四川省2023年高考化学模拟题汇编-05化学能与电能

这是一份四川省2023年高考化学模拟题汇编-05化学能与电能，共19页。试卷主要包含了单选题，原理综合题，工业流程题等内容，欢迎下载使用。
四川省2023年高考化学模拟题汇编-05化学能与电能

一、单选题
1．（2023·四川自贡·统考二模）劳动开创未来。下列劳动项目所对应的化学解释错误的是
选项
劳动项目
化学解释
A
工人浇注熔融钢水前对模具进行干燥
铁与水高温下会反应
B
医务人员用75%的乙醇对办公家具消毒
利用乙醇的强氧化性
C
食堂服务员用热的纯碱溶液洗涤餐具
纯碱能促进油脂水解
D
车间工人在电热水器内部加装镁棒
牺牲阳极的阴极保护

A．A B．B C．C D．D
2．（2023·四川自贡·统考二模）科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种新型储能氯流电池(如图)，其中电极a为NaTi2(PO4)3/Na3Ti2(PO4)3通过风力发电进行充电时，电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3；下列说法错误的是

A．放电时，电子的流向：电极a→输电网→电极b
B．充电时，电极b为阳极，发生氧化反应
C．放电时总反应：NaTi2(PO4)3+2NaClNa3Ti2(PO4)3+Cl2↑
D．充电时，每转移0.2mol电子，NaCl溶液质量减少11.7g
3．（2023·四川宜宾·统考二模）由乙烯制备2-氯乙醇(HOCH2CH2Cl)的原理为：CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。用铂(Pt)作电极电解KCl溶液制备2-氯乙醇的装置如下图所示。下列说法错误的是

A．Y连接电源的负极
B．电解时，K+通过阳离子交换膜从左侧移向右侧
C．理论上，制取1 mol 2-氯乙醇生成气体b的体积为11.2L (标准状况) 。
D．电解时，左侧溶液pH逐渐减小，右侧溶液pH逐渐增大
4．（2023·四川凉山·统考二模）化学和生活、社会发展息息相关。下列说法正确的是
A．将铬、锰加入普通钢中制成不锈钢，使钢铁制品永不生锈
B．核酸检测时用到的“拭子”由尼龙纤维制成，属于有吸附性的天然有机高分子材料
C．化石燃料脱硫与碳达峰、碳中和无关
D．广汉三星堆出土的青铜器深埋于地下而生锈，是因为发生了析氢腐蚀
5．（2023·四川凉山·统考二模）科学家设计了一种将苯酚(C6H5OH)氧化为CO2和H2O的原电池-电解池组合装置如图所示，已知羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。下列说法错误的是

A．高温下不利于该电池的使用
B．电池工作一段时间后， NaCl溶液浓度将降低
C．d电极的电极反应为：H2O-e-=·OH+H+
D．相同时间内，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为3：7
6．（2023·四川巴中·统考一模）锂离子电池应用广泛，某课题组使用纳米Si-C复合颗粒直接与锂接触，形成LixSi，将锂盐溶于三乙二醇二甲醚(TEGDME)作为电解液，与O2/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO2+2LixSixLi2O2+2Si，下列说法错误的是

A．该电池放电时，a为负极
B．放电时，当负极质量减少14g时，电解液中转移1molLi+
C．充电和放电过程，电解液中Li+浓度都不会改变
D．电池充电时，阳极的电极反应为Li2O2-2e-=O2↑+2Li+
7．（2023·四川成都·成都七中校考二模）一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气氧化还原液流电池结构如图所示。下列说法正确的是

A．膜a为阴离子膜，膜b为阳离子膜
B．充电时的总反应为：4OH-+2=4+O2+2H2O
C．放电时，左侧贮液室中含的多硫电解质减少
D．放电时，外电路通过2mol电子，理论上II室及右侧贮液器中的NaOH总共减少2mol
8．（2023·四川泸州·统考二模）一种高压可充电Zn−PbO2电池工作原理如图所示，通过复合膜ab与复合膜ba反向放置，分隔两室电解液，复合膜间是少量H2O，复合膜ab与ba交界处离子不能通过，复合膜中a膜是阳离子交换膜，b膜是阴离子交换膜。下列说法错误的是

A．放电时，K+穿过a膜移向复合膜ab间
B．放电时，复合膜ba间发生了H2O解离出H+和OH－的变化
C．充电时的总反应式为：PbSO4+=Zn+PbO2+2H2O+
D．充电时的阳极电极反应式为：PbSO4+4OH－−2e－=PbO2+ +2H2O
9．（2023·四川成都·成都七中校考二模）2022年诺贝尔化学奖授予了对点击化学和生物正交化学做出贡献的三位科学家。我国科学家在寻找新的点击反应砌块的过程中，意外发现一一种安全，高效合成化合物，其结构简式如图所示，其中X、Y、Z和W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素，下列说法正确的是

A．电解Z的简单氢化物的水溶液可制得Y单质
B．简单离子半径：W>Z>Y
C．简单氢化物的沸点：W>X
D．最高价含氧酸的酸性：Z>W
10．（2023·四川成都·校联考二模）FeCl3溶液吸收工业废气H2S后可通过电解装置实现再生，同时将酸性污水中的硝酸盐降解为无污染物质，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．惰性电极b为电解池的阳极
B．H+从b极区向a极区迁移
C．降解1mol，理论上吸收5molH2S
D．随着电解进行，阴极区的pH增大
11．（2023·四川成都·一模）某种电催化法以为催化电极合成腈类化合物和偶氮化合物，装置示意图如图。下列说法错误的是

A．左侧电极的电势比右侧的高，且发生氧化反应
B．阴极发生反应：
C．从右侧经过阴离子交换膜向左侧移动
D．每当合成得到，同时合成
12．（2023·四川绵阳·二模）pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)而确定待测溶液的pH。电池电动势E与待测溶液pH关系为： (E的单位为V，K为常数)。下列说法错误的是

A．计工作时，化学能转化为电能
B．玻璃电极玻璃膜内外的差异会引起电池电动势的变化
C．若玻璃电极电势比参比电极低，玻璃电极反应：
D．若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数

二、原理综合题
13．（2023·四川自贡·统考二模）CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径。其中CO2转换为CH3OH被认为是最可能利用的路径，该路径涉及反应如下：
反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ/mol
反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
请回答下列问题：
(1)若已知H2和CO的燃烧热，计算反应II的ΔH2，还需要的一个只与水有关的物理量为___________。
(2)在催化剂条件下，反应I的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS为过渡态)。

完善该反应机理中相关的化学反应方程式：OH*+H2(g)=___________；以TS3为过渡态的反应，其正反应活化能为___________eV。
(3)在恒温恒压下，CO2和H2按体积比1：3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应，测得相关数据如下表。
已知：①分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能：
②CH3OH的选择性=

1.8MPa260°C
CO2平衡转化率
甲醇的选择性
达到平衡时间(s)
普通反应器(A)
25.0%
80.0%
10.0
分子筛膜催化反应器(B)
a>25.0%
100.0%
8.0

①在普通反应器(A)中，下列能作为反应(反应I和反应II)达到平衡状态的判据是___________(填标号)。
A．气体压强不再变化   B．气体的密度不再改变。
C．v正(CO2)=3v逆(H2) D．各物质浓度比不再改变
②平衡状态下，反应器(A)中，甲醇的选择性随温度升高而降低，可能的原因是___________；在反应器(B)中，CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)，可能的原因是：___________。
③若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，反应I从开始到平衡态的平均反应速率v(CH3OH)=___________mol/s；反应II的化学平衡常数Kp(II)=___________(用最简的分数表示)；
(4)近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH，实现CO2的回收利用，其工作原理如图2所示。请写出Cu电极上的电极反应式：___________。

14．（2023·四川成都·成都七中校考二模）甲醇是一种基础有机化工原料，广泛应用于有机合成、医药、农药、染料、高分子等化工生产领域。利用二氧化碳合成甲醇，能有效降低二氧化碳排放量，为甲醇合成提供了一条绿色合成的新途径。
相关化学键的键能数据
化学键
C=O
H-H
C-H
C-O
H-O
键能E/(kJ·mol-1)
806
436
413
343
465

方法I：二氧化碳催化加氢制甲醇
在一定温度下，利用催化剂将CO2和H2合成CH3OH．已知各反应物、产物均为气体。回答下列问题：
(1)写出CO2和H2反应生成CH3OH和水的热化学方程式：___________。
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂条件下，将1molCO2和3molH2通入2L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200kPa)，反应物和产物的分压随时间的变化曲线如图所示。

若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，测得H2的体积分数为，
①此时用H2压强表示0-t1时间内的反应速率v(H2)=___________kPa·min-1若再向该容器中充入1molCO2和3molH2，平衡将___________(填正向，逆向或不)移动。
②t2时将容器体积迅速压缩为原来的一半，图中能正确表示压缩体积后CO2分压变化趋势的曲线是___________(用图中a、b、c、d表示)，理由___________。
若其它条件不变，T1°C时测得平衡体系的压强为plkPa；T2°C时，测得平衡体系的压强为p2kPa，若p1>p2，则T1___________T2(填“>”、“     或0.0145
(3)阳离子
(4)CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O

【详解】（1）CO2与H2反应生成CH3OH和H2O，ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=（806×2+436×3-413×3-343-465-465×2）kJ/mol=-57kJ/mol，热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，ΔH=-57kJ·mol-1。
（2）①初始时总压强为200kPa，气体总物质的量为4mol，t1时H2的体积分数为，设参与反应的H2有3xmol，则参与反应的CO2有xmol，生成甲醇xmol，生成H2Oxmol，，解得x=0.2mol，则此时气体总物质的量为3.6mol，总压强为180kPa，H2的分压为120kPa，则v(H2)=，再向容器中充入1molCO2和3molH2相当于增大压强，则化学平衡正向移动。
②t2时刻将容器体积压缩为原来的一半，CO2分压变为原来的2倍，压强增大化学平衡正向移动，CO2的分压比原来的2倍要小，故b曲线符合CO2分压变化趋势。该反应为放热反应，升高温度化学平衡逆向移动压强增大，T2时压强小于T1，说明T1>T2。
③平衡时气体总压强为180kPa，CO2、H2、CH3OH、H2O的分压分别为40kPa、120kPa、10kPa、10kPa，则Kθ==。
（3）从图中可知，TiO2电极为阴极，阳离子向电解质的阴极移动，则双极膜B侧为阳离子交换膜。
（4）TiO2电极上，CO2得电子结合H+生成CH3OH，电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O。
15．(1)     -1     PbSO4
(2)     粉碎阳极渣和黄铁矿、适当增大硫酸的浓度     适当升温等     将Fe2+氧化成Fe3+，以便除去
(3)酸度过高，F-与H+结合形成弱电解质HF，CaF2(S)Ca2+(aq)+2F- (aq)平衡右移
(4)     Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑     115.8
(5)Mn2+-2e- + 2H2O= MnO2+4H+

【分析】阳极渣(主要成分MnO2，杂质为Pb、Fe、Cu元素的化合物)，加入稀硫酸酸浸，产生硫酸铅为滤渣Ⅰ主要成分，及产生S；加入双氧水、氧化钙调节pH，除铁、铜，得到滤渣Ⅱ为氢氧化铁、氢氧化铜，再加入MnF2除钙，生成CaF2，再加入碳酸氢铵沉锰，得到碳酸锰；
【详解】（1）根据化合价法则，FeS2中硫元素为-1价，所以铁元素的化合价是+2价；
根据分析，滤渣I的成分除了S还有PbSO4；
（2）加快酸浸速率的措施粉碎阳极渣和黄铁矿、适当增大硫酸的浓度，适当升温等；
“除铁、铜”过程中加入H2O2的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，以便生成Fe(OH)3而除去；
（3）酸度过高，F-与H+结合形成弱电解质HF，CaF2(S)Ca2+(aq)+2F- (aq)平衡右移，故“除钙”时溶液酸度不宜过高，否则溶液中Ca2+沉淀不完全；
（4）硫酸锰与碳酸氢铵溶液混合反应生成碳酸锰和二氧化碳，“沉锰”时发生反应的离子方程式为: Mn2++2=MnCO3↓+H2O+CO2↑；
反应MnCO3(s) + 2OH-(aq)Mn(OH)2(s) +(aq)的平衡常数K=====115.8；
（5）用惰性电极电解酸性MnSO4溶液还可制备MnO2，其阳极上Mn2+失电子产生MnO2，电极反应式为Mn2+-2e- + 2H2O= MnO2+4H+。
16．(1)
(2)          与反应得到溴酸根离子，在合成Ⅲ中更多地生成溴酸钾与氯化镁分离，提高的纯度
(3)     反应体系中溶解度较小，析出沉淀     1.08     用饱和溶液沉淀速率更快或转化率(利用率)更高
(4)     蒸发结晶     趁热过滤
(5)          氯气氧化法

【分析】工业上用电解饱和食盐水生成氯气生产溴酸钾的工艺流程，分析流程可知，饱和食盐水电解生成氯气具有氧化性，在水中和溴单质反应生成溴酸和氯化氢，加入过量氧化镁和盐酸溴酸反应生成氯化镁和溴酸镁，过滤得到滤液中加入饱和氯化钾溶液，溴酸镁在饱和溶液中析出晶体，以此解答。
【详解】（1）用惰性电极电解 MgCl2溶液过程中，阳极2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极2H2O+2e-+Mg2+=H2↑+ Mg(OH)2↓， 总反应的离子方程式为。
（2）“合成I”发生反应是氯气在水溶液中氧化溴单质为溴酸，反应的化学方程式5Cl2+Br2+6H2O=2HBrO3+10HCl，Br元素化合价上升，该反应的还原剂是；依据流程分析可知，加入和溶液中反应得到溴酸根离子，在合成Ⅲ中更多地生成溴酸钾与氯化镁分离，提高的纯度。
（3）过量氧化镁和盐酸溴酸反应生成氯化镁和溴酸镁，加入饱和氯化钾溶液，反应体系中溶解度较小，析出沉淀，发生了复分解反应；降为时，即需要沉淀2×0.15mol/L×2-2×0.1mol/L=0.4mol，需要消耗0.4molKCl，此时溶液中剩余c(K+)=，需要加入KCl的物质的量n(K+)=0.34mol/L×2L+0.4mol=1.08mol；“合成III”实际中用饱和溶液而不用粉末的优点是：用饱和溶液沉淀速率更快或转化率(利用率)更高。
（4）氯化镁的溶解度随温度变化较大，可以通过重结晶的方法从溶液中获得氯化镁结晶，依次要经过蒸发结晶、冷却结晶操作。
（5）和反应生成、和KBr，Br元素化合价由0价上升到+5价，又由0价下降到-1价，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为： ；该方法中部分转化为KBr，氯气氧化法中全部转化为，所以原子经济性更高的是氯气氧化法。