2022_2023学年新教材高中化学新人教版必修第二册第6章化学反应与能量学业质量标准检测

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第六章　学业质量标准检测(时间90分钟　满分100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题2分，共20分，每小题只有一个选项符合题意)1．2020年是京沪高铁迎来开通运营9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。9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(　　D　　)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：加水不能改变H2O的浓度，对反应速率无影响，A错误；常温下铁遇浓H2SO4钝化，反应产物不是H2，B错误；压强只对有气体参加的反应速率有影响，C错误；改为铝粉，增大了反应物接触面积，反应速率加快，D正确。2．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(　　B　　)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：根据反应方程式可知，铜失电子发生氧化反应，做原电池的负极，正极(X)是导体且比铜活泼性差，A正确，电解质溶液Y是AgNO3，B错误；电子从铜经电流计流向X电极，C正确；X极上的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D正确。3．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最可能是(　　C　　)A．50 kJ　 B．30 kJ　C．80 kJ　 D．20 kJ解析：因放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，生成物的总能量为60 kJ，所以反应物的总能量大于60 kJ。4．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(　　A　　)①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　③各组分的浓度不再改变　④各组分的质量分数不再改变　⑤反应速率v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)＝m︰n︰p︰q　⑥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．②③④⑥ B．①②③④⑥C．②③④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥解析：判断化学平衡的根本标志是v(正)＝v(逆)，⑥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)，⑥正确；而⑤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，③④正确；间接标志是体系的温度不再改变，故②正确。但因(m＋n)与(p＋q)的相对大小不确定，故①无法确定。5．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　　)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：在电池的外电路中，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再生，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。6．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　D　　)图Ⅰ碱性锌锰电池图Ⅱ铅－硫酸蓄电池图Ⅲ原电池图Ⅳ银锌纽扣电池A.图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是作催化剂B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag解析：碱性锌锰电池反应中MnO2得电子被还原，A项错误；铅蓄电池放电时电池反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，硫酸浓度减小，B项错误；铜电极上发生反应，Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋浓度减小，C项错误；银锌纽扣电池中，Ag2O是氧化剂，Ag＋被还原成Ag，D项正确。7．将2 mol X和2 mol Y充入2 L密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)，2  min时生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为0.4 mol·L－1，下列叙述错误的是(　　B　　)A．a的值为2B．2 min时X的浓度为0.2 mol·L－1C．Y的转化率为60%D．反应速率v(Y)＝0.3 mol·L－1·min－1解析：根据题意： 　　　　　　      　X(g)＋3Y(g)2Z (g)＋aQ(g)c(起始)/mol·L－1　　　　1　　 　1　　　　0　　　　0c(转化)/mol·L－1　　 　0.2　　　0.6　　　　0.4　　　　0.4c(2 min时)/mol·L－1　　0.8　　　0.4　　　　0.4　　　　0.4A项，2︰a＝0.4︰0.4，a＝2；B项，c(X)＝0.8 mol·L－1；C项，a(Y)＝×100%＝60%；D项，v(Y)＝＝0.3 mol·L－1·min－1。8．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH>0，若15 s内c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1，则下列说法正确的是(　　D　　)A．0～15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)＝0.002 mol·L－1·s－1B．c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－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：0～15 s内，v(I2)＝v(HI)＝×＝0.001 mol·L－1·s－1，A项错误；随着反应的进行，c(HI)减小，v(HI)减小，故c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－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。9．对于放热反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，下列叙述正确的是(　　A　　)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 1mol 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：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。10．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　　)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。二、选择题(本题共5个小题，每小题4分，共20分，每小题有1个或2个选项符合题意)11．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　D　　)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)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3︰1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的浓度保持不变，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)＝3︰1的混合气体，或加入的是纯NH3，那么在反应从开始到化学平衡状态，始终是n(H2)︰n(N2)＝3︰1，因此，n(H2)︰n(N2)＝3︰1的状态不一定是平衡状态。12．根据如图所示示意图，下列说法不正确的是(　　BC　　)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小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：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量为a kJ，B项错误；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。13．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(　　BD　　)A．通入氧气的电极为正极B．放电时，溶液中的OH－由负极移向正极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：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错误；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。14．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(　　D　　)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＋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－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋解析：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，电极反应式为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CO和H2O，D错误。15．某温度下，向2 L盛有催化剂的真空密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2，经过一段时间后，测得容器内压强是起始时的0.9倍。在此时间段内H2的平均反应速率为1.2 mol·L－1·min－1，则这段时间为(　　A　　)A．30 s　　 B．40 s　　 C．50 s　　 D．60 s解析：　　　　        　N2 ＋ 3H2  2NH3n(起始)/mol　　　　2　　　6　　　0n(转化)/mol　　　　n　　　3n　　 2nn(剩余)/mol　　　　2－n　6－3n　 2n由题意得：＝0.9，n＝0.4 mol，v(H2)＝＝，t＝30 s。三、非选择题(本题共5个小题，共60分)16．(12分)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__化学__能转化为__电能__，电流方向为__b→a__(填“b→a”或“a→b”)。(2)催化剂b表面O2发生__还原__反应，其附近酸性__减弱__(填“增强”“不变”或“减弱”)。(3)催化剂a表面的电极反应式为　SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋　。(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__8︰15__。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b→a。(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－===SO＋4H＋。(4)催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，催化剂b处的反应为O2＋2H＋＋2e－===H2O，总方程式为SO2＋H2O＋O2===H2SO4，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x︰y＝8︰15。17．(12分)(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①中的温度升高，②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是__放__热反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是__吸__热反应。反应__①__(填“①”或“②”)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__小于__(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。(3)已知：4HCl＋O2===2Cl2＋2H2O，该反应中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，则断开1 mol H—O键与断开1mol H—Cl键所需能量相差约为__31.9__kJ。解析：(1)Al与盐酸反应后，温度升高，则说明反应放热，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应后温度降低，说明反应为吸热反应；反应①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①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Q1<Q2。(3)用E(H—O)、E(H—Cl)分别表示H—O键、H—Cl键键能，反应中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，则4×E(H—Cl)＋498 kJ·mol－1－2×243 kJ·mol－1－4×E(H—O)＝－115.6 kJ·mol－1，整理得4E (H—Cl) －4E (H—O) ＝－127.6 kJ·mol－1，即E(H－O)－E(H－Cl)＝31.9 kJ·mol－1，故断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为31.9 kJ·mol－1×1 mol＝31.9 kJ。18．(12分)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　2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2　。(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)操作现象结论①取5 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入0.1 mol·L－1 FeCl3溶液5～6滴，继续加2 mL CCl4；充分振荡溶液分层，下层呈__紫红__色有I2生成②取上层清液，加入2滴KSCN溶液溶液呈红色有Fe3＋剩余【思考】由反应方程式知，上述实验①中KI过量很多，如何解释实验②中的结论？__Fe3＋和I－的反应不能进行到底，有一定的限度，属于可逆反应__(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。①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__化学能→电能__。②反应开始时，石墨(a)作__正__极，石墨(b)上发生__氧化__反应。③反应开始时，电子沿导线移动方向为__b→a__(填“a→b”或“b→a”)。④反应开始时，石墨(a)的电极反应式为　Fe3＋＋e－===Fe2＋　。⑤反应进行一段时间后，电流表读数为0，说明了__此可逆反应达到平衡状态__。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。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，有一定的限度，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。19．(12分)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)(1)若反应进行到某时刻t时，n(N2)＝13 mol，n(NH3)＝6 mol，a＝__16__。(2)反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标准状况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%。n(NH3)__8_mol__。(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比，下同)，n(始)︰n(平)＝__5︰4__。(4)原混合气体中a︰b＝__2︰3__。(5)将1 mol N2和3 mol H2合成NH3反应时，下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填字母)__ADE__。A．容器内的总压强不随时间而变化B．反应后混合气体的密度不再发生变化C．三种气体的浓度相等D．NH3的分解速率与生成速率相等E．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化20．(12分)(1)已知在2 L的密闭容器中进行如下可逆反应，各物质的有关数据如下：　　　　　　　　      aA(g)＋bB(g)2C(g)　　　　1.5　　　1　　　0　　　　0.9　　　0.8　　0.4请回答下列问题。①该可逆反应的化学方程式可表示为　3A(g)＋B(g)2C(g)　。②用物质B来表示0～2 s的平均反应速率为__0.1_mol·L－1·s－1__。③从反应开始到2 s末，A的转化率为　40%　。④下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是__BD__(填序号)。A．vB(消耗)＝vC(生成)B．容器内气体的总压强保持不变C．容器内气体的密度不变D．容器内气体C的物质的量分数保持不变(2)①锌电池有望代替铅酸蓄电池，它的构成材料是锌、空气、某种电解质溶液，发生的总反应方程式是2Zn＋O2===2ZnO。则该电池的负极材料是__锌(或Zn)__。②瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池的示意图如图所示，该燃料电池工作时，电池的总反应方程式为　4NH3＋3O2===2N2＋6H2O　；负极的电极反应式为　2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O　。解析：(1)①反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，所以a︰b︰2＝0.6︰0.2︰0.4，则a＝3，b＝1，所以化学方程式为3A(g)＋B(g)2C(g)。②0～2 s内用物质B来表示的反应速率为0.1 mol·L－1·s－1。③从反应开始到2 s末，A物质的转化率＝×100%＝40%。④vB(消耗)＝vC(生成)，正逆反应速率不相等，A项错误；该反应是反应前后气体分子数减小的反应，容器内气体的总压强保持不变，说明各气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，B项正确；容器内气体的密度始终不变，C项错误；容器内气体C的物质的量分数保持不变，说明各组分的物质的量不变，反应达到平衡状态，D项正确。(2)①由反应2Zn＋O2===2ZnO可知，锌发生氧化反应，所以锌是负极。②电池的总反应相当于NH3与O2反应生成N2和H2O︰4NH3＋3O2===2N2＋6H2O；在燃料电池的负极上发生氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。