2023屆高考二輪總復習試題 化學（適用于山東、海南） 專題六　化學反應與能量

專題六化學反應與能量A組基礎鞏固練1.(2022北京豐臺區(qū)一模)依據(jù)圖示關系,下列說法不正確的是()A.ΔH2>0B.1molS(g)完全燃燒釋放的能量小于2968kJC.ΔH2=ΔH1-ΔH3D.16gS(s)完全燃燒釋放的能量為1484kJ2.(2022湖北省名校聯(lián)盟聯(lián)考)某Li-CuO二次電池以含Li+的有機溶液為電解質(zhì)溶液,放電時的工作原理為2Li+CuOLi2O+Cu。下列說法正確的是()A.放電時電子的流向:Li→電解質(zhì)溶液→CuOB.放電時,正極的電極反應式為CuO-2e-Cu+O2-C.充電時,Li與直流電源正極相連D.充電時,陽極的質(zhì)量減輕3.(2022廣東廣州一模)某學生設計了一種家用消毒液發(fā)生器,裝置如圖所示。下列說法錯誤的是()A.該消毒液的有效成分是NaClOB.通電時Cl-發(fā)生氧化反應C.通電時電子從陽極經(jīng)食鹽溶液流向陰極D.該裝置的優(yōu)點是現(xiàn)用現(xiàn)配4.(2022吉林長春一模)下列關于如圖所示轉(zhuǎn)化關系(X代表鹵素),說法正確的是()A.H2(g)+X2(g)2H(g)+2X(g)ΔH2<0B.生成HX(g)的反應熱與途徑有關,所以ΔH1≠ΔH2+ΔH3C.若X分別表示Cl、Br、I,則過程Ⅲ吸收的熱量依次增多D.Cl2(g)、I2(g)分別發(fā)生反應Ⅰ,同一溫度下的平衡常數(shù)分別為K1、K3,則K1>K35.(2022山東煙臺一模)電解法處理含有Cl-、NO3-的酸性廢水,其工作原理及電極b中鐵的化合物的催化機理如圖所示,H表示氫原子。下列說法錯誤的是(A.電極b接電源負極B.處理1molNO3-,電路中轉(zhuǎn)移C.HClO在陽極生成,電極反應式為Cl-+H2O-2e-HClO+H+D.H與NO3-反應的離子方程式為8H+NO3-+2H+NH6.(雙選)(2022湖南衡陽二模)自由基是化學鍵斷裂時產(chǎn)生的含未成對電子的中間體,活潑自由基與氧氣的反應一直是科研人員的關注點。HNO自由基與O2反應過程的能量變化如圖所示,下列說法正確的是()A.反應物的鍵能總和小于生成物的鍵能總和B.產(chǎn)物P1與P2的分子式、氧元素的化合價均相同C.該過程中最大正反應的活化能E正=+186.19kJD.相同條件下,Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率:v(P1)>v(P2)7.(2022廣東廣州一模)我國科學家研發(fā)了一種室溫下可充電的Na-CO2電池,示意圖如圖所示。放電時,Na2CO3與C均沉積在碳納米管中,下列說法錯誤的是()A.充電時,陰極的電極反應式:Na++e-NaB.充電時,電源b極為正極,Na+向鈉箔電極移動C.放電時,轉(zhuǎn)移0.4mol電子,碳納米管電極增重21.2gD.放電時,電池的總反應為3CO2+4Na2Na2CO3+C8.(2022浙江6月選考卷)通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2,電解示意圖如圖(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒,但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是()A.電極A為陰極,發(fā)生還原反應B.電極B的電極反應:2H2O+Mn2+-2e-MnO2+4H+C.電解一段時間后溶液中Mn2+濃度保持不變D.電解結束,可通過調(diào)節(jié)pH除去Mn2+,再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO39.(2022福建泉州二模)發(fā)展碳捕集與利用的技術,將CO2轉(zhuǎn)化為高附加值的化學品,實現(xiàn)CO2資源化利用,是一項重要的碳減排技術。(1)CO2電還原反應機理如圖1所示,由圖可知,催化劑選擇納米Au55(納米Au55指的是含55個原子的Au納米顆粒),理由是

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表示物種從催化劑表面解吸的是過程(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

圖1(2)電催化CO2還原制甲酸(HCOOH)圖2為電催化CO2還原生產(chǎn)HCOOH的示意圖,陽極的電極反應式為。標準狀況下,每處理22.4L的CO2氣體,可生成HCOOH的物質(zhì)的量為mol。

圖2B組能力提升練1.(2022吉林省吉林市二模)由N2O和NO反應生成N2和NO2的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()A.反應生成1molN2時轉(zhuǎn)移2mole-B.反應物能量之和大于生成物能量之和C.N2O與NO反應的化學方程式為N2O+NON2+NO2D.正反應的活化能大于逆反應的活化能2.(2022江蘇南通中學二模)煤燃燒的反應熱可通過以下兩個途徑來利用:a.先使煤與水蒸氣反應得到氫氣和一氧化碳,然后得到的氫氣和一氧化碳在充足的空氣中燃燒;b.利用煤在充足的空氣中直接燃燒產(chǎn)生的反應熱。這兩個過程的熱化學方程式如下:途徑a:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=Q1kJ·mol-1①H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH2=Q2kJ·mol-1②CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH3=Q3kJ·mol-1③途徑b:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH4=Q4kJ·mol-1④下列說法正確的是()A.ΔH3>0B.ΔH2+ΔH3>ΔH4C.Q1<0D.Q1+Q2+Q3<-Q43.(2022福建漳州二模)一種工藝簡單、低能耗的氫氣制備雙氧水的反應原理如圖所示。下列說法正確的是()A.反應①②③均為氧化還原反應B.反應①中有非極性鍵的斷裂和形成C.[PdCl4]2-能降低反應的活化能D.反應③中Pd的成鍵數(shù)目發(fā)生改變4.(2022福建廈門二模)我國科學家設計的Mg-Li雙鹽電池工作原理如圖所示,下列說法不正確的是()A.放電時,正極電極反應式為FeS+2e-+2Li+Fe+Li2SB.充電時,Mg電極連外接電源負極C.充電時,每生成1molMg,電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少24gD.電解液含離子遷移速率更快的Li+提高了電流效率5.(2022全國乙卷,12)Li-O2電池比能量高,在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來,科學家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時,光催化電極產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+),驅(qū)動陰極反應(Li++e-Li)和陽極反應(Li2O2+2h+2Li++O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是()A.充電時,電池的總反應Li2O22Li+O2↑B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關C.放電時,Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移D.放電時,正極發(fā)生反應O2+2Li++2e-Li2O26.(雙選)(2022湖南邵陽一模)甲醇通過催化氧化制取甲醛時,在無催化劑(圖中實線)和加入特定催化劑(圖中虛線)時均會產(chǎn)生甲醛,其反應中相關物質(zhì)的相對能量如圖所示。下列說法錯誤的是()A.無催化劑時,溫度升高,生成甲醛的正反應速率增大的程度比逆反應速率增大的程度大B.無催化劑時,生成CO比生成甲醛的活化能小C.該條件下CO2比CO的穩(wěn)定性強D.加入該催化劑可提高圖中各反應的速率,但不能改變反應的焓變7.(2022湖北武漢二模)甲酸脫氫可以生成二氧化碳,甲酸在催化劑Pd表面脫氫的反應歷程與相對能量的變化關系如圖所示。下列說法正確的是()A.在Ⅰ~Ⅳ中,Ⅲ生成Ⅳ的反應為決速步B.用HCOOD代替HCOOH反應,產(chǎn)物可能含有HD、D2和H2C.如將催化劑換成Rh,反應的焓變及平衡產(chǎn)率增大D.HCOOH在催化劑Pd表面脫氫反應的焓變?yōu)?4.1akJ·mol-18.(雙選)(2022山東濰坊一模)我國科學家研究化合物M(s)催化CO2氫化機理。由化合物M(s)生成化合物N(s)過程的機理和相對能量曲線如圖所示(已知1eV=1.6×10-19J)。TS1、TS2均為過渡態(tài)。下列說法錯誤的是()A.過渡態(tài)TS2比TS1更穩(wěn)定B.過程P→TS2為化合物M生成化合物N的決速步驟C.化合物M催化CO2氫化反應過程中一定有Fe—O的斷裂D.該過程的熱化學方程式為M(s)+CO2(g)N(s)ΔH=-11.63kJ·mol-19.(2022山東日照一模)相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極),可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法錯誤的是()A.a為電解池的陰極B.電池放電過程中,Cu(2)電極上的電極反應式為Cu-2e-Cu2+C.當電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時,1molSO42-D.電池從開始工作到停止放電,電解池理論上可制得120gNaOH10.(2022福建泉州三模)CO2加氫制化工原料對實現(xiàn)“碳中和”有重大意義。部分CO2加氫反應的熱化學方程式如下:反應Ⅰ:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH1=+35.2kJ·mol-1反應Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-24.7kJ·mol-1反應Ⅲ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3反應Ⅳ:CO2(g)+3H2(g)12CH3OCH3(g)+32H2O(g)ΔH回答下列問題:(1)已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH5=-483.6kJ·mol-1。CH3OH(g)+O2(g)HCOOH(g)+H2O(g)ΔH6=kJ·mol-1。

(2)我國科學家以Bi為電極在酸性水溶液中可實現(xiàn)電催化還原CO2,兩種途徑的反應機理如下圖所示,其中,TS表示過渡態(tài)、數(shù)字表示微粒的相對總能量。①途徑一,CO2電還原經(jīng)兩步反應生成HCOOH:第一步為CO2+e-+H+HCOO*(*表示微粒與Bi的接觸位點);第二步為。

②CO2電還原的選擇性以途徑一為主,理由是。

(3)目前,科研人員在研究CO2光電催化還原為甲醇的領域也取得了一定的進展,其原理如圖所示,則生成甲醇的電極反應式為

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參考答案專題六化學反應與能量A組基礎鞏固練1.B解析硫固體轉(zhuǎn)化為硫蒸氣的過程為吸熱過程,則焓變ΔH2>0,A正確;硫蒸氣的能量高于硫固體,則1mol硫蒸氣完全燃燒釋放的能量大于2968kJ,B錯誤;由蓋斯定律可知,焓變ΔH2+ΔH3=ΔH1,則焓變ΔH2=ΔH1-ΔH3,C正確;由題圖可知,16g硫固體完全燃燒釋放的能量為16g32g·mol-1×29682.D解析放電時,Li為負極,CuO為正極,電子的流向:Li→負載→CuO,A錯誤;放電時,正極的電極反應式為CuO+2e-+2Li+Cu+Li2O,B錯誤;放電時,Li為負極,充電時,Li與直流電源負極相連,為陰極,C錯誤;充電時,陽極的電極反應式為Cu-2e-+Li2OCuO+2Li+,Li+向陰極移動,陽極質(zhì)量減輕,D正確。3.C解析電解食鹽溶液會生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉,氯氣與氫氧化鈉反應生成次氯酸鈉,故該消毒液的有效成分為次氯酸鈉,A正確;通電時Cl-發(fā)生氧化反應生成氯氣,Cl元素的化合價由-1價變?yōu)?價,B正確;溶液中只有陰、陽離子,沒有電子,電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液,C錯誤;該裝置的優(yōu)點是現(xiàn)用現(xiàn)配,以防次氯酸鈉分解失效,D正確。4.D解析化學鍵的斷裂要吸熱,焓變大于0,即H2(g)+X2(g)2H(g)+2X(g)ΔH2>0,A錯誤;反應焓變與起始物質(zhì)和終態(tài)物質(zhì)有關,與變化途徑無關,則有ΔH1=ΔH2+ΔH3,B錯誤;途徑Ⅲ是形成化學鍵的過程,是放熱過程,Cl、Br、I的非金屬性逐漸減弱,和氫氣反應越來越微弱,故形成HCl、HBr、HI化學鍵所放出的能量逐漸減小,C錯誤;途徑Ⅰ生成HCl放出的熱量比生成HI的多,氯氣和氫氣化合更容易,兩反應的平衡常數(shù)分別為K1、K3,則K1>K3,D正確。5.B解析電極b上NO3-被還原生成NH4+,則電極b是陰極,接電源的負極,A正確;NO3-→NH4+,N元素化合價由+5價降低到-3價,則處理1molNO3-,電路中轉(zhuǎn)移8mole-,B錯誤;電極a是陽極,Cl-放電生成HClO,電極反應式為Cl-+H2O-2e-HClO+H+,C正確;據(jù)鐵的化合物的催化機理可知,NO3-、H+和H反應生成NH4+6.AD解析由題圖可知,反應物總能量大于生成物總能量,該反應為放熱反應,則參與反應的反應物總鍵能小于生成物的總鍵能,A正確;產(chǎn)物P1與P2的分子式均為HNO3,但產(chǎn)物P1結構中存在“—O—O—”,則產(chǎn)物P1中部分氧元素的化合價為-1價,而產(chǎn)物P2中氧元素的化合價為-2價,兩者氧元素的化合價不同,B錯誤;最大的正反應的活化能出現(xiàn)在由中間產(chǎn)物Z到過渡態(tài)Ⅳ時,即最大正反應的活化能E正=-18.92kJ·mol-1-(-205.11kJ·mol-1)=+186.19kJ·mol-1,C錯誤;相同條件下,反應所需的活化能越小,則反應的速率越快,由于到產(chǎn)物P1所需活化能更小,故反應速率更快,故v(P1)>v(P2),D正確。7.C解析根據(jù)題圖中變化可知,充電時,鈉離子轉(zhuǎn)化為鈉單質(zhì),化合價降低,鈉箔為陰極,陰極的電極反應式:Na++e-Na,A正確;充電時,碳納米管為陽極,與之相連的電極b為正極,鈉離子向鈉箔電極移動,B正確;放電時,碳納米管發(fā)生的電極反應式:3CO2+4e-+4Na+2Na2CO3+C,轉(zhuǎn)移0.4mol電子時,在碳納米管電極會生成0.2mol的Na2CO3和0.1mol的C,增重質(zhì)量為m=nM=0.2mol×106g·mol-1+0.1mol×12g·mol-1=22.4g,C錯誤;放電時,根據(jù)題圖中實線箭頭變化可知,電池的總反應為3CO2+4Na2Na2CO3+C,D正確。8.C解析電極B上Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2,錳元素化合價升高,失電子,則電極B為陽極,電極A為陰極,得電子,發(fā)生還原反應,A正確;電極B上Mn2+失電子轉(zhuǎn)化為MnO2,電極反應式為2H2O+Mn2+-2e-MnO2+4H+,B正確;電極A為陰極,LiMn2O4得電子,電極反應式為2LiMn2O4+6e-+16H+2Li++4Mn2++8H2O,依據(jù)得失電子守恒,電解池總反應為2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反應生成了Mn2+,Mn2+濃度增大,C錯誤;電解池總反應為2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,電解結束后,可通過調(diào)節(jié)溶液pH將Mn2+轉(zhuǎn)化為沉淀除去,然后再加入碳酸鈉溶液,從而獲得碳酸鋰,D正確。9.答案(1)納米Au55活化能降低更多,催化效果更好,反應速率更快Ⅲ(2)CH3OH-4e-+H2OHCOOH+4H+1.5解析(1)納米Au55活化能降低更多,催化效果更好,反應速率更快;表示物種從催化劑表面解吸的是過程Ⅲ。(2)催化CO2還原生產(chǎn)HCOOH陰極的電極反應式為CO2+2e-+2H+HCOOH,陽極的電極反應式為CH3OH-4e-+H2OHCOOH+4H+,標準狀況下,每處理22.4L的CO2氣體,陰極生成1molHCOOH,陽極產(chǎn)生0.5molHCOOH,故標準狀況下,每處理22.4L的CO2氣體,共產(chǎn)生1.5molHCOOH。B組能力提升練1.D解析N2O與NO反應的化學方程式為N2O+NON2+NO2,根據(jù)得失電子分析,N2O中N元素化合價由+1價轉(zhuǎn)化成0價,NO中N元素化合價由+2價轉(zhuǎn)化成+4價,反應生成1molN2,轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為2mol,A正確;反應物總能量大于生成物總能量,該反應為放熱反應,B正確;N2O與NO反應的化學方程式為N2O+NON2+NO2,C正確;209kJ·mol-1為正反應活化能,348kJ·mol-1為逆反應活化能,則正反應活化能小于逆反應活化能,D錯誤。2.D解析反應③CO生成CO2是放熱反應,則有ΔH3<0,A錯誤;反應①是吸熱反應,則Q1>0,C錯誤;據(jù)蓋斯定律可得:④=①+②+③,則有ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3,由于ΔH1>0,推知ΔH4>ΔH2+ΔH3,B錯誤;Q1、Q2、Q3、Q4之間的關系為Q4=Q1+Q2+Q3,其中Q1>0、Q4<0,而Q2、Q3<0,D正確。3.C解析反應③中沒有元素發(fā)生化合價變化,屬于非氧化還原反應,A錯誤;反應①中有非極性鍵的斷裂,但沒有非極性鍵的形成,B錯誤;[PdCl4]2-是反應的催化劑,能降低反應的活化能,C正確;反應③中Pd的成鍵數(shù)目都為4,沒有發(fā)生改變,D錯誤。4.C解析放電時Mg轉(zhuǎn)化為Mg2+,右側電極為負極,左側電極為正極,FeS得電子生成Fe和Li2S,電極反應式為FeS+2Li++2e-Fe+Li2S,A正確;充電時Mg2+轉(zhuǎn)化為Mg,被還原,為陰極,連接外接電源的負極,B正確;充電時陽極電極反應式為Fe+Li2S-2e-FeS+2Li+,每生成1molMg,消耗1molMg2+,轉(zhuǎn)移2mol電子,同時生成2molLi+,故電解質(zhì)質(zhì)量減少24g-2×7g=10g,C錯誤;電解液中含離子遷移速率更快的Li+,增強了導電性,提高了電流效率,D正確。5.C解析本題結合光催化充電過程,考查了Li-O2充電電池的工作原理。根據(jù)電子守恒,將陰極反應和陽極反應加和可得充電時總反應方程式:Li2O22Li+O2↑,A項敘述正確;根據(jù)題給信息,充電過程通過光照產(chǎn)生的電子和空穴實現(xiàn)光能轉(zhuǎn)化為電能,B項敘述正確;放電時,帶正電的Li+應向電池的正極移動,C項敘述錯誤;根據(jù)圖示,放電時正極上O2轉(zhuǎn)化為Li2O2,電極反應為2Li++2e-+O2Li2O2,D項敘述正確。6.AD解析甲醇催化氧化制取甲醛是放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,即生成甲醛的正反應速率增大的程度比逆反應速率增大的程度小,A錯誤;甲醇生成甲醛的峰值較大,生成CO的峰值較小,即無催化劑時,生成CO比生成甲醛的活化能小,B正確;CO2具有的能量比CO的低,則該條件下CO2比CO的穩(wěn)定性強,C正確;該催化劑能增大甲醇生成CO的活化能,降低甲醇催化氧化生成甲醛的活化能,因此該催化劑降低了甲醇生成CO的反應速率,增大了甲醇催化氧化生成甲醛的反應速率,D錯誤。7.B解析由題干反應歷程圖可知,Ⅰ轉(zhuǎn)化為Ⅱ,Ⅱ轉(zhuǎn)化為Ⅲ,Ⅲ轉(zhuǎn)化為Ⅳ的活化能分別為:44.7akJ·mol-1,14.2akJ·mol-1和27.8akJ·mol-1,活化能越大反應速率越慢,故在Ⅰ~Ⅳ中,Ⅰ生成Ⅱ的反應為決速步,A錯誤;根據(jù)HCOOH在Pd催化劑表面脫氫的反應歷程圖可知HCOOH中的兩個H原子被解離出來形成H2,則用HCOOD代替HCOOH,得到的產(chǎn)物為HD,也可能是兩個HCOOD分子一起被解離出來H和D重新結合為H2和D2,故還可能含有D2和H2,B正確;催化劑只能改變反應的活化能,從而改變反應速率,不影響化學平衡,即如將催化劑換成Rh,反應的焓變及平衡產(chǎn)率不變,C錯誤;由題干反應歷程圖可知,HCOOH在催化劑Pd表面脫氫反應的焓變?yōu)?14.1akJ·mol-1,D錯誤。8.AD解析據(jù)題圖可知TS1的能量比TS2的能量低,則TS1更穩(wěn)定,A錯誤;過程P→TS2為兩步反應中活化能較大的反應,為慢反應,為化合物M生成化合物N的決速步驟,B正確;M為催化劑,整個反應前后M的結構不會發(fā)生改變,對比M和N的結構特點可知,當N中Fe—O斷裂,重新連接H原子才能生成M,化合物M催化CO2氫化反應過程中一定有Fe—O的斷裂,C正確;題圖示為一個CO2分子反應的歷程,據(jù)題圖可知該過程能量變化ΔE=-11.63eV,當1molCO2參與反應時能量變化為-11.63×1.6×10-19J×6.02×1023≈-1.12×106J=-1120kJ,該反應的焓變ΔH=-1120k