山西省太原市第二十一中学校2023-2024学年高二上学期期中考试化学试卷

这是一份山西省太原市第二十一中学校2023-2024学年高二上学期期中考试化学试卷，共8页。试卷主要包含了自发过程的方向与焓变和熵变有关，在CuCl2溶液中存在下列平衡等内容，欢迎下载使用。

(考试时间：下午4：15-5：45)
说明：本试卷为闭卷笔答，答题时间90分钟，满分100分。
可能用到的相对原子质量：H 1 C12 N14 O16 Na23 Cl 35.5
一、选择题：本题包括15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确选项的序号填入答案栏内。
1.合理利用能源，减小污染，符合“绿色化学”理念，下列关于能源的说法正确的是
A.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料
B.燃料可在不同的条件下释放热能或电能被人类利用
C.提高空气燃料比，一定能达到充分利用热能的目的
D.风能和太阳能的大规模使用，不利于实现“碳达峰”“碳中和”
2.自发过程的方向与焓变和熵变有关。冰融化为水的过程中焓变和熵变正确的是
A.△H>0，△S<0 B.△H<0，△S>0
C.△H>0，△S>0 D.△H<0，△S<0
3.在生产生活中，下列做法或现象与化学反应速率无关的是
A.冰糖在热水中很快溶解 B.将食物存放在冰箱中
C.月饼包装袋内放置脱氧保鲜剂 D.工业合成氨采用高压条件
4.在CuCl2溶液中存在下列平衡：[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-[CuCl4]2-(黄色)+4H2O △H>0。下列可使黄绿色的CuCl2溶液变成蓝色的方法是
A.升温 B.加少量AgNO3溶液或适量水
C.加压 D.加NaCl(s)
5. H2NCOONH4是工业由氨气合成尿素的中间产物。一定温度下，在容积不变的真空密闭容器中投入H2NCOONH4(s)，发生反应：H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，不能说明该反应达到平衡状态的是
A.混合气体的总压强不变 B.混合气体的密度不变
C.混合气体的总物质的量不变 D.混合气体的平均相对分子质量不变
6.利用下列键能数据，估算异丁烷(C4H10)直接脱氢生成异丁烯反应(CH3)2CHCH3(g)→H2(g)+(CH3)2C=CH2(g)的△H为
A. +123.5 kJ/ml B. -123.5 kJ/ml C. -224.2 kJ/ml D. +224.2 kJ/ml
7. CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一。相关的主要反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H>0。下列条件有利于提高CO2平衡转化率的是
A.低温低压 B.低温高压 C.高温低压 D.高温高压
8.水是最宝贵的资源之一，其中存在电离平衡：H2OH++OH-，下列表述正确的是
A. pH= 6的水一定呈酸性
B.温度升高，纯水中c(H+)增大，c(OH-)减小
C.在50℃时，水的pH<7 ，此时c(H+)=c(OH-)
D.一定温度下，向水中加入少量稀硫酸，c(H+)增大，水的离子积Kw增大
9.常温下，将pH=11的NaOH溶液a L与pH=3的稀盐酸6 L混合，所得溶液的pH=7(假设混合后溶液体积变化忽略不计)，则
A. a=b B. a>b C.a10.下列关于酸与碱中和滴定实验操作的叙述：①取一锥形瓶，用待测NaOH溶液润洗2~3次；②在锥形瓶中加入25.00mL待测NaOH溶液；③向锥形瓶中加入2滴石蕊试液作指示剂；④取一支酸式滴定管，洗涤干净后直接向酸式滴定管中注入标准HCl溶液，进行滴定；⑤左手控制酸式滴定管的玻璃活塞，右手摇动锥形瓶；⑥两眼注视滴定管内的盐酸液面的下降。以上操作有错误的是
A.④⑤⑥ B.①④⑤⑥ C.③④⑥ D.①③④⑥
11.我国科学家运用DFT理论计算研究HCOOH(甲酸)分解产生CO2的反应历程如下图所示(*表示催化剂表面吸附位)，HCOOH表示被吸附于催化剂表面的HCOOH，下列叙述正确的是
A. HCOOH(g)分解产生CO2(g)的反应是吸热反应
B. HCOOH*→HCOO*+H*中正反应的活化能大于逆反应的活化能
C.反应HCOO*→CO2*+H*中涉及非极性键断裂
D.速率控制步骤(即速率最慢步骤)的能垒(活化能)为0.78 eV
12.化学是以实验为基础的科学。下列实验操作或做法正确且能达到目的的是
13.某教师设计了如图所示的装置测定中和反应的反应热。磁力搅拌器通电后，搅拌磁子能高速转动。三次实验数据如下表所示，溶液密度均近似为1 g/mL，反应后生成的溶液比热容c约为4.18 J/(g·℃)，且忽略量热计等的比热容，下列说法错误的是
盐酸与NaOH溶液反应时体系的温度变化情况
A.隔一段时间需打开止水夹放出气体，防止容器内压强过大，但此操作会造成一定的热量损失
B.相同条件下，用醋酸溶液代替盐酸会使测得的△H偏大
C.该实验测得生成1 ml H2O时放出的热量约为56 kJ
D.用注射器分多次缓慢注入50 mL 0.55 ml/LNaOH溶液，以保证盐酸完全反应
14.利用五氧化二碘(I2O5)可以测定空气中CO的污染程度，其反应I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)。不同温度下，向装有足量I2O5固体的2 L密闭容器中通入2 ml CO，测得CO2气体体积分数(CO2)随时间t的变化曲线如图所示。
下列说法错误的是
A.温度：T1>T2
B. b点和d点的化学平衡常数：Kb>Kd，且K=45
C.反应达到平衡状态时容器内气体密度不再变化
D. a点时CO的转化率为30%，且正反应速率<逆反应速率
15.二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素[CO(NH2)2]。反应均可逆且分两步进行：①CO2和NH3生成NH2C0ONH4，②NH2COONH4分解生成尿素。反应过程能量变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.降低温度，可分离得到更多的NH2COONH4。
B.随着反应的进行， NH2COONH4含量会持续增大
c.提高一定能增大CO2的平衡转化率和尿素的产量
D.合成尿素反应CO2(1)+2NH3(1)=CO(NH2)2(1)+H2O(1)的△H= E1- E4
二、必做题：本题包括4小题，共45分。
16. (8分)2023年7月28日，第31届世界大学生运动会在四川省成都市盛大开幕。已知：
回答下列问题：
(1)火炬“蓉火"采用了生物质丙烷为燃料。
①写出表示丙烷气体燃烧热的热化学方程式：____________________。
②生物质丙烷由秸秆、稻壳、玉米芯等废弃物合成而来，与传统来自天然气加工和石油提炼的丙烷相比，其优点是______________。
(2)火炬“蓉火”通过优化燃料喷注和空气掺混等方式，减少了燃料的使用量，其原因是__________。
(3)我国科学家将甲烷无氧偶联制备乙烷和氢气，根据以上数据，计算该反应2CH4(g)+C2H6(g)+H2(g)的△H=______。
17. (14分)氨在国民经济生产中占有重要地位。下图是合成氨的简要流程和反应方程式：
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。
(1)图中混合物X是_______，这样操作的目的是___________。
(2)T C时在容积为2 L的恒容密闭容器中充入0.8 ml N2(g)和1.6 ml H2(g)，5 min后达到平衡，测得N2的浓度为0.3 ml/L。
①计算此段时间内的平均反应速率v(NH3)=______， H2的转化率为___________。
②已知450 K时该反应的平衡常数K=2.04，则(2)中的反应温度T_____ 450 K(填“>”“<”或“=”)。
(3)下列措施可提高N2平衡转化率的是_________(填序号)。
a.恒容时充入H2，使体系总压强增大
b.恒容时将NH3，从体系中分离
c.恒容时充入He，使体系总压强增大
d.加入合适的催化剂
(4)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在低温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO)表面与水发生反应：2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) △H= +1530.4 kJ/ml。进一步研究NH3的生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、压强为1.0×105 Pa，反应时间为3 h)：
当温度高于323 K时，NH3的生成量反而降低的可能原因是__________。
18.(12分)优化反应条件是研究化学反应的重要方面。以反应Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O为例，探究外界条件对化学反应速率的影响，实验方案如下表所示。
(1)表中，a=_______，b=________。
(2)选用Ⅱ和Ⅲ作对照实验的目的是探究_______对化学反应速率的影响，Ⅲ中加入b mL蒸馏水的目的是___________。
(3)上述三个实验中反应速率最快的是实验______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，支持这一结论的实验现象为______________________。
(4)通过测定，实验Ⅲ中20 s后不再产生S沉淀，则用Na2S2O3的浓度变化表示0~20 s内的平均反应速率v(Na2S2O3)=________。( 忽略溶液混合时体积的变化)
19. (11分)下表是几种常见弱酸的电离方程式和电离常数(25℃)：
回答下列各题：
(1)当温度升高时，大多数弱酸的电离常数K____ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)其他条件相同时，等浓度的H2CO3溶液和H2S溶液，导电性较弱的是_________。
(3)从电离平衡的角度解释H2CO3的第一步电离程度大于第二步电离程度的原因是_______________。
(4)请设计一个简单的实验验证醋酸与碳酸的酸性强弱：________________。
(5)向Na2S溶液中通入少量CO2，写出该反应的化学方程式：_____________。
(6)下列措施中，可以使0.10 ml/LCH3COOH溶液中增大的是____ (填序号)。
a.加水稀释 b.加入少量CH3COONa固体 c.加入少量冰醋酸
d.通入少量HCl气体 e.加少量烧碱溶液
三、选做题：以下两组题任选一组题作答，共10分，A组较简单，若两组都做，按A组计分。
A组
20.向一密闭容器中充入0.2 ml H2S(g)，发生高温热分解反应：2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。该反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数随温度的变化关系如图所示，回答下列问题：
(1)该反应△H______0(填“大于”或“小于")，其判断依据是_________________。
(2)若在900℃下反应达到平衡后，保持其他条件不变，减小该密闭容器的容积，则此时上述反应的平衡移动方向为____________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)，此时正反应速率________逆反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)假设1300℃、1500℃下该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1_____ K2(填“大于”或“小于”)。
(4)在1100℃时，平衡时S2的物质的量为________ml(结果保留两位有效数字，下同)；此时H2S的分解率(即转化率)为______________。
B组
20.我国是世界上最大的PO (环氧丙烷，C3H6O)生产国，环氧丙烷是一种高价值化工中间体，广泛用于化工、农药汽车、纺织等行业。回答下列问题：
(1)“丙烯与氧气直接环氧化法”是最经济和绿色的PO生产途径，有关反应为2CH2=CH-CH3(g)+O2(g)→2 (g)，该反应的△H=__________。
【已知：丙烯、环氧丙烷(C3H6O)的燃烧热(△H)分别为-2049 kJ/ml、-1887.6 kJ/ml。]
(2)在以上直接环氧化过程中，丙烯易被氧气部分氧化为丙烯醛，并进而被深度氧化为CO2。图(a)为丙烯反应速率(用★表示)、产物选择性与温度的关系曲线(以c-Cu2O纳米晶为催化剂)。
注：产物(X)选择性=×100%
若在实际生产中选择110℃左右作为“丙烯与氧气直接环氧化法”的反应温度，其原因是__________。
(3)在KCl修饰的FeOx/SBA-15催化剂作用下，丙烯也可以被N2O氧化为环氧丙烷，该反应为CH2=CH- CH3(g)+N2O(g) (g)+N2(g)。
①已知在325℃时，该催化剂中的钾铁比对以上反应中丙烯转化率和PO选择性的影响如图(b)所示，当钾铁比=2.5时，丙烯的转化率_______(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡转化率，判断理由是______________________。
②350℃下，在一恒容密闭容器进行上述反应，已知起始压强为p(C3H6)=2.5kPa，p(N2O)=25.3kPa。忽略其他副反应，丙烯的平衡转化率为α，则平衡时的p(PO)=_________kPa(用含a的代数式表示，下同)，以上反应用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数Kp=___________(列出计算式，分压=总压×物质的量分数)。
2023~2024学年第一学期高二年级期中学业诊断
化学参考答案及评分建议
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分)
二、必做题(本题包括4小题，共45分)
16. (共8分，每空2分)
(1)①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(l) △H= -2219.9 kJ/ml
②生物质丙烷可以实现废物利用(或减少了化石燃料的使用等其他说法)
(2)以上措施增加了燃料与氧气的接触面积，使燃料充分燃烧，放热更多
(3) +65 kJ/ml
17. (共14分，每空2分)
(1) N2、H2；提高原料的利用率
(2)①0.04 ml/(L·min)；37.5%；②>
(3) ab (不全扣1分，有错为零分)
(4)催化剂失去活性(或发生副反应如氨气与氧气反应；温度升高液态水脱离催化剂表面，降低了氮气在催化剂表面与水接触的几率)
18. (共12分，除标注外，每空2分)
(1) 20 (1分)；11 (1分)
(2)温度；确保两次实验反应物浓度相等
(3)Ⅲ；出现浑浊所用时间最短(或其他合理说法)
(4) 5×10-4 ml/(L·s)
19. (共11分，除标注外，每空2分)
(1)增大
(2) H2S溶液(1分)
(3)第一步电离产生的H+对第二步电离有抑制作用(或其他合理解释)
(4)向盛有醋酸溶液的试管中滴加碳酸钠溶液，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体(或其他合理答案)
(5) 2Na2S + CO2 + H2O = Na2CO3 + 2NaHS
(6) ad (对一个给1分，有错为零分，共2分)
三、选做题(以下两组题任选一组作答，共10分，A组较简单，若两组都做，按A组计分)。
20A. (共10分，除标注外，每空2分)
(1)大于(1分)；
温度升高，H2S的体积分数减小，平衡正向移动，所以该反应为吸热反应
(2)逆反应方向(1分)；小于(1分)
(3)小于(1分)
(4) 0.022；22%
20B. (共10分，除标注外，每空2分)
(1) -322.8 kJ/ml
(2)温度较低时，虽然PO的选择性较高，但丙烯反应速率较小；温度过高时，虽然丙烯反应速率加快但副产物增多
(3)①不是(1分)；
催化剂的组成不能影响丙烯的平衡转化率(或相同温度还可以达到更高的转化率，等其他合理说法)
②2.5α (1分)；
注：以上试题其他合理答案或说法也可给分。化学键
C-C
C=C
C-H
H-H
键能/(kJ/ml)
347.7
615
413.4
436
选项
操作或做法
目的
A
向2支盛有5 mL不同浓度Na2SO3溶液的试管中同时加入2 mL 5% H2O2溶液，观察实验现象
探究浓度对化学反应速率的影响
B
取5 mL0.1 ml/L KI溶液于试管中，加入1mL0.1 ml/L FeCl3溶液，充分反应后滴入5滴15% KSCN溶液
探究KI与FeCl3的反应是否为可逆反应
C
用玻璃棒蘸取NaClO溶液点到干燥的pH试纸中间
测定NaClO溶液的pH
D
在50mL酸式滴定管中装入盐酸，调整初始读数为30.00 mL后，将剩余盐酸全部放入锥形瓶中
量取20.00 mL盐酸
实验组号
反应前体系的温度T1/℃
反应后体系的温度T2/℃
温度差(T2-T1)/℃
1
20.8
24.1
3.3
2
20.8
24.2
3.4
3
20.9
24.3
3.4
物质
甲烷CH4
乙烷C2H6
丙烷C3H8
H2
燃烧热△H/(kJ/ml)
-890.3
-1559.8
-2219.9
-285.8
T/K
303
313
323
353
NH3的生成量/(×10-6 ml)
4.8
5.9
6.0
2.0
实验序号
Na2S2O3溶液
H2SO4溶液
蒸馏水体积/mL
温度/℃
浓度/(ml/L)
体积/mL
浓度/(ml/L)
体积/mL
Ⅰ
0.1
1.5
0.1
1.5
12
20
Ⅱ
0.1
2.5
0.1
1.5
11
a
Ⅲ
0.1
2.5
0.1
1.5
b
30
弱酸
电离方程式
电离常数
CH3COOH
CH3COOHCH3COO-+ H+
Ka= 1.75×10-5
H2CO3
H2CO3H++，=H++
Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11
H2S
H2SH+ + HS-，HS-H++S2-
Ka1=1.1×10-7 ，Ka2= 1.3×10-18
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
B
C
A
B
D
A
C
C
A
D
B
B
D
D
C