福建省厦门市2023_2024学年高二化学上学期期中试题含解析

这是一份福建省厦门市2023_2024学年高二化学上学期期中试题含解析，共22页。试卷主要包含了选择题，填空题等内容，欢迎下载使用。
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Li-7 P-31 S-32
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个正确答案）
1. 对于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4 kJ·ml-1，下列说法正确的是
A. 该反应能够自发的原因是ΔS > 0
B. 工业上使用合适的催化剂可提高NO2的生产效率
C. 升高温度，该反应v(逆)增大，v(正)减小，平衡向逆反应方向移动
D. 2 ml NO(g)和1 ml O2(g)中所含化学键能总和比2 ml NO2(g)中大116.4 kJ·ml-1
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据自由能公式，当反应能够自发，该反应的△H＜0，△S0
B. 反应温度较低时，Fe3O4主要还原产物为Fe
C. 1040℃时，反应I的化学平衡常数K=0.25
D. 在恒温、恒容条件下，当容器压强保持不变，反应I、II均达到平衡状态
【答案】B
【解析】
【详解】A．570℃之前，随着温度的升高，CO的体积分数增大，而反应①是吸热反应，随着温度的升高，平衡正向移动，说明570℃前影响CO体积分数的主要反应为反应II，所以反应II是放热反应，A错误；
B．由图像可知，高于570℃时，随着温度的升高，CO体积分数减小，说明以反应I为主，低于570℃时，随着温度的升高，CO体积分数增大，说明以反应II为主，所以反应温度较低时，Fe3O4主要还原产物为Fe ，B正确；
C．1040℃时，发生的主要反应是反应I，化学平衡常数K=，C错误；
D．反应I、II均为反应前后气体体积不变的反应，因此在恒温、恒容条件下，无论反应是否达到平衡，体系的压强始终不变，因此当容器压强保持不变，不能确定反应I、II是否达到平衡状态，D错误；
故选B。
7. 某学习小组为了探究的反应速率(v)与反应物浓度(c)的关系，在20℃条件下进行实验，所得的数据如下：
已知：该反应的速率方程为：(k为常数)
下列结论不正确的是
A. 若温度升高到40℃，则化学反应速率增大
B. 等浓度的和，对反应速率的影响小
C. 速率方程中的
D. 实验⑤中，
【答案】B
【解析】
【详解】A．温度升高，化学反应速率增大，故A正确；
B．由①②得b=1，由①④得a=1，由②③得c=2，则等浓度的和，对反应速率的影响大，故B错误；
C．由②③得速率方程中的，故C正确；
D．根据a=b=1，c=2，及实验③⑤得，故D正确；
故选B。
8. 上海交通大学利用光电催化脱除与制备相耦合，高效协同转化过程如图。（双极膜可将水解离为和，向两极移动）
已知：①
②
下列分析中不正确的是
A. 是负极，电势更低
B. 正极区每消耗标况下22.4L氧气，转移2ml
C. 当生成0.1ml时，负极区溶液增加6.4g
D. 总反应，该过程为自发过程
【答案】C
【解析】
【分析】该装置原理为原电池原理，左侧电极材料为，该区发生转化为后，发生电极反应生成化合价升高，该极为负极，右侧电极发生反应转化为，化合价降低，该极为正极。
【详解】A．电流由正极经导线流向负极，由高电势流向低电势，负极电势低，是负极，电势更低，A正确；
B．正极区电极反应式为，每消耗标况下22.4L氧气（物质的量为1ml），转移2ml，B正确；
C．由电极反应式，生成0.1ml时，有0.2ml电子转移，负极区变化为、，有0.2ml电子转移时，吸收0.1ml，同时双极膜将水解离产生的有0.2ml移向负极区，负极区溶液增加，C错误；
D．由已知①
②，根据盖斯定律，可得总反应，11.5%，答案为D；
【小问3详解】
根据图示，吸收能量最大能垒，即相对能量的差最大为-1.02-(-2.56)=1.54；根据图示，该步反应的方程式为NH3*+NH3=2NH3；若通入H2的体积分数过大，占据催化剂活性中心过多或体积分数过大时，催化剂吸附了较多的，阻碍了与催化剂的接触，导致催化剂催化效率降低；
【小问4详解】
依据图2转化关系可知反应物为N2、H+和e-，生成物为NH3，根据图示所示反应量书写总反应式为：N2+6H++6e-=2NH3；
【小问5详解】
①电催化氮气还原合成氨为电解池，电解池左边通N2转变成NH3发生还原反应为阴极，则电解池右边为阳极极，即Pt电极连接电源的正极；阴极的电极反应式为：N 2 +6H2O+6e-=NH3+6OH-，阳极的电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，电解的总反应式为：；
②阴极的电极反应为：N 2 +6H2O+6e-=NH3+6OH-，阴极产生氨气，制得的氨气部分溶于溶液中，当电路上转移1.5ml电子时，阴极收集到的气体体积小于11.2L。
13. 气态含氮化合物是把双刃剑，既是固氮的主要途径，也是大气污染物。气态含氮化合物及相关反应是新型科研热点。回答下列问题：
（1）对于反应，提出如下反应历程：
第一步快速平衡
第二步慢反应
第三步协反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是______(填标号)。
A. v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B. 反应的中间产物只有
C. 第二步中与的碰撞仅部分有效
D. 第三步反应活化能较高
（2）汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO，汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的和在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体：。若在恒容的密闭容器中，充入1mlCO和1mlNO，下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是______。
A. CO和NO的物质的量之比不变
B. 混合气体的密度保持不变
C. 混合气体的压强保持不变
D.
（3）与之间存在反应。在一定条件下，该反应、的消耗速率与自身压强间存在关系，，其中、是与反应温度有关的常数。相应的速率、压强关系如图1所示，一定温度下，、与平衡常数的关系是______，在图上标出的点中，能表示反应达到平衡状态的点为______(填字母代号)。
（4）日本政府于2023年8月24日下午一点启动福岛核污染废水排海，引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料。核废料中+6价的铀可以通过电化学还原法处理，还原为的电化学装置如图所示：
i.阴极发生的反应为：
ii.阴极区溶液中发生反应：、
①阴极上发生的副反应为：__________________。
②阴极区溶液中加入的目的是__________________。
③电还原处理+6价的铀转移1，阴极区减少______ml。
【答案】（1）AC （2）AB
（3） ①. ②. BD
（4） ①. ②. 消耗反应中生成的，防止与反应 ③. 1
【解析】
【小问1详解】
A．第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，故A正确；
B．根据第二步和第三步反应可知中间产物还有NO，故B错误；
C．根据第二步反应生成物中有NO2可知，NO2与NO3的碰撞仅部分有效，故C正确；
D．第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，故D错误；
故选：AC；
【小问2详解】
A．判断平衡状态的依据是变化量不再改变，比值不变不能作为判断依据，故A错误；
B．反应前后气体质量不变，所以密度不变，不能作为判断依据，故B错误；
C．恒容的密闭容器中，充入1mlCO和1mlNO，如果压强不变可以判断平衡，故C正确；
D．2v(N2)正=2v(CO)逆，速率之比等于系数比值，且方向相反，可以作为判断依据，故D正确；
故选：AB；
【小问3详解】
根据N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系v(N2O4)=k1p(N2O4)，v(NO2)=k2p2(NO2)达到平衡时，v(NO2)=2v(N2O4)，则k1•p2(NO2)＝2k2•p(N2O4)，k1＝KPK2；
反应达到平衡状态时，消耗速率满足v(NO2)=2v(N2O4)，则能表示反应达到平衡状态的点是BD；
【小问4详解】
阴极上发生的副反应为+3H++2e−=HNO2+H2O；
阴极区溶液中加入N2H5NO3的目的是消耗反应中生成的HNO2，防止HNO2与U4+反应；
根据电子守恒和电荷守恒，转移1mle−，阴极区H+减少1ml。
14. 低碳烷烃脱氢制低碳烯烃对有效利用化石能源有重要意义。
（1）乙烷脱氢制乙烯
主反应：
副反应：
①标准摩尔生成焓是指在25℃和101kPa，由最稳定的单质生成1ml化合物的焓变。利用下表数据计算______。
②恒容条件下，有利于提高平衡转化率的措施是______（填标号）。
A．高温 B．高压 C．原料气中掺入 D原料气中掺入
③在800℃、恒容条件下加入1ml，此时压强为100kPa，进行脱氢反应，若测得平衡体系中气体有0.3ml、0.6ml、0.1ml和0.7ml，则主反应______。
（2）乙烷裂解中各基元反应及对应活化能如下表。根据表格数据判断：
①链引发过程中，更容易断裂的化学键是______。
②链传递的主要途径为反应______→反应______（填序号），造成产物甲烷含量不高。
（3）使用进行乙烷脱氢催化性能研究。不同温度下，乙烷转化率及乙烯选择性随反应时间的变化曲线分别如图a、图b。
①550~620℃，在反应初始阶段，温度越高，乙烷转化率越大的原因是__________________。
②该催化剂的最佳工作温度为______。
【答案】（1） ①. +137.0 ②. A ③. 140kPa
（2） ①. 键 ②. ⅲ ③. ⅴ
（3） ①. 温度越高反应速率越快；乙烷脱氢反应吸热，温度升高，平衡正向移动 ②. 550℃
【解析】
【小问1详解】
①由标准摩尔生成焓定义可写出以下热化学方程式：
(Ⅰ) ΔHⅠ=−84.7kJ·ml-1
(Ⅱ) ΔHⅡ=+52.3kJ·ml-1
(Ⅲ) ΔHⅢ=−74.8kJ·ml-1
由(Ⅱ)-(Ⅰ)式得主反应式，则ΔH1=ΔHⅡ −ΔHⅠ=+52.3kJ·ml-1−(−84.7kJ·ml-1)=+137kJ·ml-1
同理可得ΔH2=2ΔHⅢ+ΔHⅡ−2ΔHⅠ=+72.1kJ·ml-1，ΔH3=−ΔHⅠ=+84.7kJ·ml-1；
②A．主、副反应均为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，可以提高C2H6平衡转化率，A符合题意；
B．主、副反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，C2H6平衡转化率降低，B不符合题意；
C．原料气中掺入H2，H2浓度增大，主反应和第二个副反应平衡逆向移动，C2H6平衡转化率降低，C不符合题意；
D．原料气中掺入N2，不影响主、副反应各组分浓度，平衡不移动，不影响C2H6平衡转化率，D不符合题意；
故选A。
③平衡时各气体总的物质的量为n2=(0.3+0.6+0.1+0.7)ml=1.7ml，恒温恒容时，，则P2=170kPa，平衡时，，
，，所以；
【小问2详解】
①反应ⅰ的活化能大于反应ⅱ的活化能，可知断裂C-H键比断裂C-C所需能量高，所以更容易断裂的化学键C-C键；
②反应ⅳ生成甲烷，而甲烷含量较低，说明链传递的主要途径为反应ⅲ→反应ⅴ；
【小问3详解】
①温度越高反应速率越快，乙烷脱氢反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，所以温度越高，乙烷转化率越大；
②据图可知当温度为550℃时乙烷的转化率可以长时间保持较高转化率，且乙烯的选择性较高，所以该催化剂的最佳工作温度550℃。
15. 利用软锰矿和浓盐酸制取纯净干燥氯气的装置如下：
（1）装置A为___________(填标号)，发生反应的化学方程式为___________。
（2）装置E中盛放的试剂是___________溶液(填化学式)。
（3）某学习小组进行以下实验探究。
【实验任务】探究常温下饱和NaCl溶液抑制溶解的原因。
【理论分析】存反应：反应1
【提出猜想】猜想a：可抑制溶解。
猜想b：可抑制溶解。
【实验验证】
实验1 测定在不同浓度、HCl溶液中的溶解度
实验ⅰ的结果符合猜想a，实验ⅱ的结果说明还有其他因素会影响在水中的溶解度。
交流讨论】查阅资料：反应2
①饱和氯水中，，___________，此时的溶解主要受反应1影响。
②在HCl溶液中，时，对溶解起___________(填“促进”或“抑制”)作用；时，随着浓度增大，溶解度增大的原因是___________。
实验2 测定在不同浓度NaCl溶液中的溶解度
③综合以上数据，对溶解的抑制效果：___________(填“>”或“ ⑤. 相同浓度下，在NaCl溶液中的溶解度比在HCl溶液中的小 ⑥. 饱和NaCl溶液中对溶解的抑制效果大于对溶解的促进效果
【解析】
【分析】利用软锰矿和浓盐酸制取纯净干燥氯气，装置A为氯气发生装置，生成的氯气中混有HCl气体，B装置中饱和食盐水可以除去氯气中混有的HCl，C中浓硫酸可以干燥氯气，D装置收集氯气，E装置可以吸收过量的氯气，以此解答。
【小问1详解】
装置A中和浓盐酸在加热的条件下发生反应生成氯气，可以使用装置a，发生反应的化学方程式为：。
【小问2详解】
E装置可以吸收过量的氯气，盛放的试剂是NaOH溶液。
【小问3详解】
①0.19，饱和氯水中c(Cl−)=0.03ml⋅L−1，c[Cl2(aq)]=0.062ml⋅L−1，则=；
②图表数据可知，在HCl溶液中，c(HCl)＜0.2ml⋅L-1时，反应以Cl2(aq)+H2O⇌H++Cl-+HClO为主，Cl-对Cl2溶解起抑制作用，c(HCl)＞0.5ml⋅L-1时，Cl2溶解度增大的原因是：此条件下Cl2的溶解主要受反应的影响，c(Cl-)增大该平衡正向移动；
③综合以上数据分析可知，相同浓度下，Cl2在NaCl溶液中的溶解度比在HCl溶液中的小，对Cl2溶解的抑制效果：Na+＞H+，证据是相同浓度下，Cl2在NaCl溶液中的溶解度比在HCl溶液中的小；
④常温下饱和NaCl溶液抑制Cl2溶解的原因是：饱和NaCl溶液中Na+对Cl2溶解的抑制效果大于Cl-对Cl2溶解的促进效果。表示达平衡的某反应，在时改变条件后反应速率随时间变化，改变的条件一定是加入催化剂
表示平衡在时迅速将体积缩小后的变化
表示的反应的
可判断某可逆反应的正反应是放热反应
A
B
C
D
实验编号
相关数据
①
②
③
④
⑤
0.008
0.008
0.004
0.008
0.004
0.001
0.001
0.001
0.002
0.002
0.10
0.20
0.20
0.10
0.40
v1
物质
标准摩尔主成焓/
+52.3
反应类型
反应
活化能
链引发
ⅰ
451
ⅱ
417
链传递
ⅲ
47
ⅳ
54
ⅴ
181
链终止
ⅵ
0
ⅶ
0
实验
浓度/ml/L
溶解度/ml/L
物质
0.1
0.2
0.5
1.0
3.0
5.0
ⅰ
-
-
0.0627
0.0568
0.0435
00407
ⅱ
HCl
0.0634
0.0619
0.0630
0.0665
0.0824
0.1004
NaCl浓度
0.5
1.0
3.0
5.0
溶解度
0.0658
0.0580
0.0416
0.0360