2022年高三化学寒假综合测评（含答案）：05化学反应原理

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一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．有机物在燃烧过程中会释放出热能，为放热反应；相反，自然界由光合作用生成有机物的过程中需要吸收能量。研究表明，化学反应中的能量变化其本质是化学键的生成或断裂过程中分别会释放与吸收能量。如图表示反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的能量变化，下列有关说法中错误的是( )
A．图中的①是指吸收能量，②是指放出能量
B．图示说明反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)是一个吸热反应
C．图示说明化学键的形成与断裂是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因
D．③中a所指的数值为484
【解析】 A项，破坏化学键需要吸收能量，而生成化学键则会放出能量，对；B项，由2 ml H2(g)、1 ml O2(g)转化为4 ml H、2 ml O时将吸收1 368 kJ能量，而由4 ml H、2 ml O转变为2 ml H2O(g)时将放出1 852 kJ能量，放出的能量大于吸收的能量，最终反应是放热的，错；C项，化学反应中的能量变化，其主要原因为化学键断裂需要吸收能量，而形成化学键时则会放出能量，两者的能量差就是反应过程中的能量变化；D项，根据B项分析可知，放出的能量与吸收的能量差为484 kJ，则当2 ml H2(g)与1 ml O2(g)完全反应生成2 ml H2O(g)时，会放出484 kJ的热量，对。
【答案】 B
2．为探究NaHCO3、Na2CO3和盐酸(以下盐酸浓度均为1 ml·L－1)反应过程中的热效应，实验测得如下数据：
由此得出的结论正确的是 ( )
A．Na2CO3溶液与盐酸的反应是吸热反应
B．NaHCO3溶液与盐酸的反应是放热反应
C．20.0 ℃时，含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于25.1 ℃
D．20.0 ℃时，含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于16.2 ℃
【解析】 实验②④说明Na2CO3溶液与盐酸的反应是放热反应，A错误；实验①③说明NaHCO3溶液与盐酸的反应是吸热反应，B错误；由实验②可知，碳酸钠固体溶于水会放热，而C项缺少了这个放热的过程，因而放出的热量少于实验④，则温度低于25.1 ℃，该项正确；同理，由实验①③判断，D项错误。
【答案】 C
3．下列有关热化学方程式的书写及对应的表述均正确的是( )
A．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时，放出19.12 kJ热量。则Fe(s)＋S(s)===FeS(s) ΔH＝－95.6 kJ·ml－1
B．稀醋酸与0.1 ml·L－1 NaOH溶液反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
C．已知1 ml氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ，则水分解的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋285.5 kJ·ml－1
D．已知2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·ml－1，则可知C的燃烧热ΔH＝－110.5 kJ·ml－1
【解析】 9.6 g硫粉的物质的量为eq \f(9.6 g,32 g·ml－1)＝0.3 ml，11.2 g铁粉的物质的量为eq \f(11.2,56 g·ml－1)＝0.2 ml，故硫粉过量，以铁粉为依据计算1 ml铁粉参加反应放出的热量为eq \f(1,0.2)×19.12 kJ＝95.6 kJ，A项正确；醋酸为弱酸，醋酸与NaOH发生中和反应时，醋酸继续电离需要吸收热量，其焓变数值大于－57.3 kJ·ml－1，B项错误；2 ml水分解吸收的热量应为571 kJ·ml－1，C项错误；计算碳的燃烧热时生成物应为CO2(g)，D项错误。
【答案】 A
4．下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( )
A．Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应
B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C．N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应
D．Cu与浓H2SO4能反应，而不与稀H2SO4反应
【解析】 要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素，则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项B、D为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
【答案】 A
5．处于平衡状态的反应2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH>0，不改变其他条件的情况下合理的说法是( )
A．加入催化剂，反应路径将发生改变，ΔH也将随之改变
B．升高温度，正逆反应速率都增大，H2S分解率也增大
C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低
D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小
【解析】 催化剂能改变化学反应速率也能改变反应路径，但焓变与反应路径无关，A项错误；温度升高，正逆反应速率均增大，因ΔH>0，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B项正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆向反应是放热反应，会使体系温度升高，C项错误；体系中注入H2，平衡将向H2浓度降低的方向移动，但最终H2的浓度仍比原来的大，D项错误。
【答案】 B
6．在密闭容器中充入一定量的NO2，发生反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－57 kJ·ml－1。在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．a、c两点的反应速率：a＞c
B．a、b两点NO2的转化率：a＜b
C．a、c两点气体的颜色：a深，c浅
D．由a点到b点，可以用加热的方法
【解析】 该反应有气体参加和生成，增大压强反应速率增大，aⅡ
C．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C
D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数Ⅰc(NOeq \\al(－,3))>c(NOeq \\al(－,2))>c(OH－)>c(H＋)。
(5)NaNO2与NH4NO3溶液混合生成的无色无味的气体应为N2。这是由于NaNO2中＋3价的氮元素与NHeq \\al(＋,4)中－3价的氮元素发生反应NaNO2＋NH4NO3===NaNO3＋N2↑＋2H2O。
【答案】 (1)NaOH NH4NO3
(2)NH4NO3===NHeq \\al(＋,4)＋NOeq \\al(－,3)
(3)NOeq \\al(－,2)＋H2OHNO2＋OH－
(4)c(Na＋)>c(NOeq \\al(－,3))>c(NOeq \\al(－,2))>c(OH－)>c(H＋)
(5)NaNO2＋NH4NO3===NaNO3＋N2↑＋2H2O
19．(8分)(1) H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式_______________________________
______________________________________________________。
NaH2PO2为________(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显________(填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”)。
(2)下表列出了某冷轧厂排放的废水中各成分的含量及国家环保标准值的有关数据：
经某一工艺处理后的废水pH＝8，常温下，该废水中Zn2＋的浓度为________mg·L－1(常温下，Ksp[Zn(OH)2]＝1.2×10－17)，________(填“符合”或“不符合”)国家环保标准。
【解析】 (1)H3PO2是一元中强酸，只发生部分电离，所以其电离方程式用可逆号连接。NaH2PO2为次磷酸的正盐，水解显碱性。
(2)Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)，c(Zn2＋)＝Ksp[Zn(OH)2]/c2(OH－)，c(OH－)＝10－14/10－8＝10－6(ml·L－1)，代入表达式中，得c(Zn2＋)＝1.2×10－17/(10－6)2＝1.2×10－5(ml·L－1)，即1.2×10－5 ml·L－1×65×103 mg·ml－1＝0.78 mg·L－1，对照表中的数据知，c(Zn2＋)＜3.9 mg·L－1，故符合标准。
【答案】 (1)H3PO2H2POeq \\al(－,2)＋H＋ 正盐 弱碱性
(2)0.78 符合
20．(10分)常温下，10 mL pH均为2的HX、HY两种一元酸溶液，加水稀释过程中溶液的pH随溶液体积变化曲线如图所示。
请回答下列问题：
(1)在图中用曲线表示将10 mL pH＝2的盐酸加水稀释到1000 mL的过程中溶液pH变化趋势。
(2)物质的量浓度均为0.1 ml·L－1的NaX和NaY溶液，pH较小的是________，其中水的电离程度较大的是________。
(3)常温下，0.1 ml·L－1的HY溶液中加入等体积pH＝1的盐酸后，溶液的pH________(填“升高”或“降低”)，HY的电离程度________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)H2Z是一种二元弱酸，常温下，0.1 ml·L－1的H2Z溶液中加入等体积pH＝13的KOH溶液后，溶液的pH＜7，原因可能是_______________________________________________________。
【解析】 (1)盐酸为强酸，加水稀释100倍后，pH变为4。(2)由图知酸性HY＜HX，故NaX的pH小于NaY溶液；即X－的水解程度小于Y－，故NaY溶液中水的电离程度较大。(3)在HY溶液中加入盐酸，c(H＋)增大，溶液pH减小，而HY的电离受到抑制。(4)H2Z与KOH溶液反应后生成KHZ，既能电离又能水解；而pH＜7，说明HZ－电离程度大于水解程度。
【答案】 (1)
(2)NaX溶液 NaY溶液
(3)降低 减小
(4)HZ－的电离程度大于HZ－的水解程度
21．(10分)某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
(1)X极与电源的___________________________________
(填“正”或“负”)极相连，氢气从________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。
(2)离子交换膜只允许一类离子通过，则M为________(填“阴离子”或“阳离子”，下同)交换膜，N为________交换膜。
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)，则电池负极的电极反应式为____________________。
(4)若在标准状况下，制得11.2 L氢气，则生成硫酸的质量是________，转移的电子数为________。
【解析】 题图中左边加入含硫酸的水，暗示左边制硫酸，即OH－在阳极发生氧化反应，使左边溶液中H＋增多，为了使溶液呈电中性，硫酸钾溶液中的SOeq \\al(2－,4)通过M交换膜向左边迁移，即M为阴离子交换膜，由此推知X为阳极，与电源正极相连，B出口产生氧气，A出口流出硫酸；同理，右侧加入含KOH的水，说明右边制备KOH溶液，H＋在Y极发生还原反应，说明Y极为阴极，与电源负极相连，右边溶液中OH－增多，硫酸钾溶液中K＋向右迁移，N为阳离子交换膜。所以，C出口产生氢气，D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应式为2H2－4e－＋4OH－===4H2O。(4)n(H2)＝0.5 ml，2H＋＋2e－===H2↑，得电子为1 ml，X极的反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，根据电子守恒知，生成H＋的物质的量为1 ml，故生成0.5 ml H2SO4，m(H2SO4)＝49 g。
【答案】 (1)正 C (2)阴离子 阳离子 (3)H2－2e－＋2OH－===2H2O (4)49g 6.02×1023
22．(8分)化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法可用于治理水中硝酸盐的污染。
催化反硝化法中，H2能将NOeq \\al(－,3)还原为N2。25 ℃时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12。
①N2的结构式为________。
②上述反应离子方程式为_______________________________，
其平均反应速率v(NOeq \\al(－,3))为___________________ml·L－1·min－1。
③还原过程中可生成中间产物NOeq \\al(－,2)，写出3种促进NOeq \\al(－,2)水解的方法______________________________________。
【解析】 ①N2电子式为∶N⋮⋮N∶，结构式为N≡N。②反应中碱性增强，故应有OH－生成，根据得失电子守恒有：5H2＋2NOeq \\al(－,3)——N2＋OH－，据电荷守恒有：5H2＋2NOeq \\al(－,3)——N2＋2OH－，最后由元素守恒得5H2＋2NOeq \\al(－,3)eq \(=====,\s\up14(催化剂))N2＋2OH－＋4H2O。③水解的离子方程式为NOeq \\al(－,2)＋H2OHNO2＋OH－，据“越热越水解、越稀越水解”，可知加热或加水稀释能促进水解；另外，降低生成物浓度，也可促进水解。
【答案】 ①N≡N ②2NOeq \\al(－,3)＋5H2eq \(=====,\s\up14(催化剂),\s\d5( ))N2＋2OH－＋4H2O 0.001 ③加酸，升高温度，加水序号
35 mL试剂
固体
混合前
温度/℃
混合后
温度/℃
①
水
2.5 g NaHCO3
20.0
18.5
②
水
3.2 g Na2CO3
20.0
24.3
③
盐酸
2.5 g NaHCO3
20.0
16.2
④
盐酸
3.2 g Na2CO3
20.0
25.1
t ℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
0.01 ml·L－1的溶液
X
Y
Z
W
pH
12
2
8.5
4.5
冷轧含锌
废水水质
经处理后的水国
家环保标准值
Zn2＋浓度/(mg·L－1)
≤800
≤3.9
pH
1～5
6～9
SOeq \\al(2－,4)浓度/(mg·L－1)
≤23 000
≤150