人教版 化学 必修二 第二章 化学反应与能量 寒假测试 解析版.docx
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人教版化学必修二第二章化学反应与能量寒假测试解析版
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人教版化学必修二第二章化学反应与能量寒假测试
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分
分卷I
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.最近意大利罗马大学的FuNvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。
N4分子结构如图所示,已知断裂1molN-N吸收193kJ热量,生成1molN≡N放出941kJ热量。
根据以上信息和数据,下列说法正确的是( )
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4是N2的同位素
C.N4转变为N2是物理变化
D.1molN4气体转变为N2放出724kJ能量
【答案】D
【解析】N4是一种只由N元素组成的纯净物,为单质,故A项错误;N4与N2互称为同素异形体,故B项错误;N4转变为N2有新物质生成,属于化学变化,故C项错误;1molN4气体中含有6molN—N键,可生成2molN2,形成2molN≡N键,则1molN4气体转变为N2化学键断裂断裂吸收的热量为6×193kJ=1158kJ,形成化学键放出的热量为1882kJ,所以反应放热,放出的热量为1882kJ-1158kJ=724kJ,故应为放出724kJ热量,故D项正确。
2.在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中,发生反应:
2A(g)+B(s)
C(g)+D(g),下列描述中能表现反应已达到平衡状态的个数为( )
①容器内温度不变 ②混合气体的密度不变 ③混合气体的压强不变 ④混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤C(g)的物质的量浓度不变 ⑥容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1 ⑦某时刻v(A)=2v(C)且不等于零 ⑧单位时间内生成nmolD,同时生成2nmolA
A.4
B.5
C.6
D.7
【答案】C
【解析】⑥达到平衡时A、C、D的浓度保持不变,但不一定等于2∶1∶1,A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1时,反应不一定达到平衡状态;⑦某时刻v(A)=2v(C)且不等于零,没有指明是正反应速率还是逆反应速率,不能说明反应达到平衡状态;能说明反应达到平衡状态的有①②③④⑤⑧,共6个,答案选C。
3.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,若以氢氧化钠溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。
下列说法正确的是( )
A.正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
B.负极反应式为Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓
C.电池在工作过程中电解液的碱性保持不变
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
【答案】A
【解析】由题意可知,空气电极为正极,碱性条件下的正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-;
铝合金为负极,碱性条件下的负极反应式为Al+4OH--3e-===AlO
+2H2O;
电池总反应的方程式为4Al+3O2+4OH-===4AlO
+2H2O,反应过程中,溶液的碱性减弱;该电池工作时,外电路中电子由负极(铝合金)流向正极。
4.下列反应一定属于放热反应的是( )
①H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应 ②Mg与CH3COOH溶液的反应 ③燃烧反应 ④中和反应 ⑤复分解反应
A.仅①②③
B.仅①②④
C.仅①②③④
D.仅③④⑤
【答案】C
【解析】金属与酸反应、中和反应、所有燃烧反应都是放热反应,复分解反应则不一定是放热反应。
5.石墨和金刚石都是碳的单质,石墨在一定条件下可以转化为金刚石。
已知12g石墨完全转化为金刚石时,要吸收akJ的热量。
下列说法中不正确的是( )
A.金刚石转化为石墨的反应是放热反应
B.金刚石不如石墨稳定
C.等质量石墨和金刚石完全燃烧,金刚石放出的能量多
D.等质量石墨和金刚石完全燃烧,石墨放出的能量多
【答案】D
【解析】石墨转化为金刚石的反应是吸热反应,而金刚石转化为石墨的反应是放热反应,说明石墨的能量比金刚石低,石墨比金刚石更稳定;同质量的石墨和金刚石完全燃烧时,消耗氧气的量相同,生成同样多的二氧化碳,由于金刚石的能量高,金刚石燃烧后放出的能量要多。
6.以锌片和铜片分别为两电极、稀硫酸为电解液组成原电池,当导线中通过2mol电子时,下列说法正确的是( )
A.锌片溶解了1mol,铜片上析出1mol氢气
B.两电极上溶解和析出的物质的质量相等
C.锌片溶解了1g,铜片上析出1g氢气
D.电解质溶液的酸性不变
【答案】A
【解析】锌铜原电池中,锌为负极:
Zn-2e-===Zn2+;铜为正极:
2H++2e-===H2↑。
由正、负极得失电子守恒可得关系式:
Zn~2e-~2H+~H2,即1mol锌(质量65g)溶解时,有2mol电子转移,可产生氢气1mol(质量2g)。
反应过程中,硫酸被消耗,溶液的酸性减弱。
7.“能源分类相关图”如图所示,下列选项中全部符合图中阴影部分的能源是( )
A.煤炭、石油、潮汐能
B.水能、生物质能、天然气
C.太阳能、风能、沼气
D.地热能、海洋能、核能
【答案】C
【解析】太阳能是来自太阳的能量;风能是新能源,太阳辐射使各个地区温度不同,因而产生温度差,产生风,故风能是来自太阳的能量;沼气燃烧生成二氧化碳和水,参与光合作用,植物叶等转化成沼气,它是可再生能源。
8.下列各项中,属于一次能源的是( )
①煤 ②石油 ③天然气 ④煤气 ⑤电力
A.①②③
B.①②④
C.②③⑤
D.③④⑤
【答案】A
【解析】煤、石油、天然气等没有经过加工或转换而直接从自然界中取得,称为一次能源;煤气、电力、汽油、煤油、焦炭等,是在一次能源基础上经过加工、转换而来的,称为二次能源。
9.化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用,如果设法提高化学反应的限度,下列说法错误的是( )
A.能够节约原料和能源
B.能够提高产品的产量
C.能够提高经济效益
D.能够提高化学反应速率
【答案】D
【解析】提高化学反应的限度能够节约原料和能源,提高产品的产量,提高经济效益,但不一定能够提高化学反应速率。
10.瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害之一,一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时,通过传感器显示。
该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图所示,其中的固体电解质是Y2O3—Na2O,O2-可以在其中自由移动。
下列有关叙述中正确的是( )
A.瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子由电极b流向电极a
B.电极b是正极,O2-由电极a流向电极b
C.电极a的反应式为CH4+5O2--8e-===CO
+2H2O
D.当固体电解质中有1molO2-通过时,电子转移4mol
【答案】C
【解析】燃料电池中,通入燃料甲烷的a极为负极,负极反应式为CH4+5O2--8e-===CO
+2H2O;通入空气的b极为正极,氧气得到电子发生氧化反应;该电池工作时,内电路中只存在离子的定向移动,阴离子(O2-)向负极(a极)移动,阳离子向正极移动,外电路中电子由负极(a极)经外电路流向正极(b极)。
二、双选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
11.高温下,炽热的铁与水蒸气在一容积可变的密闭容器中进行如下反应:
3Fe(s)+4H2O(g)
Fe3O4(s)+4H2(g)。
下列条件的改变对反应速率几乎无影响的是( )
A.增加Fe的量
B.保持容积不变,充入N2,使体系压强增大
C.将容器的容积缩小一半
D.压强不变,充入N2,使容器容积增大
【答案】AB
【解析】
12.下列能够组成原电池装置的是( )
【答案】AB
【解析】原电池的形成条件:
①有活动性不同的两个电极,②两电极插入电解质溶液中,③两极用导线相连形成闭合回路,④相对活泼的金属与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。
C选项中的甘油是非电解质;D选项中没有形成闭合回路。
13.下列哪个说法可以证明反应N2+3H2
2NH3已达到平衡状态( )
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂
C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个H—H键形成
【答案】AC
【解析】先确定正反应(N≡N键断裂、H—H键断裂、N—H键形成)和逆反应(H—H键形成、N—H键断裂等),再判断它们的速率。
当1个N≡N键断裂时,有6个N—H键断裂(可形成1个N≡N键),说明正反应速率和逆反应速率相等,反应达到平衡状态。
14.下列有关催化剂的叙述正确的是( )
A.具有专一性,二氧化锰只能催化过氧化氢的分解,不能催化其他反应
B.能改变化学反应的历程,也能改变反应的焓变
C.能同等程度的加快同一反应的正、逆化学反应速率
D.使用催化剂时,要注意其使用时的温度范围
【答案】CD
【解析】二氧化锰既可作过氧化氢分解的催化剂,也可作氯酸钾分解的催化剂;催化剂能改变化学反应的历程,但不能改变反应的焓变;催化剂的活性与温度有关,要在一定温度下使用催化剂,使其活性最大。
分卷II
三、非选择题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
15.工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),反应过程中的能量变化情况如图所示。
(1)曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。
该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
计算当反应生成1.5molCH3OH(g)时,能量变化是______kJ。
(2)选择适宜的催化剂________(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热。
(3)推测反应CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g)是______(填“吸热”或“放热”)反应。
【答案】
(1)放热 136.5
(2)不能 (3)吸热
【解析】
(1)由题图知反应物的总能量大于生成物的总能量,故该反应为放热反应,能量差值为510kJ·mol-1-419kJ·mol-1=91kJ·mol-1,则反应生成1.5molCH3OH(g)时,能量变化是1.5mol×91kJ·mol-1=136.5kJ。
(2)从图中可知,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ中反应物总能量与生成物总能量的差值不变,即催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应热。
(3)可逆反应的正反应是放热反应,则其逆反应为吸热反应。
16.原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步,是化学对人类的一项重大贡献。
(1)将纯锌片和纯铜片按图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:
①下列说法正确的是________。
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.乙中铜片上没有明显变化
C.甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D.两烧杯中溶液的pH均增大
②在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:
甲________乙(填“>”“<”或“=”)。
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式:
________________________________。
④当甲中溶液质量增重31.5g时,电极上转移电子数目为________。
(2)图丙为甲烷氧气燃料电池的构造示意图,电解质溶液的溶质是KOH。
通甲烷一极的电极反应方程式为____________________________________________________________。
【答案】
(1)①BD ②> ③Zn-2e-===Zn2+ ④NA
(2)CH4+10OH--8e-===
+7H2O
【解析】
(1)①甲符合原电池构成条件,所以属于原电池,乙不能构成闭合回路,所以不能构成原电池,选项A错误;乙不能构成原电池,氢离子在锌片上得电子发生还原反应,所以乙中铜片上没有明显变化,选项B正确;甲中铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以铜片质量不变,乙中锌片和氢离子发生置换反应,所以质量减少,选项C错误;两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度均减小,选项D正确;②甲能构成原电池,乙不能构成原电池,作原电池负极的金属加速被腐蚀,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:
甲>乙;③锌的金属性强于铜,锌作为负极,原电池的负极电极反应式为Zn-2e-===Zn2+;④甲中正极反应为2H++2e-===H2↑,溶液质量增重31.5g(32.5g-1g)时,消耗0.5molZn,电极上转移电子数目为NA。
(2)通甲烷的一极为负极,碱性条件下甲烷失电子生成碳酸根离子,电极反应方程式为CH4+10OH--8e-===
+7H2O。
17.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400mL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):
①哪一时间段反应速率最大min(填“0~1”“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”),原因是。
②求3~4min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(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4L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1molY的同时消耗2molZ
③2min内Y的转化率为。
【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 ②0.025mol·L-1·min-1
(2)CD
(3)①3X(g)+Y(g)
2Z(g) ②AC ③10%
【解析】
(1)①在0~1、1~2、2~3、3~4、4~5min时间段中,产生气体的体积分别为100mL、140mL、224mL、112mL、44mL,由此可知反应速率最大的时间段为2~3min;原因是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;②在3~4min时间段内,n(H2)=0.112L/22.4L·mol-1=0.005mol,消耗盐酸的物质的量为0.01mol,故v(HCl)=
=0.025mol·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,H+浓度减小,因酸性溶液中有
,具有强氧化性,与Zn反应无氢气生成,错误;D项,加入CuSO4溶液,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5min时,Δn(Y)=0.2mol,Δn(Z)=0.4mol,Δn(X)=0.6mol,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,不能作为平衡状态的标志,故D错误;生成1molY的同时消耗2molZ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;③2min内X的转化率=
×100%=(1mol-0.9mol)÷1mol×100%=10%。
18.加入0.1mol的二氧化锰粉末于50mL过氧化氢的溶液中(密度为1.1g·mL-1),在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)A、B、C、D四点化学反应速率快慢的顺序为____________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)解释反应速率变化的原因______________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)计算过氧化氢的初始物质的量浓度______________。
(4)反应进行到2分钟时,过氧化氢的质量分数是__________。
【答案】
(1)D>C>B>A
(2)随着反应的进行,过氧化氢溶液的浓度越来越小,反应速率越来越小
(3)0.107mol·L-1
(4)0.083%
【解析】
(1)曲线斜率越大,反应速率越大。
(2)随着反应的进行,反应物过氧化氢的浓度逐渐减小,其反应速率逐渐减小。
(3)过氧化氢的分解反应为2H2O2
2H2O+O2↑,由图像可知50mL过氧化氢溶液分解产生60mL氧气,n(H2O2)=
×2≈0.00536mol,c(H2O2)=
≈0.107mol·L-1。
(4)反应进行到2分钟时,产生氧气45mL,氧气的物质的量=
≈0.00201mol,氧气质量=0.00201mol×32g·mol-1≈0.0643g:
反应消耗过氧化氢的物质的量=0.00201mol×2=0.00402mol,此时过氧化氢的物质的量=0.00536mol-0.00402mol=0.00134mol,过氧化氢的质量分数=
×100%≈0.083%。
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