新教材2023版高中化学第六章化学反应与能量综合素养测评新人教版必修第二册

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第六章　综合素养测评（时间：90分钟，满分：100分）一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分，每小题只有一个选项符合题目要求。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．如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光能直接转变为电能2.下列图示变化为吸热反应的是（　　）3.有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（　　）A.图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是作催化剂B．图Ⅱ所示电池充电时，Pb（负极）与外电源正极相连C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag4.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，CO断键形成C和OC．CO和O生成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程5.2022年6月5日，神舟十四号载人飞船成功对接于天和核心舱径向端口，3名航天员顺利进入核心舱。航天飞船可用肼（N2H4）做动力源，已知：1 g液态肼和足量的液态过氧化氢反应生成N2和水蒸气时放出20.05 kJ热量，化学方程式为N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O↑。下列说法中正确的是（　　）A．该反应中过氧化氢做还原剂B．肼（N2H4）分子中只存在极性共价键C．该反应的反应物总能量高于生成物的总能量D．该反应过程中断开旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量6.发光二极管简称LED，是一种常用的发光器件，在照明领域应用广泛。如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是（　　）A．铁环作为柠檬电池的正极B．电子由发光二极管经导线流向Fe环C．负极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋D．可将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置7.反应C（s）＋H2O（g）⇌CO（g）＋H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（　　）A．增加碳的量B．将容器的体积缩小一半C．保持体积不变，充入一定量的H2O（g）D．保持压强不变，充入氮气使容器体积变大8.对于达到平衡状态的可逆反应：N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g），下列有关叙述正确的是（　　）A．氢气和氨气的浓度不再发生变化B．氮气、氢气和氨气的浓度相等C．氮气和氨气的质量分数相等D．氮气和氨气的浓度之比为1∶29.某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述错误的是（　　）A．a和b不连接时，该装置不能形成原电池，铁片上有红色的铜析出B．a和b用导线连接时，铜片为负极，发生的反应为Cu2＋＋2e－===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成D．a和b用导线连接时，溶液中的Cu2＋向铜电极移动10.2022年4月27日～29日“第七届中国国际新能源大会”在四川成都举办。新能源汽车可在实现碳达峰、碳中和目标中起到中流砥柱作用。某款燃料汽车采用氢氧燃料电池，其电池反应为2H2＋O2===2H2O，电解质溶液为KOH溶液。下列说法正确的是（　　）A．此电池能发出蓝色的火焰，总的电池反应为2H2＋O2 eq \o(=====,\s\up7(点燃)) 2H2OB．通入H2的一极为正极，通入O2的一极为负极C．工作时电子从负极经KOH溶液进入正极D．负极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。11.在一定温度下，某容器内的某一反应中，X、Y的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是（　　）A．t1 min时，Y的浓度是X的浓度的2倍B．反应的化学方程式为X⇌2YC．t2 min时，反应的正、逆反应速率相等，达到平衡状态D．t3 min时，X、Y的量不再变化，化学反应停止了，正、逆反应速率为零12.下列说法正确的是（　　）A．已知石墨转化为金刚石是吸热反应，所以石墨比金刚石稳定B．白居易《赋得古原草送别》：“野火烧不尽，春风吹又生。”主要涉及吸热反应C．灼热的炭与CO2的反应既是氧化还原反应又是放热反应D．苏轼：“投泥泼水愈光明，烁玉流金见精悍”主要涉及吸热反应13.根据如图所示示意图，下列说法不正确的是（　　）A．反应C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g），能量增加（b－a）kJB．该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量C．1 mol C（s）和1 mol H2O（l）反应生成1 mol CO（g）和1 mol H2（g）吸收的热量为131.3 kJD．1 mol C（s）、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO（g）和1 mol H2（g）放出的热量为a kJ14.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）A．铜电极上发生还原反应B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) ）减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴离子和阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动三、非选择题：本题包括4小题，共50分。15.（12分）锡是“五金”之一。早在远古时代，人们便发现并使用锡了。据考证，我国周朝时，锡器的使用已十分普遍，Sn能与H2SO4反应，化学方程式为Sn＋H2SO4===SnSO4＋H2↑，其能量变化趋势如图所示：（1）该反应为　　　反应（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．改锡片为锡粉B．加入少量醋酸钠固体C．滴加少量CuSO4D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸（3）若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为　　　　（填“正”或“负”）极。石墨棒上产生的现象为　　　　，该极上发生的电极反应为________________________________________________________________________，稀硫酸的作用是传导离子、　　　　，原电池工作时溶液中的SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 移向　　　　（填“正”或“负”）极。（4）实验后同学们经过充分讨论，观察原电池反应特点，认为符合某些要求的化学反应都可以通过原电池来实现。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是　　　　。A．CO2＋H2O===H2CO3B．NaOH＋HCl===NaCl＋H2OC．2H2＋O2===2H2OD．CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O以稀H2SO4为电解质溶液，将所选反应设计成原电池，该电池负极反应为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。16.（13分）（1）在恒温条件下将一定量X和Y的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中，X和Y两物质的浓度随时间的变化情况如图1所示。①该反应的化学方程式为（反应物或生成物用符号X、Y表示）：　　　　　　　　。②a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是　　　　　　。（2）如图2所示是可逆反应X2＋3Y2⇌2Z的反应速率（v）与时间（t）的关系曲线，下列叙述正确的是　　　　。A．t1时，只有正方向反应在进行B．t2时，反应达到最大限度C．t2～t3，反应不再进行D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化17.（13分）（1）如图为甲烷燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知氧气从　　　　（填“a”或“b”）口通入，X极为电池的　　　　（填“正”或“负”）极。（2）某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2OB极：O2＋4e－===2O2－则A极是电池的　　　　极；电子从该极　　　　（填“流入”或“流出”）。（3）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，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag。①Zn是　　　　极，Ag2O发生　　　　反应。②电子由　　　　极流向　　　　极（填“Zn”或“Ag2O”），当电路通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是　　　　g。③在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。18.（12分）Ⅰ.如图是某同学设计的一个简易原电池装置。请回答下列问题。（1）若a电极材料为碳、b溶液为FeCl3溶液，则正极的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，当有1.6 g负极材料溶解时，转移的电子为　　　　mol。（2）若a电极材料为铁、b溶液为浓硝酸，电流表的指针也会偏转，则电子的流向为　　　　→　　　　（填电极材料，下同），溶液中的H＋向　　　　极移动。（3）某固体酸膜燃料电池（如图所示）以NaHSO4固体为电解质传递H＋，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。则a为电池　　　　极，b极上的电极反应为________________________________________________________________________。Ⅱ.原子间形成化学键放出能量，破坏原子间化学键需要吸收能量。已知H—H键、N—H键、N≡N键的键能分别为436 kJ·mol－1、391 kJ·mol－1、946 kJ·mol－1。关于工业合成氨的反应，请根据键能的数据判断下列问题。（4）若有1 mol NH3生成，需要　　　　（填“吸收”或“放出”）热量　　　　kJ；该反应的能量变化可用图　　　　表示（填“甲”或“乙”）。第六章　综合素养测评1．解析：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。答案：A2．解析：A项，吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，正确；B项，反应物总能量大于生成物总能量，是放热反应；C项，浓硫酸溶于水放热，该过程发生的是物理变化；D项，锌与稀盐酸的反应是放热反应。答案：A3．答案：D4．解析：A项，CO和O生成CO2是放热反应；B项，观察反应过程的示意图知，该过程中，CO中的化学键没有断裂形成C和O；C项，图中CO和O生成的CO2分子中含有极性共价键；D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程。答案：C5．答案：C6．答案：C7．解析：增加固体碳的量，化学反应速率不变；容器的体积缩小，反应相关气体的浓度增大，化学反应速率增大；增大反应物H2O(g)的浓度，化学反应速率增大；充入氮气使容器体积变大，反应相关气体的浓度减小，化学反应速率减小。答案：A8．答案：A9．答案：B10．解析：该电池中燃料不燃烧，是直接将化学能转化为电能，所以不能发出蓝色火焰，总的电池反应为2H2＋O2===2H2O，A错误；通入H2的一极发生了失电子的氧化反应，是负极，氧气得电子被还原，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，是正极，B错误；工作时电子从负极经导线流向正极，不能进入KOH溶液，C错误；负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，所以负极发生的反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，D正确。答案：D11．解析：A项，由题图知，反应中Y的物质的量减少，X的物质的量增多，则Y为反应物，X为生成物，Y、X的物质的量变化量之比为(8－2) mol∶ (5－2) mol＝6∶3＝2∶1，则化学方程式为2Y⇌X，t1 min时X的物质的量为3 mol，Y的物质的量为6 mol，因此Y的浓度是X的2倍，故A项正确，B项错误；在t2 min时，X和Y的物质的量相等，但反应未达到平衡，故正、逆反应速率不相等，故C项错误；在t3 min时，X和Y的物质的量不再随时间的变化而变化，反应达到平衡，此时正、逆反应速率相等，但不为零，故D项错误。答案：A12．解析：石墨转化为金刚石为吸热反应，说明石墨的能量低，石墨稳定，A正确；燃烧为放热反应，B错误；碳和二氧化碳的反应为吸热反应，C错误；“投泥泼水愈光明”是指高温下碳和水蒸气反应，该反应为吸热反应，D正确。答案：AD13．答案：C14．解析：锌铜原电池，锌是负极，铜是正极，铜电极上发生还原反应，故A正确；甲池的SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 不参加反应，浓度不变，故B错误；锌铜原电池，锌是负极，铜是正极，铜离子在铜电极上被还原成铜，锌离子通过阳离子交换膜进入乙池，根据得失电子守恒，每析出64 g铜，就补充65 g锌离子，所以电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加，故C正确；由于中间存在阳离子交换膜，只有阳离子能通过，阴离子不能通过，故D错误。答案：AC15．解析：(1)由题图可知，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)改锡片为锡粉，增大接触面积，反应速率增大，选项A正确；加入少量醋酸钠固体，与氢离子反应生成弱酸，使氢离子浓度降低，反应速率降低，选项B错误；滴加少量CuSO4，与锡反应产生的铜与锡形成原电池，加快反应速率，选项C正确；改稀硫酸为98%的浓硫酸，具有强氧化性，与锡反应不生成氢气，选项D错误；(3)该反应中锡为还原剂，为负极，则石墨为正极；石墨棒上氢离子得电子产生氢气，则产生的现象为有气泡产生，该极上发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，稀硫酸的作用是传导离子、作正极反应物，原电池工作时溶液中的阴离子SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 移向负极；(4)反应CO2＋H2O===H2CO3不是氧化还原反应，不能设计成原电池，选项A错误；反应NaOH＋HCl===NaCl＋H2O为复分解反应，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，选项B错误；反应2H2＋O2===2H2O中氢、氧元素化合价发生变化，属于自发的氧化还原反应，能设计成原电池，选项C正确；反应CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O为复分解反应，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，选项D错误；以稀H2SO4为电解质溶液，将所选反应设计成原电池，该电池负极上氢气失电子产生H＋，电极反应为H2－2e－===2H＋。答案：(1)放热　(2)AC　(3)正　有气泡产生　2H＋＋2e－===H2　作正极反应物　负　(4)C　H2－2e－===2H＋16．解析：(1)①从浓度变化趋势来看，X为生成物，Y为反应物。15 min时X增加了0.4 mol·L－1，Y减小了0.2 mol·L－1，故X、Y的化学计量数之比为2∶1，10～25 min内，X、Y的浓度不发生变化，达到化学平衡状态，则该反应为可逆反应，化学方程式为Y⇌2X。②b、d两点处于化学平衡状态。(2)对于可逆反应，反应开始后的任何时刻，正、逆反应均在进行。根据题图可知，t2前反应处于非平衡状态，t2后，正、逆反应速率相等，但不等于0；处于平衡状态时，各物质的浓度不再发生变化，故B、D正确。答案：(1)①Y⇌2X　②bd　(2)BD17．解析：(1)甲烷燃料电池中，电子从负极经外电路向正极移动，X是负极；Y是正极，氧气得电子，氧气应通入正极。(2)根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。(3)①根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Ag2O得电子被还原发生还原反应。②发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，当电路中通过1 mol电子时，负极消耗Zn的质量是32.5 g。③根据电极的总反应方程式可知，电池使用过程中KOH的物质的量不变。答案：(1)b　负　(2)负　流出　(3)①负　还原　②Zn　Ag2O　32.5　③不变18．解析：(1)C、Cu和FeCl3溶液构成原电池，Cu易失电子为负极、C为正极，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋；负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，n(Cu)＝ eq \f(m,M) ＝ eq \f(1.6 g,64 g·mol－1) ＝0.025 mol，溶解0.025 mol Cu转移电子物质的量＝0.025 mol×2＝0.05 mol；(2)Fe和浓硝酸发生钝化现象，Cu易被浓硝酸腐蚀为负极，电子从负极Cu沿导线流向正极Fe，电解质溶液中H＋向正极Fe移动；(3)该原电池通入氢气一极发生氧化反应，a极为电池的负极，b极为电池的正极，O2发生得电子的还原反应，正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；(4)合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g) eq \o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂)) 2NH3(g)，该反应的能量变化为E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝－92 kJ·mol－1，该反应的正反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，生成2 mol氨气放出92 kJ热量，计算生成1 mol氨气放出热量46 kJ，该反应能量变化为题图甲。答案：(1)Fe3＋＋e－===Fe2＋　0.05　(2)铜(Cu)铁(Fe)　铁(Fe)　(3)负　O2＋4e－＋4H＋===2H2O(4)放出　46　甲图Ⅰ碱性锌锰电池图Ⅱ铅—硫酸蓄电池图Ⅲ原电池图Ⅳ银锌纽扣电池