第六章　化学反应与能量 章末测评验收卷(六)（含答案）

第六章　化学反应与能量 章末测评验收卷(六)
(时间：75分钟　满分：100分)
一、选择题(本题包括15小题，1~10每小题只有一个选项符合题意，每小题2分，11~15每小题4分，共40分)
1.下列说法不正确的是(　　)
A.原电池负极被氧化
B.任何化学反应都能设计成原电池
C.化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变
D.化学反应达到平衡状态时，只要条件不改变，各物质的浓度就不再改变
2.下列说法正确的是(　　)
A.化学键的变化必然会引起能量变化，所以，能量变化也一定会引起化学变化
B.所有化学变化的能量都可以通过原电池转化为电能
C.所有化学变化一定遵循质量守恒和能量守恒
D.化学变化一定会引起物质种类的变化，所以体系内物质种类变化一定发生了化学变化
3.用锌棒、铁棒和硫酸铜溶液组成原电池，正极上发生的反应为(　　)
A.Fe－2e－===Fe2＋ B.Cu2＋＋2e－===Cu
C.Fe－3e－===Fe3＋ D.Zn－2e－===Zn2＋
4.如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(　　)
A.外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
5.下列关于化学反应速率和化学反应限度的说法正确的是(　　)
A.化学反应速率只能用单位时间内反应物浓度的减少来表示
B.反应速率数值大的反应进行得一定快
C.对于可逆反应而言，物质的浓度不变时，反应一定达到了该条件下的限度
D.一定条件下，可逆反应达到最大限度时，反应没有停止
6.反应C(s)＋ H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)
A.增加碳的量
B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变，充入一定量的H2O(g)
D.保持压强不变，充入氮气使容器体积变大
7.将28 g铁粉和16 g硫粉混合堆放在石棉网上，用烧红的玻璃棒的一端接触混合物引发反应Fe(s)＋S(s)FeS(s)，移开玻璃棒后，反应保持红热状态剧烈进行至反应物完全反应。下列说法错误的是(　　)
A.该反应是放热反应
B.若完成该反应需要1 min，则该反应用S表示的反应速率v(S)＝0.5 mol·L－1·min－1
C.该反应在理论上可以设计成原电池反应
D.增加Fe的量，不能显著增大该反应的速率
8.下列说法正确的是(　　)
A.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
B.等体积、等浓度的NaOH溶液与盐酸反应的速率一定大于与醋酸的反应速率
C.为了加快纯Zn与足量稀硫酸的产氢速率，并且使产生的氢气的量不变，可加入少量的硫酸铜固体
D.实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快
9.目前科学家已开发出一种新型燃料电池——固体氧化物电池，该电池用辛烷(C8H18)作燃料，电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子，下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时，氧气发生氧化反应
B.电池负极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C.电池负极的电极反应：C8H18＋25O2－－50e－===8CO2↑＋9H2O
D.若消耗的O2为11.2 L(标准状况)，则电池中有1 mol电子发生转移
10.锌锰干电池是家庭常用的电池，该电池工作时发生的化学反应为：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时锌片作为正极
B.电池工作时从正极向外电路输出电子
C.电池工作时MnO2发生还原反应
D.电池工作时电能向化学能转化
11.反应4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经过2 min，B的浓度减少0.6 mol/L，对此反应速率的表示正确的是(　　)
A.用A表示的反应速率为0.4 mol/(L·min)
B.分别用B、C、D表示的反应速率的比值为3∶2∶1
C.在2 min末的反应速率，用B表示是：0.3 mol/(L·min)
D.在这2 min内用D表示的化学反应速率为：0.2 mol/(L·min)
12.一定温度下，1 mol X和n mol Y在容积为2 L的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)2Z(g)＋M(s)，5 min后达到平衡状态，此时生成2a mol Z，下列说法正确的是(　　)
A.当混合气体的质量不再发生变化时，不说明反应达到平衡状态
B.0～5 min时间段内，用M表示的平均反应速率是0.1a mol·L－1·min－1
C.0～5 min时间段内，用X表示的平均反应速率是0.1a mol·L－1·min－1
D.当混合气体的压强不再发生变化时，说明反应达到平衡状态
13.H2与N2在催化剂表面生成NH3，反应历程及能量变化示意如下。
下列说法错误的是(　　)
A.①→②吸收能量
B.②→③形成了N—H键
C.选择不同的催化剂会同等程度改变反应速率
D.该反应为放热反应
14.一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)4C(g)＋2D(s)。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是(　　)
A.若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态
B.平衡时C的体积分数为40%
C.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D.从开始到平衡，用A表示的化学反应速率为0.6 mol·L－1·min－1
15.在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于容积为2 L的恒容密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末该反应达到平衡，测得生成0.8 mol D和0.4 mol C。下列判断不正确的是(　　)
A.x＝1
B.2 min时，A的浓度为0.9 mol·L－1
C.2 min内A的平均反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
D.B的转化率为60%
二、非选择题(本题共5小题，共60分)
16.(10分)Ⅰ.给你提供纯锌片、纯铜片和500 mL 0.2 mol·L－1的硫酸溶液、导线、1 000 mL量筒等。试用如图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。
(1)如图所示，装置气密性良好，且1 000 mL量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)a电极材料为________，其电极反应式为____________________________
________________________________________________________________；
b电极材料为________，其电极反应式为_____________________________
________________________________________________________________。
(3)当量筒中收集672 mL气体时(已折算到标准状况下)，通过导线的电子的物质的量为________。
Ⅱ.某种氢氧燃料电池是用固体金属化合物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为
A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O
B极：O2＋4e－===2O2－
则A极是电池的________极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。
17.(12分)能量转化是化学变化的主要特征之一，按要求回答下列问题。
(1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主，页岩气的资源潜力可能大于常规天然气。下列有关页岩气的叙述错误的是________(填字母)。
A.页岩气属于新能源
B.页岩气和氧气的反应是放热反应
C.甲烷中每个原子的最外层电子排布都达到8电子稳定结构
D.页岩气可以作燃料电池的负极燃料
(2)有关的电池装置如图：
编号 电池装置
a
b
c
d
①上述四种电池中，属于二次电池的是________(填字母)。
②a装置中，外电路中电子的流向是________(填“从Zn流向Cu”或“从Cu流向Zn”)。
③装置c中，若电解质改为碱性介质，则负极的电极反应式为________________________________________________________________。
(3)氧化还原反应一般可以设计成原电池。若将反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，则：
①该电池的电解质溶液可以是________。
②当外电路中转移1 mol e－时，电解质溶液增加的质量是________g。
18.(14分)某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下表：
编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向
① 镁、铝 稀盐酸 偏向铝
② 铝、铜 稀盐酸 偏向铜
③ 铝、石墨 稀盐酸 偏向石墨
④ 镁、铝 氢氧化钠溶液 偏向镁
试根据表中的实验现象完成下列问题：
(1)实验①、②中铝所作的电极(指正极或负极)________(填“相同”或“不相同”)。
(2)实验③中铝为________极，电极反应式为__________________________
________________________________________________________________；
石墨为________极，电极反应式为___________________________________；
电池总反应式为_________________________________________________。
(3)实验④中铝作负极还是正极？________，理由是________________________________________________________________
________________________________________________________________，
铝电极的电极反应式为_________________________________________
________________________________________________________________。
(4)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素为________________________________________________________________。
19.(14分)能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向。
(1)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科关注的方面之一，某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值) ：
时间 1 2 3 4 5
氢气体积/mL (标况) 100 240 464 576 620
①哪一段时间内反应速率最大：________min。(填“0～ 1” “1～2”“2～3”“3～4”或“4～ 5”)
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但不影响生成氢气的量。你认为可行的是________。(填字母序号)
A.KCl溶液 B.浓盐酸
C.蒸馏水 D.CuSO4溶液
③该反应还伴随着化学能与热能的转化，是________反应 (填“放热”或“吸热”)。
(2)如图为原电池装置示意图。A为Cu, B为石墨，电解质为FeCl3溶液，工作时的总反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。
①写出A的电极名称________，
②B电极反应式：____________________________________________，
③该电池在工作时，溶液中Fe3＋向________(填“A”、“B” )移动，A电极的质量将________(填“增加”、“减小”或“不变”)。
20.(10分)在体积为1 L的恒温密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)从3 min到9 min，v(CO2)＝________mol·L－1·min－1(计算保留2位有效数字)。
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B.混合气体的压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内生成1 mol H2，同时生成1 mol CH3OH
D.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
(3)平衡时CO2的转化率为________。
(4)平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是____________。
(5)第3分钟时v正(CH3OH)________第9分钟时v逆(CH3OH)(填“＞”“＜”“＝”或“无法比较”)。
第六章　化学反应与能量 章末测评验收卷(六)
(时间：75分钟　满分：100分)
一、选择题(本题包括15小题，1~10每小题只有一个选项符合题意，每小题2分，11~15每小题4分，共40分)
1.下列说法不正确的是(　　)
A.原电池负极被氧化
B.任何化学反应都能设计成原电池
C.化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变
D.化学反应达到平衡状态时，只要条件不改变，各物质的浓度就不再改变
答案　B
解析　原电池反应的本质是氧化还原反应，因此非氧化还原反应是不能设计成原电池的。
2.下列说法正确的是(　　)
A.化学键的变化必然会引起能量变化，所以，能量变化也一定会引起化学变化
B.所有化学变化的能量都可以通过原电池转化为电能
C.所有化学变化一定遵循质量守恒和能量守恒
D.化学变化一定会引起物质种类的变化，所以体系内物质种类变化一定发生了化学变化
答案　C
解析　A.物质三态之间的转变也存在热量的变化，而物质三态之间的转变是物理变化，故A错误；B.只有自发进行的氧化还原反应，才可以通过反应将化学能转变为电能，故B错误；C.化学反应中不仅质量守恒而且能量守恒，故C正确；D.核变化虽然产生了新物质，但不是化学反应，故D错误。
3.用锌棒、铁棒和硫酸铜溶液组成原电池，正极上发生的反应为(　　)
A.Fe－2e－===Fe2＋ B.Cu2＋＋2e－===Cu
C.Fe－3e－===Fe3＋ D.Zn－2e－===Zn2＋
答案　B
解析　根据两极金属相对活动性可确定锌为负极，铁为正极；负极金属本身失去电子，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋；溶液中的阳离子在正极上得电子，发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu。
4.如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(　　)
A.外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
答案　B
解析　根据电子流向可知，X为负极，发生氧化反应，Y为正极，发生还原反应，外电路的电流方向为：Y→外电路→X，A、C错误；根据原电池原理，若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y，B正确；若两电极分别为Fe和碳棒，负极与电解质溶液发生反应，则X为Fe，Y为C，D错误。
5.下列关于化学反应速率和化学反应限度的说法正确的是(　　)
A.化学反应速率只能用单位时间内反应物浓度的减少来表示
B.反应速率数值大的反应进行得一定快
C.对于可逆反应而言，物质的浓度不变时，反应一定达到了该条件下的限度
D.一定条件下，可逆反应达到最大限度时，反应没有停止
答案　D
解析　A.化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少来表示，还可以用单位时间内的生成物浓度的增加来表示，故A错误；B.反应速率数值大的反应进行得不一定快，还要看所用的单位，故B错误；C.对于可逆反应而言，纯物质的浓度不变时，不能确定反应是否达到了该条件下的限度，故C错误；D.一定条件下，可逆反应达到最大限度时，反应没有停止，仍在继续进行，正反应速率等于逆反应速率，但不等于0，故D正确。
6.反应C(s)＋ H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)
A.增加碳的量
B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变，充入一定量的H2O(g)
D.保持压强不变，充入氮气使容器体积变大
答案　A
解析　增加固体碳的量，化学反应速率不变；容器的体积缩小，气体反应物浓度增大，化学反应速率增大；增大反应物的浓度，化学反应速率增大；充入氮气使容器体积变大，反应相关气体的浓度减小，化学反应速率减小。
7.将28 g铁粉和16 g硫粉混合堆放在石棉网上，用烧红的玻璃棒的一端接触混合物引发反应Fe(s)＋S(s)FeS(s)，移开玻璃棒后，反应保持红热状态剧烈进行至反应物完全反应。下列说法错误的是(　　)
A.该反应是放热反应
B.若完成该反应需要1 min，则该反应用S表示的反应速率v(S)＝0.5 mol·L－1·min－1
C.该反应在理论上可以设计成原电池反应
D.增加Fe的量，不能显著增大该反应的速率
答案　B
解析　A.反应保持红热状态剧烈进行至反应物完全反应，说明该反应是放热反应，故A正确；B.S是固体，不能用浓度的变化量来表示反应速率，故B错误；C.该反应是自发的氧化还原反应，在理论上可以设计成原电池反应，故C正确；D.Fe是固体，增加Fe的量，不能显著增大该反应的速率，故D正确。
8.下列说法正确的是(　　)
A.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
B.等体积、等浓度的NaOH溶液与盐酸反应的速率一定大于与醋酸的反应速率
C.为了加快纯Zn与足量稀硫酸的产氢速率，并且使产生的氢气的量不变，可加入少量的硫酸铜固体
D.实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快
答案　D
解析　A.FeCl3和MnO2均可改变反应历程而加快H2O2的分解，但在同等条件下，二者对H2O2分解速率的改变并不相同，A错误；B.化学反应速率影响因素有很多，由于HCl是强酸，CH3COOH是弱酸，等浓度的两种酸溶液中c(H＋)，盐酸的比醋酸的大，在其它外界条件相同时，等体积、等浓度的NaOH溶液与盐酸反应的速率一定大于与醋酸的反应速率；但若外界条件不同，则前者的速率不一定比后者大，B错误；C.不足量的Zn与硫酸反应产生氢气，产生H2的量的多少取决于Zn的质量，但若向溶液中加入少量硫酸铜固体，在溶液中Zn与CuSO4发生置换反应产生Cu，Zn、Cu、硫酸构成原电池，Zn为负极，因此可以加快反应速率，但由于Zn与CuSO4反应导致与硫酸反应的Zn质量减少，因此放出氢气的量会减少，C错误；D.粉末状的CaCO3比块状的CaCO3与HCl的接触面积大，反应物的接触面积越大，反应速率越快，故实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快，D正确。
9.目前科学家已开发出一种新型燃料电池——固体氧化物电池，该电池用辛烷(C8H18)作燃料，电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子，下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时，氧气发生氧化反应
B.电池负极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C.电池负极的电极反应：C8H18＋25O2－－50e－===8CO2↑＋9H2O
D.若消耗的O2为11.2 L(标准状况)，则电池中有1 mol电子发生转移
答案　C
解析　该燃料电池中，辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋25O2－－50e－===8CO2↑＋9H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，A、B错误，C正确；标况下11.2 L氧气的物质的量为0.5 mol，根据O2＋4e－===2O2－知，当消耗0.5 mol氧气转移电子的物质的量为氧气的4倍，所以转移电子的物质的量为2 mol，故D错误。
10.锌锰干电池是家庭常用的电池，该电池工作时发生的化学反应为：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时锌片作为正极
B.电池工作时从正极向外电路输出电子
C.电池工作时MnO2发生还原反应
D.电池工作时电能向化学能转化
答案　C
解析　A.电池工作时，锌失电子发生氧化反应，锌片作为负极，故A错误；B.电池工作时从负极向外电路输出电子，故B错误；C.电池工作时MnO2得电子发生还原反应生成MnO(OH)，故C正确；D.电池工作时化学能转化为电能，故D错误；选C。
11.反应4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经过2 min，B的浓度减少0.6 mol/L，对此反应速率的表示正确的是(　　)
A.用A表示的反应速率为0.4 mol/(L·min)
B.分别用B、C、D表示的反应速率的比值为3∶2∶1
C.在2 min末的反应速率，用B表示是：0.3 mol/(L·min)
D.在这2 min内用D表示的化学反应速率为：0.2 mol/(L·min)
答案　B
解析　2 min B的浓度减少0.6 mol·L－1，则v(B)＝＝0.3 mol·L－1·min－1，A为固态，不能用浓度变化表示其反应速率，A错误；化学反应速率之比等于化学计量数之比，则用B、C、D表示反应的速率比值是3∶2∶1，B正确；反应速率v(B)为平均速率，不是即时速率，C错误；化学反应速率之比等于化学计量数之比，故用D表示的化学反应速率为：0.1 mol/(L·min), D错误。
12.一定温度下，1 mol X和n mol Y在容积为2 L的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)2Z(g)＋M(s)，5 min后达到平衡状态，此时生成2a mol Z，下列说法正确的是(　　)
A.当混合气体的质量不再发生变化时，不说明反应达到平衡状态
B.0～5 min时间段内，用M表示的平均反应速率是0.1a mol·L－1·min－1
C.0～5 min时间段内，用X表示的平均反应速率是0.1a mol·L－1·min－1
D.当混合气体的压强不再发生变化时，说明反应达到平衡状态
答案　C
解析　A.该可逆反应有固体生成，随着反应的进行，混合气体的质量不断减少，当混合气体的质量不再发生变化时，说明反应达到平衡状态，A项错误；B.M是固体，无法用浓度计算化学反应速率，B项错误；C.根据变化的各物质的物质的量之比等于化学计量数之比，5 min后达到平衡，此时生成2a mol Z，则反应掉a mol X，用X表示此反应的反应速率为＝0.1a mol/(L·min)，C项正确；D.该反应是气体分子数不发生变化的反应，压强始终都不发生变化，则压强不变不能判断反应平衡与否，D项错误。
13.H2与N2在催化剂表面生成NH3，反应历程及能量变化示意如下。
下列说法错误的是(　　)
A.①→②吸收能量
B.②→③形成了N—H键
C.选择不同的催化剂会同等程度改变反应速率
D.该反应为放热反应
答案　C
解析　A.①→②是断裂旧的化学键，需要吸收能量，故A正确；B.②→③形成的化合物是NH3，形成了N—H键，故B正确；C.催化剂有选择性，不同催化剂不会同等程度改变反应速率，故C错误；D.该反应的反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故D正确。
14.一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)4C(g)＋2D(s)。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是(　　)
A.若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态
B.平衡时C的体积分数为40%
C.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D.从开始到平衡，用A表示的化学反应速率为0.6 mol·L－1·min－1
答案　B
解析　A.反应中有固体生成，气体总质量是变量，所以密度是变量，若混合气体的密度不再改变时，该反应一定达到平衡状态，故A错误；B.将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，达到平衡，生成D的物质的量为0.8 mol，则消耗1.2 mol A、0.4 mol B，平衡时A、B、C的物质的量分别是1.8 mol、0.6 mol、1.6 mol，C的体积分数为×100%＝40%，故B正确；C.投料比等于化学计量数比，各反应物的转化率相同，反应过程中A和B的转化率之比为1∶1，故C错误；D.从开始到平衡，生成D的物质的量为0.8 mol，消耗1.2 mol A，用A表示的化学反应速率为＝0.3 mol·L－1·min－1，故D错误。
15.在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于容积为2 L的恒容密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末该反应达到平衡，测得生成0.8 mol D和0.4 mol C。下列判断不正确的是(　　)
A.x＝1
B.2 min时，A的浓度为0.9 mol·L－1
C.2 min内A的平均反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
D.B的转化率为60%
答案　D
解析　根据三段式法计算：
因为各物质的变化量之比等于化学计量数之比，所以x＝1，A正确；2 min时，c(A)＝＝0.9 mol·L－1，B正确；v(A)＝＝0.3 mol·L－1·min－1，C正确；B的转化率为×100%＝40%，D错误。
二、非选择题(本题共5小题，共60分)
16.(10分)Ⅰ.给你提供纯锌片、纯铜片和500 mL 0.2 mol·L－1的硫酸溶液、导线、1 000 mL量筒等。试用如图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。
(1)如图所示，装置气密性良好，且1 000 mL量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)a电极材料为________，其电极反应式为____________________________
________________________________________________________________；
b电极材料为________，其电极反应式为_____________________________
________________________________________________________________。
(3)当量筒中收集672 mL气体时(已折算到标准状况下)，通过导线的电子的物质的量为________。
Ⅱ.某种氢氧燃料电池是用固体金属化合物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为
A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O
B极：O2＋4e－===2O2－
则A极是电池的________极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。
答案　Ⅰ.(1)用导线把a、b两电极连接起来
(2)纯锌片　Zn－2e－===Zn2＋　纯铜片　2H＋＋2e－===H2↑
(3)0.06 mol
Ⅱ.负 　流出
解析　Ⅰ.导线中电子的物质的量的测定可以通过测定反应产生H2的体积(物质的量)来实现。导线中有电子的流动必然形成原电池。因此只有用导线将a、b相连形成闭合回路才能实现。产生H2的电极应为b极，故b为纯铜片，作原电池正极，a极为负极。其电极反应式分别为a极：Zn－2e－===Zn2＋；b极：2H＋＋2e－===H2↑，则转移电子为0.06 mol。
Ⅱ.据电极反应可知A极失去(或流出)电子，作原电池的负极。
17.(12分)能量转化是化学变化的主要特征之一，按要求回答下列问题。
(1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主，页岩气的资源潜力可能大于常规天然气。下列有关页岩气的叙述错误的是________(填字母)。
A.页岩气属于新能源
B.页岩气和氧气的反应是放热反应
C.甲烷中每个原子的最外层电子排布都达到8电子稳定结构
D.页岩气可以作燃料电池的负极燃料
(2)有关的电池装置如图：
编号 电池装置
a
b
c
d
①上述四种电池中，属于二次电池的是________(填字母)。
②a装置中，外电路中电子的流向是________(填“从Zn流向Cu”或“从Cu流向Zn”)。
③装置c中，若电解质改为碱性介质，则负极的电极反应式为________________________________________________________________。
(3)氧化还原反应一般可以设计成原电池。若将反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，则：
①该电池的电解质溶液可以是________。
②当外电路中转移1 mol e－时，电解质溶液增加的质量是________g。
答案　(1)AC　(2)①d　②从Zn流向Cu　③H2－2e－＋2OH－===2H2O　(3)①FeCl3溶液　②28
解析　(1)A.页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主要成分是甲烷，属于化石燃料，短期内不能再生，不属于新能源，A错误；B.页岩气主要成分是甲烷，和氧气反应会放出大量的热，属于放热反应，B正确；C.甲烷分子中C原子的最外层电子排布达到8电子稳定结构，而H原子最外层达到的是2个电子的稳定结构，C错误；D.页岩气主要成分是甲烷，在形成燃料电池时，通入燃料甲烷的电极为燃料电池的负极，D正确。(2)②在a装置中，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，Cu为正极，电子由Zn通过外电路流向正极Cu；③若将氢氧燃料电池中的电解质溶液改为碱性，则负极上燃料H2失去电子被氧化变为H＋，H＋结合溶液中的OH－生成水，故负极的电极反应式为：H2－2e－＋2OH－===2H2O；(3)①若将反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，由于Fe失去电子，发生氧化反应，所以Fe为负极材料；活动性比Fe弱的金属或能够导电的非金属单质如石墨为正极材料，电解质溶液为含有Fe3＋的溶液，可以是FeCl3溶液；②根据方程式可知：每有1 mol Fe发生反应变为Fe2＋进入溶液时，溶液质量增加56 g，此时转移2 mol电子，则当外电路中转移1 mol e－时，电解质溶液增加的质量是m＝＝28 g。
18.(14分)某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下表：
编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向
① 镁、铝 稀盐酸 偏向铝
② 铝、铜 稀盐酸 偏向铜
③ 铝、石墨 稀盐酸 偏向石墨
④ 镁、铝 氢氧化钠溶液 偏向镁
试根据表中的实验现象完成下列问题：
(1)实验①、②中铝所作的电极(指正极或负极)________(填“相同”或“不相同”)。
(2)实验③中铝为________极，电极反应式为__________________________
________________________________________________________________；
石墨为________极，电极反应式为___________________________________；
电池总反应式为_________________________________________________。
(3)实验④中铝作负极还是正极？________，理由是________________________________________________________________
________________________________________________________________，
铝电极的电极反应式为_________________________________________
________________________________________________________________。
(4)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素为________________________________________________________________。
答案　(1)不相同　 (2)负　 2Al－6e－===2Al3＋　正　6H＋＋6e－===3H2↑　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(3)负极　铝与氢氧化钠溶液反应，镁与氢氧化钠溶液不反应　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)另一个电极材料的活动性和电解质溶液
解析　实验①中镁比铝活泼，镁作原电池的负极，铝作原电池的正极，电流表指针偏向铝；实验②中铝比铜活泼，铝作原电池的负极，铜作原电池的正极，电流表指针偏向铜；实验③中铝失去电子，发生氧化反应，铝为负极，石墨为正极，电流表指针偏向石墨。
19.(14分)能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向。
(1)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科关注的方面之一，某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值) ：
时间 1 2 3 4 5
氢气体积/mL (标况) 100 240 464 576 620
①哪一段时间内反应速率最大：________min。(填“0～ 1” “1～2”“2～3”“3～4”或“4～ 5”)
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但不影响生成氢气的量。你认为可行的是________。(填字母序号)
A.KCl溶液 B.浓盐酸
C.蒸馏水 D.CuSO4溶液
③该反应还伴随着化学能与热能的转化，是________反应 (填“放热”或“吸热”)。
(2)如图为原电池装置示意图。A为Cu, B为石墨，电解质为FeCl3溶液，工作时的总反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。
①写出A的电极名称________，
②B电极反应式：____________________________________________，
③该电池在工作时，溶液中Fe3＋向________(填“A”、“B” )移动，A电极的质量将________(填“增加”、“减小”或“不变”)。
答案　(1)①2～3　②AC　③放热
(2)①负极　②Fe3＋＋e－===Fe2＋　③B　减小
解析　(1)①相同条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多，0～1 min收集气体100 mL、1～2 min收集气体140 mL、2～3 min收集气体224 mL、3～4 min收集气体112 mL、4～5 min收集气体44 mL，所以2～3 min时间内反应速率最大；②A.加入KCl溶液，氢离子浓度降低，反应速率降低，且氢离子总物质的量不变，生成氢气总量不变，A符合题意；B.加入浓盐酸，氢离子浓度增大，化学反应速率增大，且生成氢气总量增大，B不合题意；C.加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率降低，且氢离子总物质的量不变，生成氢气总量不变，C符合题意；D.加入CuSO4溶液，Zn和铜离子反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池而加快反应速率，D不合题意；③该反应伴随着化学能与热能的转化，是放热反应；(2)由电池工作时的总反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，可知反应中Cu的化合价升高被氧化，故A电极为负极，则B为石墨电极为正极，发生还原反应，故A的电极名称为负极，B 电极为正极，发生还原反应，故电极反应式为：Fe3＋＋e－===Fe2＋，该电池在工作时，原电池内部阳离子由负极移向正极，故溶液中Fe3＋向B移动，A为负极，发生的电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋，故A电极的质量将减小。
20.(10分)在体积为1 L的恒温密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)从3 min到9 min，v(CO2)＝________mol·L－1·min－1(计算保留2位有效数字)。
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B.混合气体的压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内生成1 mol H2，同时生成1 mol CH3OH
D.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
(3)平衡时CO2的转化率为________。
(4)平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是____________。
(5)第3分钟时v正(CH3OH)________第9分钟时v逆(CH3OH)(填“＞”“＜”“＝”或“无法比较”)。
答案　(1)0.042　(2)BD　(3)75%　(4)22∶3　(5)＞
解析　(1)从3 min到9 min，CO2浓度变为0.5 mol·L－1－0.25 mol·L－1＝0.25 mol·L－1，CO2反应速率为≈0.042 mol·L－1·min－1。
(2)A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)，反应没有达到平衡状态，A错误；B.混合气体的物质的量为变量，则压强为变量，随着反应的进行，混合气体的压强不随时间的变化而变化，此时反应达到平衡，B正确；C.单位时间内生成3 mol H2，同时生成1 mol CH3OH，则正、逆反应速率相等，C错误；D.混合气体的质量不变，混合气体的物质的量是变量，则平均相对分子质量不随时间的变化而变化时，反应达到平衡，D正确。
(3)由图像可知平衡时CO2的浓度为0.25 mol·L－1，则消耗的二氧化碳的浓度0.75 mol·L－1，CO2的转化率为×100%＝75%。
则平衡时混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是(0.25 mol×44 g·mol－1)∶(0.75 mol×2 g·mol－1)＝22∶3。
(5)第9分钟时达到平衡，v逆(CH3OH)＝v正(CH3OH)，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，则第3分钟时v正(CH3OH)大于第9分钟时v逆(CH3OH)。