2024-2025學年新教材高中化學第六章化學反應與能量單元評價含解析新人教版必修第二冊

PAGE14-單元素養(yǎng)評價(六)(第六章)(90分鐘100分)(60分鐘70分)一、選擇題(本題包括12小題,每小題3分,共36分)1.下列設備工作時,將化學能主要轉化為熱能的是 ()鋰離子電池太陽能集熱器硅太陽能電池燃氣灶ABCD【解析】選D。鋰離子電池是把化學能轉化為電能,故A不選;太陽能集熱器是把太陽能轉化為熱能,故B不選;硅太陽能電池是太陽能轉化為電能,故C不選;燃燒是放熱反應,是化學能轉化為熱能,故D選。2.某化學反應中生成物的總能量為60kJ,假如該反應是放熱反應,那么反應物的總能量可能是 ()A.50kJ B.30kJC.80kJ D.20kJ【解析】選C。因放熱反應中,反應物的總能量高于生成物的總能量,生成物的總能量為60kJ,所以反應物的總能量大于60kJ。3.(教材二次開發(fā)·教材習題改編)硫酸是一種重要的化工產品,硫酸的消耗量常被視為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的一種標記。目前的重要生產方法是“接觸法”,有關接觸氧化反應2SO2+O22SO3的說法不正確的是 ()A.該反應為可逆反應,故在肯定條件下二氧化硫和氧氣不行能全部轉化為三氧化硫B.達到平衡后,反應就停止了,故此時正、逆反應速率相等且均為0C.肯定條件下,向某密閉容器中加入2molSO2和1molO2,則從反應起先到達到平衡的過程中,正反應速率不斷減小,逆反應速率不斷增大,某一時刻,正、逆反應速率相等D.在利用上述反應生產三氧化硫時,要同時考慮反應所能達到的限度和化學反應速率兩方面的問題【解析】選B。對于可逆反應來說,在肯定條件下反應物不行能全部轉化為產物,反應只能進行到肯定限度。在達到平衡的過程中,正反應速率不斷減小,逆反應速率不斷增大,最終正、逆反應速率相等,即達到平衡,此時反應物和生成物的濃度都不再隨時間的變更而變更,但反應并沒有停止,正、逆反應都依舊進行著。4.2024年是京滬高鐵迎來開通運營8周年。作為世界鐵路歷史上一次建成里程最長、標準最高的高速鐵路,京滬高鐵于2011年6月30日開通運營。8年來京滬高鐵成為中國高鐵的標桿和典范。京滬高鐵用創(chuàng)新領跑中國速度。科研人員通過改良技術提高高鐵速度,同樣變更條件也能改變更學反應速率,下列措施對增大反應速率明顯有效的是 ()A.Na與水反應時增大水的用量B.Fe與稀硫酸反應制取氫氣時,改用濃硫酸C.在K2SO4與BaCl2兩溶液反應時,增大壓強D.將鋁片改為鋁粉,做鋁與氧氣反應的試驗【解析】選D。水的濃度可視為固定不變,因此增加水的用量反應速率不變,A錯誤;鐵遇濃硫酸會發(fā)生鈍化,不再產生氫氣,B錯誤;壓強的變更只能適用于有氣體參與的反應,C錯誤;增大固體的表面積可以加快反應速率,D正確。5.依據反應2Ag++CuCu2++2Ag,設計如圖所示原電池。下列說法錯誤的是 ()A.X可以是石墨或銀B.Y是硝酸銀溶液,N移向XC.電流從X沿導線流向銅D.X極上的電極反應式為Ag++e-Ag【解析】選B。由電池反應2Ag++Cu2Ag+Cu2+可知,銅作負極,電極反應式為Cu-2e-Cu2+;X為正極,可以是不如Cu活潑的Ag,也可以是石墨等,電極反應式為Ag++e-Ag;電解質溶液中需含Ag+,只能是AgNO3溶液,N向負極Cu移動;電流方向和電子方向相反,電流反向:X→導線→Cu。6.(2024·鎮(zhèn)江高一檢測)在一個不傳熱的固定容積的密閉容器中,可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),當m、n、p、q為隨意整數時,達到平衡的標記是 ()①體系的壓強不再變更②體系的溫度不再變更③各組分的濃度不再變更④各組分的質量分數不再變更⑤反應速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q⑥單位時間內mmolA發(fā)生斷鍵反應,同時pmolC發(fā)生斷鍵反應A.②③④⑥ B.①②③④⑥C.②③④⑤⑥ D.①②③④⑤⑥【解析】選A。推斷化學平衡的根本標記是v(正)=v(逆),⑥中mmolA斷鍵,則同時生成pmolC,而pmolC也發(fā)生斷鍵反應,因此對C而言v(正)=v(逆),⑥正確;而⑤中未指明反應速率表示的方向,錯誤;平衡狀態(tài)的干脆標記是各組分的濃度不再變更,則各組分的質量分數不再變更,③④正確;間接標記是體系的溫度不再變更,故②正確。但因(m+n)與(p+q)的相對大小不確定,故①無法確定。7.(2024·廣州高一檢測)可再生能源是我國重要的能源資源,在滿意能源需求、改善能源結構、削減環(huán)境污染、促進經濟發(fā)展等方面具有重要作用。應用太陽能光伏發(fā)電技術是實現節(jié)能減排的一項重要措施。下列有關分析不正確的是 ()A.如圖是太陽能光伏發(fā)電原理圖,圖中A極為正極B.風能、太陽能、生物質能等屬于可再生能源C.推廣可再生能源有利于經濟可持續(xù)發(fā)展D.光伏發(fā)電能量轉化方式是光能干脆轉變?yōu)殡娔堋窘馕觥窟xA。在原電池的外電路中,電流由正極流向負極,由圖中的電流方向可推斷A極為負極,A錯誤;風能、太陽能、生物質能在短時間內能形成,屬于可再生能源,B正確;推廣可再生能源有利于經濟可持續(xù)發(fā)展,C正確;光伏電池發(fā)電是將光能干脆轉化為電能,D正確。8.有關下列四個常用電化學裝置的敘述中,正確的是 ()圖Ⅰ堿性鋅錳電池圖Ⅱ鉛-硫酸蓄電池圖Ⅲ原電池圖Ⅳ銀鋅紐扣電池A.圖Ⅰ所示電池中,MnO2的作用是作催化劑B.圖Ⅱ所示電池充電時,Pb(負極)與外電源正極相連C.圖Ⅲ所示裝置工作過程中,電解質溶液中Cu2+濃度始終不變D.圖Ⅳ所示電池中,Ag2O是氧化劑,電池工作過程中被還原為Ag【解析】選D。圖Ⅰ所示電池中,MnO2作氧化劑,A項錯誤;圖Ⅱ所示電池是充電電池,充電時,Pb(負極)與外電源負極相連,B項錯誤;圖Ⅲ所示電池中,Fe是負極,電極反應式為Fe-2e-Fe2+,Cu是正極,電極反應式為Cu2++2e-Cu,Cu2+濃度減小,C項錯誤;圖Ⅳ所示電池中,負極Zn→Zn2+,發(fā)生氧化反應,Zn作還原劑;正極Ag2O→Ag,發(fā)生還原反應,Ag2O作氧化劑,D項正確。9.(2024·德州高一檢測)肯定溫度下,在某密閉容器中發(fā)生反應:2HI(g)H2(g)+I2(g)ΔH>0,若15s內c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1,則下列說法正確的是()A.0～15s內用I2表示的平均反應速率為v(I2)=0.002mol·L-1·s-1B.c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1所需的反應時間小于10sC.上升溫度正反應速率加快,逆反應速率減慢D.減小反應體系的體積,化學反應速率加快【解析】選D。0～15s內,v(I2)=v(HI)=×=0.001mol·L-1·s-1,A項錯誤;隨著反應的進行,c(HI)減小,v(HI)減小,故c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1所需時間大于10s,B項錯誤;上升溫度,正、逆反應速率均增大,C項錯誤;減小反應體系的體積,壓強增大,反應速率加快,D項正確。10.對于放熱反應Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,下列敘述正確的是 ()A.反應過程中的能量關系可用如圖表示B.1molZn的能量大于1molH2的能量C.若將其設計為原電池,則鋅作正極D.若將其設計為原電池,當有32.5gZn溶解時,正極放出的氣體體積肯定為11.2L【解析】選A。由于該反應是一個放熱反應,依據能量守恒原理可知,反應物的總能量大于生成物的總能量,反應過程中的能量關系與題中圖象相符,A項正確;反應物、生成物各有兩種,無法確定Zn和H2所含能量的凹凸,B項錯誤;若將其設計為原電池,則鋅作負極,C項錯誤;因未指明溫度、壓強等條件,故正極放出的氣體體積不確定,D項錯誤。11.為了探究影響化學反應速率的因素,甲、乙、丙、丁四位學生分別設計了如下四個試驗,下列敘述不正確的是 ()A.將質量相同、形態(tài)相同的鎂條和鋁條分別與相同濃度的鹽酸反應,二者反應速率相等B.在相同條件下,等質量的大理石塊和大理石粉分別與相同濃度的鹽酸反應,大理石粉反應更快C.將濃硝酸分別放在冷暗處和強光下,發(fā)覺光照可以加快濃硝酸的分解D.兩支試管中分別加入相同質量的氯酸鉀,其中一支試管中再加入少量二氧化錳,同時加熱兩支試管,產生氧氣的速率不同【解析】選A。影響化學反應速率的因素有許多,外界因素中除濃度、壓強、溫度、催化劑等因素外,光、固體顆粒大小、超聲波等因素也能影響化學反應速率。A項中由于鎂的活潑性比鋁強,故鎂與鹽酸反應比鋁與鹽酸反應要快得多。12.(2024·邯鄲高一檢測)下列描述的化學反應狀態(tài),不肯定是平衡狀態(tài)的是 ()A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)恒溫、恒容下,反應體系中氣體的顏色保持不變B.2NO2(g)N2O4(g)恒溫、恒容下,反應體系中氣體的壓強保持不變C.CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)恒溫、恒容下,反應體系中氣體的密度保持不變D.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反應體系中H2與N2的物質的量之比保持3∶1【解析】選D。A項,該反應體系在恒溫、恒容下氣體的顏色保持不變,即Br2的百分含量保持不變,反應處于平衡狀態(tài);B項,該反應在恒溫、恒容下氣體的壓強保持不變,說明NO2和N2O4的物質的量保持不變,反應處于平衡狀態(tài);C項,該反應在恒溫、恒容下氣體的密度保持不變,說明CO2的質量保持不變,反應處于平衡狀態(tài);D項,對于化學反應3H2(g)+N2(g)2NH3(g),假如起先時加入的物質的物質的量之比是n(H2)∶n(N2)=3∶1的混合氣體,或加入的是純NH3,在反應從起先到化學平衡狀態(tài),始終是n(H2)∶n(N2)=3∶1,因此,n(H2)∶n(N2)=3∶1的狀態(tài)不肯定是平衡狀態(tài)。二、非選擇題(本題包括3小題,共34分)13.(6分)(2024·西安高一檢測)(1)某試驗小組同學進行如圖所示試驗,以檢驗化學反應中的能量變更。試驗發(fā)覺,反應后①中的溫度上升,②中的溫度降低。由此推斷鋁條與鹽酸的反應是________熱反應,Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應是________熱反應。反應________(填“①”或“②”)的能量變更可用圖(b)表示。

(2)肯定量的氫氣在氧氣中充分燃燒并放出熱量。若生成氣態(tài)水放出的熱量為Q1,生成液態(tài)水放出的熱量為Q2,那么Q1________(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。

(3)已知:4HCl+O22Cl2+2H2O,該反應中,4molHCl被氧化,放出115.6kJ的熱量,則斷開1molH—O鍵與斷開1molH—Cl鍵所需能量相差約為________kJ。

【解析】(1)Al與鹽酸反應后,溫度上升,則說明反應放熱,Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應后溫度降低,說明反應為吸熱反應;反應①為放熱反應,反應物的總能量大于生成物的總能量,所以反應①的能量變更可用圖(b)表示。(2)氫氣燃燒分別生成液態(tài)水和氣態(tài)水,由氣態(tài)水轉化為液態(tài)水還要放出熱量,故Q1<Q2。(3)用E(H—O)、E(H—Cl)分別表示H—O鍵、H—Cl鍵鍵能,反應中,4molHCl被氧化,放出115.6kJ的熱量,則4×E(H—Cl)+498kJ·mol-1-2×243kJ·mol-1-4×E(H—O)=-115.6kJ·mol-1,整理得4E(H—Cl)-4E(H—O)=-127.6kJ·mol-1,即E(H—O)-E(H—Cl)=31.9kJ·mol-1,故斷開1molH—O鍵與斷開1molH—Cl鍵所需能量相差約為31.9kJ·mol-1×1mol=31.9kJ。答案:(1)放吸①(2)小于(3)31.914.(14分)(原創(chuàng))已知Fe3+具有氧化性,I-具有較強的還原性,二者可自發(fā)進行氧化還原反應。通過如下試驗對此反應進行探究。(1)寫出Fe3+和I-發(fā)生反應的離子方程式_________。

(2)【試驗一】(已知CCl4不溶于水且密度大于水,I2極易溶于CCl4,此試驗中的其他物質不溶于CCl4)操作現象結論①取5mL0.1mol·L-1KI溶液,加入0.1mol·L-1FeCl3溶液5～6滴,接著加2mLCCl4;充分振蕩溶液分層,下層呈________色

②取上層清液,加入2滴KSCN溶液溶液呈紅色【思索】由反應方程式知,上述試驗①中KI過量許多,如何說明試驗②中的結論?____________。

(3)【試驗二】依據【試驗一】對Fe3+和I-反應探究的結論,設計如圖所示裝置。①反應起先時,電流表指針發(fā)生偏轉,該裝置中能量轉化形式為________。

②反應起先時,石墨(a)作________極,石墨(b)上發(fā)生________反應。

③反應起先時,電子沿導線移動方向為________(填“a→b”或“b→a”)。

④反應起先時,石墨(a)的電極反應式為

__。

⑤反應進行一段時間后,電流表讀數為0,說明白

__。

【解析】(1)依據氧化還原反應離子方程式的書寫方法可寫出:2Fe3++2I-2Fe2++I2。(2)依據信息,溶液分層,I2易溶于CCl4,則下層呈紫紅色,說明Fe3+與I-發(fā)生了反應,生成I2。取上層清液加入2滴KSCN溶液呈紅色,說明有Fe3+剩余。依據離子方程式及反應物用量知,I-過量許多時,Fe3+剩余,說明Fe3+與I-的反應不能進行究竟,有限度,屬于可逆反應。(3)Fe3+與I-的反應是自發(fā)的、可逆的氧化還原反應,因此此試驗裝置是原電池。石墨(a)是正極,電極反應式為2Fe3++2e-2Fe2+,發(fā)生還原反應;石墨(b)是負極,電極反應式為2I--2e-I2,發(fā)生氧化反應。電子由負極石墨(b)→正極石墨(a)。反應進行一段時間后,電流表讀數為0,證明此可逆反應達到平衡狀態(tài)。答案:(1)2Fe3++2I-2Fe2++I2(2)【試驗一】①紫紅有I2生成②有Fe3+剩余【思索】Fe3+和I-的反應不能進行究竟,有限度,屬于可逆反應(3)【試驗二】①化學能→電能②正氧化③b→a④Fe3++e-Fe2+⑤此可逆反應達到平衡狀態(tài)15.(14分)(2024·南通高一檢測)化學反應速率和限度與生產、生活親密相關。(1)某學生為了探究鋅與鹽酸反應過程中的速率變更,在400mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉,用排水集氣法收集反應放出的氫氣,試驗記錄如下(累計值):時間/min12345氫氣體積/mL(標準狀況)100240464576620①哪一時間段反應速率最大________min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”),緣由是____________________。

②求3～4min時間段以鹽酸的濃度變更來表示的該反應速率_____________(設溶液體積不變)。

(2)另一學生為限制反應速率防止反應過快難以測量氫氣體積,他事先在鹽酸中加入等體積的下列溶液以減慢反應速率,你認為不行行的是________(填字母)。

A.蒸餾水 B.KCl溶液C.KNO3溶液 D.CuSO4溶液(3)某溫度下在4L密閉容器中,X、Y、Z三種氣態(tài)物質的物質的量隨時間變更曲線如圖。①該反應的化學方程式是____________________。

②該反應達到平衡狀態(tài)的標記是________(填字母)。

A.Y的體積分數在混合氣體中保持不變B.X、Y的反應速率比為3∶1C.容器內氣體的壓強保持不變D.容器內氣體的總質量保持不變E.生成1molY的同時消耗2molZ③2min內Y的轉化率為________。

【解析】(1)①在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min時間段中,產生氣體的體積分別為100mL、140mL、224mL、112mL、44mL,由此可知反應速率最大的時間段為2～3min;緣由是該反應是放熱反應,此時溫度高且鹽酸濃度較大,所以反應速率較快;②在3～4min時間段內,n(H2)=0.112L/22.4L·mol-1=0.005mol,消耗鹽酸的物質的量為0.01mol,故v(HCl)==0.025mol·L-1·min-1。(2)加入蒸餾水及加入KCl溶液,H+濃度減小,反應速率減小且不削減產生氫氣的量,故A、B正確;C項,加入KNO3溶液,H+濃度減小,因酸性溶液中有N,具有強氧化性,與Zn反應無氫氣生成,錯誤;D項,加入CuSO4溶液,形成原電池,反應速度增大,且影響生成氫氣的量,錯誤。(3)①由圖象可以看出,反應中X、Y的物質的量削減,應為反應物,Z的物質的量增多,應為生成物,當反應進行到5min時,Δn(Y)=0.2mol,Δn(Z)=0.4mol,Δn(X)=0.6mol,則Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(X)=1∶2∶3,參與反應的物質的物質的量之比等于化學計量數之比,則反應的方程式為3X(g)+Y(g)2Z(g);②X、Y的反應速率比為3∶1,隨著反應的進行X、Y的反應速率比始終為3∶1,不能作為平衡狀態(tài)的標記,故B錯誤;反應物和生成物均為氣體,容器內氣體的總質量保持不變,不能作為平衡狀態(tài)的標記,故D錯誤;生成1molY的同時消耗2molZ均只能表示逆反應速率,不能說明正、逆反應速率相等,無法推斷反應達到平衡狀態(tài),故E錯誤;③2min內Y的轉化率=×100%=(1mol-0.9mol)÷1mol×100%=10%。答案:(1)①2～3該反應是放熱反應,此時溫度高且鹽酸濃度較大,所以反應速率較快②0.025mol·L-1·min-1(2)CD(3)①3X(g)+Y(g)2Z(g)②AC③10%(30分鐘30分)一、選擇題(本題包括4小題,每小題5分,共20分)16.(2024·銅陵高一檢測)依據如圖所示示意圖,下列說法不正確的是 ()A.反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),能量增加(b-a)kJB.該反應過程反應物斷鍵汲取的能量大于生成物成鍵放出的能量C.1molC(s)和1molH2O(l)反應生成1molCO(g)和1molH2(g)汲取的熱量為131.3kJD.1molC(s)、2molH、1molO轉變成1molCO(g)和1molH2(g)放出的熱量為akJ【解析】選C。由圖可知,該反應為吸熱反應,A項正確;該反應過程反應物斷鍵汲取的能量為bkJ大于生成物成鍵放出的能量為akJ,B項正確;依據圖象可知1molC(s)和1molH2O(g)反應生成1molCO(g)和1molH2(g)汲取的熱量為131.3kJ,而1molH2O(l)變?yōu)?molH2O(g)時要汲取熱量,因此1molC(s)和1molH2O(l)反應生成1molCO(g)和1molH2(g)汲取的熱量大于131.3kJ,C項錯誤;由圖可知,1molC(s)、2molH、1molO轉變成1molCO(g)和1molH2(g)放出的熱量為akJ,D項正確。17.某愛好小組學生設計水果電池:把鋅片和銅片用導線連接好,然后將鋅片和銅片平行插入簇新西紅柿中,再在導線中接一個靈敏電流表,指針發(fā)生偏轉,將西紅柿換成橘子后重新做試驗,發(fā)覺電流表指針沒有發(fā)生偏轉。下列針對該組試驗的說法正確的是 ()A.通過對比試驗說明西紅柿汁是電解質溶液,而橘子汁是非電解質溶液B.通過對比試驗得出西紅柿汁:pH<7,橘子汁:pH>7C.用橘子探究原電池工作原理的試驗不行能獲得勝利D.通過對比試驗說明構成原電池條件之一是兩極要和電解質溶液接觸并形成閉合回路【解析】選D。將西紅柿換成橘子后重新做試驗,電流表指針沒有發(fā)生偏轉,說明沒有形成原電池,其緣由是多方面的,因此不能說明西紅柿汁是電解質溶液,而橘子汁是非電解質溶液,A項錯誤;通過對比試驗不能得出西紅柿汁:pH<7,橘子汁:pH>7,B項錯誤;用橘子也可以探究原電池工作原理,C項錯誤;通過以上分析和試驗現象說明構成原電池的條件之一是兩極要和電解質溶液接觸并形成閉合回路,D項正確。18.鎂-空氣電池的工作原理如圖所示,電池反應方程式為2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2。有關該電池的說法不正確的是 ()A.通入氧氣的電極為正極B.放電時,溶液中的OH-由正極移向負極C.負極的電極反應為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2D.當電路中轉移0.04mol電子時,參與反應的O2為0.02mol【解析】選D。鎂-空氣電池中,鎂為負極,氧氣為正極,A正確;原電池中陽離子移向正極,陰離子移向負極,所以溶液中的OH-由正極移向負極,B正確;鎂為負極,Mg失電子生成Mg2+,與正極產生的OH-結合生成Mg(OH)2,電極反應式為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,C正確;氧氣為正極,電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-,依據電極反應式可知:當電路中轉移0.04mol電子時,參與反應的O2為0.01mol,D錯誤。19.生物電池是一種用芽胞桿菌來處理人的排泄物,生產氨氣,氨氣作為電極活性物質,在鉑電極發(fā)生電極反應,用于宇宙飛船中。糖生