苏教版高中化学必修二专题综合测评1化学反应与能量变化含答案

这是一份苏教版高中化学必修二专题综合测评1化学反应与能量变化含答案，共13页。
专题综合测评(一)　化学反应与能量变化
(总分：100分　时间：90分钟)
(教师用书独具)
一、选择题(本题共15小题，每题2分，共30分，每题只有一个选项符合题意。)
1．化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是(　　)

图Ⅰ　　　　　　　　　图Ⅱ
A．有能量变化是化学反应的基本特征之一
B．图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
C．图Ⅱ所示的反应为放热反应
D．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
B　[化学反应过程中，除了有新物质的生成，一定伴随能量的变化，所以有能量变化是化学反应的基本特征之一，A项正确；图Ⅰ所示的装置不能形成闭合回路，不能构成原电池，化学能不能转变为电能，B项错误；根据图像知，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应是放热反应，C项正确；化学反应总是伴随着能量变化，断键需要吸收能量，成键需要放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成，D项正确。]
2．下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是(　　)
A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能
B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能
C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能
D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能
A　[本题考查氧化还原反应及能量转化形式。硅太阳能电池吸收光能后，把光能转化为电能，没有发生氧化还原反应。]
3．氢能是理想的清洁能源。下列制氢的方法中最节能的是(　　)
A．电解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
B．高温使水分解制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
D．天然气制氢：CH4＋H2OCO＋3H2
C　[A需要消耗电能，B和D需要高温，都消耗较多的能量。]
4．下列反应条件的控制中不恰当的是(　　)
A．为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆
B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C．为加快KClO3的分解速率，加入MnO2
D．为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却
D　[冷水温度低，会降低反应速率。]
5．一定条件下，可逆反应2AB＋3C在下列四种状态中处于平衡状态的是(　　)

正反应速率
逆反应速率
A
vA＝2 mol·L－1·min－1
vB＝2 mol·L－1·min－1
B
vA＝2 mol·L－1·min－1
vC＝2 mol·L－1·min－1
C
vA＝1 mol·L－1·min－1
vB＝2 mol·L－1·min－1
D
vA＝1 mol·L－1·min－1
vC＝1.5 mol·L－1·min－1
D　[将逆反应速率根据化学方程式统一换算成A表示的反应速率，即A的生成速率。D项，正反应速率即A的消耗速率vA＝1 mol·L－1·min－1，逆反应速率vC＝1.5 vA(逆)，vA(逆)＝1 mol·L－1·min－1，二者相等，说明反应达到了平衡状态。]
6．如图所示为800 ℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是(　　)

A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)
B．前2 min A的分解速率为0.1 mol·L－1·min－1
C．开始时，正、逆反应同时开始
D．2 min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
C　[根据图像知，反应过程中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A正确；前2 min，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B正确；开始时加入的物质为A和B，没有C，C错误；根据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1，D正确。]
7．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A. 由图可知，单斜硫转化为正交硫的反应为吸热反应
B．正交硫比单斜硫性质活泼
C．相同条件下，等量的正交硫比单斜硫所含有的能量低
D．相同条件下，生成等量的二氧化硫气体时，正交硫放出的热量多
C　[单斜硫的能量比正交硫的能量高，该反应为放热反应，A错误；物质的能量越高越不稳定，则正交硫比单斜硫稳定，B错误；由图像可以看出，等量的正交硫比单斜硫所含有的能量低，C正确；由图像可以看出，等量的正交硫比单斜硫所含有的能量低，相同条件下，生成等量的二氧化硫气体，单斜硫放出的热量多，D错误。]
8．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是(　　)

A．该反应是吸收能量的反应
B．1 mol A—A键和1 mol B—B键断裂能放出x kJ的能量
C．2 wmol A—B键断裂需要吸收y kJ的能量
D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
C　[反应物的总能量高于生成物的总能量，反应是放热反应，A错误；因旧键的断裂吸收能量，而不是释放能量，B错误；旧键的断裂吸收能量，由图可知断裂2 mol A－B键需要吸收y kJ能量，C正确；由图可知，1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量，D错误。]
9．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　)

A．a 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解
D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应，溶液中的Cu2＋向铜电极移动
D　[铁的活泼性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁片上，A正确。a和b用导线连接后构成原电池，其中Fe作负极，发生氧化反应，铜作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B项正确、D项错误。无论a和b是否连接，铁都被氧化生成Fe2＋，C项正确。]
10．纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。关于该电池下列叙述不正确的是(　　)
A．正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
B．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应
C．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极
D．使用时溶液中电流的方向是由Ag2O极流向Zn极
D　[由题意知，纽扣电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO，故Zn为负极、Ag2O为正极。正极发生还原反应，电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，A项正确；Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应，B项正确；使用时Zn是负极，电子由Zn极经外电路流向正极，C项正确；使用时溶液中电流的方向(即内电路的电流方向)是由负极流向正极，即Zn极流向Ag2O极，溶液中是由离子导电的，D项不正确。]
11．已知反应H2(g)＋2ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)，该反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，

下列有关说法正确的是(　　)
A. 反应①为吸热反应
B．反应①和②均是同种元素间发生的氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与图中相应峰高有关
D．HI(g)＋ICl(g)===I2(g)＋HCl(g)反应中生成1 mol HCl放出218 kJ的热量
C　[由图可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、反应②均为放热反应， A错误；反应①中氢气参与反应，化合价升高被氧化，ICl中的I化合价降低被还原，不是同种元素间发生的氧化还原反应， B错误；由图可知，反应①中正反应的活化能大，反应②中正反应的活化能小，反应①比反应②的速率慢， C正确；由图可知，反应HI(g)＋ICl(g)===I2(g)＋HCl(g) 的反应物总能量和生成物总能量差值小于218 kJ，则生成1 mol HCl放出的热量小于218 kJ, D错误。]
12．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：pH＜7，橘子汁：pH＞7
C．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
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pH＜7，橘子汁pH＞7，B项错误；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。]
13．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是(　　)
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO＋ 10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时OH－向负极迁移
AD　[根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，A正确； KOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO ＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，B错误；该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，C错误；电池工作时阴离子OH－向负极迁移，D正确。]
14．已知反应2X(g)＋Y(g)2Z(g)，某研究小组将4 mol X和2 mol Y置于一容积不变的密闭容器中，测定不同时间段内X的转化率，得到的数据如下表，下列判断正确的是(　　)
t/min
2
4.5
5
6
X的转化率
30%
40%
70%
70%
A.随着反应的进行，混合气体的密度不断增大
B．反应在5.5 min时，v正(X)＝v逆(Z)
C．6 min时，容器中剩余1.4 mol Y
D．其他条件不变，将X的物质的量改为10 mol，则可得4 mol Z
B　[X、Y、Z都是气体，随着反应的进行，气体总质量不变，容器体积不变，则混合气体的密度不变，A项错误；根据表中数据可知，反应在5 min时已经达到平衡状态，平衡时正、逆反应速率相等，B项正确；6 min时，X的转化率为70%，即反应消耗了2.8 mol X，由化学计量数的关系可知，反应消耗了1.4 mol Y，则容器中剩余0.6 mol Y，C项错误；其他条件不变，将X的物质的量改为10 mol，当2 mol Y完全反应时可得4 mol Z，但Y不可能完全反应，所以得到的Z小于4 mol，D项错误。]
15．在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定，D的浓度为0.5 mol·L－1，下列判断正确的是(　　)
A．B的转化率为20%
B．平衡时A的浓度为0.75 mol
C．x＝1
D．达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85%
A　[达到平衡时，生成了2 mol C，D的物质的量为4 L×0.5 mol·L－1＝2 mol，
　 3A(g)　＋　B(g)　　2C(g)＋xD(g)
起始/mol 6 5 0 0
转化/mol 3 1 2 x
平衡/mol 3 4 2 2
B的转化率为×100%＝20%，A对；平衡时A的浓度为3 mol/4 L＝0.75 mol·L－1，B错；由以上分析可知x＝2，C错；反应前后气体的物质的量不变，则压强不变，D错。]
二、非选择题(本题共5小题，共70分。)
16．(14分)道路千万条，安全第一条；行车不规范，亲人两行泪。减少交通事故除遵守交通法规正确驾驶外，安全措施也极为重要。汽车的安全气嚢内一般充入的是叠氮化钠(NaN3)、硝酸铵(NH4NO3)、硝酸钾(KNO3)等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解或发生反应，产生大量气体，充满气囊，从而保护驾驶员和乘客的安全。
请回答下列问题：
(1)下列判断正确的是________(填字母)。
A．道路起雾与H2O分子的化学键断裂有关
B．NH4NO3、KNO3中含有化学键的类型完全相同
C．NaN3不会和酸性高锰酸钾或次氯酸钠溶液反应
D．NaN3、NH4NO3固体在储存和使用时都必须格外小心，以免发生爆炸
(2)汽车的安全气囊内叠氮化钠爆炸过程中的能量变化如图所示：

①叠氮化钠的爆炸反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。
②若爆炸过程中有30 mol 非极性键生成(一个共用电子对为一个化学键)，则反应的能量变化为________ kJ(用含a、b的代数式表示)，消耗叠氮化钠的质量为________ g。
(3)若安全气囊内充的是叠氮酸钠和硝酸钾，撞击时发生的反应是10NaN3＋2KNO3===K2O＋5Na2O＋16N2↑。当该反应的氧化产物比还原产物多1.4 mol时，转移电子的物质的量是________ mol；同时气囊内还必须充入一定量的SiO2粉末，其在安全气囊内所起的作用可能是________________________________
___________________________________________________________________。
[解析]　(1)道路起雾，水分子不变，水分子中化学键不变，A项错误； NH4NO3含离子键、极性共价键，KNO3中钾离子与硝酸根离子之间为离子键，硝酸根离子中N与O原子之间为极性共价键，则两者化学键类型相同，B项正确； NaN3具有还原性，可和酸性高锰酸钾或次氯酸钠溶液反应，C项错误； NaN3受到猛烈撞击时就会发生化学变化； NH4NO3固体属于易燃易爆固体，在储存和使用时都必须格外小心，以免发生爆炸，D项正确。
(2)①由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应；
②发生：3NaN3===Na3N＋4N2↑，氮气中N≡N为非极性键，由反应及图可知生成12 mol非极性键放热为(a－b) kJ，则有30 mol非极性键生成(一个共用电子对为一个化学键)，则反应的能量变化为(a－b) kJ×＝2.5(a－b) kJ或(b－a) kJ×＝2.5(b－a) kJ，消耗叠氮化钠的质量为 mol×65 g·mol－1＝487.5 g。
(3)在10NaN3＋2KNO3===K2O＋5Na2O＋16N2↑中，KNO3中N元素由＋5价降低为0，反应中共转移10电子，NaN3中N元素的化合价由－1/3价升至0价，根据N原子守恒，氧化产物与还原产物的物质的量之比为15∶1，由反应可知，生成16 mol N2时氧化产物比还原产物多14 mol，若氧化产物比还原产物多1.4 mol，则该反应生成氮气的物质的量为 mol＝1.6 mol，根据关系式16N2～10e－可知转移电子的物质的量是×1.6 mol＝1 mol；同时气囊内还必须充入一定量的SiO2粉末，其在安全气囊内所起的作用可能是SiO2与产物K2O、Na2O反应生成无腐蚀性的硅酸盐，可减少对人体的伤害。
[答案]　(1)BD　(2)①放热反应　②2.5(a－b)或2.5(b－a)　487.5　(3) 1　SiO2与产物K2O、Na2O反应生成无腐蚀性的硅酸盐，可减少对人体的伤害
17．(10分)反应Fe ＋ H2SO4===FeSO4 ＋ H2↑的能量变化如图所示，请回答下列问题：

(1)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是________(填字母，双选)。
A．将铁片改为铁粉
B．将稀H2SO4改为98%的浓硫酸
C．升高温度
D．将2.4 mol·L―1的稀硫酸改为4.8 mol·L－1稀盐酸
(3)若将上述反应设计成原电池，则铜极上发生的电极反应为____________________________________________________________________，
外电路中的电子由________(填“正”或“负”，下同)极向________极移动。
[解析]　(1)从图像可知，反应物总能量高于生成物总能量，所以该反应为放热反应。(2)改铁片为铁粉，增大了反应物的接触面积，反应速率增大，A对；常温下铁在浓硫酸中钝化不能继续发生反应， B错误；升高温度，反应速率增大，C对；将2.4 mol·L―1的稀硫酸改为4.8 mol·L－1稀盐酸，氢离子浓度不变，反应速率几乎不变，D错。(3)铜、铁、稀硫酸构成的原电池中，铁易失电子发生氧化反应而作负极，负极上电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电子由负极向正极移动。
[答案]　(1)放热　(2)AC　(3)2H＋＋2e－===H2↑　负　正
18．(16分)利用化学反应将存储在物质内部的化学能转化为电能，科学家设计出了原电池，从而为人类生产、生活提供能量。
(1)甲同学认为，所有的氧化还原反应都可以设计成原电池，你是否同意________(填“是”或“否”)。若不同意，请你试举一例，写出相应的化学方程式：_________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)乙同学依据氧化还原反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示：

①负极材料是________，发生的电极反应为___________________________
________________________________________________________________；
②外电路中的电子是从________电极流向________电极(写出电极材料的名称)。
③当反应进行到一段时间后取出电极材料，测得某一电极增重了5.4 g，则该原电池反应共转移的电子数目是________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
④请指出该原电池装置的一个缺点：________________________________
________________________________________________________________。
[答案]　(1)否　非自发进行的氧化还原反应均不可以设计成原电池，如C＋CO22CO，不能设计成原电池
(2)①铜　Cu－2e－===Cu2＋　②铜　银
③0.05NA(或3.01×1022)　④能量利用率低，不能提供持续稳定的电流
19．(14分)现用如图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1 000 mL，供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。

请回答下列问题：
(1)b电极材料为________，其电极反应式为__________________________
________________________________________________________________。
(2)当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为________ mol，此时a电极质量________(填“增加”或“减少”)________ g。
(3)如果将a、b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是__________
________________________________________________________________。
[解析]　(1)纯铜片和纯锌片、稀硫酸组成原电池，由图可知b电极处有氢气生成，则b为铜，为正极；a为锌，为负极；b电极上氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。(2)当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时，n(H2)＝＝＝0.03 mol，已知b电极上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则通过导线的电子的物质的量为0.06 mol，a电极上的反应为Zn－2e－===Zn2＋，则溶解的Zn的物质的量为0.03 mol，则减少的Zn的质量为65 g·mol－1×0.03 mol＝1.95 g。(3)如果将a、b两电极的电极材料对调，则右边为锌，失电子作负极，左边为铜，作正极，氢离子得电子生成氢气，所以U形管中左端液面下降，右端液面上升。
[答案]　(1)铜　2H＋＋2e－===H2↑　 (2)0.06　减少　1.95 　(3)形管中左端液面下降，右端液面上升
20．(16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，实验记录如表所示(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哪一时间段反应速率最大________ min(填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5)，原因是___________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②求3～4分钟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(　　)
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的曲线如图所示：

①该反应的化学方程式是________________________________________。
②2 min内X的转化率为________。
[解析]　(1)①在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min时间段中，产生气体的体积分别为100 mL、140 mL、224 mL、112 mL、54 mL，由此可知反应速率最大的时间段为2～3 min；原因：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大。②在3～4 min时间段内，n(H2)＝0.112 L÷22.4 L/mol＝0.005 mol，根据2HCl～H2计算消耗盐酸的物质的量为0.01 mol，则v(HCl)＝0.01 mol÷0.4 L÷1 min＝0.025 mol/(L·min)。③A对：加入蒸馏水，H＋浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量；B对：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；C错：因酸性溶液中有NO，具有强氧化性，与Zn反应无氢气生成；D错：加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，构成原电池，反应速度增大，且影响生成氢气的量。
(2)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(Y)∶Δn(Z)∶Δn(X)＝1∶2∶3，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则反应的化学方程式为3X＋Y2Z。
②2 min内X的转化率＝×100%＝×100%＝30%。
[答案]　(1)①2～3　因该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，所以反应速率较快　②0.025 mol/(L·min)　(2)CD　(3)①3X(g)＋Y(g)2Z(g)　②30%