内容正文:
(满分100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2025·广东广州期中)下列做法目的不是为了调控反应速率的是( )
A.食品包装袋中放除氧剂
B.汽车排气管上安装“催化转化器”
C.空运水果时放入冰袋
D.燃煤时加入生石灰
解析 燃煤时加入生石灰,主要作用是吸收燃烧产生的SO2等酸性气体,减少污染,而不是调控燃烧反应的速率,故选D。
答案 D
2.(2025·辽宁沈阳期中)如图装置验证NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应的物质变化与能量变化,下列说法合理的是( )
A.仪器X的名称为圆底烧瓶
B.试纸Y为湿润的蓝色石蕊试纸,实验过程中会变红
C.气球膨胀,说明NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应放热
D.实验结束,试液Z无论滴加稀盐酸还是水,气球均变小
解析 A.仪器X的名称为蒸馏烧瓶;B.氨气溶于水显碱性,试纸Y为湿润的红色石蕊试纸,实验过程中会变蓝;C.气球膨胀可能是反应产生气体(NH3)导致,不能直接证明反应放热;D.氨气极易溶于水或者盐酸,实验结束,试液Z无论滴加稀盐酸还是水,气球均变小;故选D。
答案 D
3.(2025·安徽滁州期中)对化学反应的快慢和限度进行研究,才能使化学反应更好地服务于人类需要。下列关于化学反应速率和化学平衡的说法正确的是( )
A.决定化学反应快慢的主要因素是温度,它对化学反应速率的影响最大
B.一定温度和压强下,化学反应进行的最大限度状态就是该条件下此反应的平衡状态
C.使用催化剂既可以使化学反应速率加快,又能增大反应限度,提高产率
D.对于会释放热量的反应,随着反应的进行,反应速率一定加快
解析 化学反应速率的决定因素是物质本身的性质,A错误;催化剂只能加快反应速率,不能改变平衡状态而增大反应限度,C错误;反应速率不只受温度影响,还与物质浓度等其他因素有关,D错误;故选B。
答案 B
4.根据反应:2Ag++Cu===Cu2++2Ag,设计如图所示原电池,下列说法错误的是( )
A.X可以是银或石墨
B.Y是硫酸铜溶液
C.电子从铜电极经外电路流向X电极
D.X极上的电极反应式为Ag++e-===Ag
解析 根据:2Ag++Cu===Cu2++2Ag,设计原电池时,铜为负极,X为正极,X为活泼性比Cu弱的金属或导电的非金属材料,电解质溶液Y中含有Ag+。
答案 B
5.(2025·河南郑州段考)对下列有关装置的说法正确的是( )
A.装置Ⅰ中镁为原电池的负极
B.装置Ⅱ在工作时正负极质量均增加
C.装置Ⅲ能构成原电池
D.装置Ⅳ工作时,锌筒作负极,发生还原反应,锌筒会变薄
解析 装置Ⅰ中电解质溶液为NaOH溶液,Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2,则Al为原电池的负极,Mg为正极,A错误;装置Ⅱ中Pb为负极,电极反应式为Pb+SO-2e-===PbSO4,PbO2为正极,电极反应式为PbO2+2e-+SO+4H+===PbSO4+2H2O,在工作时正负极质量均增加,B正确;装置Ⅲ中电极材料都是Zn,稀硫酸为电解质溶液,不能构成原电池,C错误;Zn筒作负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,反应中锌溶解,则锌筒会变薄,D错误。
答案 B
6.有关电化学知识的描述正确的是( )
A.CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能
B.某原电池反应为Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag,装置中一定是银作正极
C.因为铁的活动性强于铜,所以将铁、铜用导线连接后放入浓硫酸中,若能组成原电池,必是铁作负极、铜作正极
D.电解池是将电能转化为化学能的装置,利用电解可以获得普通化学方法难以制备的物质,例如金属钠
解析 CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热,但该反应不是氧化还原反应,不能把该反应设计成原电池,A错误;该电池中Cu作负极,正极的活泼性要比Cu弱,可以是Ag或者C,B错误;铁在浓硫酸中会钝化,不能持续反应,而铜可以和浓硫酸反应,则铁作正极、铜作负极,C错误。
答案 D
7.对于可逆反应:4NH3+5O24NO+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.达到平衡状态,2v正(NH3)=3v逆(H2O)
B.反应达到平衡时,反应物的转化率一定小于100%
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.单位时间内生成x mol NO的同时,消耗 x mol NH3,则反应达到平衡状态
解析 反应速率之比等于方程式的系数之比,v正(NH3)∶v逆(H2O)=2∶3,即3v正(NH3)=2v逆(H2O)时说明化学反应的正、逆反应速率是相等的,达到了化学平衡状态,A错误;可逆反应不能进行到底,即任何时候,反应物的转化率都小于100%,B正确;若增加容器体积,相当于减小压强,各物质的浓度均减小,正、逆反应速率都减小,C错误;单位时间内生成x mol NO,同时消耗x mol NH3,只表示了正反应方向,不能说明化学反应的正、逆反应速率是相等的,D错误。
答案 B
8.(2025·湖南衡阳期中)一氧化碳是合成一系列基本有机化工产品和中间体的重要原料,下列有关CO的说法正确的是( )
A.CO燃烧的能量变化如图所示
B.C和CO2在高温下生成CO的反应是放热反应
C.断裂CO和CO2中的碳氧键吸收的能量一样多
D.等质量的C燃烧生成CO2比生成CO放出的热量多
解析 CO燃烧放热,反应物的总能量大于生成物的总能量,A错误;C和CO2在高温下生成CO的反应是吸热反应,B错误;CO和CO2中的碳氧键不同,断键吸收的能量不一样多,C错误;等质量的C完全燃烧比不完全燃烧放出的能量要多,D正确。
答案 D
9.(2024·湖南高一期中)一种原电池的简易装置如图所示,NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.银是正极,溶液中的阴离子向银电极移动
B.该装置工作时,电子的移动方向为铁电极→硫酸铜溶液→银电极
C.铁是负极,电极反应式为Fe-3e-===Fe3+
D.理论上,当正极质量增加6.4 g时,外电路转移电子数目为0.2NA
解析 银是正极,有大量电子,溶液中的阳离子向银电极移动,A错误;电子的移动方向为铁电极→导线→银电极,B错误;负极电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,C错误;正极电极反应式为Cu2++2e-===Cu,质量增加6.4 g,即0.1 mol铜生成,外电路转移电子数目为N=nNA=0.2NA,D正确;故选D。
答案 D
10.(2025·天津期中)某温度下,在2 L密闭容器中进行SO2的催化氧化反应。若起始时c(SO2)=c(O2)=6 mol·L-1,经30 s达平衡,平衡时测得c(O2)=4.5 mol·L-1,则下列叙述正确的是( )
A.SO2的转化率为60%
B.用SO3表示的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1
C.平衡时总压强与起始压强之比为7∶8
D.平衡时SO2的物质的量为3 mol
解析 根据已知条件,列三段式可得:
2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)
起始/(mol·L-1) 6 6 0
转化/(mol·L-1) 3 1.5 3
平衡/(mol·L-1) 3 4.5 3 。
SO2的转化率为×100%=50%,A错误;SO3的平均反应速率v===0.1 mol·L-1·s-1,B错误;===,C正确;根据三段式可知,平衡时SO2的物质的量为3 mol/L×2 L=6 mol,D错误。
答案 C
二、选择题:本题共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,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.(2025·广东广州期中)下列关于图示对应叙述正确的是( )
A.反应:2NO2⥫⥬N2O4,t1时,v正=v逆
B.该图可表示NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O反应过程中的能量变化
C.对于2SO2+O2⥫⥬2SO3反应,实线、虚线分别表示未使用催化剂和使用催化剂时v正、v逆随时间的变化
D.箭头指示为电子方向
解析 t1s时,只能说明n(N2O4)=n(NO2),并不能说明v正=v逆,后续二者物质的量继续变化,说明未达到平衡,A错误;使用催化剂化学反应速率加快,所以正反应速率的虚线在实线的上方,C错误;故选BD。
答案 BD
12.(2025·安徽黄山期中)为了探究外界条件对H2O2分解反应速率的影响,某同学分别在三支试管中加入了相同体积的H2O2溶液,并测量收集V mL气体所需的时间,实验记录如下:
实验序号
H2O2浓度
催化剂
所用时间
①
5%
2滴1 mol·L-1FeCl3溶液
t1
②
10%
2滴1 mol·L-1FeCl3溶液
t2
③
10%
2滴1 mol·L-1CuSO4溶液
t3
下列结论错误的是( )
A.实验①②研究的是浓度对反应速率的影响
B.实验②③研究的是不同催化剂对反应速率的影响
C.若t3>t2,则说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好
D.若探究温度对反应速率的影响,该实验不宜过度加热
解析 实验①②中只有H2O2的浓度不同,则其研究的是浓度对反应速率的影响,A正确;实验②③中H2O2浓度相同,加入的催化剂不同,研究的是不同催化剂对反应速率的影响,B正确;实验②③相比,两者不仅阳离子不同,其阴离子也不同,则若t3>t2,不能说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好,C错误;过度加热会导致较多的水蒸气混入气体中,影响气体的测定,D正确。
答案 C
13.(2024·重庆育才中学高一月考)研究表明,在一定条件下,气态HCN(a)与CNH(b)两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.CNH比HCN更稳定
B.HCN(g)→CNH(g)为吸热反应且反应条件一定要加热
C.1 mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收127.2 kJ的热量
D.1 mol HCN(g)转化为1 mol CNH(g)需要吸收59.3 kJ的热量
解析 CNH的体系能量比HCN高,则HCN比CNH更稳定,A错误;该反应为吸热反应,吸热反应都需要吸收能量,但是吸收能量的方法不一定是加热,也可能是其他形式,B错误;1 mol HCN(g)转化成过渡态吸收了186.5 kJ的能量,但过渡态还有化学键的存在,所以1 mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量肯定会大于186.5 kJ,C错误;需要吸收的热量为:186.5 kJ-127.2 kJ=59.3 kJ,D正确。
答案 D
14.(2025·湖南衡阳期中)氨易液化,运输和储存方便,安全性能高。一种NH3O2燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.电极b上发生还原反应
B.电池工作时,溶液中c(OH-)会变大
C.该装置中电流方向:电极a→导线→电极b
D.电极a的电极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-
解析 由电池总反应可知,氧气得到电子发生还原反应,a为正极,氨气失去电子生成氮气发生氧化反应,b为负极,A错误;反应中生成了水,故电池工作时,溶液中c(OH-)会变小,B错误;电流由正极经导线流向负极,即电流方向为电极a→导线→电极b,C正确;电极a发生还原反应O2+2H2O+4e-===4OH-,D正确。
答案 AB
15.对水样中M的分解速率的影响因素进行研究,每次取2 L水样进行实验,在相同温度下,M的物质的量[n(M)]随时间(t)变化的有关实验数据如下图所示,下列说法正确的是( )
A.由③④得,水样中添加Cu2+,能加快M的分解速率
B.由②③得,反应物浓度越大,M的分解速率越快
C.由②④得,水样的pH越小,M的分解速率越快
D.在0~20 min内,②中M的平均分解速率为0.007 5 mol·L-1·min-1
解析 根据③④知,pH相同时,添加铜离子的,相同时间内n(M)的变化量大,则M的分解速率大,A正确;根据②③知,反应起始浓度及溶液pH都不同,两个变量,则无法判断反应速率与浓度关系,B错误;根据②④知,铜离子及溶液pH都不同,两个变量,则无法判断M的分解速率与pH关系,C错误;由题图知0~20 min内,②中M的分解速率v(M)===0.007 5 mol·L-1·min-1,D正确。
答案 AD
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(12分)(2024·河北高一段考)Ⅰ.某化学兴趣小组用如图所示装置进行实验。
(1)进行实验时,装置a中溶液变色,装置b中能闻到 ;装置a中温度计的水银液面变化是 (填“升高”或“降低”,下同);装置b中温度计的水银液面的变化是 。
(2)下列化学反应中的能量变化关系与图示相符合的是 (填字母)。
A.H2+Cl22HCl
B.天然气的燃烧
C.Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
D.C+H2O(g)CO+H2
Ⅱ.汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,生成NOx等污染大气,其中生成NO的能量变化如图所示:
(3)若反应生成2 mol NO气体,则该反应 (填“吸收”或“放出”) kJ热量,该反应的反应物的总能量 (填“大于”“等于”或“小于”)生成物的总能量。
解析 (1)在装置a中,Fe与稀硫酸的反应是放热反应,反应放出的热量使溶液温度升高;在装置b中,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl混合研磨会发生反应:Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O,因此装置b中能闻到刺激性气味;该反应是吸热反应,因此插入盛有该反应混合物烧杯的温度计水银液面会降低;
(2)根据图示可知:生成物的能量比反应物的能量高,因此该图示表示的反应类型属于吸热反应;A、B、C项中的反应是放热反应,D项中的反应是吸热反应,故选D;
(3)N2+O2===2NO,根据图示可知:反应过程中的能量变化Q=-2×632 kJ+(946+498) kJ=+180 kJ,说明形成2 mol NO会吸收180 kJ的热量;发生反应吸收热量,说明反应物的总能量小于生成物的总能量。
答案 (1)刺激性气味 升高 降低 (2)D
(3)吸收 180 小于
17.(12分)(2025·北京丰台期中)发生化学反应时,物质变化的同时常常伴随着能量变化。
(1)原电池是直接把化学能转化为电能的装置,如图所示。
①该装置中Zn、Cu、稀硫酸的作用分别是 、 、 (填字母)。
A.电极反应物 B.失电子场所
C.得电子场所 D.离子导体
②请分析该装置中电流形成的原因________________________________________
________________________________________________________________________
__________________________________________________(用化学用语及文字表述)。
(2)已知:键能是指气态分子中,1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
化学键
氢氢键
氧氧键
氢氧键
键能/(kJ·mol-1)
436
498
463
当H2和O2化合生成2 mol H2O(g)时放出能量 kJ。下列能从化学键角度正确表示该过程的能量变化示意图的是 (填字母)。
(3)请根据化学反应:2Fe3++Fe===3Fe2+设计一个原电池,在下方简单装置示意图中标明所使用的试剂。
解析 (1)①该装置为原电池,Zn作负极,失电子生成Zn2+,则Zn是电极反应物和失电子场所,故选AB;Cu是正极材料,属于得电子场所,故选C;稀硫酸中H+得电子生成氢气,离子自由移动导电,则稀硫酸是电极反应物和离子导体,故选AD;
②该装置中电流形成的原因是负极:Zn-2e-===Zn2+,正极:2H++2e-===H2↑,电子沿着导线由锌流向铜片,溶液中的阳离子向铜片(正极),阴离子向锌片(负极)移动形成闭合回路;
(2)当H2和O2化合生成2 mol H2O(g)时,需断裂2 mol H—H键、1 mol O===O键,形成4 mol O—H键,断键吸收的总能量为(436×2+498) kJ=1370 kJ,成键放出的总能量为463×4 kJ=1852 kJ,则反应放出能量482 kJ。该反应属于放热反应,反应物总能量大于生成物总能量,所以能从化学键角度正确表示该过程的能量变化示意图的是B;
(3)根据2Fe3++Fe===3Fe2+设计原电池,铁作负极材料,正极材料的活泼性比铁弱,可以用石墨;Fe3+发生还原反应生成Fe2+,则离子导体为FeCl3溶液。
答案 (1)①AB C AD ②负极:Zn-2e-===Zn2+,正极:2H++2e-===H2↑,电子沿着导线由锌流向铜片,溶液中的阳离子向铜片(正极),阴离子向锌片(负极)移动形成闭合回路 (2)482 B (3)Fe C FeCl3溶液(合理答案即可)
18.(12分)(2025·湖北黄冈段考)回答下列问题:
(1)恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13 mol,nt(NH3)=6 mol,若反应达到平衡时,混合气体总体积为716.8 L(标准状况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%。请计算a和b的值。a= ,b= 。
(2)一定条件下,在5 L密闭容器内,发生反应2NO2(g)⥫⥬N2O4(g),NO2的物质的量随时间变化如表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO2)/mol
0.040
0.020
0.010
0.005
0.005
0.005
用N2O4表示0~2 s内该反应的平均速率为 mol/(L·s);到第5 s末,NO2的转化率为 。
(3)已知:2N2O⥫⥬2N2+O2,不同温度(T)下,N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间),则T1 T2(填“>”“=”或“<”)。当温度为T1、起始压强为p0,反应至t1 min时,此时体系压强p= (用p0表示)。
解析 (1)反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13 mol,nt(NH3)=6 mol,反应生成6 mol氨气,则消耗氮气3 mol,则a=13+3=16 mol;反应达到平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标况下),物质的量为=32 mol,其中NH3的含量(体积分数)为25%,则平衡时氨气的总量为32 mol×25%=8 mol;反应达到平衡时,列三段式进行计算:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
开始/mol a b 0
转化/mol 4 12 8
平衡/mol a-4 b-12 8 ,
分析题意可知:a-4+b-12+8=32,a+b=40,故a=16,则b=24;
(2)0~2 s内,NO2物质的量变化量为0.03 mol,则v(N2O4)=v(NO2)=×=0.001 5 mol·L-1·s-1,在第5 s时,参与反应的NO2为0.035 mol,则NO2的转化率为×100%=87.5%;
(3)其他条件相同时,温度升高化学反应速率加快,N2O分解半衰期减小,由图可知,压强相同时,半衰期:T2>T1,则温度:T1>T2;设N2O起始物质的量2 mol,则t1 min时,消耗1 mol N2O,产生1 mol N2和0.5 mol O2,此时气体的总物质的量为2.5 mol,根据压强比=气体物质的量之比,可得,此时压强p=×p0=1.25p0。
答案 (1)16 24 (2)0.001 5 87.5% (3)> 1.25p0
19.(12分)某实验小组利用压强传感器,数据采集器和计算机等数字化实验设备组成数据采集系统,探究外界条件对双氧水分解速率的影响。实验装置(如图)和所完成实验编号如下。请回答下列问题。
资料显示:通常情况下,H2O2较稳定,不易分解。
实验药品:2%H2O2、5%H2O2、MnO2、FeCl3,热水、冰水。
实验编号
实验药品
催化剂
①
10 mL 2%H2O2溶液
0.2 g MnO2
②
10 mL 5%H2O2溶液
0.2 g MnO2
③
10 mL 2%H2O2溶液
无催化剂
④
10 mL 2%H2O2溶液
0.2 g MnO2
⑤
10 mL 2%H2O2溶液
0.2 g FeCl3
(1)用化学方程式表示实验原理:_______________________________________。
(2)编号①和②的实验目的是___________________________________________。
(3)编号③④⑤探究的是不同催化剂条件下双氧水的分解速率,实验结果如图所示。说明图中曲线的含义: 。结合实验条件,分析三条曲线的区别: 。
(4)模仿上述设计,完成“温度对化学反应速率的影响”的实验方案设计。
实验编号
实验药品
反应条件
解析 (1)双氧水在催化剂作用下分解为水和氧气,反应的化学方程式是2H2O22H2O+O2↑;
(2)编号①和②中双氧水的浓度不同,所以实验目的是探究浓度对反应速率的影响;
(3)编号③④⑤探究的是不同催化剂条件下双氧水的分解速率,实验结果如图所示。
根据图示,图中曲线的含义是不同催化剂对反应速率的影响不同。二氧化锰作催化剂催化效果最好,无催化剂时,双氧水稳定,不分解。
(4)探究“温度对化学反应速率的影响”,温度为变量,实验编号⑥,实验药品为10 mL 5% H2O2、0.2 g MnO2,反应条件为热水,实验②⑥比较,探究“温度对化学反应速率的影响”。
答案 (1)2H2O22H2O+O2↑
(2)探究浓度对反应速率的影响
(3)不同催化剂对反应速率的影响不同 二氧化锰作催化剂催化效果最好,无催化剂时,双氧水稳定,不分解
(4)⑥ 10 mL 5% H2O2、0.2 g MnO2 热水
20.(12分)(2024·福建福州高一期中)化学电源在日常生活中有着广泛的应用。
(1)一种以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池,工作原理如下图所示。
①电子由电极 流向电极 。
②理论上每消耗1 mol O2,可产生H2SO4质量为 g。
(2)如图所示是甲烷燃料电池的原理示意图:
①电池的正极是 (填“a”或“b”)电极,该电极的反应式为 。
②电池工作一段时间后,电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)研究人员发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电,电池的总反应方程式为5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl。
①该电池负极的电极反应式为 。
②电池中,Na+不断移动到“水”电池的 (填“正”或“负”)极。
③外电路每通过4 mol电子时,生成Na2Mn5O10的物质的量是 mol。
解析 (1)①氧气得到电子,SO2失去电子,电极a是正极,电极b是负极,电子由电极b流向电极a。
②理论上每消耗1 mol O2,转移4 mol电子,根据电子守恒可知生成2 mol硫酸,则m(H2SO4)=2 mol×98 g/mol=196 g。
(2)①通入氧气的b电极是正极,该电极的反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。
②在碱性溶液中甲烷、氧气、氢氧化钠最终转化为碳酸钠和水,因此电池工作一段时间后,电解质溶液的pH减小。
(3)①根据总反应式可知MnO2得到电子,银失去电子,因此该电池负极的电极反应式为Ag+Cl-+e-===AgCl。
②原电池中阳离子移向正极,因此该电池中,Na+不断移动到“水”电池的正极。
③根据总反应式可知生成1 mol Na2Mn5O10,转移2 mol电子,则外电路每通过4 mol电子时,生成2 mol Na2Mn5O10。
答案 (1)①b a ②196 (2)①b O2+2H2O+4e-===4OH- ②减小 (3)①Ag+Cl-+e-===AgCl ②正 ③2
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