高考化学二轮复习专题六化学反应与能量含答案

这是一份高考化学二轮复习专题六化学反应与能量含答案，共15页。试卷主要包含了8 kJ·ml-1等内容，欢迎下载使用。

专题六　化学反应与能量
A组　基础巩固练
1.(2022北京丰台区一模)依据图示关系,下列说法不正确的是(　　)

A.ΔH2>0
B.1 mol S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJ
C.ΔH2=ΔH1-ΔH3
D.16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ
2.(2022广东梅州第一次质检)化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是(　　)
A.废旧电池回收处理的目的之一是防止电池污染环境
B.可通过电解NaCl溶液制取金属Na
C.燃料电池、硅太阳能电池都利用了原电池原理
D.镀锡铁表面有划损时,仍能保护铁不受腐蚀
3.(2022广东广州一模)某学生设计了一种家用消毒液发生器,装置如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.该消毒液的有效成分是NaClO
B.通电时Cl-发生氧化反应
C.通电时电子从阳极经食盐溶液流向阴极
D.该装置的优点是现用现配
4.(2022广东茂名五校联盟第三次联考)氢能是21世纪有发展潜力的清洁能源之一。已知:H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,下列有关说法正确的是(　　)
A.H2的燃烧过程中热能转化为化学能
B.反应H2O(g)12O2(g)+H2(g)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1
C.1H2、2H2互为同位素
D.10 g 2H2O中含有中子的物质的量为5 mol
5.(2022广东粤港澳大湾区二模)铝—空气电池因成本低廉、安全性高,有广阔的开发应用前景。一种铝—空气电池放电过程示意如图,下列说法正确的是(　　)

A.a为正极,放电时发生氧化反应
B.放电时OH-往b电极迁移
C.电路中每转移4 mol电子,消耗22.4 L氧气
D.该电池负极电极反应为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O
6.(2022湖南衡阳二模)自由基是化学键断裂时产生的含未成对电子的中间体,活泼自由基与氧气的反应一直是科研人员的关注点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.反应物的键能总和大于生成物的键能总和
B.产物P1与P2的分子式、氧元素的化合价均相同
C.该过程中最大正反应的活化能E正=+186.19 kJ
D.相同条件下,Z转化为产物的速率:v(P1)>v(P2)
7.(2022广东广州一模)我国科学家研发了一种室温下可充电的Na-CO2电池,示意图如图所示。放电时,Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中,下列说法错误的是(　　)

A.充电时,阴极的电极反应式:Na++e-Na
B.充电时,电源b极为正极,Na+向钠箔电极移动
C.放电时,转移0.4 mol电子,碳纳米管电极增重21.2 g
D.放电时,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C
8.(2022浙江6月选考卷)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2,电解示意图如图(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(　　)

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
9.(2022广东韶关二模)氨气是重要的化工原料,广泛应用于化工、轻工、制药、合成纤维等领域。
(1)一定条件下,Haber法工业合成氨反应的能量变化如图所示(ad表示被催化剂吸附,反应历程中粒子均为气态):

该条件下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=　　　　　　　。 
(2)我国科学家合成了一种新型的Fe-SnO2催化剂,用该催化剂修饰电极,可实现室温条件下电催化固氮生产氨和硝酸,原理如图所示:

①电解时双极膜中的H2O解离为H+和OH-,H+向　　　　(填“a”或“b”)室移动。 
②写出阳极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
B组　能力提升练
1.(2022吉林省吉林市二模)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.反应生成1 mol N2时转移2 mol e-
B.反应物能量之和大于生成物能量之和
C.N2O与NO反应的化学方程式为N2O+NON2+NO2
D.正反应的活化能大于逆反应的活化能
2.(2022江苏南通中学二模)煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用:a.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳,然后得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧;b.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热。这两个过程的热化学方程式如下:
途径a:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=Q1 kJ·mol-1①
H2(g)+12O2(g)H2O(g)　ΔH2=Q2 kJ·mol-1②
CO(g)+12O2(g)CO2(g)　ΔH3=Q3 kJ·mol-1③
途径b:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH4=Q4 kJ·mol-1④
下列说法正确的是(　　)
A.ΔH3>0
B.ΔH2+ΔH3>ΔH4
C.Q1<0
D.Q1+Q2+Q3<-Q4
3.(2022广东茂名一模)粗银中含有Cu、Pt等杂质,用电解法以硝酸银为电解质提纯银。下列说法正确的是(　　)
A.粗银与电源负极相连
B.阴极反应式为Ag++e-Ag
C.Cu、Pt在阳极区中沉积
D.电解液中Ag+浓度先增大后减小
4.(2022福建厦门二模)我国科学家设计的Mg-Li双盐电池工作原理如图所示,下列说法不正确的是(　　)

A.放电时,正极电极反应式为FeS+2e-+2Li+Fe+Li2S
B.充电时,Mg电极连外接电源负极
C.充电时,每生成1 mol Mg,电解质溶液质量减少24 g
D.电解液含离子迁移速率更快的Li+提高了电流效率
5.(2022全国乙卷,12)Li-O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li++e-Li)和阳极反应(Li2O2+2h+2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　)

A.充电时,电池的总反应Li2O22Li+O2↑
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时,正极发生反应O2+2Li++2e-Li2O2
6.(2022广东惠州一模)N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是(　　)

A.总反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2
B.为了实现转化,需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2O2+
C.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
D.总反应的ΔH=-226 kJ·mol-1
7.(2022湖北武汉二模)甲酸脱氢可以生成二氧化碳,甲酸在催化剂Pd表面脱氢的反应历程与相对能量的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.在Ⅰ~Ⅳ中,Ⅲ生成Ⅳ的反应为决速步
B.用HCOOD代替HCOOH反应,产物可能含有HD、D2和H2
C.如将催化剂换成Rh,反应的焓变及平衡产率增大
D.HCOOH在催化剂Pd表面脱氢反应的焓变为14.1a kJ·mol-1
8.(2022广东韶关二模)我国科学家设计了一种表面锂掺杂的锡纳米粒子催化剂s-SnLi实现安培级CO2电合成甲酸盐,同时释放电能,实验原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.放电时,正极电极周围pH升高
B.充电时,阴极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-
C.使用催化剂Sn或者s-SnLi均能有效减少副产物CO的生成
D.使用Sn催化剂,中间产物更不稳定
9.(2022广东佛山二模)有机物电极材料具有来源丰富、可降解等优点,一种负极材料为固态聚酰亚胺—水系二次电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.充电时有机电极发生了氧化反应
B.充电时每转移2 mol e-,右室离子数目减少2 mol
C.放电时负极电极反应为

D.将M+由Li+换成Na+,电池的比能量会下降
10.(2022福建泉州三模)CO2加氢制化工原料对实现“碳中和”有重大意义。部分CO2加氢反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)　ΔH1=+35.2 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-24.7 kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH3
反应Ⅳ:CO2(g)+3H2(g)12CH3OCH3(g)+32H2O(g)　ΔH4
回答下列问题:
(1)已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH5=-483.6 kJ·mol-1。
CH3OH(g)+O2(g)HCOOH(g)+H2O(g)
ΔH6=　　　　　　　　　 kJ·mol-1。 
(2)我国科学家以Bi为电极在酸性水溶液中可实现电催化还原CO2,两种途径的反应机理如下图所示,其中,TS表示过渡态、数字表示微粒的相对总能量。

①途径一,CO2电还原经两步反应生成HCOOH:第一步为CO2+e-+H+HCOO*(*表示微粒与Bi的接触位点);第二步为　  。 
②CO2电还原的选择性以途径一为主,理由是　  。 
(3)目前,科研人员在研究CO2光电催化还原为甲醇的领域也取得了一定的进展,其原理如图所示,则生成甲醇的电极反应式为   　。 




参考答案

专题六　化学反应与能量
A组　基础巩固练
1.B　解析 硫固体转化为硫蒸气的过程为吸热过程,则焓变ΔH2>0,A正确;硫蒸气的能量高于硫固体,则1 mol硫蒸气完全燃烧释放的能量大于2 968 kJ,B错误;由盖斯定律可知,焓变ΔH2+ΔH3=ΔH1,则焓变ΔH2=ΔH1-ΔH3,C正确;由题图可知,16 g硫固体完全燃烧释放的能量为16 g32 g·mol-1×2 968 kJ·mol-1=1 484 kJ,D正确。
2.A　解析 废旧电池含有大量重金属,回收处理可防止电池污染地下水和土壤,A正确;电解纯净的NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,B错误;燃料电池利用了原电池原理,但硅太阳能电池是直接将太阳能转化成电能,没有利用原电池原理,C错误;镀锡铁破损后发生电化学腐蚀,因Fe比Sn活泼,Fe作原电池的负极被腐蚀,D错误。
3.C　解析 电解食盐溶液会生成氯气、氢气和氢氧化钠,氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠,故该消毒液的有效成分为次氯酸钠,A正确;通电时Cl-发生氧化反应生成氯气,Cl元素的化合价由-1价变为0价,B正确;溶液中只有阴、阳离子,没有电子,电子不能经过电解质溶液,C错误;该装置的优点是现用现配,以防次氯酸钠分解失效,D正确。
4.D　解析 H2的燃烧是将化学能转化为热能,A错误;燃烧热的定义为1 mol纯物质生成稳定的化合物(水为液态水)时放出的热量,即反应H2O(l)12O2(g)+H2(g)的ΔH=+285.8 kJ·mol-1,B错误;同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子之间的互称,而1H2、2H2是由不同原子组成的氢气单质,不互为同位素,C错误;10 g 2H2O中含有中子的物质的量为10 g20 g·mol-1×(2×1+8)=5 mol,D正确。
5.D　解析 根据题图可知:在a电极Al失去电子被氧化为AlO2-,所以a电极为负极,放电时失去电子发生氧化反应,A错误;放电时OH-往负极区移动,对于该电池来说,移向a电极,B错误;题干未指明气体所处的外界条件,故不能根据转移电子数目确定消耗的氧气的体积,C错误;在a电极Al失去电子产生Al3+,Al3+与溶液中的OH-反应产生AlO2-,则负极的电极反应为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O,D正确。
6.D　解析 由题图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,则参与反应的反应物总键能小于生成物的总键能,A错误;产物P1与P2的分子式均为HNO3,但产物P1结构中存在“—O—O—”,则产物P1中部分氧元素的化合价为-1价,而产物P2中氧元素的化合价为-2价,两者氧元素的化合价不同,B错误;最大的正反应的活化能出现在由中间产物Z到过渡态Ⅳ时,即最大正反应的活化能E正=-18.92 kJ·mol-1-(-205.11 kJ·mol-1)=+186.19 kJ·mol-1,C错误;相同条件下,反应所需的活化能越小,则反应的速率越快,由于到产物P1所需活化能更小,故反应速率更快,故v(P1)>v(P2),D正确。
7.C　解析 根据题图中变化可知,充电时,钠离子转化为钠单质,化合价降低,钠箔为阴极,阴极的电极反应式:Na++e-Na,A正确;充电时,碳纳米管为阳极,与之相连的电极b为正极,钠离子向钠箔电极移动,B正确;放电时,碳纳米管发生的电极反应式:3CO2+4e-+4Na+2Na2CO3+C,转移0.4 mol电子时,在碳纳米管电极会生成0.2 mol的Na2CO3和0.1 mol的C,增重质量为m=nM=0.2 mol×106 g·mol-1+0.1 mol×12 g·mol-1=22.4 g,C错误;放电时,根据题图中实线箭头变化可知,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,D正确。
8.C　解析 电极B上Mn2+转化为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;电极B上Mn2+失电子转化为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;电解池总反应为2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,电解结束后,可通过调节溶液pH将Mn2+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。
9.答案 (1)-92 kJ·mol-1
(2)①a　②N2-10e-+6H2O2NO3-+12H+
解析 (1)根据题意,0.5 mol N2(g)、1.5 mol H2(g)的总能量比1 mol NH3(g)的能量高46 kJ,该条件下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1。
(2)①a电极氮气得电子生成氨气,a是阴极,b电极氮气失电子发生氧化反应生成硝酸,b是阳极,电解时双极膜中的H2O解离为H+和OH-,H+向a室移动。
②阳极氮气失电子发生氧化反应生成硝酸,电极反应式为N2-10e-+6H2O2NO3-+12H+。
B组　能力提升练
1.D　解析 N2O与NO反应的化学方程式为N2O+NON2+NO2,根据得失电子分析,N2O中N元素化合价由+1价转化成0价,NO中N元素化合价由+2价转化成+4价,反应生成1 mol N2,转移电子物质的量为2 mol,A正确;反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,B正确;N2O与NO反应的化学方程式为N2O+NON2+NO2,C正确;209 kJ·mol-1为正反应活化能,348 kJ·mol-1为逆反应活化能,则正反应活化能小于逆反应活化能,D错误。
2.D　解析 反应③CO生成CO2是放热反应,则有ΔH3<0,A错误;反应①是吸热反应,则Q1>0,C错误;据盖斯定律可得:④=①+②+③,则有ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3,由于ΔH1>0,推知ΔH4>ΔH2+ΔH3,B错误;Q1、Q2、Q3、Q4之间的关系为Q4=Q1+Q2+Q3,其中Q1>0、Q4<0,而Q2、Q3<0,D正确。
3.B　解析 用电解法精炼粗银,银单质失电子生成银离子,发生氧化反应,粗银与电源正极相连,A错误;由得电子能力:Ag+>Cu2+,阴极为Ag+得电子生成Ag,阴极反应式为Ag++e-Ag,B正确;粗银作阳极,Cu生成Cu2+,Pt为惰性金属成为阳极泥,C错误;电解精炼银时,粗银中比银活泼的铜会失电子形成离子进入溶液,则电解液中Ag+浓度不可能增大,D错误。
4.C　解析 放电时Mg转化为Mg2+,右侧电极为负极,左侧电极为正极,FeS得电子生成Fe和Li2S,电极反应式为FeS+2Li++2e-Fe+Li2S,A正确;充电时Mg2+转化为Mg,被还原,为阴极,连接外接电源的负极,B正确;充电时阳极电极反应式为Fe+Li2S-2e-FeS+2Li+,每生成1 mol Mg,消耗1 mol Mg2+,转移2 mol电子,同时生成2 mol Li+,故电解质质量减少24 g-2×7 g=10 g,C错误;电解液中含离子迁移速率更快的Li+,增强了导电性,提高了电流效率,D正确。
5.C　解析 本题结合光催化充电过程,考查了Li-O2充电电池的工作原理。
根据电子守恒,将阴极反应和阳极反应加和可得充电时总反应方程式:Li2O22Li+O2↑,A项叙述正确;根据题给信息,充电过程通过光照产生的电子和空穴实现光能转化为电能,B项叙述正确;放电时,带正电的Li+应向电池的正极移动,C项叙述错误;根据图示,放电时正极上O2转化为Li2O2,电极反应为2Li++2e-+O2Li2O2,D项叙述正确。
6.B　解析 根据题图甲,①N2O+Pt2O+N2+Pt2O2+　ΔH1
②CO+Pt2O2+CO2+Pt2O+　ΔH2
根据盖斯定律①+②得N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,A正确;总反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g),不需向反应器中补充Pt2O+和Pt2O2+,B错误;该反应正反应的活化能为134 kJ·mol-1,逆反应的活化能为360 kJ·mol-1,C正确;根据题图乙,总反应的ΔH=(134-360) kJ·mol-1=-226 kJ·mol-1,D正确。
7.B　解析 由题干反应历程图可知,Ⅰ转化为Ⅱ,Ⅱ转化为Ⅲ,Ⅲ转化为Ⅳ的活化能分别为:44.7a kJ·mol-1,14.2a kJ·mol-1和27.8a kJ·mol-1,活化能越大反应速率越慢,故在Ⅰ~Ⅳ中,Ⅰ生成Ⅱ的反应为决速步,A错误;根据HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应历程图可知HCOOH中的两个H原子被解离出来形成H2,则用HCOOD代替HCOOH,得到的产物为HD,也可能是两个HCOOD分子一起被解离出来H和D重新结合为H2和D2,故还可能含有D2和H2,B正确;催化剂只能改变反应的活化能,从而改变反应速率,不影响化学平衡,即如将催化剂换成Rh,反应的焓变及平衡产率不变,C错误;由题干反应历程图可知,HCOOH在催化剂Pd表面脱氢反应的焓变为-14.1a kJ·mol-1,D错误。
8.D　解析 根据题干图示信息可知,放电时,Zn作负极,电极反应为Zn-2e-+4OH-[Zn(OH)4]2-,另一极为正极,电极反应为CO2+2e-+H2OOH-+HCOO-,故正极周围pH升高,A正确;充电时,Zn电极与电源负极相连,为阴极,电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,B正确;由题干图示可知,使用催化剂Sn或者s-SnLi时生成CO的活化能均高于生成HCOOH的活化能,故均能有效减少副产物CO的生成,C正确;由题干图示可知,使用s-SnLi催化剂时的中间产物具有的总能量比使用Sn催化剂时的中间产物的总能量高,能量越高越不稳定,故使用s-SnLi催化剂时的中间产物更不稳定,D错误。
9.D　解析 由题干可知,有机电极为负极,充电时负极为电解池阴极,发生还原反应,A错误;充电时,右侧为电解池阳极,发生氧化反应:3I--2e-I3-,则充电时每转移2 mol e-,右室减少2 mol阴离子,同时有2 mol M+进入左室,右室离子数目减少4 mol,B错误;由题图可知,放电时负极电极反应为
,C错误;比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能,钠的相对原子质量大于锂,故将M+由Li+换成Na+,电池的比能量会下降,D正确。
10.答案 (1)-423.7　(2)①HCOO*+H++e-HCOOH　②途径一的活化能更低　(3)CO2+6e-+6H+CH3OH+H2O
解析 (1)①反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)　
ΔH1=+35.2 kJ·mol-1
②反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-24.7 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH5=-483.6 kJ·mol-1。
利用盖斯定律,由反应①+③-②可得:CH3OH(g)+O2(g)HCOOH(g)+H2O(g),则有ΔH6=(+35.2+24.7-483.6) kJ·mol-1=-423.7 kJ·mol-1。
(2)①途径一中第二步的反应物HCOO*、H+,获得1个e-后生成HCOOH,则第二步反应为HCOO*+H++e-HCOOH。②在一个反应中,正反应的活化能越大,反应越困难,从题图中可以看出,途径一反应的活化能比途径二低,所以CO2电还原的选择性以途径一为主。
(3)由题干信息图示可知,CO2得到电子,结合溶液中的H+生成甲醇和H2O,故该电极的电极反应式为CO2+6e-+6H+CH3OH+H2O。