2021-2022学年江苏省田家炳中学高二上学期期中考试 化学（选修） 解析版

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2021-2022学年江苏省田家炳中学高二上学期期中考试
化学（选修） 解析版
考试时间：75分钟 总分：100分
本卷可能用到的相对原子质量：H-1　C-12　O-16　Na-23　Mg-24　S-32　Cl-35.5
一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 习近平强调“推动能源生产和消费革命是长期战略”。下列说法正确的是（ ）
A. 石油、天然气和太阳能均属于可再生资源
B. 燃煤产生的CO2向空气中排放会形成酸雨
C. 石油和煤应更多地用于生产基本化工原料
D. 使用催化剂可提高石油燃烧所产生的热量
【答案】C
【解析】
【分析】煤、石油、天然气是三大化石燃料，属于不可再生能源；酸雨的主要成分是亚硫酸和硝酸；催化剂不改变反应限度，据此回答问题。
【详解】A. 煤、石油、天然气是三大化石燃料，属于不可再生能源，太阳能属于可再生资源，A错误；
B. 形成酸雨原因主要为硫化物和氮的氧化物导致，燃煤产生的CO2会产生温室效应，B错误；
C. 石油和煤为有机混合物，进行干馏或分馏操作可以得到应更多地用于生产基本化工原料，C正确；
D. 使用催化剂可提高反应速率，但不会影响最终产量，即不会改变石油燃烧所产生的热量，D错误；
答案为C。
2. 下列有关生活中化学的叙述，不正确的是
A. 钢铁在海水中比在河水中更易生锈
B. 大力开发和应用氢能源有利于实现“低碳经济”
C. 严禁乱丢废电池，以防止重金属污染土壤和水源
D. 为防止铁制品生锈，可以在铁制品表面焊接一些小铜块
【答案】D
【解析】
【详解】A．铁在海水中易腐蚀的原因是由于海水中含有大量的电解质，铁、杂质碳及海水中的电解质能够形成无数微小的原电池造成的，A正确；
B．大力开发和应用氢能源能够减少化石能源的使用，减少CO2气体的产生与排放，因而有利于实现“低碳经济”，B正确；
C．废电池中含有许多重金属，乱丢弃废旧电池，会造成重金属污染土壤和水源，C正确；
D．在铁制品表面焊接一些小铜块，铁、铜及周围的水膜构成原电池时，铁为负极，失去电子发生氧化反应，导致铁制品生锈腐蚀加快，应该在铁制品表面焊接一些小锌块，D错误；
故合理选项是D。
3. 已知25℃、101kPa下，1g液态甲醇(CH3OH)完全燃烧生成液态水时放出23kJ的热量，则下列热化学方程式正确的是
A. CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-23kJ•mol-1
B. 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1472kJ•mol-1
C. 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1472kJ•mol-1
D. 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=+1472kJ•mol-1
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】1g液态甲醇完全燃烧放出热量23kJ，则1mol甲醇完全燃烧放出热量为，2mol液态甲醇完全燃烧放出热量，综上C符合题意，故选C。
4. 用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是

A. 电子通过盐桥从乙池移向甲池
B. 铜片负极，发生还原反应
C. 开始时，银片上发生的反应是Ag－e-=Ag＋
D. 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同
【答案】D
【解析】
【分析】根据题中装置，原电池的总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，即铜片为负极，银片为正极，根据原电池工作原理进行分析；
【详解】A．根据原电池工作原理，电子从铜片经电流计流向银片，电子不用盐桥，故A错误；
B．根据上述分析，铜片是负极，根据原电池工作原理，负极上失去电子，发生氧化反应，故B错误；
C．银片为正极，电极反应式为Ag++e-=Ag，故C错误；
D．铜比银活泼，将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应方程式为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，与该原电池总反应相同，故D正确；
答案为D。
5. 下列反应在任何温度下都不能自发进行的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】ΔH-TΔS0，较高温度时，ΔH-TΔS ⑦. >
【解析】
【分析】按盖斯定律可以计算热化学方程式；平衡状态的判断方法有：①对同一个物质而言正反应速率和逆反应速率相等，如υ正(O2)= υ逆(O2)，若选用不同物质的速率，则如不同物质的正反应和逆反应速率等于化学计量数之比，如2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g)中，υ正(NO2)= 2υ逆(O2)，则说明已平衡，②各成分的含量、也可以是物质的量或浓度保持定值、不再改变了，③选定的某个物理量，一开始会随着反应的发生而变化，而当这个量不再改变的时候，就达到化学平衡状态；从提供的表格、化学平衡的图象中提取数据和必要的信息，结合勒夏特列原理，“先拐先平”原则解答；
【详解】Ⅰ. (1)已知：①2NO(g)=N2(g)+O2(g) H=akJ•mol-1，②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) H =bkJ•mol-1按盖斯定律知：得到该氨气脱硝反应的热化学反应方程式： ；
(2) 已知反应②S>0，满足在高温时自发，低温时非自发，则b>0；
Ⅱ.(3)由图知，T1达到平衡时间长、速率慢，T2时达到平衡时间段、速率快，则T1Qc，所以a点的正逆反应速率的关系为：υa正>υa逆。
16. 某课外活动小组用如图所示装置进行实验，试回答下列问题：

（1）若开始时开关K与a连接，则B极电极反应式为___________。
（2）若开始时开关K与b极连接，则B极的电极反应式为___________，总反应的离子方程式为___________。
（3）若开始时开关K与b连接，下列说法正确的是___________(填字母)。
A. 溶液中Na＋向A极移动
B. 从A极处逸出的气体能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝
C. 反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质溶液的浓度
D. 若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子
（4）该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用惰性电极及如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为___________。
②制得的氢氧化钾溶液从出口___________(填“A”“B”“C”或“D”)导出。
【答案】（1）Fe-2e-=Fe2＋
（2） ①. 2H++2e-=H2↑ ②. 2Cl-＋2H2O2OH-＋H2↑＋Cl2↑ （3）B
（4） ①. 2H2O-4e-=4H＋＋O2↑ ②. D
【解析】
【分析】
【小问1详解】
由题中图示可知，开始时开关K与a连接，装置为原电池，铁为负极，发生氧化反应，失去电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-═Fe2+；答案为Fe-2e-=Fe2+。
【小问2详解】
由题中图示可知，开关K与b连接，装置为电解池，铁为阴极，阴极上氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑，电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；答案为2H++2e-=H2↑；2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。
【小问3详解】
A．若开始时开关K与b连接，形成电解池装置，石墨(A)为阳极，铁(B为)阴极，电解过程中阳离子向阴极移动，即溶液中Na+向B极移动，故A错误；
B．A极生成的氯气具有强氧化性，能氧化KI生成I2，湿润KI淀粉试纸变蓝，故B正确；
C．电解时，阳极生成氯气、阴极生成氢气，则反应一段时间后加适量HCl气体，可恢复到电解前电解质的浓度，故C错误；
D．电子不能进入溶液中，故D错误；
答案为B。
【小问4详解】
①溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，电解时，阳极上OH-发生失电子的氧化反应生成氧气，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑；答案为2H2O-4e-=4H++O2↑。
②阴极上氢离子放电生成氢气，促进水的电离，氢氧根离子浓度增大，钾离子向阴极移动，所以氢氧化钾在阴极生成，制得的氢氧化钾溶液从出口D导出；答案为D。
17. CO2资源化利用能有效减少碳排放，充分利用碳资源。
(1)光电催化实现CO2资源化利用的原理如图1。

①写出阴极CO2还原为CH3OH的电极反应式：___________。
②与直接电解法相比，生成等量的CH3OH时，光电催化法消耗的电能更少。其原因是___________。
(2) CO2催化加氢合成二甲醚过程中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)　　ΔH=41.2 kJ/mol
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH=-122.5 kJ/mol
①反应Ⅰ中的CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________。
②在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性= ×100%)随温度的变化如图2。

T ℃时，起始投入2 mol CO2、6 mol H2，达到平衡时反应Ⅰ和Ⅱ理论上消耗H2的物质的量为___________。该催化剂条件下合成二甲醚时较适宜的温度为260 ℃，其原因是___________。
(3)研究发现，(2)中的反应Ⅱ分两步完成，即发生反应Ⅲ和Ⅳ。
反应Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH=-49.0 kJ/mol
反应Ⅳ：2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)
①反应Ⅳ的ΔH=___________kJ/mol。
②在不改变反应物用量的情况下为提高H2的平衡转化率可采取的措施有___________、___________。
【答案】 ①. CO2＋6H＋＋6e-=CH3OH＋H2O ②. 光电催化法利用太阳能，减少电能消耗 ③. 反应Ⅰ的正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动 ④. 2 mol ⑤. 温度过低，反应速率太慢；温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小 ⑥. -24.5 ⑦. 适当降低温度 ⑧. 增大压强
【解析】
【分析】
【详解】(1)该装置为电解池，由图可知，阳极为H2O发生氧化反应生成O2、H+，H+通过离子交换膜进入阴极，阴极为CO2与H+反应生成CH3OH；
①阴极发生反应为：CO2＋6H＋＋6e-=CH3OH＋H2O；
②直接电解时，装置中主要是电能转化为化学能，而光电催化装置中主要为电能和太阳能转化为化学能，因此电能消耗更少；
(2)①反应Ⅰ的正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，因此CO2的转化率增大；
②由图可知，平衡时CO2的转化率为40%，其转化量n(CO2)=2×40%mol=0.8mol，由CO的选择性可计算出n(CO)=0.8mol×25%=0.2mol，因此反应Ⅰ理论上消耗CO2、H2的物质的量均为0.2mol，反应Ⅱ理论上消耗CO2的物质的量为0.8mol -0.2mol =0.6mol，则反应Ⅱ理论上消耗H2的物质的量为1.8mol，则反应Ⅰ和Ⅱ理论上消耗H2的物质的量为0.2mol +1.8mol =2mol；温度过低，反应速率太慢；温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小，不利于二甲醚的合成；
(3)①由盖斯定律可知：反应Ⅲ×2+反应Ⅳ得反应Ⅱ，即(-49kJ/mol)×2+ΔH= -122.5 kJ/mol，解得ΔH=-24.5 kJ/mol；
②反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH=-122.5kJ/mol为气体物质的量减小的放热反应，则适当降低温度、增大压强均可以使平衡正向移动， H2的平衡转化率增大。