精品解析：江苏省苏州市苏州大学附属中学2024-2025学年高二上学期期中考试化学试题

苏大附中2024-2025学年第一学期期中检测 高二年级化学试卷 (考试时间：75分钟 总分100分) 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27 S-32 一、选择题：(每题3分，13题共39分) 1. 下列关于化学反应速率和化学平衡的说法正确的是 A. Zn和硫酸反应制备H2，硫酸浓度越大，产生H2的速率越快 B. “酒曲”的酿酒工艺是利用催化剂使平衡正向移动的原理 C. 夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差较大 D. 葛洪所著《抱朴子》中“丹砂(HgS)烧之成水银，积变(常温混合)又还原成丹砂”，二者为可逆反应 【答案】C 【解析】 【详解】A．Zn与稀硫酸反应产生ZnSO4、H2。而Zn与浓硫酸反应产生ZnSO4、SO2、H2O，可见增大硫酸溶液的浓度，不一定能够加快产生H2的反应速率，A错误； B．“酒曲”的酿酒工艺是利用催化剂能够改变反应途径，降低反应的活化能，使反应速率加快，但不能使平衡发生移动，B错误； C．夏天气温高，面粉发酵速度快；冬天气温低，面粉发酵速度慢，故夏天与冬天比较，发酵速率相差较大，C正确； D．HgS受热分解产生Hg、S，在常温下Hg、S混合会发生化合反应产生HgS，二者反应的温度不同，因此这两个反应不能互为可逆反应，D错误； 故合理选项是C。 2. 固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。如图为少量气体分子在冰表面吸附和溶解过程的示意图(图中比例为微粒个数比)，下列叙述不正确的是 A. 冰表面第一层中，以分子形式存在 B. 在冰中的电离方程式是： C. 冰表面第二层中，浓度为(设冰的密度为) D. 冰表面第三层中无分子 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图可知，冰表面第一层中存在HCl分子，则HCl以分子形式存在，故A正确； B．HCl在冰中存在Cl-和HCl分子，说明在冰中部分电离，电离方程式为：，故B错误； C．冰表面第二层中，Cl-：H2O=10-4：1，设水的体积为1L，溶液体积近似为1L，则H+浓度为5×10-3mol∙L-1，故C正确； D．根据图示，冰表面第三层中只有水分子，无HCl分子，故D正确； 故选：B。 3. 下列有关化学用语表示正确的是 A. 已知H2的标准燃烧热为-285.8kJmol，则H2燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(1)；△H=-285.8kJ/mol B. 用惰性电极电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2++4OH-2Cu+O2↑+H2O C. H2CO3在水溶液中电离的离子方程式：H2CO3+H2OH3O++；+H2OH3O++ D. 铅蓄电池(H2SO4作电解质)充电时的阴极反应：PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O 【答案】C 【解析】 【详解】A．燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成指定稳定的物质时放出的热量，故已知H2的标准燃烧热为-285.8kJmol，则H2燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(1)；△H=-571.6kJ/mol，A错误； B．CuSO4溶液显酸性，没有大量的OH-，故用惰性电极电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，B错误； C．H2CO3是二元弱酸，其电离是分步进行的，故H2CO3在水溶液中电离的离子方程式：H2CO3+H2OH3O++；+H2OH3O++，C正确； D．铅蓄电池(H2SO4作电解质)中放电时Pb为负极，PbO2为正极，故充电时Pb为阴极，则阴极反应：PbSO4+2e-=Pb+，D错误； 故答案为：C。 4. 近年，我国大力加强对温室气体催化氢化合成甲醚()技术的工业化量产研究，实现可持续发展：。在不同情况下测得该反应速率如下，其中反应速率最快的是 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】用各物质表示的化学反应速率与其对应的化学计量数之比越大，则表示的反应速率越快。A项中；B项中；C项中；D项中，故选A。 5. 关于如图所示各装置的叙述正确的是 A. 图1是化学能转变为电能的装置，总反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ B. 图2CH4-O2碱性燃料电池电子由a电极经NaOH溶液流向b电极 C. 图3装置可在铁件表面镀铜，CuSO4溶液浓度不变 D. 图4支撑海港码头基础的钢管桩与电源的负极相连，以防止被海水腐蚀 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，该装置为化学能转变为电能的装置，金属性强于铜的铁电极为原电池的负极，电池的总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，故A错误； B．氢氧化钠溶液不能传递电子，电子由a电极经用电器流向b电极，故B错误； C．电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，因此待镀铁件作阴极，铜作阳极，故C错误； D．由外加直流电源的阴极保护法可知，钢管桩与电源的负极相连做电解池的阴极，以防止被海水腐蚀，故D正确； 故选D。 6. 催化还原： 。下列说法正确的是 A. 使用催化剂提高的平衡脱除率 B. 反应平衡常数 C. 该反应一定能自发进行 D. 其他条件不变，增大的用量有利于提高的转化率 【答案】C 【解析】 【详解】A．使用催化剂不能使平衡发生移动，所以使用催化剂不能提高的平衡脱除率，A项错误； B．固体和纯液体浓度视为常数，一般不列入平衡常数中，但该反应中H2O为气态，应写入表达式中，则正确的反应平衡常数为：，B项错误； C．该反应是熵增大的反应，即，且，则，反应一定能自发进行，C项正确； D．其他条件不变，增大的用量，平衡正向移动，但是的转化量小于投入量，所以NO的转化率降低，D项错误； 答案选C。 7. 下列图像及有关叙述正确的是 A. 图甲为合成氨反应中，其他条件不变时，起始时用量对反应影响的曲线，则图中T1温度下a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物的转化率最高的是b点 B. 图乙表示足量锌分别与500 mL 0.1盐酸、200 mL0.1硫酸反应产生氢气的体积随时间变化的曲线 C. 图丙是恒温密闭容器中发生反应时，随反应时间变化的曲线，时刻改变的条件可能是缩小容器的体积 D. 图丁是反应 中的平衡转化率随温度、压强的变化曲线，说明X代表温度，Y代表压强，且 【答案】C 【解析】 【详解】A．随着氢气的物质的量增加，氮气初始物质的量保持不变，氢气增加，促进氮气持续反应，氮气转化率最高的点为c点，A错误； B．盐酸中氢离子浓度为0.1mol/L，硫酸中氢离子浓度为0.2mol/L，故前期反应速率硫酸更快；盐酸中氢离子为0.05mol，硫酸中氢离子为0.04mol，反应完全后与盐酸反应产生氢气体积更多，B错误； C．反应，恒温下为定值，随着时间的推移逐渐增大，达到平衡时保持不变，时若改变的条件是缩小容器的体积，瞬时突然增大，后平衡逆向移动，逐渐减小，由于温度不变，化学平衡常数不变，则新平衡时与原平衡时相等，C正确； D．反应且气体体积减小，升高温度转化率降低，增大压强转化率升高；图丁中X增大转化率降低，X为温度；转化率低于，说明压强更小，即，D错误； 故选C。 8. 某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，其反应热。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)，下列说法正确的是 A. B. 该化学反应的速率主要由反应②决定 C. 三个基元反应中只有③是放热反应 D. 该过程的总反应为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，△E＝（306.6＋248.3）kJ/mol＝554.9kJ/mol，故A错误； B．由图可知，正反应活化能最大的是①，活化能越大，反应速率越慢，整个反应是由最慢的一步决定的，则该化学反应的速率主要由反应①决定，故B错误； C．由图可知，反应②和③的反应物总能量大于生成物总能量，属于放热反应，故C错误； D．由图可知，该过程的总反应为，故D正确； 故答案选D。 9. 常温下，Ka(CH3COOH)=1.76×10-5，下列相关说法不正确的是 A. 常温下，醋酸溶液中：c(H+)·c(OH-)=1×10-14 B. 将pH=2的盐酸和醋酸各1mL分别稀释至100mL，所得醋酸的pH略小 C. 向10mL0.1mol/L醋酸溶液不断加水稀释，不断增大 D. 向10mL0.1mol/L醋酸溶液中滴加5滴饱和碳酸钠溶液，逐渐增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．常温下，醋酸溶液中，水的离子积常数固定不变，c(H+)·c(OH-)=1×10-14，故A正确； B．将pH=2的盐酸和醋酸各1mL分别稀释至100mL，醋酸为弱酸，稀释会促进电离，氢离子物质的量会增加，所得醋酸的pH略小，故B正确； C．向10mL0.1mol/L醋酸溶液不断加水稀释，温度不变醋酸的电离常数不变，醋酸根离子浓度减小，所以不断增大，故C正确； D．向10mL0.1mol/L醋酸溶液中滴加5滴饱和碳酸钠溶液，氢离子减小，温度不变醋酸的电离常数不变，增大，逐渐减小，故D错误； 答案选D。 10. 以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如下图所示。 下列说法正确的是 A. 电解时的阳极反应为：2Cr3++6e-+7H2O=+14H+ B. 电解结束后，阴极区溶液pH升高 C. 1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗mol D. 甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离 【答案】C 【解析】 【详解】A．电解时，阳极发生氧化反应，电极反应式为：2Cr3+-6e-+7H2O=+14H+，A错误； B．电解时，阴极发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，所以电解时阴极反应消耗的H+与阳极区转移过来的H+数目相等，故电解结束后，阴极区溶液pH不变，B错误； C. l mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，失去电子为0.5 mol×4+0.5 mol×6=5 mol，1 mol 被还原为Cr3+时共得到6 mol电子，所以1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗的物质的量是 mol，C正确； D．甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体混合物，不可以通过分液的方法分离，应该采用蒸馏的方法进行分离，D错误； 故合理选项是C。 11. 室温下，下列实验探究方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 探究方案 A 向1mL0.1mol/LKI溶液中加入1mL0.2mol·LFeCl3溶液，充分反应后，再加KSCN，观察溶液颜色变化 探究Fe3+是否完全反应 B 分别往甲：4mL0.1mol/L、乙：4mL0.2mol/L的酸性KMnO4溶液中加入2mL0.1mol/LH2C2O4溶液，记录褪色时间 探究反应物浓度对化学反应速率的影响 C 将中间裹有锌皮的铁钉放在滴有酚酞的饱和NaCl溶液中，一段时间后观察铁钉周围溶液颜色变化 铁钉能发生吸氧腐蚀 D 向K2CrO4溶液中缓慢滴加硫酸，观察溶液颜色变化 探究H+浓度对和相互转化的影响 A. A B. B C. C D. D 【答案】D 【解析】 【详解】A．由2KI+2FeCl3=2KCl+2FeCl2+I2可知，FeCl3溶液过量，应控制氯化铁溶液不足，反应后检验铁离子证明反应的可逆性，A不合题意； B．由反应方程式：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O可知，高锰酸钾均过量，不能说明浓度对速率的影响，应控制高锰酸钾均不足、且浓度不同，B不合题意； C．锌比铁活泼，形成原电池时Zn作负极，Fe作正极，铁钉不被腐蚀，C不合题意； D．K2CrO4溶液中存在2H++2+H2O，缓慢滴加硫酸，氢离子浓度增大，平衡正向移动，溶液由黄色变为橙色，可探究H+浓度对和相互转化的影响，D符合题意； 故答案为：D。 12. 丙烷(C3H8)催化氧化制丙烯(C3H6)的部分反应机理如图所示。下列说法正确的是 A. 该反应的催化剂为NO2 B. 增大NO的量，C3H8的平衡转化率增大 C. 由•C3H7生成丙烯的历程有2种 D. 当存在反应NO+NO2+H2O=2HONO时，最终生成的水减少 【答案】C 【解析】 【分析】根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO+∙OOH=NO2+∙OH、NO2+∙C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+∙OH，因此NO是催化剂。 【详解】A．根据反应机理，NO是催化剂，NO2是中间产物，A错误； B．NO是催化剂，增大NO的量，平衡不移动，不会改变C3H8的平衡转化率，B错误； C．根据反应机理，由•C3H7生成丙烯的历程有2种，即图中左上角和右上角的历程，C正确； D．无论是否存在反应NO+NO2+H2O=2HONO，总反应都是丙烷和氧气生成丙烯和水，最终生成的水不变，D错误； 故选C。 13. 催化处理焦炉气(主要成分为CO、SO2)的主要反应为 反应I：2SO2(g)＋4CO(g)=4CO2(g)＋S2(g) ∆H1＜0 反应II：SO2(g)＋3CO(g)=COS(g)＋2CO2(g) ∆H2 将一定比例的焦炉气置于密闭容器中发生反应，1分钟时的S2实际产率、S2的平衡产率及COS的平衡产率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A. ∆H2＜0 B. 从600K～900K，浓度变化对反应I平衡产率的影响大于温度变化的影响 C. 从600K～900K，平衡时SO2的浓度随温度的升高逐渐减小 D. 800K时，1分钟后S2的实际产率可能先升高后降低 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，升高温度，COS的平衡产率降低，说明反应II平衡逆向移动，该反应正向为放热反应，∆H2＜0，A正确； B．由图可知，随温度升高，S2平衡产率上升，说明反应I平衡正向移动，反应I和反应II都是放热反应，温度升高，反应II平衡逆向移动，使c(SO2)、c(CO)增大，对于反应I，浓度改变对平衡的影响超过温度改变的影响，所以平衡正向移动，B正确； C．反应I和反应II都是放热反应，温度升高，反应II平衡逆向移动，使c(SO2)、c(CO)增大，反应I平衡正向移动，由勒夏特列原理可知，c(SO2)仍然增大，C错误； D．通过观察图像可知，800K时S2的实际产率大于平衡产率，其最终要减小到与800K时S2平衡产率相等，则800K，在1min后继续反应足够长时间，S2实际产率的变化趋势可能为先增大后减小至800K时S2的平衡产率后保持不变，D正确； 故选C。 二、非选择题(共61分) 14. 氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氨气合成氨。 （1）固氮一直是科学家致力研究的重要课题，有关热力学数据如下： 反应 大气固氮：N2(g)+O2(g)2NO(g) 工业固氮：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 温度/℃ 25 2000 25 350 400 450 平衡常数K 3.84×10-31 0.1 5×108 1.847 0.504 0.152 常温下，大气固氮的倾向_______工业固氮(填“大于”或“小于”)。 （2）N2(g)与H2(g)反应的能量变化如图所示，则N2(g)与H2(g)反应制备NH3(l)的热化学方程式为：_______。 （3）T℃时，在2L容密闭容器中加入1.2molN2和2molH2模拟一定条件下工业固氮[N2(g)+3H2(g)2NH3(g)]，体系中n(NH3)随时间的变化如图所示： ①前2分钟内的平均反应速率v(NH3)= _______mol/(L·min)。 ②有关工业固氮的说法正确的是_______ (选填序号)。 A．0-4min，使用催化剂可提高反应物的转化率 B．循环使用N2、H2可提高NH3的产率 C．温度控制在500℃左右有利于反应向正反应方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 ③T℃时，该反应的平衡常数为_______。 （4）①研究表明某些过渡金属催化剂可以加速氨气的分解，某温度下，用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气。测得氨气分解的初始速率(单位：mmol/min)与催化剂的对应关系如下表所示。 催化剂 Fe Pd Ru Rh Pt Ni 初始速率 0.5 1.8 7.9 4.0 2.2 3.0 不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应中的活化能最大的催化剂是_______(填化学式)。 ②催化剂的催化效率与反应物在其表面的吸附有关。N2和H2在催化剂作用下合成氨的初始阶段生成NH*的机理可能有如下两种(N*表示被吸附于催化剂表面的N)： 机理1：→2N*；→2H*；N*+H*NH* 机理2：→2N*；N*+H2(g)NH*+H(g) 上述反应均为基元反应。保持温度和N2的浓度不变，测得N2和H2在该催化剂作用下反应的初始速率与H2浓度的关系如图所示。能合理解释图中曲线变化的机理为_______(填“机理1”或“机理2”)，判断的理由是_______。 【答案】（1）小于 （2）N2(g)＋3H2(g)2NH3(l) ΔH=-132 kJ/mol （3） ①. 0.1125 ②. AB ③. 6.25 （4） ①. Fe ②. 机理1 ③. 反应速率与和的吸附量有关。当浓度较小时，增加浓度，吸附量增大，反应速率加快；当催化剂活性位点一定，增加浓度，吸附量增大，导致吸附量减小，反应速率反而减慢 【解析】 【小问1详解】 根据表格数据可知：在相同温度下，大气固氮平衡常数远小于工业固氮，化学平衡常数越大，说明反应正向进行的程度越大，因此常温下，大气固氮的倾向小于工业固氮； 【小问2详解】 根据图示可知反应物总能量比生成物总能量高，因此该反应为放热反应，0.5 mol N2完全反应变为NH3(l)时放出热量为Q=300 kJ＋20 kJ-254 kJ=66 kJ，故该反应的热化学方程式可表示为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(l) ΔH=-132 kJ/mol； 【小问3详解】 ①在前2 min内NH3的物质的量增加了0.45 mol，反应容器为2 L，则根据v=Δc/t可得，用NH3表示的反应速率v(NH3)＝ mol·L-1·min-1=0.1125 mol·L-1·min-1； ②A．4min时反应没有达到平衡状态，使用催化剂可提高反应速率，因此可以提高反应物的转化率，A正确； B．循环使用N2、H2可使更多的反应物变为生成物，因此能够提高NH3的产率，B正确； C．该反应的正反应是放热反应，温度降低平衡正向移动有利于反应向正方向进行，温度控制在500 ℃左右，是因为在该温度下催化剂的活性最大，反应速率较快，C错误； D．该反应的正反应是气体体积减小的反应，从理论上讲增大压强有利于加快反应速率，提高物质平衡转化率，但压强越大，对设备的材料承受的压力要求也越高，所以不是压强越大就越好，D错误； 故选AB； ③T ℃时平衡体系中氨气是0.8mol，消耗氮气是0.4mol、氢气是1.2mol，剩余氮气是0.8mol，氢气是0.8mol，该反应的平衡常数为=6.25； 【小问4详解】 ①物质发生反应时的活化能越大，反应进行的化学速率就越小。根据表格数据可知：以Fe作催化剂时反应速率最小，则氨分解反应的活化能最大，故在不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应中的活化能最大的催化剂是Fe； ②根据图像可知，反应速率与和的吸附量有关。当浓度较小时，增加浓度，吸附量增大，反应速率加快；当催化剂活性位点一定，增加浓度，吸附量增大，导致吸附量减小，反应速率反而减慢，因此机理1符合。 15. 硫化氢(H2S)是石油化工、煤化工等行业的废气，常用碱液进行吸收处理。 （1）25℃时，向某浓度的Na2S溶液中逐滴加入稀盐酸，溶液中S2-、HS-和H2S等含硫微粒的物质的量分数、随pH变化的关系如图所示。 ①H2S第一步电离的平衡常数Ka1(H2S)约为_______。 ②若向10 mL0.1 mol/LNa2S中滴加20 mL0.1 mol/LHCl中，该反应的化学平衡常数K=_______。 （2）①已知：H2CO3的电离平衡常数Ka1=1×10-6.3，Ka2=1×10-10.3。将过量H2S气体通入Na2CO3溶液中，发生反应的离子反应方程式为：_______。 ②已知甲酸、次氯酸的电离平衡常数Ka(HCOOH)=10-3.75、Ka(HClO)=10-7.5，相同c(H+)浓度的HCOOH和HClO溶液中：c(HCOOH)_______c(HClO)(填“＞”、“＜”或“=”)。 （3）将N2或CO2通入某含少量H2S的溶液中，可以吹出H2S研究发现，用CO2吹出H2S的效果更好，其原因是_______。 （4）我国科学家研究在活性炭催化条件下将煤气中的H2S协同脱除，部分反应机理如图所示(物质吸附在催化剂表面用*标注)。 从物质转化与资源综合利用角度分析，该过程初步达到的目的为_______。 【答案】（1） ①. 1.0×10-7 ②. 1019.87 （2） ①. +H2S=+HS- ②. ＜ （3）由于二氧化碳溶于水会生成碳酸，其电离产生的氢离子能抑制硫化氢在水中的电离 （4）实现煤气中H2S的脱除，同时产生清洁能源H2 【解析】 【小问1详解】 ①H2S的第一步电离平衡H2SH++HS-的电离平衡常数Ka1=。根据溶液pH与微粒浓度大小可知在第一个交点时c(H2S)=c(HS-)，此时溶液pH=6.97，溶液中c(H+)=10-6.97，则Ka1= c(H+)=10-6.97≈1.0×10-7； ②若向10 mL0.1 mol/LNa2S中滴加20 mL0.1 mol/LHCl中，n(HCl)=2n(Na2S)，二者恰好反应产生H2S，反应方程式为：S2-+2H+H2S，其化学平衡常数K==。根据图像可知：第一个交点时，c(H2S)=c(HS-)，该点pH=6.97，溶液中c(H+)=10-6.97，Ka1= Ka1=c(H+)=10-6.97；第二个交点时c(HS-)=c(S2-)，该点pH=12.90，溶液中c(H+)=10-12.90，Ka2==10-12.90，故S2-+2H+H2S，其化学平衡常数K=； 【小问2详解】 ①弱酸的电离平衡常数越大，相应的弱酸的酸性就越强，越容易发生电离。根据电离平衡常数Ka1(H2CO3)=1×10-6.3，Ka2(H2CO3)=1×10-10.3。结合图像可知电离平衡常数Ka1(H2S)=1×10-6.96，Ka2(H2S)=1×10-12.90，可知酸性：H2CO3＞H2S＞＞HS-。强酸能够与弱酸的的盐反应制取弱酸，将过量H2S气体通入Na2CO3溶液中，发生反应产生NaHCO3、NaHS，该反应的离子反应方程式为：+H2S=+HS-； ②等浓度的不同弱酸，弱酸的酸性越强，其电离产生的c(H+)就越大。已知甲酸、次氯酸的电离平衡常数Ka(HCOOH)=10-3.75、Ka(HClO)=10-7.5，可知酸性：HCOOH＞HClO，则相同c(H+)浓度的HCOOH和HClO溶液中：c(HCOOH)＜c(HClO)； 【小问3详解】 将N2或CO2通入某含少量H2S的溶液中，可以吹出H2S研究发现，用CO2吹出H2S的效果更好，这是由于CO2溶于水会生成H2CO3，H2CO3电离产生的H+能抑制H2S在水中的电离，从而有利于H2S气体从溶液中逸出； 【小问4详解】 从物质转化与资源综合利用角度分析，该过程初步达到的目的为实现煤气中H2S的脱除，同时产生清洁能源H2。 16. 氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。(除非特别说明，本题中反应条件均为25℃) （1）甲醇制取甲醛时可获得氢气，其原理为CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)。已知部分化学键的键能数据如下表： 化学键 C-H C-O O-H C=O H-H 键能/kJ/mol 413.4 351.0 462.8 745.0 436.0 则该反应的△H=_______。 （2）以甲烷和H2O为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=165.0kJ/mol。甲烷与H2O制取氢气时，常向反应器中通入一定比例空气，其目的是_______。 （3）硼氢化钠(NaBH4)制氢 ①向NaBH4水溶液中加入催化剂Ru/NGR后，能够迅速反应，生成偏硼酸钠(NaBO2)和氢气。写出该反应的化学方程式_______。 ②上述NaBH4制氢为放热过程，该反应能自发进行的条件是_______。 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 （4）乙苯脱氢能制得H2，同时制得苯乙烯，反应原理如下： +H2(g) △H1； 实际生产过程中，通常向乙苯中掺入水蒸气，保持体系(总压为常压(101kPa)的条件下进行反应。若投料比m=1：9[m=]反应温度为600℃，下列事实不能作为该反应达到平衡的依据的是_______(填选项字母)。 a．v正(乙苯)=v逆(苯乙烯) b．容器内压强不再变化 c．容器内气体的平均相对分子质量不再变化 d．苯乙烯的体积分数不再变化 e．容器内苯乙烯与H2的物质的量之比不再变化 f．容器内气体密度不再变化 （5）氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示： 正极上的电极反应式是_______。该电池以3.2A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为_______[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5L/mol；电荷量q(C)=电流I(A)×时间(⒅)；NA=6.0×1023mol；e=1.60×10-19C]。 【答案】（1） （2）部分甲烷燃烧，可为与的反应提供热量 （3） ①. ②. C （4）be （5） ①. O2+4e-+2CO2=-2 ②. 70% 【解析】 【小问1详解】 焓变ΔH =反应物总键能−生成物总键能，则该反应的ΔH=413.4×3+351.0+462.8−413.4×2− 745.0−436.0=+46.2，故答案为：+46.2； 【小问2详解】 此反应是吸热反应，适量通入空气可以通过部分甲烷燃烧给此反应提供热量； 【小问3详解】 向水溶液中加入催化剂Ru/NGR后，能够迅速反应，生成偏硼酸钠()和氢气，则该反应的化学方程式；反应， ，由可知，任意温度下，该反应均能自发进行，故答案选C； 【小问4详解】 a．，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故a不选； b．体系保持在恒压下进行，压强始终不变，不能判断是否达到平衡状态，故b选； c．达到平衡前，容器内气体总质量不变，物质的量变化，则气体的平均相对分子质量不再变化说明反应达到平衡状态，故c不选； d．苯乙烯的体积分数不再变化，说明反应达到平衡状态，故d不选； e．容器内的苯乙烯与氢气的物质的量之比恒为1：1，则容器内苯乙烯与氢气的物质的量之比不再变化不能说明反应达到平衡状态，故选e； f．达到平衡状态前，容器内气体总质量不变，体积变化，则容器内密度不再变化，则说明达到平衡状态，故f不选； 答案选be； 【小问5详解】 根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质溶液，故正极的电极反应式为：O2+4e-+2CO2=2；该条件下，0.49LH2的物质的量为n(H2)= =0.02mol，工作时，H2失去电子：H2-2e-=2H+，所带电荷量为：2×0.02mo×6.0×1023mol-1×1.60×10-19=3840C，工作电荷量为：3.2×14×60=2688C，则该电池0.49L将化学能转化为电能的转化率为：=70%。 17. 甲醇是重要的化工基础原料，以CO2为原料制甲醇具有重要的社会价值。 （1）电化学法制甲醇。工业上采用如图所示装置电解制备甲醇，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，生成CH3OH的电极反应式为_______。 （2）CO2催化加氢制甲醇。CO2催化加氢制甲醇过程中的主要反应为 反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OHg)+H2O(g) △H=—49.2kJ/mol 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41.2kJ/mol 在恒压、n(CO2)：n(H2)投料比为1：3时，CO2平衡转化率和CH3OH平衡选择性随温度的变化如题图所示。[CH3OH选择性=×100%] ①236~250℃范围内，CO2平衡转化率随温度升高而下降的原因是_______。 ②244℃时，反应一段时间后，测得CH3OH选择性为56.8%(图中A点)，不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OH选择性的措施有_______。 ③244℃时，向密闭容器内投入1molCO2和3molH2充分反应，则平衡时生成CH3OH的物质的量为_______mol(保留小数点后4位)。 ④已知反应Ⅱ的v正=k正c(CO2)c(H2)，v逆=k逆c(H2O)c(CO)(k正、k逆为速率常数，与温度、催化剂有关)，若平衡后升高温度，则_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。 （3）CO2加氢制甲醇催化剂的研究。 用Co-C作催化剂，可得到含少量甲酸的甲醇，相同条件下，将催化剂循环使用，甲醇产量与催化剂循环次数的关系如图所示，甲醇产量随循环次数增加而减小的原因可能是_______。 【答案】（1）7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6HCO或CO2+6e-+6HCO=CH3OH+6CO+H2O （2） ①. 236~250℃范围内，升高温度对反应Ⅰ的影响大于反应Ⅱ ②. 增大压强或使用对反应Ⅰ催化性更高的催化剂 ③. 0.0612 ④. 减小 （3）反应生成的甲酸将催化剂腐蚀，使催化剂活性降低 【解析】 【小问1详解】 由图可知，该装置为电解池装置，右侧多晶铜电极为阴极，水分子作用下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇和碳酸氢根离子，电极反应式为7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6HCO或CO2+6e-+6HCO=CH3OH+6CO+H2O，故答案为：7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6HCO或CO2+6e-+6HCO=CH3OH+6CO+H2O； 【小问2详解】 ①236~250℃范围内，二氧化碳平衡转化率随温度升高而下降是因为反应Ⅰ的△H＜0，升高温度平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，反应Ⅱ的△H＞0，升高温度平衡正向移动，CO2的平衡转化率升高，综合来看升高温度CO2的平衡转化率降低，说明升高温度对反应Ⅰ的影响大于反应Ⅱ，故答案为：236~250℃范围内，升高温度对反应Ⅰ的影响大于反应Ⅱ； ②反应Ⅰ是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的选择性增强，使用对反应Ⅰ催化性更高的催化剂可以加快反应Ⅰ的反应速率，可以提高单位时间内甲醇的选择性，所以一定能提高甲醇选择性的措施为增大压强或使用对反应Ⅰ催化性更高的催化剂，故答案为：增大压强或使用对反应Ⅰ催化性更高的催化剂； ③由图可知，244℃时，甲醇的选择性为58.3%，二氧化碳的转化率为10.5%，则平衡时生成的物质的量为1mol×10.5%×58.3%=0.0612mol，故答案为：0.0612； ④反应Ⅱ达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，则k正c(CO2)c(H2) =k逆c(H2O)c(CO)，整理可得：==K，该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数K增大，则增大，则减小，故答案为：减小； 【小问3详解】 由题意可知，用Co-C作催化剂，可得到含少量甲酸的甲醇，则甲醇产量随循环次数增加而减小的原因可能是反应生成的甲酸将催化剂腐蚀，使催化剂活性降低，故答案为：反应生成的甲酸将催化剂腐蚀，使催化剂活性降低。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 苏大附中2024-2025学年第一学期期中检测 高二年级化学试卷 (考试时间：75分钟 总分100分) 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27 S-32 一、选择题：(每题3分，13题共39分) 1. 下列关于化学反应速率和化学平衡的说法正确的是 A. Zn和硫酸反应制备H2，硫酸浓度越大，产生H2的速率越快 B. “酒曲”的酿酒工艺是利用催化剂使平衡正向移动的原理 C. 夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差较大 D. 葛洪所著《抱朴子》中“丹砂(HgS)烧之成水银，积变(常温混合)又还原成丹砂”，二者为可逆反应 2. 固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。如图为少量气体分子在冰表面吸附和溶解过程的示意图(图中比例为微粒个数比)，下列叙述不正确的是 A. 冰表面第一层中，以分子形式存在 B. 在冰中的电离方程式是： C. 冰表面第二层中，浓度为(设冰的密度为) D. 冰表面第三层中无分子 3. 下列有关化学用语表示正确的是 A. 已知H2的标准燃烧热为-285.8kJmol，则H2燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(1)；△H=-285.8kJ/mol B. 用惰性电极电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2++4OH-2Cu+O2↑+H2O C. H2CO3在水溶液中电离的离子方程式：H2CO3+H2OH3O++；+H2OH3O++ D. 铅蓄电池(H2SO4作电解质)充电时的阴极反应：PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O 4. 近年，我国大力加强对温室气体催化氢化合成甲醚()技术的工业化量产研究，实现可持续发展：。在不同情况下测得该反应速率如下，其中反应速率最快的是 A. B. C. D. 5. 关于如图所示各装置的叙述正确的是 A. 图1是化学能转变为电能的装置，总反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ B. 图2CH4-O2碱性燃料电池电子由a电极经NaOH溶液流向b电极 C. 图3装置可在铁件表面镀铜，CuSO4溶液浓度不变 D. 图4支撑海港码头基础的钢管桩与电源的负极相连，以防止被海水腐蚀 6. 催化还原： 。下列说法正确的是 A. 使用催化剂提高的平衡脱除率 B. 反应平衡常数 C. 该反应一定能自发进行 D. 其他条件不变，增大的用量有利于提高的转化率 7. 下列图像及有关叙述正确的是 A. 图甲为合成氨反应中，其他条件不变时，起始时用量对反应影响的曲线，则图中T1温度下a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物的转化率最高的是b点 B. 图乙表示足量锌分别与500 mL 0.1盐酸、200 mL0.1硫酸反应产生氢气的体积随时间变化的曲线 C. 图丙是恒温密闭容器中发生反应时，随反应时间变化的曲线，时刻改变的条件可能是缩小容器的体积 D. 图丁是反应 中的平衡转化率随温度、压强的变化曲线，说明X代表温度，Y代表压强，且 8. 某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，其反应热。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)，下列说法正确的是 A. B. 该化学反应的速率主要由反应②决定 C. 三个基元反应中只有③是放热反应 D. 该过程的总反应为 9. 常温下，Ka(CH3COOH)=1.76×10-5，下列相关说法不正确的是 A. 常温下，醋酸溶液中：c(H+)·c(OH-)=1×10-14 B. 将pH=2的盐酸和醋酸各1mL分别稀释至100mL，所得醋酸的pH略小 C. 向10mL0.1mol/L醋酸溶液不断加水稀释，不断增大 D. 向10mL0.1mol/L醋酸溶液中滴加5滴饱和碳酸钠溶液，逐渐增大 10. 以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如下图所示。 下列说法正确的是 A. 电解时的阳极反应为：2Cr3++6e-+7H2O=+14H+ B. 电解结束后，阴极区溶液pH升高 C. 1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗mol D. 甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离 11. 室温下，下列实验探究方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 探究方案 A 向1mL0.1mol/LKI溶液中加入1mL0.2mol·LFeCl3溶液，充分反应后，再加KSCN，观察溶液颜色变化 探究Fe3+是否完全反应 B 分别往甲：4mL0.1mol/L、乙：4mL0.2mol/L的酸性KMnO4溶液中加入2mL0.1mol/LH2C2O4溶液，记录褪色时间 探究反应物浓度对化学反应速率的影响 C 将中间裹有锌皮的铁钉放在滴有酚酞的饱和NaCl溶液中，一段时间后观察铁钉周围溶液颜色变化 铁钉能发生吸氧腐蚀 D 向K2CrO4溶液中缓慢滴加硫酸，观察溶液颜色变化 探究H+浓度对和相互转化的影响 A. A B. B C. C D. D 12. 丙烷(C3H8)催化氧化制丙烯(C3H6)的部分反应机理如图所示。下列说法正确的是 A. 该反应的催化剂为NO2 B. 增大NO的量，C3H8的平衡转化率增大 C. 由•C3H7生成丙烯的历程有2种 D. 当存在反应NO+NO2+H2O=2HONO时，最终生成的水减少 13. 催化处理焦炉气(主要成分为CO、SO2)的主要反应为 反应I：2SO2(g)＋4CO(g)=4CO2(g)＋S2(g) ∆H1＜0 反应II：SO2(g)＋3CO(g)=COS(g)＋2CO2(g) ∆H2 将一定比例的焦炉气置于密闭容器中发生反应，1分钟时的S2实际产率、S2的平衡产率及COS的平衡产率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A. ∆H2＜0 B. 从600K～900K，浓度变化对反应I平衡产率的影响大于温度变化的影响 C. 从600K～900K，平衡时SO2的浓度随温度的升高逐渐减小 D. 800K时，1分钟后S2的实际产率可能先升高后降低 二、非选择题(共61分) 14. 氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氨气合成氨。 （1）固氮一直是科学家致力研究的重要课题，有关热力学数据如下： 反应 大气固氮：N2(g)+O2(g)2NO(g) 工业固氮：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 温度/℃ 25 2000 25 350 400 450 平衡常数K 3.84×10-31 0.1 5×108 1.847 0.504 0.152 常温下，大气固氮的倾向_______工业固氮(填“大于”或“小于”)。 （2）N2(g)与H2(g)反应的能量变化如图所示，则N2(g)与H2(g)反应制备NH3(l)的热化学方程式为：_______。 （3）T℃时，在2L容密闭容器中加入1.2molN2和2molH2模拟一定条件下工业固氮[N2(g)+3H2(g)2NH3(g)]，体系中n(NH3)随时间的变化如图所示： ①前2分钟内的平均反应速率v(NH3)= _______mol/(L·min)。 ②有关工业固氮的说法正确的是_______ (选填序号)。 A．0-4min，使用催化剂可提高反应物的转化率 B．循环使用N2、H2可提高NH3的产率 C．温度控制在500℃左右有利于反应向正反应方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 ③T℃时，该反应的平衡常数为_______。 （4）①研究表明某些过渡金属催化剂可以加速氨气的分解，某温度下，用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气。测得氨气分解的初始速率(单位：mmol/min)与催化剂的对应关系如下表所示。 催化剂 Fe Pd Ru Rh Pt Ni 初始速率 0.5 1.8 7.9 4.0 2.2 3.0 不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应中的活化能最大的催化剂是_______(填化学式)。 ②催化剂的催化效率与反应物在其表面的吸附有关。N2和H2在催化剂作用下合成氨的初始阶段生成NH*的机理可能有如下两种(N*表示被吸附于催化剂表面的N)： 机理1：→2N*；→2H*；N*+H*NH* 机理2：→2N*；N*+H2(g)NH*+H(g) 上述反应均为基元反应。保持温度和N2的浓度不变，测得N2和H2在该催化剂作用下反应的初始速率与H2浓度的关系如图所示。能合理解释图中曲线变化的机理为_______(填“机理1”或“机理2”)，判断的理由是_______。 15. 硫化氢(H2S)是石油化工、煤化工等行业的废气，常用碱液进行吸收处理。 （1）25℃时，向某浓度的Na2S溶液中逐滴加入稀盐酸，溶液中S2-、HS-和H2S等含硫微粒的物质的量分数、随pH变化的关系如图所示。 ①H2S第一步电离的平衡常数Ka1(H2S)约为_______。 ②若向10 mL0.1 mol/LNa2S中滴加20 mL0.1 mol/LHCl中，该反应的化学平衡常数K=_______。 （2）①已知：H2CO3的电离平衡常数Ka1=1×10-6.3，Ka2=1×10-10.3。将过量H2S气体通入Na2CO3溶液中，发生反应的离子反应方程式为：_______。 ②已知甲酸、次氯酸的电离平衡常数Ka(HCOOH)=10-3.75、Ka(HClO)=10-7.5，相同c(H+)浓度的HCOOH和HClO溶液中：c(HCOOH)_______c(HClO)(填“＞”、“＜”或“=”)。 （3）将N2或CO2通入某含少量H2S的溶液中，可以吹出H2S研究发现，用CO2吹出H2S的效果更好，其原因是_______。 （4）我国科学家研究在活性炭催化条件下将煤气中的H2S协同脱除，部分反应机理如图所示(物质吸附在催化剂表面用*标注)。 从物质转化与资源综合利用角度分析，该过程初步达到的目的为_______。 16. 氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。(除非特别说明，本题中反应条件均为25℃) （1）甲醇制取甲醛时可获得氢气，其原理为CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)。已知部分化学键的键能数据如下表： 化学键 C-H C-O O-H C=O H-H 键能/kJ/mol 413.4 351.0 462.8 745.0 436.0 则该反应的△H=_______。 （2）以甲烷和H2O为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=165.0kJ/mol。甲烷与H2O制取氢气时，常向反应器中通入一定比例空气，其目的是_______。 （3）硼氢化钠(NaBH4)制氢 ①向NaBH4水溶液中加入催化剂Ru/NGR后，能够迅速反应，生成偏硼酸钠(NaBO2)和氢气。写出该反应的化学方程式_______。 ②上述NaBH4制氢为放热过程，该反应能自发进行的条件是_______。 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 （4）乙苯脱氢能制得H2，同时制得苯乙烯，反应原理如下： +H2(g) △H1； 实际生产过程中，通常向乙苯中掺入水蒸气，保持体系(总压为常压(101kPa)的条件下进行反应。若投料比m=1：9[m=]反应温度为600℃，下列事实不能作为该反应达到平衡的依据的是_______(填选项字母)。 a．v正(乙苯)=v逆(苯乙烯) b．容器内压强不再变化 c．容器内气体的平均相对分子质量不再变化 d．苯乙烯的体积分数不再变化 e．容器内苯乙烯与H2的物质的量之比不再变化 f．容器内气体密度不再变化 （5）氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示： 正极上的电极反应式是_______。该电池以3.2A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为_______[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5L/mol；电荷量q(C)=电流I(A)×时间(⒅)；NA=6.0×1023mol；e=1.60×10-19C]。 17. 甲醇是重要的化工基础原料，以CO2为原料制甲醇具有重要的社会价值。 （1）电化学法制甲醇。工业上采用如图所示装置电解制备甲醇，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，生成CH3OH的电极反应式为_______。 （2）CO2催化加氢制甲醇。CO2催化加氢制甲醇过程中的主要反应为 反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OHg)+H2O(g) △H=—49.2kJ/mol 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41.2kJ/mol 在恒压、n(CO2)：n(H2)投料比为1：3时，CO2平衡转化率和CH3OH平衡选择性随温度的变化如题图所示。[CH3OH选择性=×100%] ①236~250℃范围内，CO2平衡转化率随温度升高而下降的原因是_______。 ②244℃时，反应一段时间后，测得CH3OH选择性为56.8%(图中A点)，不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OH选择性的措施有_______。 ③244℃时，向密闭容器内投入1molCO2和3molH2充分反应，则平衡时生成CH3OH的物质的量为_______mol(保留小数点后4位)。 ④已知反应Ⅱ的v正=k正c(CO2)c(H2)，v逆=k逆c(H2O)c(CO)(k正、k逆为速率常数，与温度、催化剂有关)，若平衡后升高温度，则_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。 （3）CO2加氢制甲醇催化剂的研究。 用Co-C作催化剂，可得到含少量甲酸的甲醇，相同条件下，将催化剂循环使用，甲醇产量与催化剂循环次数的关系如图所示，甲醇产量随循环次数增加而减小的原因可能是_______。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $