期中学业水平检测(一)-2022版化学选择性必修1 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析）

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期中学业水平检测(一)
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　O 16　S 32　Zn 65。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分)
1.下列有关说法正确的是 (　　)
A.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多
B.已知C(石墨,s) C(金刚石,s)　ΔH>0,故金刚石比石墨稳定
C.放热且熵增加的反应不一定能正向自发进行
D.升高温度能增大单位体积内的活化分子数,加快反应速率
2.根据化学反应速率或平衡理论,联系生产实际,下列说法错误的是 (　　)
A.供热公司为了节能减排,将煤块粉碎,让煤充分燃烧
B.啤酒瓶开启后,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释
C.使用高效催化剂是大大提高原料平衡转化率的有效方法
D.将一氧化碳中毒者放入高压氧舱,增大氧气浓度,利用平衡移动原理缓解病情
3.密闭容器中发生可逆反应2A(s)+3B(g)C(g)+2D(g)　ΔH<0,在一定条件下达到平衡状态,下列叙述正确的是 (　　)
A.增加A的量,平衡向正反应方向移动
B.压缩容器体积,平衡不移动,v正、v逆不变
C.v正(C)=2v逆(D)
D.若向恒容容器中按1∶2再充入C、D,重新建立平衡后,v正、v逆均增大
4.下列实验装置能达到实验目的的是 (　　)


A.电解饱和食盐水并检验气体
B.构成铜锌原电池


C.电解精炼铜
D.铁片镀银
5.利用如图所示装置,可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是 (　　)

A.若X是锌棒,将K与M连接,铁不易受腐蚀,此法称为阴极电保护法
B.若X是碳棒,将K与M或N连接,均可减缓铁的腐蚀
C.若X是碳棒,将K与M连接,碳棒的电极反应式是2H++2e- H2↑
D.若X是锌棒,将K与N连接,锌棒的电极反应式是Zn-2e- Zn2+
6.一定条件下,将NO(g)和O2(g)按物质的量之比2∶1充入反应容器,发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 (　　)

A.ΔH>0、p1 B.其他条件不变,温度升高,该反应的反应限度增大
C.400 ℃、p1条件下,NO的平衡转化率与O2的平衡转化率相等
D.400 ℃时,该反应的化学平衡常数的数值为2027
7.某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构;“—”表示化学键)。下列说法错误的是 (　　)

A.过渡态是该历程中能量最高的状态
B.HCHO在反应过程中,C—H键全部断裂
C.CO2分子中的氧原子全部来自O2
D.该反应可表示为HCHO+O2 CO2+H2O
8.在工业生产硝酸过程中,在氧化炉中发生反应Ⅰ、Ⅱ,不同温度下各反应的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是 (　　)
温度(K)
主反应Ⅰ:4NH3+5O2 4NO+6H2O
副反应Ⅱ:4NH3+3O2 2N2+6H2O
500
1.1×1026
7.1×1034
700
2.1×1019
2.6×1025
A.通过数据分析,两个反应ΔH<0
B.通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
C.通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
D.通过增加氨气、O2的浓度,均可提高氨气的平衡转化率
9.研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超长性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极,用AlCl4-和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体,其放电工作原理如图所示。

下列说法错误的是 (　　)
A.放电时,导线中电子从铝流向石墨
B.充电时,有机阳离子向铝电极方向移动
C.放电时,负极反应为Al+7AlCl4-−3e− 4Al2Cl7-
D.充电时,阳极反应为Cn+AlCl4-+e- CnAlCl4
10.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,实验原理为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O,实验内容及记录如表所示。
实验
编号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
溶液紫色
褪去所需
时间/min
0.6 mol·L-1
H2C2O4溶液
H2O
3 mol·L-1
H2SO4溶液
0.05 mol·L-1
KMnO4溶液
1
3.0
2.0
2.0
3.0
1.5
2
2.0
a
2.0
3.0
2.7
3
1.0
4.0
2.0
b
3.9
下列说法错误的是 (　　)
A.a=3.0,b=3.0
B.根据上表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,反应速率越快
C.忽略混合前后溶液体积的微小变化,实验1这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=0.15 mol·L-1·min-1。
D.为检验Mn2+是否有催化作用,可加入硫酸锰固体,实验1~3均可作为对照实验
11.(双选)298 K,发生反应H2O2+2HI I2+2H2O,反应速率与浓度关系式为v=kc(HI)m·c(H2O2)n,k为速率常数,实验测定数据如下。
实验编号
1
2
3
4
5
c(HI)/mol·L-1
0.100
0.200
0.300
0.100
0.100
c(H2O2)/mol·L-1
0.100
0.100
0.100
0.200
0.300
溶液出现棕黄色的时间t/s
13
6.5
t1
6.5
t2
v/mol·L-1·s-1
0.007 6
0.015 3
v1
0.015 1
v2
下列说法错误的是 (　　)
A.m=1,n=1
B.反应速率常数k只与温度有关
C.v1=v2,由表中数据可得出结论,该反应只要增大反应物浓度,化学反应速率就加快
D.化学反应速率与反应物浓度的关系与化学方程式中化学计量数有定量关系
12.如图所示装置中,试管A、B中电极为多孔石墨电极,C、D为铂夹。断开K1,闭合K2、K3一段时间后,A、B中气体的量之间的关系如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.a为正极,b为负极
B.紫红色液滴向C端移动
C.断开K2、K3,闭合K1,A极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-
D.断开K2、K3,闭合K1,溶液的pH增大
13.(双选)已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.2 kJ·mol-1。当反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后,在不同温度下,反应达到平衡时,得到混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线a、b、c如图所示,下列说法正确的是 (　　)

A.若反应器中充入1 mol N2和3 mol H2,则反应达平衡时将释放92.2 kJ热量
B.从Q到M,平衡向右移动
C.M、N、Q达到平衡所需时间关系为tN>tQ>tM
D.图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)=K(Q)>K(N)
14.(双选)已知:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1。以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的图示如下。

过程Ⅰ……
过程Ⅱ:3FeO(s)+H2O(l) H2(g)+Fe3O4(s)　ΔH=+129.2 kJ·mol-1
下列说法正确的是 (　　)
A.该过程能量转化形式是太阳能→化学能→热能
B.过程Ⅰ热化学方程式为Fe3O4(s) 3FeO(s)+12O2(g)　ΔH=-156.6 kJ·mol-1
C.氢气的摩尔燃烧焓ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
15.羰基硫(COS)可用于合成除草剂、杀草丹等农药。H2S与CO2在高温下反应可制得COS:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)　ΔH>0。在容积为2 L的密闭容器中充入一定量H2S和CO2发生上述反应,数据如下。
实验
温度/℃
起始时/mol
平衡时/mol
平衡
常数
n(CO2)
n(H2S)
n(COS)
n(H2O)
n(COS)
1
T1
0.100
0.100
0
0
0.010
K1
2
T2
0.100
0.100
0
0
n2
K2=136
3
T2
0.400
0.400
0
0
n3
K3
下列判断错误的是 (　　)
A.T2 B.K2=K3且n3=4n2
C.初始反应速率:实验3>实验2>实验1
D.实验3反应达平衡时,CO2转化率约为14.3%
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)(1)25 ℃时,制备亚硝酰氯所涉及的热化学方程式和平衡常数如表。
编号
热化学方程式
平衡常数
①
2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+NOCl(g)　ΔH1=a kJ/mol
K1
②
4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)　ΔH2=b kJ/mol
K2
③
2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g)　ΔH3
K3
(1)该温度下,ΔH3=　　　　kJ/mol(用a和b表示)。 
(2)25 ℃时,在体积为2 L的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2发生上述反应③,若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图1实线所示,则ΔH3　　　　(填“>”“<”或“=”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图1虚线所示,则改变的条件是　　　　　　。图2是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系图,其中正确的曲线是　　　　(填“甲”或“乙”),a值为　　　　。25 ℃时测得反应③在某时刻,NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的浓度分别为0.8 mol/L、0.1 mol/L、0.3 mol/L,则此时v正　　　　v逆(填“>”“<”或“=”)。 

图1

图2
17.(11分)无色碘化钾溶液露置在空气中容易变为黄色,某兴趣小组进行如下实验探究。
实验试剂:1 mol·L-1 KI溶液、0.2 mol·L-1 H2SO4溶液、蒸馏水。
实验仪器:试管、试剂瓶、胶头滴管、温度计。
Ⅰ.针对冬夏季节不同,KI溶液变色快慢不同,小组成员进行以下实验。
实验编号
①
②
③
④
⑤
温度/℃
30
40
50
60
70
显色时间/s
160
80
40
20
10
回答下列问题。
(1)该实验的目的是探究　　　　对反应速率的影响。 
(2)该实验除上述试剂和仪器外,还需要的试剂和仪器分别是　　　　　　、　　　　。 
(3)分析上述实验记录结果,可得出的结论是:温度每升高10 ℃,反应速率增大为原来的　　　　倍。 
Ⅱ.为探究溶液的酸性强弱对KI溶液变色速率的影响,小组成员进行以下实验。
第①步:分别取1 mL 1 mol·L-1KI溶液于两支试管中,并分别滴加两滴指示剂;
第②步:向其中一支试管中加入1 mL蒸馏水和1 mL 0.2 mol·L-1 H2SO4溶液,然后向另一支试管中加入……
第③步:记录KI溶液变色的时间。
实验结论:溶液酸性越强,KI溶液变色越快。
回答下列问题。
(4)该实验操作中必须控制不变的是　　　　。 
a.温度　　　　b.试剂添加的顺序　　　c.试剂的用量(体积)
(5)用所给试剂将第②步补充完整:　　　　　　　　　　　。 
(6)该探究实验中KI溶液变色反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
18.(12分)(1)某课外活动小组用如图装置进行实验,试回答下列问题。

①若开始时开关K与a连接,则A极的电极反应为　　　　　　　　　　,B极的Fe发生　　　　　腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。 
②若开始时开关K与b连接,则装置内总反应的离子方程式为　　　　　　　　　;根据此时的装置,判断下列说法正确的是　　　　(填字母)。 
a.溶液中Na+向A极移动
b.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
c.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的状态
d.若标准状况下B极产生2.24 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子
(2)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO4电池中某电极的工作原理如下图所示。

①已知该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的　　　　极(填“正”或“负”),该电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.1 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,则阳极产生的气体在标准状况下的体积是　　　　L。 
19.(12分)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域。回答下列问题。
(1)在800 ℃、2 L密闭容器中,若充入3 mol CO和2 mol水蒸气进行反应,保持温度不变,5 min反应达平衡,测得生成1.2 mol CO2,则该反应的速率v(CO)为　　　　,该温度下的平衡常数K为　　　　,CO平衡转化率为　　　　。 
(2)Shibata曾做过下列实验:721 ℃下,分别用氢气和一氧化碳还原氧化钴(CoO),反应如下。
ⅰ.H2(g)+CoO(s) Co(s)+H2O(g)　ΔH1
ⅱ.CO(g)+CoO(s) Co(s)+CO2(g)　ΔH2
①反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=　　　　　　　(用ΔH1、ΔH2表示); 

②一氧化碳和水蒸气的反应历程如图,下列说法正确的是　　　　。 
a.该反应放热
b.反应B活化能大于反应A
c.使用催化剂降低反应的ΔH,反应速率加快
d.该反应经过两步基元反应完成
③反应ⅰ和ⅱ分别达到平衡后,若气体中H2和CO的物质的量分数分别为0.03、0.02,则反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=　　　　(结果保留两位小数)。 
(3)将CO和水蒸气混合气体充入容积相等的三个恒温、恒容密闭容器中,使其在相同温度下反应,获得如下数据。
容器编号
各物质起始量/mol
达平衡时体系
能量变化/kJ

CO
H2O
CO2
H2
1
1
1
0
0
Q1

2
0
0
1
1
Q2

3
2
2
0
0
Q3

下列说法正确的是　　　　。 
a.Q1=Q2
b.平衡时CO2浓度:c3=2c1
c.CO转化率:α3=2α1
20.(12分)某同学对可逆反应2NO2(g) N2O4(g)平衡体系进行探究。回答下列问题。

(1)向左侧烧杯中加入NH4NO3晶体,观察到甲瓶红棕色变浅,向右侧烧杯中加入CaO固体,乙瓶的红棕色变深。则反应2NO2(g) N2O4(g)　ΔH　　0(填“>”“=”或“<”)。 
(2)关闭止水夹,维持温度不变,用注射器向甲瓶中充入一定量NO2,则此时反应2NO2(g) N2O4(g)浓度商Q　　K(填“>”“=”或“<”),平衡将　　　(填“正向”“逆向”或“不”)移动,颜色比原来　　　　(填“深”“浅”或“不变”),再次达平衡时,NO2的转化率将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(3)查阅资料可知,F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应。
Ⅰ.2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)　[t=∞时,N2O5(g)完全分解]
Ⅱ.2NO2(g) N2O4(g)
反应体系的总压强p随时间t的变化如图所示。

①研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=1 h时测得体系中pO2=2.4 kPa,则此时v(N2O5)=　　　　kPa·min-1。 
②若提高反应温度至35 ℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)　　　　65.8 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③25 ℃时,N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp=　　　　kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。 

答案全解全析
1.D　因为硫固体变为硫蒸气要吸热,所以等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多,A项错误;由C(石墨,s) C(金刚石,s)　ΔH>0可知,金刚石能量高,不稳定,B项错误;放热且熵增加的反应ΔH<0,ΔS>0,则ΔH-TΔS<0,该反应在任何温度下都可以正向自发进行,C项错误;升高温度能增大单位体积内的活化分子数,加快反应速率,D项正确。
2.C　将煤块粉碎,增大煤与空气的接触面积,让煤充分燃烧,可以节能减排,A项正确;密封的啤酒瓶内压强很大,二氧化碳能以碳酸的形式存在于瓶中,开瓶就是一个减压的过程,平衡向右移动,生成二氧化碳,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释,B项正确;使用高效催化剂可大大加快化学反应速率,但不能提高原料平衡转化率,C项错误;将一氧化碳中毒者放入医院高压氧舱,增大氧气的浓度,能利用平衡移动原理解释,D项正确。
3.D　反应体系中,A为固体,增加A的量,没有改变反应物的浓度,平衡不移动,A项错误;反应2A(s)+3B(g) C(g)+2D(g)是反应前后气体分子数不变的反应,压缩容器体积相当于增大压强,平衡不移动,v正、v逆均增大,B项错误;反应达到平衡状态时,v正(C)v逆(D)=12,则2v(C)正=v(D)逆,C项错误;向恒容容器中按1∶2再充入C、D,相当于增大反应体系的压强,重新建立平衡后,v正、v逆均增大,D项正确。
4.B　阴极上放电的是氢离子,而不是氯离子,所以阴极上得不到氯气,淀粉碘化钾溶液不会变蓝,A项错误;锌作负极,铜作正极,发生的自发氧化还原反应为Zn+2H+ Zn2++H2↑,符合构成原电池的条件,B项正确;电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,C项错误;铁作阳极,铁自身放电,消耗铁电极,无法镀银,D项错误。
5.D　若X是锌棒,将K与M连接,构成原电池,则锌棒作负极,铁棒作正极被保护起来,此方法称为牺牲阳极的阴极保护法,A项错误;若X是碳棒,将K与N相连,铁连接电源的负极,则铁作阴极被保护起来,可减缓铁的腐蚀,将K与M连接,形成原电池,且铁棒作负极,会加速铁的腐蚀,B项错误;若X是碳棒,将K与M相连,则碳棒作正极,铁发生吸氧腐蚀,碳棒的电极反应式为2H2O+O2+4e- 4OH-,C项错误;若X是锌棒,将K与N连接,则锌棒作阳极,阳极上Zn失电子发生氧化反应,电极反应式是Zn-2e- Zn2+,D项正确。
6.C　升高温度,NO的平衡转化率降低,即平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)是正反应方向气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,则NO的转化率会增大,由题图可知,相同温度下,p2时NO的转化率大,则p2时压强大,即p1 7.C　过渡态是该历程中能量最高的状态,A项正确;反应过程中,甲醛分子中的两个C—H键全部断裂,B项正确;CO2分子中的氧原子一部分来自O2,另一部分来自甲醛,C项错误;该反应中反应物是甲醛和氧气,生成物是二氧化碳和水,HAP为催化剂,反应方程式为HCHO+O2 CO2+H2O,D项正确。
8.A　通过数据分析,升高温度,反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数均减小,即平衡逆向移动,则两个反应的正反应均为放热反应,ΔH<0,A项正确。根据A项分析,反应Ⅰ、Ⅱ均为放热反应,改变氧化炉的温度对反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡移动的影响是相同的,B项错误。已知主反应Ⅰ:4NH3+5O2 4NO+6H2O,副反应Ⅱ:4NH3+3O2 2N2+6H2O,两个反应正反应方向均为气体分子数增大的反应,改变压强,对反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡移动的影响相同,C项错误。增加O2的浓度,平衡正向移动,氨气的平衡转化率提高;增加氨气的浓度,平衡也是正向移动,但根据外界条件变化大于体系内平衡移动的变化,氨气的平衡转化率降低,D项错误。
9.D　放电时铝是活泼的金属,铝作负极,石墨作正极,电子由负极沿着导线流向正极,A项正确;原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;在电解池中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,所以充电时,有机阳离子向铝电极方向移动,B项正确;放电时负极Al发生氧化反应生成铝离子,铝离子与AlCl4-结合生成Al2Cl7-,C项正确;充电时,石墨是阳极,电解池中阴离子向阳极移动,其电极反应式为Cn+AlCl4--e- CnAlCl4,D项错误。
10.C　由表格数据可知,通过保持其他条件不变,探究草酸的浓度对反应速率的影响。由实验1可知,反应体系的总体积为10.0 mL,则实验2、3中总体积也应为10 mL,则表中a=10.0-2.0-2.0-3.0=3.0,b=10.0-1.0-4.0-2.0=3.0,A项正确;根据题表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,溶液紫色褪去所需时间越少,即反应速率越快,B项正确;忽略混合前后溶液体积的微小变化,实验1这段时间内H2C2O4的浓度变化量=0.6×3×10-310×10-3 mol·L-1=0.18 mol·L-1,平均反应速率v(H2C2O4)=0.18mol·L-11.5min=0.12 mol·L-1·min-1,C项错误;检验Mn2+是否有催化作用,可加入硫酸锰固体,增大Mn2+的浓度,观察溶液紫色褪去所需时间变化,实验1~3均可做对照实验,D项正确。
11.BD　将实验1、2、4数据代入v=kc(HI)m·c(H2O2)n中,可得0.0076=k(0.1)m×(0.1)n、0.0153=k(0.2)m·(0.1)n、0.0151=k(0.1)m·(0.2)n,解得m≈1,n≈1,A项正确;根据A项分析,v=kc(HI)·c(H2O2),c(HI)和c(H2O2)一定时,改变温度或使用催化剂都可以改变反应速率,则反应速率常数k会改变,由此可知,反应速率常数k与温度和使用催化剂都有关,B项错误;根据实验2和4可知,改变不同反应物浓度,当浓度改变的倍数相等时,反应速率也基本相等,实验3和5中,不同反应物浓度改变的倍数也相等,则可得出v1=v2;由表中数据可知,实验2和4与实验1相比,都是增大不同反应物的浓度,其反应速率都比实验1大,则可以得出结论,该反应只要增大反应物浓度,化学反应速率就加快,C项正确;一个化学反应的反应速率与参与反应的物质的浓度的关系式是实验测定的结果,不能随意根据反应的化学方程式直接写出,即与化学方程式中化学计量数无定量关系,D项错误。
12.C　根据图示,断开K1,闭合K2、K3,左端电解氢氧化钾溶液,相当于电解水,电解反应为2H2O 2H2↑+O2↑,结合图示A、B中气体的量之间的关系,A中为氧气,B中为氢气,则A电极为阳极,B为阴极,阳极与电源正极相连,则电源a为负极,b为正极,滤纸上C为阴极,D为阳极。根据分析可知,a为负极,b为正极,A项错误;电解池中阴离子向阳极移动,显紫色的离子为MnO4-,滤纸上D为阳极,则紫红色液滴向D端移动,B项错误;断开K2、K3,闭合K1,构成氢氧燃料电池,A为正极,B为负极,A极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,C项正确;断开K2、K3,闭合K1,构成氢氧燃料电池,电池总反应为O2+2H2 2H2O,KOH溶液的浓度减小,则溶液中的氢氧根离子浓度减小,溶液的碱性减弱,pH减小,D项错误。
13.BD　该反应是可逆反应,不能完全进行,则容器中充入1 mol N2和3 mol H2时,反应达到平衡时放出的热量小于92.2 kJ,A项错误;从Q到M,压强增大,平衡向右移动,B项正确;Q与M的温度相同,但是M的压强更大,所以M的反应速率更快,则达到平衡所需的时间:tQ>tM;该反应是放热反应,升高温度,平衡向左移动,NH3的物质的量分数会减小,所以曲线b的温度比曲线c的温度低,即压强相同的情况下,N的温度比M的温度高,则N的反应速率更快,所以tM>tN;综上所述,M、N、Q达到平衡所需时间:tQ>tM>tN,C项错误;平衡常数K只和温度有关,温度不变,K不变,而M、Q的温度相同,所以K(M)=K(Q);对于放热反应而言,升高温度,平衡常数K减小,曲线c的温度比曲线b的温度高,所以K(M)>K(N);综上所述,K(M)=K(Q)>K(N),D项正确。
14.CD　过程Ⅰ中Fe3O4分解为FeO、O2,该反应为吸热反应,过程Ⅱ发生的反应也是吸热反应,因此不存在化学能→热能的过程,A项错误;已知反应①2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1和反应②3FeO(s)+H2O(l) H2(g)+Fe3O4(s)　ΔH=+129.2 kJ·mol-1,根据盖斯定律,将①×12-②,整理可得:Fe3O4(s) 3FeO(s)+12O2(g)　ΔH=+156.6 kJ·mol-1,B项错误;由2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1可知2 mol H2完全燃烧产生2 mol液态水,放出571.6 kJ的热量,则1 mol H2完全燃烧产生1 mol液态水,放出285.8 kJ的热量,故氢气的摩尔燃烧焓为ΔH=-285.8 kJ·mol-1,C项正确;过程Ⅱ为3FeO(s)+H2O(l) H2(g)+Fe3O4(s),产物中,氢气为气体,而Fe3O4为固体,故铁氧化合物循环制H2的产物易分离,且由于利用太阳能,故成本低,D项正确。
15.A　实验1中平衡时n(COS)=0.01 mol,生成COS物质的量为0.01 mol,则H2S、CO2、H2O(g)物质的量的变化量都为0.01 mol,平衡时H2S、CO2、COS、H2O(g)物质的量依次为0.09 mol、0.09 mol、0.01 mol、0.01 mol,平衡时H2S、CO2、COS、H2O(g)物质的量浓度依次为0.045 mol/L、0.045 mol/L、0.005 mol/L、0.005 mol/L,K1=0.005×0.0050.045×0.045=181,K2=136,H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)　ΔH>0,正反应吸热,从T1到T2平衡常数增大,平衡向正反应方向(吸热的方向)移动,应为升温,则T1实验1;根据表格数据可知,实验3和实验2温度相同,实验3中初始浓度为实验2的4倍,浓度越大,反应速率越大,初始反应速率:实验3>实验2,则初始反应速率:实验3>实验2>实验1,C项正确。温度不变,平衡常数不变,实验3和实验2温度相同,实验3反应达平衡时,平衡常数K3=136,设平衡时COS的浓度为c3,结合表格数据列三段式:
　　　　　　　H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)
始(mol/L) 0.2 0.2 0 0
变(mol/L) c3 c3 c3 c3
平(mol/L) 0.2-c3 0.2-c3 c3 c3
K3=(c3)2(0.2-c3)2=136,c3=135 mol,则CO2转化率=1350.2×100%≈14.3%,D项正确。
16.答案　(1)2a-b(2分)
(2)<(1分)　加催化剂(1分)　乙(1分)　2(1分)　>(2分)
解析　(1)根据盖斯定律,③=2×①-②,故ΔH3=2ΔH1-ΔH2=(2a-b)kJ·mol-1。(2)由于反应开始,压强增大,而结束时压强降低,可知开始时由于升温而导致压强增大,故反应放热ΔH3<0,若改为虚线,结束时状态一致,只是速率增加,平衡不移动,故可判断为加入了催化剂。由于反应放热,升温不利于正反应发生,故升温K值下降,lgK减小,故曲线乙正确。根据图Ⅰ,压强由6p1变为5p1,可知转化率为50%,即平衡时c(NO)=0.02 mol/L,c(Cl2)=0.01 mol/L,c(NOCl)=0.02 mol/L,故K=100,a=lgK=2,若c(NO)=0.8 mol/L,c(Cl2)=0.1 mol/L,c(NOCl)=0.3 mol/L,Q=0.320.82·0.1<100,反应正向进行,v正>v逆。
17.答案　(1)温度(1分)　
(2)淀粉溶液(1分)　秒表(1分)　
(3)2(2分)
(4)abc(2分)　
(5)2 mL 0.2 mol·L-1 H2SO4溶液(2分)
(6)4I-+4H++O2 2I2+2H2O(2分)
解析　(1)根据表格数据可知,该实验的目的是探究温度对反应速率的影响。
(2)要测定反应显色的时间,还需要的仪器为秒表,该实验发生的反应为碘离子在酸性条件下被氧化为碘单质,反应的产物中含有碘单质,淀粉遇碘单质变蓝,则还需要的试剂为淀粉溶液。(3)分析题述实验记录结果,可得出的结论是:温度每升高10 ℃,显色时间减少为原来的二分之一,则反应速率增大为原来的2倍。(4)为探究溶液的酸性强弱对KI溶液变色速率的影响,需要保证其他条件不变,则该实验操作中必须控制不变的是反应的温度、试剂添加的顺序和试剂的用量(体积),答案选abc。(5)探究溶液的酸性强弱对KI溶液变色速率的影响,其他条件不变,只改变硫酸的浓度,则第②步中向另一支试管中加入2 mL 0.2 mol·L-1 H2SO4溶液。(6)该探究实验中KI溶液变色反应为碘离子在酸性条件下被氧化为碘单质,离子方程式为4I-+4H++O2 2I2+2H2O。
18.答案　(1)①O2+2H2O+4e- 4OH-(2分)　吸氧(1分)　②2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑(2分)　b(2分)
(2)①正(1分)　FePO4+e-+Li+ LiFePO4(2分)　②0.616(2分)
解析　(1)①开始时开关K与a连接则构成原电池,活泼金属作负极,即铁是负极,石墨是正极,该装置为铁的吸氧腐蚀,A电极的电极反应为:O2+4e-+2H2O 4OH-。
②若开始时开关K与b连接,则构成电解池,该装置为电解饱和食盐水的装置,石墨和电源正极相连作阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,铁和电源负极相连作阴极,阴极上氢离子放电生成氢气,总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑;电解池中阳离子向阴极移动,a错误;A处得到氯气,氯气氧化碘化钾生成单质碘,碘遇淀粉显蓝色,b正确;根据总反应式可知,从溶液中放出的是氢气和氯气,所以要恢复原状态需要通入氯化氢气体,c错误;B极产生的2.24 L气体是氢气,在标准状况下2.24 L氢气的物质的量为0.1 mol,根据2H++2e- H2↑可知,反应转移0.2 mol电子,不是溶液中转移0.2 mol电子,d错误。
(2)①放电时,Fe元素化合价由+3价变为+2价,得电子发生还原反应,所以该电极是正极,电极反应为FePO4+e-+Li+ LiFePO4。
②电解含有0.1 mol CuSO4和0.1 mol NaCl的混合溶液100 mL,电路中转移了0.1 mol e-,阳极上生成的气体在标准状况下的体积=(0.012+0.094)mol×22.4 L/mol=0.616 L。
19.答案　(1)0.12 mol/(L·min)(1分)　1(1分)　40%(2分)　
(2)①ΔH2-ΔH1(2分)　②ad(2分)　③1.52(2分)　
(3)b(2分)
解析　(1)根据题意列三段式:
　　　　　　CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
始(mol/L) 1.5 1 0 0
变(mol/L) 0.6 0.6 0.6 0.6
平(mol/L) 0.9 0.4 0.6 0.6
v(CO)=0.6mol/L5min=0.12 mol/(L·min),该温度下的平衡常数K=0.6×0.60.4×0.9=1,CO平衡转化率=0.6mol/L1.5mol/L×100%=40%。
(2)①已知:ⅰ.H2(g)+CoO(s) Co(s)+H2O(g)　　ΔH1
ⅱ.CO(g)+CoO(s) Co(s)+CO2(g)　ΔH2
根据盖斯定律,ⅱ-ⅰ可得反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1。②根据图示,反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应放热,a正确;由图可知,反应B活化能小于反应A,b错误;使用催化剂降低反应的活化能,加快反应速率,但不能改变ΔH,c错误;根据图示可知,该反应经过两步基元反应完成,d正确。③设平衡后反应ⅰ和ⅱ气体的物质的量均为1 mol,则反应ⅰ平衡时H2的物质的量为0.03 mol,H2O(g)的物质的量为0.97 mol,反应ⅱ平衡时CO的物质的量为0.02 mol,CO2(g)为0.98 mol,反应ⅰ和ⅱ均为反应前后气体分子数目不变的反应,计算平衡常数时,可用物质的量代替浓度,则反应ⅰ的平衡常数Kⅰ=c(H2O)c(H2)=0.970.03,Kⅱ=c(CO2)c(CO)=0.980.02;则反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=KⅱKⅰ=0.980.020.970.03≈1.52。(3)将容器2初始投料全部换算到左边,与容器1投料相同,容器2与容器1互为等效平衡,Q1为正反应方向的能量变化,Q2为逆反应方向的能量变化,Q1与Q2不一定相等,a错误;恒温、恒容密闭容器中,容器3初始投料是容器1的两倍,容器3相当于两个容器1合并再加压恢复到容器1的体积,平衡时容器3体系各组分浓度为容器1的两倍,平衡时CO2浓度:c3=2c1,b正确;恒温、恒容密闭容器中,容器3初始投料是容器1的两倍,容器3相当于两个容器1合并再加压恢复到容器1的体积,体系压强增大,CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)反应前后气体体积不变,增大压强平衡不移动,则CO转化率不变,即α3=α1,c错误。
20.答案　(1)<(1分)　
(2)<(1分)　正向(1分)　深(1分)　增大(1分)
(3)①6.24×10-2(2分)　②大于(1分)　体积不变,温度升高,压强增大;反应Ⅱ为放热反应,升温,平衡逆向移动,反应体系气体物质的量增加,压强增大(2分)　③23.0(2分)
解析　(1)向右侧烧杯中加入CaO固体,CaO与水反应生成氢氧化钙,并放出大量的热,乙瓶的红棕色变深,说明可逆反应2NO2(g) N2O4(g)平衡逆向移动,则该反应正反应方向放热,ΔH<0。(2)关闭止水夹,维持温度不变,用注射器向甲瓶中充入一定量NO2,NO2浓度增大,平衡正向移动,则此时反应2NO2(g) N2O4(g)浓度商Q