專題六 化學反應與能量變化（單元測試）-高一化學同步課堂（蘇教版2019必修第二冊）（解析版）

第第頁專題六化學反應與能量變化（滿分：100分時間：75分）一、選擇題(本題共13小題，每小題3分，共39分。每小題只有一個選項符合題意)1．化學反應中的能量變化是由化學反應中舊化學鍵斷裂時吸收的能量與新化學鍵形成時放出的能量不同引起的。如圖為N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化：下列說法中正確的是()A．1molN2(g)和1molO2(g)完全反應放出的能量為180kJB．通常情況下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOC．1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量D．NO是一種酸性氧化物，能與NaOH溶液反應生成鹽和水【答案】C【解析】A項，1molN2(g)和1molO2(g)完全反應，產(chǎn)生2mol氣態(tài)NO時，斷鍵吸收能量Q吸＝946kJ＋498kJ＝1444kJ，成鍵放出能量Q放＝2×632kJ＝1264kJ，Q吸>Q放，反應吸收能量，吸收的能量為Q吸－Q放＝180kJ，錯誤；B項，通常情況下，N2(g)和O2(g)混合不能直接生成NO，錯誤；C項，由于反應吸熱，所以反應物1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量，正確；D項，NO是一種不成鹽氧化物，不能與NaOH溶液反應生成鹽和水，錯誤。2.火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極,碳納米管為正極,放電時()A.負極上發(fā)生還原反應B.將電能轉(zhuǎn)化為化學能C.陽離子由正極移向負極D.CO2在正極上得電子【答案】D【解析】該裝置為原電池,將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?A錯誤;Al為活潑金屬,作負極,通入CO2的一極為正極,CO2得電子生成C2O42?,電極反應為2CO2+2e-C2O42?,B錯誤;1mol草酸鋁含2molAl3+,由2molAl單質(zhì)失去6mol電子生成,C錯誤;該裝置中CO2最后生成C2O3．某反應由兩步反應ABC構(gòu)成，它的反應能量曲線如圖。下列敘述正確的是()A．三種化合物中C最穩(wěn)定B．兩步反應均為吸熱反應C．A與C的能量差為E4D．對于AB反應，反應條件一定要加熱【答案】A【解析】根據(jù)能量越低越穩(wěn)定的原則，C最穩(wěn)定，A正確；由圖像可知，第一步反應為吸熱反應，第二步反應為放熱反應，B錯誤；A與C的能量差為ΔH＝(E1－E2)＋(E3－E4)＝(E1＋E3－E2－E4)(kJ/mol),C錯誤；AB的反應是吸熱反應，與反應發(fā)生的條件無關，即吸熱反應不一定要加熱，D錯誤。4.某原電池的工作原理如圖所示，總反應為Zn＋2NH4＋Zn2＋＋2NHA.石墨為電池的正極B.電池工作時Zn逐漸被消耗C.電子由石墨電極經(jīng)外電路流向Zn電極D.反應2NH4＋＋2e－2NH3【答案】C【解析】由總反應Zn＋2NH4＋Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑知，鋅元素的化合價升高失去電子被氧化，作負極，逐漸被消耗，石墨是正極，故A正確，B正確；電子由負極經(jīng)外電路流向正極，即電子由鋅經(jīng)外電路流向石墨，故C錯誤；在原電池中，正極發(fā)生還原反應，則反應2NH4＋＋2e－5．在2.0L恒溫恒容密閉容器中充入1.0molHCl和0.3molO2，加入催化劑發(fā)生反應4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A．t2時，v正＝v逆B．加入催化劑反應速率不變C．t1時，容器內(nèi)氣體的總壓強比t2時的小D．t3時，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2mol·L－1【答案】D【解析】t2時，反應物的量還在減少，反應還在向正方向進行，v(正)>v(逆)，選項A錯誤；加入催化劑可改變化學反應速率，選項B錯誤；反應4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)是氣體體積減小的反應，隨著反應的進行，氣體的總物質(zhì)的量減小，恒容容器內(nèi)壓強減小，故t1時容器內(nèi)氣體的總壓強比t2時的大，選項C錯誤；t3時，O2的物質(zhì)的量為0.1mol，減少了0.2mol，故生成Cl2、H2O的物質(zhì)的量均為0.4mol，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2mol·L－1，選項D正確。6．一定條件下，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的濃度對乙酸在光照條件下的催化降解率的影響如圖所示，其降解產(chǎn)物為無污染物質(zhì)。下列判斷錯誤的是()A．溫度越高，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的催化降解率越大B．離子濃度相同時，Cu2＋的催化效果最好C．Fe3＋的濃度對乙酸降解率的影響不大D．乙酸的降解產(chǎn)物可能是CO2和H2O【答案】A【解析】Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋均可作乙酸降解的催化劑，要使催化劑達到最佳催化效果，需在一定溫度下進行，并不是溫度越高越好，A項錯誤；根據(jù)圖示可知，相同濃度下，a線(Cu2＋)表示的降解率最大，B項正確；根據(jù)圖示可知，F(xiàn)e3＋的濃度增加，乙酸的降解率變化不是很大，所以Fe3＋的濃度對乙酸降解率的影響不大，C項正確；乙酸的降解產(chǎn)物為無污染物質(zhì)，其產(chǎn)物可能為CO2、H2O，D項正確。7.一定溫度下，恒容密閉容器中，發(fā)生反應：2HI（g）?H2（g）＋I2（g，紫色），下列選項中不能說明已達平衡狀態(tài)的是（）A.各物質(zhì)的濃度不再變化B.混合氣體顏色不再變化C.HI、H2、I2的物質(zhì)的量濃度之比為2∶1∶1D.HI的質(zhì)量不再變化【答案】C【解析】A項，各物質(zhì)的濃度不再變化是化學平衡狀態(tài)的特征，說明反應處于平衡狀態(tài)；B項，混合氣體中只有I2是紫色氣體，其余氣體均無色，若混合氣體顏色不再變化，說明各物質(zhì)的濃度不再變化，反應處于平衡狀態(tài)；C項，HI、H2、I2的物質(zhì)的量濃度之比為2∶1∶1，未說明保持這個比值不變，故反應可能處于平衡狀態(tài)，也可能未達到平衡狀態(tài)，這與反應開始時加入的物質(zhì)的多少及反應條件有關，因此不能據(jù)此判斷反應是否處于平衡狀態(tài)；D項，HI的質(zhì)量不再變化，說明其濃度不變，反應處于平衡狀態(tài)。8.反應X2Z經(jīng)歷兩步:①XY;②Y2Z。反應體系中X、Y、Z的濃度c隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A.a為c(X)隨t的變化曲線B.t1時,c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2時,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)【答案】D【解析】由于反應X2Z分①XY和②Y2Z兩步進行,隨著不斷反應,X的濃度逐漸減小,Y的濃度先增大后減小,Z的濃度逐漸增大,由此可判斷如下圖:結(jié)合上述分析可知a表示c(X)隨t的變化曲線,A項正確;t1時,三條曲線交于一點,則此時三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相等,B項正確;t2時Y的物質(zhì)的量濃度在減小,說明Y的消耗速率大于生成速率,C項正確;由題圖可知,t3后X的濃度為0,若全生成Z,則c(Z)=2c0,體系中存在一定量的Y,由②可知,體系中c(Z)=2c0-2c(Y),D項錯誤。9.硫化氫與甲醇合成甲硫醇(CH3SH)的催化過程如圖。下列說法中錯誤的是()A.過程①、②均需要吸收能量B.總反應方程式可以表示為H2S+CH3OHH2O+CH3SHC.過程④中,只形成了O—H鍵D.反應前后催化劑的質(zhì)量和化學性質(zhì)沒有改變【答案】C【解析】由題圖可知,過程①、②均為斷鍵過程,需要吸收能量,A項正確;總反應為硫化氫和甲醇生成水和甲硫醇,化學方程式可以表示為H2S+CH3OHH2O+CH3SH,B項正確;由題圖可知,過程④中也形成了C—S鍵,C項錯誤;催化劑可以改變反應速率,且反應前后催化劑的質(zhì)量和化學性質(zhì)沒有改變,D項正確。10.N2H4是一種高效清潔的火箭燃料。0.25molN2H4（g）完全燃燒生成氮氣和氣態(tài)水時，放出133.5kJ熱量。則下列熱化學方程式中正確的是（）A.12N2H4（g）＋12O2（g）12N2（g）＋HB.N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－133.5kJ·molC.N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝＋534kJ·molD.N2H4（g）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－534kJ·mol【答案】D【解析】因為N2H4的燃燒為放熱反應，所以ΔH＜0，A、C錯誤；0.25molN2H4（g）燃燒放熱133.5kJ，故1molN2H4（g）燃燒放熱（4×133.5）kJ＝534kJ，D正確，B錯誤。11.一定溫度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中發(fā)生分解反應:2N2O54NO2+O2。在不同時刻測量放出的O2體積,換算成N2O5濃度如下表:t/s06001200171022202820xc(N2O5)/(mol·L-1)1.400.960.660.480.350.240.12下列說法正確的是()A.600~1200s,生成NO2的平均速率為5.0×10-4mol·L-1·s-1B.反應2220s時,放出的O2體積為11.8L(標準狀況)C.反應達到平衡時,v正(N2O5)=2v逆(NO2)D.推測上表中的x為3930【答案】D【解析】600~1200s內(nèi)平均反應速率v(N2O5)=(0.96-0.66)mol·L-1600s=5×10-4mol·L-1·s-1,由化學計量數(shù)可知v(NO2)=2v(N2O5)=1×10-3mol·L-1·s-1,A項錯誤;反應至2220s時消耗n(N2O5)=0.1L×(1.40-0.35)mol·L-1=0.105mol,放出的O2在標準狀況下的體積為12×0.105mol×22.4L·mol-1=1.176L,B項錯誤;反應達到平衡狀態(tài)時,正向和逆向反應速率相等,即2v正(N2O5)=v逆(NO2),C項錯誤;觀察表格中數(shù)據(jù)可知從600s開始c(N2O5)由0.96mol·L-1依次減少至0.48mol·L-1、再減少至0.24mol·L-1均用時1110s,則c(N2O5)由0.24mol·L12.憑借清潔、儲量大、能量轉(zhuǎn)換率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)勢，氫能被現(xiàn)代工業(yè)視為最理想、潛力最大的新能源。氫燃料電池被譽為氫能源汽車的心臟。某種氫燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是（設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值）（）A.電池每消耗11.2L氫氣，電路中通過的電子數(shù)目為NAB.a處通入的是氧氣C.右側(cè)電極上發(fā)生的反應為O2＋4e－＋2H2O4OHD.電池的總反應式：2H2＋O22H2【答案】D【解析】由氫離子及電子的移動方向可知右邊電極為正極，左邊電極為負極，氫氣燃料通入負極，氧氣通入正極。A項，未給明氫氣所處溫度和壓強，無法計算氫氣的物質(zhì)的量和通過的電子數(shù)，錯誤；B項，左邊電極為負極，a處應通入氫氣，錯誤；C項，電解質(zhì)中有大量氫離子向右遷移，則右側(cè)電極上發(fā)生的反應為4H＋＋O2＋4e－2H2O，錯誤；D項，氫氧燃料電池總反應與氫氣燃燒類似，總反應式為2H2＋O22H13．科學家最新研究表明，一種糖生物電池可以完全將糖中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，它使用酶代替貴金屬催化劑，利用空氣氧化糖類產(chǎn)生電流。下列有關判斷正確的是()A．該電池不宜在高溫下工作B．放電過程中，電池內(nèi)陽離子向負極遷移C．若該電池為酸性介質(zhì)，則正極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．若該電池為堿性介質(zhì)，且以葡萄糖為原料，則電池總反應為C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O【答案】A【解析】糖生物電池中的催化劑為生物酶，高溫條件下生物酶催化活性減弱或消失，糖電池工作效率降低或不工作，所以糖電池不宜在高溫下工作，故A正確；原電池放電時，內(nèi)電路中陽離子移向正極，陰離子移向負極，故B錯誤；該電池中糖類所在電極為負極，通入氧氣的電極為正極，酸性介質(zhì)中氧氣得電子生成水，電極反應式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故C錯誤；葡萄糖堿性原電池的總反應為C6H12O6＋6O2＋12OH－=6COeq\o\al(2－,3)＋12H2O，故D錯誤。二、非選擇題(本題共4小題，共61分)14．（13分）化學反應中不僅有物質(zhì)變化而且伴隨著能量變化。（1）以下實驗中屬于吸熱反應的是（填序號）。

（2）下圖中，表示放熱反應能量變化的是（填字母）。

（3）從微觀角度分析化學反應中能量變化的原因：圖中①和②分別為、（填“吸收”或“釋放”）能量。氫氣與氧氣反應生成1mol水蒸氣時，釋放kJ能量。

(4)如圖1所示是NO2和CO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：__________________________________________________。(5)化學反應的焓變與反應物和生成物的鍵能有關。①已知：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－185kJ·mol－1。請?zhí)羁眨汗矁r鍵H—HCl—ClH—Cl鍵能/kJ·mol－1436247②圖2中表示氧族元素中氧、硫、硒、碲生成氫化物時的焓變數(shù)據(jù)，根據(jù)焓變數(shù)據(jù)可確定a、b、c、d分別代表哪種元素，試寫出硒化氫在熱力學標準狀態(tài)下，發(fā)生分解反應的熱化學方程式：_____________________________________?！敬鸢浮浚?）②（2）A（3）吸收釋放245(4)NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)ΔH＝－234kJ·mol－1(5)①434②H2Se(g)=Se(s)＋H2(g)ΔH＝－81kJ·mol－1【解析】（1）①鋅與稀硫酸反應屬于放熱反應；②檸檬酸和碳酸氫鈉反應屬于吸熱反應；③所有的燃燒反應都是放熱反應。（2）放熱反應的反應物的總能量高于生成物的總能量，因此表示放熱反應的能量變化的是A。（3）①為斷鍵，斷鍵吸收能量，②為形成化學鍵，形成化學鍵釋放能量；斷裂1molH2和12molO2中的化學鍵吸收的總能量為（436＋249）kJ＝685kJ，形成1molH2O中的化學鍵釋放的能量為930kJ，因此生成1molH2(4)根據(jù)NO2和CO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖可知，反應物能量高于生成物能量，反應是放熱反應，反應焓變＝E1－E2＝134kJ·mol－1－368kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1，所以NO2和CO反應的熱化學方程式為NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)ΔH＝－234kJ·mol－1。(5)①ΔH＝436kJ·mol－1＋247kJ·mol－1－2E(H—Cl)＝－185kJ·mol－1，解得E(H—Cl)＝434kJ·mol－1。②根據(jù)元素周期律，同一主族元素非金屬性越強，其氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，而能量越低越穩(wěn)定，所以a、b、c、d依次為H2Te、H2Se、H2S、H2O；b為硒化氫的生成熱數(shù)據(jù)，則硒化氫分解放熱，ΔH＝－81kJ·mol－1，所以H2Se發(fā)生分解反應的熱化學方程式為H2Se(g)=Se(s)＋H2(g)ΔH＝－81kJ·mol－1。15.(14分)能源是現(xiàn)代文明的原動力,通過化學方法可以使能量按人們所期望的形式轉(zhuǎn)化,從而開辟新能源和提高能源的利用率。(1)氫氣在O2中燃燒的反應是熱反應(填“放”或“吸”),這是由于反應物的總能量生成物的總能量(填“大于”“小于”或“等于”)。

(2)從化學反應的本質(zhì)角度來看,氫氣燃燒斷裂反應物中的化學鍵吸收的總能量形成產(chǎn)物中的化學鍵放出的總能量(填“大于”“小于”或“等于”)。已知破壞1molH—H鍵、1molOO鍵、1molH—O鍵時分別需要吸收xkJ、ykJ、zkJ的能量。則1molH2(g)和0.5molO2(g)轉(zhuǎn)化為1molH2O(g)時放出的熱量為kJ。

(3)通過CO的燃燒反應,可以把CO中蘊含的化學能轉(zhuǎn)化為熱能,如果將該氧化還原反應設計成原電池裝置,就可以把CO中蘊含的化學能轉(zhuǎn)化為電能,如圖就是能夠?qū)崿F(xiàn)該轉(zhuǎn)化的裝置(其中電解質(zhì)溶液為KOH溶液),被稱為CO燃料電池。該電池的正極是(填“a”或“b”),負極反應式為。

(4)若將圖中的CO燃料電池用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)(能夠傳導O2-),已知正極上發(fā)生的電極反應式為O2+4e-2O2-,則負極上發(fā)生的電極反應式為;電子從極(填“a”或“b”)流出。

【答案】(1)放大于(2)小于2z-x-0.5y(3)bCO-2e-+4OH-CO32?+2H2(4)CO+O2--2e-CO2a【解析】(1)燃燒反應為放熱反應。當反應物的總能量大于生成物的總能量時反應為放熱反應。(2)H2燃燒為放熱反應,則反應物斷鍵吸收的總能量應該小于生成物成鍵放出的總能量;反應放出的熱量為2z-x-0.5y。(3)該燃料電池的總反應為2CO+O2+4OH-2CO32?+2H2O。O2在正極發(fā)生還原反應,則b為正極,CO在負極發(fā)生氧化反應,負極反應為CO-2e-+4OH-CO32?+2H2O。(4)該電池的總反應為2CO+O22CO2,a為負極,b為正極,電子從負極即a極流出。已知正極反應,則負極反應為CO+O2--2e-CO2。16.（18分）為了探究化學反應速率和化學反應限度的有關問題，某研究小組進行了以下實驗：Ⅰ.以H2O2的分解反應為研究對象，實驗方案與數(shù)據(jù)記錄如下表，t表示收集amLO2所需的時間。序號反應溫度/℃c（H2O2）/（mol·L－1）V（H2O2）/mLm（MnO2）/gt/min1202100t12202100.1t23204100.1t34402100.1t4（1）設計實驗2和實驗3的目的是研究對化學反應速率的影響。

（2）為研究溫度對化學反應速率的影響，可以將實驗和實驗作對比（填序號）。

（3）將實驗1和實驗2作對比，t1t2（填“＞”“＜”或“＝”）。

Ⅱ.以KI和FeCl3反應為例（2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I2）設計實驗，探究此反應存在一定的限度（提示：Fe3＋遇SCN－，溶液呈紅色）?？蛇x試劑：①0.1mol·L－1KI溶液②0.1mol·L－1FeCl3溶液③0.1mol·L－1FeCl2溶液④0.1mol·L－1鹽酸⑤0.1mol·L－1KSCN溶液⑥CCl4實驗步驟：（1）取5mL0.1mol·L－1KI溶液，再滴加幾滴0.1mol·L－1FeCl3溶液；（2）充分反應后，將溶液分成三份；（3）取其中一份，加試劑⑥，振蕩，CCl4層顯紫色，說明反應生成碘；（4）另取一份，加試劑（填序號），現(xiàn)象，說明此反應存在一定的限度。

Ⅲ.N2O4可分解為NO2。在100mL密閉容器中投入0.01molN2O4，利用現(xiàn)代化學實驗技術(shù)跟蹤測量c（NO2）。c（NO2）隨時間變化的數(shù)據(jù)記錄如下圖所示。（1）反應容器中最后剩余的物質(zhì)有，其中N2O4的物質(zhì)的量為mol。

（2）c（NO2）隨時間變化的曲線表明，實驗測得的化學反應速率在逐漸減小，最后變?yōu)椤?/p>

【答案】Ⅰ.（1）H2O2的濃度（2）24（3）＞Ⅱ.（4）⑤溶液顯紅色Ⅲ.（1）N2O4和NO20.004（2）定值【解析】Ⅰ.（1）由實驗2和實驗3可知，其他變量相同，不同的是H2O2的濃度，故研究的是濃度對化學反應速率的影響。（2）研究溫度對化學反應速率的影響，需要控制除溫度外的其他因素相同，對比實驗1、2、3、4可知，實驗2和實驗4作對比可達到實驗目的。（3）對比實驗1和2，實驗2使用了MnO2作催化劑，反應速率加快，收集amLO2所需的時間短。Ⅱ.探究化學反應存在限度，即反應不能進行到底，由步驟（1）可知KI過量，F(xiàn)eCl3不足，若Fe3＋有剩余說明反應有限度，步驟（4）是檢驗Fe3＋的存在。Ⅲ.（1）發(fā)生反應N2O4?2NO2，起始c（N2O4）＝0.1mol·L－1，若完全分解則生成c（NO2）＝0.2mol·L－1，而c（NO2）＝0.12mol·L－1后不再變化，說明反應有限度，此時N2O4、NO2均存在。n（NO2）＝0.012mol，則剩余N2O4的物質(zhì)的量為0.01mol－0.012mol÷2＝0.004mol。（2）最終達到反應限度（平衡），此時v正＝v逆≠0，反應速度變?yōu)槎ㄖ?，一定要注意不?。17.(16分)某可逆反應在體積為5L的密閉容器中進行,0~3min內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化情況如圖所示(A、B、C均為氣體):(1)該反應的化學方程式為。

(2)反應開始至2min時,B的平均反應速率為。

(3)能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。

a.v(A)=2v(B)b.容器內(nèi)壓強保持不變c.2v逆(A)=v正(B)d.容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變e.c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶1∶2f.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變(4)在密閉容器里,通入amolA(g)、bmolB(g)、cmolC(g),發(fā)生上述反應,當改變下列條件時,反應速率會減小的是(填字母)。

A.降低溫度