人教版高中化学必修2第二章《化学反应与能量》单元测试题 解析版

《化学反应与能量》单元测试
一、单选题(共15小题)
1.某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　)

A． 无论a和b是否连接均可形成原电池
B． a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
C． a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－=== Cu
D． 无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
2.在恒温恒容的条件下，能使反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)正反应速率增大的措施是(　　)
A． 减少C或D的浓度
B． 减少A的浓度
C． 减少B的浓度
D． 增大A或B的浓度
3.已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：299 kJ，下列对H2(g)＋I2(g)鸠2HI(g)的反应类型判断错误的是(　　)
A． 放出能量的反应
B． 吸收能量的反应
C． 氧化还原反应
D． 可逆反应
4.把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中，不影响氢气产生速率的因素是(　　)
A． 加少量硫酸钠固体
B． 改变铝条的表面积
C． 升高溶液的温度
D． 增大盐酸的浓度
5.下列有关说法中是为了减慢化学反应速率的是(　　)
A． 用冰箱保存食物
B． 过氧化氢分解用二氧化锰作催化剂
C． 合成氨气时采用高温条件
D． 将块状固体药品研细混匀后进行反应
6.在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应：NO2(g)＋SO2(g)NO(g)＋SO3(g)，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是(　　)
A． SO2和SO3的物质的量一定相等
B． NO2和SO3的物质的量一定相等
C． 平衡前后混合物的总物质的量一定相等
D． SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
7.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中，影响该反应速率的是(　　)

①盐酸的浓度　②镁条的表面积　③溶液的温度　　④氯离子的浓度
A． ①④
B． ③④
C． ①③
D． ②③
8.实验室用铜与稀硝酸反应制取一氧化氮时，为加快反应速率可采取的措施是(　　)
A． 增加铜的用量
B． 增大压强
C． 隔绝空气加热
D． 增大硝酸的浓度
9.密闭容器中发生反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)。已知A2、B2、AB的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度(mol·L－1)范围不正确的是(　　)
A． 0＜c(A2)＜0.2
B． 0.1＜c(B2)＜0.3
C． 0＜c(AB)＜0.4
D． 0.2＜c(AB)＜0.4
10.美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，电池如下图所示：

该电池用质子(H＋)溶剂，在200 ℃左右时供电。电池总反应为C2H5OH ＋3O2===2CO2＋3H2O。下列说法正确的是(　　)
A． 乙醇在电池的负极上参加反应
B． 电池工作时，电子由b极沿导线经灯泡再到a极
C． 电池工作时，电源内部的氢离子从正极区向负极区迁移
D． 电池工作时，1 mol乙醇被氧化时可转移6 mol电子
11.下列有关电池的说法不正确的是(　　)
A． 手机上用的锂离子电池属于二次电池
B． 铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C． 甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D． 锌锰干电池中，锌电极是负极
12.如图所示的装置，试管b中盛有水，气球a中盛有干燥的过氧化钠颗粒，U型管中注有浅红色的水，将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气球a中的过氧化钠抖落到试管b的水中，下列叙述的现象正确的是(　　)

A． U形管内红水褪色
B． 试管内溶液变红
C． 气球a被吹大膨胀
D． U形管水位不变
13.酒精燃烧的过程中，发生了能量的转化。下列判断中正确的是(　　)
A． 电能部分转化为化学能
B． 化学能部分转化为热能
C． 热能部分转化为化学能
D． 光能部分转化为化学能
14.石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化为金刚石时，要吸收akJ的热量。下列说法中不正确的是(　　)
A． 金刚石转化为石墨的反应是放热反应
B． 金刚石不如石墨稳定
C． 等质量石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多
D． 等质量石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多
15.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示：

其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物受热熔融后，电池即可输出电能。
该电池的总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。
下列说法中正确的是(　　)
A． 正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
B． 放电过程中，Li＋向负极移动
C． 每转移0.1 mol电子，理论上生或20.7 g Pb
D． 常温时，在正、负极间接上电流表或检流计，指针不偏转
三、填空题(共3小题)
16.据报道，最近摩托罗拉公司研制了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电量可达现用镍氢电池或锂电池的10倍。已知该电池的总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。请回答下列问题：
(1)该燃料电池的正极反应式为_____________________________________________________。
(2)该燃料电池的负极反应式为_____________________________________________________。
(3)当外电路中通过1.2 mol电子时，理论上消耗甲醇的质量是________g。
17.回答下列问题：
(1)燃煤发电是能量转换的过程，煤燃烧是由__________能转化为__________能，然后通过蒸汽，再转化为____________能，最后通过发动机，转化为____________能。
(2)火力发电的缺点是___________________________________________________________。
18.镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。
羰基法提纯镍涉及的两步反应依次为
①Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)＋Q
②Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)
已知在一定条件下的2 L密闭容器中制备Ni(CO)4，粗镍(纯度98.5%，所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如图所示。Ni(CO)4在0～10 min内的平均反应速率为________。

三、实验题(共3小题)
19.为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置：

(1)上述3个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是________(填装置序号)。
(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管中加入适量了Ba(OH)2溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是_________________________________。
说明该反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在丙试管中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是
________________________________________________________________________。
②若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水________(填“一定是放热反应”、“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是_________________________________________。
(4)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2＋2H2O===4KOH＋3O2↑)是放热反应还是吸热反应。
方法①：选择装置________(填装置序号)进行实验；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
20.某同学在做原电池原理的实验时，有如下实验步骤：
①用导线将灵敏电流计的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1)；

②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中；
③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中；
④用导线把锌片和铜片连接起来后，再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。
回答下列问题：
(1)实验步骤①中应观察到的现象是_______________________________________________。
(2)实验步骤②中应观察到的现象是_______________________________________________。
(3)实验步骤③中应观察到的现象是_______________________________________________。
(4)实验步骤④中应观察到的现象是_______________________________________________。
(5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想(或假设)，该猜想是____________________。
(6)为了证实该猜想，该同学又设计了第⑤步实验，请简要画出第⑤步实验的装置示意图。
21.按照下图所示的操作步骤，完成铝与盐酸反应的实验。

回答下列问题：
(1)实验过程中观察到的实验现象是________________________________________________。
(2)写出铝与盐酸反应的离子方程式________________________________________________。
(3)该反应是放热反应还是吸热反应________________________________________________。

四、计算题(共3小题)
22.向2 L密闭容器中通入amol气体A和bmol气体B，在一定条件下发生反应xA(g)＋yB(g)鸠pC(g)＋qD(g)。已知：平均反应速率v(C)＝v(A)；反应2 min时，A的浓度减少了，B的物质的量减少了mol，有amol D生成。回答下列问题：
(1)反应2 min内，vA＝________，vB＝________。
(2)化学方程式中，x＝________，y＝________，p＝________，q＝________。
(3)反应平衡时，D为2amol，则B的转化率为________。
23.常温下，将amol氮气与bmol氢气的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
(1)若反应进行到某时刻t时，nt(N2)＝13 mol，nt(NH3)＝6 mol，则a值为________。
(2)反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标准状况下)，其中氨气体积分数为25%，平衡时氨气的物质的量为________。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写最简整数比，下同)n始∶n平＝________。
(4)原气体中a∶b＝________。
(5)达到平衡时，N2和H2的转化率之比α(N2)∶α(H2)＝________。
(6)达到平衡时混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝________。
24.将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)，反应进行到10 s末，达到平衡，测得A的物质的量为1.8 mol，B的物质的量为0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol。
(1)用C表示10 s内反应的平均反应速率为________。
(2)反应前A的物质的量浓度是________。
(3)10 s末，生成物D的浓度为________。
(4)A与B的平衡转化率之比为________。
(5)反应过程中容器内气体的平均相对分子质量变化是________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，气体的密度变化是________。
(6)平衡后，若改变下列条件，生成D的速率如何变化(填“增大”、“减小”或“不变”)：
①降低温度____________；②增大A的浓度_________________________________________；
③恒容下充入氖气____________。


答案解析
1.【答案】A
【解析】①a和b不连接时，不能形成原电池，铁与硫酸铜溶液发生置换反应，有铜析出。
②a和b用导线连接时，形成原电池，铁是负极，发生氧化反应；铜极为正极，溶液中的铜离子移向正极(铜)得到电子被还原，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。
③无论a和b是否连接，铁片都能溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色。
2.【答案】D
【解析】减少生成物C或D的浓度，逆反应速率减小，正反应速率也减小；减少反应物A或B的浓度，正反应速率减小；增大反应物A或B的浓度，正反应速率增大。
3.【答案】B
【解析】反应物化学键断裂吸收的总能量＝436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，
生成物化学键形成放出的总能量＝299 kJ×2＝598 kJ，
598 kJ＞587 kJ，该反应的正反应是放出能量的反应，即该反应是放出能量的反应。
4.【答案】A
【解析】加入硫酸钠固体，盐酸(氢离子)的浓度无变化，对其化学反应速率无影响；增大盐酸(氢离子)的浓度、升高温度都能使化学反应速率增大；改变铝条的接触面积，化学反应速率发生改变。
5.【答案】A
【解析】冰箱中温度较低，反应速率较慢，可防止食物腐败；二氧化锰作催化剂使过氧化氢分解的反应速率加快；合成氨气时采用高温条件，目的是加快反应速率；将块状固体药品研细混匀后进行反应，增大接触面积，反应速率加快。
6.【答案】C
【解析】该反应是一个气体分子数不变的反应，平衡前后混合物的总物质的量一定相等。密闭容器中充入的反应物NO2和SO2的物质的量可以相同也可以不同，该反应进行的程度大小不定，所以SO2、NO2、NO、SO3的物质的量不一定相等。注意：只有反应物消耗的物质的量与生成物增加的物质的量之间存在定量关系，它们的物质的量之比才等于其化学方程式中的化学计量数之比。
7.【答案】C
【解析】镁与盐酸反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，与氢离子有关，而与氯离子无关。在镁与盐酸的反应中，刚开始时氢离子的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，氢离子浓度逐渐减小，随后化学反应速率又逐渐减小。
8.【答案】C
【解析】改变固体铜的用量、增大压强(铜和稀硝酸都不是气体)，对该化学反应的速率无影响；隔绝空气加热，温度升高，化学反应速率增大；增大硝酸的浓度，有可能生成二氧化氮。
9.【答案】D
【解析】该反应是可逆反应，不论从正反应开始，还是从逆反应开始，相关物质都不能完全转化。
可利用极限法假设反应完全进行计算。
(1)若从正反应方向开始达到平衡时，A2、B2的浓度最小，AB的浓度最大。假定完全反应：
　　　　　　　　　　A2(g)＋B2(g)2AB(g)
起始量(mol·L－1) 0.1 0.2 0.2
转化量(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
平衡量(mol·L－1) 0 0.1 0.4
(2)若从逆反应方向开始达到平衡时，A2、B2的浓度最大，AB的浓度最小。假定完全反应：
　　　　　　　　　　A2(g)＋B2(g)2AB(g)
起始量(mol·L－1) 0.1 0.2 0.2
转化量(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
平衡量(mol·L－1) 0.2 0.3 0
平衡时各物质的浓度范围：0＜c(A2)＜0.2；0.1＜c(B2)＜0.3；0＜c(AB)＜0.4。
10.【答案】A
【解析】①由乙醇电池的总反应式可知，乙醇中碳元素的化合价升高，失去电子发生氧化反应，通入乙醇的a极为负极，通入氧气的b极为正极，正极反应式为4H＋＋ O2＋4e===2H2O。
②该电池工作时，其外电路中，电子由负极(a极)沿导线经灯泡流向正极(b极)；内电路中的阴离子从正极移向负极，阳离子(氢离子)从负极移向正极。
③由电池的总反应可知，1 mol乙醇被氧化时可转移12 mol电子。
11.【答案】B
【解析】手机上用的锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池；铜锌原电池中锌为负极，铜为正极，其外电路中电子由锌电极(负极)流向铜电极(正极)，电流方向则由铜电极(正极)流向锌电极(负极)；各类电池都是将化学能转化成电能；锌锰干电池中，锌是负极，石墨碳棒是正极。
12.【答案】C
【解析】过氧化钠抖落到试管b的水中发生反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。该反应产生的氧气使气球a膨胀，放出的热量使锥形瓶中气体膨胀，导致U形管c端水位下降，d端水位上升。
13.【答案】B
【解析】酒精燃烧的过程中是将酒精内部的化学能部分转化为热能与光能。
14.【答案】D
【解析】石墨转化为金刚石的反应是吸热反应，而金刚石转化为石墨的反应是放热反应，说明石墨的能量比金刚石低，石墨比金刚石更稳定；同质量的石墨和金刚石完全燃烧时，消耗氧气的量相同，生成同样多的二氧化碳，由于金刚石的能量高，金刚石燃烧后放出的能量要多。
15.【答案】D
【解析】正极发生还原反应，得到电子，故A错误；电解质溶液中阳离子向正极移动，故B错误；每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Pb，为10.35 g，故C错误；依据题意“热激活”表明该电池应在加热的条件下工作，故常温下指针不偏转，D正确。
16.【答案】(1) O2＋4e－＋2H2O=== 4OH－
(2) CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
(3) 6.4
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：通入甲醇的一极为负极，通入氧气的一极为正极；
写出相对简单的正极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；
总反应式与正极反应式(先乘以3)相减可得负极反应式CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。
由正极反应式可知，当外电路中通过1.2 mol电子时，理论上消耗甲醇的质量为6.4 g。
17.【答案】(1)化学　热　机械　电　
(2)能量的消耗较多，能量利用率不高(答案合理即可)
【解析】(1)煤燃烧火力发电的过程为化学能热能机械能电能。
(2)火力发电需要经过较多的能量转化过程，每次转化都会有能量的消耗，能量利用率不高。
18.【答案】0.05 mol·L－1·min－1
【解析】(1)随着反应的进行，粗镍减少的质量即为参加反应①消耗的镍的质量，在0～10 min内，生成Ni(CO)4的物质的量为＝1 mol，故在0～10 min内，
v[Ni(CO)4]＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
19.【答案】(1)Ⅲ
(2)左端液面降低，右端液面升高　放热
(3)①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱
②可能是放热反应　某些物质(如NaOH固体)溶于水放热，但不是放热反应
(4)Ⅰ(或Ⅱ)　放热
【解析】(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。
(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应。
(3)②NaOH固体、硝酸铵等溶于水时有热量的变化，但发生的是物理变化，不属于化学反应，故发生的物理变化，不属于化学反应，故不是放热或吸热反应。
(4)用Ⅰ或Ⅱ装置可验证超氧化钾与水的反应是否为放热反应。向包有KO2的脱脂棉中滴入几滴水，脱脂棉燃烧，说明KO2与水的反应是放热反应。
20.【答案】(1)电流表指针不偏转
(2)锌片上有气泡产生
(3)铜片上无气泡产生
(4)铜片上有大量气泡产生；锌片溶解，没有气泡或有少量气泡
(5)有电子从锌经导线向铜片移动
(6)

【解析】原电池的形成条件：
①有活动性不同的两个电极，②两电极插入电解质溶液中，③两极用导线相连形成闭合回路，④相对活泼的金属与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。
21.【答案】(1)加入盐酸产生大量气泡，温度计指示温度升高
(2)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(3)放热反应
【解析】铝与盐酸反应产生大量气泡，由于该反应是放热反应，温度计指示的温度升高。
22.【答案】(1)mol·L－1·min－1　mol·L－1·min－1　(2)2　3　1　6　(3)×100%
【解析】(1)vA＝＝＝mol·L－1·min－1
vB＝＝＝mol·L－1·min－1
同样可得vD＝mol·L－1·min－1
vC＝vA＝mol·L－1·min－1。
(2)由化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比可得：
x∶y∶p∶q＝vA∶vB∶vC∶vD＝∶∶∶＝2∶3∶1∶6。
(3)当D为2amol时，B减少了amol, B的转化率为×100%＝×100%。
23.【答案】(1)16　(2)8 mol　(3)5∶4　(4)2∶3 (5)1∶2　(6)3∶3∶2
【解析】(1)设反应转化的N2的物质的量为x，由题意可知：
　　　　　　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
n(始)/mol:ab0
n(转)/mol:x3x2x
n(余)/mol: 13b－3x6
由2x＝6得x＝3,a＝13＋3＝16。
(2)平衡时n(NH3)＝716.8 L÷22.4 L·mol－1×25%＝32 mol×25%＝8 mol。
(3)设反应过程中混合气体总物质的量减少y，则
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　Δn
1 mol 3 mol 2 mol 2 mol
　　　　　　　　　　　　　 8 mol　　　y
解得y＝8 mol，原混合气体总物质的量为716.8 L÷22.4 L·mol－1＋8 mol＝40 mol，原混合气体与平衡混合气体总物质的量之比为40 mol∶32 mol＝5∶4。
(4)a∶b＝16 mol∶(40－16) mol＝2∶3。
(5)平衡时，氮气的转化率为×100%＝25%，氢气的转化率为×100%＝50%，故α(N2)∶α(H2)＝1∶2。
(6)反应过程中各物质的物质的量如下：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始/mol: 16 24 0
转化/mol: 4 12 8
平衡/mol: 12 12 8
平衡混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝12 mol∶12 mol∶8 mol＝3∶3∶2。
24.【答案】(1)0.04 mol·L－1·s－1　(2)1.5 mol·L－1
(3)0.4 mol·L－1　(4)1∶1　(5)不变　不变
(6)①减小　②增大　③不变
【解析】　　　3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)
起始/mol:ab0 0
转化/mol: 1.2 0.4 0.8 0.8
平衡/mol: 1.8 0.6 0.8 0.8
(1)v(C)＝＝0.04 mol·L－1·s－1。
(2)反应前，c(A)＝＝1.5 mol·L－1。
(3)10 s末，c(D)＝＝0.4 mol·L－1。
(4)起始和平衡时n(A)∶n(B)＝3∶1，故α(A)＝α(B)。
(5)混合气体的质量和物质的量、容器的体积均不变化，故
r不变，ρ不变。
(6)恒容条件下充入稀有气体，反应速率不变。