1、单元素养评价(六)(第六章)(90分钟100分)(60分钟70分)一、选择题(本题包括12小题,每小题3分,共36分)1.下列设备工作时,将化学能主要转化为热能的是()锂离子电池太阳能集热器硅太阳能电池燃气灶ABCD【解析】选D。锂离子电池是把化学能转化为电能,故A不选;太阳能集热器是把太阳能转化为热能,故B不选;硅太阳能电池是太阳能转化为电能,故C不选;燃烧是放热反应,是化学能转化为热能,故D选。2.某化学反应中生成物的总能量为60 kJ,如果该反应是放热反应,那么反应物的总能量可能是()A.50 kJB.30 kJC.80 kJD.20 kJ【解析】选C。因放热反应中,反应物的总能量高于生
2、成物的总能量,生成物的总能量为60 kJ,所以反应物的总能量大于60 kJ。3.(教材二次开发教材习题改编)硫酸是一种重要的化工产品,硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”,有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确的是()A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为0C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等D.在利用上述反
3、应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题【解析】选B。对于可逆反应来说,在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能进行到一定限度。在达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,最终正、逆反应速率相等,即达到平衡,此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化,但反应并没有停止,正、逆反应都依然进行着。4.2019年是京沪高铁迎来开通运营8周年。作为世界铁路历史上一次建成里程最长、标准最高的高速铁路,京沪高铁于2011年6月30日开通运营。8年来京沪高铁成为中国高铁的标杆和典范。京沪高铁用创新领跑中国速度。科研人员通过改良技术提高高铁速度,同
4、样改变条件也能改变化学反应速率,下列措施对增大反应速率明显有效的是()A.Na与水反应时增大水的用量B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸C.在K2SO4与BaCl2两溶液反应时,增大压强D.将铝片改为铝粉,做铝与氧气反应的实验【解析】选D。水的浓度可视为固定不变,因此增加水的用量反应速率不变,A错误;铁遇浓硫酸会发生钝化,不再产生氢气,B错误;压强的改变只能适用于有气体参加的反应,C错误;增大固体的表面积可以加快反应速率,D正确。5.根据反应2Ag+CuCu2+2Ag,设计如图所示原电池。下列说法错误的是()A.X可以是石墨或银B.Y是硝酸银溶液,N移向XC.电流从X沿导线流向铜D.X极
5、上的电极反应式为Ag+e-Ag【解析】选B。由电池反应2Ag+Cu2Ag+Cu2+可知,铜作负极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+;X为正极,可以是不如Cu活泼的Ag,也可以是石墨等,电极反应式为Ag+e-Ag;电解质溶液中需含Ag+,只能是AgNO3溶液,N向负极Cu移动;电流方向和电子方向相反,电流反向:X导线Cu。6.(2020镇江高一检测)在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,达到平衡的标志是()体系的压强不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率v(A)v(B)v(C
6、)v(D)=mnpq单位时间内m mol A发生断键反应,同时p mol C发生断键反应A.B.C.D.【解析】选A。判断化学平衡的根本标志是v(正)=v(逆),中m mol A断键,则同时生成p mol C,而p mol C也发生断键反应,因此对C而言v(正)=v(逆),正确;而中未指明反应速率表示的方向,错误;平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变,则各组分的质量分数不再改变,正确;间接标志是体系的温度不再改变,故正确。但因(m+n)与(p+q)的相对大小不确定,故无法确定。7.(2020广州高一检测)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
7、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.如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.光伏发电能量转化方式是光能直接转变为电能【解析】选A。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。8.有关下列四个常用电化学装置的叙述中,正确的是()图碱性锌锰电池图铅-硫酸蓄电池
8、图原电池图银锌纽扣电池A.图所示电池中,MnO2的作用是作催化剂B.图所示电池充电时,Pb(负极)与外电源正极相连C.图所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变D.图所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag【解析】选D。图所示电池中,MnO2作氧化剂,A项错误;图所示电池是充电电池,充电时,Pb(负极)与外电源负极相连,B项错误;图所示电池中,Fe是负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,Cu是正极,电极反应式为Cu2+2e-Cu,Cu2+浓度减小,C项错误;图所示电池中,负极ZnZn2+,发生氧化反应,Zn作还原剂;正极Ag2OAg,发生还原反应,Ag2O作氧化剂
9、,D项正确。9.(2020德州高一检测)一定温度下,在某密闭容器中发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)H0,若15 s内c(HI)由0.1 molL-1降到0.07 molL-1,则下列说法正确的是()A.015 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.002 molL-1s-1B.c(HI)由0.07 molL-1降到0.05 molL-1所需的反应时间小于10 sC.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢D.减小反应体系的体积,化学反应速率加快【解析】选D。015 s内,v(I2)=v(HI)=0.001 molL-1s-1,A项错误;随着反应的进行,c(HI)减小,v(HI
10、)减小,故c(HI)由0.07 molL-1降到0.05 molL-1所需时间大于10 s,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,C项错误;减小反应体系的体积,压强增大,反应速率加快,D项正确。10.对于放热反应Zn+H2SO4ZnSO4+H2,下列叙述正确的是()A.反应过程中的能量关系可用如图表示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,正极放出的气体体积一定为11.2 L【解析】选A。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
11、题中图象相符,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。11.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
12、化锰,同时加热两支试管,产生氧气的速率不同【解析】选A。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。12.(2020邯郸高一检测)下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是()A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变B.2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变C.CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变D.3H2(g)+N2(g
13、)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持31【解析】选D。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,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
14、)=31的状态不一定是平衡状态。二、非选择题(本题包括3小题,共34分)13.(6分)(2020西安高一检测)(1)某实验小组同学进行如图所示实验,以检验化学反应中的能量变化。实验发现,反应后中的温度升高,中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是_热反应,Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应是_热反应。反应_(填“”或“”)的能量变化可用图(b)表示。(2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1,生成液态水放出的热量为Q2,那么Q1_(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。(3)已知:4HCl+O22Cl2+2H2O,该反应中,4 mol HCl被氧化,放出11
15、5.6 kJ的热量,则断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需能量相差约为_kJ。【解析】(1)Al与盐酸反应后,温度升高,则说明反应放热,Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应后温度降低,说明反应为吸热反应;反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以反应的能量变化可用图(b)表示。(2)氢气燃烧分别生成液态水和气态水,由气态水转化为液态水还要放出热量,故Q1Q2。(3)用E(HO)、E(HCl)分别表示HO键、HCl键键能,反应中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量,则4E(HCl)+498 kJmol-1-2243 kJmol-1-4E(HO)=-
16、115.6 kJmol-1,整理得4E(HCl)-4E(HO)=-127.6 kJmol-1,即E(HO)-E(HCl)=31.9 kJmol-1,故断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需能量相差约为31.9 kJmol-11 mol=31.9 kJ。答案:(1)放吸(2)小于(3)31.914.(14分)(原创)已知Fe3+具有氧化性,I-具有较强的还原性,二者可自发进行氧化还原反应。通过如下实验对此反应进行探究。(1)写出Fe3+和I-发生反应的离子方程式_。(2)【实验一】(已知CCl4不溶于水且密度大于水,I2极易溶于CCl4,此实验中的其他物质不溶于CCl4)操作现象结
17、论取5 mL 0.1 molL-1KI溶液,加入0.1 molL-1FeCl3溶液56滴,继续加2 mL CCl4;充分振荡溶液分层,下层呈_色取上层清液,加入2滴KSCN溶液溶液呈红色【思考】由反应方程式知,上述实验中KI过量很多,如何解释实验中的结论?_。(3)【实验二】根据【实验一】对Fe3+和I-反应探究的结论,设计如图所示装置。反应开始时,电流表指针发生偏转,该装置中能量转化形式为_。反应开始时,石墨(a)作_极,石墨(b)上发生_反应。反应开始时,电子沿导线移动方向为_(填“ab”或“ba”)。反应开始时,石墨(a)的电极反应式为 _。反应进行一段时间后,电流表读数为0,说明了 _
18、。【解析】(1)根据氧化还原反应离子方程式的书写方法可写出:2Fe3+2I- 2Fe2+I2。(2)根据信息,溶液分层,I2易溶于CCl4,则下层呈紫红色,说明Fe3+与I-发生了反应,生成I2。取上层清液加入2滴KSCN溶液呈红色,说明有Fe3+剩余。根据离子方程式及反应物用量知,I-过量很多时,Fe3+剩余,说明Fe3+与I-的反应不能进行到底,有限度,属于可逆反应。(3)Fe3+与I-的反应是自发的、可逆的氧化还原反应,因此此实验装置是原电池。石墨(a)是正极,电极反应式为2Fe3+ 2e-2Fe2+,发生还原反应;石墨(b)是负极,电极反应式为2I-2e-I2,发生氧化反应。电子由负极
19、石墨(b)正极石墨(a)。反应进行一段时间后,电流表读数为0,证明此可逆反应达到平衡状态。答案:(1)2Fe3+2I-2Fe2+I2(2)【实验一】紫红有I2生成有Fe3+剩余【思考】Fe3+和I-的反应不能进行到底,有限度,属于可逆反应(3)【实验二】化学能电能正氧化baFe3+e-Fe2+此可逆反应达到平衡状态15.(14分)(2020南通高一检测)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/min12345氢气体积/mL(标准状况)100240
20、464576620哪一时间段反应速率最大_min(填“01”“12”“23”“34”或“45”),原因是_。求34 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。该反应的化学方程式是_。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的反应速率比为31C.容
21、器内气体的压强保持不变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 Z2 min内Y的转化率为_。【解析】(1)在01、12、23、34、45 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23 min;原因是该反应是放热反应,此时温度高且盐酸浓度较大,所以反应速率较快;在34 min时间段内,n(H2)=0.112 L/22.4 Lmol-1=0.005 mol,消耗盐酸的物质的量为0.01 mol,故v(HCl)=0.025 molL-1min-1。(2)加入蒸馏水及加入KC
22、l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正确;C项,加入KNO3溶液,H+浓度减小,因酸性溶液中有N,具有强氧化性,与Zn反应无氢气生成,错误;D项,加入CuSO4溶液,形成原电池,反应速度增大,且影响生成氢气的量,错误。(3)由图象可以看出,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,n(Y)=0.2 mol,n(Z)=0.4 mol,n(X)=0.6 mol,则n(Y)n(Z) n(X)=123,参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比,则反应的方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g);X、Y的反应速率比为31
23、,随着反应的进行X、Y的反应速率比始终为31,不能作为平衡状态的标志,故B错误;反应物和生成物均为气体,容器内气体的总质量保持不变,不能作为平衡状态的标志,故D错误;生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z均只能表示逆反应速率,不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应达到平衡状态,故E错误;2 min内Y的转化率=100%=(1 mol-0.9 mol)1 mol100%=10%。答案:(1)23该反应是放热反应,此时温度高且盐酸浓度较大,所以反应速率较快0.025 molL-1min-1(2)CD(3)3X(g)+Y(g)2Z(g)AC10%(30分钟30分)一、选择题(本题包括4小题,每
24、小题5分,共20分)16.(2020铜陵高一检测)根据如图所示示意图,下列说法不正确的是()A.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),能量增加(b-a)kJB.该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量C.1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJD.1 mol C(s)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ【解析】选C。由图可知,该反应为吸热反应,A项正确;该反应过程反应物断键吸收的能量为b kJ大于生成物成键放出的能
25、量为a kJ,B项正确;根据图象可知1 mol C(s)和1 mol H2O(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量为131.3 kJ,而1 mol H2O(l)变为1 mol H2O(g)时要吸收热量,因此1 mol C(s)和1 mol H2O(l)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)吸收的热量大于131.3 kJ,C项错误;由图可知,1 mol C(s)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ,D项正确。17.某兴趣小组学生设计水果电池:把锌片和铜片用导线连接好,然后将锌片和铜
26、片平行插入新鲜西红柿中,再在导线中接一个灵敏电流表,指针发生偏转,将西红柿换成橘子后重新做实验,发现电流表指针没有发生偏转。下列针对该组实验的说法正确的是()A.通过对比实验说明西红柿汁是电解质溶液,而橘子汁是非电解质溶液B.通过对比实验得出西红柿汁:pH7C.用橘子探究原电池工作原理的实验不可能获得成功D.通过对比实验说明构成原电池条件之一是两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路【解析】选D。将西红柿换成橘子后重新做实验,电流表指针没有发生偏转,说明没有形成原电池,其原因是多方面的,因此不能说明西红柿汁是电解质溶液,而橘子汁是非电解质溶液,A项错误;通过对比实验不能得出西红柿汁:pH7,B项错
27、误;用橘子也可以探究原电池工作原理,C项错误;通过以上分析和实验现象说明构成原电池的条件之一是两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路,D项正确。18.镁-空气电池的工作原理如图所示,电池反应方程式为2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2。有关该电池的说法不正确的是()A.通入氧气的电极为正极B.放电时,溶液中的OH-由正极移向负极C.负极的电极反应为Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2D.当电路中转移0.04 mol电子时,参加反应的O2为0.02 mol【解析】选D。镁-空气电池中,镁为负极,氧气为正极,A正确;原电池中阳离子移向正极,阴离子移向负极,所以溶液中的OH-由正极移向负极,B正确
28、;镁为负极,Mg失电子生成Mg2+,与正极产生的OH-结合生成Mg(OH)2,电极反应式为Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,C正确;氧气为正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,根据电极反应式可知:当电路中转移0.04 mol电子时,参加反应的O2为0.01 mol,D错误。19.生物电池是一种用芽胞杆菌来处理人的排泄物,生产氨气,氨气作为电极活性物质,在铂电极发生电极反应,用于宇宙飞船中。糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC),它使用便宜的酶代替贵金属催化剂,利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断不合理的是()A.该电池不宜在高温下工作B.若该电池为酸性介质,正极反应式为O2
29、+4e-+4H+2H2OC.放电过程中,电池内阳离子向正极迁移D.若该电池为碱性介质,以葡萄糖为原料并完全氧化,负极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O6CO2+24H+【解析】选D。因为酶在高温下发生变性,所以该电池不宜在高温下工作,A正确;该电池为酸性介质,正极为氧气得电子结合氢离子生成水,反应为O2+4e-+4H+ 2H2O,B正确;放电过程中,电池内阳离子移向正极,阴离子移向负极,C正确;该电池为碱性介质,会生成C和H2O,D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共10分)20.如图是将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,
30、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表面的电极反应式为 _。(4)若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的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SO2失去电子生成硫酸,电极方程式为SO2+2H2O-2e-S+4H+。(4)催化剂a处的反应为SO2+2H2O-2e-S+4H+,催化剂b处的反应为O2+2H+2e-H2O,总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4,设加入的SO2为x g,H2O为y g,则生成硫酸的质量为,反应后水的质量为y-,根据硫酸的浓度仍为49%,可以求得xy=815。答案:(1)化学电ba(2)还原减弱(3)SO2+2H2O-2e-S+4H+(4)815
