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2020年高中化学 第2章 化学反应与能量 章末综合测评2(含解析)新人教版必修2.doc

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1、章末综合测评(二)(满分:100 分 时间:60 分钟)可能用到的相对原子质量:H1 C12 N14 O16 Na23 P31 S32 Cl35.5 Cu64 Ag108 Ba137 一、选择题(本题包括 12 小题,每小题 4 分,共 48 分。每小题只有 1 个选项符合题意)1可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是()A上图是太阳能光伏发电原理图,图中 A 极为正极 B风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源 C推广可再生能源有利于经济可持续发展 D

2、光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能 解析 在原电池的外电路中,电流由正极流向负极,由图中的电流方向可判断 A 极为负极,A错误;风能、太阳能、生物质能在短时间内能形成,属于可再生能源,B 正确;推广可再生能源有利于经济可持续发展,C 正确;光伏电池发电是将光能直接转化为电能,D 正确。答案 A 2如图所示,E1393.5 kJ,E2395.4 kJ,下列说法正确的是()A1 mol 石墨完全转化为金刚石需吸收 1.9 kJ 热量 B石墨和金刚石之间的转化是物理变化 C金刚石的稳定性强于石墨 D1 mol 金刚石具有的总能量高于 1 mol CO2的总能量 解析 石墨转化为金刚石的过程中

3、有旧化学键的断裂也有新化学键的生成,属于化学变化,B项错误;根据图示可知,1 mol 石墨和 1 mol O2(g)具有的总能量低于 1 mol 金刚石和 1 mol O2(g)具有的总能量,可见 1 mol 石墨的能量低于 1 mol 金刚石的能量,故石墨比金刚石稳定,C 项错误;石墨转化为金刚石需吸收的热量E2E1395.4 kJ393.5 kJ1.9 kJ,A 项正确;由图可知,1 mol 金刚石和 1 mol O2(g)的总能量高于 1 mol CO2(g)的总能量,D 项错误。答案 A 3.对于放热反应 ZnH2SO4=ZnSO4H2,下列叙述正确的是()A.反应过程中的能量关系可用

4、如图表示 B.1 mol Zn 的能量大于 1 mol H2的能量 C.若将其设计为原电池,则锌作正极 D.若将其设计为原电池,当有 32.5 g Zn 溶解时,正极放出的气体一定为 11.2 L 解析 由于该反应是一个放热反应,依据能量守恒原理可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,反应过程中的能量关系与题中图像相符,A 项正确;反应物、生成物各有两种,无法确定 Zn 和 H2所含能量的高低,B 项错误;若将其设计为原电池,则锌作负极,C 项错误;因未指明温度、压强等条件,故正极放出的气体体积不确定,D 项错误。答案 A 4.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理化

5、学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,反应的总方程式为 2CuAg2O=Cu2O2Ag。下列有关说法正确的是()A.2 mol Cu 与 1 mol Ag2O 的总能量低于 1 mol Cu2O 与 2 mol Ag 具有的总能量 B.负极的电极反应式为 2Cu2OH2e=Cu2OH2O C.测量原理示意图中,电流方向从 Cu 流向 Ag2O D.电池工作时,OH向正极移动 解析 由题意知,该装置组成了原电池,反应过程中化学能转化为电能,反应物的总能量高于生成物的总能量,A 项错误;Cu 在反应中失电子,为原电池的负极,故电流方向为 Ag2OCu,C 项错误;电池工

6、作时,电池内部 OH移向负极,D 项错误。答案 B 5.在一定条件下,将 3 mol A 和 1 mol B 两种气体混合于容积为 2 L 的恒容密闭容器中,发生如下反应:3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。2 min 末该反应达到平衡,测得生成 0.8 mol D和 0.4 mol C。下列判断不正确的是()A.x1 B.2 min 时,A 的浓度为 0.9 molL1 C.2 min 内 A 的平均反应速率为 0.3 molL1min1 D.B 的转化率为 60%解析 根据三段式法计算:3A(g)B(g)xC(g)2D(g)起始量/mol3100变化量/mol1.20.40.40.8平

7、衡量/mol1.80.60.40.8 因为各物质的变化量之比等于化学计量数之比,所以 x1,A 正确;2 min 时,c(A)1.8 mol2 L0.9 molL1,B 正确;v(A)1.2 mol2 L2 min0.3 molL1min1,C 正确;B 的转化率为0.4 mol1 mol 100%40%,D 错误。答案 D 6在一定温度下,容器内某一反应中 M、N 的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示,下列表述正确的是()A化学方程式:2MN Bt2时,正逆反应速率相等,达到平衡 Ct3时,正反应速率大于逆反应速率 Dt1时,N 的浓度是 M 浓度的 2 倍 解析 由图像可知 N 为反应物

8、,M 为生成物,然后找出在相同时间段内变化的 M、N 的物质的量之比(与是否达平衡无关)以确定 M、N 在化学方程式中的化学计量数之比,即该反应的化学方程式是:2NM。t2时刻 M、N 的物质的量相等,但此时 M、N 的物质的量仍在发生变化,反应未达到平衡状态,因此正反应速率不等于逆反应速度。t3时刻及 t3时刻之后,M、N 的物质的量不再改变,证明已达平衡状态,此时正、逆反应速率相等。答案 D 7我国首创的海洋电池以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,电池总反应为 4Al3O26H2O=4Al(OH)3。下列说法不正确的是()A正极反应为 O22H2O4e=4OH B电池工作时,电流由

9、铝电极沿导线流向铂电极 C以网状的铂为正极,可增大其与氧气的接触面积 D该电池通常只需要更换铝板就可继续使用 解析 根据电池总反应可知,铝板作负极,电极反应式为 Al3e3OH=Al(OH)3,铂网作正极,氧气在正极上发生反应,电极反应式为 2H2OO24e=4OH,故 A 项正确;原电池工作时,电流由正极铂电极沿导线流向负极铝电极,故 B 项错误;网状的铂可以增大其与氧气的接触面积,加快反应速率,C 项正确;Al 作负极,工作时失电子而损耗,故该电池只需更换铝板便可继续使用,D 项正确。答案 B 8为了探究影响化学反应速率的因素,甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下四个实验,下列叙述不正确的

10、是()A将质量相同、形状相同的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应,二者反应速率相等 B在相同条件下,等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应,大理石粉反应更快 C将浓硝酸分别放在冷暗处和强光下,发现光照可以加快浓硝酸的分解 D两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热两支试管,产生氧气的速率不同 解析 影响化学反应速率的因素有很多,外界因素中除浓度、压强、温度、催化剂等因素外,光、固体颗粒大小、超声波等因素也能影响化学反应速率。A 项中由于镁的活泼性比铝强,故镁与盐酸反应比铝与盐酸反应要快得多。答案 A 9下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的

11、是()AH2(g)Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变 B2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变 CCaCO3(s)CO2(g)CaO(s)恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变 D3H2(g)N2(g)2NH3(g)反应体系中 H2与 N2的物质的量之比保持 31 解析 A 项,该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变,即 Br2的百分含量保持不变,反应处于平衡状态;B 项,该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变,说明 NO2和 N2O4的物质的量保持不变,反应处于平衡状态;C 项,该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变,

12、说明 CO2的质量保持不变,反应处于平衡状态;D 项,对于化学反应 3H2(g)N2(g)2NH3(g),如果开始时加入的物质的物质的量之比是 n(H2)n(N2)31 的混合气体,或加入的是纯 NH3,在反应从开始到化学平衡状态,始终是 n(H2)n(N2)31,因此,n(H2)n(N2)31 的状态不一定是平衡状态。答案 D 10在密闭容器中进行反应:X2(g)3Y2(g)2Z(g),其中 X2、Y2、Z 的起始浓度分别为 0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是()Ac(Z)0.5 molL1 Bc(Y2)0.5 m

13、olL1 Cc(X2)0.2 molL1 Dc(Y2)0.6 molL1 解析 若反应向正反应方向进行,0.1 molL1 X2 与 0.3 molL1 Y2 完全转化可生成 0.2 molL1 Z,这表明平衡时 Z 的浓度应小于 0.4 molL1;若反应向逆反应方向进行,0.2 molL1 Z 全部分解转化生成 0.1 molL1 X2和 0.3 molL1 Y2,这表明平衡时 X2的浓度应小于0.2 molL1,Y2的浓度应小于 0.6 molL1。答案 B 11.将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度

14、下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。下列可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是()A.2v(NH3)v(CO2)B.密闭容器中总压强不变 C.密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变 解析 未指明正、逆反应速率,故 A 错误;可变体积的反应,密闭容器中总压强不变,说明达到平衡,故 B 正确;生成物中 NH3和 CO2的物质的量之比一定为 21,故混合气体的平均摩尔质量、NH3的体积分数均为定值,选项 C、D 错误。答案 B 12燃料电池是一种新型电池,它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能,氢氧燃料电池的电极反应

15、如下:X 极:O22H2O4e=4OH;Y 极:2H24OH4e=4H2O 下列判断正确的是()AX 是正极,发生氧化反应 B该电池可用稀硫酸作为电解质溶液 C供电时 Y 极附近的酸性减弱 D使用时若生成 1 mol H2O 则转移 2 mol 电子 解析 X 极发生还原反应,A 不正确;由 Y 极电极反应式可知,电池应用碱液作电解质溶液,OH被消耗,酸性增强,B、C 都不正确;X、Y 两极反应式加和为:2H2O4e2=2H2O,每生成1 mol H2O 转移 2 mol 电子。答案 D 二、非选择题(本题包括 4 小题,共 52 分)13.(14 分)某温度时,在 2 L 的密闭容器中,X、

16、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题:(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为 _。(2)反应从开始至 2 min,用 Z 的浓度变化表示的平均反应速率 v(Z)_。(3)2 min 后反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时_(填“增大”“减小”或“不变”下同);混合气体的密度_。(4)将 a mol X 与 b mol Y 的混合气体通入 2 L 的密闭容器中并发生上述反应,反应到某时刻各物质的物质的量恰好满足:n(X)n(Y)n(Z),则原混合气体中 ab_。(5)下列措施能加快反应速率的是_(填序号,下同)。A.恒压时充入 He

17、B.恒容时充入 He C.恒容时充入 X D.及时分离出 Z E.升高温度 F.选择高效的催化剂(6)下列说法正确的是_。A.升高温度改变化学反应的限度 B.已知正反应是吸热反应,升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢 C.化学反应的限度与时间长短无关 D.化学反应的限度是不可能改变的 E.增大 Y 的浓度,正反应速率加快,逆反应速率减慢 解析(1)由图像可知,02 min 内随着反应的进行,X、Y 的物质的量不断减少,X、Y 为反应物,Z 的物质的量不断增加,Z 为生成物。由各物质转化的物质的量:X 为 0.3 mol,Y 为0.1 mol,Z 为 0.2 mol,可知化学方程式中 X、Y、

18、Z 的化学计量数之比为 312,则化学方程式为 3XY2Z。(2)反应从开始至 2 min,用 Z 的浓度变化表示的平均反应速率 v(Z)0.2 mol2 min2 L0.05 molL1min1。(3)在恒容、密闭容器中,混合气体的质量不变,随着反应的进行,气体的总物质的量变小,根据 Mmn,则 2 min 时反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时增大;根据mV,混合气体的体积和质量不变,混合气体的密度不变。(4)根据上述分析,反应的化学方程式为 3XY2Z,根据三段式法解题,假设反应至某时刻时 Y 已转化 n mol,3XYZ起始量/molab0变化量/mol3nn2n某时

19、刻的量/mola3nbn2n 根据题意:bn2n,b3n;a3n2n;a5n,则 ab53。(5)A 项,恒压时充入 He,导致气体体积增大,各物质的浓度降低,化学反应速率减慢;B 项,恒容时充入 He,各物质的浓度不变,化学反应速率不变;C 项,恒容时充入 X,导致反应物浓度增大,化学反应速率加快;D 项,及时分离出 Z,导致生成物浓度降低,化学反应速率减慢;E 项,升高温度能加快化学反应速率;F 项,选择高效的催化剂能加快化学反应速率。(6)任何化学反应都有热效应,升高温度,平衡发生移动,所以升温能改变化学反应限度,A正确;升高温度,正、逆反应速率均加快,B 错误;化学反应的限度与时间长短

20、无关,C 正确;改变外界条件,例如升高温度,平衡发生移动,所以化学反应的限度是可以改变的,D 错误;增大 Y 的浓度,正反应速率加快,逆反应速率也加快,E 错误。答案(1)3XY2Z(2)0.05 molL1min1(3)增大 不变(4)53(5)CEF(6)AC 14(14 分)下图是将 SO2 转化为重要的化工原料 H2SO4的原理示意图。请回答下列问题:(1)该装置将_能转化为_能,电流方向为_(填“ba”或“ab”)。(2)催化剂 b 表面 O2发生_反应,其附近酸性_(填“增强”、“不变”或“减弱”)。(3)催化剂 a 表面的电极反应式:_。(4)若得到的硫酸浓度仍为 49%,则理论

21、上参加反应的 SO2与加入的 H2O 的质量比为_。解析(1)该装置没有外加电源,是一个原电池,把化学能转化为电能,电流方向与电子流向相反,所以电流方向为 ba。(2)由图示可看出,电子由 a 表面转移到 b 表面,因此 a 表面发生氧化反应,由题意 SO2转化为 H2SO4发生氧化反应,因此催化剂 a 表面 SO2发生氧化反应,催化剂 b 表面 O2发生还原反应生成 H2O,消耗 H,其附近酸性减弱。(3)催化剂 a 表面是 SO2失去电子生成硫酸,电极方程式为 SO22H2O2e=SO24 4H。(4)催化剂 a 处的反应为:SO22H2O2e=SO24 4H,催化剂 b 处的反应为:12

22、O22H2e=H2O,总方程式为:SO2H2O12O2=H2SO4,设加入的 SO2为 x g,H2O 为 y g,则生成硫酸的质量为x g18 gmol164 gmol1,反应后水的质量为 yx g18 gmol164 gmol1,根据硫酸的浓度仍为 49%,可以求得 xy815。答案(1)化学 电 ba(2)还原 减弱(3)SO22H2O2e=SO24 4H(4)815 15(14 分)经研究知 Cu2对 H2O2分解也具有催化作用,为比较 Fe3和 Cu2对 H2O2分解的催化效果,某研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。回答相关问题:(1)定性分析:如图甲可通过观察_,定 性

23、比 较 得 出 结 论。有 同 学 提 出 将 FeCl3 改 为 Fe2(SO4)3 更 为 合 理,其 理 由 是_,写出 H2O2在二氧化锰催化作用下发生反应的化学方程 式:_。(2)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成 40 mL 气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽 略。图 中 仪 器A的 名 称 为 _,实 验 中 需 要 测 量 的 数 据 是_ _。答案(1)反应产生气泡的快慢 控制阴离子相同,排除阴离子的干扰 2H2O2=MnO2 2H2OO2(2)分液漏斗 收集 40 mL 气体所需要的时间 16(10 分)(1)锂空气电池比传统的锂离子电池拥有更强的蓄电能力,是传统锂离

24、子电池容量的 10 倍,其工作原理示意图如下。放电时,b 电极为电源的_极,电极反应式为_,充电时,a电极应与外接电源_极相连。(2)汽车尾气中 CO、NO2 在一定条件下可发生反应 4CO(g)2NO2(g)4CO2(g)N2(g),一定温度下,向容积固定的 2 L 的密闭容器中充入一定量的 CO 和 NO2,NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。010 min 内该反应的平均速率 v(CO)_,从 11 min 起其他条件不变,压缩容器的容积变为 1 L,则 n(NO2)的变化曲线可能为图中的_(填字母)。恒温恒容条件下,不能说明该反应已经达到平衡状态的是_(填序号)。A容器内混合气体

25、颜色不再变化 B容器内的压强保持不变 C容器内混合气体密度保持不变 解析(1)电池放电时属于原电池,电极 a 为 Li 电极,为负极,发生氧化反应,b 为正极,发生还原反应,电极反应式为 O22H2O4e=4OH;电池充电时,相当于原电池的逆过程,a应该与外接电源的负极相连。(2)v(CO)42v(NO2)20.6 mol0.3 mol2 L10 min0.03 molL1min1,从 11 min 起其他条件不变,压缩容器的体积为 1 L,压强增大,在这一瞬间 NO2的物质的量不变,在新的条件下建立平衡,建立新平衡的过程中,NO2的物质的量减小,则曲线 d 符合 n(NO2)的变化。容器内混合气体颜色不再变化,说明二氧化氮的浓度不变,即反应达到平衡状态,A 项正确;因反应前后的气体分子数不一样,所以容器内的压强保持不变,说明气体的物质的量不变,反应达到平衡状态,B 项正确;容器内混合气体密度始终保持不变,C 项错误。答案(1)正 O22H2O4e=4OH 负(2)0.03 molL1min1 d C

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