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【化学】福建省莆田市私立一中2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）
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福建省莆田市私立一中2019-2020学年高二上学期期中考试试题
可能用到的相对原子质量：S--32 O--16
一、单选题（每小题3分，共54分）
1. 下列叙述正确的是（ ）
A. 放热反应在任何温度下均能自发进行
B. 自发过程指的是常温下，不借助外力就能自动进行的过程
C. 熵增加的放热反应在任何温度下均能自发进行
D. 对于同一物质，其混乱度大小为S（g）＜S（l）＜S（s）
【答案】C
【解析】试题分析：判断反应能否自发进行，需综合考虑熵变和焓变，并结合吉布斯自由能进行分析。
2.硫酸是一种重要的化工产品，2SO2＋O22SO3是生产过程中的重要反应。下列对于该反应的说法中正确的是（ ）
A. 只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3
B. 该反应达到平衡后，反应就完全停止了，即正逆反应速率均为零
C. 如果反应前充入由18O原子组成的O2，反应达到平衡状态时，18O只存在于O2和SO3中
D. 在工业合成SO3时，要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题
【答案】D
【解析】A项，2SO2＋O22SO3属于可逆反应，SO2和O2不可能全部转化为SO3；B项，反应达到平衡时，v（正）＝v（逆），但反应并没有停止；C项，化学平衡为动态平衡，平衡时，18O存在于O2、SO2、SO3中。
3.下列说法不正确的是（ ）
A. 电解水生成氢气和氧气时，电能转变成化学能
B. 煤燃烧时可以将化学能转变成热能
C. 绿色植物光合作用过程中把太阳能转变成化学能
D. 白炽灯工作时电能全部转变为光能
【答案】D
【解析】分析：A．电解池是将电能转换为化学能的装置；B．煤燃烧时会产生大量的热量；C．光合作用时，太阳能转化为化学能；D．电能转化为光能和热能。
详解：A．电解装置将水电解生成氢气和氧气时，电能转化为化学，选项A正确； B．煤燃烧时会产生大量的热量，化学能主要转化为热能，选项B正确；C．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能在生物体内储存，选项C正确；D．白炽灯工作时，电能转化为光能和热能，选项D错误。答案选D。
4. 表面介导电池（SMCS）是一种新型充电电池，该电池的电极材料为金属锂和氧化石墨烯．下列有关说法中不正确的是( ）
A. 放电时，氧化石墨烯作正极
B. 放电时，负极电极反应式为Li﹣e－═Li+
C. 充电时，该电池是将电能转化为化学能
D. 放电时，电解质溶液中Li+从正极迁移到负极
【答案】D
【解析】试题分析：A、放电相当于是原电池，锂是活泼的金属，因此放电时锂是金属，氧化石墨烯作正极，A正确；B、放电时，Li是负极，负极电极反应式为Li－e－＝Li＋，B正确；C、充电相当于是电解池，因此充电时，该电池是将电能转化为化学能，C正确；D、电解池中阳离子向阴极移动，所以充电时，电解质溶液中的Li＋从阳极迁移到阴极，D错误，答案选D。
5.最近美国学者成功实现用氮气和水生产氨，其装置如下图所示：
下列说法正确的是（ ）
A. 上图中的能量转化方式只有2种
B. a极发生的电极反应为N2 + 6H＋ + 6e－ = 2NH3
C. 装置工作时H＋ 向b极区移动，电解质溶液pH减小
D. a极区与b极区产生的气体的物质的量之比为1 ：1
【答案】B
【解析】
【详解】A．能量转化方式有：风力→机械能→电能；光能→电能；电能→化学能，故A错误；
B．由图示a极上空气中的N2还原为NH3，a极发生的电极反应为N2+6H+ +6e- = 2NH3，故B正确；
C．H+向阴极(a极)移动，整个电解质溶液的pH不变，故C错误；
D．电解总反应为2N2+ 6H2O = 4NH3 + 3O2，a极区与b极区产生的气体的物质的量之比为4：3，故D错误；
故答案为B。
6.已知25℃、10lkPa条件下：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H=-2834.9kJ/mol；4Al(s)+2O3(g)=2Al2O3(s) △H=-3119.1kJ/mol，由此得出的正确结论是（ ）
A. 等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应
B. 等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应
C. O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应
D. O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应
【答案】A
【解析】
【详解】4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H=-2834.9kJ/mol ①
4Al(s)+2O3(g)=2Al2O3(s) △H=-3119.1kJ/mol ②
②-①得：2O3(g)=3O2(g) △H=-284.2kJ/mol
A. 等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应，A正确；
B. 等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应，B错误；
C. O3比O2稳定性差，C错误；
D. O2比O3稳定，由O2变O3为吸热反应，D错误。
故选A。
7.反应N2O4(g)2NO2(g) △H=+57 kJ·mol-1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. a、c两点的反应速率：a＞c
B. a、c两点气体的颜色：a深，c浅
C. b、c两点的转化率：b＞c
D. 由b点到a点，可以用加热的方法
【答案】D
【解析】分析：本题考查的是反应条件对速率和影响，关键是对图像的分析能力的考查。
详解：A.压强越大，反应速率越快，故错误；B.a点二氧化氮的体积分数大于c点，但c点压强大，说明容器的体积变小，所以c点二氧化氮的浓度大，颜色深，故错误；C.b、c两点二氧化氮的体积分数相同，说明转化率相同，故错误；D.从b点到a点，压强不变，二氧化氮的体积分数增加，结合反应为吸热反应，说明反应条件为升温，故正确。故选D。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 图①铜锌原电池工作时，盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B. 图②装置反应一段时间，将湿润的KI淀粉试纸靠近碳电极管口，试纸变蓝
C. 用装置③精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液
D. 用装置④可进行铁片镀锌
【答案】B
【解析】试题分析：A、原电池中阳离子移向正极，在装置①中，金属锌是负极，金属铜是正极，盐桥中的K+移向CuSO4溶液，错误；B、图②装置有外接电源，所以是电解池，碳电极为阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气和碘化钾发生置换反应生成碘单质，碘遇淀粉变蓝色，一段时间后，湿润的KI淀粉试纸靠近碳电极管口，试纸变蓝，正确；C、电解精炼铜时，电解池的阳极是粗铜，阴极时精铜，错误；D．用装置④电解质溶液中存在Fe2+，阴极上Fe2+先得电子析出，错误。
9.混合动力汽车（HEV）中使用了镍氢电池，其工作原理如图所示其中M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，KOH溶液作电解液。关于镍氢电池，下列说法不正确的是（ ）
A. 充电时，阴极附近pH降低
B. 电动机工作时溶液中OH－向甲移动
C. 放电时正极反应式为： NiOOH＋H2O＋e－ = Ni(OH)2＋OH－
D. 电极总反应式为：M＋Ni(OH)2 = MH＋NiOOH
【答案】A
【解析】分析：放电过程为原电池，NiOOH转变为Ni（OH）2，镍的化合价从+3价降到+2价，则乙为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e﹣═Ni（OH）2+OH﹣，甲为负极，MH中H由0价升高到+1价，氢失电子发生氧化反应与溶液中的氢氧根离子结合成水，电极反应为MH﹣e﹣+OH﹣═M+H2O；充电是放电的逆过程，此时甲为阴极发生还原反应，乙为阳极发生氧化反应，据此解答。
详解：A项，充电时，甲电极得电子被还原，是阴极，由图可知，阴极附近H2O变为OH-，pH增大，故A项错误；B项，电动机工作时为放电过程，甲为原电池的负极，阴离子向负极移动，故B项正确；C项，放电时，正极的NiOOH得电子被还原，化合价降低，电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－ = Ni(OH)2＋OH－，故C项正确；D项，镍氢电池充电过程中，M转化为MH，Ni(OH)2转化为NiOOH，放电过程与充电过程相反，因此电极总反应式为M＋Ni(OH)2 = MH＋NiOOH，故D项正确。综上所述，本题正确答案为A。
10.已知下列操作和现象，所得结论正确的是（ ）
选项
操作和现象
结论
A
其他条件不变，缩小H2(g)+I2 (g)2HI(g)的平衡体系的容器容积，气体颜色变深
增大压强，平衡逆向移动
B
向蔗糖溶液中加入几滴稀硫酸，水浴加热几分钟，再向其中加入新制的银氨溶液，并水浴加热；未出现银镜
蔗糖未水解
C
向蛋白质溶液中加入CuSO4溶液和Na2SO4饱和溶液，均产生白色沉淀
蛋白质均发生了变性
D
其他条件相同时，Na2S2O3溶液和稀H2SO4反应，升高溶液的温度，析出硫沉淀所需时间缩短
当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快
【答案】D
【解析】
【详解】A、H2(g)+I2 (g)2HI(g)，反应前后气体系数和不变，增大压强，平衡不移动，故A错误；
B、检验蔗糖是否水解，应该向水解后的溶液中加氢氧化钠溶液中和硫酸，再向其中加入新制的银氨溶液，并水浴加热，故B错误；
C、向蛋白质溶液中加入Na2SO4饱和溶液，产生白色沉淀，是发生盐析，故C错误；
D、升高反应温度，提高活化分子百分数，化学反应速率加快，故D正确，答案选D。
11.向绝热恒容密闭器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是（ ）
A. 反应在c点达到平衡状态
B. 反应物浓度：a点小于b点
C. 反应物的总能量低于生成物的总能量
D. Δt1=Δt2时，SO2的转化率：a~b段小于b~c段
【答案】D
【解析】
【详解】A.化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，A错误；
B.反应从正反应方向开始，随着反应的进行，反应物的浓度逐渐降低，所以反应物浓度：a点大于b点，B错误；
C.从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应的正反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；
D.随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率将逐渐增大，SO2的转化率：a~b段小于b~c段,D正确；
故合理选项是D。
12.在一定温度下，下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡标志的是（ ）
①C的生成速率与C的分解速率相等 ②单位时间内a mol A生成，同时生成 3amolB ③A、B、C的浓度不再变化 ④混合气体的总压强不再变化 ⑤混合气体的物质的量不再变化 ⑥单位时间消耗 a mol A，同时生成3a mol B ⑦A、B、C的分子数目比为1:3:2
A. ②④⑤ B. ②⑦ C. ①③④ D. ⑤⑥
【答案】B
【解析】试题分析：①C的生成速率与C的分解速率相等，符合正反应速率=逆反应速率，达到化学平衡，是平衡的标志，错误；②单位时间内a mol A生成，同时生成 3amolB，都表示逆反应的速率，不能判断平衡的到达，表示平衡的标志，正确；③A、B、C的浓度不再变化，符合化学平衡“定”的特征，是平衡的标志，错误；④该反应是气体的物质的量变化的可逆反应，混合气体的总压强不再变化时达到平衡，是平衡的标志，错误；⑤该反应是气体的物质的量变化的可逆反应，混合气体的物质的量不再变化时达到平衡，是平衡的标志，错误；⑥单位时间消耗 a mol A，代表正反应速率，同时生成3a mol B，代表逆反应速率，且符合系数比，是平衡的标志，错误； ⑦A、B、C的分子数目比为1:3:2，不能判断平衡的到达，表示平衡的标志，正确，答案选B。
13. 下列叙述正确的是（ ）
A. 恒容密闭容器中的反应3A(g)B(g)+c(g)，平衡后再充入少量A气体，A的转化率增大
B. SO2的催化氧化是一个放热的反应，所以升高温度，反应的速率减慢
C. 用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
D. 反应NH3(g)+HCl(gNH4C1(s) ΔH
【解析】试题分析：A.根据等效平衡理论，平衡后再充入少量A气体，相当于增大压强，平衡正向移动，A的转化率增大，A正确；B.无论放热反应，还是吸热反应，升高温度，反应速率都加快，B错误；C.铁在浓硫酸中会钝化，C错误；D.反应NH3(g)+HCl(g)NH4C1(s) ΔH 0，不能自发进行，D错误；选A。
14.一种用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是（ ）
A. 电子由电极A经外电路流向电极B
B. 该电池工作时，每消耗22.4L NH3转移3mol电子
C. 电池工作时，OH－向电极B移动
D. 电极B上发生的电极反应为：O2+ 4H＋+ 4e－＝2H2O
【答案】A
【解析】
【分析】本题主要考查化学电源新型电池。液氨-液氧燃料电池中，负极上发生失电子的氧化反应，即A是负极，B是正极，碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2===2N2+6H2O，电子从负极经导线流向正极，据原电池的工作原理来回答。
【详解】A.电子从负极流向正极，即从电极A经外电路流向电极B，正确；
B.燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2===2N2+6H2O，该电池工作时，每消耗标准状况下的22.4L即1molNH3转移3mol电子，但题干并未说明是否为标准状况，无法判断NH3的物质的量，错误；
C.原电池中，阴离子向负极移动，则OH-向负极A移动，错误；
D.碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，错误。
15.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，若要恢复到电解前的浓度和pH，须向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2 。下列说法不正确的是（ ）
A. 此电解过程中阳极产生的气体为O2
B. 此电解过程中转移电子的物质的量为0.4mol
C. 此电解过程中与电源负极相连的电极共放出气体约为2.24L
D. 若要恢复到电解前的浓度和pH，还可加入0.1molCuCO3和0.1molH2O
【答案】C
【解析】
【分析】若要恢复到电解前的浓度和pH，须向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2，则电解时阳极生成氧气，阴极产生Cu、氢气，且产生0.1molCu，0.1mol氢气；
【详解】A.由分析可知，电解过程中阳极产生的气体为O2，A正确；
B.此电解过程中产生0.1molCu、0.1mol氢气，转移电子的物质的量为0.4mol，B正确；
C.此电解过程中与电源负极相连的电极为阴极，放出气体为氢气，若为标准状况，其体积为2.24L，C错误；
D.若要恢复到电解前的浓度和pH，还可加入0.1molCuCO3和0.1molH2O，D正确；
答案为C；
16.在体积均为1.0 L的恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是（ ）
A. 化学平衡常数K：K(状态I)＜K(状态II)＜K(状态III)
B. CO2的平衡转化率α：α(状态I)＜α(状态Ⅱ)＝α(状态III)
C. 体系中c(CO)：c (CO，状态Ⅱ)＜2c (CO，状态Ⅲ)
D. 逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)＞v逆(状态Ⅲ)
【答案】C
【解析】试题分析：A、状态II、III温度相同，K(状态II)=K(状态III)，C和CO2反应是吸热反应，升高温度，K增大，K(状态I)
C、状态Ⅱ可以看作先通0.1CO2，此时两者CO的浓度相等，在通入0.1molCO2，若平衡不移动，Ⅱ状态CO的浓度等于2倍Ⅲ，但再充入CO2， 相当增大压强，平衡右移，消耗CO，因此c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，故C正确；
D、温度越高，反应速率越快，V逆(状态Ⅰ)
17.相同温度下，容积相同的甲、乙、丙3个恒容密闭容器中发生可逆反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；△H＝－197kJ/mol。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：下列叙述正确的是（ ）
器
起始各物质的物质的量/mol]]
达到平衡时体系能量变化
SO2
O2
SO3
Ar
甲
2
1
0
0
放出热量：Q1
乙
1.8
0.9
0.2
0
放出热量：Q2
丙
1.8
0.9
0.2
0.1
放出热量：Q3
A. 若在上述条件下反应生成2molSO3（s）的反应热为△H1，则△H1＞-197 kJ·mol-1
B. Q1=Q2=Q3="197" kJ
C. 甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数不相等
D. 达到平衡时，丙容器中SO2的体积分数最大
【答案】A
【解析】试题分析：乙、丙转化到左边，SO2、O2的物质的量分别为2mol、1mol，与甲中SO2、O2的物质的量对应相等，恒温恒容条件下，丙中Ar不影响平衡移动，故三者为完全等效平衡，平衡时SO2、O2、SO3的物质的量对应相等。A、固态转化为气态吸热，即生成固态三氧化硫放热少，所以若在上述条件下反应生成2molSO3（s）的反应热为△H1，则△H1＞-197 kJ·mol-1，A正确；B、由于平衡时二氧化硫物质的量相等，故参加反应二氧化硫的物质的量：甲＞乙=丙，因此放出热量：Q1＞Q3＝Q2＝78.8kJ，B错误；B、甲、乙、丙三容器温度相同，平衡常数相同，C错误；D、由于平衡均是等效的，则三氧化硫的体积分数相等，D错误，答案选A。
18.现有反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-43kJ/mol，在850℃时，K=1，今在某密闭容器中充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2、xmolH2，下列说法不正确的是（ ）
A. 900℃，该反应的平衡常数K<1
B. 850℃达到平衡时，通入CO，CO转化率将增大
C. 850℃时，若x=5.0，则起始时平衡向逆反应方向移动
D. 850℃时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则应满足0≤x<3
【答案】B
【解析】
【详解】A. 因为正反应为放热反应，所以将温度从850℃升高到900℃，平衡逆向移动，该反应的平衡常数K<1，A正确；
B. 850℃达到平衡时，通入CO，平衡正向移动，但CO转化率将减小，B错误；
C. 850℃时，该反应反应前后气体系数之和相等，可用物质的量代替物质的量浓度计算，若x=5.0，浓度商Qc=>1，平衡逆向移动，C正确；
D. 850℃时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则应满足最小值为0，
达平衡时的数值为最大极限值，平衡时K=，x=3，从而得出x的取值范围为
0≤x<3，D正确。
故选B。
第II卷（非选择题)
二、填空题
19.（1）将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下发生如下反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
①在反应体系中加入催化剂，该反应的反应热_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
②5分钟后达到平衡，测得N2为0．2 mol，H2为0．6 mol，NH3为0．2 mol。氮气的平均反应速率υ(N2)＝___________，H2的转化率为_____________（保留小数点后一位）。
③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是____________。
a．把气体的体积压缩至1L b．向容器中再充入惰性气体
c．改变反应的催化剂 d．液化生成物分离出氨
（2）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH＝akJ/mol，进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：
T/K
303
313
323
NH3生成量/（10－6mol）
4．8
5．9
6．0
此合成反应的a_________0。（填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】(1). 不变 (2). 0.01mol·L－1·min－1 (3). 33.3% (4). ad (5). 大于
【解析】
【分析】对于合成氨反应，欲增大反应物的转化率，可设法让平衡向正反应方向移动。具体方法为：加压、降温、把产物取走一部分、增大另一种反应物的浓度，但试图通过充入稀有气体让体系的总压强增大、加入催化剂、充入该反应物，都不能达到目的。
【详解】（1）①在反应体系中加入催化剂，不能提高反应物的转化率，该反应的反应热不变；
答案为：不变；
② N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
起始量 0.3 mol 0.9 mol 0
变化量 0.1 mol 0.3mol 0.2 mol
平衡量 0.2 mol 0.6 mol 0.2 mol
氮气平均反应速率υ(N2)＝ mol·L－1·min－1，
H2的转化率为；
答案为：0.01mol·L－1·min－1；33.3%
③a．把气体的体积压缩至1L，平衡正向移动，H2的转化率提高；
b．向容器中再充入惰性气体，虽然压强增大，但反应物与生成物的浓度没有发生改变，平衡不发生移动，H2的转化率不变；
c．改变反应的催化剂，能改变化学反应速率，但不能改变反应物的转化率；
d．液化生成物分离出氨，减小生成物浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大。
答案为：ad
（2）从表中数据可看出，升高温度，NH3的生成量增大，说明平衡正向移动，所以正反应为吸热反应，a大于0；答案为：大于
20.合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，反应原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。一种工业合成氨的简式流程图如下：
（1）①步骤Ⅱ中制氢气的原理如下：
a．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；K1
b．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；K2
则反应CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)；K=___________(用含K1、K2的代数式表示)。
②T1温度时，对于反应：CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)，向2 L的恒容密闭容器中通入一定量的CO和H2O(g)。若达到平衡后，反应放热Q kJ，保持其他条件不变，只是向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，则下列说法正确的是_____________。
a．CO的转化率将增大 b．达到新平衡时的反应热ΔH ＞ —Q
c．气体的密度将不变 d．H2O的体积分数增大
（2）将3 molH2和2 molN2充入某恒温恒压容器中，发生合成氨的反应：3H2(g) ＋N2(g) 2NH3(g)，达平衡时NH3的浓度为c mol·L-1。保持温度不变，按下列配比分别充入该容器，平衡后NH3的浓度不为c mol·L-1的是_________。
a．6 molH2 + 4 molN2
b．0.75 molH2 + 0.75 molN2 + 0.5 molNH3
c．3 molH2+ 1 molN2 + 2 mol NH3
（3）H2O2作为氧化剂在反应时不产生污染物被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答下列问题：
①定性分析：图甲可通过观察产生气泡的快慢的定性分析比较得出结论。有同学提出将FeCl3溶液改为Fe2(SO4)3溶液，你认为___________，（填合理或不合理）
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。检查该装置气密性的方法是：关闭A的活塞，将注射器活塞向外拉出一段后松手，过一段时间后看__________，实验中需要测量的数据是_________________。
【答案】(1). K1·K2 (2). ad (3). c (4). 合理 (5). 注射器活塞是否复原 (6). 生成40mL气体所需要的时间
【解析】
【分析】（1）①根据化学平衡常数的表达式分析；
②根据浓度对化学平衡的影响分析；
（2）根据恒温恒压下等效平衡的规律分析；
（3）比较不同催化剂对双氧水分解的催化效果时，采用控制变量法，排除阴离子的干扰；比较反应速率快慢，需测收集40mL气体所用时间。
【详解】（1）①a．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；K1 ①
b．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；K2 ②
将①+②得：CH4(g)＋2H2O(g) CO2(g)＋4H2(g)；
K==K1·K2，
答案为：K1·K2。
②a．向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，平衡正向移动，CO的转化率将增大，a正确；
b．向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，平衡正向移动，放出的热量增多，但达到新平衡时的反应热ΔH不变，b错误；
c．体积不变，但气体的质量增大，所以气体的密度将增大，c错误；
d．加入H2O，虽然平衡正向移动，但H2O的体积分数增大，d正确。
答案为：a d
（2）a．6 molH2 + 4 molN2，与3 molH2和2 molN2属于恒温恒压下的等效平衡，平衡后NH3的浓度为c mol·L-1；
b．将生成物全部转化为反应物，即为1.5 molH2 + 1 molN2，与3 molH2和2 molN2属于恒温恒压下的等效平衡，平衡后NH3的浓度为c mol·L-1；
c．将生成物全部转化为反应物，即为6molH2+ 2molN2，与3 molH2和2 molN2不属于等效平衡，平衡后NH3的浓度不为c mol·L-1；
答案为：c。
（3）①FeCl3溶液和CuSO4溶液不仅阳离子不同，而且阴离子不同，所以对H2O2分解速率的影响可能是阴离子不同引起的，为了探究阳离子不同对反应速率的影响，应控制阴离子相同，将FeCl3改为Fe2（SO4）3溶液合理；答案为：合理。
②检查该装置气密性方法是：关闭A的活塞，将注射器活塞向外拉出一段后松手，若装置不漏气，则导致锥形瓶压强减小，过一段时间后就会恢复原状；要比较催化效果，一种方法是可以看相同时间内产生的气体量，另一种方法是看产生相同量的气体所需的时间。对于此题来说，实验中需要测量的数据是生成40mL气体所需要的时间。
答案为：注射器活塞是否复原；生成40mL气体所需要的时间。
21.减少污染、保护环境是当前全世界最热门的课题，习近平主席在中共中央政治局第六次集体学习时强调，要清醒认识保护生态环境、治理环境污染的紧迫性和艰巨性。
（1）为了减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1；C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为__________。
②可以用含下列那些物质的洗涤剂来洗涤含SO2的烟气_________（填序号）：
a．Ca(OH)2 b．CaCl2 c．Na2CO3 d．NaHSO3
（2）CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
① M、N两点平衡状态下，容器中所有物质的总的物质的量之比为：n(M)总：n(N)总=____。
②若M、N、Q三点的平衡常数为KM、KN、KQ，则三者大小关系为_________。（用>,=,<表示）
（3）催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化硝化法中，用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则该反应离子方程式为________________。
②电化学降解NO3-的原理如前图所示，若总反应为4NO3-+4H+＝5O2↑+2N2↑+2H2O，则阴极反应式为___________________。
【答案】(1). C(s)+H2O(g) ＝ CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1 (2). a c (3). 5：4 (4). KM=KN>KQ (5). 2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O (6). 2 NO3－+12 H++10e－= N2↑+6H2O
【解析】
【分析】（1）①应用盖斯定律计算；②根据SO2的性质分析；
（2）根据温度、压强对化学平衡的移动的影响分析，注意化学平衡常数只受温度变化的影响；
（3）根据氧化还原反应中化合价升降守恒书写离子方程式，根据电解的原理分析作答。
详解】（1）①将反应编号，H2(g)＋O2(g)＝H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1（①）；C(s)＋O2(g)＝CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1（②），根据盖斯定律②-①得C(s)+H2O(g) ＝ CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1；答案为：C(s)+H2O(g) ＝ CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1；
②二氧化硫是酸性氧化物，所以具有酸性氧化物的通性能够与碱反应：SO2+Ca(OH)2 =CaSO3↓+H2O；二氧化硫的水溶液是亚硫酸所以也能够与碳酸钠反应：SO2+2Na2CO3+H2O=Na2SO3+2NaHCO3，CaCl2和NaHSO3都不吸收SO2，所以可以用氢氧化钙溶液和碳酸钠溶液做洗涤剂；答案选ac。
（2）①M点CO的转化率为0.5，则参加反应的CO为10mol×0.5=5mol，则M点平衡时，CO、H2、CH3OH物质的量依次为5mol、10mol、5mol，混合气体总的物质的量为5mol+10mol+5mol=20mol，
N点CO的转化率为0.7，则参加反应的CO为10mol×0.7=7mol，则N点平衡时，CO、H2、CH3OH物质的量依次为3mol、6mol、7mol，混合气体总的物质的量为3mol+6mol+7mol=16mol，
M、N两点时容器内总气体的物质的量之比n（M）总：n（N）总=20mol：16mol=5：4；
答案为：5：4；
②由图可知，K只与温度有关，M、N的温度相同，一定压强下，温度越高，CO的转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，Q的温度高于N点，平衡常数KM=KN>KQ；
答案为：KM=KN>KQ。
（3）①根据信息：用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强，即生成氢氧根离子，发生的反应为2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O；
答案为：2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O；
②根据装置图示可以看出，右端电极上发生得电子的还原反应，即为阴极，反应式为：2 NO3－+12 H++10e－= N2↑+6H2O；答案为：2 NO3－+12 H++10e－= N2↑+6H2O。
22.在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3(g) △H< 0。查阅资料知：SO3熔点16.83℃，沸点44.8℃。
（1）600℃时，在一容积为2 L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2，O2，SO3物质的量变化如图。
①据图判断，该反应处于平衡状态的时间是_______。
②计算600℃下，该反应的化学平衡常数 K=_______。
③据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是________________(用文字表达)。
（2）某化学研究学习小组用下图的装置组装设计了一个实验，以测定SO2转化为SO3的转化率，仪器的连接顺序是a→h→i→b→c→f→g→d→e。
①为提高SO2的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是____。
②在Ⅰ处用大火加热烧瓶时SO2的转化率会_______。(选填“增大”“不变”或“减小”)
③用n mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O2一段时间后，称得Ⅲ处增重 m g，则本实验中SO2的转化率为_____________。
【答案】(1). 15~20 min、 25~30min (2). 1.56 (3). 增大氧气的浓度（或物质的量） (4). 先加热Ⅱ处催化剂 (5). 减小 (6). ×100%
【解析】
【分析】（1）①根据化学平衡状态的特征分析；
②根据K的表达式和平衡时各物质的浓度计算；
③在SO2、O2、SO3物质的量的变化图中，20min时n(O2)突然增大，而此时SO2、SO3的物质的量不变，随后平衡正向移动，所以此时改变的条件应为增大O2的物质的量。
（2）I中制备SO2和O2的混合气，V装置干燥混合气，II装置实现二氧化硫的催化氧化，IV装置冷凝SO3，III装置吸收未反应的二氧化硫，据此分析结合反应特点解答。
【详解】（1）①据图判断，该反应处于平衡状态的时间是15~20min、25~30min；
答案为：15~20min、25~30min；
②600℃下，从图中可以看出，20min达平衡时，n(SO2)=0.16mol，n(O2)=0.08mol，n(SO3)=0.04mol，则浓度为c(SO2)=0.08mol/L，c(O2)=0.04mol/L，c(SO3)=0.02mol/L，
该反应的化学平衡常数 K=；
答案为：1.56；
③据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是增大氧气的浓度（或物质的量）；
答案为：增大氧气的浓度（或物质的量）。
（2）① 为提高SO2的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是先加热Ⅱ处催化剂；答案为：先加热Ⅱ处催化剂；
② 在Ⅰ处用大火加热烧瓶时，升高温度平衡逆向移动，导致SO2的转化率会减小；
答案为：减小；
③ n mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸反应，理论上生成SO2 n mol；Ⅲ处增重 m g，说明未反应的SO2为mg，参加反应的SO2的质量为(64n-m)g，实验中SO2的转化率为；答案为： 。
可能用到的相对原子质量：S--32 O--16
一、单选题（每小题3分，共54分）
1. 下列叙述正确的是（ ）
A. 放热反应在任何温度下均能自发进行
B. 自发过程指的是常温下，不借助外力就能自动进行的过程
C. 熵增加的放热反应在任何温度下均能自发进行
D. 对于同一物质，其混乱度大小为S（g）＜S（l）＜S（s）
【答案】C
【解析】试题分析：判断反应能否自发进行，需综合考虑熵变和焓变，并结合吉布斯自由能进行分析。
2.硫酸是一种重要的化工产品，2SO2＋O22SO3是生产过程中的重要反应。下列对于该反应的说法中正确的是（ ）
A. 只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3
B. 该反应达到平衡后，反应就完全停止了，即正逆反应速率均为零
C. 如果反应前充入由18O原子组成的O2，反应达到平衡状态时，18O只存在于O2和SO3中
D. 在工业合成SO3时，要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题
【答案】D
【解析】A项，2SO2＋O22SO3属于可逆反应，SO2和O2不可能全部转化为SO3；B项，反应达到平衡时，v（正）＝v（逆），但反应并没有停止；C项，化学平衡为动态平衡，平衡时，18O存在于O2、SO2、SO3中。
3.下列说法不正确的是（ ）
A. 电解水生成氢气和氧气时，电能转变成化学能
B. 煤燃烧时可以将化学能转变成热能
C. 绿色植物光合作用过程中把太阳能转变成化学能
D. 白炽灯工作时电能全部转变为光能
【答案】D
【解析】分析：A．电解池是将电能转换为化学能的装置；B．煤燃烧时会产生大量的热量；C．光合作用时，太阳能转化为化学能；D．电能转化为光能和热能。
详解：A．电解装置将水电解生成氢气和氧气时，电能转化为化学，选项A正确； B．煤燃烧时会产生大量的热量，化学能主要转化为热能，选项B正确；C．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能在生物体内储存，选项C正确；D．白炽灯工作时，电能转化为光能和热能，选项D错误。答案选D。
4. 表面介导电池（SMCS）是一种新型充电电池，该电池的电极材料为金属锂和氧化石墨烯．下列有关说法中不正确的是( ）
A. 放电时，氧化石墨烯作正极
B. 放电时，负极电极反应式为Li﹣e－═Li+
C. 充电时，该电池是将电能转化为化学能
D. 放电时，电解质溶液中Li+从正极迁移到负极
【答案】D
【解析】试题分析：A、放电相当于是原电池，锂是活泼的金属，因此放电时锂是金属，氧化石墨烯作正极，A正确；B、放电时，Li是负极，负极电极反应式为Li－e－＝Li＋，B正确；C、充电相当于是电解池，因此充电时，该电池是将电能转化为化学能，C正确；D、电解池中阳离子向阴极移动，所以充电时，电解质溶液中的Li＋从阳极迁移到阴极，D错误，答案选D。
5.最近美国学者成功实现用氮气和水生产氨，其装置如下图所示：
下列说法正确的是（ ）
A. 上图中的能量转化方式只有2种
B. a极发生的电极反应为N2 + 6H＋ + 6e－ = 2NH3
C. 装置工作时H＋ 向b极区移动，电解质溶液pH减小
D. a极区与b极区产生的气体的物质的量之比为1 ：1
【答案】B
【解析】
【详解】A．能量转化方式有：风力→机械能→电能；光能→电能；电能→化学能，故A错误；
B．由图示a极上空气中的N2还原为NH3，a极发生的电极反应为N2+6H+ +6e- = 2NH3，故B正确；
C．H+向阴极(a极)移动，整个电解质溶液的pH不变，故C错误；
D．电解总反应为2N2+ 6H2O = 4NH3 + 3O2，a极区与b极区产生的气体的物质的量之比为4：3，故D错误；
故答案为B。
6.已知25℃、10lkPa条件下：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H=-2834.9kJ/mol；4Al(s)+2O3(g)=2Al2O3(s) △H=-3119.1kJ/mol，由此得出的正确结论是（ ）
A. 等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应
B. 等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应
C. O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应
D. O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应
【答案】A
【解析】
【详解】4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H=-2834.9kJ/mol ①
4Al(s)+2O3(g)=2Al2O3(s) △H=-3119.1kJ/mol ②
②-①得：2O3(g)=3O2(g) △H=-284.2kJ/mol
A. 等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应，A正确；
B. 等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应，B错误；
C. O3比O2稳定性差，C错误；
D. O2比O3稳定，由O2变O3为吸热反应，D错误。
故选A。
7.反应N2O4(g)2NO2(g) △H=+57 kJ·mol-1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. a、c两点的反应速率：a＞c
B. a、c两点气体的颜色：a深，c浅
C. b、c两点的转化率：b＞c
D. 由b点到a点，可以用加热的方法
【答案】D
【解析】分析：本题考查的是反应条件对速率和影响，关键是对图像的分析能力的考查。
详解：A.压强越大，反应速率越快，故错误；B.a点二氧化氮的体积分数大于c点，但c点压强大，说明容器的体积变小，所以c点二氧化氮的浓度大，颜色深，故错误；C.b、c两点二氧化氮的体积分数相同，说明转化率相同，故错误；D.从b点到a点，压强不变，二氧化氮的体积分数增加，结合反应为吸热反应，说明反应条件为升温，故正确。故选D。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 图①铜锌原电池工作时，盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B. 图②装置反应一段时间，将湿润的KI淀粉试纸靠近碳电极管口，试纸变蓝
C. 用装置③精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液
D. 用装置④可进行铁片镀锌
【答案】B
【解析】试题分析：A、原电池中阳离子移向正极，在装置①中，金属锌是负极，金属铜是正极，盐桥中的K+移向CuSO4溶液，错误；B、图②装置有外接电源，所以是电解池，碳电极为阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气和碘化钾发生置换反应生成碘单质，碘遇淀粉变蓝色，一段时间后，湿润的KI淀粉试纸靠近碳电极管口，试纸变蓝，正确；C、电解精炼铜时，电解池的阳极是粗铜，阴极时精铜，错误；D．用装置④电解质溶液中存在Fe2+，阴极上Fe2+先得电子析出，错误。
9.混合动力汽车（HEV）中使用了镍氢电池，其工作原理如图所示其中M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，KOH溶液作电解液。关于镍氢电池，下列说法不正确的是（ ）
A. 充电时，阴极附近pH降低
B. 电动机工作时溶液中OH－向甲移动
C. 放电时正极反应式为： NiOOH＋H2O＋e－ = Ni(OH)2＋OH－
D. 电极总反应式为：M＋Ni(OH)2 = MH＋NiOOH
【答案】A
【解析】分析：放电过程为原电池，NiOOH转变为Ni（OH）2，镍的化合价从+3价降到+2价，则乙为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e﹣═Ni（OH）2+OH﹣，甲为负极，MH中H由0价升高到+1价，氢失电子发生氧化反应与溶液中的氢氧根离子结合成水，电极反应为MH﹣e﹣+OH﹣═M+H2O；充电是放电的逆过程，此时甲为阴极发生还原反应，乙为阳极发生氧化反应，据此解答。
详解：A项，充电时，甲电极得电子被还原，是阴极，由图可知，阴极附近H2O变为OH-，pH增大，故A项错误；B项，电动机工作时为放电过程，甲为原电池的负极，阴离子向负极移动，故B项正确；C项，放电时，正极的NiOOH得电子被还原，化合价降低，电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－ = Ni(OH)2＋OH－，故C项正确；D项，镍氢电池充电过程中，M转化为MH，Ni(OH)2转化为NiOOH，放电过程与充电过程相反，因此电极总反应式为M＋Ni(OH)2 = MH＋NiOOH，故D项正确。综上所述，本题正确答案为A。
10.已知下列操作和现象，所得结论正确的是（ ）
选项
操作和现象
结论
A
其他条件不变，缩小H2(g)+I2 (g)2HI(g)的平衡体系的容器容积，气体颜色变深
增大压强，平衡逆向移动
B
向蔗糖溶液中加入几滴稀硫酸，水浴加热几分钟，再向其中加入新制的银氨溶液，并水浴加热；未出现银镜
蔗糖未水解
C
向蛋白质溶液中加入CuSO4溶液和Na2SO4饱和溶液，均产生白色沉淀
蛋白质均发生了变性
D
其他条件相同时，Na2S2O3溶液和稀H2SO4反应，升高溶液的温度，析出硫沉淀所需时间缩短
当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快
【答案】D
【解析】
【详解】A、H2(g)+I2 (g)2HI(g)，反应前后气体系数和不变，增大压强，平衡不移动，故A错误；
B、检验蔗糖是否水解，应该向水解后的溶液中加氢氧化钠溶液中和硫酸，再向其中加入新制的银氨溶液，并水浴加热，故B错误；
C、向蛋白质溶液中加入Na2SO4饱和溶液，产生白色沉淀，是发生盐析，故C错误；
D、升高反应温度，提高活化分子百分数，化学反应速率加快，故D正确，答案选D。
11.向绝热恒容密闭器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是（ ）
A. 反应在c点达到平衡状态
B. 反应物浓度：a点小于b点
C. 反应物的总能量低于生成物的总能量
D. Δt1=Δt2时，SO2的转化率：a~b段小于b~c段
【答案】D
【解析】
【详解】A.化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，A错误；
B.反应从正反应方向开始，随着反应的进行，反应物的浓度逐渐降低，所以反应物浓度：a点大于b点，B错误；
C.从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应的正反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；
D.随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率将逐渐增大，SO2的转化率：a~b段小于b~c段,D正确；
故合理选项是D。
12.在一定温度下，下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡标志的是（ ）
①C的生成速率与C的分解速率相等 ②单位时间内a mol A生成，同时生成 3amolB ③A、B、C的浓度不再变化 ④混合气体的总压强不再变化 ⑤混合气体的物质的量不再变化 ⑥单位时间消耗 a mol A，同时生成3a mol B ⑦A、B、C的分子数目比为1:3:2
A. ②④⑤ B. ②⑦ C. ①③④ D. ⑤⑥
【答案】B
【解析】试题分析：①C的生成速率与C的分解速率相等，符合正反应速率=逆反应速率，达到化学平衡，是平衡的标志，错误；②单位时间内a mol A生成，同时生成 3amolB，都表示逆反应的速率，不能判断平衡的到达，表示平衡的标志，正确；③A、B、C的浓度不再变化，符合化学平衡“定”的特征，是平衡的标志，错误；④该反应是气体的物质的量变化的可逆反应，混合气体的总压强不再变化时达到平衡，是平衡的标志，错误；⑤该反应是气体的物质的量变化的可逆反应，混合气体的物质的量不再变化时达到平衡，是平衡的标志，错误；⑥单位时间消耗 a mol A，代表正反应速率，同时生成3a mol B，代表逆反应速率，且符合系数比，是平衡的标志，错误； ⑦A、B、C的分子数目比为1:3:2，不能判断平衡的到达，表示平衡的标志，正确，答案选B。
13. 下列叙述正确的是（ ）
A. 恒容密闭容器中的反应3A(g)B(g)+c(g)，平衡后再充入少量A气体，A的转化率增大
B. SO2的催化氧化是一个放热的反应，所以升高温度，反应的速率减慢
C. 用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
D. 反应NH3(g)+HCl(gNH4C1(s) ΔH
【解析】试题分析：A.根据等效平衡理论，平衡后再充入少量A气体，相当于增大压强，平衡正向移动，A的转化率增大，A正确；B.无论放热反应，还是吸热反应，升高温度，反应速率都加快，B错误；C.铁在浓硫酸中会钝化，C错误；D.反应NH3(g)+HCl(g)NH4C1(s) ΔH
14.一种用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是（ ）
A. 电子由电极A经外电路流向电极B
B. 该电池工作时，每消耗22.4L NH3转移3mol电子
C. 电池工作时，OH－向电极B移动
D. 电极B上发生的电极反应为：O2+ 4H＋+ 4e－＝2H2O
【答案】A
【解析】
【分析】本题主要考查化学电源新型电池。液氨-液氧燃料电池中，负极上发生失电子的氧化反应，即A是负极，B是正极，碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2===2N2+6H2O，电子从负极经导线流向正极，据原电池的工作原理来回答。
【详解】A.电子从负极流向正极，即从电极A经外电路流向电极B，正确；
B.燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2===2N2+6H2O，该电池工作时，每消耗标准状况下的22.4L即1molNH3转移3mol电子，但题干并未说明是否为标准状况，无法判断NH3的物质的量，错误；
C.原电池中，阴离子向负极移动，则OH-向负极A移动，错误；
D.碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，错误。
15.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，若要恢复到电解前的浓度和pH，须向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2 。下列说法不正确的是（ ）
A. 此电解过程中阳极产生的气体为O2
B. 此电解过程中转移电子的物质的量为0.4mol
C. 此电解过程中与电源负极相连的电极共放出气体约为2.24L
D. 若要恢复到电解前的浓度和pH，还可加入0.1molCuCO3和0.1molH2O
【答案】C
【解析】
【分析】若要恢复到电解前的浓度和pH，须向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2，则电解时阳极生成氧气，阴极产生Cu、氢气，且产生0.1molCu，0.1mol氢气；
【详解】A.由分析可知，电解过程中阳极产生的气体为O2，A正确；
B.此电解过程中产生0.1molCu、0.1mol氢气，转移电子的物质的量为0.4mol，B正确；
C.此电解过程中与电源负极相连的电极为阴极，放出气体为氢气，若为标准状况，其体积为2.24L，C错误；
D.若要恢复到电解前的浓度和pH，还可加入0.1molCuCO3和0.1molH2O，D正确；
答案为C；
16.在体积均为1.0 L的恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是（ ）
A. 化学平衡常数K：K(状态I)＜K(状态II)＜K(状态III)
B. CO2的平衡转化率α：α(状态I)＜α(状态Ⅱ)＝α(状态III)
C. 体系中c(CO)：c (CO，状态Ⅱ)＜2c (CO，状态Ⅲ)
D. 逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)＞v逆(状态Ⅲ)
【答案】C
【解析】试题分析：A、状态II、III温度相同，K(状态II)=K(状态III)，C和CO2反应是吸热反应，升高温度，K增大，K(状态I)
C、状态Ⅱ可以看作先通0.1CO2，此时两者CO的浓度相等，在通入0.1molCO2，若平衡不移动，Ⅱ状态CO的浓度等于2倍Ⅲ，但再充入CO2， 相当增大压强，平衡右移，消耗CO，因此c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，故C正确；
D、温度越高，反应速率越快，V逆(状态Ⅰ)
17.相同温度下，容积相同的甲、乙、丙3个恒容密闭容器中发生可逆反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；△H＝－197kJ/mol。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：下列叙述正确的是（ ）
器
起始各物质的物质的量/mol]]
达到平衡时体系能量变化
SO2
O2
SO3
Ar
甲
2
1
0
0
放出热量：Q1
乙
1.8
0.9
0.2
0
放出热量：Q2
丙
1.8
0.9
0.2
0.1
放出热量：Q3
A. 若在上述条件下反应生成2molSO3（s）的反应热为△H1，则△H1＞-197 kJ·mol-1
B. Q1=Q2=Q3="197" kJ
C. 甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数不相等
D. 达到平衡时，丙容器中SO2的体积分数最大
【答案】A
【解析】试题分析：乙、丙转化到左边，SO2、O2的物质的量分别为2mol、1mol，与甲中SO2、O2的物质的量对应相等，恒温恒容条件下，丙中Ar不影响平衡移动，故三者为完全等效平衡，平衡时SO2、O2、SO3的物质的量对应相等。A、固态转化为气态吸热，即生成固态三氧化硫放热少，所以若在上述条件下反应生成2molSO3（s）的反应热为△H1，则△H1＞-197 kJ·mol-1，A正确；B、由于平衡时二氧化硫物质的量相等，故参加反应二氧化硫的物质的量：甲＞乙=丙，因此放出热量：Q1＞Q3＝Q2＝78.8kJ，B错误；B、甲、乙、丙三容器温度相同，平衡常数相同，C错误；D、由于平衡均是等效的，则三氧化硫的体积分数相等，D错误，答案选A。
18.现有反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-43kJ/mol，在850℃时，K=1，今在某密闭容器中充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2、xmolH2，下列说法不正确的是（ ）
A. 900℃，该反应的平衡常数K<1
B. 850℃达到平衡时，通入CO，CO转化率将增大
C. 850℃时，若x=5.0，则起始时平衡向逆反应方向移动
D. 850℃时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则应满足0≤x<3
【答案】B
【解析】
【详解】A. 因为正反应为放热反应，所以将温度从850℃升高到900℃，平衡逆向移动，该反应的平衡常数K<1，A正确；
B. 850℃达到平衡时，通入CO，平衡正向移动，但CO转化率将减小，B错误；
C. 850℃时，该反应反应前后气体系数之和相等，可用物质的量代替物质的量浓度计算，若x=5.0，浓度商Qc=>1，平衡逆向移动，C正确；
D. 850℃时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则应满足最小值为0，
达平衡时的数值为最大极限值，平衡时K=，x=3，从而得出x的取值范围为
0≤x<3，D正确。
故选B。
第II卷（非选择题)
二、填空题
19.（1）将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下发生如下反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
①在反应体系中加入催化剂，该反应的反应热_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
②5分钟后达到平衡，测得N2为0．2 mol，H2为0．6 mol，NH3为0．2 mol。氮气的平均反应速率υ(N2)＝___________，H2的转化率为_____________（保留小数点后一位）。
③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是____________。
a．把气体的体积压缩至1L b．向容器中再充入惰性气体
c．改变反应的催化剂 d．液化生成物分离出氨
（2）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH＝akJ/mol，进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：
T/K
303
313
323
NH3生成量/（10－6mol）
4．8
5．9
6．0
此合成反应的a_________0。（填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】(1). 不变 (2). 0.01mol·L－1·min－1 (3). 33.3% (4). ad (5). 大于
【解析】
【分析】对于合成氨反应，欲增大反应物的转化率，可设法让平衡向正反应方向移动。具体方法为：加压、降温、把产物取走一部分、增大另一种反应物的浓度，但试图通过充入稀有气体让体系的总压强增大、加入催化剂、充入该反应物，都不能达到目的。
【详解】（1）①在反应体系中加入催化剂，不能提高反应物的转化率，该反应的反应热不变；
答案为：不变；
② N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
起始量 0.3 mol 0.9 mol 0
变化量 0.1 mol 0.3mol 0.2 mol
平衡量 0.2 mol 0.6 mol 0.2 mol
氮气平均反应速率υ(N2)＝ mol·L－1·min－1，
H2的转化率为；
答案为：0.01mol·L－1·min－1；33.3%
③a．把气体的体积压缩至1L，平衡正向移动，H2的转化率提高；
b．向容器中再充入惰性气体，虽然压强增大，但反应物与生成物的浓度没有发生改变，平衡不发生移动，H2的转化率不变；
c．改变反应的催化剂，能改变化学反应速率，但不能改变反应物的转化率；
d．液化生成物分离出氨，减小生成物浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大。
答案为：ad
（2）从表中数据可看出，升高温度，NH3的生成量增大，说明平衡正向移动，所以正反应为吸热反应，a大于0；答案为：大于
20.合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，反应原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。一种工业合成氨的简式流程图如下：
（1）①步骤Ⅱ中制氢气的原理如下：
a．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；K1
b．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；K2
则反应CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)；K=___________(用含K1、K2的代数式表示)。
②T1温度时，对于反应：CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)，向2 L的恒容密闭容器中通入一定量的CO和H2O(g)。若达到平衡后，反应放热Q kJ，保持其他条件不变，只是向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，则下列说法正确的是_____________。
a．CO的转化率将增大 b．达到新平衡时的反应热ΔH ＞ —Q
c．气体的密度将不变 d．H2O的体积分数增大
（2）将3 molH2和2 molN2充入某恒温恒压容器中，发生合成氨的反应：3H2(g) ＋N2(g) 2NH3(g)，达平衡时NH3的浓度为c mol·L-1。保持温度不变，按下列配比分别充入该容器，平衡后NH3的浓度不为c mol·L-1的是_________。
a．6 molH2 + 4 molN2
b．0.75 molH2 + 0.75 molN2 + 0.5 molNH3
c．3 molH2+ 1 molN2 + 2 mol NH3
（3）H2O2作为氧化剂在反应时不产生污染物被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答下列问题：
①定性分析：图甲可通过观察产生气泡的快慢的定性分析比较得出结论。有同学提出将FeCl3溶液改为Fe2(SO4)3溶液，你认为___________，（填合理或不合理）
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。检查该装置气密性的方法是：关闭A的活塞，将注射器活塞向外拉出一段后松手，过一段时间后看__________，实验中需要测量的数据是_________________。
【答案】(1). K1·K2 (2). ad (3). c (4). 合理 (5). 注射器活塞是否复原 (6). 生成40mL气体所需要的时间
【解析】
【分析】（1）①根据化学平衡常数的表达式分析；
②根据浓度对化学平衡的影响分析；
（2）根据恒温恒压下等效平衡的规律分析；
（3）比较不同催化剂对双氧水分解的催化效果时，采用控制变量法，排除阴离子的干扰；比较反应速率快慢，需测收集40mL气体所用时间。
【详解】（1）①a．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；K1 ①
b．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；K2 ②
将①+②得：CH4(g)＋2H2O(g) CO2(g)＋4H2(g)；
K==K1·K2，
答案为：K1·K2。
②a．向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，平衡正向移动，CO的转化率将增大，a正确；
b．向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，平衡正向移动，放出的热量增多，但达到新平衡时的反应热ΔH不变，b错误；
c．体积不变，但气体的质量增大，所以气体的密度将增大，c错误；
d．加入H2O，虽然平衡正向移动，但H2O的体积分数增大，d正确。
答案为：a d
（2）a．6 molH2 + 4 molN2，与3 molH2和2 molN2属于恒温恒压下的等效平衡，平衡后NH3的浓度为c mol·L-1；
b．将生成物全部转化为反应物，即为1.5 molH2 + 1 molN2，与3 molH2和2 molN2属于恒温恒压下的等效平衡，平衡后NH3的浓度为c mol·L-1；
c．将生成物全部转化为反应物，即为6molH2+ 2molN2，与3 molH2和2 molN2不属于等效平衡，平衡后NH3的浓度不为c mol·L-1；
答案为：c。
（3）①FeCl3溶液和CuSO4溶液不仅阳离子不同，而且阴离子不同，所以对H2O2分解速率的影响可能是阴离子不同引起的，为了探究阳离子不同对反应速率的影响，应控制阴离子相同，将FeCl3改为Fe2（SO4）3溶液合理；答案为：合理。
②检查该装置气密性方法是：关闭A的活塞，将注射器活塞向外拉出一段后松手，若装置不漏气，则导致锥形瓶压强减小，过一段时间后就会恢复原状；要比较催化效果，一种方法是可以看相同时间内产生的气体量，另一种方法是看产生相同量的气体所需的时间。对于此题来说，实验中需要测量的数据是生成40mL气体所需要的时间。
答案为：注射器活塞是否复原；生成40mL气体所需要的时间。
21.减少污染、保护环境是当前全世界最热门的课题，习近平主席在中共中央政治局第六次集体学习时强调，要清醒认识保护生态环境、治理环境污染的紧迫性和艰巨性。
（1）为了减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1；C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为__________。
②可以用含下列那些物质的洗涤剂来洗涤含SO2的烟气_________（填序号）：
a．Ca(OH)2 b．CaCl2 c．Na2CO3 d．NaHSO3
（2）CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
① M、N两点平衡状态下，容器中所有物质的总的物质的量之比为：n(M)总：n(N)总=____。
②若M、N、Q三点的平衡常数为KM、KN、KQ，则三者大小关系为_________。（用>,=,<表示）
（3）催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化硝化法中，用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则该反应离子方程式为________________。
②电化学降解NO3-的原理如前图所示，若总反应为4NO3-+4H+＝5O2↑+2N2↑+2H2O，则阴极反应式为___________________。
【答案】(1). C(s)+H2O(g) ＝ CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1 (2). a c (3). 5：4 (4). KM=KN>KQ (5). 2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O (6). 2 NO3－+12 H++10e－= N2↑+6H2O
【解析】
【分析】（1）①应用盖斯定律计算；②根据SO2的性质分析；
（2）根据温度、压强对化学平衡的移动的影响分析，注意化学平衡常数只受温度变化的影响；
（3）根据氧化还原反应中化合价升降守恒书写离子方程式，根据电解的原理分析作答。
详解】（1）①将反应编号，H2(g)＋O2(g)＝H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1（①）；C(s)＋O2(g)＝CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1（②），根据盖斯定律②-①得C(s)+H2O(g) ＝ CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1；答案为：C(s)+H2O(g) ＝ CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1；
②二氧化硫是酸性氧化物，所以具有酸性氧化物的通性能够与碱反应：SO2+Ca(OH)2 =CaSO3↓+H2O；二氧化硫的水溶液是亚硫酸所以也能够与碳酸钠反应：SO2+2Na2CO3+H2O=Na2SO3+2NaHCO3，CaCl2和NaHSO3都不吸收SO2，所以可以用氢氧化钙溶液和碳酸钠溶液做洗涤剂；答案选ac。
（2）①M点CO的转化率为0.5，则参加反应的CO为10mol×0.5=5mol，则M点平衡时，CO、H2、CH3OH物质的量依次为5mol、10mol、5mol，混合气体总的物质的量为5mol+10mol+5mol=20mol，
N点CO的转化率为0.7，则参加反应的CO为10mol×0.7=7mol，则N点平衡时，CO、H2、CH3OH物质的量依次为3mol、6mol、7mol，混合气体总的物质的量为3mol+6mol+7mol=16mol，
M、N两点时容器内总气体的物质的量之比n（M）总：n（N）总=20mol：16mol=5：4；
答案为：5：4；
②由图可知，K只与温度有关，M、N的温度相同，一定压强下，温度越高，CO的转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，Q的温度高于N点，平衡常数KM=KN>KQ；
答案为：KM=KN>KQ。
（3）①根据信息：用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强，即生成氢氧根离子，发生的反应为2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O；
答案为：2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O；
②根据装置图示可以看出，右端电极上发生得电子的还原反应，即为阴极，反应式为：2 NO3－+12 H++10e－= N2↑+6H2O；答案为：2 NO3－+12 H++10e－= N2↑+6H2O。
22.在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3(g) △H< 0。查阅资料知：SO3熔点16.83℃，沸点44.8℃。
（1）600℃时，在一容积为2 L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2，O2，SO3物质的量变化如图。
①据图判断，该反应处于平衡状态的时间是_______。
②计算600℃下，该反应的化学平衡常数 K=_______。
③据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是________________(用文字表达)。
（2）某化学研究学习小组用下图的装置组装设计了一个实验，以测定SO2转化为SO3的转化率，仪器的连接顺序是a→h→i→b→c→f→g→d→e。
①为提高SO2的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是____。
②在Ⅰ处用大火加热烧瓶时SO2的转化率会_______。(选填“增大”“不变”或“减小”)
③用n mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O2一段时间后，称得Ⅲ处增重 m g，则本实验中SO2的转化率为_____________。
【答案】(1). 15~20 min、 25~30min (2). 1.56 (3). 增大氧气的浓度（或物质的量） (4). 先加热Ⅱ处催化剂 (5). 减小 (6). ×100%
【解析】
【分析】（1）①根据化学平衡状态的特征分析；
②根据K的表达式和平衡时各物质的浓度计算；
③在SO2、O2、SO3物质的量的变化图中，20min时n(O2)突然增大，而此时SO2、SO3的物质的量不变，随后平衡正向移动，所以此时改变的条件应为增大O2的物质的量。
（2）I中制备SO2和O2的混合气，V装置干燥混合气，II装置实现二氧化硫的催化氧化，IV装置冷凝SO3，III装置吸收未反应的二氧化硫，据此分析结合反应特点解答。
【详解】（1）①据图判断，该反应处于平衡状态的时间是15~20min、25~30min；
答案为：15~20min、25~30min；
②600℃下，从图中可以看出，20min达平衡时，n(SO2)=0.16mol，n(O2)=0.08mol，n(SO3)=0.04mol，则浓度为c(SO2)=0.08mol/L，c(O2)=0.04mol/L，c(SO3)=0.02mol/L，
该反应的化学平衡常数 K=；
答案为：1.56；
③据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是增大氧气的浓度（或物质的量）；
答案为：增大氧气的浓度（或物质的量）。
（2）① 为提高SO2的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是先加热Ⅱ处催化剂；答案为：先加热Ⅱ处催化剂；
② 在Ⅰ处用大火加热烧瓶时，升高温度平衡逆向移动，导致SO2的转化率会减小；
答案为：减小；
③ n mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸反应，理论上生成SO2 n mol；Ⅲ处增重 m g，说明未反应的SO2为mg，参加反应的SO2的质量为(64n-m)g，实验中SO2的转化率为；答案为： 。
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