精品解析：上海市徐汇区2025-2026学年高一下学期期末考试 化学试题

2025学年第二学期期末参考样卷 高一化学 考生注意： 1.本卷满分100分，时间60分钟。 2.不定项选择题，每题有1～2个正确选项，只有1个正确选项的，多选不得分，有2个正确选项的，漏选1个得一半分，错选不得分；其他选择题，每题只有1个正确选项。 相对原子质量：H-1 C-12 O-16 S-32 Cl-35.5 Fe-56 一、认识碳族元素 元素周期表是研究和学习物质性质的重要工具。碳族元素中硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)及其化合物在生活、生产中有着广泛的用途。 1. 根据如图元素周期表所示的硅元素数据，不能获得信息是________。 14 Si 硅 3s23p2 28.08 A. 硅元素的相对原子质量 B. 硅某种核素的中子数 C. 硅元素在元素周期表中的位置 D. 硅原子中的质子数 2. 氟化硅(SiF4)用于生产纯硅，用萤石制取氟化硅的化学方程式： (1)写出CaF2的电子式________。 (2)反应物中有两种元素在元素周期表中同周期相邻，比较这两种元素简单离子的半径大小：________＞________(用离子符号表示)。 3. 锗(Ge)位于硅元素同主族的下一周期，下列叙述正确的是________。(不定项) A. 单质锗可作半导体材料 B. 锗的常见价态为+6 C. 锗的最高价氧化对应水化物酸性强于硅酸 D. 热稳定性：GeH4＜SiH4 铜和锡是人类很早就开始运用的金属单质。下图是锡原子的结构示意图。 4. 锡元素在周期表中的位置为________。 5. 白锡质地坚固，可用于制造锡器。而灰锡质地松散，则不能。 已知：Sn(s，白锡)=Sn(s，灰锡) 将灰锡转化为白锡，需要________(选填“吸收”或“放出”)能量。 6. 锡石(主要成分为SnO2)冶炼金属锡的原理为。下列相关说法正确的是________。(不定项) A. 锡能与硝酸反应生成H2 B. 锡具有延展性和金属光泽 C. 该反应能说明碳的非金属性大于锡 D. SnO2发生还原反应 7. SnO2能溶于NaOH溶液反应生成六羟基合锡酸钠，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________。 SnO2还能溶于强酸，则SnO2是________氧化物。 二、铁及其化合物 FeCl3在水中能转化为Fe(OH)3胶体，因此可用于净水。 8. 用氯化铁晶体()配制氯化铁溶液。 (1)应称量________g。 (2)需要的定量仪器是电子天平和________。 9. Fe(OH)3胶体在一定条件下能稳定存在的主要原因是________。 A. Fe(OH)3无法发生电离 B. 胶体粒子的直径大于100nm C. 能产生丁达尔现象 D. 胶体粒子带同种电荷 将铁粉、活性炭、氯化钠和水混合可制成暖贴中的药剂。该药剂放置到完全冷却后，其中主要含有氧化铁、活性炭、氯化钠和水。 10. 暖贴药剂中的物质，属于强电解质的是________。 A. 铁粉 B. 活性炭 C. 氯化钠 D. 水 11. 失效的暖贴药剂可制取绿矾()，方案如下图所示，每一步骤均充分反应。 (1)滤渣b是________。(写物质名称) (2)写出步骤②中发生反应的离子方程式________________________________________________。 (3)“多步操作”中依次包含：________、________、过滤、洗涤、烘干。 (4)设计实验证明制得的绿矾中是否含有氯离子。________________________________________ 用称量质量的方法探究绿矾()受热脱水的产物。在N2的氛围中加热一定质量的绿矾，固体残留率()与温度的关系如下图所示。 12. 若在空气中加热绿矾，导致的后果是________________________。 13. 根据上述实验数据，x=________。(取整数) 三、消毒剂 消毒液是液态的消毒剂，常用于家庭和公共场所的消毒。通过电解饱和食盐水可制备消毒液，装置如下图所示。 14. 石墨电极b处生成的气体是________。 A. H2 B. Cl2 C. O2 D. HCl 15. 该消毒液的有效成分是________________。 高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效的消毒剂，其制备方法有多种。 16. 可先制备高铁酸钠，其原理为，该反应中Na2O2________。 A. 是氧化剂 B. 是还原剂 C. 既是氧化剂又是还原剂 D. 既不是氧化剂也不是还原剂 17. 再向Na2FeO4溶液中加入浓KOH溶液，充分搅拌，析出K2FeO4固体，写出该反应的离子方程式________________________________________________。 实验室中用氯气制备高铁酸钾的装置如下图所示。 18. 装置B用于除去Cl2中的HCl，其中应加入的试剂是________。 A. 澄清石灰水 B. 饱和食盐水 C. 浓硫酸 D. 乙醇 19. 装置C中发生的反应为，其中物质X的化学式是________。 20. 装置D的作用是________________________________。 21. 实验室中还可以用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气，配平该反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目________________。 22. 若用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气，上述装置中不再需要使用的仪器是________________。 23. 已知氧化性强弱关系：(碱性)＜(酸性)＜(酸性)。高铁酸钾对含高浓度的废水消毒时，需要在碱性条件下进行，其原因是________________________。 四、天然气 天然气(主要成分为甲烷)是清洁能源，其利用方式可以是燃烧，也可制成燃料电池。 24. 甲烷燃烧过程中能量变化的趋势是________。 A. B. C. D. 25. 下列化学方程式正确，且属于大气中形成酸雨的途径是________。 A. B. C. D. 下图为甲烷燃料电池的示意图，使用不同的离子导体，则发生不同的电极反应，如下表所示。 酸性甲烷燃料电池(离子导体为稀硫酸) 碱性甲烷燃料电池(离子导体为KOH溶液) 石墨电极a 石墨电极b 26. KOH中含有的化学键是________________。 27. 下列关于甲烷燃料电池的分析中，正确的是________________。(不定项) A. 酸性甲烷燃料电池工作时，向石墨电极b迁移 B. 酸性甲烷燃料电池工作时，电子从石墨电极a经导线流向石墨电极b C. 碱性甲烷燃料电池工作时，石墨电极b作正极 D. 碱性甲烷燃料电池工作时，将电能转化为化学能 28. 酸性甲烷燃料电池中的总反应为________________。 29. 相同条件下，碱性甲烷燃料电池使用空气比使用氧气释放出的总电量少，原因是________________________________________________________________________________。 30. 若在标准状况下，石墨电极a处通入700 mL CH4，装置中转移了个电子。 (1)理论上，石墨电极b处消耗O2________mol。 (2)CH4的利用率为________。 五、工业合成氨 工业合成氨反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。其反应的原理为： 31. 为加快合成氨的反应速率，且单位体积内活化分子百分数增加，改变的条件为________。 A. 降低温度 B. 增加反应物的浓度 C. 使用催化剂 D. 增大压强 32. 如图是工业合成氨反应的速率-时间图像，在时刻改变某一条件，到时重新达到平衡，判断时刻可能改变条件是________。 A. 使用催化剂 B. 升高温度 C. 增大压强 D. 减小N2浓度 33. 符合合成氨工业生产实际的是________。 A. 增大N2的浓度有利于提高其平衡转化率 B. 温度选择500℃有利于平衡正移 C. 催化剂能提高反应物的平衡转化率 D. 将氨气液化分离会使逆反应速率减慢 34. 恒容、一定温度下条件下，能说明合成氨反应达到平衡状态的是________。 A. N2与H2不再转化为NH3 B. C. 混合气体密度保持不变 D. 混合气体的平均摩尔质量不变 工业上合成氨的原料H2通常使用焦炭(主要成分为C)和水蒸气反应制取。涉及的化学方程式如下表所示： 化学方程式 焓变 ① ② ③ 35. 一定温度下，体积为2 L的密闭容器中发生反应①，t min后容器中气体密度从0.12 g/L变化为0.15 g/L，计算________(用含 的代数式表示)。 36. 以为催化剂，反应②催化过程可分为两步，表示如下： 第一步： 第二步：…… 写出第二步反应的化学方程式________________________________________________。 37. 在不同温度，制取氢气的各反应达到平衡时气体的组成如下图所示。升温过程中混合体系内H2O的百分含量下降的原因是________________________________________________。 合成氨工厂以“水煤气”和N2为原料，采用两段间接换热式绝热反应器，由进气口充入一定量含CO、H2、H2O、N2的混合气体，在反应器A进行合成氨，反应器B中主要发生的反应②，装置如图所示。 38. 图中a处气体的温度________300℃。 A. ＞ B. ＜ C. = D. 不能确定 39. 从能量转化、化学平衡的角度说明上述装置中热交换器的作用。 ____________________________________________________________________________________。 40. 一定的温度和压强下，在10 L的恒容密闭容器中，通入物质的量之比1：3的N2和H2，一段时间后，测得，NH3的物质的量分数为0.20，已知该温度下的合成氨平衡常数。通过计算说明此时合成氨是否已达到化学平衡状态？ ____________________________________________________________________________________。 41. 我国科学家研制出双催化剂，通过光辐射产生温差，能巧妙地解决合成氨工业中温度对反应速率和平衡转化率影响的矛盾。其催化合成氨机理如下图所示(*表示吸附状态)。 根据图示简述该催化剂可以实现合成氨高速率、高产率的原因。____________________________________________________________________________________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025学年第二学期期末参考样卷 高一化学 考生注意： 1.本卷满分100分，时间60分钟。 2.不定项选择题，每题有1～2个正确选项，只有1个正确选项的，多选不得分，有2个正确选项的，漏选1个得一半分，错选不得分；其他选择题，每题只有1个正确选项。 相对原子质量：H-1 C-12 O-16 S-32 Cl-35.5 Fe-56 一、认识碳族元素 元素周期表是研究和学习物质性质的重要工具。碳族元素中硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)及其化合物在生活、生产中有着广泛的用途。 1. 根据如图元素周期表所示的硅元素数据，不能获得信息是________。 14 Si 硅 3s23p2 28.08 A. 硅元素的相对原子质量 B. 硅某种核素的中子数 C. 硅元素在元素周期表中的位置 D. 硅原子中的质子数 2. 氟化硅(SiF4)用于生产纯硅，用萤石制取氟化硅的化学方程式： (1)写出CaF2的电子式________。 (2)反应物中有两种元素在元素周期表中同周期相邻，比较这两种元素简单离子的半径大小：________＞________(用离子符号表示)。 3. 锗(Ge)位于硅元素同主族的下一周期，下列叙述正确的是________。(不定项) A. 单质锗可作半导体材料 B. 锗的常见价态为+6 C. 锗的最高价氧化对应水化物酸性强于硅酸 D. 热稳定性：GeH4＜SiH4 铜和锡是人类很早就开始运用的金属单质。下图是锡原子的结构示意图。 4. 锡元素在周期表中的位置为________。 5. 白锡质地坚固，可用于制造锡器。而灰锡质地松散，则不能。 已知：Sn(s，白锡)=Sn(s，灰锡) 将灰锡转化为白锡，需要________(选填“吸收”或“放出”)能量。 6. 锡石(主要成分为SnO2)冶炼金属锡的原理为。下列相关说法正确的是________。(不定项) A. 锡能与硝酸反应生成H2 B. 锡具有延展性和金属光泽 C. 该反应能说明碳的非金属性大于锡 D. SnO2发生还原反应 7. SnO2能溶于NaOH溶液反应生成六羟基合锡酸钠，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________。 SnO2还能溶于强酸，则SnO2是________氧化物。 【答案】1. B 2. ①. ②. ③. 3. AD 4. 第五周期第ⅣA族 5. 吸收 6. BD 7. ①. ②. 两性 【解析】 【1题详解】 元素周期表单元格中，左上角数字为原子序数（即质子数），右上角为元素符号，中间为元素名称，下方数字为元素的相对原子质量，由于相对原子质量是该元素各同位素相对质量的平均值，因此无法直接从中得出某种具体核素的中子数，故选B； 【2题详解】 (1)为离子化合物，由钙离子（）和氟离子（）构成，其电子式为； (2)反应物中同周期且相邻的元素是第二周期的O和F，相应的简单离子分别为和，它们的核外电子排布相同（均为10电子结构），对于核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径：； 【3题详解】 A．锗位于元素周期表中金属与非金属的交界处，可作半导体材料，A正确； B．锗位于元素周期表第ⅣA族，最外层有4个电子，常见化合价为+2、+4价，B错误； C．同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，故锗的最高价氧化对应水化物酸性弱于硅酸，C错误； D．非金属性：Si > Ge，非金属性越强，其简单氢化物越稳定，故热稳定性：，D正确； 故选AD； 【4题详解】 根据锡原子的结构示意图可知，锡原子核外有5个电子层，最外层有4个电子，则锡元素位于元素周期表第五周期第ⅣA族； 【5题详解】 已知白锡转化为灰锡的反应热 ，为放热反应；则灰锡转化为白锡为吸热反应，因此需要吸收能量； 【6题详解】 A．硝酸具有强氧化性，金属与硝酸反应一般生成氮氧化物，不生成氢气，A错误； B．锡属于金属单质，具有金属的通性，如良好的延展性和金属光泽，B正确； C．该反应体现了在高温下，碳的还原性强于锡，不能用于比较非金属性强弱，C错误； D．反应中里Sn元素的化合价由+4价降低为0价，得到电子被还原，发生还原反应，D正确； 故选BD； 【7题详解】 与溶液反应生成六羟基合锡酸钠，根据质量守恒定律，反应物中还应有水参与，配平后的化学方程式为；既能与强碱溶液反应生成盐和水，又能与强酸溶液反应生成盐和水，符合两性氧化物的定义，因此它是两性氧化物。 二、铁及其化合物 FeCl3在水中能转化为Fe(OH)3胶体，因此可用于净水。 8. 用氯化铁晶体()配制氯化铁溶液。 (1)应称量________g。 (2)需要的定量仪器是电子天平和________。 9. Fe(OH)3胶体在一定条件下能稳定存在的主要原因是________。 A. Fe(OH)3无法发生电离 B. 胶体粒子的直径大于100nm C. 能产生丁达尔现象 D. 胶体粒子带同种电荷 将铁粉、活性炭、氯化钠和水混合可制成暖贴中的药剂。该药剂放置到完全冷却后，其中主要含有氧化铁、活性炭、氯化钠和水。 10. 暖贴药剂中的物质，属于强电解质的是________。 A. 铁粉 B. 活性炭 C. 氯化钠 D. 水 11. 失效的暖贴药剂可制取绿矾()，方案如下图所示，每一步骤均充分反应。 (1)滤渣b是________。(写物质名称) (2)写出步骤②中发生反应的离子方程式________________________________________________。 (3)“多步操作”中依次包含：________、________、过滤、洗涤、烘干。 (4)设计实验证明制得的绿矾中是否含有氯离子。________________________________________ 用称量质量的方法探究绿矾()受热脱水的产物。在N2的氛围中加热一定质量的绿矾，固体残留率()与温度的关系如下图所示。 12. 若在空气中加热绿矾，导致的后果是________________________。 13. 根据上述实验数据，x=________。(取整数) 【答案】8. ①. 2.705 ②. 容量瓶 9. D 10. C 11. ①. 活性炭 ②. 、 ③. 蒸发浓缩 ④. 冷却结晶 ⑤. 取少量制得的绿矾溶于水，加入过量的稀硝酸和溶液，静置后取上层清液，滴加溶液，若产生白色沉淀，则说明含有氯离子。 12. 绿矾中的会被空气中的氧气氧化，导致脱水产物不纯 13. 4 【解析】 【8题详解】 配制浓度为的氯化铁溶液，需要的物质的量为。的摩尔质量为，故应称量其质量为。 配制一定物质的量浓度的溶液，必须使用容量瓶作为定容仪器。 【9题详解】 A．是弱电解质，能发生微弱电离，但并不是其能稳定存在的主要原因，A不符合题意； B．胶体粒子的直径介于1-100 nm之间，但并不是其能稳定存在的主要原因，B不符合题意； C．胶体产生丁达尔效应与其稳定性无关，C不符合题意； D．胶体能够稳定存在的主要原因是胶体粒子带有同种电荷，相互排斥，从而不易发生聚沉，D符合题意； 故选D。 【10题详解】 A．铁粉是单质，既不是电解质也不是非电解质，A不符合题意； B．活性炭是单质，既不是电解质也不是非电解质，B不符合题意； C．氯化钠在水溶液中能完全电离，属于强电解质，C符合题意； D．水只能微弱电离，属于弱电解质，D不符合题意； 故选C。 【11题详解】 (1)失效的暖贴中的氧化铁与稀硫酸反应溶解，氯化钠溶于水，而活性炭既不与稀硫酸反应也不溶于水，故过滤后得到的滤渣b为活性炭。 (2)步骤①中加入了过量稀硫酸，故滤液a中含有生成的和过量的。加入过量铁粉后，铁与铁离子、氢离子均发生反应，离子方程式为、。 (3)从可溶性盐溶液中获取带有结晶水的晶体，常规的“多步操作”依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干。 (4)检验需要使用溶液，但绿矾中含有大量的（微溶会产生沉淀干扰）和（能与发生氧化还原反应生成银沉淀干扰）。因此，必须先加入过量稀硝酸将氧化，并加入过量溶液将完全沉淀，取上层清液再滴加溶液来检验。 【12题详解】 具有较强的还原性，若在空气中加热，极易被空气中的氧气氧化为，从而导致测得的脱水产物不纯，影响实验结果。 【13题详解】 的相对分子质量为。根据图像可知，当温度达到时，固体残留率为，此时残留固体的相对分子质量为。设此时固体成分为，则有，解得。 三、消毒剂 消毒液是液态的消毒剂，常用于家庭和公共场所的消毒。通过电解饱和食盐水可制备消毒液，装置如下图所示。 14. 石墨电极b处生成的气体是________。 A. H2 B. Cl2 C. O2 D. HCl 15. 该消毒液的有效成分是________________。 高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效的消毒剂，其制备方法有多种。 16. 可先制备高铁酸钠，其原理为，该反应中Na2O2________。 A. 是氧化剂 B. 是还原剂 C. 既是氧化剂又是还原剂 D. 既不是氧化剂也不是还原剂 17. 再向Na2FeO4溶液中加入浓KOH溶液，充分搅拌，析出K2FeO4固体，写出该反应的离子方程式________________________________________________。 实验室中用氯气制备高铁酸钾的装置如下图所示。 18. 装置B用于除去Cl2中的HCl，其中应加入的试剂是________。 A. 澄清石灰水 B. 饱和食盐水 C. 浓硫酸 D. 乙醇 19. 装置C中发生的反应为，其中物质X的化学式是________。 20. 装置D的作用是________________________________。 21. 实验室中还可以用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气，配平该反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目________________。 22. 若用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气，上述装置中不再需要使用的仪器是________________。 23. 已知氧化性强弱关系：(碱性)＜(酸性)＜(酸性)。高铁酸钾对含高浓度的废水消毒时，需要在碱性条件下进行，其原因是________________________。 【答案】14. A 15. 16. C 17. 18. B 19. 20. 吸收尾气中的多余Cl2​​，防止污染环境 21. 22. 酒精灯 23. 酸性条件下氧化性强，能够氧化废水中的，自身被消耗；碱性条件下​​氧化性较弱，不会氧化，可以稳定存在，因此需要在碱性条件下进行 【解析】 【分析】实验室利用与浓盐酸反应制取时，发生反应为，故制取时选择A装置；B装置饱和溶液除去中混有的HCl，用C装置制取，用D（）装置处理尾气。 【14题详解】 石墨电极b连接电源负极，为电解池阴极，阴极上水电离出的得电子生成，因此b处生成气体为​，故答案为A。 【15题详解】 电解饱和食盐水制备消毒液时，阳极生成的​会与阴极生成的反应：，消毒液的有效成分为次氯酸钠（）。 【16题详解】 中O为−1价，反应中部分O化合价升高为0价（生成），部分O化合价降低为−2价（进入化合物、），因此​既是氧化剂又是还原剂，故答案为C。 【17题详解】 的溶解度更小，因此​与反应生成，离子方程式为。 【18题详解】 ​在饱和食盐水中溶解度很小，HCl极易溶于饱和食盐水，因此用饱和食盐水除去​中的HCl，故答案为B。 【19题详解】 根据原子守恒，反应前后原子总数相等，计算可得6个X共含6个K、6个Cl，因此X为KCl。 【20题详解】 有毒，会污染空气，浓可以与反应，吸收尾气中未反应的，防止污染环境。 【21题详解】 从+7价降为+2价，每个得；每个​由2个−1价Cl生成，共失，双线桥法表示为。 【22题详解】 高锰酸钾与浓盐酸常温下即可反应生成氯气，原装置中MnO2​制氯气需要加热，因此不再需要酒精灯加热。 【23题详解】 酸性条件下氧化性强，能够氧化废水中的，自身被消耗；碱性条件下​​氧化性较弱，不会氧化，可以稳定存在，因此需要在碱性条件下进行。 四、天然气 天然气(主要成分为甲烷)是清洁能源，其利用方式可以是燃烧，也可制成燃料电池。 24. 甲烷燃烧过程中能量变化的趋势是________。 A. B. C. D. 25. 下列化学方程式正确，且属于大气中形成酸雨的途径是________。 A. B. C. D. 下图为甲烷燃料电池的示意图，使用不同的离子导体，则发生不同的电极反应，如下表所示。 酸性甲烷燃料电池(离子导体为稀硫酸) 碱性甲烷燃料电池(离子导体为KOH溶液) 石墨电极a 石墨电极b 26. KOH中含有的化学键是________________。 27. 下列关于甲烷燃料电池的分析中，正确的是________________。(不定项) A. 酸性甲烷燃料电池工作时，向石墨电极b迁移 B. 酸性甲烷燃料电池工作时，电子从石墨电极a经导线流向石墨电极b C. 碱性甲烷燃料电池工作时，石墨电极b作正极 D. 碱性甲烷燃料电池工作时，将电能转化为化学能 28. 酸性甲烷燃料电池中的总反应为________________。 29. 相同条件下，碱性甲烷燃料电池使用空气比使用氧气释放出的总电量少，原因是________________________________________________________________________________。 30. 若在标准状况下，石墨电极a处通入700 mL CH4，装置中转移了个电子。 (1)理论上，石墨电极b处消耗O2________mol。 (2)CH4的利用率为________。 【答案】24. A 25. A 26. 离子键、共价键（或极性共价键） 27. BC 28. 29. 空气中含有，会与电解质反应，消耗了电解质 30. ①. 0.05 ②. 80% 【解析】 【24题详解】 甲烷燃烧是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量。化学反应的发生需要先吸收能量达到活化状态（即存在活化能峰值），随后释放能量生成产物，故图A符合该能量变化趋势。 故选A 。 【25题详解】 A．亚硫酸被空气中的氧气氧化为硫酸，是大气中形成酸雨的重要途径之一，且化学方程式正确； B．二氧化硫与水反应应生成，方程式错误； C．硫燃烧应生成，方程式错误； D．二氧化碳溶于水生成碳酸，这是正常雨水呈弱酸性的原因，pH>5.6，不属于酸雨形成的途径； 故选A 。 【26题详解】 是由和构成的离子化合物，阴阳离子之间存在离子键；在内部，O原子和H原子之间通过共价键（极性共价键）结合。故KOH中含有离子键和共价键。 【27题详解】 甲烷燃料电池中，通入甲烷的石墨电极a发生氧化反应，为负极；通入氧气或空气的石墨电极b发生还原反应，为正极。 A．原电池工作时，阴离子（如）应向负极（电极a）迁移，A错误； B．电子从负极（电极a）流出，经外电路导线流向正极（电极b），B正确； C．碱性甲烷燃料电池工作时，石墨电极b通入氧气发生还原反应，作正极，C正确； D．燃料电池属于原电池，工作时将化学能转化为电能，D错误。 因此选BC。 【28题详解】 酸性甲烷燃料电池中，负极为甲烷失电子生成二氧化碳，正极反应为氧气得电子，两极反应联立可得总反应方程式：。 【29题详解】 碱性甲烷燃料电池的离子导体为溶液，由于空气中含有，会与反应生成碳酸钾和水，从而消耗了电解质，导致电池内阻增大、性能下降，释放的总电量减少。 【30题详解】 无论在酸性还是碱性燃料电池中，正极均是1分子得到4个电子，即消耗转移电子。装置中转移了个电子（即电子），理论上石墨电极b处消耗的物质的量为 。 根据负极反应可知，完全反应转移电子。当转移电子时，实际参与反应的的物质的量为 。标准状况下通入（即）的总物质的量为 。因此，的利用率为 。 五、工业合成氨 工业合成氨反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。其反应的原理为： 31. 为加快合成氨的反应速率，且单位体积内活化分子百分数增加，改变的条件为________。 A. 降低温度 B. 增加反应物的浓度 C. 使用催化剂 D. 增大压强 32. 如图是工业合成氨反应的速率-时间图像，在时刻改变某一条件，到时重新达到平衡，判断时刻可能改变条件是________。 A. 使用催化剂 B. 升高温度 C. 增大压强 D. 减小N2浓度 33. 符合合成氨工业生产实际的是________。 A. 增大N2的浓度有利于提高其平衡转化率 B. 温度选择500℃有利于平衡正移 C. 催化剂能提高反应物的平衡转化率 D. 将氨气液化分离会使逆反应速率减慢 34. 恒容、一定温度下条件下，能说明合成氨反应达到平衡状态的是________。 A. N2与H2不再转化为NH3 B. C. 混合气体密度保持不变 D. 混合气体的平均摩尔质量不变 工业上合成氨的原料H2通常使用焦炭(主要成分为C)和水蒸气反应制取。涉及的化学方程式如下表所示： 化学方程式 焓变 ① ② ③ 35. 一定温度下，体积为2 L的密闭容器中发生反应①，t min后容器中气体密度从0.12 g/L变化为0.15 g/L，计算________(用含 的代数式表示)。 36. 以为催化剂，反应②催化过程可分为两步，表示如下： 第一步： 第二步：…… 写出第二步反应的化学方程式________________________________________________。 37. 在不同温度，制取氢气的各反应达到平衡时气体的组成如下图所示。升温过程中混合体系内H2O的百分含量下降的原因是________________________________________________。 合成氨工厂以“水煤气”和N2为原料，采用两段间接换热式绝热反应器，由进气口充入一定量含CO、H2、H2O、N2的混合气体，在反应器A进行合成氨，反应器B中主要发生的反应②，装置如图所示。 38. 图中a处气体的温度________300℃。 A. ＞ B. ＜ C. = D. 不能确定 39. 从能量转化、化学平衡的角度说明上述装置中热交换器的作用。 ____________________________________________________________________________________。 40. 一定的温度和压强下，在10 L的恒容密闭容器中，通入物质的量之比1：3的N2和H2，一段时间后，测得，NH3的物质的量分数为0.20，已知该温度下的合成氨平衡常数。通过计算说明此时合成氨是否已达到化学平衡状态？ ____________________________________________________________________________________。 41. 我国科学家研制出双催化剂，通过光辐射产生温差，能巧妙地解决合成氨工业中温度对反应速率和平衡转化率影响的矛盾。其催化合成氨机理如下图所示(*表示吸附状态)。 根据图示简述该催化剂可以实现合成氨高速率、高产率的原因。____________________________________________________________________________________。 【答案】31. C 32. B 33. D 34. D 35. 36. 37. 反应①是吸热反应，升温平衡正向移动，大量消耗H2O(g)；反应②是放热反应，升温平衡逆向移动，生成少量H2O(g)；升温时反应①消耗H2O的影响占主导，因此H2O的百分含量下降 38. A 39. 从能量转化角度，热交换器可以将反应放出的热量传递给需要加热的反应物，实现能量的循环利用，提高能源利用率；从化学平衡角度，降低进入反应器的反应物温度，使反应②正向进行，提高H2的产率。 40. 合成氨反应方程式：， ， 设初始N2为xmol，H2为3xmol；生成0.8molNH3，消耗N2 0.4mol、H21.2mol。 总物质的量：， 由，解得x=1.2。 各物质浓度： 计算浓度商： 已知K=0.152，Qc>K，反应逆向进行，未达到化学平衡状态； 41. N≡N在“热Fe”表面易于断裂，有利于提高合成氨反应的速率；“冷Ti”低于体系温度，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率 【解析】 【分析】本大题以工业合成氨可逆反应 为研究载体，围绕化学反应速率与化学平衡两大核心内容层层设问。合成氨正反应放热、气体分子总数减小，题目先辨析活化分子、速率 — 时间图像、平衡移动方向与平衡状态判定等基础概念；再结合体系质量变化开展反应速率定量计算，补充催化分步反应方程式；随后结合温度对平衡组成的影响解释平衡移动规律，联系工业换热设备分析热量利用与平衡调控；接着通过三段式计算浓度商，对比平衡常数判断反应所处阶段；最后结合新型催化剂结构，分析催化剂兼顾高反应速率与高产率的原理。 【31题详解】 A．降低温度，会减小活化分子的数目和百分数，反应速率变慢，A错误； B．增加反应物的浓度，单位体积内活化分子的数目增加，但活化分子的百分数不变，B错误； C．使用催化剂，可以降低反应活化能，有利于增大活化分子的数目和百分数，使得有效碰撞的概率增大，反应速率加快，C正确； D．增大压强，单位体积内活化分子的数目增加，但反应的活化能不变，D错误； 故选C； 【32题详解】 合成氨反应为，由图象可知t1时刻改变外界条件，正逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动； A．催化剂同等程度改变反应速率，平衡不移动，A错误； B．正反应放热，升高温度，正逆反应速率都增大，平衡逆向移动，B正确； C．增大压强，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，C错误； D．减小 N2浓度，平衡逆向移动，但正逆反应速率都减小，D错误。 故选B； 【33题详解】 工业合成氨是用氮气、氢气在催化剂作用下高温高压反应生成氨气，反应为气体体积减小的放热反应； A．增大N2的浓度平衡正向移动，但N2的转化率降低，A错误； B．工业合成氨是放热反应，温度选择500℃有利于保证催化剂活性，提高反应速率，但并不利于平衡正向移动，不符合氨工业生产实际，B错误； C．催化剂不能提高反应物的平衡转化率，C错误； D．将NH3液化分离，就相当于减小生成物的浓度，化学平衡向正向移动，反应物浓度降低，正反应速率降低，符合生产实际，D正确； 故选D； 【34题详解】 A．合成氨反应是可逆反应，反应达到平衡时，正、逆反应速率，氮气和氢气依然转化为氨气，A错误； B．根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，反应达到平衡时，，而不是B 错误； C．反应在恒容密闭容器中进行，混合气体的质量和体积都不变，密度始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故C 错误； D．反应前后气体分子数改变，混合气体的物质的量改变，质量不变，所以平均摩尔质量保持不变时，说明反应达到平衡状态，故D 正确； 故选D； 【35题详解】 反应①：，容器体积V=2L，固体C参与反应，气体总质量增加，密度变化反映气体质量变化。气体密度变化： 气体增加总质量： 质量差：每消耗 ，消耗固体C(s) 进入气体，气体增重12g。 设反应消耗物质的量为x： 反应速率： 【36题详解】 根据盖斯定律，总反应=第一步反应+第二步反应，因此第二步反应=总反应-第一步反应，故第二步方程式为； 【37题详解】 反应① （吸热），升温平衡正向移动，大量消耗H2O；反应② （放热），升温平衡逆向移动，生成少量H2O；反应①正向消耗水蒸气的程度远大于反应②逆向生成水蒸气的程度，整体体系中H2O不断被消耗，百分含量下降。 【38题详解】 反应器 B 中发生反应②： ，该反应放热；进入反应器 B 的气体初始温度为，反应放热使体系温度升高，因此 a 处回流气体温度大于；故选A； 【39题详解】 能量转化角度：合成氨反应放热，反应器 A 出口高温气体携带大量余热，热交换器回收该热量，预热进入反应器 A 的低温原料气，充分利用反应余热，减少外部供热，节约能源、降低生产成本。 化学平衡角度：① 预热原料至催化剂活性适宜温度，加快合成氨反应速率；② 高温原料气换热降温后送入反应器 B，反应②为放热反应，低温利于平衡正向移动，更彻底除去原料中的CO，提高H2利用率；同时降低末端出口温度，便于后续分离NH3； 【40题详解】 合成氨反应方程式：， ， 设初始N2为xmol，H2为3xmol；生成0.8molNH3，消耗N2 0.4mol、H21.2mol。 总物质的量：， 由，解得x=1.2。 各物质浓度： 计算浓度商： 已知K=0.152，Qc>K，反应逆向进行，未达到化学平衡状态； 【41题详解】 N2较稳定，断裂N≡N键需要较多的能量，合成氨反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，N≡N在“热Fe”表面易于断裂，有利于提高合成氨反应的速率；“冷Ti”低于体系温度，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $