学年高中化学第二章化学反应与能量检测试题新人教版必修2.docx
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学年高中化学第二章化学反应与能量检测试题新人教版必修2
第二章 化学反应与能量
检测试题
（时间:
90分钟 满分:
100分）
选题表
知识点
题号（难易度）
燃料及能源
1
化学反应与能量变化
4,5,14（中）
原电池及其应用
3,6,8,12,18
化学反应速率与限度
7,10,13,15（中）,16（中）,19,20（中）
综合
2,9,11,17,21（中）
一、选择题（共16小题,每小题3分,共48分,每小题只有一个正确
选项）
1.为了高效解决化石燃料燃烧存在的问题,不需要研究的问题有（ A ）
A.杜绝化石燃料的使用,从源头上解决问题
B.减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术,提高燃料利用率的措施
C.防止燃料燃烧造成环境污染的方法
D.通过化学方法把化石燃料转化成洁净燃料
解析:
化石燃料是重要的能源,也是重要的工业原料,不可能完全杜绝化石燃料的使用,A符合题意;减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术,提高燃料利用率可以节约能源,能减少燃烧产物的排放,减轻大气污染,是需要研究的问题,B不符合题意;化石燃料燃烧会产生大气污染,研究防止燃料燃烧造成环境污染的方法,能高效解决化石燃料燃烧存在的问题,C不符合题意;把化石燃料转化成洁净燃料,可以减少有害物质的排放,是需要研究的问题,D不符合题意。
2.已知反应:
A（g）+B（g）
C（g）+D（g）的能量变化如图所示,下列说法正确的是（ C ）
A.若此反应过程中有电子转移,可设计成原电池
B.当A、B、C、D的浓度相同时,反应处于平衡状态
C.当A的消耗速率与C的消耗速率相同时处于平衡状态
D.该反应只有在加热条件下才能进行
解析:
由图像分析可知反应过程中反应物总能量低于生成物总能量,反应是吸热反应,而能设计成原电池的反应为放热的氧化还原反应,A错误;A、B、C、D的浓度大小决定于开始加入的反应物多少和反应程度,与反应是否达到平衡状态无关,B错误;A与C的化学计量数相同,所以当A的消耗速率与C的消耗速率相同时说明正、逆反应速率相等,反应处于平衡状态,C正确;某些吸热反应不需要加热也可以发生,如氢氧化钡晶体和铵盐发生的吸热反应,D错误。
3.如果用铁片和铜片构成柠檬电池,会发生的是（ B ）
A.铜片上发生反应:
Cu-2e-
Cu2+
B.铁片是负极,其质量逐渐减小
C.电流由铁片经导线流向铜片
D.柠檬中蕴含的电能转化为化学能
解析:
铜作正极,氢离子在铜上得到电子生成氢气,发生的反应为2H++2e-
H2↑,A错误;Fe为负极,失去电子而溶解,则铁片的质量减小,B正确;电流从正极铜流向负极铁,C错误;该电池工作时化学能转化为电能,D错误。
4.下列说法正确的是（ C ）
A.化学键的变化必然会引起能量变化,所以,能量变化也一定会引起化学变化
B.所有化学变化的能量都可以通过原电池转化为电能
C.所有化学变化一定遵循质量守恒和能量守恒
D.凡是需要加热的反应都是吸热反应
解析:
物质三态之间的转变也存在热量的变化,而物质三态之间的转变是物理变化,A不正确;只有自发进行的氧化还原反应才能通过原电池将化学能转变为电能,B不正确;化学反应中不仅质量守恒,能量也守恒,C正确;如氨的合成需要在高温下进行,但它却是释放能量的反应,反应条件与反应的热效应无关,D不正确。
5.某市电能的主要来源是火力发电。
下列关于火力发电过程中能量转化关系的描述,正确的是（ D ）
A.化学能转化成机械能再转化成电能
B.化学能转化成热能再转化成电能
C.化学能转化成机械能再转化成热能再到机械能
D.化学能转化成热能再转化成机械能再到电能
解析:
火力发电是通过煤、石油等燃料的燃烧,将燃料的化学能转化为热能（水的内能）,水蒸气膨胀做功转化为汽轮机的机械能,汽轮机带动发电机转动将机械能转化为电能,故选D。
6.下列装置能形成原电池且灵敏电流计发生偏转的是（ A ）
解析:
铁与氯化铁能发生自发的氧化还原反应,符合原电池的构成条件,A正确;B装置能形成原电池,但上端灵敏电流计不发生偏转,B错误;C装置中电极相同,不能构成原电池,C错误;D装置中乙醇是非电解质,不能构成原电池,D错误。
7.国际空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2
CH4+2H2O。
关于该反应的下列说法中正确的是（ A ）
①钌催化剂能加快该反应的速率
②升高温度能加快该反应的速率
③当达到一定限度时,CO2能100%转化为CH4
④当达到一定限度时,反应速率:
v（正）=v（逆）=0,反应停止
A.①②B.③④C.①③D.②④
解析:
①加入催化剂,可增大反应速率,正确;②升高温度,反应速率增大,正确;③为可逆反应,反应物不可能全部转化,错误;④达到平衡时,正、逆反应速率相等,但不为零,错误。
8.关于原电池的下列说法中正确的是（ B ）
A.在正极上发生氧化反应
B.化学性质较活泼的金属为负极
C.在外电路,电子流出的是正极
D.是由电能转化为化学能的装置
解析:
原电池中较活泼金属作负极,负极发生氧化反应,正极发生还原反应;原电池外电路中电子从负极流出经导线流向正极;原电池是化学能转化为电能的装置。
9.下列说法错误的是（ D ）
A.原电池是利用氧化还原反应将化学能转化成电能的装置
B.金属A与B用导线连接后插入稀硫酸中组成原电池时,A是正极,则B的金属性强于A
C.化学反应达到平衡状态时,只要条件不改变,各物质的浓度就不再改变
D.对于反应N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）,单位时间里每增加1molN2,同时增加3molH2,说明反应达到化学平衡状态
解析:
原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置,A正确;金属A与B用导线连接后插入稀硫酸中组成原电池时,A是正极,B是负极,所以B的金属性强于A,B正确;平衡标志是正、逆反应速率相等,各成分浓度不变,化学反应达到平衡状态时,只要条件不改变,各物质的浓度就不再改变,C正确;单位时间里每增加1molN2,同时增加3molH2,都体现的是逆向反应,未体现v（正）与v（逆）的关系,所以不一定是平衡状态,D错误。
10.在一定温度下,下列叙述是可逆反应A（g）+3B（g）
2C（g）达平衡时的特征的是（ B ）
①单位时间内生成amolA,同时生成3amolB
②A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
③单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB
④A、B、C的浓度不再变化
A.①②B.③④C.①②③④D.①③
解析:
①单位时间内生成amolA,同时生成3amolB,都反映的是逆反应方向,错误;②当体系达平衡状态时,A、B、C的分子数之比可能为1∶3∶2,也可能不是,与各物质的初始浓度及转化率有关,错误;③单位时间内消耗amolA等效于消耗3amolB,同时生成3amolB,所以正、逆反应速率相等,达平衡状态,正确;④A、B、C的浓度不再变化,说明正、逆反应速率相等,所以达平衡状态,正确。
故选B。
11.对于反应Zn（s）+H2SO4（aq）
ZnSO4（aq）+H2（g）,下列叙述不正确的是（ A ）
A.其反应物或生成物都能用来表示该反应的速率
B.反应过程中能量关系可用如图表示
C.若将该反应设计成原电池,锌为负极
D.若设计为原电池,当有32.5g锌溶解,标准状况下正极放出11.2L气体
解析:
锌是固体,一般不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。
12.有a、b、c、d四个金属电极,有关的化学装置、部分反应现象
如下:
实验
装置
实验
现象
a极质量减小,b极质量增加
b极有气体产生,c极无变化
d极溶解,c极有气体产生
电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（ A ）
A.d>a>b>cB.a>b>c>d
C.b>c>d>aD.a>b>d>c
解析:
a极质量减小,b极质量增加,可断定a作负极,说明活动性a>b;b极上有气体产生,c极无变化,说明活动性b>c;d极溶解,c极有气体产生,说明活动性d>c;电流从a极流向d极,则电子从d极流向a极,则活动性d>a,故可得活动性顺序为d>a>b>c。
13.一定温度下某容积不变的密闭容器中,发生反应:
C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）。
能够说明该反应一定达到化学平衡状态的是（ B ）
A.容器内H2O（g）、CO、H2物质的量相等
B.容器内气体的密度不再改变
C.生成nmolCO的同时生成nmolH2
D.v正（H2O）=v正（CO）
解析:
容器内H2O（g）、CO、H2物质的量相等,并不是不变,A错误;容器内气体的密度不再改变,说明气体的质量不变,反应达到平衡状态,B正确;生成nmolCO的同时生成nmolH2,都体现正反应方向,未体现正与逆的关系,C错误;v正（H2O）=v正（CO）,都体现正反应方向,未体现正与逆的关系,D错误。
14.下图表示化学反应过程中的能量变化,据图判断下列说法中合理的是（ A ）
A.500mL2.0mol·L-1HCl溶液和500mL2.0mol·L-1NaOH溶液的反应符合图1,且放出热量为ΔE1
B.500mL2.0mol·L-1H2SO4溶液和500mL2.0mol·L-1Ba（OH）2溶液的反应符合图2,且吸收热量为ΔE2
C.发生图1能量变化的任何反应,一定不需要加热即可发生
D.CaO、浓硫酸分别溶于水时的能量变化符合图1
解析:
图1表示放热反应,选项A是放热反应,故A合理;图2表示吸热反应,选项B是放热反应,故B不合理;一些放热反应需加热才能发生,故C不合理;浓硫酸溶于水虽然会放出热量,但不属于化学反应,故D不合理。
15.一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解,不同时刻测得生成O2的体积（已折算为标准状况）如下表:
t/min
0
2
4
6
8
10
V（O2）/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列说法不正确的是（溶液体积变化忽略不计）（ C ）
A.0～6min的平均反应速率v（H2O2）≈0.033mol/（L·min）
B.6～10min的平均反应速率v（H2O2）<0.033mol/（L·min）
C.反应至6min时,c（H2O2）=0.30mol/L
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
解析:
0～6min时间内,Δc（H2O2）=0.002mol÷0.01L=0.2mol/L,所以v（H2O2）=0.2mol/L÷6min≈3.3×10-2mol/（L·min）,A正确;随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率减慢,B正确;6min时,c（H2O2）=0.002mol÷0.01L=0.2mol/L,C不正确;6min时,H2O2分解率为
×100%=50%,D正确。
16.在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:
甲:
C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）
乙:
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）
现有下列状态:
①混合气体平均相对分子质量不再改变
②恒温时,气体压强不再改变
③各气体组成浓度相等
④反应体系中温度保持不变
⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍
⑥混合气体密度不变
⑦单位时间内,消耗水质量与生成氢气质量比为9∶1
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是（ D ）
A.①②⑤B.③④⑥
C.⑥⑦D.④⑤
解析:
由于乙反应前后气体的物质的量相等且都是气体,其平均相对分子质量始终不变,所以混合气体平均相对分子质量不变,无法判断乙反应是否达到平衡状态,故①错误;乙反应前后气体的物质的量相等,其压强始终不变,所以恒温时气体压强不变无法判断乙是否达到平衡状态,故②错误;各气体组成浓度相等,不能判断各组分的浓度不变,无法证明达到了平衡状态,故③错误;反应体系中温度保持不变,说明正、逆反应速率相等,达到了平衡状态,故④正确;断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍,说明正、逆反应速率相等,达到了平衡状态,故⑤正确;由于乙反应前后都是气体,且容器的容积不变,所以密度始终不变,无法判断乙是否达到平衡状态,故⑥错误;单位时间内,消耗水质量与生成氢气质量比为9∶1,即水与氢气的物质的量之比为1∶1,表示的都是正反应速率,无法判断正、逆反应速率相等,故⑦错误。
二、非选择题（共52分）
17.（9分）欲将反应2Fe3++Cu
Cu2++2Fe2+设计成原电池,该电池负极材料为 ,电解质溶液为 ,10min内该电池向外提供0.2mol电子,负极材料的质量变化为 ,假设该电解质溶液为1L,则以Fe3+浓度变化表示的该反应的速率为 。
解析:
根据电池反应式知,Cu失电子发生氧化反应,则Cu作负极,不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极,含有Fe3+的可溶性铁盐溶液为电解质溶液,如FeCl3溶液;负极反应式为Cu-2e-
Cu2+,Cu质量不断减少,根据转移电子与Cu的关系式得,消耗Cu的质量=
×
64g/mol=6.4g;正极反应式为Fe3++e-
Fe2+,根据转移电子与Fe3+的关系得,v（Fe3+）=
=0.02mol/（L·min）。
答案:
Cu FeCl3溶液 减少6.4g 0.02mol/（L·min）
18.（8分）燃料电池是利用燃料（如氢气、甲烷、一氧化碳等）与氧气反应,将化学能转变为电能的装置,通常用氢氧化钾溶液作为电解质溶液。
完成下列关于甲烷（CH4）燃料电池的填空:
（1）甲烷与氧气反应的化学方程式为 。
（2）已知燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH
K2CO3+3H2O,电池中有一极的电极反应为CH4+10OH--8e-
C
+7H2O,这个电极是燃料电池的 （填“正极”或“负极”）,另一电极上的电极反应式为
。
（3）随着电池不断放电,电解质溶液的碱性 （填“增强”“减弱”或“不变”）。
（4）通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率 （填“大于”“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。
解析:
由甲烷燃料电池的总反应式可知,甲烷中碳元素的化合价升高,失去电子发生氧化反应,通入甲烷的一极为负极,其电极反应式为CH4+10OH--8e-
C
+7H2O;通入氧气的一极为正极,氧气得到电子发生还原反应,其电极反应式为2O2+4H2O+8e-
8OH-。
由甲烷燃料电池的总反应式可知,该燃料电池持续放电时,溶液中氢氧根离子因参加反应而浓度减小,其碱性减弱。
燃料电池可最大限度地将化学能转化为电能,而燃料燃烧时,反应的化学能转化为热能和光能,所以甲烷燃料电池的能量利用率要大于甲烷燃烧的能量利用率。
答案:
（1）CH4+2O2
CO2+2H2O
（2）负极 2O2+4H2O+8e-
8OH- （3）减弱 （4）大于
19.（10分）在一定条件下,在4L容器中A、B两种物质间的转化反应中A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示,据图分析回答下列
问题:
（1）请问哪条曲线代表反应物 。
（2）该反应为可逆反应,请说明依据:
。
（3）反应开始至4min时,A的平均反应速率为 ,
此时v正 v逆（填“>”“<”或“=”）。
（4）8min时,反应是否达平衡状态?
（填“是”或“否”）。
（5）反应进行至4min时,反应物的转化率为 。
解析:
（1）反应物在反应过程中物质的量在减少,生成物在反应过程中物质的量在增加,由图像分析,A物质的量在减少为反应物,B物质的量在增加为生成物。
（2）可逆反应是指在同一条件下,既能向生成物方向进行,同时又能向反应物方向进行的反应,任何可逆反应中,反应到最后反应物的浓度不为零,由图像分析A、B最终浓度均不为零,反应物和生成物共存,为可逆反应。
（3）反应开始至4min时,A物质的量变化=0.8mol-0.4mol=0.4mol,A的平均反应速率为v=
=
=0.025mol/（L·min）。
4min时,A、B物质的量发生变化,说明未达到平衡,可逆反应在达到平衡前,正反应速率大于逆反应速率,所以此时v正>v逆。
（4）由图像分析可知,8min时,A、B物质的量不变,则反应达到平衡
状态。
（5）由图像分析,A物质的量在减少为反应物,反应进行至4min时,A减少0.8mol-0.4mol=0.4mol,转化率=
×100%=
×100%=50%。
答案:
（1）A
（2）反应到最后反应物的浓度不为零,且与生成物共存
（3）0.025mol/（L·min） >
（4）是 （5）50%
20.（11分）
（1）反应3A（g）+B（g）
2C（g）在三种不同的条件下进行反应,在同一时间内,测得的反应速率用不同的物质表示为①v（A）=
1mol/（L·min）、②v（C）=0.5mol/（L·min）、③v（B）=
0.5mol/（L·min）,三种情况下该反应速率由大到小的关系是
（用序号表示）。
（2）某温度时,在一个5L的恒容容器中,X、Y、Z均为气体,三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据填空:
①该反应的化学方程式为 。
②反应开始至2min,以气体Z表示的平均反应速率为 。
③反应达平衡时容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时 （填“大”“小”或“相等”,下同）,混合气体密度比起始时 。
④上述反应,在第2min时,X的转化率为 。
⑤将amolX与bmolY的混合气体发生上述反应,反应到某时刻各物质的量恰好满足:
n（X）=n（Y）=n（Z）,则原混合气体中a∶b= 。
解析:
（1）相同条件下,不同物质的化学反应速率与其计量数的比值越大该反应速率越大,①
=
=
mol/（L·min）、②
=
mol/（L·min）=0.25mol/（L·min）、③
=0.5mol/（L·min）,三种情况下该反应速率由大到小的关系是③>①>②。
（2）①根据图知,随着反应的进行,X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加,则X和Y是反应物、Z是生成物,同一可逆反应中同一段时间内各物质的物质的量变化量之比等于其化学计量数之比,
Δn（X）=（1.0-0.7）mol=0.3mol、Δn（Y）=（1.0-0.9）mol=0.1mol、
Δn（Z）=（0.2-0）mol=0.2mol,所以X、Y、Z的化学计量数之比=0.3mol∶0.1mol∶0.2mol=3∶1∶2,所以该反应方程式为3X（g）+Y（g）
2Z（g）。
②v（Z）=
=
=0.02mol/（L·min）。
③该反应方程式为3X（g）+Y（g）
2Z（g）,反应前后气体总质量不变,但物质的量减小,容器体积不变,根据Mr=
知,反应后混合气体相对分子质量增大,根据ρ=
知,反应前后混合气体密度不变。
④在第2min时,X的转化率=
×100%=30%。
⑤反应到某时刻各物质的量恰好满足:
n（X）=n（Y）=n（Z）,根据方程式知,参加反应的n（X）=1.5n（Z）,参加反应的n（Y）=0.5n（Z）,所以反应初始amol=n（Z）+1.5n（Z）=2.5n（Z）,bmol=n（Z）+0.5n（Z）=1.5n（Z）,所以a∶b=2.5n（Z）∶1.5n（Z）=5∶3。
答案:
（1）③>①>②
（2）①3X（g）+Y（g）
2Z（g）
②0.02mol/（L·min） ③大 相等
④30% ⑤5∶3
21.（14分）绿色氧化剂H2O2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。
Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。
在常温下按照下表所示的方案完成实验。
实验编号
反应物
催化剂
①
10mL2%H2O2溶液
无
②
10mL5%H2O2溶液
无
③
10mL5%H2O2溶液
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液
④
10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液
⑤
10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液
（1）实验①和②的目的是 。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。
资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。
为了达到实验目的,你对原实验方案的改进方法是
（填一种即可）。
（2）实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图1所示。
分析该图能够得出的实验结论是
。
Ⅱ.资料显示,某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。
为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。
请回答相关问题:
（1）①定性分析:
如图2可通过观察 ,
定性比较得出结论。
有同学提出将FeCl3溶液改为Fe2（SO4）3溶液更合理,其理由是 。
②定量分析:
用图3所示装置做对照实验,其他可能影响实验的因素均已忽略,实验中需要测量的数据是
。
（2）0.1gMnO2粉末加入50mLH2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图4所示。
解释反应速率变化的原因:
,
若溶液的体积保持50mL不变,则在前3分钟时H2O2的平均速率为 （保留两位有效数字,在标准状况下测定）。
解析:
Ⅰ.
（1）实验①和②H2O2的浓度不同,实验目的是探究浓度对反应速率的影响,但可能因H2O2性质稳定,反应速率太慢,现象不明显,可以给不同浓度的H2O2溶液提供相同的温度或催化剂,进行探究浓度对反应速率的影响实验。
（2）分析实验③、④、⑤表中的反应物和催化剂结合图像知,酸碱性环境影响反应速率。
实验④是酸性环境、实验⑤是碱性环境。
图像中实验⑤的反应速率最快,说明碱性环境能增大H2O2分解的速率;实验④的反应速率最慢,说明酸性环境能减小H2O2分解的速率。
Ⅱ.
（1）①反应产物有氧气,反应越快,产生气泡也就越快;两种催化剂中阴离子不同,不能排除是不是氯离子或是硫酸根离子的催化作用,故选用阴离子相同的试剂;②可以通过测量单位时间产生O2的体积或生成单位体积O2所需要的时间来衡量H2O2的分解速率。
（2）到3分钟时标准状况下共产生O250mL,n（O2）≈2.23×10-3mol,
n（H2O2）=2.23×10-3mol×2=4.46×10-3mol,
c（H2O2）=4.46×10-3mol/0.05L≈0.089mol/L,故v（H2O2）=
≈0.030mol/（L·min）。
答案:
Ⅰ.
（1）探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中）
（2）碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率
Ⅱ.
（1）①产生气泡的快慢 消除阴离子不同对实验的干扰
②单位时间生成O2的体积或生成单位体积O2所需要的时间
（2）随着反应的进行,浓度减小,反应速率减慢 0.030m
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