阶段过关检测 第6章 化学反应与能量

阶段过关检测　第六章·化学反应与能量 (时间：90分钟　分值：100分) 一、选择题：本题共15小题，每题3分，共45分，每题只有一个选项符合题意。 1．(2024·广东江门期末)能量以各种不同的形式呈现在人们面前。下列说法不正确的是(　　) A．利用液氢作为火箭发射的燃料，液氢燃烧的过程实现了电能转化为化学能 B．北京冬奥会多个场馆引入光伏发电系统，该系统能将太阳能直接转化为电能 C．曹植诗句“煮豆燃豆萁，豆在釜中泣”中“燃豆萁”的过程中化学能转化为热能 D．水能、风能、潮汐能均属于可再生能源 解析：选A。液氢燃烧的过程是化学能转化为热能的过程。 2．如图为某反应的微观示意图。下列说法正确的是(　　) A．a>b B．该反应为可逆反应 C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．过程Ⅰ吸收热量，过程Ⅱ放出热量 解析：选D。无法判断该反应是吸热反应还是放热反应，故无法判断a和b的相对大小，A错误、C错误；由图可知，反应后不再存在两种单质，故该反应不是可逆反应，B错误；过程Ⅰ为化学键断裂，为吸热过程，过程Ⅱ为形成化学键，为放热过程，D正确。 3．化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是(　　) A．有能量变化是化学反应的基本特征之一 B．图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能 C．图Ⅱ所示的反应为放热反应 D．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成 解析：选B。图Ⅰ所示的装置不能形成闭合回路，不能构成原电池，化学能不能转变为电能，B项错误。 4．(2024·安徽池州期中)化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　) A．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量 B．加入催化剂，该反应放出热量增大 C．断裂2 mol AB中化学键需要吸收y kJ能量 D．1 mol A2和1 mol B2的总能量低于2 mol AB的总能量 解析：选C。由图可知该反应是放热反应，所以该反应断开化学键消耗的总能量应小于形成化学键释放的总能量，A错误；催化剂不改变反应过程的能量变化，B错误。 5．(2024·陕西咸阳检测)某电池的工作原理如图所示，阴离子交换膜只允许阴离子通过，总反应为Zn＋H2O2＋2H＋===Zn2+＋2H2O，下列说法正确的是(　　) A．石墨为电池的负极 B．电子由Zn电极经外电路流向石墨电极 C．Zn极发生还原反应 D．电池工作时，H2O2被氧化 解析：选B。右侧Zn电极为负极，左侧石墨电极为正极，A不正确；原电池工作时，电子由负极沿导线流入正极，则电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，B正确；Zn极为负极，Zn失电子发生氧化反应，C不正确；电池工作时，正极发生反应H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，H2O2得电子被还原，D不正确。 6．制备高纯硅的反应为SiCl4＋2H2Si＋4HCl，下列反应条件的改变对反应速率的影响正确的是(　　) A．适当升高温度能加快反应速率 B．减小H2的压强对反应速率没有影响 C．增大H2的浓度能减缓反应速率 D．及时移走Si固体，能增大反应速率 答案：A 7．对于室温、一定体积容器内的反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，已知2 mol SO2完全反应放出热量为196.6 kJ。下列说法正确的是(　　) A．若投入18O2参与反应，反应达平衡时18O只存在于18O2和S18O3中 B．增大容器体积能加快反应速率 C．增大O2的浓度能加快反应速率 D．一定条件下，1 mol SO2与0.5 mol O2充分反应放热98.3 kJ 解析：选C。该反应为可逆反应，反应达平衡时，18O存在于S18O2、18O2和S18O3中，A错误；增大容器体积，压强减小，反应物浓度减小，反应速率减慢，B错误；增大O2的浓度，反应物浓度增大，反应速率加快，C正确；二氧化硫与氧气的反应为可逆反应，反应不能完全，1 mol SO2与0.5 mol O2充分反应放热小于98.3 kJ，D错误。 8．在2 L的恒容密闭容器中同时进行下列两个可逆反应：①C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)；②CO(g)＋2H2O(g)⥫⥬CH3OH(g)＋O2(g)。下列叙述不能说明容器内的反应达到平衡状态的是(　　) A．容器内压强不再发生变化 B．容器内气体的密度不再发生变化 C．CH3OH的体积分数不再发生变化 D．单位时间内，消耗的CO与生成的O2的物质的量之比为1∶1 答案：D 9．小明将未经打磨的铝条放入盛有稀盐酸的密闭容器中，用压强传感器测得容器内气体压强和反应时间的变化曲线如图所示，下列分析中不正确的是(　　) A．AB段的化学反应是Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O B．A点盐酸浓度最低，C点盐酸浓度最高 C．CD段压强变化的主要影响因素是气体温度 D．D、E两点处的气体压强相等 解析：选B。AB段，气体压强基本平稳，表明没有气体生成，所以盐酸与氧化铝发生反应，化学方程式是Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，A正确；随着反应的进行，盐酸的浓度不断减小，所以A点盐酸浓度最高，C点盐酸浓度最低，B错误；铝和盐酸反应生成氢气并且放出热量，气压的增加除了生成大量氢气外还有体系温度升高的因素，后来反应停止了，气体不再生成，但气压有所减小，是因为温度降低，所以CD段压强变化的主要影响因素是气体温度，C正确；D、E两点处反应不再进行，没有气体生成，温度也保持恒定，所以气体的压强相等，D正确。 10．(2024·广东深圳联考)科学家设计了一种以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理SO2废气的电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电子由电极a流向电极b B．一段时间后，电解质溶液的pH减小 C．理论上每消耗22.4 L O2，可产生196 g H2SO4 D．电极b的电极反应式：SO2－2e－＋4OH—===＋2H2O 解析：选B。以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理SO2废气的电池，SO2发生氧化反应，故电极b为负极，a为正极。电子由电源负极b流向正极a，A错误；电池总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，故一段时间后，电解质溶液的pH减小，B正确；气体所处温度、压强未知，无法计算氧气的物质的量，C错误；溶液为酸性，故电极b的电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===＋4H＋，D错误。 11．Fe2O3/Au可用作反应CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)的催化剂。关于反应CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)的说法正确的是(　　) A．增大H2O(g)浓度能减慢反应速率 B．使用催化剂可加快反应的速率 C．使用催化剂可实现原料的100%转化 D．达到化学平衡时，正、逆反应的速率为0 答案：B 12．我国科学家设计的“海泥电池”既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．A电极为正极 B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动 C．负极的电极反应式为CH2O－4e－＋H2O===CO2＋4H＋ D．高温下微生物的蛋白质变性失活，故升温不一定能提高电池的效率 解析：选C。由图可知，A极物质由氧气转化为水，氧元素化合价降低，所以A极是正极，B极是负极，A正确；质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动，B正确；CH2O在微生物作用下与硫酸根离子反应生成CO2和HS－，并不是在负极的电极反应，负极上HS－失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为HS－－2e－===S↓＋H＋，C错误；微生物的蛋白质在高温条件下会失活，故升温不一定能提高电池的效率，D正确。 13．在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，一定条件下发生反应3A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)＋xD(g)，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定，D的浓度为0.5 mol/L，下列判断正确的是(　　) A．B的转化率为20% B．平衡时A的浓度为1.50 mol/L C．x＝1 D．达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85% 解析：选A。达到平衡时，生成了2 mol C，D的物质的量为4 L×0.5 mol/L＝2 mol， 3A(g)＋B(g) ⥫⥬ 2C(g)＋xD(g) 起始：6 mol　5 mol　　　0　　　0 转化：3 mol　1 mol　　2 mol　 x mol 平衡：3 mol　4 mol　　2 mol　 2 mol B的转化率为×100%＝20%，A对；平衡时A浓度为＝0.75 mol/L，B错；由以上分析可知x＝2，C错；反应前后气体的物质的量不变，则压强不变，D错。 14．为探究浓度、温度对化学反应速率的影响，某化学兴趣小组设计了如下实验方案： 实验 编号 反应温 度/℃ 加入0.1 mol/ L Na2S2O3溶 液的体积/mL 加入水的 体积/mL 加入0.1 mol/ L H2SO4溶 液的体积/mL 出现浑 浊所用 时间/s ① 25 2 0 2 t1 ② 25 1 a b t2 ③ 60 2 c 2 t3 下列说法错误的是(　　) A．若a＝1，b＝2，c＝0，则t3<t1<t2 B．该反应的离子方程式为＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O C．实验①中，0～t1 s的平均反应速率v(Na2S2O3)＝ mol/(L·s) D．实验②中，向试管中加入Na2S2O3溶液后，再依次加入水、H2SO4溶液 解析：选C。控制单一变量探究浓度、温度对化学反应速率的影响，故应控制除浓度、温度外的其他量一致，溶液的总体积一致，为 4 mL。实验①和②，探究浓度对化学反应速率的影响，若a＝1，b＝2，实验①中Na2S2O3溶液的浓度大，反应速率快，故t1<t2；实验①和③，探究温度对化学反应速率的影响，若c＝0，实验③中反应温度高，反应速率快，故t3<t1，A 正确。实验①中，开始出现浑浊需要的时间为t1 s，但无法确定消耗的硫代硫酸钠的量，无法计算反应速率，C错误；实验②中，向试管中加入Na2S2O3溶液后，再依次加入水、H2SO4溶液，水和H2SO4溶液的加入顺序不能颠倒，若先加入H2SO4溶液，则反应开始时，实验②的混合溶液中H2SO4溶液的浓度与实验①中的不同，D正确。 15．(2024·湖北武汉联考)在一个容积不变的2 L密闭容器中加入2 mol SO2、1 mol O2和合适的催化剂，发生反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH<0，同时研究温度对SO2的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响，如下图所示： 已知：SO2的平衡转化率＝×100%。下列说法正确的是(　　) A．合成SO3的最佳条件是加催化剂，温度为250 ℃ B．450 ℃时，若5 min达到平衡，则v(O2)＝0.09 mol·L-1·min-1 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D．SO3的生成速率：v(N)一定大于v(M) 解析：选B。加入催化剂可加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间，但250 ℃时催化效率太低，而450 ℃时的SO2平衡转化率与250 ℃时的相差不大，催化效率较高，所以合成SO3的最佳条件是加入催化剂，温度为450 ℃，A错误；450 ℃时，SO2的平衡转化率为90%，此时参加反应的SO2为2 mol×90%＝1.8 mol，若5 min达到平衡，则v(SO2)＝18 mol·L-1·min-1，由速率之比等于系数比，则v(O2)＝v(SO2)＝0.09 mol·L-1·min-1，B正确；升温，反应的正反应速率增大，逆反应速率也增大，C错误；化学反应速率随温度的升高而加快，但由M到N，催化剂的催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，D错误。 二、非选择题：本题共5小题，共55分。 16．(10分)为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图所示的三套实验装置： (1)上述三个装置中，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_________________。 ③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是_________。 (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______(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。 解析：(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，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U形管左端液面降低，右端液面升高。(3)①若M为钠，钠与水反应生成NaOH和H2，该反应是放热反应，放出的热量使大试管中温度升高，气压增大，所以右边烧杯中有气泡产生；冷却后大试管中温度降低，气压减小，右边烧杯中的导管内会形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量。有热量放出的过程不一定属于放热反应，如NaOH固体溶于水会放出热量，但是不属于放热反应。③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水吸收热量，溶于水能够吸收热量的物质有NH4NO3等。 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 ③硝酸铵(或其他合理答案) (4)Ⅰ(或Ⅱ)　放热 17．(10分)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末时，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，则： (1)用C表示10 s内正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)10 s末时，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”)。 编号 改变的条件 生成D的速率 ① 增大A的浓度 ② 使用催化剂 ③ 恒容下充入Ne (不参与体系反应) 解析：(1)v(C)＝＝0.04 mol·L-1·s-1。(2)根据化学方程式知，10 s内A转化的物质的量n(A)＝n(C)＝1.2 mol，故反应前A的物质的量浓度是＝1.5 mol·L-1。 (3)根据化学方程式知，10 s末n(D)＝n(C)＝0.8 mol，则c(D)＝＝0.4 mol·L-1。 答案：(1)0.04 mol·L-1·s-1　(2)1.5 mol·L-1　(3)0.4 mol·L-1　(4)①增大　②增大　③不变 18．(10分)已知在2 L的密闭容器中进行如下可逆反应，各物质的有关数据如下： 　　　　　　　　　aA(g)＋bB(g)⥫⥬2C(g) c(起始)/(mol·L-1)　 1.5　 1　　　　0 c(2 s末)/(mol·L-1) 0.9　　 0.8　　　0.4 请回答下列问题。 (1)该可逆反应的化学方程式可表示为__________________________________。 (2)用物质B来表示0～2 s的平均反应速率为__________。 (3)从反应开始到2 s末，A的转化率为__________。 (4)下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是______(填字母)。 A．vB(消耗)＝vC(生成) B．容器内气体的总压强保持不变 C．容器内气体的密度不变 D．vA∶vB∶vC＝3∶1∶2 E．容器内气体C的物质的量分数保持不变 (5)若平衡后改变温度，使得容器中气体的平均摩尔质量变大，则反应向______(填“反应物”或“生成物”)的方向移动。 解析：(1)从题可知，反应过程中消耗或生成的A、B、C的物质的量浓度之比等于其计量数之比，则2 s内0.6 mol/L A与0.2 mol/L B反应生成了0.4 mol/L C，则A、B、C的系数比为3∶1∶2，故化学方程式可表示为3A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)。 (2)物质B在0～2 s内的平均反应速率为＝0.1 mol·L-1·s-1。 (3)反应开始到2 s末，A的转化率为×100%＝40%。 (5)由于反应在密闭容器中进行，根据平均摩尔质量的计算公式＝可知， 气体的总质量不变，要使平均摩尔质量增大，只能减小总物质的量，该反应为系数减小的反应，故反应向生成物方向移动。 答案：(1)3A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g) (2)0.1 mol·L-1·s-1　(3)40%　(4)BE　(5)生成物 19．(12分)(2024·湖北仙桃高一统考)按要求回答下列问题： (1)如图所示是原电池的装置图。若需将反应Cu＋2Fe3+===Cu2+＋2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为_______，溶液C为________。 (2)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2-可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2-的移动方向________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为_______________________________________________________。 (3)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。 ①电池正极发生的反应式是___________________________________。 ②A是________(填化学式)。 解析：(2)燃料电池中燃料为负极，氧化剂为正极，即CO为负极，氧气为正极，根据原电池“同性相吸”，则工作时O2-的移动方向为从b到a。 答案：(1)Cu　石墨(合理均可)　FeCl3溶液(合理均可)　(2)从b到a　CO＋O2-－2e－===CO2　(3)①N2＋8H＋＋6e—===　②NH4Cl 20．(13分)按要求回答问题。 (1)如图所示，N4分子结构与白磷分子相似，呈正四面体结构。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量，断裂1 mol N≡N键吸收941 kJ热量，则1 mol N4气体转化为N2时要______(填“吸收”或“放出”)热量______kJ。 (2)某氢氧燃料电池的工作原理如图所示，a、b均为惰性电极。 ①使用时，氢气从____口通入(填“A”或“B”)。 ②b极的电极反应式为_________________________________。 ③若装置转移了0.16 mol电子，则在标准状况下需通入空气的体积为______L(设氧气占空气体积的20%)。 (3)某温度下，在2 L恒容密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)⥫⥬cC(g)＋2D(s)，其中A、B、C三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示： ①c＝______。 ②0～5 min内，用A表示的化学反应速率为_____________________。 ③下列条件能够加快化学反应速率的是______(填字母)。 a．升高温度 b．加入一定量的D c．加入合适的催化剂 解析：(1)N4(g)===2N2(g) ΔH＝6×193 kJ/mol－2×941 kJ/mol＝－724 kJ/mol，则1 mol N4气体转化为N2时要放出724 kJ热量。 (2)①根据电子流动的方向可知，a为负极，则氢气从A口通入。②b为正极，该燃料电池为碱性条件，则正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。③根据正极的电极反应可知，若装置转移了0.16 mol电子，则需要氧气0.04 mol，需要空气为0.2 mol，体积为4.48 L。 (3)①A、B物质的量减少，A、B是反应物，C物质的量增多，C是生成物，A、B、C的变化量分别为0.6 mol、0.2 mol、0.4 mol，变化量比等于系数比，则c＝2。②由图可知，0～5 min内，用A表示的化学反应速率v＝=0.06 mol·L-1·min-1。③升高温度反应速率加快，a正确；D为固体，则加入一定量的D，其浓度不变，速率不变，b错误；加入合适的催化剂，反应速率加快，c正确。 答案：(1)放出　724　(2)①A　②O2＋4e－＋2H2O===4OH－　③4.48　(3)①2　②0.06 mol·L-1·min-1　③ac 学科网（北京）股份有限公司 $$