO直接排放会造成光化学烟雾
B．该分解过程是2NON2＋O2
C．过程②释放能量，过程③吸收能量
D．NO分解生成5.6 L(标准状况)N2转移电子数约为6.02×1023
解析：NO在空气中易被氧化为NO2，NO直接排放会造成光化学烟雾，故A正确；由图可知，NO分解生成N2和O2，化学方程式为2NON2＋O2，故B正确；过程②是断裂化学键的过程，吸收能量，过程③是形成化学键的过程，释放能量，故C错误；依据化学方程式2NO生成1 mol氮气转移4 mol电子，则生成5.6 L N2转移电子数为×4×6.02×1023mol-1＝6.02×1023，故D正确。
答案：C
10．根据氧化还原反应：Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2+(aq)＋2Ag(s)设计原电池，若用等质量的铜、银作两个电极，下列有关该电池的说法正确的是(　　)
A．负极材料可以选用Ag电极
B．电解质溶液可以是Ag2SO4
C．正极材料可以用石墨电极代替
D．当电路中转移0.02 mol电子时两电极的质量差为1.72 g
解析：负极材料选用铜电极，A错误； 电解质溶液为可溶性的银盐溶液，不会是Ag2SO4，B错误；正极材料可以用惰性电极石墨电极代替，C正确；每通过0.02 mol电子，银电极的反应为Ag＋＋e－===Ag，电极质量理论上增加0.02 mol×108 g·mol-1＝2.16 g，铜失电子作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，每通过0.02 mol电子，电极质量理论上减少0.01 mol×64 g·mol-1＝0.64 g，两电极的质量差为2.16 g＋0.64 g＝2.8 g，D错误。
答案：C
11．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化
实验装置
实验现象 电流表的指针偏向c电极 电子从d极流向a极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
解析：装置一：形成原电池，a极质量减小，b极质量增大，则a极为负极，b极为正极，得到金属的活动性顺序为a>b。装置二：没有形成闭合电路，未形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，得到金属的活动性顺序为b>c。装置三：形成原电池，电流表的指针偏向c电极，则c极是正极，d极是负极，得到金属的活动性顺序为d>c。装置四：形成原电池，电子从d极流向a极，则a极为正极，d极为负极，得到金属的活动性顺序为d>a。最后得到总的金属的活动性顺序为d>a>b>c。
答案：C
12．化学能与热能、电能等能量相互转化，关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(　　)
A．图甲所示的装置能将化学能变为电能
B．图乙所示的反应为吸热反应，可表示铝热反应的能量变化
C．对于放热反应H2＋Cl22HCl，化学能只转化为热能
D．由图丙可得，1 mol N2和1 mol O2生成NO(g)过程中吸收180 kJ能量
解析：图甲所示的装置中，两烧杯内溶液没有用盐桥连接，不能形成闭合回路，不能形成原电池，所以不能将化学能转化为电能，A错误；图乙所示的反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，可表示铝热反应的能量变化，B错误；对于放热反应H2＋Cl22HCl，化学能转化为热能的同时，还有一部分化学能转化为光能等，C错误；由图丙可得，1 mol N2和1 mol O2生成2 mol NO(g)过程中，反应的能量变化＝(946＋498－2×632)kJ·mol-1＝＋180 kJ·mol-1，所以该反应吸收180 kJ能量，D正确。
答案：D
13．工业制硫酸的一步重要反应是SO2的催化氧化。在2 L密闭容器中，充入SO2和足量O2，在催化剂、500 ℃的条件下发生反应。SO2、SO3的物质的量随时间的变化如图。下列说法不正确的是(　　)
A．0～5 min时，v(SO2)＝0.8 mol·L-1·min-1
B．反应到2 min时，正、逆反应速率相等
C．在上述条件下，SO2不可能100%转化为SO3
D．使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率
解析：反应开始至5 min末，以SO2浓度的变化表示该反应的平均反应速率是＝0.8 mol·L-1·min-1，A正确；反应到2 min时，反应物和生成物的物质的量均在变化，正、逆反应速率不相等，B错误；SO2转化为SO3的反应为可逆反应，不可能100%转化，C正确；使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率，D正确。
答案：B
14．某小组设计如图所示实验探究影响H2O2分解速率的因素。下列分析错误的是(　　)
A．该实验探究的是温度对反应速率的影响
B．该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同
C．实验中，H2O2的浓度越大越好
D．温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，反应速率不相同
解析：两个装置中的变量是温度，所以该实验探究的是温度对反应速率的影响，A正确；由于二氧化锰是催化剂，且探究的是温度对反应速率的影响，所以该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同，B正确；双氧水浓度过大，反应速率过快，不易控制，所以实验中H2O2的浓度不宜过大，C错误；温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，由于改变了催化剂，则反应速率不相同，D正确。
答案：C
二、非选择题(本题共4小题，共58分)
15．(15分)回答下列问题。
(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)。已知该反应为放热反应，如图能正确表示该反应中能量变化的是________(填“A”或“B”)。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表：
化学键 H—H O===O H—O
键能/(kJ·mol-1) 436 496 463
则生成1 mol H2O(g)可以放出热量________ kJ。
(2)以下反应：①木炭与水制备水煤气；②氯酸钾分解；③炸药爆炸；④酸与碱的中和反应；⑤生石灰与水作用制熟石灰；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl；⑦气态水液化，属于放热反应的有________(填标号)。
(3)分别按图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中 为电流表。请回答下列问题：
①以下叙述中，正确的是________(填标号)。
A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极
B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C．两烧杯中溶液pH均增大
D．产生气泡的速率甲中比乙中慢
E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu
F．乙溶液中向铜片方向移动
②乙中能量转化的主要形式为________________________。
③在乙装置中，如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液，铜电极的电极反应式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为________g。
解析：(1)由题图可知，A中反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，断裂2 mol H2中的化学键吸收2×436 kJ热量，断裂1 mol O2中的化学键吸收496 kJ热量，共吸收(2×436＋496) kJ＝1 368 kJ热量，形成4 mol H—O键释放4×463 kJ＝1 852 kJ热量，2 mol H2在氧气中燃烧生成2 mol H2O(g)放出热量为484 kJ，生成1 mol H2O(g)可以放出热量242 kJ。(2)常见的放热反应有所有的燃烧、所有的中和反应、金属和酸的反应、金属与水的反应、大多数化合反应、铝热反应等，故属于放热反应的是③④⑤。(3)①甲没有形成闭合回路，不能形成原电池，故A错误；铜为金属活动性顺序表H之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面没有气泡产生，故B错误；两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，溶液的pH均增大，故C正确；乙能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲中比乙中慢，故D正确；原电池电子由负极经外电路流向正极，乙形成原电池，Zn为负极，Cu为正极，则电流方向Cu→Zn，故E错误；原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极，乙溶液中硫酸根向锌片方向移动，故F错误。②乙形成闭合回路，形成原电池，将化学能转变为电能。③在乙装置中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，Cu2+在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，n(Zn)＝＝0.125 mol，m(Zn)＝0.125 mol×65 g·mol-1＝8.125 g。
答案：(1)A　242　(2)③④⑤　(3)①CD　②化学能转化为电能　③Cu2+＋2e－===Cu　8.125
16．(15分)化学反应速率和限度与生产、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稀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，实验记录如下(累计值)：
时间/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL (标准状况) 100 240 464 576 620
①哪一时间段反应速率最大？________(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”) min，原因是
________________________________________________________________________。
②求3～4 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率：__________(设溶液体积不变)。
(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溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是________(填标号)。
A．蒸馏水 B．KCl溶液
C．KNO3溶液 D．CuSO4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。
①该反应的化学方程式是______________。
②该反应达到平衡状态的标志是________(填标号)。
A．Y的体积分数在混合气体中保持不变
B．X、Y的反应速率之比为3∶1
C．容器内气体压强保持不变
D．容器内气体的总质量保持不变
E．生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z
③2 min内Y的转化率为________。
解析：(1)①在0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5 min时间段中，产生气体的体积分别为100 mL、140 mL、224 mL、112 mL、44 mL，由此可知反应速率最大的时间段为2～3 min；原因是该反应为放热反应，此时间段温度较高且盐酸浓度较大，反应速率最快。②在3～4 min时间段内，n(H2)＝＝0.005 mol，消耗盐酸的物质的量为0.01 mol，故v(HCl)＝＝0.025 mol·L-1·min-1。(2)加入蒸馏水及加入KCl溶液，H＋浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量，故A、B正确；加入KNO3溶液，H＋浓度减小，因酸性溶液中有，具有强氧化性，与Zn反应无氢气生成，C项错误；加入CuSO4溶液，形成原电池，反应速率加快，且影响生成氢气的量，D项错误。(3)①由图像可以看出，反应中X、Y的物质的量减少，应为反应物，Z的物质的量增多，应为生成物，当反应进行到5 min时，Δn(Y)＝0.2 mol，Δn(Z)＝0.4 mol，Δn(X)＝0.6 mol，则Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(X)＝1∶2∶3，参加反应的物质的物质的量之比等于其化学计量数之比，则反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g) 2Z(g)。③2 min内Y的转化率＝×100%＝×100%＝10%。
答案：(1)①2～3　该反应是放热反应，此时间段温度较高且盐酸浓度较大，反应速率最快
②0.025 mol·L-1·min-1
(2)CD
(3)①3X(g)＋Y(g) 2Z(g)　②AC　③10%
17．(14分)能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。请回答下列问题。
(1)工业合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)是放热的可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知1 mol N2(g)完全反应生成NH3(g)可放出92 kJ热量。如果将10 mol N2(g)和足量H2(g)混合，使其充分反应，放出的热量________(填“大于”“小于”或“等于”)920 kJ。
(2)实验室模拟工业合成氨时，在容积为2 L的密闭容器内，反应经过10 min后，生成10 mol NH3。
①用N2表示的化学反应速率为________。
②一定条件下，能说明该反应进行到最大限度的是________(填标号)。
a．N2的转化率达到最大值
b．N2、H2和NH3的体积分数之比为1∶3∶2
c．体系内气体的密度保持不变
d．体系内物质的平均相对分子质量保持不变
(3)某实验小组同学进行如图甲所示实验，以检验化学反应中的能量变化。请根据你掌握的反应原理判断，②中的温度________(填“升高”或“降低”)。反应过程________(填“①”或“②”)的能量变化可用图乙表示。
(4)用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图丙：
①则电极d是________(填“正极”或“负极”)。
②若线路中转移2 mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为______ L。
解析：(1)合成氨反应是可逆反应，反应物不能完全转化，所以将10 mol N2(g)和足量H2(g)混合，使其充分反应，生成氨气的物质的量小于20 mol，放出的热量小于920 kJ。(2)①v(NH3)＝＝0.5 mol·L-1·min-1，v(N2)＝＝②反应进行到最大限度，即达到平衡状态，转化率达到最大值，则说明反应达到平衡状态，a项正确；体积分数之比为1:3:2，不能说明各物质的浓度保持不变，无法说明反应达到平衡状态，b项错误；体系内气体的总质量保持不变，总体积保持不变，则气体的密度始终保持不变，因此密度不变不能说明反应达到平衡状态，c项错误；"体系内气体的总质量保持不变，因合成氨反应是气体分子数减小的反应，若物质的平均相对分子质量保持不变时，可说明反应达到平衡状态，d项正确。
晶体反应吸收热量，则反应后②"中的温度降低；Al与盐酸反应放出热量，从图乙中能量变化可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，则可表示反应过程①的能量变化。(4)①因电极c是电子流出的一极，则电极c为负极，电极d为正极。②原电池中正极反应式为4e－===2H2O，当转移2 mol电子时，消耗氧气的物质的量为0.5 mol，在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1＝11.2 L。
答案：(1)小于　(2)①0.25 mol·L-1·min-1　②ad　(3)降低　①　(4)①正极　②11.2
18．(14分)汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。
(1)1 mol N2和1 mol O2完全反应生成NO会________(填“吸收”或“放出”)________ kJ能量。
(2)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。
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO＋2CO 2CO2＋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”)。
(4)在容积固定的绝热容器中发生反应：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填标号)。
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
解析：(1)由题图可知，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol NO(g)时，断裂反应物中化学键吸收的总能量为946 kJ＋498 kJ＝1 444 kJ，形成生成物中化学键放出的总能量为2×632 kJ＝1 264 kJ，则反应时需要吸收180 kJ的热量。(2)①原电池中，NiO电极为负极，电极上NO失电子发生氧化反应生成NO2。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)①由题表数据可知，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为1.20×10-3。②由表格数据可知，实验Ⅰ、Ⅲ反应物初始浓度、催化剂的比表面积均相同，温度不同，实验目的是验证温度对反应速率的影响。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，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。(4)因反应在绝热容器中进行，容器内的温度会变化，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，容器的容积不变，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。
答案：(1)吸收　180　(2)①氧化　②NiO
(3)①1.20×10-3　②Ⅰ和Ⅲ　③乙　(4)CD

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