1、单元素养评价(二) (第二章)(90分钟100分)一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)1.根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是()A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量B.该反应是吸热反应C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应【解析】选D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应,CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量,A、B正确;在CaCO3中,Ca2+和C之间存在离子键,C中C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂,断键吸
2、收能量,成键放出能量,C正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧反应就是放热反应,D错误。【加固训练】根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化,其中一定正确的是()A.H2O分解为H2与O2时放出热量B.生成1 mol H2O时吸收热量245 kJC.氢气和氧气的总能量小于水的能量D.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙甲丙【解析】选D。H2O分解吸热,A错误;生成1 mol H2O时放出热量,B错误;氢气和氧气的总能量大于水的能量,C错误;断键吸收能量,成键放出能量,D正确。2.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH 的催化反应历程。该历程示
3、意图如图。下列说法不正确的是()A.CO2和CH4完全转化成CH3COOHB.CH4CH3COOH 过程中,有CH 键发生断裂C.放出能量并形成了CC 键D.升高温度可减慢该反应化学反应速率【解析】选D。由图示可知,CO2和CH4完全转化成CH3COOH,A正确;化学反应实质是旧化学键断裂、新化学键形成,故CH4CH3COOH过程中,有CH 键发生断裂,B正确;由图示可知,状态的能量高于状态,故放出能量并形成了CC 键,C正确;升高温度加快反应速率,D错误。【加固训练】气体X2在O2中燃烧所发生反应的过程用模型表示如下(“”表示化学键):下列说法不正确的是()A.过程是吸热过程B.过程一定是放
4、热过程C.该反应过程所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键D.该反应的能量转化只能以热能的形式进行【解析】选D。过程分子中的化学键断裂,形成原子,属于吸热过程,A正确;过程为新化学键形成的过程,是放热过程,B正确;过程中所有的旧化学键断裂,过程为新化学键形成的过程,C正确;该反应有热能的转化,同时还有光能的转化,D错误。3.(2020济南高一检测)HBr被O2氧化依次由如下、三步反应组成,1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量,其能量与反应过程曲线如图所示。()HBr(g)+O2(g)HOOBr(g)()HOOBr(g)+HBr(g)2HOBr(g)()HOBr(g)+HBr(
5、g)H2O(g)+Br2(g)下列说法中正确的是()A.三步反应均为放热反应B.步骤()的反应速率最慢C.步骤()中HOOBr比HBr和O2稳定D.4HBr(g)+O2(g)2H2O(g)+2Br2(g)完全反应放出12.67 kJ的能量【解析】选B。放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,根据题图可知,第一步反应为吸热反应,A错误;步骤()为吸热反应,导致体系温度降低,反应速率减慢,其余反应均为放热反应,温度升高,反应速率加快,B正确;步骤()中HOOBr的能量比HBr和O2的总能量高,能量越高,物质越不稳定,C错误;1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量,则反应4HB
6、r(g)+O2(g)2H2O(g)+2Br2(g)放出50.68 kJ的能量,D错误。4.我国科学家研制出一种催化剂,能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化,其反应如下:HCHO+O2CO2+H2O。下列有关说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.CO2分子中的化学键为非极性键C.该反应为放热反应D.每生成1.8 g H2O消耗2.24 L O2【解析】选C。该反应与甲醛燃烧反应的反应物、生成物相同,因此该反应为放热反应,A错误、C正确;CO2的结构式为OCO,含有的是极性键,B错误;D中没有说明氧气所处的状况,错误。5.N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应为N2
7、O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g),有关化学反应的物质变化过程(图1)及能量变化过程(图2)如下:下列说法正确的是()A.由图1可知N2O(g)N2(g),CO2(g)CO(g)B.由图2可知反应N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)中,生成1 mol N2放出226 kJ能量C.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2D.由图2可知该反应的逆反应是放热反应【解析】选B。由图1知,N2O(g)N2(g),CO(g)CO2(g),A错误;由图2可知反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)中放出能量是360 kJ-134 kJ=226 kJ,B正确;由图
8、1知,Pt2O+、Pt2是催化剂,转化过程中无需向反应器中补充,C错误;由图2知,逆反应是吸热反应,D错误。6.(2020岳阳高一检测)铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺,装置如图。若上端开口关闭,可得到强还原性的H(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到强氧化性的OH(羟基自由基)。下列说法错误的是()A.无论是否鼓入空气,负极的电极反应式均为Fe-2e-Fe2+B.不鼓入空气时,正极的电极反应式为H+e-HC.鼓入空气时,每生成1 molOH有2 mol e-发生转移D.处理含有还原性的草酸(H2C2O4)的污水时,上端开口应打开并鼓入空气【解析】选C。由铁碳原电池
9、装置示意图可知,Fe为原电池负极发生氧化反应Fe-2e-Fe2+,A正确;由题意可知上端开口关闭,可得到强还原性的H,则不鼓入空气时,正极的电极反应式为H+e-H,B正确;鼓入空气时,正极的电极反应为O2+2H+2e-2OH,每生成1 molOH有1 mol电子发生转移,C错误;处理含有草酸(H2C2O4)的污水时,草酸根具有很强的还原性,与氧化剂作用易被氧化为二氧化碳和水,则上端开口应打开并鼓入空气生成强氧化性的羟基自由基,以氧化草酸处理污水,D正确。7.反应A(g)3B(g)+C(g),c(A)随反应时间变化如图所示,下列关于在48 min间v(A)和反应16 min时c(A)正确的是()
10、A.2.5 molL-1min-1和2.0 molL-1B.2.5 molL-1min-1和2.5 molL-1C.3.0 molL-1min-1和3.0 molL-1D.5.0 molL-1min-1和3.0 molL-1【解析】选B。据图象知,4 min时c(A)=20 molL-1,8 min时c(A)=10 molL-1,则48 min间v(A)=(20-10)molL-14 min=2.5 molL-1min-1;而04 min、48 min间v(A)分别为5.0 molL-1min-1、2.5 molL-1min-1,则812 min、1216 min间v(A)分别为1.25 mo
11、lL-1min-1、0.625 molL-1min-1,即16 min时c(A)为10 molL-1-1.25 molL-1min-14 min-0.625 molL-1min-14 min=2.5 molL-1。【加固训练】一定条件下反应A(s)+3B(g)2C(g)在10 L的密闭容器中进行,测得2 min内,A的物质的量由20 mol减小到8 mol,则下列说法中正确的是()A.用反应物A表示该反应的反应速率为0.6 molL-1min-1B.用反应物B表示该反应的反应速率为2.4 molL-1min-1C.v(B)=v(C)D.用反应物C表示该反应的反应速率为3.6 molL-1min
12、-1【解析】选C。A为固体,不能用A的浓度变化量来表示该反应的反应速率,A错误;2 min内,A的物质的量由20 mol减小到8 mol,同时B的物质的量减少36 mol,C的物质的量增加24 mol,根据v=n(Vt),知v(B)=1.8 molL-1min-1,B错误,v(C)=1.2 molL-1min-1,D错误;根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知,v(B)=v(C),C正确。8.已知1 mol X2气体完全燃烧生成X2O气体放出热量a kJ,且氧气中1 mol OO键完全断裂时吸收能量b kJ,X2O中1 mol XO键形成时放出能量c kJ,X2中1 mol XX键断裂时吸
13、收的能量为()A.(4c-b+2a) kJB. kJC.(4c+b-2a) kJD. kJ【解析】选B。1 mol X2完全燃烧生成X2O(g),放出的热量为a kJ,则2X2(g)+O2(g)2X2O(g),放出热量2a kJ,设1 mol XX键断裂时吸收的能量为Q,有2Q+b-4c=-2a,求得Q= kJ,B正确。【加固训练】常温下,根据键能数据估算CH4+4F2CF4+4HF的反应热量变化是()化学键CHCFHFFF键能/(kJmol-1)414489565155A.放出1 940 kJmol-1B.吸收1 940 kJmol-1C.放出485 kJmol-1D.吸收485 kJmol
14、-1【解析】选A。根据反应断键吸收(414 kJmol-14+4155 kJmol-1)=2 276 kJmol-1,成键放出(489 kJmol-14+4565 kJmol-1)=4 216 kJmol-1,该反应放出4 216 kJmol-1-2 276 kJmol-1=1 940 kJmol-1。9.向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系如下所示,正确的是()【解析】选A。a、b中均发生反应:Zn+H2SO4ZnSO4+H2,若向a中加入少量的CuSO4溶液,则有:Zn+CuSO4Cu+ZnSO4
15、,消耗一部分Zn,生成的Cu与Zn又构成无数微小的Cu-Zn原电池,加快了Zn的反应速率,所以Zn与稀硫酸反应时,加入CuSO4则反应速率加快,应先反应完,但因Cu2+消耗了一定量的Zn,生成H2的量要小于b。10.已知X(g)+3Y(g)2W(g)+M(g),1 mol X完全反应放出a kJ热量。一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1 mol X(g) 与3 mol Y (g),下列说法正确的是()A.充分反应后,放出的热量为a kJB.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为12 C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡D.若增大Y的浓度,反应速率减小【解析】选
16、C。因该反应是可逆反应,所以加入1 mol X(g)不可能完全反应,放出的热量小于a kJ,A错误;当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度不变,但不一定为12,B错误;当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达到平衡状态,C正确;增大Y的浓度,反应速率均增大,D错误。11.锂空气电池比传统的锂离子电池拥有更强的蓄电能力,是传统锂电池容量的10倍,其原理示意图如下。有关说法正确的是()A.a为电池的正极B.电池工作时,b极发生的反应为O2+4H+4e-2H2OC.放电时,a极锂的化合价未发生变化D.充电时,溶液中Li+在a极转化为锂单质【解析】选D。金属Li电极为原电池的负极,电极反应式为L
17、i-e-Li+,A、C错误;电池工作时,b极发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-,B错误;充电时,溶液中Li+在a极转化为锂单质,D正确。12.氢卤酸的能量关系如图所示,下列说法不正确的是()A.HX(g)中共价键断裂的过程不一定属于化学变化B.HX(g)H(g)+X(g),该过程吸收a kJmol-1C.卤素气态氢化物的稳定性可以通过a的大小来比较D.断裂1 mol HX中的化学键需要吸收a kJ的能量【解析】选D。HX(g)溶解电离的过程中只有共价键断裂没有新键的生成,属于物理变化,A正确;根据图示分析HX(g)H(g)+X(g),该过程吸收a kJmol-1,B正确;卤素气态氢化物
18、的稳定性可以通过a的大小来比较,a越大,对应的卤素气态氢化物越稳定,C正确;D项未标明HX的状态。13.现有100 mL浓度为2 molL-1的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成H2的总量,可采用的方法是()A.加入适量6 molL-1的盐酸B.加入几滴CuCl2溶液C.加入适量蒸馏水D.加入适量的NaCl溶液【解析】选B。Zn置换出CuCl2中的Cu,Cu、Zn、稀盐酸构成原电池,加快反应速率,不影响产生H2的量。14.在mX+nYpZ的可逆反应中,在反应开始的10 s后,若用每种物质的浓度增加表示该段时间的平均反应速率时分别为v(X)=0.5a molL-1s-1,v(Y)
19、=0.25a molL-1s-1,v(Z)=a molL-1s-1;若用每种物质的浓度减少表示该段时间的平均反应速率时分别为v(X)=a molL-1s-1,v(Y)=0.5a molL-1s-1,v(Z)=0.5a molL-1s-1;则方程式中的化学计量数之间的比例关系是()A.212B.214C.214D.111【解析】选A。mnp=v(X减少)v(Y减少)v(Z增加)=a molL-1s-10.5a molL-1s-1a molL-1s-1=212。15.工业上燃烧硫矿石制取硫酸的废气SO2,根据原电池的原理将SO2转化为重要的化工原料,如图所示,下列说法正确的是()A.通入SO2的a
20、极为负极B.电子从a极经导线移向b极,再经溶液移向a极C.电池工作一段时间后电解质溶液的酸性减弱D.电池工作时,消耗O2、SO2物质的量之比为21【解析】选A。通入SO2的a极为负极,A正确;原电池中电子从负极经导线流向正极,但电子不进入溶液,B错误;该电池的总反应为2SO2+O2+2H2O4H+2S,因为反应中生成H+,所以电池工作一段时间后,电解质溶液的酸性增强,C错误;1 mol O2参与反应转移4 mol电子,而1 mol SO2生成S转移2 mol电子,二者物质的量之比为12,D错误。16.某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为
21、AgCl+e-Ag+Cl-B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子【解析】选D。负极反应为2Ag-2e-+2Cl-2AgCl,正极反应为Cl2+2e-2Cl-,A错误;由于电解质溶液中含有大量Cl-,放电时,Ag+在交换膜左侧即与Cl-反应生成AgCl沉淀,B错误;用NaCl溶液代替盐酸,电池总反应不变,C错误;电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液有0.01 mol Cl-参与反应生成AgCl沉淀,还有0.01 mol H+通过阳离子交换膜进
22、入右侧溶液,D正确。二、非选择题(本题包括5小题,共52分)17.(8分)氢气与氧气的混合气体遇火星即发生爆炸生成水;水在1 000 以上持续加热分解为氢气和氧气;水电解生成氢气和氧气。(1)H2和O2化合生成水的反应是(填“放热”或“吸热”)反应,H2和O2的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)水的总能量,此反应中化学能部分转化为能。(2)水在高温下分解的反应为 (填“放热”或“吸热”)反应,反应中能转化为能。电解水的过程中 能转化为能。【解析】(1)H2和O2化合生成水的反应是放热反应,H2和O2的总能量大于水的总能量,此反应中化学能部分转化为热能。(2)水在高温下分解的反应为吸热反应,
23、反应中热能转化为化学能。电解水的过程中电能转化为化学能。答案:(1)放热大于热(2)吸热热化学电 化学18.(14分)如图所示,是原电池的装置图。请回答:(1)若溶液C为稀H2SO4溶液,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe且作负极,则A电极上发生的电极反应式为 ;反应进行一段时间后溶液C的酸性 (填“升高”“降低”或“基本不变”)(2)若需将反应Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+设计成如图所示的原电池装置,则A极(负极)材料为 ,B极电极反应式为 。(3)若C为CuCl2溶液,Zn是极,Cu极发生反应,电极反应为 。反应过程溶液中c(Cu2+) (填“变大”“变小”或“不变”)。(4)CO与
24、H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下:电池总反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2O,则电极c是(填“正极”或“负极”),若线路中转移2 mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为 L。【解析】(1)Fe作负极,正极发生2H+2e-H2,溶液的酸性降低。(2)若将反应Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+设计成原电池,则负极材料为Cu,正极材料可为石墨,溶液C可为FeCl3溶液,正极的电极反应式为2Fe3+2e-2Fe2+。(3)若C为CuCl2溶液,Zn是负极,Cu极发生还原反应,电极反
25、应为Cu2+2e-Cu,反应过程溶液中c(Cu2+)变小。(4)CH3OH质子交换膜燃料电池,根据电子移动方向,得电极c是负极,若线路中转移2 mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为11.2 L。答案:(1)2H+2e-H2降低(2)Cu2Fe3+2e-2Fe2+(3)负还原Cu2+2e-Cu变小(4)负极11.219.(10分)KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录:实验编号温度/3040506070显色时间/s16080402010回答下列问题:(1)该反应的离子方程式为 。(2)该实验的目的是 。(3)实验试剂除了1 molL-1 KI溶液、0.
26、1 molL-1 H2SO4溶液外,还需要的试剂是 ,实验现象为。(4)上述实验操作中除了需要(3)的条件外,还必须控制不变的是(填字母)。A.温度B.试剂的浓度C.试剂的用量(体积)D.试剂添加的顺序(5)由上述实验记录可得出的结论是 。(6)若要进行酸性对反应速率的影响的探究实验,你会采取的措施是 。【解析】(1)根据得失电子数目相等、电荷守恒和原子守恒,可得该反应的离子方程式为4H+4I-+O22I2+2H2O。(2)表中数据只有温度和显色时间,故该实验的目的是探究温度对反应速率的影响。(3)为测定显色时间,产物中有碘单质生成,还需要的试剂是淀粉溶液,实验现象为无色溶液变蓝。(4)设计实
27、验必须保证其他条件不变,只改变一个条件,才能得到准确的结论,还必须控制不变的是试剂的用量(体积)和试剂添加的顺序。(5)分析实验数据,温度每升高10 ,显色时间缩短到原来的一半,故可得出的结论是:每升高10 ,反应速率增大约2倍。(6)若要进行酸性对反应速率影响的探究实验,需保持其他实验条件不变,采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。答案:(1)4H+4I-+O22I2+2H2O(2)探究温度对反应速率的影响(3)淀粉溶液无色溶液变蓝(4)CD(5)每升高10 ,反应速率增大约2倍(6)保持其他实验条件不变,采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验20.(10分)用氟硼酸(HBF4,属于强酸)代替硫酸
28、作铅蓄电池的电解质溶液,可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良,反应方程式为Pb+PbO2+4HBF42Pb(BF4)2+2H2O。Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质,回答下列问题:(1)该电池放电时负极材料是,正极材料是。(2)该电池在放电过程中,负极质量,正极质量(填“减少”“增加”或“不变”)。(3)放电时,电解液中氟硼酸的浓度将(填“减少”“增加”或“不变”)。(4)放电时的负极反应为 ,正极区酸性(填“增强”“减弱”或“不变”)。【解析】(1)放电时正极是PbO2,负极是Pb。(2)因Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质,该电池在放电过程中,正极、负极质量都减少。(3)放电时消耗氟
29、硼酸生成水,氟硼酸的浓度将变小。(4)放电时,负极上应该是金属铅发生失电子反应;放电时正极上发生还原反应,PbO2+4H+2e-Pb2+2H2O,氢离子浓度减小,酸性减弱。答案:(1)PbPbO2(2)减少减少(3)减少(4)Pb-2e-Pb2+减弱21.(10分)在2 L密闭容器内,800 时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:时间(s)012345n(NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)800 ,反应达到平衡时,NO的物质的量浓度是 ,若从反应开始到正好平衡时用NO2表示该反应的反应速率是 ,NO的转化
30、率是。(2)图中表示NO2变化的曲线是。(3)能说明该反应已达到平衡状态的是。a.v(NO2)=2v(O2)b.容器内压强保持不变c.v逆(NO)=2v正(O2)d.容器内密度保持不变e.容器内颜色保持不变f.容器内平均摩尔质量保持不变(4)能使该反应的反应速率增大的是。a.及时分离出NO2气体b.适当升高温度c.增大容器的容积d.选择高效催化剂【解析】(1)平衡时各物质的物质的量浓度不再发生变化,则800 反应达到平衡时,NO的物质的量浓度是0.007 mol2 L=0.003 5 molL-1。反应3 s时达到平衡状态,则v(NO2)=v(NO)=3 s0.002 17 molL-1s-1
31、。NO的转化率是100%=65%。(2)由化学方程式2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知,平衡时c(NO)=(0.02 mol-0.007 mol)2 L=0.006 5 molL-1,又因为曲线b平衡时的浓度为0.006 5 molL-1,故曲线b表示NO2的浓度变化。(3)a项未指明正逆反应速率,错误;b项随反应进行气体的物质的量减小,压强减小,容器内压强保持不变,说明达到平衡状态,正确;c项不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比,反应达到平衡状态,故v逆(NO)=2v正(O2),说明达到平衡状态,正确;d项反应混合气体的质量不变,容器的体积不变,密度始终不变,故容器内物质
32、的密度保持不变不能说明达到平衡状态,错误;容器内颜色保持不变,说明达到平衡状态,e正确;容器内平均摩尔质量保持不变,说明达到平衡状态,f正确。(4)及时分离出NO2气体,反应速率降低;适当升高温度,反应速率增大;增大容器容积,浓度减小,反应速率减小;选择高效的催化剂,可以增大反应速率。答案:(1)0.003 5 molL-10.002 17 molL-1s-165%(2)b(3)bcef(4)bd【加固训练】某温度时在2 L容器中X、Y、Z三种气态物质的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图所示,由图中数据分析:(1)该反应的化学方程式为 。(2)反应开始至2 min,用X表示的平均反应速率
33、为。(3)下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是(填字母)。A.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化B.单位时间内每消耗3 mol X,同时生成2 mol ZC.混合气体的总质量不随时间的变化而变化(4)在密闭容器里,通入a mol X(g)和b mol Y(g),发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会发生什么变化(选填“增大”“减小”或“不变”)降低温度:。保持容器的体积不变,增加X(g)的物质的量:。增大容器的体积:。【解析】(1)由图象可得:n(X)减少=0.3 mol,n(Y)减少=0.1 mol,n(Z)增加=0.2 mol,故反应的化学方程式为3X+Y2Z。(2)v(X)=0.075 molL-1min-1。(3)A项混合气体的总物质的量不变时达到平衡状态;B项任意时刻,消耗3 mol X一定生成2 mol Z,不一定达到平衡状态;C项反应总质量始终不变。(4)降低温度,反应速率减小;增大反应物浓度,反应速率增大;增大容器的体积,压强减小,反应速率减小。答案:(1)3X+Y2Z(2)0.075 molL-1min-1(3)A(4)减小 增大减小
