期中学业水平检测(二)-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(二)
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　N 14　O 16　S 32　Cl 35.5　Fe 56　Cu 64
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分)
1.化学与人类生活、社会可持续发展密切相关。下列有关叙述不正确的是 (　　)
A.溴化银是一种重要的感光材料,是胶卷中必不可少的成分
B.交通警察用经硫酸酸化处理的三氧化铬硅胶检查司机是否酒驾
C.用K2FeO4取代Cl2处理饮用水,可杀菌消毒,但不能沉降水中的悬浮物
D.废旧电池含有重金属,易造成水体污染和土壤污染,不能随意丢弃,要分类回收并利用
2.化学创造了丰富的物质世界,指导着我们的生产、生活。下列说法正确的是 (　　)
A.石墨烯属于烯烃
B.硅太阳能电池和锂离子电池的工作原理相同
C.电解精炼铜时,阳极溶解的铜与阴极析出的铜质量相等
D.电解饱和食盐水,两极共生成22.4 L(标准状况下)气体时,转移的电子数为NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
3.2020年5月5日,广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象,专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测,并确定了其安全性。以下说法正确的是 (　　)
A.桥墩钢筋容易发生化学腐蚀
B.在海面与空气交界处的钢铁,比海底下的钢铁更容易被腐蚀
C.可以在桥墩钢铁上嵌附铜片,减慢其腐蚀速率
D.将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法,称为牺牲阳极的阴极保护法
4.下列图示与对应的叙述不相符的是 (　　)

图①
A.图①表示某放热反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应的能量变化,且加入催化剂降低了反应的活化能

图②
B.图②表示Al3+与OH-反应时溶液中含铝微粒浓度变化的曲线,a点溶液中存在大量AlO2-

图③
C.图③表示已达平衡的某反应在t0时改变某一条件,速率随时间变化的曲线,则改变的条件不一定是加入催化剂

图④
D.图④表示向某明矾溶液中加入Ba(OH)2溶液,生成沉淀的质量与加入Ba(OH)2溶液的体积的关系,在加入20 mL Ba(OH)2溶液时铝离子恰好沉淀完全
5.向某恒容密闭容器中通入N2和H2,在500 ℃时,使反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0达到平衡,正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是 (　　)

A.反应在c点达到平衡状态
B.Δt1=Δt2时,N2的转化量:a~b段小于b~c段
C.c点反应放出的热量达到最大
D.反应物浓度:a点小于b点
6.下列说法正确的是 (　　)
A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B.反应4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应
C.3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023
D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快
7.在水溶液中,CrO42-呈黄色,Cr2O72-呈橙色,重铬酸钾(K2Cr2O7)在水溶液中存在平衡:Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+,下列说法正确的是 (　　)
A.向该溶液中加入过量浓NaOH溶液后,溶液呈橙色
B.该反应是氧化还原反应
C.向该溶液中滴加适量的浓硫酸,平衡向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大
D.向体系中加入少量水,平衡逆向移动
8.美国通用原子能公司(GA)提出的碘硫热化学循环是由反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成的(如下图所示),下列有关说法正确的是 (　　)

A.设计该循环是为了制取能源气体O2
B.整个循环过程中产生1 mol O2的同时产生44.8 L H2
C.若反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1+ΔH2+ΔH3>0
D.图中反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可在常温常压下进行
9.H2S燃料电池应用前景非常广阔,该电池示意图如下。下列说法正确的是(　　)

A.电极a是正极
B.O2-由电极a移向电极b
C.电极a的反应式为2H2S+2O2--4e- S2+2H2O
D.当通入11.2 L O2,转移电子数为2NA
10.在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2,在一定条件下发生反应:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)　ΔH=-90.1 kJ·mol-1;CO的平衡转化率与温度、压强之间的关系如图所示。下列推断正确的是 (　　)

A.工业上,利用上述反应合成甲醇,温度越高越好
B.图像中X代表压强,M1与M2代表不同温度,且M2>M1
C.图像中P点代表的平衡常数K的数值为4
D.若维持温度和容器容积不变,再充入1 mol CO、2 mol H2,达到平衡时CO的转化率不变
11.根据下列图示所得出的结论不正确的是 (　　)


A.图甲是镁条与盐酸反应的化学反应速率随时间变化的曲线,说明t1时刻溶液的温度最高
B.图乙是1 mol X2(g)、1 molY2(g)反应生成2 mol XY(g)的能量变化曲线,说明反应物所含化学键的键能总和大于生成物所含化学键的键能总和
C.图丙是恒温密闭容器中发生反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)时c(CO2)随反应时间变化的曲线,说明t1时刻改变的条件可能是缩小容器的体积
D.图丁是室温下,I2+I- I3-的平衡浓度随温度变化的曲线,说明平衡常数K(T1)>K(T2)

12.用如图所示装置(熔融CaF2-CaO作为电解质)获得金属钙,并用钙还原TiO2制备金属钛。下列说法正确的是 (　　)
A.电解过程中,Ca2+向阳极移动
B.阳极的电极反应式为C+2O2--4e- CO2↑
C.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量减少
D.若用铅蓄电池作为该装置的供电电源,“+”接线柱连接Pb电极
13.钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图所示。下列说法错误的是 (　　)

A.盐酸中c(H+)越大,腐蚀速率越快
B.当硫酸的浓度大于18 mol·L-1时,腐蚀速率几乎为零,原因是浓硫酸使铁钝化
C.要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为2∶1
D.酸溶液浓度较低时,Cl-对碳素钢的腐蚀作用大于SO42-,使碳素钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸
14.(双选)下列有关四个常用电化学装置的叙述中,正确的是 (　　)


A.图1所示电池中,MnO2的作用是作为催化剂
B.图2所示电池放电过程中,硫酸浓度不断降低
C.图3所示装置工作过程中,电解质溶液浓度始终不变
D.图4所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag
15.(双选)在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 (　　)

A.该反应的ΔH<0
B.氢碳比:X<2.0
C.在氢碳比为2.0时,Q点v正小于v逆
D.P点时,容器中,CO2与H2的物质的量之比为1∶1
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)Ⅰ.已知:N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况如下。

则气体NO分解为氮气和氧气的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
Ⅱ.根据下图填空。

图1

图2

图3
(1)图1为电解精炼银的示意图(粗银中含有Zn杂质),则:
①　　　　(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银。 
②电解一段时间后电解液中c(Ag+)浓度　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 
③若b极有少量红棕色气体生成,则生成该气体的电极反应式为　　　　　　　　　　。 
(2)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液润湿后,置于如图2所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是　　　　　　　　。 
A.铁被氧化的电极反应式为Fe-2e- Fe2+
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
17.(10分)(1)甲醇(CH3OH)的合成与应用具有广阔的发展前景。合成甲醇的部分工艺流程如下:原料气→预热装置→合成反应器→甲醇。
(1)甲烷与水蒸气反应制备合成甲醇的原料气CO、CO2和H2。
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.0 kJ·mol-1
甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)在催化剂的作用下,200~300 ℃时,合成反应器内发生反应:
ⅰ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0
ⅱ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0
①一段时间内,记录合成反应器出、入口样品的温度,数据如图所示。曲线　　　　是合成反应器出口样品的温度。 

②在催化剂的作用下,200~300 ℃时,合成反应器中有少量的副反应,会生成二甲醚(CH3OCH3)、甲酸甲酯等。

CO和H2生成二甲醚的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)右图为甲醇燃料电池的示意图。
1.扩散层　2.催化层　3.质子交换膜
负极的电极反应为　　　　　　　　　　　　; 
正极的电极反应为　　　　　　　　　　　　。 
18.(9分)减少氮的氧化物和碳的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。
(1)已知:N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH=+180 kJ·mol-1
C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH=-221 kJ·mol-1
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH=　　　　kJ·mol-1 
(2)用CH4催化还原NOx可以消除污染,若将反应CH4+2NO2 CO2+2H2O+N2设计为原电池,电池内部是掺杂氧化钇的氧化锆晶体,可以传导O2-,则电池的正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)利用H2和CO2在一定条件下可以合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g) CH2CH2(g)+4H2O(g)。

已知不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法不正确的是　　　　(填序号)。 
①不同条件下反应,N点的速率最大
②M点时平衡常数比N点时平衡常数大
③温度低于250 ℃时,随温度升高乙烯的产率增大
④实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高CO2的转化率
19.(12分)二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题,我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂,由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程,其示意图如下。

(1)根据信息可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),该反应的催化剂为　　　　,使用该催化剂　　　　(填“能”或“不能”)提高CO2的平衡转化率。 
(2)300 ℃下,在一密闭容器中充入一定量的CO2与H2发生反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)。一段时间后反应达平衡,若其他条件不变,温度从300 ℃升至500 ℃,反应重新达到平衡时,H2的体积分数增加,下列说法错误的是　　　　(填字母)。 
A.该反应的ΔH<0
B.平衡常数大小:K(500 ℃)>K(300 ℃)
C.300 ℃下,减小n(H2)n(CO2),CO2的平衡转化率升高

D.反应达到平衡时v正(H2)=2v逆(H2O)
(3)一定条件下,反应体系中CO2平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如右图所示,L和X表示温度或压强。
①X表示的物理量是　　　　。 
②L1　　　　L2(填“<”或“>”),判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
20.(14分)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,研究甲醇具有重要意义。

(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0。为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在恒温条件下,向一容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示。从反应开始到达平衡状态,v(H2)=　　　　;该温度下的平衡常数K=　　　　能使平衡体系中n(CH3OH)n(CO2)增大的措施有　　　　(任写一条)。 

(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。
①甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时,原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图所示。

则当n(O2)n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应的化学方程式为2CH3OH+O2　　　　+　　　　,在制备H2时最好控制n(O2)n(CH3OH)=　　　　。 
②甲醇蒸气重整法。主要反应为CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(g),体系压强为p1,在一定条件下达到平衡状态时,体系压强为p2,且p2p1=2.2,则该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为　　　　。 
答案全解全析
1.C　用K2FeO4取代Cl2处理饮用水,K2FeO4具有强氧化性,+6价铁被还原为Fe3+,Fe3+可水解生成氢氧化铁胶体,故利用K2FeO4的强氧化性杀菌消毒,利用氢氧化铁胶体沉降水中的悬浮物,C错。
2.D　石墨烯是一种碳单质,不属于烯烃,故A错误;硅太阳能电池与锂离子电池的工作原理不同,故B错误;电解精炼铜时,阳极锌、铁、镍和铜失去电子,阴极只有铜离子得电子生成铜单质,依据得失电子守恒,溶解的铜与阴极析出的铜质量不相等,故C错误;电解饱和食盐水,阴极生成氢气,阳极生成氯气,依据得失电子守恒,阴、阳两极产生气体体积比为1∶1,当两极共生成22.4 L(标准状况下)气体时,生成氢气和氯气各0.5 mol,生成0.5 mol氯气失去电子数是0.5 mol×2×1×NA mol-1=NA,那么转移的电子数为NA,故D正确。
3.B　桥墩钢筋可与海水形成原电池,容易发生电化学腐蚀,A说法错误;在海面与空气交界处的钢铁,易发生吸氧腐蚀,海底下水中氧气的溶解度较小,海底下的钢铁腐蚀较慢,则在海面与空气交界处的钢铁比海底下的钢铁更容易被腐蚀,B说法正确;铁的活泼性大于铜,镶嵌铜,腐蚀速率加快,C说法错误;将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法,防止了铁被腐蚀,称为外加电源的阴极保护法,D说法错误。
4.D　a与b相比,b的活化能较低,故b过程中加入了催化剂,降低了反应的活化能,A正确;图中开始时含铝微粒数减小是因为Al3+和OH-反应生成了Al(OH)3沉淀,后含铝微粒数目增多说明Al(OH)3与OH-发生反应生成AlO2-,故a点溶液中存在大量的AlO2-,B正确;图③表示改变反应条件,化学反应速率发生改变,但化学平衡不发生移动,故可能是加入了催化剂,还可能是一个化学反应反应前后无气体体积差,增大压强,正、逆反应速率增加但平衡不发生移动,C正确;当Al3+完全沉淀时,离子方程式为2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH- 3BaSO4↓+2Al(OH)3↓,当SO42-完全沉淀时,离子方程式为Al3++2SO42-+2Ba2++4OH− 2BaSO4↓+AlO2-+2H2O,可见加入15 mL氢氧化钡时,铝离子完全沉淀,之后氢氧化铝沉淀逐渐溶解,硫酸钡沉淀逐渐增加,沉淀质量逐渐增加,当硫酸根离子完全转化为硫酸钡沉淀时,氢氧化铝完全溶解,即加入20 mL氢氧化钡时代表硫酸根离子完全沉淀,D错误。
5.B　根据题图可知c点未达平衡,A错误;随着反应的进行,正反应速率越快,消耗的氮气就越多,则氮气的转化量将逐渐增大,B正确;从a到c正反应速率增大,之后正反应速率减小,c点不是平衡状态,则c点反应放出的热量没有达到最大,C错误;a到b时反应正向进行,反应物浓度随时间不断减小,D错误。
6.C　氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能,A项错误;反应4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)的ΔS<0,该反应常温下可自发进行,则该反应为放热反应,B项错误;N2与H2的反应为可逆反应,3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3,转移电子数小于6×6.02×1023,C项正确;温度过高酶的催化活性降低,淀粉水解速率减慢,D项错误。
7.C　向该溶液中加入过量浓NaOH溶液后,消耗氢离子,氢离子浓度减小,平衡正向移动,溶液呈黄色,A错误;反应前后元素的化合价均不发生变化,该反应不是氧化还原反应,B错误;向该溶液中滴加适量的浓硫酸,氢离子浓度增大,平衡向逆反应方向移动,由于只能是减弱这种改变,所以再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大,C正确;向体系中加入少量水,相当于稀释,平衡正向移动,D错误。
8.C　根据图示,反应Ⅰ为SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI,反应Ⅱ为2H2SO4 2SO2↑+O2↑+2H2O,反应Ⅲ为2HI H2+I2。A项,设计该循环是为了制取能源气体H2,错误;该循环的总反应为2H2O 2H2↑+O2↑,生成1 mol O2同时产生2 mol H2,H2所处温度、压强未知,无法计算H2的体积,错误;根据盖斯定律,总反应为2H2O 2H2↑+O2↑,水分解为吸热反应,则ΔH1+ΔH2+ΔH3>0,正确;反应Ⅰ可在常温常压下进行,反应Ⅱ、Ⅲ不可在常温常压下进行,错误。
9.C　根据原电池原理及图示电池构造分析,反应原理为2H2S+O2 S2+2H2O,得出负极H2S失电子发生氧化反应,正极O2得电子发生还原反应。由反应2H2S+O2 S2+2H2O,得出负极H2S失电子发生氧化反应,则a电极为负极,故A错误;原电池中阴离子向负极移动,则O2-由电极b移向电极a,故B错误;a电极为电池的负极,发生氧化反应,反应式为2H2S+2O2--4e- S2+2H2O,故C正确;没有注明是否为标准状况,无法确定1.12 L O2的物质的量,故D错误。
10.C　反应2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)　ΔH=-90.1 kJ·mol-1的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,导致原料利用率降低,故A错误;图示中横坐标X越大CO的转化率越大,说明增大X平衡向着正向移动,该反应为气体体积缩小的放热反应,则X代表压强,M代表温度,压强一定时,温度越高CO的平衡转化率越小,则M2 　　　　　　　　2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)
开始浓度(mol/L) 1 0.5 0
转化浓度(mol/L) 0.5 0.25 0.25
平衡浓度(mol/L) 0.5 0.25 0.25
则P点代表的化学平衡常数K=c(CH3OH)c2(H2)·c(CO)=0.250.52×0.25=4,故C正确;温度和容积不变,再充入2 mol H2、1 mol CO,相当于增大了压强,化学平衡向着正反应方向移动,达到平衡时CO转化率增大,故D错误。
11.A　镁条与盐酸的反应为放热反应,开始时,反应放热,温度升高,反应速率加快,消耗的镁越多,放出的热量越多,溶液的温度越高,随着反应的进行,盐酸的浓度减小,所以t1时刻后反应速率减慢,则t1时溶液的温度不一定最高,故A错误;由题图乙可知,1 mol X2(g)、1 molY2(g)的总能量低于2 mol XY(g)的能量,反应为吸热反应,则反应物所含化学键的键能总和大于生成物所含化学键的键能总和,故B正确;由题图丙可知,t1时刻c(CO2)突然增大,一段时间后,浓度与改变前相同,则t1时刻改变的条件可能是缩小容器的体积,由于该反应平衡常数K=c(CO2),温度不变平衡常数不变,则c(CO2)减小直到与原平衡中c(CO2)一致,故C正确;升高温度I3-的平衡浓度降低,平衡逆向移动,则升高温度化学平衡常数减小,温度:T1K(T2),故D正确。
12.B　电解过程中,阳离子移向阴极,Ca2+向阴极移动,故A错误;阳极产生二氧化碳,阳极的电极反应式为C+2O2--4e- CO2↑,故B正确;阴极反应为Ca2++2e- Ca,钙还原二氧化钛:2Ca+TiO2 Ti+2CaO,在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不变,故C错误;若用铅蓄电池作该装置的供电电源,“+”接线柱连接的是PbO2电极而不是Pb电极,故D错误。
13.C　由图示分析随盐酸浓度的增大,腐蚀速率加快,A项正确。当硫酸的浓度大于18 mol·L-1时,腐蚀速率几乎为零,原因是浓硫酸具有强氧化性,常温下浓硫酸使铁钝化,B项正确。根据图示可知,当钼酸钠、月桂酸肌氨酸浓度相等时,腐蚀速率最小,缓蚀效果最好,即浓度比为1∶1,C项错误。由图示数据可知,碳素钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸中的腐蚀速率;硫酸浓度增大变成浓硫酸后,发生了钝化现象,腐蚀速度很慢,故Cl-有利于碳素钢的腐蚀,SO42-不利于碳素钢的腐蚀,D项正确。
14.BD　该电池反应中二氧化锰得到电子被还原,作还原剂,故A错误;铅蓄电池放电时电池反应为:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,放电过程中硫酸参加反应,所以浓度降低,故B正确;粗铜中不仅含有铜还含有其他金属,电解时,粗铜中有铜和比铜活泼的其他金属失电子,纯铜上只有铜离子得电子,所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜,溶液中铜离子浓度降低,故C错误;该原电池中,正极上氧化银得电子生成银,所以Ag2O作氧化剂被还原为Ag,故D正确。
15.AD　根据图像,当氢碳比一定时,升高温度,CO2的平衡转化率减小,即升高温度,平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,反应的ΔH<0,A正确;相同温度下,氢碳比增大,CO2的平衡转化率增大,根据图像,相同温度下氢碳比为X时CO2的平衡转化率大于氢碳比为2.0时CO2的平衡转化率,故氢碳比:X>2.0,B错误;根据图像,在氢碳比为2.0时,Q点CO2的转化率小于该条件下CO2的平衡转化率,故反应正向进行,即Q点v(正)大于v(逆),C错误;P点所处曲线氢碳比为2.0,CO2的平衡转化率为50%,设起始充入的CO2物质的量为a mol,则充入的H2物质的量为2a mol,从起始到平衡转化CO2物质的量为a mol×50%=0.5a mol,根据反应2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g),从起始到平衡转化H2物质的量为0.5a mol×62=1.5a mol,平衡时CO2、H2物质的量依次为(a mol-0.5a mol)、(2a mol-1.5a mol),CO2与H2的物质的量之比为0.5a mol∶0.5a mol=1∶1,D正确。
16.答案　Ⅰ.2NO(g) N2(g)+O2(g)　ΔH=-180 kJ/mol(2分)
Ⅱ.(1)①a(2分)　②变小(2分)　③NO3-+e-+2H+ NO2↑+H2O(或NO3-+3e-+4H+ NO↑+2H2O)(2分)
(2)AC(2分)
解析　Ⅰ.N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH=946 kJ/mol+498 kJ/mol-2×632 kJ/mol=+180 kJ/mol,则NO(g)分解为氮气和氧气的热化学方程式为2NO(g) N2(g)+O2(g)　ΔH=-180 kJ/mol;
Ⅱ.(1)①电解精炼银时,粗银作阳极,所以a极是粗银;②阳极(粗银)中活泼的锌优先放电,而阴极银离子放电,在得失电子守恒的条件下,溶液中银离子的物质的量浓度变小;③b电极是阴极,发生还原反应,生成的红棕色气体是NO2,可能是电极上直接产生的,也可能是NO与O2反应生成的,故电极反应为NO3-+e−+2H+ NO2↑+H2O或NO3-+3e-+4H+ NO↑+2H2O。(2)该装置中发生吸氧腐蚀,Fe作负极,Fe失电子生成亚铁离子,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,故A正确;铁腐蚀过程,部分化学能转化为电能,还存在化学能转化为热能的变化,故B错误;Fe、C和电解质溶液构成原电池,加速Fe的腐蚀,故C正确;弱酸性或中性条件下铁的电化学腐蚀为吸氧腐蚀,水代替NaCl溶液,溶液仍然呈中性,Fe仍能发生吸氧腐蚀,故D错误。
17.答案　(1)CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.2 kJ·mol-1(2分)
(2)①a(2分)　②2CO+4H2CH3OCH3+H2O(2分)
(3)CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+(2分)　O2+4e-+4H+ 2H2O(2分)
解析　(1)①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ·mol-1,②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律,将①+②得甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.2 kJ·mol-1。
(2)①ⅰ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0,ⅱ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0,两反应均为放热反应,出口样品的温度必高于入口样品的温度,故温度高的曲线a为出口样品的温度。②CO与H2在催化剂、200~300 ℃条件下生成二甲醚,反应的化学方程式为2CO+4H2 CH3OCH3+H2O。
(3)甲醇燃料电池的负极上是可燃物甲醇失去电子,电极反应为CH3OH-6e-+H2O CO2+6H+,正极上氧气得电子,电极反应为O2+4e-+4H+ 2H2O。
18.答案　(1)-745 kJ·mol-1(3分)　(2)2NO2+8e- N2+4O2-(3分)　(3)①③④(3分)
解析　(1)已知:①N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH1=+180 kJ·mol-1;②C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH2=-393 kJ·mol-1;③2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH3=-221 kJ·mol-1;按盖斯定律:2×②-①+③得反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH,则ΔH=2×ΔH2-ΔH1+ΔH3=-745 kJ·mol-1。
(2)若将反应CH4+2NO2 CO2+2H2O+N2设计为原电池,电池的正极得电子发生还原反应,则正极反应式为2NO2+8e- N2+4O2-。
(3)对于反应:6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g):①M点催化剂催化效果最好,所以M点的速率最大,故①错误;②随温度升高,二氧化碳的平衡转化率减小,M点时平衡常数比N点时平衡常数大,故②正确;③温度低于250 ℃时,随温度升高乙烯的产率减小,故③错误;④在较低的温度下进行,能提高CO2的转化率,但温度低反应速率小,实际反应中,应尽可能在250 ℃时进行,提高单位时间的产量,故④错误。
19.答案　(1)Ni/Al2O3(2分)　不能(2分)
(2)BC(2分)
(3)①温度(2分)　②>(2分)　L表示压强,增大压强,平衡正向移动,转化率α(CO2)增大(2分)
解析　(1)由题干信息可知,该可逆反应的催化剂为Ni/Al2O3,催化剂只能加快反应的速率,不能提高CO2的平衡转化率。
(2)对于该可逆反应,若其他条件不变,温度从300 ℃升至500 ℃反应重新达到平衡时,H2的体积分数增加,说明正反应为放热反应,A正确;正反应为放热反应,因此K(500 ℃) (3)①根据方程式CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH<0可知,其他条件一定时,升温,CO2的平衡转化率降低,其他条件一定时,加压,CO2的平衡转化率升高,则X表示的物理量是温度;②L表示压强,增大压强,平衡正向移动,转化率α(CO2)增大,可知L1>L2。
20.答案　(1)0.225 mol·L-1·min-1(2分)　163(2分)　降低温度(或缩小反应容器体积、增大H2的浓度等)(2分)　(2)①2HCHO(2分)　2H2O(2分)　0.5(2分)　②60%(2分)
解析　(1)反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0,从反应开始到达平衡状态,v(CH3OH)=0.75mol/L10min=0.075 mol/(L·min),v(H2)=3v(CH3OH)=0.225 mol/(L·min);
列三段式如下:
　　　　　　　　　CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)
起始浓度(mol/L) 1 3 0 0
转化浓度(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡浓度(mol/L) 0.25 0.75 0.75 0.75
该温度下的平衡常数K=c(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2)=0.75×0.750.25×0.753=163;能使平衡体系中n(CH3OH)n(CO2)增大,应使平衡向正反应方向移动,可以降温、加压或增大氢气的量或将H2O(g)从体系中分离。
(2)①由图知:当n(O2)n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛,化学方程式为2CH3OH+O22HCHO+2H2O,在制备H2时最好控制n(O2)n(CH3OH)=0.5时氢气生成最多。②对反应:CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(g),体系压强为p1,在一定条件下达到平衡状态时,体系压强为p2,且p2p1=2.2,设平衡时生成x mol CO,则列三段式如下:
　　　　　　　　　CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)
起始(mol) 0.6 0 0
转化(mol) x x 2x
平衡(mol) 0.6-x x 2x,
P2P1=n始n平=0.6+2x0.6=2.2,x=0.36,该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为0.360.6×100%=60%。