第六单元　化学反应与能量 单元质检卷6（含解析）-2024届高考化学一轮复习

这是一份第六单元　化学反应与能量 单元质检卷6（含解析）-2024届高考化学一轮复习，共27页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．(2022·广东卷)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中( )
A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋
B．阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
2．甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种500 ℃时，在含氧离子(O2－)的熔融碳酸盐中电解甲烷的方法，实现了无水、零排放的方式生产H2和C。反应原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．X为电源的负极
B．Ni电极上发生电极反应方程式为COeq \\al(2－,3)＋4e－===C＋3O2－
C．电解一段时间后熔融盐中O2－的物质的量变多
D．该条件下，每产生22.4 L H2，电路中转移2 ml电子
3．我国科学家以金属钠和石墨作为电极，在石墨电极通入SO2制备成NaSO2二次电池，有关该电池，下列说法错误的是( )
A．放电时SO2发生还原反应
B．放电时阴离子向Na电极移动
C．充电时石墨电极与电源正极相连
D．充电时电子从石墨电极经过电解液流向Na电极
4．(2022·深圳光明高级中学月考)氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要的作用，一种利用电化学制备NH3的转化历程如图所示。下列说法错误的是( )
A．步骤Ⅱ属于氮的固定
B．LiOH可视为该历程中的催化剂
C．该历程总反应为2N2＋6H2O===4NH3＋3O2
D．由该历程说明N2的氧化性强于O2
5．(2022·湖南卷)甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。
旧法合成的反应：
(CH3)2C===O＋HCN―→(CH3)2C(OH)CN、(CH3)2C(OH)CN＋CH3OH＋H2SO4―→
CH2===C(CH3)COOCH3＋NH4HSO4
新法合成的反应：
CH3CCH＋CO＋CH3OHeq \(――→,\s\up7(Pd))CH2===C(CH3)COOCH3
下列说法错误的是(阿伏加德罗常数的值为NA)( )
A．HCN的电子式为H∶C⋮⋮N∶
B．新法没有副产物产生，原子利用率高
C．1 L 0.05 ml·L－1的NH4HSO4溶液中NHeq \\al(＋,4)的微粒数小于0.05NA
D．Pd的作用是降低反应的活化能，使活化分子数目增多，百分数不变
6．(2022·全国甲卷)一种水性电解液ZnMnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)eq \\al(2－,4)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SOeq \\al(2－,4)通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)eq \\al(2－,4)＋Mn2＋＋2H2O
7．(2022·全国乙卷)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Li2O2===2Li＋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
8．(2022·北京卷)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积炭。下列说法不正确的是( )
A．反应①为CaO＋CO2===CaCO3；反应②为CaCO3＋CH4eq \(=====,\s\up7(催化剂))CaO＋2CO＋2H2
B．t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不变，可能有副反应CH4eq \(=====,\s\up7(催化剂))C＋2H2
C．t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率
D．t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生
9．(2022·浙江宁波模拟)用下列仪器或装置进行相应实验，部分现象描述不正确的是( )
10．(2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无须离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－=== Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g
11．(2022·深圳光明高级中学月考)我国科研人员研制了一种双极制氢系统。其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电极Y为阴极，发生氧化反应
B．若反应物为，则产物中只含
C．收集1 ml H2，理论上转移2 ml e－
D．电极X上发生的反应可能为2RCHO－2e－＋4OH－===2RCOO－＋H2↑＋2H2O
12．(2022·珠海第二中学月考)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法错误的是( )
A．②中包含C—H的断裂过程
B．该历程中能垒(反应活化能)最小的是③
C．该历程中制约反应速率的方程式为CH3O*＋3H*―→CO*＋4H*
D．由此历程可知：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH＞0
二、非选择题(本题共3小题，共52分。)
13．(16分)(2022·广东卷)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1)催化剂Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式：(NH4)2Cr2O7eq \(=====,\s\up7(△))Cr2O3＋______＋________。
②Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图1，X(g)―→Y(g)过程的焓变为____________________________________________________________(列式表示)。
③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。设计从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)K2Cr2O7溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)Cr2Oeq \\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)2HCrOeq \\al(－,4)(aq) K1＝3.0×10－2(25 ℃)；
(ⅱ)HCrOeq \\al(－,4)(aq)CrOeq \\al(2－,4)(aq)＋H＋(aq) K2＝3.3×10－7(25 ℃)。
①下列有关K2Cr2O7溶液的说法正确的有________(填序号)。
A．加入少量硫酸，溶液的pH不变
B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加
C．加入少量NaOH溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D．加入少量K2Cr2O7固体，平衡时c2(HCrOeq \\al(－,4))与c(Cr2Oeq \\al(2－,7))的比值保持不变
②25 ℃时，0.10 ml·L－1 K2Cr2O7溶液中lgeq \f(c（CrOeq \\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq \\al(2－,7)）)随pH的变化关系如图2。当pH＝9.00时，设Cr2Oeq \\al(2－,7)、HCrOeq \\al(－,4)与CrOeq \\al(2－,4)的平衡浓度分别为x、y、z ml·L－1，则x、y、z之间的关系式为________＝0.10；计算溶液中HCrOeq \\al(－,4)的平衡浓度：___________________________
(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。

③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长(λ)有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长(λmax)取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。 混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、pH不同的K2Cr2O7稀溶液，测得其A随λ的变化曲线如图3，波长λ1、λ2和λ3中，与CrOeq \\al(2－,4)的λmax最接近的是________；溶液pH从a变到b的过程中，eq \f(c（H＋）·c2（CrOeq \\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq \\al(2－,7)）)的值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
14．(18分)(2022·广东实验中学模拟)丙烯腈()是一种重要的化工原料，广泛应用在合成纤维、合成橡胶及合成树脂等工业生产中。以3羟基丙酸乙酯为原料合成丙烯腈，主要反应过程如下：
(1)已知部分化学键键能如下表所示：
据此计算ΔH1＝__________；此反应自发进行的条件是______________(填“高温易自发”“低温易自发”或“任何温度都能自发”)。
(2)在盛有催化剂TiO2、压强为200 kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入 (g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①随着温度的升高， (g)的平衡物质的量分数先增大后减小的原因为________________________________________________________________________。
②N点对应反应Ⅱ的平衡常数Kx＝__________(x代表物质的量分数)。
③科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的反应历程有两步，其中第一步反应的化学方程式为： (g)＋NH3(g)eq \(――→,\s\up7(TiO2)) (g)＋ (g)，则第二步反应的化学方程式为________________________________________________________________________；
实验过程中未检测到 (g)的原因可能为_______________________________
________________________________________________________________________。
④实际生产中若充入一定量N2(不参与反应)，可提高丙烯腈的平衡产率，原因为____
________________________________________________________________________。
15．(18分)(2022·广州六中模拟)甲醇和甲醛是重要的化工原料。利用气态甲醇在催化剂条件下脱氢制备甲醛的主要反应为CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)，反应机理图示如图1：(其中虚线部分为副反应)
回答下列问题：
(1)主要反应的最大能垒为________kJ·ml－1。
(2)副反应的热化学方程式为________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知：H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)
ΔH1＝－240.2 kJ·ml－1；
CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283 kJ·ml－1。
则CH3OH(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·ml－1。
(4)在体积2 L的刚性容器中，投入1 ml气态CH3OH，在一定催化剂作用下，反应时间5 min时，分别测得甲醇转化率和甲醛的选择性与温度的关系，如图2所示：(甲醛的选择性：转化的CH3OH中生成HCHO的百分比)。
①600 ℃时5 min内生成甲醛的平均反应速率是________。
②若700 ℃时5 min恰好平衡，容器的初始压强为P0，甲醇的转化率为60%，甲醛的选择性为eq \f(1,3)，主要反应CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)的压强平衡常数Kp为____________。
③600 ℃以后，甲醛的选择性下降的可能原因为_____________________________
________________________________________________________________________。
(5)利用甲醇、氯气和氢气为原料在300～350 ℃及一定催化剂条件下制取一氯甲烷，反应原理如下：CH3OH(g)＋Cl2(g)＋H2(g)CH3Cl(g)＋H2O(g)＋HCl(g) ΔH104，因此可忽略溶液中的Cr2Oeq \\al(2－,7)，即c(HCrOeq \\al(－,4))＋c(CrOeq \\al(2－,4))＝0.20，反应(ⅱ)的平衡常数K2＝eq \f(c（H＋）×c（CrOeq \\al(2－,4)）,c（HCrOeq \\al(－,4)）)＝eq \f(10－9×c（CrOeq \\al(2－,4)）,c（HCrOeq \\al(－,4)）)＝3.3×10－7，联立两个方程可得c(HCrOeq \\al(－,4))＝6.0×10－4 ml·L－1。③根据反应(ⅰ)、(ⅱ)是离子浓度增大的平衡可知，溶液pH越大，溶液中c(Cr2Oeq \\al(2－,7))＋c(HCrOeq \\al(－,4))＋c(CrOeq \\al(2－,4))越大，混合溶液在某一波长的A越大，溶液的pH越大，溶液中c(CrOeq \\al(2－,4))越大，因此与CrOeq \\al(2－,4)的λmax最接近的是λ3；反应(ⅰ)的平衡常数K1＝eq \f(c2（HCrOeq \\al(－,4)）,c（Cr2Oeq \\al(2－,7)）)，反应(ⅱ)的平衡常数K2＝eq \f(c（H＋）×c（CrOeq \\al(2－,4)）,c（HCrOeq \\al(－,4)）)，(K2)2×K1＝eq \f(c2（H＋）×c2（CrOeq \\al(2－,4)）,c2（HCrOeq \\al(－,4)）)×eq \f(c2（HCrOeq \\al(－,4)）,c（Cr2Oeq \\al(2－,7)）)＝eq \f(c2（H＋）×c2（CrOeq \\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq \\al(2－,7)）)，因此eq \f(c（H＋）×c2（CrOeq \\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq \\al(2－,7)）)＝eq \f(（K2）2×K1,c（H＋）)，由上述分析逆推可知，b>a，即溶液pH从a变到b的过程中，溶液中c(H＋)减小，所以eq \f(c（H＋）×c2（CrOeq \\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq \\al(2－,7)）)的值将增大。
答案：(1)①N2↑ 4H2O ②(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4) ③NH3eq \(――→,\s\up7(Cr2O3),\s\d5(O2))NOeq \(――→,\s\up7(O2))NO2eq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(H2O))HNO3 2NO＋O2===2NO2
(2)①BD ②x＋eq \f(1,2)y＋eq \f(1,2)z 当溶液pH＝9时，eq \f(c（CrOeq \\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq \\al(2－,7)）)>104，因此可忽略溶液中的Cr2Oeq \\al(2－,7)即c(HCrOeq \\al(－,4))＋c(CrOeq \\al(2－,4))＝0.20。反应(ⅱ)的平衡常数K2＝eq \f(c（H＋）×c（CrOeq \\al(2－,4)）,c（HCrOeq \\al(－,4)）)＝eq \f(10－9×c（CrOeq \\al(2－,4)）,c（HCrOeq \\al(－,4)）)＝3.3×10－7，联立两个方程可得c(HCrOeq \\al(－,4))＝6.0×10－4 ml·L－1 ③λ3 增大
14．(18分)(2022·广东实验中学模拟)丙烯腈()是一种重要的化工原料，广泛应用在合成纤维、合成橡胶及合成树脂等工业生产中。以3羟基丙酸乙酯为原料合成丙烯腈，主要反应过程如下：
(1)已知部分化学键键能如下表所示：
据此计算ΔH1＝__________；此反应自发进行的条件是______________(填“高温易自发”“低温易自发”或“任何温度都能自发”)。
(2)在盛有催化剂TiO2、压强为200 kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入 (g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①随着温度的升高， (g)的平衡物质的量分数先增大后减小的原因为________________________________________________________________________。
②N点对应反应Ⅱ的平衡常数Kx＝__________(x代表物质的量分数)。
③科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的反应历程有两步，其中第一步反应的化学方程式为： (g)＋NH3(g)eq \(――→,\s\up7(TiO2)) (g)＋ (g)，则第二步反应的化学方程式为________________________________________________________________________；
实验过程中未检测到 (g)的原因可能为_______________________________
________________________________________________________________________。
④实际生产中若充入一定量N2(不参与反应)，可提高丙烯腈的平衡产率，原因为____
________________________________________________________________________。
解析：(1)焓变＝反应物总键能－生成物总键能，ΔH1＝(463＋413×9＋351×3＋348×3＋745) kJ· ml－1－(413×8＋615＋745＋351×2＋348×2＋463×2) kJ· ml－1＝＋34 kJ· ml－1；该反应为吸热反应，熵增反应，温度越高混乱程度增大，更有利于自发进行。(2)①反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，最高点前反应Ⅰ进行程度大，最高点后反应Ⅱ进行程度大，所以随着温度的升高，丙烯酸乙酯的物质的量分数先增大后减小。②设 (g)的初始物质的量为2 ml、NH3(g)的初始物质的量为15 ml；A点的含量为0，说明反应Ⅰ完全进行，生成和2 ml水；和丙烯腈的含量相等，说明有、1 ml NH3(g)参与反应Ⅱ，生成1 ml乙醇和1 ml水，则平衡体系中NH3(g)的物质的量为14 ml、的物质的量1 ml、丙烯腈1 ml、乙醇1 ml、水3 ml，N点对应反应Ⅱ的平衡常数Kx＝eq \f(\f(1,20)×\f(1,20)×\f(3,20),\f(1,20)×\f(14,20))＝eq \f(3,280)。③第一步反应是和氨反应生成乙醇和 (g)，再由反应Ⅱ的化学方程式为可知第二步反应的化学方程式为 (g)eq \(――→,\s\up7(TiO2)) (g)＋H2O(g)；第二步反应的活化能远小于第一步，所以第二步反应的速率远大于第一步反应的速率，实验过程中未检测到 (g)。④该反应为气体分子数增大的反应，恒压密闭容器中充入一定量N2，相当于减压，降低各气体分压(相当于扩大容器体积)，会使反应Ⅱ的平衡正向移动，所以充入一定量N2(不参与反应)，可提高丙烯腈的平衡产率。
答案：(1)＋34 kJ· ml－1 高温易自发
(2)①反应Ⅰ和反应Ⅱ都是吸热反应，温度升高，平衡都正向移动；温度较低时，反应Ⅰ进行的程度大，的物质的量分数增大；温度较高时反应Ⅱ进行的程度增大，的物质的量分数减小 ②eq \f(3,280) ③ (g)eq \(――→,\s\up7(TiO2)) (g)＋H2O(g) 第二步反应非常快
④该反应为气体分子数增大的反应，恒压密闭容器中充入一定量N2，降低各气体分压(相当于扩大容器体积)，会使反应Ⅱ的平衡正向移动
15．(18分)(2022·广州六中模拟)甲醇和甲醛是重要的化工原料。利用气态甲醇在催化剂条件下脱氢制备甲醛的主要反应为CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)，反应机理图示如图1：(其中虚线部分为副反应)
回答下列问题：
(1)主要反应的最大能垒为________kJ·ml－1。
(2)副反应的热化学方程式为________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知：H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)
ΔH1＝－240.2 kJ·ml－1；
CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283 kJ·ml－1。
则CH3OH(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·ml－1。
(4)在体积2 L的刚性容器中，投入1 ml气态CH3OH，在一定催化剂作用下，反应时间5 min时，分别测得甲醇转化率和甲醛的选择性与温度的关系，如图2所示：(甲醛的选择性：转化的CH3OH中生成HCHO的百分比)。
①600 ℃时5 min内生成甲醛的平均反应速率是________。
②若700 ℃时5 min恰好平衡，容器的初始压强为P0，甲醇的转化率为60%，甲醛的选择性为eq \f(1,3)，主要反应CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)的压强平衡常数Kp为____________。
③600 ℃以后，甲醛的选择性下降的可能原因为_____________________________
________________________________________________________________________。
(5)利用甲醇、氯气和氢气为原料在300～350 ℃及一定催化剂条件下制取一氯甲烷，反应原理如下：CH3OH(g)＋Cl2(g)＋H2(g)CH3Cl(g)＋H2O(g)＋HCl(g) ΔH