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高中化学必修二化学反应与能量章末检测题(附解析新人教版)

章末综合测评(二) 化学反应与能量
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题只有一项符合题意,每小题3分,共48分)
1.可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是( )
 
A.上图是太阳能光伏发电原理图,图中A极为正极
B.风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
C.推广可再生能源有利于经济可持续发展
D.光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能
A [在原电池的外电路中,电流由正极流向负极,由图中的电流方向可判断A极为负极,A错误;风能、太阳能、生物质能在短时间内能形成,属于可再生能源,B正确;推广可再生能源有利于经济可持续发展,C正确;光伏电池发电是将光能直接转化为电能,D正确。]
2.根据如图提供的信息,下列所得结论正确的是( )
A.该反应为吸热反应
B.该反应向外界放出的热量为(E1-E3)
C.该反应一定可以设计成为原电池
D.该反应向外界放出的热量为(E2-E3)
B [A项,根据图象,反应物的总能量大于生成物的总能量,此反应属于放热反应,故错误;B项,根据能量守恒定律,放出的热量为E1-E3,故正确;C项,设计成原电池,要求反应属于氧化还原反应,题目中没有说明此反应是否是氧化还原反应,故错误;D项,反应能量变化量只跟反应的始态和终态有关,即放出E1-E2。]
3.已知2SO2+O2 2SO3为放热反应,对该反应的下列说法正确的是( )
【导学号:43722125】
A.O2的能量一定高于SO2的能量
B.2 mol SO2和1 mol O2的总能量一定高于2 mol SO3的总能量
C.SO2的能量一定高于SO3的能量
D.因该反应为放热反应,故不必加热就可发生
B [判断一个反应是放热反应还是吸热反应,关键看反应物的总能量与生成物的总能量的差值。如果反应物的总能量高于生成物的总能量,反应放热,B项正确;A项和C项的错误在于都没有考虑总能量差;放热反应只表明反应物总能量比生成物总能量高,而加热是反应的条件,两者无必然联系,许多放热反应也必须加热才能开始进行,D项错误。]
4.下列分析正确的是( )
A.将氯气通入H2O2和NaOH的混合溶液中,发出红光,说明反应物的总能量低于生成物的总能量,放出热量
B.1 mol H2在氯气中完全燃烧,放出180 kJ热量,则键能(E)的关系为E(H—H)=180 kJ+2E(H—Cl)-E(Cl—Cl)
C.干燥的碘粉与铝粉混合无明显现象,滴上一滴水会冉冉升起紫色的碘蒸气,最后得到白色AlI3。说明碘和铝发生的反应是放热反应
D.精确实验测得H2O在常温下也能微弱电离:H2O H++OH-,该过程是放热过程
C [A项,反应物的总能量应该高于生成物的总能量;B项,正确的关系式是E(H—H)=2E(H—Cl)-E(Cl—Cl)-180 kJ,注意是键能和能量的关系;D项,电离过程破坏化学键是吸热的。]
5.如图是锌片和铜片在稀硫酸中所组成的原电池装置,c、d为两个电极。下列有关的判断不正确的是( )
A.电池工作的过程中,d电极上产生气泡
B.电池工作时,溶液中SO2-4向d移动
C.c为负极,发生氧化反应
D.电池工作的过程中,溶液中SO2-4浓度基本不变
B [阴离子向负极移动,c为负极,d为正极,故SO2-4向c移动。]
6.iPhone手机使用的锂电池以质量轻、能量高而备受关注,目前已成功研制出多种锂电池。某种锂电池的总反应是Li+MnO2===LiMnO2。下列说法正确的是( )
【导学号:43722126】
A.MnO2是负极,电极反应为MnO2+e-===MnO-2
B.Li是正极,电极反应为Li-e-===Li+
C.电池内部产生的MnO-2向锂电极移动
D.钠比锂更活泼,相同质量的钠作电极比锂提供的电能更多
C [原电池中,失电子的电极为负极,故A、B两项错误;在原电池内部,负极产生的阳离子移向正极区,而阴离子移向负极区,C项正确;由于M(Na)>M(Li),在相同质量时n(Li)>n(Na),故Li作电极提供的电能更多。]
7.研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( )
A.水既是氧化剂又是溶剂
B.放电时正极上有氢气生成
C.放电时OH-向正极移动
D.总反应式为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑
C [原电池放电时OH-向负极移动,C项错误。由此电池的名称锂水电池可推测其总反应式为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑,据此可再写出其电极反应:(负极)2Li-2e-===2Li+,(正极)2H2O+2e-===2OH-+H2↑,综上分析,A、B、D三项均正确。]
8.根据反应:2Ag++Cu===Cu2++2Ag,设计如图所示原电池,下列说法错误的是( )
A.X可以是银或石墨
B.Y是硫酸铜溶液
C.电子从铜电极经外电路流向X电极
D.X极上的电极反应式为Ag++e-===Ag
B [由电池反应2Ag++Cu===2Ag+Cu2+可知,铜作负极,电极反应为Cu-2e-===Cu2+,X为正极,可以是比铜不活泼的银或石墨等,电极反应为Ag++e-===Ag;电解质溶液中需含有Ag+,故B说法错误。]
9.燃料电池是一种新型电池,它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能,氢氧燃料电池的电极反应如下:
X极:O2+2H2O+4e-===4OH-;
Y极:2H2+4OH--4e-===4H2O
下列判断正确的是( )
A.X是正极,发生氧化反应
B.该电池可用稀硫酸作为电解质溶液
C.供电时Y极附近的酸性减弱
D.使用时若生成1 mol H2O则转移2 mol电子
D [X极发生还原反应,A不正确;由Y极电极反应式可知,电池应用碱液作电解质溶液,OH-被消耗,酸性增强,B、C都不正确;X、Y两极反应式加和为: ,每生成1 mol H2O转移2 mol电子。]
10.下列措施对增大反应速率明显有效的是( )
【导学号:43722127】
A.Na与水反应时增大水的用量
B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸
C.在K2SO4与BaCl2两溶液反应时,增大压强
D.将铝片改为铝粉,做铝与氧气反应的实验
D [水的浓度可视为固定不变,因此增加水的用量反应速率不变;铁遇浓硫酸会产生钝化现象,不再产生氢气;压强的改变只能适用于有气体参加的反应;增大固体的表面积可以加快反应速率。]
11.反应SO2+O2 2SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4 mol/L,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol/(L•s),则这段时间为( )
A.0.1 s     B.2.5 s
C.5 s    D.10 s
C [v(O2)=0.04 mol/(L•s),则v(SO3)=0.08mol/(L•s),由t=Δc(SO3)/v(SO3)代入数据计算得t=5 s。]
12.在一定温度下,某容积固定的密闭容器中,建立下列化学平衡:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到化学平衡状态的是( )
【导学号:43722128】
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同时生成n mol H2
D.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
C [选项A,由于该反应是一个气体体积增大的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应达到化学平衡状态;选项B,根据v正(CO)=v逆(H2O),可知CO的消耗量等于其生成量,说明反应达到化学平衡状态;选项C,二者表示的都是正反应,不能说明反应达到化学平衡状态;选项D,1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键,即消耗1 mol H2,同时消耗了1 mol H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应达到化学平衡状态。]
13.下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是( )
A.H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)
恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO2(g) N2O4(g)
恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s)高温,CO2(g)+CaO(s)
恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变
D.3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)
反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
D [A项,该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变,即Br2的百分含量保持不变,反应处于平衡状态;B项,该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变,说明NO2和N2O4的物质的量保持不变,反应处于平衡状态;C项,该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变,说明CO2的质量保持不变,反应处于平衡状态;D项,对于化学反应3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),如果开始时加入的物质的物质的量之比是n(H2)∶n(N2)=3∶1的混合气体,或加入的是纯NH3,在反应从开始到化学平衡状态,始终是n(H2)∶n(N2)=3∶1,因此,n(H2)∶n(N2)=3∶1的状态不一定是平衡状态。]
14.下列反应条件的控制中不恰当的是( )
【导学号:43722129】
A.为防止铁生锈,在其表面涂一层防锈油漆
B.为防止火灾,在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C.为加快KClO3的分解速率,加入MnO2
D.为加快H2O2的分解速率,把反应容器放到冷水中冷却
D [冷水冷却,温度降低,反应速率小。]
15.在密闭容器中进行反应:X2(g)+3Y2(g) 2Z(g),其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol•L-1、0.3 mol•L-1、0.2 mol•L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A.c(Z)=0.5 mol•L-1    B.c(Y2)=0.5 mol•L-1
C.c(X2)=0.2 mol•L-1    D.c(Y2)=0.6 mol•L-1
B [若反应向正反应方向进行,0.1 mol•L-1X2与0.3 mol•L-1Y2完全转化可生成0.2 mol•L-1Z,这表明平衡时Z的浓度应小于0.4 mol•L-1;若反应向逆反应方向进行,0.2 mol•L-1Z全部分解转化生成0.1 mol•L-1X2和0.3 mol•L-1Y2,这表明平衡时X2的浓度应小于0.2 mol•L-1,Y2的浓度应小于0.6 mol•L-1。]
16.反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一定容积的密闭容器中进行,则下列说法或结论中,能够成立的是( )
【导学号:43722130】
A.其他条件不变仅将容器的体积缩小一半,反应速率减小
B.反应达平衡状态时:v(CO)正=v(H2O)逆
C.保持体积不变,充入少量He气体使体系压强增大,反应速率一定增大
D.其他条件不变,适当增加C(s)的质量会使反应速率增大
B [A项,体积减小,容器内气体的压强增大,反应速率增大,故错误。C项,保持体积不变,充入少量氦气使体系压强增大,但反应气体的浓度不变,所以反应速率不变,故错误。D项,改变固体的量不能改变化学反应速率,故错误。]
[教师独具]
在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)当m、n、p、q为任意整数时,不能作为达到平衡标志的是( )
A.体系的压强不再改变
B.体系的温度不再改变
C.各组分的浓度不再改变
D.各组分的质量分数不再改变
A [平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变,则各组分的质量分数不再改变,C、D正确;间接标志是体系的温度不再改变,故B正确;但因m+n与p+q的相对大小不确定,故A无法确定。若m+n=p+q,则压强始终不变化,则A不能作为达到平衡的标志,因此选A。]
二、非选择题(本题包括6小题,共52分)
17.(6分)化学反应伴随着能量变化是化学反应的基本特征之一。某同学进行如下实验,以检验化学反应中的能量变化。
【导学号:43722131】
 
请回答下列问题:
(1)实验中发现,反应后①中的温度升高;②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是________热反应,Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应是________热反应。反应过程________(填“①”或“②”)的能量变化可用下图表示。
 
(2)①中发生反应的离子方程式是______________________________
____________________________________________________________;
在该反应中,作为还原剂的物质是________(填化学式)。
【答案】 (1)放 吸 ① (2)6H++2Al===2Al3++3H2↑ Al
18.(12分)在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应:
A(g)+2B(g) 3C(g)+nD(g),开始时A为4 mol,B为6 mol,5 min末达到平衡,此时测得C的物质的量为3 mol,用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol•L-1•min-1。
计算:
【导学号:43722132】
(1)平衡时A的物质的量浓度为________。
(2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为________。
(3)化学方程式中n值为________。
(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为:
①v(A)=5 mol•L-1•min-1
②v(B)=6 mol•L-1•min-1
③v(C)=4.5 mol•L-1•min-1
④v(D)=8 mol•L-1•min-1
其中反应速率最快的是________(填编号)。
【解析】 (1)
    A(g)+2B(g) 3C(g)+nD(g)
起始      4 mol  6 mol
转化      1 mol  2 mol  3 mol
5 min末   3 mol  4 mol  3 mol
c(A)=nV=1.5 mol/L。
(2)v(B)=ΔnVΔt=2 mol2 L×5 min=0.2 mol•L-1•min-1。
(3)根据同一反应中、同一时间段内,各物质的反应速率之比等于计量数之比;
所以v(B)∶v(D)=0.2 mol•L-1•min-1∶0.2 mol•L-1•min-1=2∶n,n=2。
(4)把所有速率都换算成A的反应速率;
①v(A)=5 mol•L-1•min-1
②由v(B)=6 mol•L-1•min-1知,
v(A)=3 mol•L-1•min-1
③由v(C)=4.5 mol•L-1•min-1知,
v(A)=1.5 mol•L-1•min-1
④由v(D)=8 mol•L-1•min-1知,
v(A)=4 mol•L-1•min-1
故选①。
【答案】 (1)1.5 mol•L-1 (2)0.2 mol•L-1•min-1 (3)2 (4)①
19.(10分)某同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100 mL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,实验记录如表所示(标准状况下的累计值):
【导学号:43722133】
时间/min    1    2    3    4    5
氢气体积/mL    50    120    232    290    310
(1)哪一时间段(指0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 min)反应速率最大?________,原因是______________________________________________。
(2)哪一时间段的反应速率最小________,原因是__________________
____________________________________________________________。
(3)求2~3 min时间段以盐酸的浓度变化表示的该反应速率是________。
(4)如果反应太剧烈,为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量,他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液:A.蒸馏水、B.NaCl溶液、C.NaNO3溶液、D.CuSO4溶液、E.Na2CO3溶液,你认为可行的是________。
【解析】 (1)由表中的数据知,反应速率在2~3 min时最大,原因是Zn与HCl反应放热,使溶液的温度升高。
(2)由表中的数据知,反应速率在4~5 min时最小,原因是随着反应的进行,c(H+)减小。
(3)n(H2)=0.112 L22.4 L•mol-1=0.005 mol,
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
0.01 mol 0.005 mol
则Δc=0.01 mol0.1 L=0.1 mol•L-1
v(HCl)=ΔcΔt=0.1 mol•L-11 min=0.1 mol•L-1•min-1。
(4)加入C,H+和NO-3与Zn反应不产生H2;加入D,Cu2+与Zn反应生成的Cu会和Zn组成原电池,使生成H2的速率加快;加入E,CO2-3消耗H+,使生成的H2减少。
【答案】 (1)2~3 min 该反应是放热反应,此时温度升高
(2)4~5 min 此时H+浓度减小
(3)0.1 mol•L-1•min-1 (4)A、B
20.(7分)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应式为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-。
【导学号:43722134】
 
根据上述反应式,完成下列题目。
(1)判断下列叙述中正确的是________。
A.在使用过程中,电解质KOH不断被消耗
B.使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.Zn是负极,Ag2O是正极
D.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应
(2)写出电池的总反应式:_______________________________。
(3)使用时,负极区的c(OH-)________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),正极区的c(OH-)________,电解质溶液的c(OH-)________。
【解析】 由正、负电极反应式可知:Zn电极为负极,发生氧化反应,负极区c(OH-)减小,Ag2O为正极,发生还原反应,正极区c(OH-)增大;使用时电子由Zn极流向Ag2O极,正、负极反应式相加可得总反应式为Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag,故电解质KOH未被消耗,电解质溶液的c(OH-)不变。
【答案】 (1)C
(2)Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag
(3)减小 增大 不变
21.(9分)(1)下列关于充电电池、干电池的叙述合理的是( )
【导学号:43722135】
①干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化 ②锌锰干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器 ③充电电池可以无限制地反复放电、充电 ④充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行
(2)铅蓄电池中,正极材料为PbO2,负极材料为Pb,放电时其负极反应式为
____________________________________________________________。
(3)原电池在NaOH溶液介质中,铝为负极,其负极反应式为
____________________________________________________________。
(4)一电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,该反应的原电池正极、负极和电解液是____________________________。
【解析】 (1)干电池可以实现化学能向电能的转化,但不能完成电能向化学能的转化;锌锰干电池长时间连续使用时因为消耗Zn且生成水,内装糊状物可能流出腐蚀电器;充电电池也有使用寿命,不可能无限制地反复放电、充电;充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行。
(2)铅蓄电池放电时其负极反应式为Pb+SO2-4-2e-===PbSO4。
(3)原电池在NaOH溶液介质中,铝为负极,铝失去电子,且溶液呈碱性,则其负极反应式为Al+4OH--3e-===AlO-2+2H2O。
(4)由电池总式Zn+Cu2+===Zn2++Cu知:原电池负极是Zn,正极是比Zn不活泼的金属或C,电解液是含Cu2+的电解质溶液。
【答案】 (1)②④
(2)Pb+SO2-4-2e-===PbSO4
(3)Al+4OH--3e-===AlO-2+2H2O
(4)正极为Cu或碳棒;负极为Zn;电解液是CuSO4溶液或CuCl2溶液(其它合理答案也可)
22.(8分)(1)由A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。
【导学号:43722136】
装置              
现象    金属A不断溶解    C的质量增加    A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题:
①装置甲中负极的电极反应式为________________________________
(生成二价阳离子)。
②装置乙中正极的电极反应式为
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
③四种金属活动性由强到弱的顺序是________。
(2)在一定温度下,反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡时,n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶3∶4。缩小体积,再次达到平衡时,n(O2)=0.8 mol,n(SO3)=1.4 mol,下列说法正确的是________(填字母)。
A.再次达到平衡时,SO2为0.4 mol
B.缩小体积,再次达到平衡过程中,v(正)>v(逆)
C.使用催化剂对反应速率影响不大
D.工业上一般采用增加SO2浓度的方法提高O2的转化率
【解析】 (1)根据装置甲及所对应的现象可知活动性:A>B,A作负极,负极反应为A-2e-===A2+;根据装置乙及所对应的现象可知活动性:B>C,C作正极,正极反应为Cu2++2e-===Cu;根据装置丙及所对应的现象可知活动性:D>A,A作正极,正极反应为2H++2e-===H2↑。综上可知活动性:D>A>B>C。
(2)设平衡时n(SO2)、n(O2)、n(SO3)分别为2x、3x、4x,变化的氧气的物质的量为y,达新平衡时n(SO2)为z,则
 

2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)
平1     2x      3x           4x
变      2y       y           2y
平2     z     0.8 mol     1.4 mol
根据题设条件,可得z+2y=2x;0.8 mol+y=3x;4x+2y=1.4 mol,解得x=0.3 mol,y=0.1 mol,z=0.4 mol。第一次平衡时,SO2为0.6 mol,O2为0.9 mol,SO3为1.2 mol,缩小体积,再次达到平衡时,SO2为0.4 mol,O2为0.8 mol,SO3为1.4 mol,可见再次达到平衡过程中,SO2、O2物质的量都在减少,SO3物质的量增加,平衡向正反应方向移动,故v(正)>v(逆)。催化剂能加快该反应速率,工业上一般采用增加廉价的O2浓度提高SO2的转化率。
【答案】 (1)①A-2e-===A2+ ②Cu2++2e-===Cu ③D>A>B>C (2)A、B

 

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