D．元素W的最高价氧化物对应的水化物是强酸
答案 D
解析 X、Y、Z、W均为短周期元素，所以从它们在元素周期表中的位置可以得出Y元素在第二周期，Y的最外层电子数是其电子层数的3倍，可以推出Y是O元素，所以推测X为N，Z为S，W为Cl。
因此，O元素没有最高正价，A错误；单核阴离子的半径r（Z）>r（W）>r（Y），B错误；非金属性强弱顺序中Y>Z，故其氢化物稳定性Y>Z，C错误；W的最高价氧化物对应的水化物是高氯酸，是最强的含氧酸。
5．V、W、X、Y是元素周期表中短周期元素，在周期表中的位置关系如下图所示：
Y
V
X
W
Z为第四周期常见元素，该元素是人体血液中血红蛋白的组成金属元素。
V的最简单氢化物为甲，W的气态氢化物为乙，甲、乙混合时有白烟生成，甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，W与Z可形成化合物ZW3。
下列判断正确的是（ ）
A．原子半径：
X>Y>V>W
B．X、W的质子数之和与最外层电子数之和的比值为2∶1
C．甲、乙混合时所生成的白烟为离子化合物，但其中含有共价键
D．在足量的沸水中滴入含有16.25gZW3的溶液可得到0.1molZ（OH）3
答案 C
解析 根据V、W的气态氢化物的性质，可以推断甲为NH3、乙为HCl，则V为N，W为Cl，从而可以确定Y为C，X为Al；根据Z是人体血红蛋白中存在的金属元素，则Z为Fe。
选项A，原子半径X>W>Y>V，A项错误；选项B，Al、Cl的质子数之和为30，最外层电子数之和为10，二者之比为3∶1，B项错误；选项C，白烟为NH4Cl，是离子化合物，其中N、H之间的化学键是共价键，C项正确；选项D，沸水中加入FeCl3溶液得到的是Fe（OH）3胶体，该反应为可逆反应，溶液中的Fe3＋不可能完全转化为Fe（OH）3胶体，D项错误。
6．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示：
元素代号
X
Y
Z
W
原子半径/pm
160
143
70
66
主要化合价
＋2
＋3
＋5、＋3、－3
－2
下列叙述正确的是（ ）
A．Z的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能发生化合反应生成离子化合物
B．一定条件下，Z的单质与W的常见单质直接生成ZW2
C．Y的最高价氧化物对应水化物能溶于氨水
D．相同条件下，X、Y的单质分别与盐酸反应时，后者反应剧烈些
答案 A
解析 由化合价知W是O元素，Z是N元素，X、Y分别是Mg、Al元素。
HNO3与NH3化合生成NH4NO3，A正确；N2与O2直接反应只能得到NO，B错误；Al（OH）3不溶于氨水，C错误；镁比铝活泼，故镁与盐酸反应更剧烈些，D错误。
7.
X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的五种短周期主族元素。
其中只有Z是金属元素，W的单质是黄色固体，X、Y、W在周期表中的相对位置关系如图所示。
下列说法中正确的是（ ）
A．X、Z、W、Q四种元素的最高价氧化物对应的水化物均不可能显碱性
B．Y的简单阴离子比W的简单阴离子的还原性弱
C．X、W、Q的氢化物均可在Y的单质中燃烧
D．Z的氢化物的水溶液能与W的盐反应得到W的氢化物，说明非金属性Z>W
答案 B
解析 由W单质的颜色知W为硫元素，故Y是氧元素，X是碳元素，Q是氯元素，Z是钠、镁、铝三种元素中的一种，当Z是钠元素时，A错误；根据元素周期律知B正确；HCl不能与氧气反应，C错误；元素的非金属性强弱不能从氢化物与盐反应的角度进行分析，D错误。
8.
现有A、B、C、D、E五种元素，前四种短周期元素在周期表中的位置如图所示，D的主要化合价为－2、＋6，E2＋的质子数比D的质子数多4，下列说法正确的是（ ）
A．C可分别与A、E元素形成离子化合物
B．D可形成三种价态的酸
C．原子半径：
E>D>B>A>C
D．最常见气态氢化物的稳定性：
C>B>D>A
答案 B
解析 由D的主要化合价知D是硫元素，故E是钙元素，A、B、C分别为氮元素、氧元素、氟元素。
氟与氮元素形成的是共价化合物，A错误；硫元素可形成H2S、H2SO3、H2SO4三种酸，B正确；同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，所以原子半径：
E>D>A>B>C，C错误；H2S的稳定性比NH3的稳定性弱，D错误。
9．下图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图。
则下列说法正确的是（ ）
A．Z、N两种元素的离子半径相比，前者较大
B．X、N两种元素的气态氢化物的沸点相比，前者较低
C．由X与M两种元素组成的化合物不能与任何酸反应，但能与强碱反应
D．Z的氧化物能分别溶解于Y的氢氧化物和N的氢化物的水溶液
答案 D
解析 根据原子半径的递变规律，X为O，Y为Na，Z为Al，M为Si，N为Cl。
A项，离子半径：
Cl－＞Al3＋；B项，沸点：
H2O＞HCl；C项，SiO2既能与HF反应，也能与NaOH溶液反应；D项，Al2O3是两性氧化物，既可以和NaOH溶液反应，又能与HCl反应。
10．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子核外最外层电子数是次外层的2倍，Y的氟化物YF3分子中各原子均达到8电子稳定结构，Z是同周期中原子半径最大的元素，W的最高正价为＋7价。
下列说法正确的是（ ）
A．XH4的沸点比YH3的高
B．X与W形成的化合物和Z与W形成的化合物的化学键类型相同
C．Y离子的半径比Z离子的半径小
D．元素W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的强
答案 D
解析 X为C，Y为N，Z为Na，W为Cl。
A项，沸点NH3＞CH4；B项，CCl4中为共价键，NaCl中为离子键；C项，离子半径N3－＞Na＋；D项，酸性：
HClO4＞HNO3。
题组二 化学反应与能量变化
1．已知下列热化学方程式：
Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）
ΔH＝－24.8kJ·mol－1①
3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）
ΔH＝－47.2kJ·mol－1②
Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）
ΔH＝＋640.5kJ·mol－1③
则14gCO（g）与足量FeO（s）充分反应得到Fe（s）和CO2（g）时放出的热量为（ ）
A．218kJB．109kJ
C．54.5kJD．163.5kJ
答案 B
解析 若要计算相应的反应热，需要先利用盖斯定律求出CO（g）＋FeO（s）===Fe（s）＋CO2（g）的反应热。
根据盖斯定律将[（3×①－②）÷2－③]÷3可得到CO（g）＋FeO（s）===Fe（s）＋CO2（g） ΔH≈－218kJ·mol－1，由此可求出14gCO与足量FeO反应时放出的热量为109kJ。
2．某太空站中存在如图所示有关能量、物质间的转化关系，其中燃料电池用KOH溶液作为电解液。
下列说法不正确的是（ ）
A．向电解水系统中加入Na2SO4可增加溶液的导电性
B．燃料电池工作中，溶液中K＋、H＋移向正极
C．整个系统实现了物质的零排放及能量间的完全转化
D．该系统发生的总反应为2H2＋O22H2O
答案 C
解析 Na2SO4不参与电极反应，但可增大溶液中离子的浓度，从而可增加溶液的导电性，A正确；原电池工作时，正极得到电子，在电场力作用下，阳离子移向正极，B正确；不同形式能量间的转化率不可能达到100%，C错误；因还原剂只有H2，氧化剂只有O2，故D正确。
3．
电化学与现代人的生活密切相关，具备一定的电化学知识对于方便生产生活有很重要的意义。
某同学为了研究电化学原理设计了如右图所示的装置：
下列说法中不正确的是（ ）
A．X和Y不连接时，铜棒上会有金属银析出
B．X和Y用导线连接时，银棒上发生的反应为Ag＋＋e－===Ag
C．若X接直流电源的正极，Y接负极，Ag＋向银电极移动
D．无论X和Y是否用导线连接，铜棒均会溶解，溶液都从无色逐渐变成蓝色
答案 C
解析 X和Y不连接时，铜可以置换出银单质，A选项正确；X和Y用导线连接时，Ag作正极，Cu作负极，B选项正确；若X接直流电源的正极，Y接负极，Ag作阳极，Cu作阴极，Ag＋向铜电极移动，C选项错误；无论X和Y是否用导线连接，铜都会失去电子变成铜离子，D选项正确。
4．下列说法正确的是（ ）
A．用甲图装置电解精炼镁
B．用乙图装置验证试管中铁丝发生析氢腐蚀
C．用丙图装置构成铜锌原电池
D．用丁图装置对二次电池进行充电
答案 B
解析 Mg2＋在溶液中不放电，A项错；丙图是原电池装置和电解池装置的组合，若将铜条换成盐桥则形成铜锌原电池装置，C项错；丁图中当二次电池使用完后进行充电时，电池的正极应与外电源的正极相连，D项错。
5．电化学在日常生活中用途广泛，下图是镁—次氯酸钠燃料电池，电池总反应为Mg＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg（OH）2↓，下列说法不正确的是（ ）
A．镁电极是该电池的负极
B．惰性电极上发生氧化反应
C．正极反应式为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－
D．进料口加入NaClO溶液，出口为NaCl溶液
答案 B
解析 根据方程式知Mg是还原剂作负极，ClO－在惰性电极上得电子发生还原反应，生成Cl－。
6．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O
下列关于该电池工作时说法正确的是（ ）
A．甲池中负极反应为N2H4－4e－===N2＋4H＋
B．甲池溶液pH不变，乙池溶液pH减小
C．甲池中消耗2.24LO2，此时乙池中理论上最多产生12.8g固体
D．反应一段时间后，向乙池中加一定量CuO固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度
答案 D
解析 A项，甲池中原电池反应，对应的电极反应式是：
正极O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，错误；B项，甲池中因反应生成了水会使溶液的pH值减小，乙池中因反应生成了酸也会使溶液的pH值减小，错误；C项，消耗气体的体积没有指明是否处于标况，无法计算，错误；D项，乙池发生的是电解池反应，两极析出的分别是Cu和O2，因而加CuO后溶液能够复原，正确。
7．一种碳钠米管能够吸附氢气，可作充电电池（如下图所示）的碳电极，该电池的电解质为6mol·L－1KOH溶液，下列说法中正确的是（ ）
A．充电时将碳电极与电源的正极相连
B．充电时阴极发生氧化反应
C．放电时镍电极反应为NiO（OH）＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－
D．放电时碳电极反应为2H＋－2e－===H2↑
答案 C
解析 A项，碳纳米管能够吸附氢气，可作充电电池的碳电极，放电时作负极，发生氧化反应，所以充电时该电极应该与电源的负极相连，作阴极，错误；B项，充电时阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，错误；C项，放电时镍电极作正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为NiO（OH）＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，正确；D项，放电时碳电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，错误。
8．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。
其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法中不正确的是（ ）
A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极
B．阳极区pH增大
C．图中的b>a
D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2
答案 B
解析 A项，氢气在Pt（Ⅰ）极上生成，说明Pt（Ⅰ）为阴极，则X为负极，Y为正极，正确；B项，阳极区的SO、HSO在阳极被氧化为SO、H2SO4，酸性增强，pH减小，错误；C项，由于阴、阳离子交换膜的存在，使加进阳极区的硫酸的浓度小于阳极再生的硫酸的浓度，即b>a，正确；D项，阳极产品为硫酸，阴极产品有氢气和亚硫酸钠，正确。
9．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是（ ）
①CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g）
ΔH＝＋49.0kJ·mol－1
②CH3OH（g）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）
ΔH＝－192.9kJ·mol－1
下列说法正确的是（ ）
A．CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如下图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②推知反应：
CH3OH（l）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）的ΔH＞－192.9kJ·mol－1
答案 D
解析 A项，甲醇完全燃烧应生成H2O（l），错误；B项，图示为放热反应，而反应①为吸热反应，错误；C项，反应②为放热反应，错误；D项，CH3OH（l）===CH3OH（g） ΔH＞0，该项正确。
10．纳米Cu2O是一种用途广泛的光电材料，可用如图所示的两种电化学装置制备，下列有关说法正确的是（ ）
A．阳极的电极反应式均为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O
B．工作过程中两个装置内溶液的pH均减小
C．两个装置内阴离子均移向铜电极
D．开始时阴极上均有氢气生成
答案 C
解析 为得到纯净的Cu2O，Cu2O应在铜电极上生成，铜为阳极，阴离子移向阳极，C正确；右侧装置铜电极上的反应式为2Cu－2e－＋H2O===Cu2O＋2H＋，A错误；左侧铁电极上H＋放电，总反应式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，水被消耗导致NaOH浓度增大，pH增大，B错误；右侧装置开始时是Cu2＋在阴极放电，D错误。
11．下图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图，下列说法不正确的是（ ）
A．该装置将化学能转化为电能
B．电极b表面O2发生还原反应，其附近酸性增强
C．电极a表面的反应是SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
D．若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8∶15
答案 B
解析 该装置为原电池
负极（a）2SO2－4e－＋4H2O===8H＋＋2SO
正极（b）O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项正确；
B项，酸性应减弱，错误；C项正确；D项，2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，n（H2SO4）＝＝0.5mol，
＝＝，
正确。
12．1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠的方法制得钠：
4NaOH（熔融）4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠，反应原理为3Fe＋4NaOH2H2↑＋Fe3O4＋4Na↑。
下列有关说法中正确的是（ ）
A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极上发生的电极反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑
B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强
C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数相同
D.
目前常用电解熔融氯化钠的方法制钠（如图），电解槽中石墨为阳极，铁为阴极
答案 D
解析 由电解熔融NaOH的总反应式知，阳极上发生的反应为4OH－－e－===2H2O＋O2↑，A错；铁的还原性比钠弱，该反应的发生是利用平衡移动原理（钠的沸点低，形成气体而脱离反应体系），B错；由两个反应方程式知转移的电子数不相等，C错。
题组三 化学反应速率与化学平衡综合应用
1．CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH<0，将1molCO和1molH2O置于密闭容器中发生上述反应，其他条件不变的情况下，下列叙述正确的是（ ）
A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应放出的热量也随之改变
B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变
C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变
D．若将该反应设计成原电池，反应放出的热量不变
答案 B
解析 反应热只与始末状态有关，与反应路径无关，设计成原电池后化学能转变成电能，放出的热量减小。
2．对可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1，下列叙述正确的是（ ）
A．达到化学平衡时，若升高温度，则正反应速率减小，逆反应速率增大
B．若单位时间内消耗xmolN2，同时生成2xmolNH3，则反应达到平衡状态
C．达到平衡后，将容器体积减小为原来的一半，重新达到平衡后，c（NH3）变为原平衡时的2倍
D．若达到平衡时，共放出46.2kJ热量，则有1molNH3（g）生成
答案 D
解析 升高温度时，正逆反应速率均增大，A错误；B项表述的反应方向相同，所以不能作为到达平衡的标志，错误；C项达平衡时容器体积减小，压强增大，平衡会向正反应方向移动，重新平衡时c（NH3）大于原平衡的2倍，错误。
3．O3也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。
O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。
常温常压下发生反应如下：
反应① O3O2＋[O] ΔH>0 平衡常数为K1；
反应② [O]＋O32O2 ΔH<0 平衡常数为K2；
总反应：
2O33O2 ΔH<0 平衡常数为K
下列叙述正确的是（ ）
A．升高温度，K增大
B．K＝K1＋K2
C．适当升温，可提高消毒效率
D．压强增大，K2减小
答案 C
解析 总反应为放热反应，升高温度K值减小，A错；总反应可看作①＋②，则K＝K1·K2，B错，升高温度，反应①平衡向右移动，[O]浓度增大，C正确；压强不影响平衡常数，D错。
4．80℃时，2L密闭容器中充入0.40molN2O4，发生反应N2O4（g）2NO2（g） ΔH＝＋53kJ·mol－1，获得如下数据：
时间/s
0
20
40
60
80
100
c（NO2）/mol·L－1
0.00
0.12
0.20
0.26
0.30
0.30
下列判断正确的是（ ）
A．升高温度该反应的平衡常数K减小
B．20～40s内，v（N2O4）＝0.004mol·L－1·s－1
C．反应达平衡时，吸收的热量为15.9kJ
D．100s时再通入0.40molN2O4，达新平衡时N2O4的转化率增大
答案 C
解析 A项，正反应为吸热反应，升高温度，K值增大，错；B项，v（N2O4）＝×＝0.002mol·L－1·s－1，B错；C项，第80s时达平衡状态，转化N2O4的物质的量为0.3mol，吸收的热量Q＝0.3mol×53kJ·mol－1＝15.9kJ；D项再通入N2O4，相当于增大压强，平衡逆向移动，转化率减小。
5．
在容积一定的密闭容器中，置入一定量的NO（g）和足量C（s），发生反应C（s）＋2NO（g）CO2（g）＋N2（g），平衡状态时NO（g）的物质的量浓度c（NO）与温度T的关系如右图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该反应的ΔH>0
B．若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1C．在T2时，若反应体系处于状态D，则这时一定有v正D．在T3时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态C
答案 D
解析 温度升高，c（NO）浓度增大，平衡左移，正反应为放热反应，A、B均不正确；D点c（NO）较平衡状态大，即Qv逆，C错；由于碳固体参加反应，气体的密度是个变量，当密度不变时反应达到平衡状态，D项正确。
6．对于反应A2（g）＋2B2（g）2AB2（g）（正反应为放热反应），下列各图所表示的变化符合勒夏特列原理的是（ ）
答案 D
解析 随温度升高，正、逆反应速率均增大，该反应为放热反应，逆反应速率随温度升高增大的速度应比正反应速率增大的快，A项不符合；升高温度，平衡向逆反应方向移动，AB2的百分含量应减小，B项不符合；该反应为气体体积减小的反应，增大压强，AB2的百分含量应增大，C项不符合。
7．在容积可变的容器中发生化学反应mA（g）＋nB（g）pC（g），在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表所示：
压强/Pa
2×105
5×105
1×106
c（A）/mol·L－1
0.08
0.20
0.44
根据表中数据，下列判断正确的是（ ）
A．当压强从2×105Pa增加到5×105Pa时，平衡向左
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