高中化学人教版 (2019)必修 第二册化学反应与能量单元综合与测试优秀课后测评

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册化学反应与能量单元综合与测试优秀课后测评，共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1．下列我国科技创新的产品设备在工作时，由化学能转变成电能的是( )
解析：选D。火箭升空时，将燃料的化学能转化为火箭的机械能，故A错误；太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能，故B错误；动车在行驶时主要的能量转化是电能转化为机械能，故C错误；手机电池放电时将化学能转化为电能，故D正确。
2．如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是( )
A．图a表示的是吸热反应的能量变化
B．图a中生成物比反应物稳定
C．图b可以表示甲烷燃烧反应的能量变化
D．图b表示的反应一定需要加热才能发生
解析：选B。图a中反应物总能量高于生成物总能量，故为放热反应，选项A错误；图a中生成物总能量低，生成物更稳定，选项B正确；图b中反应物总能量低于生成物总能量，表示吸热反应，而甲烷燃烧反应为放热反应，选项C错误；图b表示的是吸热反应，吸热反应的发生不一定需要加热，如氢氧化钡晶体和氯化铵固体的反应在常温下就可发生，选项D错误。
3．如图所示，下列有关反应的叙述错误的是( )
A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大
C．反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止
D．反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态
解析：选C。可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，但不等于零。
4．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是 ( )
①增加C的量
②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变，充入N2使体系压强增大
④保持压强不变，充入N2使容器体积变大
A．①④ B．②③
C．①③ D．②④
解析：选C。增加固体的量、恒容时充入不参与反应的气体均对反应速率无影响。
5．下列图示变化为吸热反应的是( )
解析：选A。A项中生成物的总能量高于反应物的总能量，只能通过吸收能量才能实现；B项则恰好相反；C项中浓硫酸溶于水放出热量，但此过程是物理变化，没有发生化学反应；D项是放热反应。
6．下列有关原电池的说法中不正确的是( )
A．在内电路中，电子由正极流向负极
B．原电池的正、负极材料不一定都参与电极反应
C．原电池工作时，正极上发生还原反应
D．原电池工作时，可能会伴随着热量变化
解析：选A。原电池中，电子不能在内电路中流动，A错误；氢氧燃料电池的正、负极材料都不参与电极反应，B正确；原电池的正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，C正确；原电池工作时，可能会伴随着热量变化，D正确。
7．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是 ( )
A．体系压强保持不变
B．混合气体颜色保持不变
C．SO3和NO的体积比保持不变
D．每消耗1 ml SO3的同时生成1 ml NO2
解析：选B。反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)是气体体积不变的可逆反应，因此A项不能说明反应达到平衡状态；颜色的深浅与气体的浓度大小有关，而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化，因此B项可以说明反应达到平衡状态；SO3和NO是生成物，因此在任何情况下二者的体积比总是满足1∶1，因此C项不能说明反应达到平衡状态；SO3和NO2一个作为生成物，一个作为反应物，在任何情况下每消耗1 ml SO3的同时必然会生成1 ml NO2，因此D项不能说明反应达到平衡状态。
8．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化，只从图上分析不能得到的结论是( )
A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)
B．前2 min A的分解速率为0.1 ml·L－1·min－1
C．开始时，正、逆反应同时开始
D．2 min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
解析：选C。根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C的浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A正确；前2 min，v(A)＝eq \f(0.4 ml·L－1－0.2 ml·L－1,2 min)＝0.1 ml·L－1·min－1，B正确；开始时加入的物质为A和B，没有C，C错误；根据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 ml·L－1、0.3 ml·L－1、0.1 ml·L－1，D正确。
9．把金属A放入盐B(NO3)2的溶液中，发生反应A＋B2＋===A2＋＋B。以下叙述正确的是( )
A．常温下金属A一定能与水反应，B一定不能与水反应
B．A与B用导线连接后放入酒精中，一定构成原电池
C．A与B用导线连接后放入B(NO3)2的溶液中，一定有电流产生
D．由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池，A一定是正极，B一定是负极
解析：选C。A＋B2＋===A2＋＋B说明A比B活泼，但A、B的金属活动性顺序有可能都在H之后，因此，A、B都有可能不与水反应，故A项错；酒精是非电解质，不能构成原电池，故B项错；由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池，A一定是负极，B一定是正极，故D项错。
10．化学能与热能、电能等能相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是( )
A．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
B．铝热反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
C．图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
D．图Ⅱ所示的反应为吸热反应
解析：选A。旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，A项正确；铝热反应是放热反应，所以反应物的总能量比生成物的总能量高，B项错误；图Ⅰ所示的装置中没有形成闭合回路，不能构成原电池，因此不能将化学能转变为电能，C项错误；图Ⅱ所示的反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，D项错误。
11．(2020·扬州中学高一检测)某反应由两步反应ABC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E4
D．AB反应时一定要加热
解析：选A。能量越低的物质越稳定，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，第二步反应为放热反应，故B错误；A与C的能量差为E4(E1＋E3－E2)，故C错误；AB是吸热反应，与反应发生的条件无关，即吸热反应不一定要加热，故D错误。
12.一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．电池的正极反应为H2O2＋2e－===2OH－
B．电池放电时Na＋从a极区移向b极区
C．电子从电极b经外电路流向电极a
D．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用
解析：选C。A项，正极发生反应：H2O2＋2e－===2OH－，正确；B项，放电时为原电池，阳离子移向正极，即由a极区移向b极区，正确；C项，电子由负极经外电路流向正极，即由电极a经外电路流向电极b，错误；D项，b极室产生的氢氧化钠溶液可以循环使用，正确。
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)eq \(,\s\up9(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
答案：D
14．甲烷燃料电池能量转化率高。以KOH溶液为电解质溶液，分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，其电极反应式分别为CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O；2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。下列说法错误的是( )
A．CH4在正极发生氧化反应
B．O2作为氧化剂发生还原反应
C．甲烷燃料电池实现了化学能转化为电能
D．分别将1 ml H2和1 ml CH4做燃料电池的原料，理论上产生的电量不一样多
解析：选A。甲烷燃料电池中，CH4在负极发生氧化反应，O2作为氧化剂发生还原反应；分别将1 ml H2和1 ml CH4 做燃料电池的原料，转移的电子数分别为2NA和8NA，故理论上产生的电量不一样多。
15．一定条件下，在体积为10 L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应过程如图：
下列说法正确的是( )
A．t1 min时，正、逆反应速率相等
B．X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系
C．0～8 min，H2的平均反应速率v(H2)＝0.75 ml·L－1·min－1
D．10～12 min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.25 ml·L－1·min－1
解析：选B。t1 min时，只是X和Y的物质的量相等，反应没有达到平衡状态，说明正、逆反应速率不相等；根据图像可知，Y表示H2的物质的量随时间的变化关系，X表示NH3的物质的量随时间的变化关系；0～8 min，H2的平均反应速率v(H2)＝eq \f(（1.2－0.3） ml,8 min×10 L)＝0.011 25 ml·L－1·min－1；根据H2的变化量可计算出10～12 min 内N2的平均反应速率v(N2)＝eq \f(1,3)v(H2)＝eq \f(1,3)×eq \f(（0.3－0.15） ml,10 L×2 min)＝0.002 5 ml·L－1·min－1。
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16．(5分)(1)同一物质在气态时的能量大于在液态时的能量。一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1，生成液态水放出的热量为Q2，那么Q1________(填“大于”“小于”或“等于”)Q2。
(2)已知：4HCl＋O2===2Cl2＋2H2O，该反应中，4 ml HCl 被氧化，放出115.6 kJ的热量，则断开1 ml H—O与断开1 ml H—Cl所需能量相差约为________kJ。
解析：(1)氢气燃烧分别生成液态水和气态水，由气态水转化为液态水还要放出热量，故Q1(2)用E(H—O)、E(H—Cl)分别表示H—O、H—Cl的键能，该反应中，4 ml HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，则反应物总键能－生成物总键能＝－115.6 kJ·ml－1，即4×E(H—Cl)＋498 kJ·ml－1－2×243 kJ·ml－1－4×E(H—O)＝－115.6 kJ·ml－1，整理得4E(H—Cl)－4E(H—O)＝－127.6 kJ·ml－1，即E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9 kJ·ml－1，故断开1 ml H—O与断开1 ml H—Cl所需能量相差约为31.9 kJ·ml－1 ×1 ml＝31.9 kJ。
答案：(1)小于 (2)31.9
17．(12分)反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑的能量变化趋势如图所示。
(1)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)若要使该反应的反应速率增大，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．升高温度D．减小压强
(3)若将上述反应设计成原电池，铜为原电池某一极材料，则铜为________(填“正”或“负”)极。铜片上产生的现象为____________________，该极上发生的电极反应为____________________，外电路中电子由________(填“正”或“负”，下同)极向________极移动。
解析：(1)据能量变化图像可知该反应是放热反应。
(2)增大固体的表面积或升高温度，均可使反应速率增大；适当增大反应物浓度，也可使反应速率增大，但应注意98%的浓硫酸能使铁钝化，阻止反应的进行。
(3)该反应中铁是还原剂，做负极，比铁活动性差的铜应做正极。铜片上，氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，外电路电子由负极流向正极。
答案：(1)放热 (2)AC (3)正 产生无色气泡 2H＋＋2e－===H2↑ 负 正
18．(10分)(1)在2 L的密闭容器中放入4 ml N2O5发生反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)。反应至5 min时，测得N2O5转化了20%，则v(NO2)为________________________________________；5 min时，N2O5在混合气体中的体积分数是________(结果保留至0.1%)。
(2)某温度时，在一个2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空：
①该反应的化学方程式为________________________________________；
②若X、Y、Z均为气体，2 min时反应达到平衡，此时体系内压强与开始时的压强之比为________；
③若X、Y、Z均为气体，则达到平衡时，容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时________(填“增大”“减小”或“相等”)。
解析：(1)由“三段式”可知转化的N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为0.4 ml·L－1、0.8 ml·L－1、0.2 ml·L－1，5 min时N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为1.6 ml·L－1、0.8 ml·L－1、0.2 ml·L－1，故v(NO2)＝eq \f(0.8 ml·L－1,5 min)＝0.16 ml·L－1·min－1；5 min时，N2O5在混合气体中的体积分数为eq \f(1.6 ml·L－1,（1.6＋0.8＋0.2） ml·L－1)×100%≈61.5%。(2)①反应中各物质的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，则(1－0.7) ml∶(1－0.9) ml∶(0.2－0) ml＝3∶1∶2，2 min后各物质的物质的量不再变化，此反应为可逆反应，故反应的化学方程式为3X＋Y2Z；②压强之比等于气体物质的量之比，则(0.9＋0.7＋0.2) ml∶(1.0＋1.0) ml＝9∶10；③达到平衡时，容器内气体的物质的量减小，但气体总质量不变，故混合气体的平均相对分子质量比起始投料时增大。
答案：(1)0.16 ml·L－1·min－1 61.5% (2)①3X＋Y2Z ②9∶10 ③增大
19．(12分)恒温下，将a ml N2与b ml H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生反应：N2(g)＋3H2(g)eq \(,\s\up9(高温、高压),\s\d9(催化剂))2NH3(g)。
(1)反应进行到某时刻t时，n(N2)＝13 ml，n(NH3)＝6 ml，a＝________。
(2)反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标准状况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%。n(NH3)＝________。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比n(始)∶n(平)＝________(写出最简整数比，下同)。
(4)原混合气体中a∶b＝________。
(5)将1 ml N2和3 ml H2合成NH3反应时，下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是________(填字母)。
A．容器内的总压强不随时间而变化
B．反应后混合气体的密度不再发生变化
C．三种气体的浓度相等
D．NH3的分解速率与生成速率相等
E．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
答案：(1)16 (2)8 ml (3)5∶4 (4)2∶3 (5)ADE
20．(16分)Ⅰ.利用生活中或实验中常见的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：
(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
(2)实验装置(如图)。
(3)原电池设计及注意的问题：
①按如图所示连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓——”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为________，在耳机中又由________转化为声音这种能量；
②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的________极，电极反应是_____________________________________________________。
Ⅱ.某研究小组设计了如下实验，探究常温下催化剂对过氧化氢分解反应的影响。
(1)实验Ⅰ的作用是_______________________________________________。
(2)实验Ⅲ中反应的化学方程式为___________________________________。
(3)根据实验Ⅰ～Ⅲ中现象的不同，可以得出的结论是
①______________________________________________________________；
②使用合适的催化剂，可提高双氧水分解的反应速率。
(4)在一定温度下，10 mL 0.40 ml·L－1 H2O2溶液发生催化分解，6 min后H2O2的浓度减小为0.10 ml·L－1，以H2O2的浓度变化表示的反应速率为v(H2O2)＝________ml·L－1·min－1。
解析：Ⅰ.根据电池反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑可知，正极为比铁不活泼的金属或非金属导体。耳机发出声音是电能转化为声音。由于铁为负极，应连接电流计的负极。
Ⅱ.(1)实验Ⅰ中加入1 mL水是让溶液总体积相同，确保双氧水的浓度相同，但没加催化剂，其余条件与Ⅱ、Ⅲ相同，做对照实验，证明实验Ⅱ和Ⅲ中的速率加快与溶液浓度无关。
(2)双氧水分解产生水和氧气，氯化铁做催化剂，反应方程式为2H2O2eq \(=====,\s\up9(FeCl3))2H2O＋O2↑。
(3)根据实验现象可知Ⅱ和Ⅲ在使用不同催化剂时化学反应速率不同，说明催化剂具有选择性，即不同催化剂的催化效率不同。
(4)根据v(H2O2)＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(（0.40－0.10） ml·L－1,6 min)＝0.05 ml·L－1·min－1。
答案：Ⅰ.(3)①电能 电能
②负 Fe－2e－===Fe2＋
Ⅱ.(1)对照实验，证明实验Ⅱ和Ⅲ中的速率加快与溶液浓度变化无关
(2)2H2O2eq \(=====,\s\up9(FeCl3))2H2O＋O2↑
(3)①不同催化剂的催化效率不同
(4)0.05序号
实验操作示意图
实验现象
Ⅰ
有极少量气泡产生
Ⅱ
产生气泡速率略有加快
Ⅲ
产生气泡速率明显加快