人教版高中化学必修第二册第六章化学反应与能量检测试题含答案

这是一份人教版高中化学必修第二册第六章化学反应与能量检测试题含答案，共28页。
第六章　检测试题
选题表
考查点
题号
化学反应与热能
1,6,9
化学反应与电能
4,13,14,16
化学反应的速率
3,8,10,11
化学反应的限度及反应条件控制
5,7,15,18
综合应用
2,12,17,
19,20,21
一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题意。
1.下列说法中错误的是(　C　)
A.化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化
B.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.如果一个反应是放热反应,说明反应物总能量大于生成物总能量
解析:由于化学反应的本质是旧键断裂和新键形成的过程,断键要吸热,形成化学键要放热,这样必然伴随整个化学反应吸热或放热,所以化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,A正确;断键要吸热,形成化学键要放热,是反应中能量变化的主要原因,B正确;一个化学反应是放热还是吸热主要取决于反应物的总能量与生成物总能量的相对大小,与外界条件没有关系,C错误;反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量,反应物总能量大于生成物总能量,说明该反应是放热反应,D正确。
2.化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是(　B　)

A.化学反应中断键需要吸收能量,成键放出能量
B.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应,反应物的总能量比生成物的总能量高
C.图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
D.图Ⅱ所示的反应为吸热反应
解析:化学反应总是伴随着能量变化,断键需要吸收能量,成键放出能量,A正确;Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应,反应物的总能量比生成物的总能量低,B错误;该装置中含有不同的电极、电解质溶液、构成了闭合回路,形成原电池,能将化学能转变为电能,C正确;根据图Ⅱ知,反应物总能量小于生成物总能量,则该反应是吸热反应,D正确。
3.一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入0.4 mol NH3和0.5 mol O2,发生反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。2 min 后,NO的浓度为0.06 mol·L-1。下列有关说法不正确的是(　A　)
A.2 min末,用NO表示的反应速率为0.06 mol·L-1·min-1
B.2 min末,NH3的浓度为0.14 mol·L-1
C.0～2 min内,生成的水的质量为3.24 g
D.0～2 min内,O2的物质的量减少了0.15 mol
解析:化学反应速率指的是平均反应速率,不是瞬时速率,因此无法计算2 min末的瞬时速率,A错误;2 min末,NO的浓度为0.06 mol·L-1,则参加反应的NH3的浓度为0.06 mol·L-1,则2 min末,NH3的浓度为0.2 mol·L-1-0.06 mol·L-1=0.14 mol·L-1,B正确;0～2 min内,生成的水的物质的量为0.06mol·L-1×64×2 L=0.18 mol,质量为0.18 mol×
18 g/mol=3.24 g,C正确;0～2 min内,O2的物质的量减少了0.06mol·L-1×54×2 L=0.15 mol,D正确。
4.混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时,自动捕捉减少的动能;在高速行驶时,启用双引擎,动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是(　D　)

A.减速制动时,动能转化为电能储存在电池中
B.高速行驶时,电池电能转化为汽车部分动力
C.通过发电机和电动机互变循环减少汽车油耗
D.双动力汽车工作时,不会产生废气污染环境
解析:根据题目信息,在减速时,自动捕捉减少的动能转化为电能储存在电池中,故A正确;在高速行驶时,启用双引擎,电池电能转化为汽车部分动力,故B正确;通过发电机和电动机互变循环可以减少汽车油耗,故C正确;汽油引擎工作时,会产生废气污染环境,故D错误。
5.在容积固定的容器中,发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g),下列方法中能证明已达到平衡状态的是(　A　)
①混合气体的颜色不再变化　②各组分浓度相等③v正(H2)=2v逆(HI)　④一个H—H断裂的同时有两个H—I断裂　⑤混合气体的平均相对分子质量不再变化
A.①④ B.①②④
C.①③⑤ D.①④⑤
解析:②各组分浓度相等,但相等并不是不变,不能说明反应达到平衡状态,错误;③反应速率v正(H2)=2v逆(HI),速率之比与化学计量数不成比例,反应没有达到平衡状态,错误;⑤混合气体的平均相对分子质量是混合气体的总质量和混合气体的总的物质的量的比值,质量和物质的量均不变,所以混合气体的平均相对分子质量不再变化不能说明反应达到平衡状态,错误。
6.反应2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)能量变化如图所示,下列说法正确的是(　C　)

A.因为是分解反应,所以该反应吸热
B.由途径a变成b改变了反应的热量变化
C.1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量
D.该反应说明H2O2(l)比H2O(l)稳定
解析:由能量变化图可知,2 mol H2O2(l)具有的能量大于2 mol H2O(l)和1 mol O2(g)具有的总能量,故该反应是放热反应,A错误;途径a、b的始态与终态相同,则反应的热效应相同,故途径改变,反应热不变,B错误;由能量变化图可知,2 mol H2O2(l)具有的总能量高于2 mol H2O(l)和1 mol O2(g)具有的总能量,故1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)和0.5 mol O2(g)具有的总能量,故1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量,C正确;经以上分析,1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量,能量越高,越不稳定,故H2O2(l)没有H2O(l)稳定,D错误。
7.下列说法正确的是(　B　)
A.H2(g)+I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,反应速率不变
B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g)2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体
D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时可以生成2 mol NH3
解析:该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化,当缩小反应容器体积,相当于加压,正、逆反应速率同等程度增加,A错误;在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,B正确;若压强不再改变说明反应达到平衡,表明反应前后气体的化学计量数不等,故A、C均可为气体,C错误;因为该反应为可逆反应,所以 1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时不可能生成2 mol NH3,D错误。
8.在溶液中可进行反应A+BC+D,其中A、B在一定条件下反应并测定反应中生成物C的浓度随反应时间的变化情况,绘制出如图所示的图像(0～t1、t1～t2、t2～t3各段时间相同)。下列说法不正确的是(　B　)

A.该反应是放热反应
B.反应速率最大的时间段是t0～t1
C.四个时间段内生成C的量最多的是t1～t2
D.反应速率后来减慢主要是受反应物浓度变化的影响
解析:分析图像可知:O～t1时间段C的浓度增加较慢,t1～t2时间段,C的浓度增加很快,由此推知该反应为放热反应,反应放热加快反应速率,A正确;t1～t2时间段里,C的物质的量浓度的变化值最大,其反应速率最大,B错误;t1～t2时间段里,C的物质的量浓度的变化值最大,因此该时间段里,生成C的物质的量最大,C正确;t2后由于反应物A、B浓度减小,反应速率逐渐变小,反应速率后来减慢主要是受反应物浓度变化的影响,D正确。
9.化学能与热能、电能等能相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(　A　)

A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
B.铝热反应中,反应物的总能量比生成物的总能量低
C.图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
D.图Ⅱ所示的反应为吸热反应
解析:旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成,A项正确;铝热反应是放热反应,所以反应物的总能量比生成物的总能量高,B项错误;图Ⅰ所示的装置中没有形成闭合回路,不能构成原电池,因此不能将化学能转化为电能,C项错误;图Ⅱ所示的反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,为放热反应,D项错误。
10.甲:在试管中加入1 g粉末状大理石,加入4 mol·L-1盐酸20 mL(过量);乙:在试管中加入2 g颗粒状大理石,加入4 mol·L-1盐酸20 mL
(过量);下列CO2生成体积(折算成标准状况)V(CO2)同反应时间t的关系曲线图合理的是(　D　)

解析:甲、乙试管中大理石的状态和质量不同,甲中1 g粉末状的大理石,乙中2 g颗粒状的大理石,产生气体的速率甲比乙快,产生气体的量乙是甲的2倍,因此甲曲线比乙曲线斜率大,乙曲线比甲曲线气体体积大,甲比乙先反应完,分析比较可知D项正确。
11.反应A(气)+3B(气)2C(气)+2D(气),在四种不同条件下的反应速率为
①v(A)=0.01 mol·L-1·s-1
②v(B)=0.6 mol·L-1·min-1
③v(C)=0.4 mol·L-1·min-1
④v(D)=0.01 mol·L-1·s-1
则反应速率的快慢顺序正确的是(　C　)
A.①=④(4)
C.①>④>②=③
D.②>③>④>①
解析:1 mol·L-1·s-1=1×60 mol·L-1·min-1,反应速率与化学计量数的比值越大,反应速率越快,则①0.01×601=0.6,②0.63=0.2,③0.42=0.2 ,④0.01×602=0.3,反应速率的快慢为①>④>②=③。
12.向容积为2.0 L的密闭容器中通入一定量的 N2O4(无色气体)和 NO2 的混合气体,发生反应:N2O4(g)2NO2(g)　ΔH > 0,体系中各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是(　B　)

A.64 s时,反应达到化学平衡状态
B.到达化学平衡前,混合气体的颜色逐渐变深
C.若该容器与外界无热传递,则反应达到平衡前容器内气体的温度逐渐升高
D.前100 s内,用NO2 浓度的变化表示的化学反应速率是
0.008 mol·L-1·s-1
解析:由图可知,64 s后二氧化氮和四氧化二氮的浓度依然发生改变,说明正、逆反应速率不相等,反应未达到化学平衡状态,A错误;二氧化氮气体为红棕色,四氧化二氮为无色,由图可知,平衡前二氧化氮的浓度增大,则混合气体的颜色逐渐变深,B正确;由方程式可知,该反应为吸热反应,则该容器与外界无热传递,则反应达到平衡前容器内气体的温度逐渐降低,C错误;由图可知,前100 s内,二氧化氮物质的量的变化量为(1.0-0.2) mol=0.8 mol,则用二氧化氮浓度的变化表示的化学反应速率是0.8mol2 L100 s =0.004 mol·L-1·s-1,D错误。
13.日常所用锌—锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒,以糊状NH4Cl作电解质,电极反应为Zn-2e-Zn2+,2MnO2+2NH4++2e-Mn2O3+2NH3+
H2O。下列有关锌—锰干电池的叙述中,正确的是(　B　)
A.干电池中锌筒为正极,石墨棒为负极
B.干电池长时间连续工作后,糊状物可能流出,腐蚀用电器
C.干电池工作时,电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒
D.干电池可实现热能向电能的转化
解析:在该电池中,由于Zn失去电子变为Zn2+,在石墨电极上发生得到电子的还原反应,则锌筒为负极,石墨棒为正极,A错误;干电池长时间连续工作后,锌筒不断消耗变薄,导致糊状物可能流出而腐蚀用电器,B正确;在干电池工作时,电流方向是由正极石墨棒经外电路流向负极锌筒,C错误;干电池反应发生时,发生化学反应产生了电能,因此可实现化学能向电能的转化,D错误。
14.如图为一原电池的结构示意图,下列说法中,错误的是(　D　)

A.Cu电极为正电极
B.原电池工作时,电子从Zn电极流出
C.原电池工作时的总反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu
D.盐桥(琼脂—饱和KCl溶液)中的K+移向ZnSO4溶液
解析:该原电池中,易失电子的锌作负极,铜作正极,A正确;电子从负极流向正极,即从锌沿导线流向铜,B正确;负极锌失电子生成锌离子,正极上铜离子得到电子生成铜,所以电池反应式为Zn+Cu2+Zn2++
Cu,C正确;原电池放电时,盐桥中K+向正极电解质溶液硫酸铜溶液移动,D错误。
15.在2NO2(气体)N2O4(气体)的可逆反应中,下列状态说明该反应一定达到限度的是(　C　)
A.NO2和N2O4的物质的量相等
B.NO2和N2O4的分子数之比为2∶1
C.NO2和N2O4的物质的量浓度均保持不变
D.单位时间内,消耗1 mol N2O4的同时,也有1 mol NO2被消耗
解析:NO2和N2O4的物质的量相等,并不能说明两者的物质的量不变,A错误; NO2和N2O4的分子数之比为2∶1,并不能说明两者的物质的量不变,B错误; NO2和N2O4的物质的量浓度均保持不变,C正确;单位时间内,消耗1 mol N2O4同时,也有2 mol NO2被消耗,说明正、逆反应速率相等,反应达平衡状态,D错误。
16.如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法正确的是(　C　)

A.铜片为负极,其附近的溶液变蓝,溶液中有Cu2+产生
B.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向将改变
C.其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”
D.如果将稀硫酸换成柠檬汁,LED灯将不会发光
解析:锌片作负极,发生氧化反应,铜片作正极,发生还原反应,铜片上有气泡产生,故A错误;如果将锌片换成铁片,铁片作负极,电路中的电流方向不会发生改变,故B错误;其能量转化的形式主要是“化学
能→电能→光能”,故C正确;如果将稀硫酸换成柠檬汁,由于柠檬汁中含有柠檬酸,溶液呈酸性,LED灯也会发光,故D错误。
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17.(8分)化学电源在生产生活中有着广泛的应用,请回答下列问题:
(1)根据构成原电池的本质判断,下列化学(或离子)方程式是否正确且能设计成原电池的是　　　　(填字母,下同)。 
A.KOH+HClKCl+H2O
B.Cu+Fe3+Fe2++Cu2+
C.Na2O+H2O2NaOH
D.Fe+H2SO4FeSO4 +H2↑
(2)为了探究化学反应中的能量变化,某同学设计了两个实验如图。有关反应一段时间后的实验现象,下列说法正确的是　　　　。

A.图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数
B.图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等,且均高于室温
C.图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面
D.图Ⅱ中产生气体的速率比Ⅰ慢
(3)电动汽车上用的铅酸蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成,用H2SO4作电解质溶液。放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
①写出放电时正极的电极反应式:  　。
②铅酸蓄电池放电时,负极质量将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。当外电路上有2 mol电子通过时,溶液中消耗H2SO4的物质的量为　　　 　。
解析:(1)自发进行的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池。KOH+HClKCl+H2O是复分解反应,不是氧化还原反应,故A错误;
Cu+Fe3+Fe2++Cu2+中的电荷不守恒,离子方程式不正确,故B错误;
Na2O+H2O2NaOH不是氧化还原反应,故C错误;Fe+H2SO4FeSO4+
H2↑是自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池,故D正确。
(2)图Ⅰ中发生的是锌的化学腐蚀,图Ⅱ形成铜锌原电池。图Ⅰ主要将化学能转化为热能,而图Ⅱ主要将化学能转化为电能,则图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数,故A正确;由A中分析可知,图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数不相等,但均高于室温,故B错误;图 Ⅱ 中铜为正极,铜棒的表面有气泡产生,故C错误;利用原电池反应可以使金属与酸的反应速率加快,故图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ中快,故D错误。
(3)①依据放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,正极上PbO2得电子发生还原反应,生成难溶于水的PbSO4,故正极反应式为PbO2+2e-+SO42-+4H+PbSO4+2H2O。②依据放电时总反应为Pb+PbO2+
2H2SO42PbSO4+2H2O,负极上Pb失电子发生氧化反应,产生的Pb2+结合SO42-生成难溶于水的PbSO4,故负极质量将增大;根据总反应,当外电路上有2 mol电子通过时,溶液中消耗H2SO4的物质的量为2 mol。
答案:(1)D　(2)A
(3)①PbO2+2e-+SO42-+4H+PbSO4+2H2O　②增大　2 mol
18.(8分)某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
[实验原理]2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
[实验内容及记录]
实
验
编
号
室温下,试管中所加
试剂及其用量/mL
室温下
溶液颜
色褪至
无色所
需时间
/min
0.6 mol·
L-1
H2C2O4
溶液
H2O
0.2 mol·
L-1
KMnO4
溶液
3 mol·
L-1
稀硫酸
1
3.0
2.0
3.0
2.0
4.0
2
3.0
3.0
2.0
2.0
5.2
3
3.0
4.0
1.0
2.0
6.4
请回答下列问题:
(1)根据上表中的实验数据,可以得到的结论是 
　。
(2)利用实验1中数据计算,v(KMnO4)= 　　　 　　　　　。
(3)该化学小组同学根据经验绘制了n(Mn2+)随时间变化趋势的示意图,如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设,并继续进行实验探究。

①该小组同学提出的假设是 
　。
②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白。
实验
编号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
再向
试管
中加
入少
量固
体
室温
下溶
液颜
色褪
至无
色所
需
时间
/min
0.6 mol·L-1
H2C2O4
溶液
H2O
0.2 mol·L-1
KMnO4
溶液
3 mol·L-1稀
硫酸
4
3.0
2.0
3.0
2.0

t
③若该小组同学提出的假设成立,应观察到的现象是 
　。 
解析:(1)可由图表中的数据直接得出结论:其他条件相同时,增大KMnO4溶液浓度(或反应物浓度),反应速率增大。
(2)v(KMnO4)=0.2mol·L-1×3.0 mL×10-3(3.0 mL+2.0 mL+3.0 mL+2.0 mL)×10-34.0min=1.5×10-2 mol·L-1·min-1。
(3)由图可以看出Mn2+在一定时间后生成速率增大,故可以想到生成物中的MnSO4可能为该反应的催化剂,从而提出假设;与实验1作对比实验,加入的MnSO4量不同,其他条件均相同,所以加入的少量固体为MnSO4。有了催化剂,在其他条件相同时,褪色时间就会缩短。
答案:(1)其他条件相同时,增大KMnO4溶液浓度(或反应物浓度),反应速率增大
(2)1.5×10-2 mol·L-1·min-1
(3)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化
作用)
②MnSO4　③与实验1比较,溶液褪色所需时间更短(或溶液褪色所用时间t小于4.0 min)
19.(10分)(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应:2H2(g)+
O2(g)2H2O(g)。已知该反应为放热反应,能正确表示该反应中能量变化的是图　　　　(填“a”或“b”)。 

从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化,化学键的键能如下表所示:
化学键
H—H
OO
H—O
键能/
(kJ·mol-1)
436
496
463
则生成1 mol H2O(g)可以放出热量　　　　kJ。
(2)下列反应中,属于放热反应的是　　　　(填字母,下同),属于吸热反应的是　　　　 。
a.盐酸与烧碱溶液反应
b.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+10H2O+2NH3↑
c.氢气在氧气中燃烧生成水
d.高温煅烧石灰石使其分解
e.铝和盐酸反应
f.葡萄糖在人体内氧化分解
(3)A、B、C、D 四种金属按下表中装置进行实验。
装置



现象
二价金属A
不断溶解
C的质量
增加
A上有气体
产生
根据实验现象回答下列问题:
①装置甲中溶液中的阴离子移向 　　　　(填“A”或“B”)极。 
②装置乙中正极的电极反应式为 　　　　 　　　。
③四种金属活动性由强到弱的顺序是 　　　 　　　。
解析:(1)氢气燃烧是放热反应,反应物总能量高于生成物总能量,因此图像a正确;断裂1 mol H—H需要吸收的能量为436 kJ,断裂
0.5 mol OO需要吸收的能量为496 kJ÷2=248 kJ,形成2 mol H—O需要放出的能量为463 kJ×2=926 kJ,则生成1 mol H2O(g)可以放出热量为(926-436-248) kJ=242 kJ。
(2)a.盐酸与烧碱溶液反应属于中和反应,是放热反应;b.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+10H2O+2NH3↑是吸热反应;c.氢气在氧气中燃烧生成水是放热反应;d.高温煅烧石灰石使其分解是吸热反应;e.铝和盐酸反应是放热反应;f.葡萄糖在人体内氧化分解是放热反应;则属于放热反应的是acef,属于吸热反应的是bd。
(3)①装置甲中二价金属A不断溶解,说明A电极上发生金属单质被氧化的反应,为原电池的负极,B电极是正极,则溶液中的阴离子移向负
极A。
②装置乙中C的质量增加,说明C电极是正极,B电极是负极,则正极的电极反应式为Cu2++2e-Cu。
③甲装置中电解质溶液为稀硫酸,A为负极,说明活动性A>B;乙装置中C电极是正极,B电极是负极,则活动性B>C;丙装置中,A上有气体产生,说明D电极被氧化为负极,活动性D大于A,根据以上分析可知,四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。
答案:(1)a　242　(2)acef　bd　(3)①A ②Cu2++2e-Cu　③D>A>B>C
20.(12分)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/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL
(标准状况)
100
240
464
576
620
①各时间段反应速率最大的是　　　　(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)min,原因是　  　。
②求3～4 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率为　　
　　　　　(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。

①该反应的化学方程式是　 。
②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3∶1
C.容器内气体压强保持不变
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 Z
③2 min内Y的转化率为　 　　　。
解析:(1)①在题述的5个时间段中,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2～3 min;该反应是放热反应,2～3 min时间段中温度高且盐酸浓度较大,故反应速率较快;②在3～4 min时间段内,n(H2)=0.112 L22.4 L·mol-1=
0.005 mol,消耗盐酸的物质的量为0.01 mol,故v(HCl)=0.01mol0.4 L×1min=
0.025 mol·L-1·min-1。(2)加入蒸馏水及加入KCl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,因酸性溶液中NO3-具有强氧化性,与Zn反应无氢气生成,错误;D项,加入CuSO4溶液,Zn与Cu2+反应形成原电池,反应速度增大,且影响生成氢气的量,错误。(3)①由图像可以看出,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,Δn(Y)=0.2 mol,Δn(Z)=0.4 mol,Δn(X)=0.6 mol,则Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=3∶1∶2,参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);②X、Y的反应速率比为3∶1,随着反应的进行,X、Y的反应速率比始终为3∶1,不能作为达到平衡状态的标志,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,不能作为达到平衡状态的标志,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;
③2 min内Y的转化率为1mol-0.9mol1mol×100%=10%。
答案:(1)①2～3　该反应是放热反应,此时温度高且盐酸浓度较大,故反应速率较快
②0.025 mol·L-1·min-1
(2)CD
(3)①3X(g)+Y(g)2Z(g)　②AC　③10%
21.(14分)(1)汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1 mol N2和1 mol O2完全反应生成2 mol NO会　　　　(填“吸收”或“放出”)
　　　　 kJ能量。 

(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量,其工作原理如图所示。已知:O2-可在固体电解质中自由移动。

①NiO电极上发生的是　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。
②外电路中,电子是从　　　　(填“NiO”或“Pt”)电极流出。 
③Pt电极上的电极反应式为　。 
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应:2NO+2CO2CO2+N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,如表所示。
实验
编号
t/℃
NO初始
浓度/
(mol·L-1)
CO初始
浓度/
(mol·L-1)
催化剂
的比表
面积/
(m2·g-1)
Ⅰ
280
1.20×10-3
5.80×10-3
82
Ⅱ
280
1.20×10-3
5.80×10-3
124
Ⅲ
350
a
5.80×10-3
82
①表中a=　　　　。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验　　 　　(填实验编号)。 
③实验Ⅰ和实验Ⅱ中,NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示,其中表示实验Ⅱ的是曲线　　　　(填“甲”或“乙”)。

(4)在容积固定的绝热容器中发生反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+
N2(g),不能说明该反应已达到平衡状态的是　　　　(填字母)。
A.容器内温度不再变化
B.容器内的气体压强保持不变
C.2v逆(NO)=v正(N2)
D.容器内混合气体的密度保持不变
解析:(1)由图可知,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol NO(g)时,断裂反应物中化学键吸收的总能量为946 kJ+498 kJ=
1 444 kJ,形成生成物中化学键放出的总能量为2×632 kJ=1 264 kJ,则反应时需要吸收180 kJ的热量。
(2)①原电池中,NiO为负极,电极上NO失电子发生氧化反应生成二氧化氮。②外电路中,电子由负极NiO电极流出,经导线流入正极Pt电极。③原电池中,Pt电极为正极,O2在正极上发生还原反应生成O2-,电极反应式为O2+4e-2O2-。
(3)①实验Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积相同、温度不同,实验目的是验证温度对反应速率的影响,则反应物的初始浓度要相同,则a=1.20×10-3。②由表格数据可知,实验Ⅰ、Ⅲ反应物初始浓度、催化剂的比表面积均相同,温度不同,实验目的是验证温度对速率的影响。③因实验Ⅰ、Ⅱ催化剂的比表面积不同,温度、反应物的初始浓度相同,但实验Ⅱ的反应速率大,先达到化学平衡,故曲线乙表示实验Ⅱ。
(4)因反应在绝热容器中进行,容器内的温度会变化,当温度不再变化时,说明反应已达到平衡状态;该反应是一个反应前后气体体积变化的反应,当容器内的气体压强保持不变时,说明正、逆反应速率相等,反应已达到平衡状态;v逆(NO)=2v正(N2)时,正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故2v逆(NO)=v正(N2)时,反应没有达到平衡状态;由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,容器的体积不变,则容器内混合气体的密度一直保持不变,故混合气体的密度不变不能说明反应已达到平衡状态。
答案:(1)吸收　180
(2)①氧化　②NiO　③O2+4e-2O2-
(3)①1.20×10-3　②Ⅰ和Ⅲ　③乙
(4)CD