2020-2021学年高中化学-专题6-化学反应与能量变化-专题评价苏教版必修2.doc

2020-2021学年高中化学 专题6 化学反应与能量变化 专题评价苏教版必修22020-2021学年高中化学 专题6 化学反应与能量变化 专题评价苏教版必修2年级：姓名：- 16 -专题素养评价(一)(专题6)(90分钟100分)一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)1.最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中，有CO断键形成C和O的过程C.CO和O生成了具有共价键的CO2D.状态状态表示CO与O2反应的过程【解析】选C。由图可知反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，A错误；由图可知不存在CO的断键过程，B错误；CO与O在催化剂表面形成CO2，CO2含有共价键，C正确；状态状态表示CO与O反应的过程，而不是与氧气反应，D错误。2.N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O+表面转化为无害气体，其反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)H，有关化学反应的物质变化过程(图1)及能量变化过程(图2)如图：下列说法正确的是()A.由图1可知N2O(g)N2(g)，CO2(g)CO(g)B.由图2可知H=-226 kJmol-1C.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2D.由图2可知该反应的逆反应是放热反应【解析】选B。由图1知，N2O(g)N2(g)，CO(g)CO2(g)，A错误；由图2知，反应的H=134 kJmol-1-360 kJmol-1=-226 kJmol-1，B正确；由图1知，Pt2O+、Pt2是催化剂，转化过程中无需向反应器中补充，C错误；由图2知，逆反应是吸热反应，D错误。【加固训练】下列过程放出热量的是()A.氢气在氯气中燃烧B.液氨汽化C.碳酸钙分解D.HClH+Cl【解析】选A。所有的燃烧均为放热反应，故氢气在氯气中燃烧也是放热反应，A正确；液态氨气变为气体状态属于汽化，汽化是吸热的过程，B错误；碳酸钙分解是吸热反应，C错误；HClH+Cl，是化学键的断裂，断开化学键要吸收热量，D错误。3.氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是()A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e-4OH-C.常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.021023D.反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的热量变化可以通过反应中形成新共价键的键能之和与反应中断裂旧共价键的键能之和来计算【解析】选D。电池放电除了化学能转化为电能外，还有热能、光能等，A错误；负极应是H2失去电子，B错误；11.2 L H2不是标准状况下的体积，无法计算H2的物质的量，也无法计算反应中转移的电子数，C错误；D正确。4.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH 的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是()A.CO2和CH4完全转化CH3COOHB.CH4CH3COOH 过程中，有CH 键发生断裂C.放出能量并形成了CC键D.升高温度可减慢该化学反应速率【解析】选D。由图示可知，CO2和CH4完全转化为CH3COOH，A正确；化学反应实质是旧化学键断裂、新化学键形成，故CH4CH3COOH过程中，有CH 键发生断裂，B正确；由图示可知，状态的能量高于状态，故放出能量并形成了CC 键，C正确；升高温度加快反应速率，D错误。5.(双选)(2020济南高一检测)HBr被O2氧化依次由如下、三步反应组成，1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量，其能量与反应过程曲线如图所示。()HBr(g)+O2(g)HOOBr(g)()HOOBr(g)+HBr(g)2HOBr(g)()HOBr(g)+HBr(g)H2O(g)+Br2(g)下列说法中正确的是()A.三步反应均为放热反应B.步骤()的反应速率最慢C.步骤()中HBr和O2比HOOBr稳定D.4HBr(g)+O2(g)2H2O(g)+2Br2(g)完全反应放出 12.67 kJ 的能量【解析】选B、C。放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，根据题图可知，第一步反应为吸热反应，A错误；步骤()为吸热反应，导致体系温度降低，反应速率减慢，其余反应均为放热反应，温度升高，反应速率加快，B正确；步骤()中HOOBr的能量比HBr和O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C正确；1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量，则反应4HBr(g)+O2(g)2H2O(g)+2Br2(g)放出50.68 kJ的能量，D错误。6.在反应C(s)+CO2(g)2CO(g)中，可使化学反应速率明显增大的措施是()增大压强升高温度增大CO2的浓度增加炭的量降低压强A.B.C.D.【解析】选A。由于反应前后有气体参加和生成，所以增大压强可以增大反应速率；升高温度也可以增大反应速率；增大CO2的浓度也可以增大反应速率；由于炭是固体，所以增加炭的量不会对浓度产生影响，所以不会对反应速率产生影响；降低压强会使反应速率减小。7.反应3X(g)+Y(g)Z(g)+2W(g)在2 L密闭容器中进行，5 min后Y减少了0.1 mol，则此反应的平均速率为()A.v(X)=0.03 molL-1min-1B.v(Y)=0.02 molL-1min-1C.v(Z)=0.10 molL-1min-1D.v(W)=0.20 molL-1min-1【解析】选A。v(Y)=0.01 molL-1min-1，同理得，v(X)=0.03 molL-1min-1，v(Z)=0.01 molL-1min-1，v(W)=0.02 molL-1min-1。8.某反应的反应机理、能量与反应进程的关系如图所示，下列说法不正确的是()A.Fe2+是该反应的催化剂B.反应的总离子方程式为S2+2I-2S+I2。C.S2在第一步反应中作氧化剂D.两步反应都是放热反应【解析】选D。由图知第一步反应为S2与Fe2+反应生成S和Fe3+，反应的离子方程式为S2+2Fe2+2S+2Fe3+，第二步反应为Fe3+与I-反应生成Fe2+和I2，反应的离子方程式为2Fe3+2I-2Fe2+I2，反应的总离子方程式为S2+2I-2S+I2，A、B正确；第一步反应为S2与Fe2+反应生成S和Fe3+，S2在反应中作氧化剂，C正确；由题图可知第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，D错误。9.(双选)(2020保山高一检测)中国科学家用墨汁书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如图甲，电池的工作原理如图乙。下列有关说法正确的是()A.放电时，纸张中的石墨作为锂电池的正极B.开关K闭合给锂电池充电，X为直流电源的正极C.闭合开关K给锂电池充电，X对应充电电极上的反应为Li+e-LiD.放电时，Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极【解析】选A、C。可充电锂空气电池放电时，纸张中的石墨作锂电池的正极，活泼的锂是负极，A正确；开关K闭合给锂电池充电，X为直流电源的负极，B错误；闭合开关K给锂电池充电，X对应充电电极上的反应为Li+e-Li，C正确；放电时，Li+由负极经过有机电解质溶液移向正极，D错误。10.下列对图a和图b的分析合理的是()A.图a负极上发生的反应是O2+4e-+2H2O4OH-B.图b接通开关后溶液中的H+向正极移动C.图a中的铁棒发生腐蚀，正极上发生的反应可能是4OH-4e-O2+2H2OD.图b接通开关后铜被腐蚀【解析】选B。图a负极上发生的反应是Fe-2e-Fe2+，A错误；图b接通开关后，形成原电池，溶液中的H+向正极移动，B正确；图a在液面与空气的交界处铁棒发生吸氧腐蚀，正极反应是O2+4e-+2H2O4OH-，C错误；锌被腐蚀，D错误。11.已知X(g)+3Y(g)2W(g)+M(g)，1 mol X完全反应放出a kJ热量。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g)与1 mol Y(g)，下列说法正确的是()A.充分反应后，放出热量为a kJB.当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为12 C.当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡D.若增大Y的浓度，反应速率减小【解析】选C。因该反应是可逆反应，所以加入1 mol X(g)不可能完全反应，放出热量为小于a kJ，A错误；当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度不变，但不一定为12，B错误；当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡，C正确；增大Y的浓度，反应速率增大，D错误。12.(2020厦门高一检测)液态太阳燃料技术路线示意图如图。下列有关说法错误的是()A.太阳能最终转化为电能和热能B.燃料电池正极反应式为H2-2e-2H+C.H2O和CO2可循环利用D.该技术的关键是氢气如何安全、高效储存及转移【解析】选B。光伏发电电解水生成氧气和氢气，光电催化制备氢气，氢气和二氧化碳反应生成甲醇和水，燃料电池电解水生成氧气和氢气，氢气和二氧化碳反应循环使用。分析可知太阳能转化为电能、化学能、热能，太阳能最终转化为电能和热能，A正确；燃料电池正极反应是氧气得到电子发生还原反应，O2+4e-+2H2O4OH-，H2-2e-2H+是负极电极反应，B错误；分析过程可知，参与反应过程，最后又生成的物质可以循环使用，H2O和CO2可以循环使用，C正确；液态太阳燃料技术中，氢气是易燃烧的气体，该技术的关键是氢气如何安全、高效储存及转移，D正确。13.(双选)(2020成都高一检测)研究表明CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为N2O+Fe+N2+FeO+(慢)、FeO+COCO2+Fe+(快)。下列说法不正确的是()A.反应是氧化还原反应，反应是非氧化还原反应B.两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应决定C.Fe+是反应的催化剂，FeO+是中间产物D.若转移1 mol电子，则消耗11.2 L N2O【解析】选A、D。反应均有元素化合价的升降，因此都是氧化还原反应，A错误；由题图可知，反应都是放热反应，总反应的化学反应速率由速率慢的反应决定，B正确；Fe+作催化剂，FeO+是中间产物，C正确；由于没有指明外界条件，所以不能确定气体的体积，D错误。【加固训练】根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是()A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量B.该反应是吸热反应C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应【解析】选D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应，CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量，A、B正确；在CaCO3中，Ca2+和C之间存在离子键，C中C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，断键吸收能量，成键放出能量，C正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧反应就是放热反应，D错误。14.下列对应化学平衡状态的判断不正确的是()A.反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，如单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡B.反应2A(s)2B(g)+3C(g)，密闭容器中B的体积分数不变，标志反应达到平衡状态C.反应CO2(g)+C(s)2CO(g)，当平均摩尔质量不变时，反应达到平衡D.反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，反应体系的颜色不再发生变化时，反应达到平衡【解析】选B。单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，即正逆反应速率相等，反应达到平衡，A正确；反应2A(s)2B(g)+3C(g)分解反应中，反应物是固体，无论反应是否达到平衡，B的体积分数始终为，所以密闭容器中B、C的体积分数不变，不标志反应平衡，B错误；反应CO2(g)+C(s)2CO(g)，随着反应的进行，气体的m(总)、n(总)在不断发生变化，当平均相对分子质量或平均摩尔质量不变时，即m(总)、n(总)不再变化，标志反应达到平衡，C正确；NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，反应体系的颜色不再发生变化时，NO2的浓度不变，反应达到平衡，D正确。15.工业上燃料硫矿石制取硫酸的废气SO2，如图根据原电池的原理将SO2转化为重要的化工原料，下列说法正确的是()A.通入SO2的a极为负极B.电子从a极经导线移向b极，再经溶液移向a极C.电池工作一段时间后电解质溶液的酸性减弱D.电池工作时，消耗O2、SO2物质的量之比为21【解析】选A。通入SO2的a极为负极，A正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，但电子不进入溶液，B错误；该电池的总反应为2SO2+O2+2H2O4H+2S，因为反应中生成H+，所以电池工作一段时间后，电解质溶液的酸性增强，C错误；1 mol O2参与反应转移4 mol电子，而1 mol SO2生成S转移2 mol电子，二者物质的量之比为12，D错误。16.常温下，根据键能数据估算CH4(g)+4F2(g)CF4(g)+4HF(g)的反应热量变化是()化学键CHCFHFFF键能/(kJmol-1)414489565155A.放出1 940 kJmol-1B.吸收1 940 kJmol-1C.放出485 kJmol-1D.吸收485 kJmol-1【解析】选A。根据反应断键吸收热量(414 kJmol-14+4155 kJmol-1)=2 276 kJmol-1，成键放出热量(489 kJmol-14+4565 kJmol-1)=4 216 kJmol-1，该反应放出热量4 216 kJmol-1-2 276 kJmol-1=1 940 kJmol-1。二、非选择题(本题包括5小题，共52分)17.(6分)已知：反应aA(g)+bB(g)cC(g)，某温度下，在 2 L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。(1)经测定前4 s内v(C)=0.05 molL-1s-1，则该反应的化学方程式为。(2)请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。(3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(A)=0.3 molL-1s-1；乙：v(B)=0.12 molL-1s-1；丙：v(C)=9.6 molL-1min-1，则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为。【解析】(1)前4 s内，c(A)=0.8 molL-1-0.5 molL-1=0.3 molL-1，c(C)=0.05 molL-1s-14 s=0.2 molL-1，ac=32。由图象知，在12 s时c(A)c(B)=(0.6 molL-1)(0.2 molL-1)=31=ab，则a、b、c三者之比为312，该反应的化学方程式为3A(g)+B(g)2C(g)。(2)生成物C的浓度从0开始增加，到12 s时达到最大，c(A)c(C)=ac=32，所以c(C)=0.4 molL-1。(3)丙容器中v(C)=9.6 molL-1min-1=0.16 molL-1s-1，都换算为B的速率，甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为乙甲丙。答案：(1)3A(g)+B(g)2C(g)(2)(3)乙甲丙18.(8分)(1)负离子发生器产生的负离子是，它在大气中存在的时间很短。O2、O3、三种微粒自身所具有的能量由低到高的顺序是。(2)A、B两元素的原子分别得到2个电子形成稳定结构时，A放出的能量大于B放出的能量；C、D两元素的原子分别失去1个电子形成稳定结构时，D吸收的能量大于C吸收的能量。若A、B、C、D间分别形成二元化合物，其中最可能属于离子化合物的是(填写用A、B、C、D表示的化学式)。(3)下列反应中反应物总能量低于生成物总能量的是(填写编号)。A.石灰石受热分解B.酒精燃烧C.生石灰溶于水D.实验室用KClO3加热制氧气【解析】(1)能量越高越不稳定，由此可确定三种微粒的稳定性和能量高低。(2)由A、B两元素的原子分别得到2个电子形成稳定结构时，A放出的能量大于B放出的能量。所以A比B的非金属性强。C、D两元素的原子分别失去1个电子形成稳定结构时，D吸收的能量大于C吸收的能量，则D比C难失电子，即C的金属性比D强，故最可能属于离子化合物的是C2A。答案：(1)O2、O3、(2)C2A(3)AD19.(12分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是。以上反应是可逆反应以上反应不是可逆反应充电时化学能转变为电能放电时化学能转变为电能(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为。(3)锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7，而锂电池是新一代高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视。一种常用锂电池的总反应可表示为Li+MnO2LiMnO2，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成；锂电池比容量特别大的原因是。锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因。若锂电池提供了5.310-5 mol的电子(其他损耗忽略不计)，则消耗正极的材料的质量约为克。【解析】(1)镍(Ni)镉(Cd)充电电池，放电、充电的条件不同，不是可逆反应，放电时化学能转化为电能，充电时电能转化为化学能。(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，所以在酸性土壤中这种污染尤为严重。(3)锂电池比容量特别大的原因是锂的摩尔质量小。锂电池不能使用电解质的水溶液，因为锂与水反应。根据MnO2+e-Mn87 g1 molm(MnO2)5.310-5 molm(MnO2)=4.61110-3 g答案：(1)(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液(3)锂的摩尔质量小2Li+2H2O2LiOH+H24.61110-320.(12分)化学键的键能是指气态原子间形成1 mol化学键时释放的能量，如H(g)+I(g)HI(g)H=-297 kJmol-1，即HI键的键能为297 kJmol-1，也可以理解为破坏1 mol HI键需要吸收297 kJ的能量。如下表是一些键能数据(kJmol-1)：键能键能键能键能HH436ClCl243HCl431HO464SS255HS339CF427CO347CCl330CI218HF565(1)由表中数据预测CBr键的键能范围：CBr键能。(2)由热化学方程式2H2(g)+S2(s)2H2S(g)H=-224.5 kJmol-1和表中数值可计算出1 mol S2(s)气化时将(填“吸收”或“放出”)kJ的热量。(3)已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)放出99 kJ的能量。则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=kJmol-1。(4)如图中a、b、c、d分别代表第A族元素Te(碲)、Se(硒)、S(硫)、O(氧)的单质与氢气反应H的数据示意图，则非金属元素氢化物的稳定性与非金属与氢气反应生成对应氢化物的H的关系是。写出气态硒化氢在如图状态下，发生分解反应的热化学反应方程式。【解析】(1)根据CCl的键能为330 kJmol-1，CI的键能为218 kJmol-1，所以CBr键的键能应在二者之间。(2)化学反应的反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和。设断开1 mol SS(s)需要吸收的能量为Q。根据2H2(g)+S2(s)2H2S(g)H=-224.5 kJmol-1得出：2436 kJmol-1+Q-4339 kJmol-1=-224.5 kJmol-1，则Q=259.5 kJmol-1，即断开SS(s)需要吸收259.5 kJ的能量，根据表中SS(g)的键能为255 kJmol-1，得1 mol S2(s)气化时需要吸收(259.5 kJ-255 kJ)=4.5 kJ。(3)已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)放出99 kJ的能量。则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-198 kJmol-1。(4)根据图得O2、S与H2反应放热，且O2与H2反应放热多于硫与氢气反应放出的热，则非金属元素氢化物越稳定，放热越多。气态硒化氢在如图状态下，发生分解反应的热化学反应方程式H2Se(g)Se(s)+H2(g) H=-81 kJmol-1。答案：(1)218 kJmol-1330 kJmol-1(2)吸收4.5(3)-198(4)非金属元素氢化物越稳定，放热越多H2Se(g)Se(s)+H2(g)H=-81 kJmol-121.(14分)在2 L密闭容器内，800 时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：时间(s)012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)800 ，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是，若从反应开始到正好平衡时用NO2表示该反应的反应速率是，NO的转化率是。(2)如图中表示NO2变化的曲线是。(3)能说明该反应已达到平衡状态的是。a.v(NO2)=2v(O2)b.容器内压强保持不变c.v逆(NO)=2v正(O2)d.容器内密度保持不变e.容器内颜色保持不变f.容器内平均摩尔质量保持不变(4)能使该反应的反应速率增大的是。a.及时分离出NO2气体b.适当升高温度c.增大容器的容积d.选择高效催化剂【解析】(1)平衡时各物质的物质的量浓度不再发生变化，则800 反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是0.007 mol2 L=0.003 5 molL-1。反应3 s时达到平衡状态，则v(NO2)=v(NO)=3 s0.002 17 molL-1s-1。NO的转化率是100%=65%。(2)由化学方程式：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知，平衡时c(NO)=(0.02 mol-0.007 mol)2 L=0.006 5 molL-1，则曲线b平衡时的浓度为0.006 5 molL-1，故曲线b表示NO2的浓度变化。(3)a项未指明正逆反应速率，错误；b项随反应进行气体的物质的量减小，压强减小，容器内压强保持不变，说明达到平衡状态，正确；c项不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，反应达到平衡状态，故v逆(NO)=2v正(O2)，说明达到平衡状态，正确；d项反应混合气体的质量不变，容器的体积不变，密度始终不变，故容器内物质的密度保持不变，不能说明达到平衡状态，错误；容器内颜色保持不变，说明达到平衡状态，e正确；容器内平均摩尔质量保持不变，说明达到平衡状态，f正确。(4)及时分离出NO2气体，反应速率降低；适当升高温度，反应速率增大；增大容器容积，浓度减小，反应速率减小；选择高效的催化剂，可以增大反应速率。答案：(1)0.003 5 molL-10.002 17 molL-1s-165%(2)b(3)bcef(4)bd