2024-2025学年新教材高中化学第6章化学反应与能量章末综合测评6含解析新人教版必修第二册

PAGE12-化学反应与能量(时间90分钟，满分100分)一、选择题(本题包括18小题，每小题3分，共54分)1．下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是()[答案]D2．化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是()图Ⅰ图ⅡA.有能量变更是化学反应的基本特征之一B．图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能C．图Ⅱ所示的反应为放热反应D．化学反应中能量变更的主要缘由是化学键的断裂与形成B[化学反应过程中，除了有新物质生成，肯定伴随能量的变更，所以有能量变更是化学反应的基本特征之一，A项正确；图Ⅰ所示的装置不能形成闭合回路，不能构成原电池，化学能不能转变为电能，B项错误；依据图像知，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应是放热反应，C项正确；化学反应总是伴随着能量变更，断键须要汲取能量，成键须要放出能量，所以化学反应中能量变更的主要缘由是化学键的断裂与形成，D项正确。]3．下列说法正确的是()A．化学键的变更必定会引起能量变更，所以能量变更也肯定会引起化学变更B．全部化学变更的能量都可以通过原电池转化为电能C．全部化学变更肯定遵循质量守恒和能量守恒D．化学变更肯定会引起物质种类的变更，所以反应体系内物质种类变更肯定是发生化学变更C[能量变更不肯定会引起化学变更，如物质的三态变更是物理变更，A错误；只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，B错误；物质种类发生变更不肯定是发生了化学变更，D错误。]4．某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是()A．三种化合物中C最稳定B．两步反应均为吸热反应C．A与C的能量差为E4D．AB反应，反应时肯定要加热A[能量越低物质越稳定，三种化合物中C的能量最低，则C最稳定，故A正确；由图像可知，第一步反应为吸热反应，其次步反应为放热反应，故B错误；A与C的能量差ΔH＝E1＋E3－E2－E4，故C错误；AB的反应是吸热反应，与反应发生的条件无关，即吸热反应不肯定要加热，故D错误。]5．生产液晶显示器的过程中运用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其储存能量的实力是CO2的12000～20000倍，在大气中的寿命可长达740年之久，已知键能是指断开1mol化学键变为气态原子时所放出的能量，以下是几种化学键的键能：化学键N≡NF—FN—F键能/(kJ·mol－1)941.7154.8283.0下列说法中正确的是()A．过程N2(g)→2N(g)放出能量B．过程N(g)＋3F(g)→NF3(g)放出能量C．反应N2(g)＋3F2(g)=2NF3(g)是吸热反应D．NF3汲取能量后假如没有化学键的断裂与形成，仍可能发生化学反应B[A项，由N2(g)→2N(g)破坏化学键需汲取能量；B项，N(g)＋3F(g)→NF3(g)是形成化学键，放出能量；C项，ΔH＝(941.7＋154.8×3－283.0×6)kJ·mol－1＝－291.9kJ·mol－1；D项，化学反应的实质是化学键的断裂和形成。]6．对于在肯定条件下的密闭容器中进行的反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)，下列说法不正确的是()A．将木炭磨成粉末可以加快反应速率B．上升温度可以加快反应速率C．容器体积不变时，向其中充入N2，反应速率不变D．增加木炭的量可以加快反应速率D[变更固体的量，不能加快反应速率，D错误。]7．如图所示的装置中，M为金属活动性依次表中位于氢之前的金属，N为石墨棒，下列关于此装置的叙述中不正确的是()A．N上有气体放出B．M为负极，N为正极C．是化学能转变为电能的装置D．导线中有电流通过，电流方向是由M到ND[原电池中活泼金属为负极，失去电子，即M为负极；溶液中的氢离子在正极得到电子被还原为H2，则N为正极。电流方向应由正极(N)流向负极(M)。]8．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()A．图甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极旁边溶液中H＋浓度增大B．图乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．图丁：电池放电过程中，硫酸浓度不断减小A[图甲为Zn、Cu、H2SO4溶液构成的原电池，锌为负极，铜为正极，锌失去电子生成锌离子，Zn2＋向Cu电极方向移动，在铜电极上氢离子得到电子生成氢气，故Cu电极旁边溶液中H＋浓度减小，A错误；锌为负极，电解质溶液为碱性溶液，所以正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－，B正确；锌筒作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，锌溶解，锌筒会变薄，C正确；电池放电过程中，电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，消耗硫酸，硫酸浓度不断减小，D正确。]9．肼(N2H4)暴露在空气中简单爆炸，但利用其制作的燃料电池是一种志向的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是()A．电池工作时，正极旁边的pH降低B．当消耗1molO2时，有2molNa＋由甲槽向乙槽迁移C．负极反应为4OH－＋N2H4－4e－=N2↑＋4H2OD．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作C[碱性环境中，氧气在正极发生还原反应生成氢氧根离子，正极旁边的pH增大，故A项错误；消耗1molO2时，有4molNa＋由甲槽向乙槽迁移，故B项错误；燃料电池的负极发生氧化反应，即肼在负极发生反应，肼中N的化合价从－2升高到0，碱性电池中，其电极反应式应为N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2O，故C项正确；若去掉阳离子交换膜，肼会与水中溶解的氧气干脆接触，发生爆炸，无法工作，故D项错误。]10．肯定条件下，将3molA气体和1molB气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)C(g)＋2D(s)。2min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变更状况如图所示。下列推断正确的是()A．若混合气体的密度不再变更时，该反应不肯定达到平衡状态B．2min后，加压会使正反应速率加快，逆反应速率变慢C．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1D．从起先到平衡，用A表示的化学反应速率为0.3mol·L－1·min－1D[产物D为固体，因此容器容积恒定时，若混合气体的密度不再变更，则混合气体的质量肯定不再变更，反应肯定达到平衡状态，A项错误。缩小容积增大压强，正、逆反应速率均加快；容器容积不变，充入与体系无关的气体，虽然容器总压强增大，但体系内各物质浓度不变，正、逆反应速率均不变，B项错误。3A(g)＋B(g)C(g)＋2D(s)起始/mol3100转化/mol1.20.40.40.8平衡/mol1.80.60.40.8A的转化率为eq\f(1.2mol,3mol)×100%＝40%，B的转化率为eq\f(0.4mol,1mol)×100%＝40%，二者转化率之比为1∶1，C项错误。v(A)＝eq\f(1.2mol,2L×2min)＝0.3mol·L－1·min－1，D项正确。]11．在一密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持肯定温度，在t1～t4s测得各物质的浓度如表所示。下列结论正确的是()测定时刻/st1t2t3t4c(A)/(mol·L－1)6322c(B)/(mol·L－1)53.533c(C)/(mol·L－1)12.533A．t3s时反应已经停止B．t3～t4s内正、逆反应速率不相等C．在容器中发生的反应为A＋BCD．t2～t3s内A的平均反应速率为eq\f(1,t3－t2)mol·L－1·s－1D[t3s时反应处于化学平衡状态，它是一个动态平衡，v正＝v逆≠0，A、B项错误；化学计量数之比等于相同条件下各物质的浓度变更量之比，t1～t2s内A、B、C的浓度变更量分别为3mol·L－1、1.5mol·L－1和1.5mol·L－1，故其化学计量数之比为3∶1.5∶1.5＝2∶1∶1，反应方程式为2A＋BC，C项错误；t2～t3s内，Δc(A)＝1mol·L－1，故用A表示的该阶段的化学反应速率为eq\f(1,t3－t2)mol·L－1·s－1，D项正确。]12．在一个绝热恒容的密闭容器中发生可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为随意整数(不为零)时，肯定能说明该反应达到平衡状态的是()A．体系的压强不再变更B．混合气体的密度不再变更C．v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶qD．体系的温度不再变更D[选项A，由于无法推断m＋n与p＋q是否相等，所以无法依据压强是否变更来推断反应是否达到平衡。选项B，由于反应前后混合气体体积、质量都不变，所以任何时刻混合气体的密度都不变。选项C，任何时刻都满意化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比。]13．熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600～700℃)，具有效率高、噪声低、无污染等优点。熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用B．负极反应式为H2－2e－＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=CO2＋H2OC．电子流向：电极a→负载→电极b→熔融碳酸盐→电极aD．电池工作时，外电路中通过0.2mol电子，消耗3.2gO2B[电池工作时，负极反应式：H2－2e－＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=CO2＋H2O，正极反应式：O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，故熔融碳酸盐不仅起到导电的作用，还参与了电极反应，A项错误，B项正确；电子只能在电极和外电路中移动，不会通过熔融碳酸盐，C项错误；依据正极的反应式可知，外电路中通过0.2mol电子，消耗氧气的物质的量为0.05mol，质量为1.6g，D项错误。]14．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移至MnO2晶格中，生成LiMnO2。以下表述不正确的是()A．a电极电势比b电极电势低B．混合有机溶剂可用浓NaOH溶液替代C．电池工作时负极反应式为Li－e－=Li＋D．外电路未接通时，电解质溶液中离子不会定向移动B[依据Li＋通过电解质迁移至MnO2晶格中，可知b为正极，a为负极，故a电极电势比b电极电势低，A项正确；由于金属Li能与水反应，故混合有机溶剂不能用浓NaOH溶液替代，B项错误；a为负极，电池工作时负极上Li发生氧化反应：Li－e－=Li＋，C项正确；外电路未接通时，电解质溶液中离子自由移动，不会定向移动，D项正确。]15．如图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变更，只从图上分析不能得出的结论是()A.发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)B．前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1C．起先时，正、逆反应同时起先D．2min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1C[依据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，依据浓度的变更量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A正确；前2min，v(A)＝eq\f(0.4mol·L－1－0.2mol·L－1,2min)＝0.1mol·L－1·min－1，B正确；起先时加入的物质为A和B，没有C，C错误；依据图像，2min时，A、B、C的浓度分别为0.2mol·L－1、0.3mol·L－1、0.1mol·L－1,D正确。]16．在2.0L恒温恒容密闭容器中充入1.0molHCl和0.3molO2，加入催化剂发生反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物质的量随时间的变更曲线如图所示。下列说法正确的是()A．t2时，v(正)＝v(逆)B．加入催化剂反应速率不变C．t1时容器内气体的总压强比t2时的大D．t3时，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.4mol·L－1C[t2时，反应物的量还在削减，反应还在向正方向进行，v(正)＞v(逆)，选项A错误；加入催化剂可改变更学反应速率，选项B错误；反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)是气体体积减小的反应，随着反应的进行，气体的总物质的量减小，恒容容器内压强减小，故t1时容器内气体的总压强比t2时的大，选项C正确；t3时，O2的物质的量为0.1mol，削减了0.2mol，故生成Cl2、H2O的物质的量均为0.4mol，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2mol·L－1，选项D错误。]17．金属(M)­空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A．金属M作电池负极B．电解质是熔融的MOC．正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．电池总反应式为2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2B[依据题图可知金属M失电子转化为M2＋，则金属M为负极，通入空气的电极为正极，故A正确；电解质是熔融的M(OH)2，故B错误；正极发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故C正确；M失去电子生成M2＋，结合C中分析，电池总反应式为2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2，故D正确。]18．在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体，肯定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)，达到平衡时，生成了2molC，经测定，D的浓度为0.5mol·L－1，下列推断正确的是()A．B的转化率为20%B．平衡时A的浓度为1.50mol·L－1C．x＝1D．达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85%A[达到平衡时，生成了2molC，D的物质的量为4L×0.5mol·L－1＝2mol，3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)起始：6mol5mol00转化：3mol1mol2molxmol平衡：3mol4mol2mol2molB的转化率为eq\f(1mol,5mol)×100%＝20%，A对；平衡时A浓度为eq\f(3mol,4L)＝0.75mol·L－1，B错；由以上分析可知x＝2，C错；反应前后气体的物质的量不变，则压强不变，D错。]二、非选择题(本题包括5小题，共46分)19．(8分)反应Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑的能量变更如图所示，请回答下列问题：(1)该反应为________反应选(填“吸热”或“放热”)。(2)若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是________(填字母)。A．改铁片为铁粉B．改稀硫酸为98%的浓硫酸C．上升温度D．将2.4mol·L－1的稀硫酸改为4.8mol·L－1稀盐酸(3)若将上述反应设计成原电池，铜为原电池某一极材料，则铜极上发生的电极反应为______________，外电路中电子由________极(选填“正”或“负”，下同)向________极移动。[解析](1)从题中图像可知，反应物总能量高于生成物总能量，所以该反应为放热反应。(2)改铁片为铁粉，增大了接触面积，反应速率增大，A可行；常温下铁在浓硫酸中会钝化不能接着发生反应，B错误；上升温度，反应速率增大，C可行；将2.4mol·L－1的稀硫酸改为4.8mol·L－1稀盐酸，氢离子浓度不变，反应速率几乎不变，D错误。(3)铜、铁、稀硫酸构成的原电池中，铁易失电子发生氧化反应而作负极，负极上电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋；铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，电子由负极向正极移动。[答案](1)放热(2)AC(3)2H＋＋2e－=H2↑负正20．(10分)现用如图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1000mL，供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。请回答下列问题：(1)b电极材料为________，其电极反应式为__________________________________________________________________________________________。(2)当量筒中收集到672mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为________mol，此时a电极质量________(填“增加”或“削减”)________g。(3)假如将a、b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是________________________________________________________________。[解析](1)纯铜片和纯锌片、稀硫酸组成原电池，由图可知b电极处有氢气生成，则b为铜，为正极；a为锌，为负极；b电极上氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。(2)当量筒中收集到672mL(标准状况下)气体时，n(H2)＝eq\f(V,Vm)＝eq\f(0.672L,22.4L·mol－1)＝0.03mol，已知b电极上的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，则通过导线的电子的物质的量为0.06mol，a电极上的反应为Zn－2e－=Zn2＋，则溶解的Zn的物质的量为0.03mol，则削减的Zn的质量为65g·mol－1×0.03mol＝1.95g。(3)假如将a、b两电极的电极材料对调，则右边为锌，失电子作负极，左边为铜，作正极，氢离子得电子生成氢气，所以U形管中左端液面下降，右端液面上升。[答案](1)铜2H＋＋2e－=H2↑(2)0.06削减1．95(3)左端液面下降，右端液面上升21．(12分)化学反应速率和限度与生产、生活亲密相关。(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变更，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，试验记录如表(累计值)：时间/min12345氢气体积/mL(标准状况)100240464576620①哪一时间段反应速率最大________min(填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5)，缘由是__________________________________________________________________________________________________________________________。②求3～4分钟时间段以盐酸的浓度变更来表示的该反应速率__________________________________(设溶液体积不变)。(2)另一学生为限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，你认为不行行的是________(选填字母)。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更曲线如图①该反应的化学方程式是__________________________________________________________________________________________________________。②2min内X的转化率为________。③平衡时，混合气体中X的体积分数为________。[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；缘由是该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大。②在3～4min时间段内，n(H2)＝0.112L÷22.4L·mol－1＝0.005mol，依据2HCl～H2，计算消耗盐酸的物质的量为0.01mol，则v(HCl)＝0.01mol÷0.4L÷1min＝0.025mol·(L·min)－1。(2)A可行：加入蒸馏水，H＋浓度减小，反应速率减小且不削减产生氢气的量；B可行：加入KCl溶液，H＋浓度减小，反应速率减小且不削减产生氢气的量；C不行行：因酸性溶液中有NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，具有强氧化性，与Zn反应无氢气生成；D不行行：加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，构成原电池，反应速度增大，且影响生成氢气的量。(3)①由图像可以看出，反应中X、Y的物质的量削减，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∶3，参与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)。②2min内X的转化率＝eq\f(变更物质的量,起始总物质的量)×100%＝eq\f(1.0mol－0.7mol,1mol)×100%＝30%。③X的体积分数＝X的物质的量分数＝eq\f(0.4mol,（0.4＋0.5＋0.8）mol)×100%≈23.5%。[答案](1)①2～3min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·min)－1(2)CD(3)①3X(g)＋Y(g)2Z(g)②30%③23.5%22．(7分)将质量相等的锌片和铜片用导线相连，并浸入500mL硫酸铜溶液中构成如图所示的装置。(1)该装置中总反应的离子方程式为________________，铜片四周溶液会出现______________的现象。(2)若2min后测得锌片质量削减1.3g，则导线中流过的电子为________mol。(3)若将该装置中的电解质溶液改为FeCl3溶液，其正极反应为________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)用CuSO4溶液作电解质溶液时，Zn为原电池的负极，Cu为原电池的正极，其总反应式为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu。由于铜片四周的溶液中Cu2＋被消耗，其浓度减小，所以溶液颜色变浅。(2)依据1molZn～2mole－可知，溶解1.3g(0.02mol)Zn，导线中流过的电子为0.04mol。(3)将CuSO4溶液改为FeCl3溶液时，Fe3＋在Cu极上获得电子：Fe3＋＋e－=Fe2＋。[答案](1)Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu颜色变浅(2)0.04(3)Fe3＋＋e－=Fe2＋23．(9分)近年来甲醇用途日益广泛，越来越引起商家的关注。工业上甲醇的合成途径多种多样。现在试验室中模拟甲醇合成反应，在2L密闭容器内，400℃时发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g