2023届高考化学二轮复习化学反应与能量作业含答案

这是一份2023届高考化学二轮复习化学反应与能量作业含答案，共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
专题能力提升训练(六) 化学反应与能量
一、选择题(本题包括12小题，每小题只有一个选项符合题意)
1．(2022·青岛模拟)长征五号运载火箭搭载空间站“天和”核心舱发射升空。“天和”核心舱采用大面积可展收柔性太阳电池翼，为空间站中电解水提供电能。下列有关说法错误的是(　B　)
A．长征五号运载火箭采用液氧、液氢推进剂，降低了对环境的污染
B．太阳翼伸展机构关键部件采用的碳化硅是一种有机高分子材料
C．空间站中的O2由太阳能电池电解水得到，能量转化形式为：太阳能→电能→化学能
D．空间站中CO2和H2反应制得水，既解决了CO2的清除问题，又实现了水的循环利用
【解析】　氢气和氧气燃烧只生成水，降低了对环境的污染，A正确；碳化硅是一种无机非金属材料，B错误；空间站中的O2由太阳能电池电解水得到，太阳能电池板将太阳能转化为电能，水通电分解，电能又转化为化学能，C正确；人生存离不开水且呼吸生成二氧化碳，CO2和H2反应制得水，既解决了CO2的清除问题，又实现了水的循环利用，D正确。
2．(2022·榆林模拟)北京冬奥会火炬以氢气为燃料，主火炬首次采用“微火”方式。下列说法错误的是(　D　)
A．氢气燃烧火焰呈淡蓝色
B．氢气是清洁能源，燃烧产物对环境友好
C．主火炬采用“微火”方式体现了低碳理念
D．利用太阳能分解水制备氢气是放热反应
【解析】　氢气在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色，A正确；氢气是清洁能源，燃烧产物是水，对环境友好，B正确；冬奥会主火炬采用“微火”方式，这正是向世界展示中国的低碳环保理念，C正确；利用太阳能分解水制备氢气，是水的分解，属于吸热反应，D错误。
3．(2022·济南模拟)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的“清洁能源”，科学家研究在酸性条件下，用甲醇可合成二甲醚，反应历程中相对能量变化如图所示。

下列叙述错误的是(　B　)
A．循环过程中，催化剂参与了中间反应
B．该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为1.31kJ·mol－1
C．制约总反应速率关键步骤的基元反应方程式为
D．总反应方程式为2CH3OHCH3OCH3＋H2O
【解析】　整个过程中H＋是催化剂，先参与第一步反应，最后一步生成，故A正确；判断反应历程能垒时，注意纵坐标采用科学计数法，由图可知该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为131 kJ·mol－1，故B错误；决定总反应速率的是活化能或能垒最高的基元反应，由图可知，该基元反应为―→CH3OCH3＋H＋，故C正确；整个过程消耗甲醇，生成二甲醚和水，故总反应为2CH3OHCH3OCH3＋H2O，故D正确。
4．(2022·合肥模拟)某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。下列叙述错误的是(　C　)

A．该历程中HCHO中所有的C—H键均断裂
B．该过程的总反应为HCHO＋O2CO2＋H2O
C．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量
D．生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供
【解析】　反应HCHO→CO2，HCHO中所有的C—H键均断裂，A项正确；根据题干所示，反应物为HCHO和O2，生成物为CO2和H2O，HAP作催化剂，反应方程式为HCHO＋O2CO2＋H2O，B项正确；该反应与甲醛在氧气中燃烧：HCHO＋O2CO2＋H2O能量变化大致相同，甲醛燃烧为放热反应，故题中反应也为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；根据图示反应时HCHO中C—H键均断裂，连接O2提供的一个O原子形成CO2，则生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供，D项正确。
5．(2022·重庆模拟)环氧乙烷()可用作生产一次性口罩的灭菌剂。工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷，其原理是：2CH2===CH2(g)＋O2(g)2(g)　ΔH。已知下列两个反应：
①CH2===CH2(g)＋3O2(g)2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－1323kJ·mol－1；
②＋O2(g)2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－1218kJ·mol－1。
则ΔH为(　B　)
A．＋210kJ·mol－1 B．－210kJ·mol－1
C．－175kJ·mol－1 D．－105kJ·mol－1
【解析】　由盖斯定律可知，反应①×2－②×2得到反应：2CH2===CH2(g)＋O2(g)2(g)，则其焓变为(－1 323 kJ·mol－1)×2－(－1 218 kJ·mol－1)×2＝－210 kJ·mol－1。
6．(2022·浙江高考)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是(　C　)

A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋
C．电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
【解析】　由电解示意图可知，电极B上Mn2＋转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2＋失电子转化为了MnO2，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋===2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。
7．(2022·长春模拟)相比锂电池，钠电池具有性能稳定、安全性好等优点，且可循环使用，寿命较长，对环境较友好。如图是某钠离子二次电池工作原理示意图，电池反应为2NaFePO4F＋Na3Ti2(PO4)3===2Na2FePO4F＋NaTi2(PO4)3，下列说法错误的是(　B　)

A．充电时，N极接电源的负极
B．放电时，导线中每通过1mol电子，理论上M极质量减轻23g
C．放电时，N电极上的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋
D．理论上，该电池在充、放电过程中，溶液中的钠离子浓度始终不变
【解析】　由图示可判断，放电时Na＋向NaFePO4F电极方向移动，所以NaFePO4F电极为正极，充电时作阳极与外接电源正极相连，即M接电源正极，N接电源负极，A正确；根据总反应式，放电时，原电池的正极反应为NaFePO4F＋Na＋＋e－===Na2FePO4F，M极质量不会减轻，反而会增重，导线中每通过1 mol电子，理论上M极质量增重23 g，B错误；由总反应结合原电池正极反应可知，放电时负极N上的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，C正确；由图示知，NaFePO4F、Na2FePO4F、Na3Ti2(PO4)3、NaTi2(PO4)3均附着在电极材料上，充、放电时两极反应的Na＋生成与消耗的量相等，理论上溶液中的钠离子浓度不变，D正确。
8．(2022·合肥模拟)中国科学家设计出如图装置实现CO2的转化，可有效解决温室效应及能源问题，总反应为CO2＋NaClCO＋NaClO。忽略气体在溶液中的溶解及溶液的体积变化，下列叙述正确的是(　C　)

A．A极为太阳能电池的正极
B．电极Ⅱ的电极反应式为Cl－＋2e－＋H2O===ClO－＋2H＋
C．理论上转化44gCO2，左室溶液质量增重18g
D．电解结束后，电极Ⅱ所在电极室溶液的pH变小
【解析】　根据图示可知，反应原理为电解池原理，总反应为CO2＋NaClCO＋NaClO，则催化电极Ⅰ附近CO2被还原为CO，为电解池的阴极，催化电极Ⅱ附近NaCl转化为NaClO，为电解池的阳极，据此分析解答。催化电极Ⅰ附近CO2被还原为CO，为电解池的阴极，所以A极为电源的负极，A错误；电极Ⅱ附近NaCl转化为NaClO，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为Cl－－2e－＋H2O===ClO－＋2H＋，B错误；左室CO2被还原为CO，其电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，则理论上转化44 g CO2(1 mol)，左室溶液质量增加的是1 mol H2O的质量，为18 g，C正确；电解结束后，电极Ⅱ发生反应的离子方程式为Cl－－2e－＋H2O===ClO－＋2H＋，但生成的氢离子会通过质子交换膜迁移到左室，消耗水分子的同时，生成的次氯酸根离子会发生水解，使溶液显碱性，因此所在电极室溶液的pH会变大，D错误。
9．(2022·成都七中模拟)水系钠离子电池有成本低、寿命长、环保等诸多优势，未来有望代替锂离子电池和铅酸电池。一种水系钠离子电池放电和充电的工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是(　C　)

A．放电时，电极N上的电势高于电极M上的电势
B．充电时，TiO2光电极参与该过程
C．该交换膜为阴离子交换膜
D．放电时负极反应式为4S2－－6e－===S
【解析】　由图可知，放电时，电极N上I转化为I－，碘元素被还原，因此电极N为正极，电极M为负极，S2－在负极上被氧化为S，电极N上的电势高于电极M上的电势，A正确；充电时I－在TiO2光电极上失电子被氧化为I，因此充电时，TiO2光电极参与该过程，B正确；由图可知，交换膜允许钠离子自由通过，所以该交换膜为阳离子交换膜，C错误；放电时，电极M为负极，S2－在负极上被氧化为S，电极反应式为4S2－－6e－===S，D正确。
10．(2022·西南大学附中模拟)某科研团队首次发展了一种电化学驱动的环胺类化合物的去饱和β－酰基化反应。其反应原理为

＋2H2↑＋CO2↑，电源为氢氧燃料电池，装置图如下。下列有关说法不正确的是(　C　)

A．电解过程中H＋通过质子交换膜从左室进入右室

C．若氢氧燃料电池中消耗16gO2，则阴极区溶液质量减少2g
D．整个过程中主要能量转化形式依次为化学能→电能→化学能
【解析】　从电解反应方程式可以看出，左侧反应的中间产物失电子生成和CO2气体，则C1电极为阳极，C2为阴极。H＋为阳离子，应由阳极区向阴极区移动，所以电解过程中H＋通过质子交换膜从左室进入右室，A正确；在阳极，反应的中间产物失电子生成和CO2气体，则电极反应式为＋4H＋＋CO2↑，B正确；若氢氧燃料电池中消耗16 g O2，则线路中转移的电子的物质的量为×4＝2 mol，在阴极区发生反应4H＋＋4e－===2H2↑，但H＋由阳极通过质子交换膜迁移而来，所以阴极区溶液质量不变，C不正确；整个过程中主要能量从氢氧燃料电池产生，在氢氧燃料电池中，化学能→电能，在电解池中，电能→化学能，D正确。
11．(2022·广州模拟)为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如下图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法不正确的是(　D　)

A．蓄电时，碳锰电极为阳极
B．蓄电时，图中右侧电解池发生的总反应为2ZnO2Zn＋O2↑
C．放电时，每消耗1molMnO2，理论上有2molH＋由双极膜向碳锰电极迁移
D．理论上，该电化学装置运行过程中需要不断补充H2SO4和KOH溶液
【解析】　蓄电时即为电解池，Mn2＋失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极，A正确；蓄电时，右侧电解池中ZnO得电子生成Zn，电极反应式为ZnO＋2e－＋H2O===Zn＋2OH－，OH－失电子生成O2，电极反应式为4OH－－4e－===O2＋2H2O，发生的总反应为2ZnO2Zn＋O2↑，B正确；放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，每消耗1 mol MnO2，需要消耗4 mol H＋，但碳锰电极只生成2 mol正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出氢离子转移至左侧，因此理论上有2 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移，C正确；该电化学装置运行过程中H＋得电子生成H2，但实际过程为消耗了溶剂水，氢离子浓度增大，OH－失电子生成O2，但实际也消耗了溶剂水，氢氧根离子浓度同样增大，则不需要不断补充H2SO4和KOH溶液，D错误。
12．(2022·成都模拟)氢能被称为未来能源，利用乙醇来制取氢气涉及如下反应
反应Ⅰ：CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH1＝＋173.5kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.2kJ·mol－1
则1molCH3CH2OH(g)与H2O(g)作用生成CO(g)和H2(g)反应的ΔH为(　A　)
A．＋255.9kJ·mol－1 B．－255.9kJ·mol－1
C．＋132.3kJ·mol－1 D．－132.3kJ·mol－1
【解析】　CH3CH2OH(g)与H2O(g)作用生成CO(g)和H2(g)反应方程式Ⅲ为CH3CH2OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g)；由盖斯定律可知，Ⅰ－2×Ⅱ＝Ⅲ，则该反应的热化学方程式为CH3CH2OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(＋173.5 kJ·mol－1)－2×(－41.2 kJ·mol－1)＝＋255.9 kJ·mol－1。
二、非选择题(本题包括4小题)
13．(2021·广元模拟)碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如图：

ΔH＝＋88.6kJ·mol－1则M、N相比，较稳定的是 M　(用字母“M”或“N”表示)。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－238.6kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－akJ·mol－1，则a＜　238.6(填“＞”“＜”或“＝”)。
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，写出该反应的热化学方程式： 2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290 kJ·mol－1　。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质，将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1176kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1mol电子放出的热量为 98　kJ。
(5)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式：
①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝－24.8kJ·mol－1
②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH＝－47.2kJ·mol－1
③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋640.5kJ·mol－1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式： FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－218.0 kJ·mol－1　。
【解析】　(1)由M转化成N的热效应可知，M的总能量更低，能量越低越稳定，则较稳定的是M；
(2)CH3OH(l)的燃烧热是1 mol CH3OH(l)在足量氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时对应的焓变，甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量小，则a