《学霸笔记 同步精讲》专题6测评(B) 练习（教师版）化学苏教版必修二
文档属性
| 名称 | 《学霸笔记 同步精讲》专题6测评(B) 练习（教师版）化学苏教版必修二 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 271.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-11 00:00:00 | ||
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文档简介
专题6测评(B)
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题:本题共12小题,每小题4分,共48分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列说法不正确的是( )。
A.绿色植物光合作用过程中把太阳能转变成化学能
B.用甘蔗生产的燃料乙醇属可再生能源,利用乙醇燃料不会产生温室气体
C.氢能利用的难题是氢气的贮存与运输
D.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
答案:B
解析:乙醇作燃料产生CO2气体,会引起温室效应,B项错误。
2.图像法是研究化学反应的一种常用方法。已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化曲线如图所示,则下列叙述中正确的是( )。
A.每生成2 mol AB(g)吸收b kJ能量
B.该反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键时放出a kJ能量
答案:B
解析:依据图像分析,1 mol A2(g)与1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g),吸收(a-b) kJ能量,A项错误;ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,则该反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1,B项正确;反应物的总能量低于生成物的总能量,C项错误;断裂化学键时要吸收能量,D项错误。
3.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的反应为2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图。下列说法正确的是( )。
A.铁片发生还原反应而被腐蚀
B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应:2H2O+O2+4e-4OH-
D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀
答案:D
解析:铁作负极,发生失电子的氧化反应,即Fe-2e-Fe2+,A、C项错误;铁片负极腐蚀最严重,由于离子的移动,在正极区域生成铁锈最多,B项错误;铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀,铁作负极,碳作正极,D项正确。
4.有关电化学知识的描述正确的是( )。
A.CaO+H2OCa(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能
B.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中一定是银作正极
C.因为铁的活动性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硫酸中,若能组成原电池,必是铁作负极、铜作正极
D.电解池是将电能转化为化学能的装置,利用电解可以获得普通化学方法难以制备的物质,例如金属钠
答案:D
解析:所给反应不是氧化还原反应,没有电子转移,虽然为放热反应,但不能将该反应设计成原电池,A项错误;根据所给反应,负极材料应该是Cu,但正极材料可以用Ag,也可以用石墨等惰性电极,B项错误;当铁和铜作为电极放入浓硫酸中时,铁发生钝化,C项错误。
5.研究反应2X(g)Y(g)+Z(g)的速率影响因素,在不同条件下(容器容积不变)进行4组实验,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.比较实验②④得出:升高温度,化学反应速率增大
B.比较实验①②得出:增大反应物浓度,化学反应速率增大
C.若实验②③只有一个条件不同,则实验③使用了催化剂
D.在0~10 min之间,实验②的平均速率v(Y)=0.04 mol·L-1·min-1
答案:D
解析:实验②④起始浓度相同,但温度不同,实验④反应速率较大,则可得出:升高温度,化学反应速率增大,A项正确。实验①②温度相同,但浓度不同,实验①浓度较大,则可得出:增大反应物浓度,化学反应速率增大,B项正确。实验②③温度、浓度相同,实验③反应速率较大,应为加入催化剂,C项正确。在0~10 min之间,实验②中X的浓度变化为0.20 mol·L-1,则v(Y)=v(X)==0.01 mol·L-1·min-1,D项错误。
6.甲:在试管中加入1 g粉末状大理石,加入4 mol·L-1盐酸20 mL(过量);乙:在试管中加入2 g颗粒状大理石,加入4 mol·L-1盐酸20 mL(过量);下列CO2生成体积(折算成标准状况)V(CO2)同反应时间t的关系曲线图合理的是( )。
答案:D
解析:甲、乙试管中大理石的状态和质量不同,甲中1 g粉末状的大理石,乙中2 g颗粒状的大理石,产生气体的速率甲比乙大,产生气体的量乙是甲的2倍,因此甲曲线比乙曲线斜率大,甲比乙先反应完,乙曲线比甲曲线气体体积大,分析比较可知D项正确。
7.N2H4是一种高效清洁的火箭燃料,0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2和气态水时放出133.5 kJ热量,则下列热化学方程式中正确的是( )。
A.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+H2O(g) ΔH=+267 kJ·mol-1
B.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-133.5 kJ·mol-1
C.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534 kJ·mol-1
D.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
答案:D
解析:0.25 mol N2H4(g)完全燃烧放出133.5 kJ热量,则1 mol N2H4(g)完全燃烧放出的热量为4×133.5 kJ=534 kJ。选项A,ΔH为正值,不正确;选项B,ΔH数值不正确;选项C,生成物水的状态不正确。
8.直接煤-空气燃料电池原理如图所示:
下列说法不正确的是( )。
A.电子由电极X经氧化物电解质向电极Y移动
B.直接煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高
C.电极Y的电极反应式为O2+4e-2O2-
D.该电池有利于实现“碳达峰”
答案:A
解析:由图示可知,电极X是负极,电极Y是正极,该电池工作时电子由电极X经外电路向电极Y移动,A项错误;直接煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高,B项正确;O2在电极Y得电子生成O2-,电极Y的电极反应式为O2+4e-2O2-,C项正确;该电池能将CO2转化为C,有利于实现“碳达峰”,D项正确。
9.二十大报告指出,我国要在2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和。某科研小组用电化学方法将CO2转化为CO实现再利用,转化的基本原理如图所示。已知交换膜只允许H+通过,下列说法不正确的是( )。
A.该装置能将化学能转化为电能
B.N极电极反应方程式为CO2+2H+-2e-CO+H2O
C.工作一段时间后,M电极室中的溶液pH下降
D.外电路中,电流由N极经负载流向M极
答案:B
解析:由图可知,M极上H2O失电子发生氧化反应生成O2,M极为负极,N极上CO2得电子发生还原反应生成CO,N极为正极。该装置为原电池,能将化学能转化为电能,A正确;N极为电池正极,电极反应式为CO2+2H++2e-CO+H2O,B错误;M极为负极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,产生4 mol H+的同时有4 mol H+通过交换膜移向正极,溶液中H+的物质的量不变,但溶剂水减少,故工作一段时间后,M电极室中的溶液pH下降,C正确;外电路中,电流由正极经负载流向负极,即电流由N极经负载流向M极,D正确。
10.恒温恒压下,在起始容积为10 L的密闭容器中发生反应:A(g)+2B(g)3C(g),反应过程中的部分数据如表所示。下列说法正确的是( )。
t/min n(A)/mol n(B)/mol n(C)/mol
0 2.0 3.2 0
5 2.4
10 1.8
A.容器内气体密度不变,标志着反应已达到化学平衡状态
B.5~10 min内,用C表示的平均反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
C.5 min时,A的物质的量浓度为1.6 mol·L-1
D.反应达到化学平衡状态后充入少量氦气(不参与反应),正反应速率减小,逆反应速率增大
答案:B
解析:根据“三段式”法,反应发生至5 min时:
A(g) + 2B(g) 3C(g)
起始量/mol 2.0 3.2 0
变化量/mol 0.4 0.8 1.2
5 min时/mol 1.6 2.4 1.2
反应发生5~10 min内:
A(g) + 2B(g) 3C(g)
5 min时/mol 1.6 2.4 1.2
变化量/mol 0.2 0.4 0.6
10 min时/mol 1.4 2.0 1.8
反应A(g)+2B(g)3C(g),因为反应物和产物都是气体,气体总质量不变,又因为容器容积不变,所以反应过程中气体密度一直不变,为定量,故容器内气体密度不变不能说明反应已达到化学平衡状态,A项错误;根据上述所列三段式可知,5~10 min内,用C表示的平均反应速率为=0.012 mol·L-1·min-1,B项正确;5 min时,A的物质的量浓度为=0.16 mol·L-1,C项错误;由题意知,密闭容器容积可变,反应达到化学平衡状态后充入少量氦气(不参与反应),会使容器容积增大,反应物和生成物浓度都减小,正、逆反应速率都减小,D项错误。
11.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+Ag2OCu2O+2Ag,下列有关说法不正确的是( )。
A.2 mol Cu与1 mol Ag2O所具有的总能量低于1 mol Cu2O与2 mol Ag所具有的总能量
B.Ag2O/Ag电极为正极
C.外电路中,电流从Ag2O流向Cu
D.电池工作时,OH-向负极移动
答案:A
解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,所以2 mol Cu与1 mol Ag2O所具有的总能量高于1 mol Cu2O与2 mol Ag所具有的总能量,A项错误;从化学方程式2Cu+Ag2OCu2O+2Ag可以看出,Cu失电子,发生氧化反应,作负极,Ag2O得电子,发生还原反应,作正极,B项正确;原电池外电路中电流方向从正极流向负极,即从Ag2O流向Cu,C项正确;原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,D项正确。
12.向恒容密闭容器中通入SO2和NO2,在一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,逆反应速率随时间的变化如图所示。由图可得出的正确结论是( )。
A.从a点到c点过程中反应物的浓度逐渐增大
B.从图像可知该反应一定为放热反应
C.c点时,反应达到最大限度
D.Δt1=Δt2时,SO2的浓度变化a~b段小于b~c段
答案:C
解析:由图可知,a点到c点过程中v(逆)逐渐增大,说明生成物浓度逐渐增大,则反应物的浓度逐渐减小,A项错误;随着反应的进行,生成物浓度逐渐增大,v(逆)逐渐增大,根据图示不能判断该反应是吸热反应还是放热反应,B项错误;c点后v(逆)保持不变,说明生成物浓度不变,则该反应达到最大限度,C项正确;图中a~b段反应速率比b~c段反应速率增加得快,则Δt1=Δt2时,SO2的浓度变化a~b段大于b~c段,D项错误。
二、非选择题:本题共4小题,共52分。
13.(12分)在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸(均足量),将两个各装有0.3 g NaHCO3或Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口(如图)。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中。
(1)①Ⅰ试管和Ⅱ试管中分别发生反应的离子方程式:
; 。
②两支试管中的现象为 。
③甲同学用手触摸试管,发现盛NaHCO3粉末的试管变冷,而盛Na2CO3粉末的试管变热。由此他得出:不管其状态如何,NaHCO3和盐酸反应为吸热反应,而Na2CO3和盐酸反应为放热反应。甲得出结论的方法是否正确 (填“正确”或“不正确”)。
(2)为研究两反应是吸热反应还是放热反应,继续进行了下列实验(每次实验各做三次平行实验,取平均值):
序 号 试剂1 试剂2 混合前 混合后最 高或最低 温度/℃
① 50 mL水 2.5 g NaHCO3固体 20 18.5
② 50 mL水 3.2 g Na2CO3固体 20 23.3
③ 35 mL 稀盐酸 含2.5 g NaHCO3 的饱和溶液15 mL 20 18.8
④ 35 mL 稀盐酸 含3.2 g Na2CO3的 饱和溶液15 mL 20 21.2
通过上述实验可得出三条结论:
a.NaHCO3的溶解是 (填“吸热”或“放热”,下同)过程。
b.Na2CO3的饱和溶液与盐酸的反应是 反应。
c.NaHCO3的饱和溶液与盐酸的反应是 反应。
答案:(1)①HC+H+CO2↑+H2O C+2H+CO2↑+H2O ②两支试管中都产生大量气泡,但加入NaHCO3的试管中产生气泡要快得多 ③不正确 (2)吸热 放热 吸热
解析:(1)②与同浓度盐酸反应时,NaHCO3比Na2CO3剧烈,产生气泡快。③甲得出结论的方法不正确,因为两种粉末与盐酸的反应包括两个过程:一是粉末的溶解过程,二是在溶液中与盐酸的反应过程。(2)由表中数据①②可知,NaHCO3固体的溶解是吸热的,Na2CO3固体的溶解是放热的;分析③④两组数据可知NaHCO3饱和溶液与盐酸反应是吸热的,Na2CO3饱和溶液与盐酸反应是放热的。
14.(12分)已知电极材料有铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液有CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题。
(1)电工操作上规定:不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因: 。
(2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外加导线,能否构成原电池 (填“能”或“不能”)。若能,请写出电极反应式,负极: ,正极: 。(若不能,后两空不填)
(3)设计一种以铁与稀硫酸反应为原理的原电池,要求:
①画出装置示意图,②标明电极材料及电池的正、负极。
(4)利用反应2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可以制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为 。
答案:(1)两者连接在一起时,接头处在潮湿的空气中易形成原电池而被腐蚀,造成断路
(2)能 Cu-2e-Cu2+ Fe3++e-Fe2+
(3)如图
(4)4H++O2+4e-2H2O
解析:(1)当Cu、Al导线连接时,接头处接触到潮湿的空气,易形成原电池而被腐蚀,造成断路。
(2)Fe2(SO4)3能与Cu发生反应:Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,根据所给条件可以设计成原电池,其负极为Cu,电极反应为Cu-2e-Cu2+,正极为石墨,电极反应为Fe3++e-Fe2+。
(3)电池反应为Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,负极为Fe,正极可为Cu、Ag或石墨,电解质溶液为稀硫酸,画出装置示意图。
(4)该反应中铜元素的化合价由0价变为+2价、氧元素的化合价由0价变为-2价,要将该反应设计成原电池,则Cu作负极,正极上氧气得电子发生还原反应,因为在酸性条件下,所以氧气得电子与氢离子反应生成水,电极反应式为4H++O2+4e-2H2O。
15.(14分)某温度时,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题。
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为 。
(2)反应从开始至2 min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)= 。
(3)2 min后反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时 (填“增大”“减小”或“不变”,下同);混合气体的密度 。
(4)将a mol X与b mol Y的混合气体通入2 L的密闭容器中并发生上述反应,反应到某时刻各物质的物质的量恰好满足n(X)=n(Y)=n(Z),则原混合气体中a∶b= 。
(5)下列措施能增大反应速率的是 。
A.恒压时充入He
B.恒容时充入He
C.恒容时充入X
D.及时分离出Z
E.升高温度
F.选择高效的催化剂
答案:(1)3X+Y2Z (2)0.05 mol·L-1·min-1 (3)增大 不变 (4)5∶3 (5)CEF
解析:(1)由图像可知,0~2 min内随着反应的进行,X、Y的物质的量不断减小,X、Y为反应物,Z的物质的量不断增大,Z为生成物。由0~2 min内各物质转化的物质的量:X为0.3 mol,Y为0.1 mol,Z为0.2 mol可知化学方程式中X、Y、Z的化学计量数之比为3∶1∶2,则化学方程式为3X+Y2Z。
(2)反应从开始至2 min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1。
(3)在恒容、密闭容器中,混合气体的质量不变,随着反应的进行,气体的总物质的量变小,根据M=,2 min时反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时增大;根据ρ=,混合气体的体积和质量不变,混合气体的密度不变。
(4)反应的化学方程式为3X+Y2Z,根据三段式法解题,假设反应至某时刻时Y已转化n mol,
3X + Y 2Z
起始量/mol a b 0
变化量/mol 3n n 2n
某时刻的量/mol a-3n b-n 2n
根据题意:b-n=2n,b=3n;a-3n=2n,a=5n,则a∶b=5∶3。
(5)A项,恒压时充入He,导致气体体积增大,各物质的浓度降低,化学反应速率减小;B项,恒容时充入He,各物质的浓度不变,化学反应速率不变;C项,恒容时充入X,导致反应物浓度增大,化学反应速率增大;D项,及时分离出Z,导致生成物浓度降低,化学反应速率减小;E项,升高温度能增大化学反应速率;F项,选择高效的催化剂能增大化学反应速率。
16.(14分)已知断裂1 mol化学键使气态分子离解成气态原子所吸收的能量如表所示。
化学键 C≡O (CO中的碳氧键) H—H C—H C—O H—O CO
吸收能 量/kJ 1 072 436 413.5 351 463 803
(1)CO2与H2在催化剂作用下能发生如图所示转化,反应物和生成物均为气体,该反应的热化学方程式为 。
(2)T ℃时,H2、CO2在一容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应生成H2O(g)和R(g),反应过程中,各物质的物质的量随时间的变化如图所示(R与H2O的变化曲线重叠)。
①R的分子式为 ;0~5 min内,用H2表示的该反应的反应速率为v(H2)= mol·L-1·min-1;平衡时,R(g)的体积分数为 %。
②下列选项不能判断该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.密闭容器中CO2的体积分数不变
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
E.断裂6 mol H—H键的同时生成2 mol H2O(g)
(3)科学家团队找到了一种方法,可以利用电化学原理吸收CO2,实现碳中和,其原理如图所示。电池工作时,Na发生了 (填“氧化”或“还原”)反应,电池正极的电极反应式为 。电池工作一段时间后,右侧溶液中NaHCO3的物质的量浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。
答案:(1)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=44 kJ· mol-1
(2)①CH4O 0.24 12.5 ②CE
(3)氧化 2CO2+2H2O+2e-2HC+H2 增大
解析:(1)由图知,CO2与H2在催化剂作用下生成一氧化碳和水,反应断键时共需吸收能量(2×803+436) kJ=2 042 kJ,成键时共释放能量(1 072+2×463) kJ=1 998 kJ,2 042 kJ-1 998 kJ=44 kJ,反应的热化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=44 kJ· mol-1。
(2)①R与H2O的物质的量增加,H2、CO2的物质的量减小,物质的量变化值之比等于化学计量数之比,即H2、CO2、R与H2O的化学计量数之比为2.4∶0.8∶0.8∶0.8=3∶1∶1∶1,所以化学方程式为3H2+CO2CH4O+H2O,则R的分子式为CH4O;0~5 min内,用H2表示的该反应的反应速率为v(H2)==0.24 mol·L-1· min-1;平衡时,混合气体共6.4 mol,则R(g)的体积分数为×100%=12.5%。②密闭容器中CO2的体积分数不变,说明正反应速率和逆反应速率相等,能说明已平衡,A项不符合题意;反应中,气体的物质的量、压强会随着反应而变化,故容器内压强不随时间而变化,说明气体的物质的量不随时间变化,则说明反应已达平衡,B项不符合题意;气体质量、容器容积、气体密度均始终不变,故混合气体的密度不变不能说明已平衡,C项符合题意;气体质量始终不变,气体的物质的量、混合气体的平均摩尔质量会随着反应而变,混合气体的平均相对分子质量不变说明反应已达平衡,D项不符合题意;断裂6 mol H—H键和生成2 mol H2O(g)均描述的是正反应方向,不能说明已平衡,E项符合题意。
(3)电池工作时,Na为负极,失去电子发生氧化反应,电池的正极上发生还原反应,有H2产生,结合图示可知正极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-2HC+H2。
12
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题:本题共12小题,每小题4分,共48分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列说法不正确的是( )。
A.绿色植物光合作用过程中把太阳能转变成化学能
B.用甘蔗生产的燃料乙醇属可再生能源,利用乙醇燃料不会产生温室气体
C.氢能利用的难题是氢气的贮存与运输
D.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
答案:B
解析:乙醇作燃料产生CO2气体,会引起温室效应,B项错误。
2.图像法是研究化学反应的一种常用方法。已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化曲线如图所示,则下列叙述中正确的是( )。
A.每生成2 mol AB(g)吸收b kJ能量
B.该反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键时放出a kJ能量
答案:B
解析:依据图像分析,1 mol A2(g)与1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g),吸收(a-b) kJ能量,A项错误;ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,则该反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1,B项正确;反应物的总能量低于生成物的总能量,C项错误;断裂化学键时要吸收能量,D项错误。
3.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的反应为2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图。下列说法正确的是( )。
A.铁片发生还原反应而被腐蚀
B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应:2H2O+O2+4e-4OH-
D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀
答案:D
解析:铁作负极,发生失电子的氧化反应,即Fe-2e-Fe2+,A、C项错误;铁片负极腐蚀最严重,由于离子的移动,在正极区域生成铁锈最多,B项错误;铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀,铁作负极,碳作正极,D项正确。
4.有关电化学知识的描述正确的是( )。
A.CaO+H2OCa(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能
B.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中一定是银作正极
C.因为铁的活动性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硫酸中,若能组成原电池,必是铁作负极、铜作正极
D.电解池是将电能转化为化学能的装置,利用电解可以获得普通化学方法难以制备的物质,例如金属钠
答案:D
解析:所给反应不是氧化还原反应,没有电子转移,虽然为放热反应,但不能将该反应设计成原电池,A项错误;根据所给反应,负极材料应该是Cu,但正极材料可以用Ag,也可以用石墨等惰性电极,B项错误;当铁和铜作为电极放入浓硫酸中时,铁发生钝化,C项错误。
5.研究反应2X(g)Y(g)+Z(g)的速率影响因素,在不同条件下(容器容积不变)进行4组实验,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.比较实验②④得出:升高温度,化学反应速率增大
B.比较实验①②得出:增大反应物浓度,化学反应速率增大
C.若实验②③只有一个条件不同,则实验③使用了催化剂
D.在0~10 min之间,实验②的平均速率v(Y)=0.04 mol·L-1·min-1
答案:D
解析:实验②④起始浓度相同,但温度不同,实验④反应速率较大,则可得出:升高温度,化学反应速率增大,A项正确。实验①②温度相同,但浓度不同,实验①浓度较大,则可得出:增大反应物浓度,化学反应速率增大,B项正确。实验②③温度、浓度相同,实验③反应速率较大,应为加入催化剂,C项正确。在0~10 min之间,实验②中X的浓度变化为0.20 mol·L-1,则v(Y)=v(X)==0.01 mol·L-1·min-1,D项错误。
6.甲:在试管中加入1 g粉末状大理石,加入4 mol·L-1盐酸20 mL(过量);乙:在试管中加入2 g颗粒状大理石,加入4 mol·L-1盐酸20 mL(过量);下列CO2生成体积(折算成标准状况)V(CO2)同反应时间t的关系曲线图合理的是( )。
答案:D
解析:甲、乙试管中大理石的状态和质量不同,甲中1 g粉末状的大理石,乙中2 g颗粒状的大理石,产生气体的速率甲比乙大,产生气体的量乙是甲的2倍,因此甲曲线比乙曲线斜率大,甲比乙先反应完,乙曲线比甲曲线气体体积大,分析比较可知D项正确。
7.N2H4是一种高效清洁的火箭燃料,0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2和气态水时放出133.5 kJ热量,则下列热化学方程式中正确的是( )。
A.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+H2O(g) ΔH=+267 kJ·mol-1
B.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-133.5 kJ·mol-1
C.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534 kJ·mol-1
D.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
答案:D
解析:0.25 mol N2H4(g)完全燃烧放出133.5 kJ热量,则1 mol N2H4(g)完全燃烧放出的热量为4×133.5 kJ=534 kJ。选项A,ΔH为正值,不正确;选项B,ΔH数值不正确;选项C,生成物水的状态不正确。
8.直接煤-空气燃料电池原理如图所示:
下列说法不正确的是( )。
A.电子由电极X经氧化物电解质向电极Y移动
B.直接煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高
C.电极Y的电极反应式为O2+4e-2O2-
D.该电池有利于实现“碳达峰”
答案:A
解析:由图示可知,电极X是负极,电极Y是正极,该电池工作时电子由电极X经外电路向电极Y移动,A项错误;直接煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高,B项正确;O2在电极Y得电子生成O2-,电极Y的电极反应式为O2+4e-2O2-,C项正确;该电池能将CO2转化为C,有利于实现“碳达峰”,D项正确。
9.二十大报告指出,我国要在2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和。某科研小组用电化学方法将CO2转化为CO实现再利用,转化的基本原理如图所示。已知交换膜只允许H+通过,下列说法不正确的是( )。
A.该装置能将化学能转化为电能
B.N极电极反应方程式为CO2+2H+-2e-CO+H2O
C.工作一段时间后,M电极室中的溶液pH下降
D.外电路中,电流由N极经负载流向M极
答案:B
解析:由图可知,M极上H2O失电子发生氧化反应生成O2,M极为负极,N极上CO2得电子发生还原反应生成CO,N极为正极。该装置为原电池,能将化学能转化为电能,A正确;N极为电池正极,电极反应式为CO2+2H++2e-CO+H2O,B错误;M极为负极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,产生4 mol H+的同时有4 mol H+通过交换膜移向正极,溶液中H+的物质的量不变,但溶剂水减少,故工作一段时间后,M电极室中的溶液pH下降,C正确;外电路中,电流由正极经负载流向负极,即电流由N极经负载流向M极,D正确。
10.恒温恒压下,在起始容积为10 L的密闭容器中发生反应:A(g)+2B(g)3C(g),反应过程中的部分数据如表所示。下列说法正确的是( )。
t/min n(A)/mol n(B)/mol n(C)/mol
0 2.0 3.2 0
5 2.4
10 1.8
A.容器内气体密度不变,标志着反应已达到化学平衡状态
B.5~10 min内,用C表示的平均反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
C.5 min时,A的物质的量浓度为1.6 mol·L-1
D.反应达到化学平衡状态后充入少量氦气(不参与反应),正反应速率减小,逆反应速率增大
答案:B
解析:根据“三段式”法,反应发生至5 min时:
A(g) + 2B(g) 3C(g)
起始量/mol 2.0 3.2 0
变化量/mol 0.4 0.8 1.2
5 min时/mol 1.6 2.4 1.2
反应发生5~10 min内:
A(g) + 2B(g) 3C(g)
5 min时/mol 1.6 2.4 1.2
变化量/mol 0.2 0.4 0.6
10 min时/mol 1.4 2.0 1.8
反应A(g)+2B(g)3C(g),因为反应物和产物都是气体,气体总质量不变,又因为容器容积不变,所以反应过程中气体密度一直不变,为定量,故容器内气体密度不变不能说明反应已达到化学平衡状态,A项错误;根据上述所列三段式可知,5~10 min内,用C表示的平均反应速率为=0.012 mol·L-1·min-1,B项正确;5 min时,A的物质的量浓度为=0.16 mol·L-1,C项错误;由题意知,密闭容器容积可变,反应达到化学平衡状态后充入少量氦气(不参与反应),会使容器容积增大,反应物和生成物浓度都减小,正、逆反应速率都减小,D项错误。
11.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+Ag2OCu2O+2Ag,下列有关说法不正确的是( )。
A.2 mol Cu与1 mol Ag2O所具有的总能量低于1 mol Cu2O与2 mol Ag所具有的总能量
B.Ag2O/Ag电极为正极
C.外电路中,电流从Ag2O流向Cu
D.电池工作时,OH-向负极移动
答案:A
解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,所以2 mol Cu与1 mol Ag2O所具有的总能量高于1 mol Cu2O与2 mol Ag所具有的总能量,A项错误;从化学方程式2Cu+Ag2OCu2O+2Ag可以看出,Cu失电子,发生氧化反应,作负极,Ag2O得电子,发生还原反应,作正极,B项正确;原电池外电路中电流方向从正极流向负极,即从Ag2O流向Cu,C项正确;原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,D项正确。
12.向恒容密闭容器中通入SO2和NO2,在一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,逆反应速率随时间的变化如图所示。由图可得出的正确结论是( )。
A.从a点到c点过程中反应物的浓度逐渐增大
B.从图像可知该反应一定为放热反应
C.c点时,反应达到最大限度
D.Δt1=Δt2时,SO2的浓度变化a~b段小于b~c段
答案:C
解析:由图可知,a点到c点过程中v(逆)逐渐增大,说明生成物浓度逐渐增大,则反应物的浓度逐渐减小,A项错误;随着反应的进行,生成物浓度逐渐增大,v(逆)逐渐增大,根据图示不能判断该反应是吸热反应还是放热反应,B项错误;c点后v(逆)保持不变,说明生成物浓度不变,则该反应达到最大限度,C项正确;图中a~b段反应速率比b~c段反应速率增加得快,则Δt1=Δt2时,SO2的浓度变化a~b段大于b~c段,D项错误。
二、非选择题:本题共4小题,共52分。
13.(12分)在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸(均足量),将两个各装有0.3 g NaHCO3或Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口(如图)。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中。
(1)①Ⅰ试管和Ⅱ试管中分别发生反应的离子方程式:
; 。
②两支试管中的现象为 。
③甲同学用手触摸试管,发现盛NaHCO3粉末的试管变冷,而盛Na2CO3粉末的试管变热。由此他得出:不管其状态如何,NaHCO3和盐酸反应为吸热反应,而Na2CO3和盐酸反应为放热反应。甲得出结论的方法是否正确 (填“正确”或“不正确”)。
(2)为研究两反应是吸热反应还是放热反应,继续进行了下列实验(每次实验各做三次平行实验,取平均值):
序 号 试剂1 试剂2 混合前 混合后最 高或最低 温度/℃
① 50 mL水 2.5 g NaHCO3固体 20 18.5
② 50 mL水 3.2 g Na2CO3固体 20 23.3
③ 35 mL 稀盐酸 含2.5 g NaHCO3 的饱和溶液15 mL 20 18.8
④ 35 mL 稀盐酸 含3.2 g Na2CO3的 饱和溶液15 mL 20 21.2
通过上述实验可得出三条结论:
a.NaHCO3的溶解是 (填“吸热”或“放热”,下同)过程。
b.Na2CO3的饱和溶液与盐酸的反应是 反应。
c.NaHCO3的饱和溶液与盐酸的反应是 反应。
答案:(1)①HC+H+CO2↑+H2O C+2H+CO2↑+H2O ②两支试管中都产生大量气泡,但加入NaHCO3的试管中产生气泡要快得多 ③不正确 (2)吸热 放热 吸热
解析:(1)②与同浓度盐酸反应时,NaHCO3比Na2CO3剧烈,产生气泡快。③甲得出结论的方法不正确,因为两种粉末与盐酸的反应包括两个过程:一是粉末的溶解过程,二是在溶液中与盐酸的反应过程。(2)由表中数据①②可知,NaHCO3固体的溶解是吸热的,Na2CO3固体的溶解是放热的;分析③④两组数据可知NaHCO3饱和溶液与盐酸反应是吸热的,Na2CO3饱和溶液与盐酸反应是放热的。
14.(12分)已知电极材料有铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液有CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题。
(1)电工操作上规定:不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因: 。
(2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外加导线,能否构成原电池 (填“能”或“不能”)。若能,请写出电极反应式,负极: ,正极: 。(若不能,后两空不填)
(3)设计一种以铁与稀硫酸反应为原理的原电池,要求:
①画出装置示意图,②标明电极材料及电池的正、负极。
(4)利用反应2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可以制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为 。
答案:(1)两者连接在一起时,接头处在潮湿的空气中易形成原电池而被腐蚀,造成断路
(2)能 Cu-2e-Cu2+ Fe3++e-Fe2+
(3)如图
(4)4H++O2+4e-2H2O
解析:(1)当Cu、Al导线连接时,接头处接触到潮湿的空气,易形成原电池而被腐蚀,造成断路。
(2)Fe2(SO4)3能与Cu发生反应:Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,根据所给条件可以设计成原电池,其负极为Cu,电极反应为Cu-2e-Cu2+,正极为石墨,电极反应为Fe3++e-Fe2+。
(3)电池反应为Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,负极为Fe,正极可为Cu、Ag或石墨,电解质溶液为稀硫酸,画出装置示意图。
(4)该反应中铜元素的化合价由0价变为+2价、氧元素的化合价由0价变为-2价,要将该反应设计成原电池,则Cu作负极,正极上氧气得电子发生还原反应,因为在酸性条件下,所以氧气得电子与氢离子反应生成水,电极反应式为4H++O2+4e-2H2O。
15.(14分)某温度时,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题。
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为 。
(2)反应从开始至2 min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)= 。
(3)2 min后反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时 (填“增大”“减小”或“不变”,下同);混合气体的密度 。
(4)将a mol X与b mol Y的混合气体通入2 L的密闭容器中并发生上述反应,反应到某时刻各物质的物质的量恰好满足n(X)=n(Y)=n(Z),则原混合气体中a∶b= 。
(5)下列措施能增大反应速率的是 。
A.恒压时充入He
B.恒容时充入He
C.恒容时充入X
D.及时分离出Z
E.升高温度
F.选择高效的催化剂
答案:(1)3X+Y2Z (2)0.05 mol·L-1·min-1 (3)增大 不变 (4)5∶3 (5)CEF
解析:(1)由图像可知,0~2 min内随着反应的进行,X、Y的物质的量不断减小,X、Y为反应物,Z的物质的量不断增大,Z为生成物。由0~2 min内各物质转化的物质的量:X为0.3 mol,Y为0.1 mol,Z为0.2 mol可知化学方程式中X、Y、Z的化学计量数之比为3∶1∶2,则化学方程式为3X+Y2Z。
(2)反应从开始至2 min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1。
(3)在恒容、密闭容器中,混合气体的质量不变,随着反应的进行,气体的总物质的量变小,根据M=,2 min时反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时增大;根据ρ=,混合气体的体积和质量不变,混合气体的密度不变。
(4)反应的化学方程式为3X+Y2Z,根据三段式法解题,假设反应至某时刻时Y已转化n mol,
3X + Y 2Z
起始量/mol a b 0
变化量/mol 3n n 2n
某时刻的量/mol a-3n b-n 2n
根据题意:b-n=2n,b=3n;a-3n=2n,a=5n,则a∶b=5∶3。
(5)A项,恒压时充入He,导致气体体积增大,各物质的浓度降低,化学反应速率减小;B项,恒容时充入He,各物质的浓度不变,化学反应速率不变;C项,恒容时充入X,导致反应物浓度增大,化学反应速率增大;D项,及时分离出Z,导致生成物浓度降低,化学反应速率减小;E项,升高温度能增大化学反应速率;F项,选择高效的催化剂能增大化学反应速率。
16.(14分)已知断裂1 mol化学键使气态分子离解成气态原子所吸收的能量如表所示。
化学键 C≡O (CO中的碳氧键) H—H C—H C—O H—O CO
吸收能 量/kJ 1 072 436 413.5 351 463 803
(1)CO2与H2在催化剂作用下能发生如图所示转化,反应物和生成物均为气体,该反应的热化学方程式为 。
(2)T ℃时,H2、CO2在一容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应生成H2O(g)和R(g),反应过程中,各物质的物质的量随时间的变化如图所示(R与H2O的变化曲线重叠)。
①R的分子式为 ;0~5 min内,用H2表示的该反应的反应速率为v(H2)= mol·L-1·min-1;平衡时,R(g)的体积分数为 %。
②下列选项不能判断该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.密闭容器中CO2的体积分数不变
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
E.断裂6 mol H—H键的同时生成2 mol H2O(g)
(3)科学家团队找到了一种方法,可以利用电化学原理吸收CO2,实现碳中和,其原理如图所示。电池工作时,Na发生了 (填“氧化”或“还原”)反应,电池正极的电极反应式为 。电池工作一段时间后,右侧溶液中NaHCO3的物质的量浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。
答案:(1)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=44 kJ· mol-1
(2)①CH4O 0.24 12.5 ②CE
(3)氧化 2CO2+2H2O+2e-2HC+H2 增大
解析:(1)由图知,CO2与H2在催化剂作用下生成一氧化碳和水,反应断键时共需吸收能量(2×803+436) kJ=2 042 kJ,成键时共释放能量(1 072+2×463) kJ=1 998 kJ,2 042 kJ-1 998 kJ=44 kJ,反应的热化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=44 kJ· mol-1。
(2)①R与H2O的物质的量增加,H2、CO2的物质的量减小,物质的量变化值之比等于化学计量数之比,即H2、CO2、R与H2O的化学计量数之比为2.4∶0.8∶0.8∶0.8=3∶1∶1∶1,所以化学方程式为3H2+CO2CH4O+H2O,则R的分子式为CH4O;0~5 min内,用H2表示的该反应的反应速率为v(H2)==0.24 mol·L-1· min-1;平衡时,混合气体共6.4 mol,则R(g)的体积分数为×100%=12.5%。②密闭容器中CO2的体积分数不变,说明正反应速率和逆反应速率相等,能说明已平衡,A项不符合题意;反应中,气体的物质的量、压强会随着反应而变化,故容器内压强不随时间而变化,说明气体的物质的量不随时间变化,则说明反应已达平衡,B项不符合题意;气体质量、容器容积、气体密度均始终不变,故混合气体的密度不变不能说明已平衡,C项符合题意;气体质量始终不变,气体的物质的量、混合气体的平均摩尔质量会随着反应而变,混合气体的平均相对分子质量不变说明反应已达平衡,D项不符合题意;断裂6 mol H—H键和生成2 mol H2O(g)均描述的是正反应方向,不能说明已平衡,E项符合题意。
(3)电池工作时,Na为负极,失去电子发生氧化反应,电池的正极上发生还原反应,有H2产生,结合图示可知正极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-2HC+H2。
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