专题6　化学反应与能量变化 专题检测试卷（含答案）

专题6　化学反应与能量变化 专题检测试卷
(满分：100分)
一、选择题(本题包括18小题，每小题3分，共54分。每小题只有一个选项符合题意)
1．(2021·广东佛山高一期末)我国努力争取2060年实现“碳中和”。下列做法与“碳中和”目标实现无关的是(　　)
A．将煤炭粉碎再燃烧
B．利用CaO捕集废气中的CO2
C．研发新型催化剂将CO2分解成碳材料
D．将CO2转化为CH3OH等，实现资源化利用
2．(2022·南京高一期中)混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时，自动捕捉减少的动能；在高速行驶时，启用双引擎，动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是(　　)
A．减速制动时动能转化为电能储存在电池中
B．高速行驶时电池电能转化为汽车部分动力
C．通过发电机电动机互变循环减少汽车油耗
D．双动力汽车工作时不会产生废气污染环境
3．下列有关化学反应速率和限度的说法不正确的是(　　)
A．已知工业合成氨的正反应方向放热，所以升温正反应速率减小，逆反应速率增大
B．实验室用H2O2分解制备O2，加入MnO2后，反应速率明显加快
C．2SO2＋O22SO3反应中，SO2的转化率不能达到100%
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
4.(2022·长沙高一期中)把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有50 mL 0.1 mol·L－1盐酸的烧杯中，该铝片与盐酸反应，产生氢气的速率v(H2)与反应时间t的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，下列推论错误的是(　　)
A．O→a不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和稀盐酸
B．b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高
C．t＝c时，反应处于平衡状态
D．t＞c时，产生氢气的速率降低的主要原因是溶液中H＋浓度下降
5．(2022·合肥市期中)根据如图所示示意图，下列说法不正确的是(　　)
A．反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，能量增加(b－a) kJ·mol－1
B．该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
C．1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ
D．1 mol C(s)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ
6．X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1，将1 mol X和3 mol Y通入2 L的恒容密闭容器中进行反应，10 min时测得Y的物质的量为2.4 mol。下列说法正确的是(　　)
A．10 min内，X的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1
B．第10 min时，X的反应速率为0.01 mol·L－1·min－1
C．10 min内，消耗0.1 mol X，生成0.4 mol Z
D．10 min内，X和Y反应放出的热量为92 kJ
7．下列图示与对应的叙述不相符的是(　　)
A．图甲表示燃料燃烧反应的能量变化
B．图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化
C．图丙表示除去氧化膜的镁条投入稀盐酸中，反应速率v随时间t的变化曲线
D．图丁表示某温度下V1 mL 1.0 mol·L－1盐酸和V2 mL 1.5 mol·L－1的NaOH溶液混合均匀后溶液温度随V1的变化趋势(V1 mL＋V2 mL＝50 mL)
8．(2021·辽宁，12)某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是(　　)
A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大
B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
C．条件①，反应速率为0.012 mol·L－1·min－1
D．条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L－1时，半衰期为62.5 min
9．一定温度下，向10 mL 0.40 mol·L－1的H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液(忽略整个过程中溶液体积的变化)，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示：
t/min 0 2 4 6
V(O2)/mL 0 9.9 17.5 22.4
资料显示，反应分两步进行：①2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋2H＋＋O2↑；②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋。反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．Fe2＋的作用是增大过氧化氢的分解速率
B．反应①②均是放热反应
C．反应2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)是吸热反应
D．0～6 min内的平均反应速率v(H2O2)≈3.33×10－2 mol·L－1·min－1
10．(2021·浙江6月选考，20)一定温度下，在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应：2N2O54NO2＋O2。在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如下表：
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/ (mol·L－1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是(　　)
A．600～1 200 s，生成NO2的平均速率为5.0×10－4 mol·L－1·s－1
B．反应2 220 s时，放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C．反应达到平衡时，v正(N2O5)＝2v逆(NO2)
D．推测上表中的x为3 930
11．(2022·南京期中)某实验探究小组研究320 K时N2O5的分解反应：2N2O54NO2＋O2。如图是该小组根据所给表格中的实验数据绘制的。下列有关说法正确的是(　　)
t/min 0 1 2 3 4
c(N2O5)/(mol·L－1) 0.160 0.114 0.080 0.056 0.040
c(O2)/(mol·L－1) 0 0.023 0.040 0.052 0.060
A．曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线
B．曲线Ⅱ是O2的浓度变化曲线
C．N2O5的浓度越大，反应速率越快
D．O2的浓度越大，反应速率越快
12．某固体酸燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是(　　)
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
C．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
13．(2022·浙江省余姚中学高一阶段练习)2020年上海进博会展览中，诸多氢能源汽车纷纷亮相。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是(　　)
A．a处通入氧气
B．电池每消耗11.2 L氢气，电路中通过的电子数目为NA
C．右侧的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．右侧电极为电池的负极
14．汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的总反应化学方程式为PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)，根据此反应判断，下列叙述正确的是(　　)
A．PbO2是电池的负极
B．负极的电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4
C．铅蓄电池放电时，每转移2 mol电子消耗1 mol H2SO4
D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1 mol电子时正极质量增加48 g
15．氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是(　　)
A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B．氢氧燃料电池的负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．常温、常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D．反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的热量变化可以通过反应中形成新共价键的键能与反应中断裂旧共价键的键能之差来计算
16．已知空气-锌电池的电极反应如下：锌电极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，石墨电极：O2＋H2O＋2e－===2OH－，下列说法正确的是(　　)
A．ZnO为正极产物
B．工作时，负极材料的质量会减少
C．工作时，电流由锌电极流向石墨电极
D．工作时，负极周围溶液的碱性降低
17.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家们发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的化学方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，下列有关说法正确的是(　　)
A．2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量低于1 mol Cu2O与2 mol Ag具有的总能量
B．Ag2O/Ag电极为正极
C．原理示意图中，电流从Cu流向Ag2O
D．电池工作时，OH－向正极移动
18．蛟龙号载人潜水器由我国自行设计、自主集成研制，是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。给某潜水器提供动力的电池如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．Zn电极发生了还原反应
B．电池中的Cl－向Pt电极移动
C．Pt电极反应为H2O2＋2e－===2OH－
D．电子从Zn电极沿导线流向Pt电极，再经溶液回到Zn电极
二、非选择题(本题包括4小题，共46分)
19．(8分)试回答下列各题：
(1)如图1所示是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
(2)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。
①已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1。
请填空：
共价键 H—H Cl—Cl H—Cl
键能/(kJ·mol－1) 436 247
②图2中表示氧族元素中氧、硫、硒、碲生成氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在标准状态下，发生分解反应的热化学方程式：
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
20．(12分)(2022·山东泰安期中)化学反应速率和化学反应限度与生产、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________min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)，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的反应速率________________(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________(填字母)。
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________(填字母)。
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________。
21．(12分)(1)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。
③Pt电极上的电极反应式为___________________________________________________。
(2)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO＋2CO2CO2＋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”)。
(3)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______(填字母)。
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
22．(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________(填字母)。
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”)，电极c的电极反应式为___________。
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。
专题检测试卷(一)
1．A　2.D　3.A　4.C　5.C
6．A　[10 min内，Δn(Y)＝3 mol－2.4 mol＝0.6 mol，则Δn(X)＝Δn(Y)＝×0.6 mol＝0.2 mol，故v(X)＝＝＝0.01 mol·L－1·min－1，A正确；v＝表示某个时间段内的平均反应速率，B错误；10 min内，消耗0.2 mol X，生成了0.4 mol Z，C错误；10 min内，消耗0.2 mol X，该反应放出的热量为18.4 kJ，D错误。]
7．A　[燃烧为放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，图示与叙述不相符，A符合题意；酶催化存在最适宜的温度，在最适宜的温度下酶的催化活性最高，化学反应速率最快，温度低于或者高于最适宜温度，化学反应速率都减慢，图示与叙述相符，B不符合题意；Mg和盐酸反应为放热反应，开始反应时，反应放热且H＋浓度较大，影响速率的主要因素为温度，温度升高，化学反应速率加快；随着反应的进行，H＋浓度减小，影响速率的主要因素为H＋浓度，H＋浓度减小，化学反应速率减慢，图示与叙述相符，C不符合题意；酸碱恰好完全反应时，放热最多，温度最高，此时酸、碱的物质的量相同，V1 mL×1.0 mol·L－1＝V2 mL×1.5 mol·L－1，V1∶V2＝3∶2，溶液的总体积为50 mL，则温度最高的点对应的V1＝
30 mL，图示与叙述相符，D不符合题意。]
8．B　[由曲线①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应所需要的时间越短，故反应速率越大，A正确；由曲线①③可知，其他条件相同时，降冰片烯浓度①是③的两倍，所用时间①也是③的两倍，反应速率相等，故说明反应速率与降冰片烯浓度无关，B错误；由图中数据可知，条件①反应速率为v＝＝＝0.012 mol·L－1·min－1，C正确；由图中数据可知，条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L－1时，半衰期为 min＝62.5 min，D正确。]
9．D　[Fe3＋作催化剂，增大过氧化氢的分解速率，Fe2＋是中间产物，A项错误；根据图像可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，B项错误；根据图像可知，反应2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)中反应物的总能量高于生成物的总能量，是放热反应，C项错误；0～6 min内生成氧气0.001 mol，消耗H2O2 0.002 mol，则平均反应速率v(H2O2)＝≈3.33×10－2 mol·L－1·min－1，D项正确。]
10．D　[600～1 200 s，N2O5浓度的变化量为(0.96－0.66) mol·L－1＝0.3 mol·L－1，在此时间段内NO2的变化量为其2倍，即0.6 mol·L－1，因此，生成NO2的平均速率为＝1.0×
10－3 mol·L－1·s－1，A说法不正确；由表中数据可知，反应2 220 s时，N2O5浓度的变化量为(1.40－0.35) mol·L－1＝1.05 mol·L－1，其物质的量的变化量为1.05 mol·L－1×0.1 L＝0.105 mol，O2的变化量是其，即0.052 5 mol，因此，放出的O2在标准状况下的体积为0.052 5 mol×
22.4 L·mol－1＝1.176 L，B说法不正确；反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，用不同物质表示该反应的速率时，其数值之比等于化学计量数之比，2v正(N2O5)＝v逆(NO2)，C说法不正确；分析表中数据可知，该反应经过1 110 s(600～1 710，1 710～2 820)后N2O5的浓度会变为原来的，因此，N2O5的浓度由0.24 mol·L－1变为0.12 mol·L－1时，可以推测上表中的x为2 820＋1 110＝3 930，D说法正确。]
11．C
12．D　[根据电池总反应2H2＋O2===2H2O可知，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应：H2－2e－===2H＋，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。通入氢气的一极为电池的负极，则a为负极，b为正极，电子由负极经外电路流向正极，即由a极经外电路流向b极，A错误；每转移0.1 mol电子，消耗0.05 mol 的H2，标准状况下的体积为1.12 L，但选项中没有说明是否为标准状况，则气体的体积不一定为1.12 L，B错误；中间为固体酸膜，可以传递H＋，结合图示可知，b极上的电极反应式为O2＋
4e－＋4H＋===2H2O，C错误；a极上氢气失电子生成H＋，阳离子向正极移动，所以H＋由a极通过固体酸膜传递到b极，D正确。]
13．C　[根据图示可知左侧失去电子，发生氧化反应，作原电池的负极，故a处应该通入的气体是H2，b处应该通入O2，A错误；未指明消耗的H2所处的外界环境是否是标准状况，因此不能确定其物质的量，也就不能计算反应过程中电子转移数目，B错误；在右侧通入O2，O2得到电子，与溶液中的H＋结合形成H2O，故右侧正极的电极反应式是O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C正确；右侧通入O2，得到电子发生还原反应，因此该电极为电池的正极，D错误。]
14．B　[铅蓄电池放电时，该装置是原电池，负极上失电子发生氧化反应，该装置中Pb失电子发生氧化反应，所以Pb是负极，A项错误；负极上Pb失电子后和硫酸根离子反应生成硫酸铅，即Pb＋SO－2e－===PbSO4，B项正确；1 mol Pb反应转移2 mol电子，消耗2 mol H2SO4，C项错误；放电时两电极质量均增加，负极的电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，每转移1 mol电子时电极质量增加48 g，正极的电极反应式为PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，每转移1 mol电子时电极质量增加32 g，D项错误。]
15．D　[电池放电除了化学能转化为电能外，还有热能、光能等，A错误；负极应是H2失去电子，B错误；11.2 L H2不是标准状况下的体积，无法计算H2的物质的量，也无法计算反应中转移的电子数，C错误。]
16．D　[锌电极上发生失电子的氧化反应，锌电极为负极，石墨电极为正极，ZnO是负极的氧化产物，故A错误；工作时，负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，由Zn变成ZnO，质量会增加，故B错误；工作时，电流由正极(石墨电极)流向负极(锌电极)，故C错误；工作时，锌电极电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，消耗OH－，负极周围溶液的碱性降低，故D正确。]
17．B　[由题意知，该装置构成了原电池，原电池工作过程中发生了自发的氧化还原反应，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A错误；Cu在反应中失电子，作原电池的负极，所以Ag2O/Ag电极为正极，B正确；电流由正极流向负极，所以电流方向为Ag2O→Cu，C错误；原电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，D错误。]
18．C　[锌的金属活动性强于铂，故锌电极为负极，发生氧化反应，铂电极为正极。Zn电极发生了氧化反应，A错误；Zn电极为负极，Pt电极为正极，电池中阴离子向负极移动，则电池中的Cl－向锌电极移动，B错误；Pt电极上发生还原反应，电极反应为H2O2＋2e－===2OH－，C正确；电子从Zn电极沿导线流向Pt电极，不进入溶液，溶液中为离子的移动，
D错误。]
19．(1)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)①434　②H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1
解析　(1)根据NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图可知，反应物能量高于生成物能量，反应是放热反应，反应焓变＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1，所以NO2和CO反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1。
(2)①ΔH＝436 kJ·mol－1＋247 kJ·mol－1－2E(H—Cl)＝－185 kJ·mol－1，解得E(H—Cl)＝
434 kJ·mol－1。
②根据元素周期律，同一主族元素非金属性越强，其气态氢化物越稳定，而能量越低越稳定，所以a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O；b为硒化氢的生成热数据，则硒化氢分解放热，ΔH＝－81 kJ·mol－1，所以H2Se发生分解反应的热化学方程式为H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1。
20．(1)①2～3　该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，所以反应速率较快
②0.025 mol·L－1·min－1
(2)CD　(3)①3X(g)＋Y(g)2Z(g)　②AC　③10%
解析　(1)①在0～1、1～2、2～3、3～4、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；原因是该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，所以反应速率较快。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；C项，加入KNO3溶液，H＋浓度减小，因酸性溶液中有NO，具有强氧化性，与Zn反应无氢气生成，错误；D项，加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，反应速度增大，且影响生成氢气的量，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化学计量数之比，则反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)??2Z(g)。②X、Y的反应速率比为3∶1，随着反应的进行X、Y的反应速率比始终为3∶1，不能作为达到平衡状态的标志，故B错误；反应物和生成物均为气体，容器内气体的总质量保持不变，不能作为达到平衡状态的标志，故D错误；生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z均只能表示逆反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡状态，故E错误。③2 min内Y的转化率＝×100%＝×100%＝10%。
21．(1)①氧化　②NiO　③O2＋4e－===2O2－
(2)①1.20×10－3　②Ⅰ和Ⅲ　③乙　(3)CD
解析　(1)①原电池中，NiO为负极，电极上NO失电子发生氧化反应生成二氧化氮。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原电池中，Pt电极为正极，O2在正极上发生还原反应生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－。(2)①由表格数据可知，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＝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，但实验Ⅱ的反应速率大，先达到化学平衡，故曲线乙表示实验Ⅱ。(3)因反应在绝热容器中进行，容器内的温度会发生变化，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，容器的体积不变，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。
22．(1)小于　(2)①0.25 mol·L－1·min－1　②ad　(3)降低　①　(4)①正极　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　②11.2
解析　(1)合成氨反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，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)＝v(NH3)＝×0.5 mol·L－1·min－1＝
0.25 mol·L－1·min－1。②反应进行到最大限度，即达到平衡状态，N2的转化率达到最大值，则说明反应达到平衡状态，a项正确；N2、H2和NH3的体积分数之比为1∶3∶2，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，则气体的总物质的量保持不变，可说明反应达到平衡状态，d项正确。(3)Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl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，则图乙可表示反应过程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，甲烷在负极上发生氧化反应生成CO2，电极反应式为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。②原电池中正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，当转移2 mol电子时，消耗氧气的物质的量为0.5 mol，标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L。