2020_2021学年新教材新人教版必修2高中化学第六章化学反应与能量综合素养测评含解析

第六章　综合素养测评
(时间：45分钟　满分：100分)
一、选择题：本题包括8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。
1．据报道，人类拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑，下列说法正确的是(　　)
A．水的分解反应是放热反应
B．氢气是一次能源
C．使用氢气作燃料将会增加温室效应
D．在这一反应中，光能转化为化学能
2．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
3.
在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是(　　)
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极到b极
D．a极上发生了氧化反应
4．如图所示为800
℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是(　　)
A．发生的反应可表示为2A(g)??2B(g)＋C(g)
B．前2
min
A的分解速率为0.1
mol·L－1·min－1
C．开始时，正、逆反应同时开始
D．2
min时，A、B、C的浓度之比为2?3?1
5．下列图示变化为吸热反应的是(　　)
6．最新报道：科学家首次用X?射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：
下列说法正确的是(　　)
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
7．下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是(　　)
A．抗氧化剂　　　　　　　　　B．调味剂
C．着色剂
D．增稠剂
8．一定温度下，10
mL
0.40
mol/L
H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　)
A．0～6
min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2
mol/(L·min)
B．6～10
min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2
mol/(L·min)
C．反应至6
min时，c(H2O2)＝0.30
mol/L
D．反应至6
min时，H2O2分解了50%
二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9．已知2
mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484
kJ，且氧气中1
mol
O===O键完全断裂时吸收能量496
kJ，水蒸气中1
mol
H—O键形成时放出能量463
kJ，则氢气中1
mol
H—H键断裂时吸收能量为(　　)
A．920
kJ
B．557
kJ
C．436
kJ
D．188
kJ
10．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)??2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1
mol·L－1、0.3
mol·L－1、0.2
mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　)
A．c(Z)＝0.3
mol·L－1
B．c(Y2)＝0.5
mol·L－1
C．c(X2)＝0.2
mol·L－1
D．c(Y2)＝0.6
mol·L－1
11．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　　)
A．铜电极上发生还原反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
12．某种以30%KOH溶液为电解质的氢氧燃料电池的公共汽车已在北京街头出现。下列有关该氢氧燃料电池的说法中，正确的是(　　)
A．H2在负极发生氧化反应
B．供电时的总反应为2H2＋O22H2O
C．氢氧燃料电池中H2和O2燃烧放出的热量转变为电能
D．氢氧燃料电池不仅能量转化率高，而且产物是水，属于环境友好电池
三、非选择题(本题包括4小题，共52分)
13．(13分)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。请认真观察下图，然后回答下列问题。
(1)图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)已知拆开1
mol
H—H键、1
mol
I—I键、1
mol
H—I键分别需要吸收的能量为436
kJ、151
kJ、299
kJ。则由1
mol氢气和1
mol碘反应生成HI会________(填“放出”或“吸收”)________
kJ的热量。在化学反应过程中，是将________转化为________。
(3)下列反应中，属于放热反应的是________(填序号，下同)，属于吸热反应的是________。
①物质燃烧　②炸药爆炸　③酸碱中和反应
④二氧化碳通过炽热的碳　⑤食物因氧化而腐败
⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应　⑦铁粉与稀盐酸反应
14．(13分)工业合成氨反应：N2＋3H2??2NH3是一个放热的可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知形成1
mol
H—H键、1
mol
N—H键、1
mol
N≡N键放出的能量分别为436
kJ、391
kJ、946
kJ。则：
(1)若1
mol
N2完全反应生成NH3可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ。
(2)如果将1
mol
N2和3
mol
H2混合，使其充分反应，放出的热量总小于上述数值，其原因是____________________________。
(3)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，则用N2表示的化学反应速率为________mol·L－1·min－1。
(4)一定条件下，当合成氨的反应达到化学平衡时，下列说法正确的是________。
a．正反应速率和逆反应速率相等
b．正反应速率最大，逆反应速率为0
c．N2的转化率达到最大值
d．N2和H2的浓度相等
e．N2、H2和NH3的体积分数相等
f．反应达到最大限度
15．(13分)【实验目的】利用所学知识，设计原电池装置。
【实验用品】电极：镁条、铜片、铁片等。
【电解质】果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。
【其他】导线、金属夹、发光二极管、500
mL烧杯。
【实验方案】①Cu—Mg原电池，电解质溶液为橙汁；
②Cu—Fe原电池，电解质溶液为苹果汁；
③Fe—Mg原电池，电解质溶液为柠檬汁。
【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500
mL的烧杯中，将发光二极管两端分别接在三种方案中金属活动性不同的金属夹上。观察现象，连接方式如图所示。
【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。
【实验结论】原电池把化学能转变为电能。
回答问题：
(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上，较不活泼金属接二极管的________极上。
(2)在方案①②中铜作电极情况：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在方案①③中镁作电极情况：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在方案②③中铁作电极情况：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在方案③中负极反应为________________________________________________________________________，
正极反应为________________________________________________________________________，
总电池反应方程式为________________________________________________________________________。
16．(13分)(1)在某一容积为2
L的密闭容器中，某一反应中A、B、C、D四种气体的物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：
回答下列问题：
①该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②前2
min用A的浓度变化表示的化学反应速率为________。在2
min时，图像发生改变的原因是________(填字母)。
A．增大压强
B．降低温度
C．加入催化剂
D．增加A的物质的量
(2)在100
℃时，将0.01
mol的四氧化二氮气体充入0.1
L的密闭容器中发生反应，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：
　　　时间/s浓度/　
　
　
　mol·L－1
　
　
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)/mol·L－1
0.100
0.070
0.050
c3
a
b
c(NO2)/mol·L－1
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
0.120
试填空：
①该反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
达到平衡时四氧化二氮的转化率为________，表中c2________c3；a________b。(填“>”“<”或“＝”)
②在0～20
s内，四氧化二氮的平均反应速率为________，哪一时间段(指0～20、20～40、40～60、60～80、80～100
s)反应速率最大？________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第六章　综合素养测评
1．解析：水的分解反应是吸热反应；H2是二次能源；H2是清洁能源，不会增加温室效应。
答案：D
2．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。
答案：B
3．解析：显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性a>b(碳棒)，所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：a(负)极：a－ne－===an＋(氧化反应)
b(正)极：nH＋＋ne－===H2↑(还原反应)
由于正极放电消耗H＋，溶液中c(H＋)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流表流向b极。
答案：B
4．解析：根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)??2B(g)＋C(g)，A正确；前2
min，v(A)＝＝0.1
mol·L－1·min－1，B正确；开始时加入的物质为A和B，没有C，C错误；根据图像，2
min时，A、B、C的浓度分别为0.2
mol·L－1、0.3
mol·L－1、0.1
mol·L－1，D正确。
答案：C
5．解析：A项，吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，正确；B项，反应物总能量大于生成物总能量，是放热反应；C项，浓硫酸溶于水放热，该过程发生的是物理变化；D项，锌与稀盐酸的反应是放热反应。
答案：A
6．解析：A项，CO和O生成CO2是放热反应；B项，观察反应过程的示意图知，该过程中，CO中的化学键没有断裂形成C和O；C项，图中CO和O生成的CO2分子中含有极性共价键；D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程。
答案：C
7．解析：抗氧化剂是防止食品氧化变质的添加剂，使用目的是延缓食品的变质。
答案：A
8．解析：A项，0～6
min内，产生n(O2)＝1×10－3
mol，消耗n(H2O2)＝2×10－3
mol，则v(H2O2)＝＝≈3.3×10－2
moL/(L·min)，故A正确；B项，依照A项解题步骤，可知B项正确；C项，反应至6
min时，消耗n(H2O2)为2×10－3
mol，剩余c(H2O2)＝＝0.2
mol/L，故C项不正确；D项，反应至6
min时，消耗n(H2O2)为2×10－3
mol，占起始物质的量的50%，故D项正确。
答案：C
9．解析：设1
mol
H—H键断裂时吸收能量为x
kJ。首先写出化学反应方程式2H2＋O22H2O，然后分析过程，2H—H＋O===O2H—O—H，由过程可知2
mol氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2
mol
H—H键、1
mol
O===O键，吸收的能量为(2x＋496)
kJ；生成2
mol
H2O形成4
mol
H—O键，放出的能量为4×463
kJ＝1
852
kJ，依据能量守恒定律放出能量484
kJ＝1852
kJ－(2x＋496)
kJ，即可求出x＝436。
答案：C
10．解析：若反应向正反应方向进行，0.1
mol·L－1X2与0.3
mol·L－1Y2完全转化可生成0.2
mol·L－1Z，这表明平衡时Z的浓度应小于0.4
mol·L－1；若反应向逆反应方向进行，0.2
mol·L－1Z全部分解转化生成0.1
mol·L－1X2和0.3
mol·L－1Y2，这表明平衡时X2的浓度应小于0.2
mol·L－1，Y2的浓度应小于0.6
mol·L－1。
答案：AB
11．解析：题中所述锌铜原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Cu为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，发生还原反应。Zn2＋通过阳离子交换膜向正极移动；乙池溶液中消耗的Cu2＋与由甲池迁移过来的Zn2＋的物质的量相同，则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选AC。
答案：AC
12．解析：A对，由电极反应式可知，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应。B错，电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，供电时的总反应为2H2＋O2===2H2O，但反应条件不是点燃。C错，氢氧燃料电池是将化学能直接转化为电能的装置。D对。
答案：AD
13．解析：(1)由题图可知反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应为放热反应。(2)H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，断裂1
mol
H—H键和1
mol
I—I键需要吸收436
kJ＋151
kJ＝587
kJ热量，生成2
mol
HI放出2×299
kJ＝598
kJ热量，所以1
mol氢气和1
mol碘反应生成HI放出11
kJ的热量；在化学反应过程中，将化学能转化为热能。(3)应熟悉常见的吸热反应和放热反应：中和反应、燃料的燃烧、有氧参与的氧化还原反应、多数化合反应等属于放热反应；多数分解反应(H2O2分解除外)、二氧化碳通过炽热的碳、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应等属于吸热反应。
答案：(1)放热　(2)放出　11　化学能　热能　(3)①②③⑤⑦　④⑥
14．解析：(1)反应的化学方程式为3H2＋N22NH3，如果1
mol
N2完全反应必有3
mol
H2反应，生成2
mol
NH3。拆开3
mol
H—H键和1
mol
N≡N键需要吸收的能量为436
kJ×3＋946
kJ＝2
254
kJ，但是生成2
mol
NH3即生成6
mol
N—H键可放出热量391
kJ×6＝2
346
kJ，总的结果是放出热量2
346
kJ－2
254
kJ＝92
kJ。
(2)该反应是可逆反应，1
mol
N2和3
mol
H2不能完全反应，因此放出的热量总是小于上述数值。
(3)Δc(NH3)＝10
mol÷2
L＝5
mol·L－1，
v(NH3)＝5
mol·L－1÷10
min＝0.5
mol·L－1·min－1，
v(N2)＝0.25
mol·L－1·min－1。
答案：(1)放出　92
(2)该反应是可逆反应，1
mol
N2和3
mol
H2不能完全反应，因此放出的热量总是小于92
kJ
(3)0.25
(4)acf
15．解析：在原电池中较活泼金属作负极(连接二极管的负极)，较不活泼金属作正极(连接二极管的正极)。因金属活动性：Mg>Fe>Cu，故方案①②中Cu均作正极，①③中Mg均作负极，方案②中铁作负极，方案③中铁作正极。在方案③中负极反应为：Mg－2e－===Mg2＋，正极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，总电池反应方程式为：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
答案：(1)负　正　(2)Cu均作正极　(3)镁均作负极
(4)方案②中铁作负极，方案③中铁作正极
(5)Mg－2e－===Mg2＋　2H＋＋2e－===H2↑　Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
16．解析：(1)①达到平衡时A、B、C、D改变的物质的量分别为0.8
mol、1.0
mol、1.2
mol、0.8
mol，且A、B的物质的量减少为反应物；C、D的物质的量增加为生成物。故反应的化学方程式为4A＋5B??6C＋4D。
②前2
min时，v(A)＝＝0.1
mol·L－1·min－1。从图像看，2～3
min时图像的斜率变大，说明化学反应速率变快。增大压强、加入催化剂均增大化学反应速率，而降低温度减小化学反应速率。增加A的物质的量，虽能加快化学反应速率，但图像要产生突变。(2)反应方程式为N2O4??2NO2，在时间为60
s时，c(NO2)为0.120
mol·L－1，此后浓度不再发生改变，即时间为60
s时，反应达到平衡。由N2O4??2NO2计算得，在40
s时，c2＝(0.1－0.050)
mol·L－1×2＝0.10
mol·L－1，c3＝
mol·L－1＝0.040
mol·L－1。因60
s时反应达到平衡，则a＝b；四氧化二氮的转化率为×100%＝60%，在0～20
s内，N2O4的平均反应速率为v(N2O4)＝＝0.001
5
mol·L－1·s－1，所给时间段中，反应开始时速率最大，因反应开始时反应物的浓度最大。
答案：(1)①4A＋5B??6C＋4D　②0.1
mol·L－1·min－1　AC
(2)①N2O4??2NO2　60%　>　＝　②0.001
5
mol·L－1·s－1　0～20
s　开始时反应物的浓度最大
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