单元检测卷（六）化学反应与能量-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019 双选）

单元检测卷（六）　化学反应与能量 （时间：90分钟　满分：100分） （本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！） 一、选择题（本题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意） 1．（2024·河北唐县高一期末）下列生产、生活的过程中，化学能主要转化为热能的是(　　) A．用燃气灶烧菜 B．加热碳酸氢钠晶体制取纯碱 C．高炉炼铁 D．用电热毯取暖 答案：A 解析：A.用燃气灶烧菜，燃气燃烧时，化学能主要转化为热能，A项符合题意；B.加热碳酸氢钠晶体制取纯碱是吸热反应，热能转化为化学能，B项不符合题意；C.高炉炼铁涉及的主要方程式为Fe2O3＋3CO2Fe ＋ 3CO2，该反应为吸热反应，热能转化为化学能，C项不符合题意；D.用电热毯取暖，电能转化为热能，D项不符合题意。 2．据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的激光装置，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 答案：D 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。 3．（2023·辽宁建平县实验中学高一期末）下列装置能构成原电池的是(　　) 答案：B 解析：A.没有形成闭合回路，所以不能构成原电池，A错误；B.有自发进行的氧化还原反应、活泼性不同的电极、电解质溶液和闭合回路，符合原电池的构成原理和条件，B正确；C.四氯化碳不是电解质溶液，C错误；D.没有形成闭合回路，所以不能构成原电池，D错误。 4．（2024·安徽马鞍山高一期末）在一定的条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A．t1时刻，v正>v逆 B．t2时刻，反应达到平衡状态 C．t3时刻，正、逆反应速率均为零 D．t3时刻，反应处于平衡状态 答案：C 解析：A.根据图像可知：t1时刻，反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率， A正确；B.根据图像可知：在t2时刻，正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，B正确；C.根据图像可知：在t3时刻，反应达到平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，但反应速率不为0，C错误；D.根据图像可知t3时刻，正反应速率等于逆反应速率，则反应处于平衡状态，D正确。 5．（2023·辽宁大连八中高一检测）下列图示与对应的叙述相符的是(　　) A．图甲代表浓H2SO4稀释过程中体系的能量变化 B．图乙表示反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量 C．图丙表示白磷比红磷稳定 D．图丁表示CO与H2O的反应过程与能量变化的关系 答案：D 解析：A.浓硫酸稀释是物理变化不是化学变化，没有反应物和生成物，A错误；B.图乙中反应物的能量低于生成物的能量，该反应为吸热反应，说明反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B错误；C.从图丙中可知，相同质量和状态的白磷能量高于红磷，则红磷更加稳定，C错误；D.CO与H2O反应生成CO2和H2的反应为吸热反应，图丁中所示能量变化正确，D正确。 6．（2024·安徽蚌埠高一期末）某学生用如图装置研究原电池原理，下列说法错误的是(　　) A．图③中Zn片增重质量与Cu棒减轻质量的比为65∶64 B．图②电子从Zn极经外电路转移到Cu极 C．图①中Cu棒上没有气体产生 D．图②与图③中正极产物的质量比为1∶32时，Zn棒减轻的质量相等 答案：A 解析：A.图③是原电池装置，锌做负极失电子生成锌离子，铜做正极，溶液中铜离子得到电子生成铜，锌电极减轻，铜电极增重，故A错误；B.②图是原电池，活泼金属锌是负极，铜是正极，所以电子由Zn沿导线流向Cu，故B正确；C.装置图①是化学腐蚀，锌和稀硫酸发生反应生成氢气，铜和稀硫酸不反应，图①中铜棒上没有气体产生，故C正确；D.图②与图③中负极电极反应为Zn－2e－===Zn2+，图②中正极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，图③中正极电极反应为Cu2+＋2e－===Cu，正极生成物质量比为1∶32时，依据电子守恒计算两个原电池中电子转移相同，所以反应的锌的质量相同，故D正确。 7．（2024·合肥高一期中）已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．该反应吸收的能量为E1－E2 C．该图可表示为酸和碱的反应图像 D．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量 答案：C 8．（2023·河北唐山高一期末）实验室模拟工业合成氨，N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。恒温恒容密闭容器中能说明该反应达到平衡状态的是(　　) A．v正(N2)＝3v逆(H2) B．容器内压强保持不变 C.体系内气体的密度保持不变 D．N2、H2和NH3的体积分数之比为1∶3∶2 答案：B 解析：A.反应速率之比等于化学计量数之比，v正(N2)＝3v逆(H2)时，正、逆反应速率不相等，没有达到平衡状态，A不符合题意；B.该反应是反应前后气体分子数改变的化学反应，物质的量与压强成正比，则混合气体的压强不随时间的变化而变化，达到平衡状态，B符合题意；C.容器体积和气体总质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡，C不符合题意；D.N2、H2和NH3的体积分数之比为1∶3∶2，不能说明正、逆反应速率相等，不能判断平衡状态，D不符合题意。 9．（2023·辽宁锦州高一期末）质量均为m g的铁片、铜片和1 L 0.2 mol/L的CuSO4溶液组成的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a和b用导线连接时，电子通过电解质溶液转移到铜片上 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2+－2e－===Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成黄色 D．a和b用导线连接后，当电路中通过0.2 mol电子时，理论上铁片与铜片的质量差为12 g 答案：D 解析：A.a和b用导线连接时为原电池，电子由负极Fe经过导线流向正极Cu，不能进入溶液中，A错误；B.a和b用导线连接时为原电池，Cu作正极，正极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，B错误；C.a和b用导线连接时为原电池，Fe作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2+，a和b不用导线连接时，Fe与CuSO4反应为Cu2+＋Fe===Cu＋Fe2+，溶液均从蓝色变成浅绿色，C错误；D.a和b用导线连接时为原电池，负极反应式为Fe－2e－===Fe2+，正极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，当电路中有0.2NA个电子通过时，溶解Fe为0.1 mol，生成Cu为0.1 mol，即溶解5.6 g Fe，生成6.4 g Cu，理论上铁片与铜片的质量差为5.6 g＋6.4 g ＝12 g，D正确。 10．化学能与热能、电能等能量相互转化，关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(　　) A.图1所示的装置能将化学能变为电能 B．图2所示的反应为吸热反应，可表示铝热反应的能量变化 C．对于放热反应H2＋Cl22HCl，化学能只转化为热能 D．由图3可得，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成NO(g)过程中吸收180 kJ能量 答案：D 解析：A.图1所示的装置中，两烧杯内溶液没有用盐桥连接，不能形成闭合回路，不能形成原电池，所以不能将化学能转化为电能，A错误；B.图2所示的反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，可表示铝热反应的能量变化，B错误；C.对于放热反应H2＋Cl22HCl，化学能转化为热能的同时，还有一部分化学能转化为光能等，C错误；D.由图3可得，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)过程中，ΔH＝(946＋498－2×632) kJ·mol-1＝＋180 kJ·mol-1，所以该反应吸收180 kJ能量，D正确；故选D。 二、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意） 11．（2023·安徽亳州高一期末）有M、N、P、E、F五种金属，已知：①M＋N2+===N＋M2+；②M、P用导线连接并放入硫酸溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接并放入E的硫酸盐溶液中，其中一极的电极反应式为E2+＋2e－===E；④P、F组成原电池时，F发生氧化反应。则这五种金属的还原性顺序是(　　) A．E＞P＞F＞M＞N B．E＞N＞M＞P＞F C．P＞F＞N＞M＞E D．F＞P＞M＞N＞E 答案：D 解析：①M＋N2+===N＋M2+，则金属性：M＞N；②M、P用导线连接并放入硫酸溶液中，M表面有大量气泡逸出，M为正极，P为负极，则金属性：P＞M；③N、E用导线连接并放入E的硫酸盐溶液中，其中一极的电极反应式为E2+＋2e－===E，则N溶解，说明金属性：N＞E；④P、F组成原电池时，F发生氧化反应，则F为负极，说明金属性：F＞P，因此这五种金属的还原性顺序是F＞P＞M＞N＞E，故D符合题意。 12．（2023·河北唐县高一期末）某实验小组为探究影响H2O2分解的因素设计表中实验，下列有关说法错误的是(　　) 序号 溶液 温度 时间（收集50 mL O2） ① 10 mL 15% H2O2溶液 25 ℃ 160 s ② 10 mL 30% H2O2溶液 25 ℃ 120 s ③ 10 mL 15% H2O2溶液 50 ℃ 50 s ④ 10 mL 15% H2O2溶液＋1 mL 5% FeCl3溶液 50 ℃ 20 s A．实验①和②，可探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响 B．实验①和③，可探究温度对H2O2分解速率的影响 C．实验①和④，可探究催化剂对H2O2分解速率的影响 D．由上述实验可知，增大H2O2浓度、升高温度都能加快H2O2分解速率 答案：C 解析：A.实验①和②，变量为H2O2溶液浓度，可探究浓度对反应速率的影响，A正确；B.实验①和③，变量为温度，可探究温度对反应速率的影响，B正确；C.实验①和④相比，实验中加入的FeCl3溶液导致两组中H2O2的浓度略有差别，且二者温度不同，不能探究催化剂对反应速率的影响，C错误；D.通过实验数据及前面的分析可知，增大浓度、升高温度都能加快反应速率，D正确。 13．下列四个常用电化学装置的叙述错误的是(　　) A．图Ⅰ所示电池中，电子从锌片流出 B．图Ⅱ所示干电池中锌皮作负极 C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电过程中硫酸溶液浓度减小 D．图Ⅳ所示电池中正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 答案：D 解析：A.图Ⅰ所示电池中，Zn为负极，Cu为正极，电流从铜片流出，进入锌片，电子从锌片流出，故A正确；B.图Ⅱ所示干电池中，锌发生失电子的氧化反应，则锌皮作负极，故B正确；C.铅酸蓄电池是可充电电池，为二次电池，放电时电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，消耗硫酸，则硫酸溶液浓度减小，故C正确；D.图Ⅳ所示电池为氢氧酸性燃料电池，正极上O2得电子生成H2O，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故D错误。 14．一定温度下，向容积为2 L的恒容密闭容器中投入一定量的气体A和B发生如下反应：3A(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)，A和B的物质的量浓度随时间变化如图所示，12 s时生成C的物质的量为1.2 mol。下列说法正确的是(　　) A．若2 s时升高反应温度，v正增大，v逆减小 B．b∶c＝1∶3 C．m点时v正＝v逆 D．12 s时容器内的压强为起始压强的 答案：BD 解析：根据转化浓度之比等于化学计量数之比得：0.6∶0.2∶0.6＝3∶b∶c，则b＝1，c＝3。A.升高反应温度，v正增大，v逆也增大，A错误；B.b∶c＝1∶3，B正确；C.m点还未达到平衡状态，v正≠v逆，C错误；D.恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比等于浓度之比，起始容器内气体的总物质的量浓度为(0.8＋0.5) mol/L＝1.3 mol/L，12 s时容器内气体总物质的量浓度为(0.2＋0.3＋0.6) mol/L＝1.1 mol/L，故12 s时容器内的压强为起始压强的，D正确。 15．在一定温度下，将等物质的量的A和B两种气体混合于2 L恒容密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)⥫⥬xC(g)＋2D(g)，2 min末该反应达平衡，生成0.8 mol D，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率是0.1 mol·(L·min)-1。下列判断正确的是(　　) A．x＝1 B．2 min内B的反应速率为0.2 mol·(L·min)-1 C．A的转化率为50% D．混合气体的密度不变或平均相对分子质量不变，都可以表明该反应已达到平衡状态 答案：AC 解析：已知C的平均反应速率是0.1 mol·(L·min)-1，Δn(C)＝v×t×V＝0.1 mol·(L·min)-1×2 min×2 L＝0.4 mol，Δn之比等于化学计量数之比，故x＝1，A正确；v(B)＝＝＝0.1 mol·(L·min)-1，B错误；由题意分析知，A、B起始物质的量均为2.4 mol，A的转化率为×100%＝50%，C正确；ρ＝，气体质量是定值，容器体积恒定，因此混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，＝，气体质量是定值，但气体的物质的量是变量，平均相对分子质量不变，因此可以说明达到平衡状态，D错误。 三、非选择题（本题包括5小题，共60分） 16.（8分）Ⅰ.某温度时，在一个10 L恒容容器中，X、Y、Z均为气体，三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据填空： (1)该反应的化学方程式为__________________________。 (2)反应开始至2 min，以气体X表示的平均反应速率为　　　　　　。 (3)平衡时容器内气体的压强与起始时比　　　　（填“变大”“变小”或“不变”，下同），混合气体的密度与起始时比　　　　。 (4)a mol X与b mol Y的混合气体发生上述反应，反应到某时刻各物质的量恰好满足：n(X)＝n(Y)＝2n(Z)，则原混合气体中a∶b＝　　　　。 Ⅱ.在恒温恒压的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比。 (5)一定能证明2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)达到平衡状态的是　　　　　　　（填序号，下同）。 (6)一定能证明NH2COONH4(s)⥫⥬CO2(g)＋2NH3(g)达到平衡状态的是　　　　　。 答案：(1)3X＋Y⥫⥬2Z　 (2)0.015 mol·L-1·min-1　 (3)变小　不变　(4)7∶5　(5)②③④　(6)③ 解析：Ⅰ.(1)根据图像可知，X和Y的物质的量减小，说明是反应物，Z的物质的量增大，说明是生成物，化学反应速率之比等于化学计量数之比，同时间、同体积，物质的量变化之比等于化学计量数之比，即三者物质的量的变化为(1－0.7)∶(1－0.9)∶0.2＝0.3∶0.1∶0.2＝3∶1∶2，反应的化学方程式为3X＋Y⥫⥬2Z。(2)v(X)＝ mol·L-1·min-1＝0.015 mol·L-1·min-1。(3)根据化学方程式可知，平衡时容器内气体的压强与起始时相比变小；各组分都是气体，容积不变，气体的质量不变，因此反应前后气体密度不变。 (4)设X的变化量为3x mol，则： 　　　　　　 　3X　　＋　Y⥫⥬2Z 起始量/mol　　　　 a　　　 　b　 　0 变化量/mol 3x x 2x 某时刻量/mol a－3x b－x 2x 因n(X)＝n(Y)＝2n(Z)，则有a－3x＝4x，b－x＝4x，解得a＝7x，b＝5x，因此a∶b＝7x∶5x＝7∶5。 Ⅱ.(5)①反应在恒温恒压下进行，因此压强不变不能说明反应达到平衡状态，错误；②各组分都是气体，气体质量不变，是恒压状态，容器的体积减小，因此密度不变能说明反应达到平衡状态，正确；③正反应方向气体物质的量减少，因此总物质的量不变时，说明反应达到平衡状态，正确；④根据M＝，各组分都是气体，气体质量不变，正反应气体物质的量减小，因此当M不变时，说明反应达到平衡状态，正确；⑤各反应物或生成物的反应速率之比始终等于化学计量数之比，不能说明反应达到平衡状态，错误。(6)①反应在恒温恒压下进行，因此压强不变不能说明反应达到平衡状态，错误；②只有生成物中有气体，且体积比固定，因此密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，错误；③正反应气体物质的量增加，因此总物质的量不变，说明反应达到平衡状态，正确；④只有生成物中有气体，且体积比固定，因此混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，错误；⑤反应物是固体，不能表示反应速率，只有生成物中有气体，且体积比固定，因此生成物的反应速率之比等于化学计量数之比不能说明反应达到平衡状态，错误。 17．（12分）回答下列问题。 (1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H2＋O2===2H2O。已知该反应为放热反应，如图能正确表示该反应中能量变化的是　　　　（填“A”或“B”）。 从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表： 化学键 H—H O==O H—O 键能/(kJ/mol) 436 496 463 则生成1 mol水可以放出热量　　　　kJ。 (2)以下反应：①木炭与水制备水煤气；②氯酸钾分解；③炸药爆炸；④酸与碱的中和反应；⑤生石灰与水作用制熟石灰；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl；⑦气态水液化，属于放热反应的有：　　　　（填序号）。 (3)分别按图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中Ⓐ为电流表。请回答下列问题： ①以下叙述中，正确的是　　　　（填字母）。 A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生 C．两烧杯中溶液pH均增大 D．产生气泡的速率甲中比乙中慢 E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu F．乙溶液中SO向铜片方向移动 ②乙中能量转化的主要形式为__________________________________________。 ③在乙装置中，如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液，铜电极的电极反应式是________________________________________________________________________， 当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为　　　　g。 答案：(1)A　242　(2)③④⑤ (3)①CD　②化学能转化为电能　③Cu2+＋2e－===Cu　8.125 解析：(1)由题图可知，A中反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，断裂2 mol H2中的化学键吸收2×436 kJ热量，断裂1 mol O2中的化学键吸收496 kJ热量，共吸收(2×436＋496) kJ＝1 368 kJ热量，形成4 mol H—O键释放4×463 kJ＝1 852 kJ热量，2 mol H2在氧气中燃烧生成水的反应放热484 kJ/mol，生成1 mol水可以放出热量242 kJ；(2)常见的放热反应有：所有的燃烧、所有的中和反应、金属和酸的反应、金属与水的反应、大多数化合反应、铝热反应等，故属于放热反应的是③④⑤；(3)①A.甲没有形成闭合回路，不能形成原电池，故A错误；B.铜为金属活动性顺序表H之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面没有气泡产生，故B错误；C.两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，溶液的pH均增大，故C正确；D.乙能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲中比乙中慢，故D正确；E.原电池电子由负极经外电路流向正极，乙形成原电池，Zn为负极，Cu为正极，则电流方向Cu→Zn，故E错误；F.原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极，乙溶液中硫酸根向锌片方向移动，故F错误。故答案为CD；②乙形成闭合回路，形成原电池，将化学能转化为电能；③在乙装置中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，Cu2+在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，n(Zn)＝n(e－)＝0.125 mol，m(Zn)＝0.125 mol×65 g/mol＝8.125 g。 18．（12分）化学反应速率和限度与生产、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的反应速率之比为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　　　　。 答案：(1)①2～3　该反应是放热反应，此时间段温度较高且盐酸浓度较大，反应速率最快　 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 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、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，此时间段温度较高且盐酸浓度较大，反应速率最快。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不符合题意；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，符合题意；D项，加入CuSO4溶液，形成原电池，反应速率加快，且影响生成氢气的量，符合题意。(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其化学计量数之比，则反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)⥫⥬2Z(g)。③2 min内Y的转化率＝×100%＝×100%＝10%。 19．（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。 答案：(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，所以将10 mol N2(g)和足量H2(g)混合，使其充分反应，消耗的N2一定小于10 mol，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，不能说明各物质的浓度保持不变，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，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2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，当转移2 mol电子时，消耗氧气的物质的量为0.5 mol，在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1＝11.2 L。 20．（14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＋2CO⥫⥬2CO2＋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 答案：(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电极为负极，电极上NO失电子发生氧化反应生成NO2。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由题表数据可知，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为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，容器内的温度会变化，当温度不再变化时，说明反应已达到平衡状态，A能说明；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，B能说明；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，C不能说明；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，D不能说明。 学生用书第69页 学科网（北京）股份有限公司 $$