模拟卷04-2020-2021年高一化学高频考题期末组合模拟卷（苏教2019必修第二册）

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2020-2021年高一化学高频考题期末组合模拟卷04
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
考试内容：新教材苏教必修二 难度：★★★☆☆
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27 Cu-64
一、选择题：本题共16个小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．化学与生活、社会密切相关。下列说法正确的是
A．华为“麒麟990”手机芯片的主要成分是SiO2
B．氨很容易液化，液氨气化吸收大量的热，所以液氨常用作致冷剂
C．新冠病毒可用次氯酸钠溶液、酒精或双氧水消毒，其消毒原理相同，都利用了强氧化性
D．SO2可以用来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫、增白食品等
【答案】B
【详解】
A．华为“麒麟990”手机芯片的主要成分是Si，故A错误；
B．氨很容易液化，液氨气化吸收大量的热，导致其周围环境温度降低，所以液氨常用作制冷剂，故B正确；
C．次氯酸钠溶液、双氧水都具有强氧化性，能使蛋白质变性而杀菌消毒，乙醇使蛋白质凝固而使蛋白质变性，原理不同，故C错误；
D．二氧化硫具有漂白性，但有毒，所以不能漂白食品，故D错误；
故答案为B。
2．一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：

下列描述正确的是。
A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol/(L•s)
B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol/L
C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0 %
D．反应的化学方程式为：X(g)+Y(g)=Z(g)
【答案】C
【分析】
反应开始前，X、Y的浓度都为最大值，而Z的浓度为0，则X、Y为反应物，Z为生成物，反应进行10s时，X、Y、Z的浓度都保持不变，且都大于0，则表明反应达平衡状态，反应为可逆反应。
【详解】
A．反应开始到10s，用Z表示的反应速率为，故A错误；
B．反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了，故B错误；
C．反应开始到10s时，Y的转化率为 ，故C正确；
D．由分析知，反应为可逆反应，0~10s内，X、Y的物质的量都变化0.79mol，Z的物质的量变化1.58mol，则反应的化学方程式为： ，故D错误；
故选C。

3．下列变化属于吸热反应的是

A．盐酸加入氢氧化钠溶液中
B．氢氧化钡晶体与氯化铵固体反应
C．加热使碘升华
D．CaO溶于水
【答案】B
【详解】
A．盐酸与NaOH溶液发生中和反应，中和反应为放热反应，故A不符合题意；
B．氢氧化钡晶体与氯化铵固体反应为吸热反应，故B符合题意；
C．碘升华为物理变化，不属于化学反应，故C不符合题意；
D．氧化钙溶于水与水反应生成氢氧化钙，属于放热反应，故D不符合题意；
答案为D。

4．金属－空气电池因具有较高的能量密度而被广泛应用，一种新型锌－空气电池的工作原理如图所示。该电池工作时，Zn电极的电极反应式为Zn－2e－＋4OH－=ZnO＋2H2O。下列说法正确的是

A．复合电极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O
B．电子流向：Zn电极→溶液→复合电极
C．电池工作一段时间后，溶液碱性增强
D．金属－空气电池具有较高能量密度的主要原因是空气不需要储存在电池内部
【答案】D
【详解】
A．根据图中信息和Zn极反应，复合电极是正极，其电极反应式为O2＋4e－＋2H2O =4OH－，故A错误；
B．电子流向：Zn电极→导线→复合电极，故B错误；
C．电池工作一段时间后，由于KOH消耗，因此溶液碱性减弱，故C错误；
D．空气不需要储存在电池内部，因此金属－空气电池具有较高能量密度，故D正确。
答案为D。
5．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是


A．图1：锌铜原电池工作时，Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度会增大
B．图2：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为Ag2O+2e-+2H+=2Ag+H2O
C．图3：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移1mol电子消耗锌32.5g
D．图4：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为Pb-2e-=Pb2+
【答案】C
【详解】
A．图1为锌铜原电池，锌为负极，铜为正极，氢离子在铜电极上得电子发生还原反应，所以铜电极附近的溶液中H+浓度会减小，故A错误；
B．图2为纽扣式银锌电池，正极为氧化银得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾，所以正极的极反应为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，故B错误；
C．图3为锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，极反应式：Zn-2e-=Zn2+，所以外电路中每转移1mol电子，消耗锌0.5mol，质量为0.5×65g/mol=32.5g，故C正确；
D．图4为铅蓄电池为二次电池，总反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，放电时铅为负极，发生氧化反应，其负极的电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，故D错误；
故选C。
6．在恒容密闭容器中发生反应：3CO(g)+Fe2O33CO2(g)+2Fe(s)，下列说法不正确的是
A．将块状Fe2O3改为粉术状，反应速率加快
B．升高温度，反应速率加快
C．使用催化剂，反应速率增大
D．增加Fe2O3的质量，反应速率增大
【答案】D
【详解】
A．将块状 Fe2O3改为粉末，增大接触面积，反应速率加快，A项正确；
B．升高温度，反应体系中活化分子的百分数增加，有效碰撞的次数增加，反应速率加快，B项正确；
C．使用催化剂，反应速率增大，C项正确；
D．Fe2O3是固体，增加Fe2O3的质量，不改变反应速率，D项错误；
答案选D。
7．下列关于N2的叙述错误的是
A．N2既可以做氧化剂又可以做还原剂
B．1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3
C．氮的固定是将N2转化成含氮的化合物
D．在雷雨天，空气中的N2与氧气可反应生成NO
【答案】B
【详解】
A．N2中氮元素化合价既可以升高，也可以降低，因此氮气既可以做氧化剂又可以做还原剂，A正确；
B．氮气和氢气的反应是可逆反应，1molN2可与3molH2完全反应生成NH3的物质的量小于2mol，B错误；
C．氮的固定是指将游离态的氮元素即N2转化成含氮的化合物，C正确；
D．在雷雨天，空气中的N2与氧气可发生化学反应生成NO，D正确；
答案选B。
8．反应NH4Cl+NaNO2==NaCl+N2↑+2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是
A．NH4Cl的电子式： B．N2的结构式：N=N
C．H2O的电子式： D．Na+的结构示意图：
【答案】C
【详解】
A．NH4Cl是离子化合物。其电子式为：，故A错误；
B．氮原子最外层电子数为5，还需要3个电子（或形成3对共用电子对）达到8电子稳定结构，所以两个氮原子共用3对电子，氮气的结构式为N≡N，故B错误；
C．氧原子最外层有6个电子，两个氢原子分别和氧原子形成1对共用电子对，故C正确；
D．钠原子的核外有11个电子，钠离子是由钠原子失去一个电子形成的，则钠离子核外有10个电子，Na+的结构示意图为，故D错误；
故选C。
9．是均含同一种元素的四种物质，且满足如图转换关系。已知A为单质，D是该元素的最高价氧化物对应的水化物。则A不可能是

A． B． C． D．
【答案】D
【详解】
A．，A不符合题意；
B．，B不符合题意；
C．，C不符合题意；
D．，D符合题意；
故选D。
10．如图是产生和收集气体的实验装置示意图，该装置适合于

A．用浓硝酸和Cu制取NO2
B．用H2O2溶液和MnO2制取O2
C．用浓盐酸和MnO2制取Cl2
D．用浓氨水和CaO固体制取NH3
【答案】B
【详解】
A．二氧化氮能和水反应，不能用排水法收集NO2气体，故A错误；
B．用MnO2作催化剂，H2O2分解为水和氧气，用排水法收集氧气，故B正确；
C．在加热条件下浓盐酸和MnO2反应制取Cl2，常温下浓盐酸和MnO2不反应，故C错误；
D．氨气易溶于水，不能用排水法收集NH3，故D错误；
选B。
11．硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是
A．浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同
B．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成
C．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同
D．浓硝酸和氯水使紫色石蕊溶液先变红后褪色，原理相同
【答案】C
【详解】
A．HNO3和氯水中HClO见光都易分解，都应避光保存，故A正确；
B．浓HNO3和浓氨水都具有挥发性，HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3，有白烟生成，故B正确；
C．铁在浓硝酸中钝化，而铂与浓硝酸不反应，原理不同，故C错误；
D．浓硝酸具有酸性能使紫色石蕊显红色，硝酸具有强氧化性，具有漂白作用，能使变红的石蕊溶液褪色，氯水与浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色，原理相同，故D正确；
答案选C。
12．取一支大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列说法正确的是

A．此反应属于取代反应
B．此反应无光照也可发生
C．试管内壁出现油状液滴，可溶于水
D．此反应得到的产物是纯净物
【答案】A
【详解】
A．甲烷和氯气的反应是取代反应，即CH4+Cl2CH3Cl+HCl，CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl，CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl，CHCl3+Cl2CCl4+HCl，故A正确；
B．甲烷和氯气发生取代反应，必须在光照条件下进行，无光照不能发生，故B错误；
C．反应中有氯代甲烷生成，氯代甲烷不溶于水，其中二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷呈液态，因此试管内壁出现油状液滴，故C错误；
D．生成物含有4种氯代甲烷和氯化氢，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，属于混合物，D错误；
答案为A。
13．下列说法正确的是
A．丙烷中的三个碳原子处在同一直线上
B．CH2Cl2为空间正四面体结构
C．丙烯(CH2=CHCH3)分子中三个碳原子处在同一平面上
D．苯分子中碳原子是以单、双键交替结合而成
【答案】C
【详解】
A． 丙烷中2号碳是四面体结构，三个碳原子呈V形排布，故A错误；
B． CH2Cl2分子不对称，为空间四面体结构，故B错误；
C． 碳碳双键以及与之直接相连的四个原子处于同一平面内，丙烯(CH2=CHCH3)分子中三个碳原子处在同一平面上，故C正确；
D． 苯分子中碳原子之间形成6个完全相同的键长介于单、双键之间独特的键，故D错误；
故选C。
14．对下列有机反应类型的认识中，错误的是
A．CH2=CH2+H2O→CH3CH2OH；加成反应
B．+Br2+HBr；取代反应
C．C2H6+Cl2CH3CH2Cl+HCl；置换反应
D．2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O；氧化反应
【答案】C
【详解】
A．双键变为单键，碳碳双键的两个C上分别加H和羟基，属于加成反应，A正确；
B．苯环上的1个H被Br取代，属于取代反应，B正确；
C．单质和化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应称为置换反应，选项生成物中无单质，不属于置换反应；乙烷中的1个H被Cl取代，属于取代反应，C错误；
D．乙醇发生催化氧化生成乙醛，属于氧化反应，D正确；
选C。
15．下列实验的失败原因可能是因为缺少必要的实验步骤造成的是
①将乙醇和乙酸混合，再加入稀硫酸共热制乙酸乙酯；②实验室用无水乙醇和浓硫酸共热到140℃制乙烯；③验证某RX是碘代烷，把RX与烧碱水溶液混合加热后，将溶液冷却后再加入硝酸银溶液出现黄色沉淀；④欲证明CH2=CHCHO中含有碳碳双键, 取CH2=CHCHO适量于试管，先加足量银氨溶液加热，充分反应后，排除醛基的干扰，再滴入酸性KMnO4溶液
A．①②③④ B．①②③
C．③④ D．③
【答案】C
【详解】
①实验室制乙酸乙酯，是在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应为将乙醇和乙酸混合，再加入稀硫酸共热制乙酸乙酯，实验失败的原因是未使用浓硫酸，试剂用错，故①不符合；
②实验室用无水乙醇和浓硫酸共热到140℃制得的是乙醚，制乙烯须加热到170℃，条件错误，故②不符合；
③卤代烃水解脱掉-X生成卤素离子，再加HNO3 酸化（NaOH过量，下一步加的Ag+ 会和OH- 反应变成不稳定的AgOH，近而变成白沉Ag2O，影响实验，所以加H+ 把OH- 除掉），再加AgNO3 ，AgI黄色沉淀，看颜色判断X是碘．该实验中未加HNO3 酸化，导致实验失败，故③符合；
④欲证明CH2=CHCHO中含有碳碳双键, 取CH2=CHCHO适量于试管，先加足量银氨溶液加热，充分反应后，排除醛基的干扰，然后应该先用酸酸化，再滴入酸性KMnO4溶液，检验碳碳双键，缺少酸化，故④符合；
答案选C。
16．下列说法正确的是
A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高
B．铜具有良好的导电性，常用来制作印刷电路板
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D．电解从海水中得到的氯化镁溶液可获得金属镁
【答案】B
【详解】
A．合金熔点低硬度大，铝合金的熔点比纯铝的低，故A错误；
B．铜具有良好的导电性，可用来制作印刷电路板，故B正确；
C．水晶的主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐，故C错误；
D．电解氯化镁溶液得到氯气、氢气和氢氧化镁，得不到镁，电解熔融氯化镁可获得镁，故D错误；
故选B。
二、非选择题：包括第17题～第21题5个大题，共52分。
17．（12分）FeCO3与砂糖混用可作补血剂，也能被用来制备Fe2O3。
(1)实验室制备FeCO3的流程如下：

写出生成沉淀的化学方程式：___________。如何检验滤液中的：___________。
(2)甲同学为了验证FeCO3高温下煅烧是否得到Fe2O3，做了如下实验：
实验步骤
实验操作步骤
Ⅰ
取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再减轻，冷却至室温
Ⅱ
取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红
根据上述现象得到化学方程式：___________。
①实验步骤Ⅲ中溶液变红的离子方程式为___________。
②乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3+。于是乙同学对实验步骤Ⅲ进行了补充：另取少量实验步骤Ⅱ所得溶液，然后(填字母)___________，用来检验溶液中是否含有Fe2+。
A．滴加氯水 B．滴加KSCN溶液
C．先滴加KSCN溶液后滴加氯水 D．滴加酸性KMnO4溶液
(3)丙同学认为即使得到乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物中含有+2价铁元素。于是他设计了由FeCO3制备Fe2O3的方案。先向FeCO3粉末中依次加入试剂：稀硫酸、双氧水、氢氧化钠溶液；然后再过滤、洗涤、灼烧即可得到Fe2O3.请写出和双氧水有关的离子方程式：___________。
【答案】(1)FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O 取少量滤液于试管中，加入足量NaOH溶液，加热，若产生气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则滤液中含有 (2)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2． Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3 D (3) H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
【分析】
FeSO4溶液中加碳酸氢铵生成CO2、FeCO3，过滤、洗涤，即可得到FeCO3固体；检验铵根离子的方法是利用铵根离子结合氢氧根离子发生反应加热生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色；三价铁离子可以和硫氰化钾之间反应生成红色的络合物；亚铁离子能使高锰酸钾褪色，但是三价铁离子不可以；亚铁离子可以被双氧水氧化为三价铁离子，铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解为氧化铁。
【详解】
(1)FeSO4溶液中加碳酸氢铵生成CO2、FeCO3，反应的化学方程式为：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O，故答案为：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O；
②检验滤液中含有的方法是：取少量滤液于试管中，加入足量NaOH溶液，加热，若产生气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则滤液中含有，故答案为：取少量滤液于试管中，加入足量NaOH溶液，加热，若产生气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则滤液中含有；
(2)根据上述现象得到化学方程式：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。故答案为：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2．；
①三价铁离子可以和硫氰化钾之间反应生成红色的络合物，实验步骤Ⅲ中溶液变红的离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3。故答案为：Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3；
②亚铁离子能使高锰酸钾褪色，但是三价铁离子不可以，步骤Ⅱ所得溶液中一定含有铁离子，判断是否含有Fe2+，A．原溶液中有铁离子，滴加氯水能氧化亚铁离子为铁离子现象不明显，不能鉴别，故A错误；B．滴加KSCN溶液只能鉴别铁离子的存在，不能证明亚铁离子的存在，故B错误；C．先滴加KSCN溶液后滴加氯水，若原溶液中含铁离子，遇到KSCN反应变红色，再滴入氯水不能鉴别溶液中含亚铁离子，故C错误；D．亚铁离子具有还原性，滴加酸性KMnO4溶液能氧化亚铁离子，若滴入高锰酸钾溶液褪色证明含有亚铁离子，故D正确；故答案为：D；
(3)粉末可以溶于硫酸，得到硫酸铁、硫酸亚铁等，其中的亚铁离子可以被双氧水氧化为三价铁离子，铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解为氧化铁，最后过滤，这样可以制得氧化铁。在酸性条件下，双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，和双氧水有关的离子方程式：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。故答案为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。

18．（11分）A、B、C、D、E均为有机物，其中A是化学实验中最常见的有机物。它易溶于水并有特殊香味；B的产最可衡量一个国家石油化工、发展的水平，有关物质的转化关系如图甲所示：

(1)写出B的结构简式___________；A中官能团的名称为___________。
(2)验证有机物乙酸中含有-COOH所用的试剂是___________，实验现象是___________。
(3)写出下列反成的化学方程式：反应①___________；④___________。
(4)实验室利用反应③制取C，常用如图乙装置：
①a试管中的主要化学反应的方程式为___________。
②在实验中球形干燥管除起冷凝作用外，另一个重要作用是___________。
③试管b中观察到的现象是有气泡产生___________。
【答案】(1)CH2=CH2 羟基 (2)紫色石蕊试液（或NaHCO3溶液） 加入紫色石蕊试液后溶液变红（或加入NaHCO3溶液后产生气泡） (3) 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑ 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O (4)CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O 防倒吸 溶液分层，上层为无色油状透明液体，且有香味
【分析】
由所给信息知，A为乙醇CH3CH2OH，B为乙烯C2H4，乙烯与水加成生成乙醇，乙醇与Na反应生成CH3CH2ONa，乙醇与乙酸酯化生成乙酸乙酯(C)，乙醇催化氧化生成CH3CHO(D)。
【详解】
(1)B为乙烯，对应结构简式为：CH2=CH2；A为乙醇，官能团名称为羟基；
(2)由于羧基有酸性，故检验羧基可使用紫色石蕊试液（或NaHCO3溶液），对应实验现象分别为：加入紫色石蕊试液后溶液变红（或加入NaHCO3溶液后产生气泡）；
(3)由分析知，反应①为CH3CH2OH与Na反应，对应方程式为：2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑；反应④为乙醇催化氧化反应，对应方程式为：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O；
(4)①a试管中发生乙酸和乙醇酯化反应，对应方程式为：CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O；
②由于干燥管末端插入液面以下，容易引起倒吸，故另一个作用是防倒吸；
③经过导管进入试管b的气体有挥发的乙醇、乙酸，生成的乙酸乙酯，乙酸与饱和Na2CO3（试管b中需盛装的溶液）反应产生CO2，乙酸乙酯不溶于水，故b中会出现分层现象，上层为乙酸乙酯（密度比水小），故此处填：溶液分层，上层为无色油状透明液体，且有香味。
19．（9分）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，填写空格。
(1)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为(填化学式)：___________；当线路中转移0.4 mol电子时，则被腐蚀铜的质量为：___________g。
(2)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4，溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

①电子流动方向是由___________极流向___________极(填字母)。
②电池正极反应式为___________。
③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？___________(填“是”或“否”)，原因是___________。
(3)近几年开发的甲烷—氧气燃料电池采用铂作电极催化剂，用KOH作为电池中的电解液。则通入CH4的电极为___________极(填“正”或“负”)，通入O2的电极反应为___________。
【答案】(1)Cu 12.8 (2)a b MnO2+e-+Li+=LiMnO2 否 电极Li是活泼金属，能与水反应 (3) 负 O2+4e-+2H2O=4OH-
【详解】
(1)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，若将此反应设计成原电池，根据总反应方程式可知：Cu失去电子发生氧化反应，所以负极的电极材料为Cu，正极的材料应该是活动性比Cu弱的金属或能够导电的非金属性，如可以是石墨作正极；
在该反应中，每有1 mol Cu发生反应，转移2 mol电子，则当线路中转移0.4 mol电子时，反应消耗Cu的物质的量是0.2 mol，消耗Cu的质量m(Cu)=0.2 mol×64 g/mol=12.8 g；
(2)①在锂锰电池中Li为负极，MnO2为正极，所以电子由负极a经外电路流向正极b；
②MnO2为正极，正极上MnO2中的+4价的Mn得到电子，与Li+结合形成LiMnO2，故正极的电极反应式为：MnO2+e-+Li+=LiMnO2；
③由于Li能够与水发生反应，所以该电池不能使用水代替电池中的混合有机溶剂；
(3)在甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极为负极，负极上CH4失去电子，与溶液中的OH-结合形成，负极的电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O；通入O2的电极为正极，由于电解质溶液为碱性，所以负极上O2得到电子与H2O结合形成OH-，故负极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，总反应方程式为：CH4+2O2+2OH-=+3H2O。
20．（12分）依据图中氮元素及其化合物的转化关系，回答问题：

(1)图中X的化学式为____，从化合价上看，X与水反应所得产物具有___性(填“氧化”或“还原”)。
(2)已知化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示，回答下列问题：

则0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程_______(填“吸收”或“放出”)_____kJ能量。
(3)在一个容积3L的密闭容器里进行如下反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，反应开始时n(N2)=1.5mol，n(H2)=4.4mol，2min末n(H2)=0.8mol。
①前2min内用NH3表示该反应的反应速率_________________________；
②到2min末N2的转化率为______________________；
③下列条件能加快该反应的反应速率的有______________________；
A．保持体积不变，再向容器中充N2
B．保持体积不变，再向容器中充He
C．保持压强不变，再向容器中充He
D．选择合适的催化剂
④一段时间后，下列条件下能说明该反应已达到平衡状态的是：_______________。
a．单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
b．单位时间内生成6n mol N﹣H键的同时生成2n mol H﹣H键
c．用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2
d．混合气体的平均摩尔质量不变
e．容器内的气体密度不变
f．容器内气体的压强不变
【答案】(1)N2O5 氧化 (2) 放出 b-a (3)0.4mol∙L-1∙min-1 80% AD adf
【详解】
(1)图中X表示的是含有+5价氮元素的氧化物，其化学式为N2O5；N2O5与水反应所得产物为HNO3，从化合价上看，N元素处于最高价态，其具有氧化性。
(2)从图中可以看出，0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)的总能量比1 mol NH3(g)的能量高，则0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程中放出(b-a)kJ能量。
(3)①反应开始时n(N2)=1.5mol，n(H2)=4.4mol，2min末n(H2)=0.8mol，则消耗H2的物质的量为3.6mol，生成NH3为2.4mol，前2min内用NH3表示该反应的反应速率。
②到2min末，消耗N2的物质的量为1.2mol，则N2的转化率为。
③A．保持体积不变，再向容器中充N2 ，N2 的浓度增大，反应速率加快；
B．保持体积不变，再向容器中充He，反应体系中各物质的浓度不变，则反应速率不变；
C．保持压强不变，再向容器中充He，容器体积增大，则各物质的浓度减小，反应速率减小；
D．选择合适的催化剂，反应速率加快；
故选AD。
④a．单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2，说明正逆反应速率相等，说明反应达到了平衡状态，故a正确；
b．若达到平衡状态时，单位时间内生成6n mol N﹣H键，同时会生成3n mol H﹣H键，则单位时间内生成6n mol N﹣H键的同时生成2n mol H﹣H键，反应没有达到平衡状态，故b错误；
c．用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2，与是否达到平衡状态无关，故c错误；
d．该反应前后气体的总质量不变，若混合气体的平均摩尔质量不变，说明总物质的量不变，正逆反应速率相等，达到化学平衡状态，故d正确；
e．该反应前后气体的总质量不变，若容器容积不变，则混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度不变，不能说明反应达到平衡状态，故e错误；
f．随反应进行，混合气体物质的量变化，容器内压强发生变化，故当压强保持不变时，说明到达平衡，故f正确；
故选adf。
21．（8分）氮及其化合物是元素化合物学习的重要内容。
I．为了证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO，某同学设计了如下实验装置和实验方案。

回答下列问题：
(1)连接好装置加入药品前先要_______。
(2)将铜丝插入稀硝酸中，微热大试管。该步反应化学方程式是_______。
(3)充分反应后，打开开关K1，通过气囊鼓入空气，可以观察到烧瓶中_______，证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO。
(4)NaOH溶液的作用_______。
(5)若将稀硝酸改为浓硝酸，则起氧化性的硝酸和起酸性作用的硝酸的物质的量之比为_______。
Ⅱ．某学习小组利用如图所示装置制备氨气，并探究氨气的性质(部分仪器略去)

(6)实验室制备氨气的化学方程式为_______。
(7)用装置B收集氨气时，氨气的进气口是_______(填“a”或“b”)
【答案】(1)检查装置的气密性 (2) 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O (3) 无色气体变为红棕色 (4) 吸收尾气，避免污染环境 (5) 1∶1 (6)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O (7) a
【分析】
稀硝酸与铜反应生成NO，经过浓硫酸干燥后，在圆底烧瓶中与通入的空气反应生成二氧化氮，尾气用氢氧化钠溶液处理，据此分析解答；实验室用氯化铵和氢氧化钙固体加热制取氨气，结合氨气的性质分析解答。
【详解】
(1)实验中有气体产生，连接好装置加入药品前先要检查装置的气密性，故答案为：检查装置的气密性；
(2)将铜丝插入稀硝酸中，微热大试管，Cu与稀硝酸反应生成NO、硝酸铜和水，反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O，故答案为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O；
(3) 充分反应后，打开开关K1，通过气囊鼓入空气，圆底烧瓶中NO与氧气反应生成红棕色的二氧化氮，可以观察到烧瓶中无色气体变为红棕色，故答案为：无色气体变为红棕色；
(4)二氧化氮、NO都是有毒气体，会污染环境，所以要用NaOH溶液吸收尾气，防止污染环境，故答案为：吸收尾气，避免污染环境；
(5)若将稀硝酸改为浓硝酸，反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 +2NO2↑+2H2O，反应中起氧化性的硝酸为2，起酸性作用的硝酸为2，物质的量之比为1∶1，故答案为：1∶1；
(6)实验室是用氯化铵和氢氧化钙固体加热制取氨气的，反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O；故答案为：2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O；
(7)氨气的密度比空气的小，用装置B收集氨气时，a进气口是向下排空气法，故答案为：a。