人教版必修2第二章化学反应与能量单元过关能力提升试题.docx
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人教版必修2第二章化学反应与能量单元过关能力提升试题
第二章化学反应与能量单元过关
（一）能力提升试题
一、选择题（共15小题）
1．如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。
下列有关该装置的说法正确的是（ ）
A．铜片为负极，其附近的溶液变蓝，溶液中有Cu2＋产生
B．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将改变
C．其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”
D．如果将稀硫酸换成柠檬汁，LED灯将不会发光
2．如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。
小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。
片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）（）
A．铁圈和银圈左右摇摆不定B．保持平衡状态不变
C．铁圈向下倾斜D．银圈向下倾斜
3.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。
化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）的能量。
已知白磷和P4O6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能（kJ/mol）:
P—P:
198,P—O:
360,
O＝O:
498,则反应P4（白磷）+3O2
P4O6的反应（ ）
A.放出1638kJ热量B.吸收1638kJ热量
C.放出126kJ热量D.吸收126kJ热量
4.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,总反应方程式为Ag2O+Zn+H2O
2Ag+Zn（OH）2,下列说法中不正确的是（ ）
A.原电池放电时,负极上发生反应的物质是Zn
B.负极发生的反应是Zn+2OH--2e-
Zn（OH）2
C.工作时,负极区溶液c（OH-）减小
D.溶液中OH-向正极移动,K+、H+向负极移动
5．纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。
有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。
关于该电池下列叙述不正确的是（ ）
A．正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
B．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应
C．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极
D．使用时溶液中电流的方向是由Ag2O极流向Zn极
6．据最近媒体报道，化学研究人员开发了一种可充电锌空气电池，这种电池的电解质溶液为KOH溶液，储电量是锂电池的五倍，而且更安全、更环保，其反应原理为2Zn＋O2＋4KOH＋2H2O
2K2Zn（OH）4。
下列说法正确的是（ ）
A．放电时，负极反应式为Zn＋2e－＋4OH－===Zn（OH）2↓
B．放电时，电路中通过4mol电子，消耗22.4L氧气
C．充电时，电解质溶液中OH－浓度逐渐增大
D．充电时，电解质溶液中K＋向正极移动，且发生氧化反应
7．某兴趣小组学生设计水果电池：
把锌片和铜片用导线连接好，然后将锌片和铜片平行插入新鲜西红柿中，再在导线中接一个灵敏电流表，指针发生偏转，将西红柿换成橘子后重新做实验，发现电流表指针没有发生偏转。
下列针对该组实验的说法正确的是（ ）
A．通过对比实验说明西红柿汁是电解质溶液而橘子汁是非电解质溶液
B．通过对比实验得出西红柿汁：
pH＜7，橘子汁：
pH＞7
C．用橘子探究原电池工作原理的实验不可能获得成功
D．通过对比实验说明构成原电池条件之一是两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路
8．氢氧燃料电池常用于航天飞船，由电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：
2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
当得到1.8kg饮用水时，电池内转移电子的物质的量为（ ）
A．1.8molB．3.6molC．100molD．200mol
9.在一密闭容器中充入一定量的H2和N2,经测定反应开始后3s末的v（H2）=0.3mol·L-1·s-1,则3s末NH3的浓度为（ ）
A.0.4mol·L-1B.0.6mol·L-1C.0.9mol·L-1D.1.2mol·L-1
10.CO和H2在一定条件下可以合成乙醇:
2CO（g）+4H2（g）
CH3CH2OH（g）+H2O（g）,下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是（ ）
A.CO全部转化为乙醇
B.正反应和逆反应的化学反应速率均为0
C.CO和H2以1∶2的物质的量之比反应生成乙醇
D.反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化
11.（2014河北衡水中学期中测试）肼（H2NNH2,结构式
）是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）:
为942、
为500、N—N为154,则断裂1molN—H键所需的能量（kJ）是（ ）
A.194B.391C.526.7D.658
12．甲：
在试管中加入1g粉末状大理石，加入4mol·L－1盐酸20mL（过量）；乙：
在试管中加入2g颗粒状大理石，加入4mol·L－1盐酸20mL（过量）；下列CO2生成体积（折算成标准状况）V（CO2）同反应时间t的关系曲线图合理的是（ ）
13.根据如图所示示意图，下列说法不正确的是（ ）
A．反应C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g），能量增加（b－a）kJ·mol－1
B．该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
C．1molC（s）和1molH2O（l）反应生成1molCO（g）和1molH2（g）吸收的热量为131.3kJ
D．1molC（s）、2molH、1molO转变成1molCO（g）和1molH2（g）放出的热量为akJ
14.根据下面的信息，下列叙述正确的是（ ）
H2O（g）
A．2molH2（g）跟1molO2（g）反应生成2molH2O（g）吸收能量为490kJ
B．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
C．1molH2（g）跟0.5molO2（g）反应生成1molH2O（l）释放能量为245kJ
D．2molH2O（g）的能量比2molH2（g）与1molO2（g）的能量之和低
15．对于放热反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，下列叙述正确的是（ ）
A．反应过程中的能量关系可用上图表示
B．1molZn的能量大于1molH2的能量
C．若将其设计为原电池，则锌作正极
D．若将其设计为原电池，当有32.5gZn溶解时，正极放出的气体一定为11.2L
二、非选择题（本题共4小题）
16.为了探究原电池的工作原理,某化学学习小组设计了一组实验,其装置如图所示:
回答下列问题:
（1）根据原电池原理填写下表:
装置序号
正极
负极反应式
阳离子移动方向
甲
乙
丙
丁
戊
（2）电极类型除与电极材料的性质有关外,还与________有关。
（3）根据上述电池分析,负极材料是否一定参加电极反应?
________（填“是”“否”或“不一定”）,请举例说明:
________________________________________。
（4）指出下列电池的放电过程中,电解质溶液酸碱性的变化:
甲________,丙________,戊________。
[填酸性（或碱性）增强（或减弱）]
17.科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。
近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子（就是H+）和水分子通过。
其工作原理的示意图如下:
请回答下列问题:
（1）该装置的能量转化形式为 。
（2）Pt（a）电极是电池的 极,Pt（b）电极发生 （填“氧化”或“还原”）反应。
（3）电解液中的H+向 极移动;向外电路释放电子的电极是 。
（4）电池的总反应方程式为 。
（5）如果该电池工作时消耗1molCH3OH,则电路中通过 mol电子。
（6）比起直接燃烧燃料产生电力,使用燃料电池有许多优点,其中主要有两点:
首先是燃料电池的能量转化率高,其次是 。
18．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
（1）某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL（标准状况）
100
240
464
576
620
①哪一时间段反应速率最大min（填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”），原因是。
②求3～4min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率（设溶液体积不变）。
（2）另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是（填字母）。
A．蒸馏水B．KCl溶液
C．KNO3溶液D．CuSO4溶液
（3）某温度下在4L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。
①该反应的化学方程式是。
②该反应达到平衡状态的标志是（填字母）。
A．Y的体积分数在混合气体中保持不变
B．X、Y的反应速率比为3∶1
C．容器内气体压强保持不变
D．容器内气体的总质量保持不变
E．生成1molY的同时消耗2molZ
③2min内Y的转化率为。
19．CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生产生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料。
（1）已知CH3OH（g）＋
O2（g）
CO2（g）＋2H2（g）的能量变化如图所示，下列说法正确的是（填字母）。
a．CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
b．H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1∶2
c．化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化
d．1molH—O键断裂的同时2molC===O键断裂，则反应达最大限度
（2）某温度下，将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c（O2）＝0.2mol·L－1,4min内平均反应速率v（H2）＝，则CH3OH的转化率为。
（3）CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH（电解质溶液）构成。
其中负极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO
＋6H2O。
则下列说法
正确的是（填序号）。
①电池放电时通入空气的电极为负极
②电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱
③电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子
参考答案及解析
1．答案 C
解析 锌片作负极，发生氧化反应，铜片作正极，发生还原反应，铜片上有气泡产生，故A错误；如果将锌片换成铁片，铁片依然作负极，电路中的电流方向不会发生改变，故B错误；其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”，故C正确；如果将稀硫酸换成柠檬汁，由于柠檬汁中含有柠檬酸，溶液呈酸性，LED灯也会发光，故D错误。
2．答案 D
解析 加入CuSO4溶液后，构成Fe—Ag原电池，Fe失电子作负极，质量减轻，Cu2＋在正极银圈上得电子，生成金属铜沉积在上面使其质量增加。
3.【解析】选A。
由反应方程式知,该反应的能量变化包括1molP4、3molO2断裂键吸收的能量和1molP4O6成键放出的能量。
由各物质的分子结构知1molP4含6molP—P键,3molO2含3molO＝O键,1molP4O6含12molP—O键,故断裂键吸收的总能量为198kJ×6+498kJ×3=2682kJ,形成键放出的总能量为360kJ×12=4320kJ,即该反应放出4320kJ-2682kJ=1638kJ的热量。
4.【解析】选D。
根据总反应方程式Ag2O+Zn+H2O
2Ag+Zn（OH）2分析化合价变化可
知,Zn在负极上失电子,Ag2O在正极上得电子,电解质溶液为KOH溶液,所以负极
反应为Zn+2OH--2e-
Zn（OH）2,正极反应为Ag2O+2e-+H2O
2Ag+2OH-。
在负极区,OH-被消耗,溶液碱性减弱,溶液中的OH-向负极移动,正极区生成OH-,溶液碱性增强。
5．答案 D
解析 由题意知，纽扣电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO，故Zn为负极、Ag2O为正极。
正极发生还原反应，电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，A项正确；Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应，B项正确；使用时Zn是负极，电子由Zn极经外电路流向正极，C项正确；使用时溶液中电流的方向（即内电路的电流方向）是由负极流向正极，即Zn极流向Ag2O极，溶液中是由离子导电的，D项不正确。
6．答案 C
解析 放电时，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn（OH）
，选项A错误；放电时，电路中通过4mol电子，则消耗标况下22.4L氧气，选项B错误；充电时，电解池阴极反应为Zn（OH）
＋2e－===Zn＋4OH－，电解质溶液中c（OH－）逐渐增大，选项C正确；充电时阳离子向阴极移动，即充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动且发生还原反应，选项D错误。
7．答案 D
解析 将西红柿换成橘子后重新做实验，电流表指针没有发生偏转，说明没有形成原电池，其原因是多方面的，因此不能说明西红柿汁是电解质溶液而橘子汁是非电解质溶液，A项错误；通过对比实验不能得出西红柿汁：
pH＜7，橘子汁：
pH＞7，B项错误；用橘子也可以探究原电池工作原理，C项错误；通过以上分析和实验现象说明构成原电池条件之一是两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路，D项正确。
8．答案 D
解析 由电池的正、负极反应可得出电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，每转移4mol电子，产生2molH2O，现n（H2O）＝100mol，则转移电子的物质的量为2×100mol＝200mol。
9.解析:
v（NH3）=v（H2）=×0.3mol·L-1·s-1=0.2mol·L-1·s-1;所以:
c（NH3）=v（NH3）·Δt=0.2mol·L-1·s-1×3s=0.6mol·L-1。
答案:
B
10.答案 D
解析 可逆反应的最大限度即化学平衡,对于可逆反应,反应不能进行到底,所以A项不正确;化学平衡为动态平衡,达到平衡时正、逆反应速率相等且不为0,B项不正确;C项不能说明正、逆反应速率相等,不正确。
11.解析:
由图示可知断裂1molN2H4与1molO2中化学键共吸收的热量为2752kJ-534kJ=2218kJ,设断裂1molN—H键所需的能量为xkJ,则154kJ+4xkJ+500kJ=2218kJ,x=391。
答案:
B
12．答案 D
解析 甲、乙试管中大理石的状态和质量不同，甲中1g粉末状的大理石，乙中2g颗粒状的大理石，产生气体的速率甲比乙快，产生气体的量乙是甲的2倍，因此甲曲线比乙曲线斜率大，乙曲线比甲曲线气体体积大，甲比乙先反应完，分析比较可知D项正确。
13.答案 C
解析 由图可知，该反应为吸热反应，反应的热化学方程式可表示为C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g） ΔH＝（b－a）kJ·mol－1，A项正确；该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B项正确；根据图像可知1molC（s）和1molH2O（g）反应生成1molCO（g）和1molH2（g）吸收的热量为131.3kJ，而1molH2O（l）变为1molH2O（g）时要吸收热量，因此1molC（s）和1molH2O（l）反应生成1molCO（g）和1molH2（g）吸收的热量大于131.3kJ，C项错误；由图可知，1molC（s）、2molH、1molO转变成1molCO（g）和1molH2（g）放出的热量为akJ，D项正确。
14.答案 D
解析 2molH2（g）跟1molO2（g）反应生成2molH2O（g）放出的能量为490kJ，A项不正确；化学反应中能量变化的大小与参加反应的反应物的质量成正比，B项不正确；1molH2（g）跟0.5molO2（g）反应生成1molH2O（g）释放能量为245kJ，C项不正确；2molH2（g）跟1molO2（g）反应生成2molH2O（g）的反应是放热反应，故2molH2O（g）的能量比2molH2（g）与1molO2（g）的能量之和低，D项正确。
C错误；只有温度不同，其他条件都相同，该方案可行，D正确。
15．答案 A
解析 根据能量守恒，则反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，锌和硫酸反应为放热反应，A项正确；反应物的总能量高于生成物的总能量，反应物和生成物均有两种，无法比较1molZn和1molH2的能量大小，B项错误；若将其设计为原电池，锌化合价升高，失电子，则锌作负极，C项错误；若将其设计为原电池，当有32.5gZn溶解时，消耗锌的物质的量为0.5mol，根据反应方程式可知生成0.5molH2，但气体所处状态未知，不能确定气体体积，D项错误；
16.【解析】
（1）电池甲:
在稀硫酸中,镁比铝活泼,镁为负极,发生氧化反应,铝为正极,H+在铝极上发生还原反应;
乙电池:
铁比铂活泼,铁为负极;
丙电池:
在氢氧化钠溶液中,铝与NaOH溶液反应,铝失去电子,发生氧化反应,Al3+与NaOH溶液反应生成AlO2-和水;
丁电池:
常温下,浓硝酸使铝钝化,铜溶解,铜为负极;
戊电池是燃料电池,氢气与氧气反应,氢气发生氧化反应,在碱溶液中生成水,氧气发生还原反应。
（2）通过比较甲、丙电池可知,电极都是铝、镁,由于电解质溶液不同,故电极名称不同,即电极类型与电极材料、电解质溶液都有关。
（3）大多数电池的负极材料参与反应发生氧化反应,燃料电池的负极材料不参与反应,可燃物如氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等在负极区发生氧化反应。
（4）根据溶液中离子参加反应情况判断溶液酸碱性的变化。
答案:
（1）
装置
序号
正极
负极反应式
阳离子
移动方向
甲
Al
Mg-2e-
Mg2+
铝极
乙
Pt
Fe-2e-
Fe2+
铂极
丙
Mg
镁极
丁
Al
Cu-2e-
Cu2+
铝极
戊
石墨
H2-2e-+2OH-
2H2O
石墨
（2）电解质溶液的性质
（3）不一定 上述五个原电池中,戊装置的负极材料没有参与反应,其他电池的负极发生了氧化反应
（4）酸性减弱 碱性减弱 碱性减弱
17.解析:
（2）a极通入燃料,燃料发生氧化反应,作负极;b极通入空气,空气中的氧气发生还原反应,作正极。
（3）燃料电池遵循原电池原理,负极发生失电子反应,生成阳离子,故阳离子向正极移动。
（5）CH3OH中碳的化合价为-2价,被氧化后变为+4价,消耗1molCH3OH,生成1molCO2,转移电子6mol。
答案:
（1）化学能转化为电能（2分）
（2）负（1分） 还原（1分）
（3）正极（或答成b极也行）（2分） a（2分）
（4）2CH3OH+3O2
2CO2+4H2O（4分）
（5）6（2分）
（6）对环境无污染（2分）
18．解析
（1）①在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min时间段中，产生气体的体积分别为100mL、140mL、224mL、112mL、44mL，由此可知反应速率最大的时间段为2～3min；原因是因该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，所以反应速率较快；②在3～4min时间段内，n（H2）＝0.112L/22.4L·mol－1＝0.005mol，消耗盐酸的物质的量为0.01mol，故v（HCl）＝
＝0.025mol·L－1·min－1。
（2）加入蒸馏水，及加入KCl溶液，H＋浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量，故A、B正确；C项，加入KNO3溶液，H＋浓度减小，因酸性溶液中有NO
，具有强氧化性，与Zn反应无氢气生成，错误；D项，加入CuSO4溶液，形成原电池，反应速度增大，且影响生成氢气的量，错误。
（3）①由图像可以看出，反应中X、Y的物质的量减少，应为反应物，Z的物质的量增多，应为生成物，当反应进行到5min时，Δn（Y）＝0.2mol，Δn（Z）＝0.4mol，Δn（X）＝0.6mol，则Δn（Y）∶Δn（Z）∶Δn（X）＝1∶2∶3，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则反应的方程式为3X（g）＋Y（g）
2Z（g）；
②X、Y的反应速率比为3∶1，随着反应的进行X、Y的反应速率比始终为3∶1，不能作为平衡状态的标志，故B错误；反应物和生成物均为气体，容器内气体的总质量保持不变，不能作为平衡状态的标志，故D错误；生成1molY的同时消耗2molZ均只能表示逆反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，无法判断反应达到平衡状态，故E错误；
③2min内X的转化率＝
×100%＝（1mol－0.9mol）÷1mol×100%＝10%。
19．答案
（1）cd
（2）0.8mol·L－1·min－1 64%
（3）②③
解析
（1）由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程，a项错误；平均反应速率之比等于化学计量数之比，H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2∶1，b项错误；化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化，c项正确；1molH—O键断裂的同时2molC==O键断裂，说明v正＝v逆，反应达到平衡，即反应达最大限度，d项正确。
（2）将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c（O2）＝0.2mol·L－1，说明氧气反应掉（2－0.2×2）mol＝1.6mol，根据浓度的变化量等于化学计量数之比，氢气生成6.4mol，则4min内平均反应速率v（H2）＝
＝0.8mol·L－1·min－1，
根据上述分析，反应掉甲醇3.2mol，则CH3OH的转化率为3.2÷5×100%＝64%。
（3）甲醇燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH（电解质溶液）构成，①电池放电时，氧气得电子，则通入空气的电极为正极，错误；②电池放电时，生成的CO2与KOH溶液反应生成碳酸钾，电解质溶液的碱性逐渐减弱，正确；③6.4g甲醇的物质的量为0.2mol，根据CH3OH－6e－＋8OH－===CO
＋6H2O，电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子，正确。
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