专题10 化学反应与能量（热化学、电化学）（提升卷）-2022届高三化学【精准提升·二轮】专题训练卷（新高考专用）（解析版）

这是一份专题10 化学反应与能量（热化学、电化学）（提升卷）-2022届高三化学【精准提升·二轮】专题训练卷（新高考专用）（解析版），共24页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
2022届高三化学【精准提升·二轮】专题训练卷（新高考专用）
专题10 化学反应与能量（热化学、电化学）
（提升卷）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题（每小题3分，共60分）
1. (2021·宁夏回族自治区银川市·期末考试)下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（　　）
A. 锌片与稀硫酸反应 B. Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl反应
C. 灼热的炭与CO2反应 D. 甲烷在氧气中的燃烧反应
【答案】C
【解析】
A．锌片与稀硫酸反应属于氧化还原反应，属于放热反应，故A错误；
B．Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl反应属于吸热反应，但不是氧化还原反应，故B错误；
C．灼热的炭与CO2反应既属于氧化还原反应又属于吸热反应，故C正确；
D．甲烷在氧气中的燃烧反应是放热的氧化还原反应，故D错误。
故选：C。
2. (2020·广东省佛山市·期中考试)我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是（　　）

A. 生成总反应的原子利用率为
B. 过程中，有键发生断裂
C. 放出能量并形成了键
D. 该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
【答案】D
【解析】
A.由图中变化可知，1mol CH4和1mol CO2反应生成1mol CH3COOH，生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%，故A正确；
B.由图中变化可知，甲烷在催化剂作用下经过选择性活化，其中甲烷分子中碳原子会与催化剂形成一新的共价键，则有C-H键发生断裂，故B正确；
C.由图中可知，状态①能量高于状态②，过程为放热过程，有C-C键形成，故C正确；
D.催化剂只改变反应速率，不改变化学平衡转化率，故D错误。
故选D。  
3. (2021·安徽省·单元测试)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（    ）
A. 若2CH3OH(l)+3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH＝-1478 kJ·mol-1，则CH3OH(l)的燃烧热为739 kJ·mol-1
B. 若P4（白磷，s）＝4P（红磷，s）  ΔH＜0，则红磷比白磷稳定
C. 已知H+(aq)+OH-(aq)＝H2O(l)  ΔH＝-57.3 kJ·mol-1，则20.0 g NaOH固体与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ的热量
D. 已知2C(s)+2O2(g)＝2CO2(g)  ΔH1，2C(s)+O2(g)＝2CO(g)  ΔH2，则ΔH1＞ΔH2
【答案】B
【解析】
A.CH3OH的燃烧热必须是1mol物质生成最稳定的化合物即生成液态水的过程所放出的热量，气态水变为液态水是放热的，所以CH3OH（l）的燃烧热大于739kJ/mol，故A错误；
B.P4（白磷，s）=4P （红磷，s）△H＜0，所以红磷的能量低于白磷的能量，所以红磷比白磷稳定，故B正确；
C.在稀溶液中，H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）△H=-57.3kJ/mol，又NaOH固体溶于水放热，所以20.0gNaOH的物质的量n==0.5mol，与稀盐酸完全中和生成0.5mol水，此时放出热量大于28.65kJ，故C错误；
D.焦炭完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量，焓变是负值，即△H1＜△H2，故D错误。  
故选B。  
4. (2020·河南省开封市·单元测试)利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下，通过控制开关连接或，可交替得到和。下列说法错误的是（    ） 

A. 该过程中，太阳能转化为电能再转化为化学能
B. 开关连接时，电极1产生氢气
C. 制取氧气时，电极3中转化为
D. 电极2工作时的电极反应为
【答案】C
【解析】
A.太阳能光伏电池将太阳能转化为电能，电解装置将电能转换为化学能，故A正确；
B.电解水生成氢气和氧气，氧气在阳极生成，氢气在阴极生成，则应连接K1，电极1方程式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B正确；
C.制取氧气时，电极3作阴极，发生还原反应，电极反应式为NiOOH＋e-＋H2O＝Ni（OH）2＋OH-，故C错误；
D.电极2工作时的电极反应为4OH--4e-＝O2↑+2H2O，故D正确。
故选C。  
5. (2020·北京市市辖区·期中考试)以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如下：
   
相关反应的热化学方程式为：
反应I：SO2(g) + I2(g) + 2H2O(l) = 2HI(aq) + H2SO4(aq)  ΔH1=﹣213kJ·mol-1
反应II：H2SO4(aq) =SO2(g) + H2O(l) +O2(g)  ΔH2= +327kJ·mol-1
反应III：2HI(aq) = H2(g) + I2(g)  ΔH3= +172kJ·mol-1
下列说法不正确的是：
A. 该过程实现了太阳能到化学能的转化
B. SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用
C. 总反应的热化学方程式为：2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g)   ΔH = +286 kJ·mol-1
D. 该过程降低了水分解制氢反应的活化能，但总反应的ΔH不变
【答案】C
【解析】
A.由图可知利用太阳能使化学反应发生，则太阳能转化为化学能，故A正确；
B.由图可知总反应为水分解生成氧气、氢气，则SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用，故B正确；
C.由盖斯定律可知，I+II+III得到H2O（l）=H2（g）+O2（g）△H=-213kJ•mol-1+（+327kJ•mol-1）+（+172kJ•mol-1）=+286kJ•mol-1，故C错误；
D.催化剂降低反应的活化能，不影响焓变，则该过程降低了水分解制氢反应的活化能，但总反应的△H不变，故D正确。
故选C。  
6. (2020·山西省·单元测试)为证明铝与盐酸的反应是放热反应，下列实验装置可达到实验目的，且方案最佳的是（　 ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
A．铝与盐酸产生的氢气从试管中逸出，锥形瓶内的空气受热压强增大，U形管中左边红墨水低，右边红墨水高，说明该反应是放热反应，故A正确；
B．烧杯中产生气泡，反应完成并冷却后导管会产生液柱，也能说明放热，但分析太复杂，不直观，效果不理想，故B错误；
C．装置未形成密闭体系，烧杯中液体无现象，故C错误；
D．铝与盐酸产生的氢气会使红墨水的液面变化，该装置不能说明反应时放出热量，故D错误；
故选A．  
7. (2021·全国·历年真题)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：
共价键
H—H
H—O
键能/(kJ·mol-1)
436
463
热化学方程式
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH= －482 kJ·mol-1
则2O(g)=O2(g)的ΔH为（    ）
A. 428kJ·mol-1 B. －428kJ·mol-1 C. 498kJ·mol-1 D. －498kJ·mol-1
【答案】D
【解析】
反应2H2（g）+O2 （g）=2H2O（g）△H=-482kJ•mol-1
△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和=2E（H-H）+E（O-O）-4E（H-O）=2×436kJ/mol+E（O-O）-4×463kJ/mol=-482kJ/mol，
解得E（O-O）键的键能为498kJ/mol，2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量，因此2O（g）=O2（g）的△H=-498kJ/mol，
故选D。  
8. (2020·江苏省徐州市·单元测试)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。

据此判断下列说法中正确的是（   ）
A. 由图1知，石墨转变为金刚石是吸热反应
B. 由图2知，S（g）＋O2（g）＝SO2（g） ΔH1，S（s）＋O2（g）＝SO2（g）  ΔH2，则ΔH1＞ΔH2
C. 由图3知，白磷比红磷稳定
D. 由图4知，CO（g）＋H2O（g）＝CO2（g）＋H2（g）  ΔH＞0
【答案】A
【解析】
A.由图象1可知金刚石的能量比石墨的能量高，则石墨转变为金刚石是吸热反应，故A正确；
B.相同条件下，等质量S（g）和S（s）的能量比较，S（s）较小，则相同物质的量的S（g）比S（s）完全反应时放热多，因为放热反应，△H＜0，则△H1＜△H2，故B错误；
C.由图象3可知白磷比红磷能量高，则白磷较不稳定，故C错误；
D.由图象4可知CO（g）+H2O（g）总能量大于CO2（g）+H2（g）总能量，则CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）为放热反应，△H＜0，故D错误。 
故选A。  
9. (2021·全国·历年真题)下列说法正确的是（　　）
A. 氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B. 反应4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C. 3molH2与1molN2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D. 在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
【答案】C
【解析】
A.原电池工作时，化学能不可能全部转化为电能，部分转化为热能，故A错误；
B.反应自发进行的判断依据△H-T△S＜0，已知常温下反应4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）可以自发进行，△S＜0，满足△H-T△S＜0，△H＜0，该反应是放热反应，故B错误；
C.3molH2与1molN2混合反应生成NH3，由于该反应为可逆反应，则生成氨气的物质的量小于2mol，转移电子小于6mol，转移电子的数目小于6×6.02×1023，故C正确；
D.在酶催化淀粉水解反应中，适宜温度淀粉水解速率加快，但温度过高可能导致酶的催化活性降低甚至消失，故D错误。  
10. (2021·河南省·期中考试)石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而研发的新型可充放电电池，其反应式为
LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2，
其工作原理如下图所示。下列关于该电池的说法正确的是（    ）

A. 充电时，Li＋嵌入LiCoO2中
B. 放电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋
C. 放电时负极反应为Li－e－=Li＋
D. 充电时，若转移1 mol e－，石墨烯电极增重7 g
【答案】D
【解析】
A、充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，石墨烯为阴极，发生还原反应生成LixC6，则Li＋向石墨烯移动，故A错误；
B、放电时，Li+向LiCoO2极移动，那么LiCoO2极为正极，正极发生的是还原反应，其电极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，故B错误；
C、放电时负极反应为LixC6－xe－=C6＋xLi＋，故C错误；
D、充电时，石墨烯电极的电极反应式为：C6＋xLi＋＋xe－ =LixC6，根据关系式xe－～C6～LixC6可知电极增重的实际质量为锂元素的质量，所以若转移1 mol e－，电极增重为 1 mol×7 g·mol－1 ＝ 7 g，故D正确。
故选D。  
11. (2020·山西省·单元测试)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（    ）
A. 电解时以纯铜作阳极
B. 电解时阳极发生还原反应
C. 纯铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－=Cu2＋
D. 电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Au等金属的阳极泥
【答案】D
【解析】
A.电解法精炼铜时，粗铜作阳极，与电源的正极相连，故A错误；
B.电解时阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，故B错误；
C.电解法精炼铜时，纯铜作阴极，与电源的负极相连，得电子发生还原反应，电极反应式是Cu2＋+2e－= Cu，故C错误；
D.Cu比Ag、Au活泼，故Ag、Au在阳极比Cu难于失去电子，因此不能溶解进入溶液，最终以阳极泥的形式沉淀出来，故D正确。 
故选D。
12. (2021·全国·历年真题)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：

下列说法错误的是（　　）
A. 放电时，N极为正极
B. 放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C. 充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn
D. 隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【解析】
分析可知，锌溴液流电池总反应为：Zn+Br2=ZnBr2，其中N为正极，发生还原反应，电极反应方程式为Br2+2e-=2Br-，M为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn-2e-=Zn2+，放电过程中，左侧Zn2+流向右侧，左侧ZnBr2的浓度不断减少，充电过程中，发生反应ZnBr2Zn+Br2，据此分析回答问题。
A.依据分析可知，N为正极，故A正确；
B.放电时，左侧为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn-2e-=Zn2+，左侧生成的Zn2+流向右侧，故左侧ZnBr2的浓度不变，右侧ZnBr2的浓度变大，故B错误；
C.放电时，M为负极，充电时，M及为阴极，发生还原反应，电极反应式为Zn2++2e-=Zn，故C正确；
D.中间沉积锌位置的作用为提供电解液，故其隔膜既可以允许阳离子通过，也允许阴离子通过，故D正确；  
13. (2021·陕西省渭南市·期末考试)比亚迪公司开发了锂钒氧化物二次电池，电池总反应为V2O5+xLiLixV2O5，下列说法正确的是（　　）
A. 该电池充电时，锂极与外电源的负极相连
B. 该电池放电时，Li+向负极移动
C. 该电池充电时阴极的反应为LixV2O5-xe-=V2O5+xLi+
D. 若放电时转移 0.2 mol 电子，则消耗锂 1.4x g
【答案】A
【解析】
A．该原电池中锂失电子而作负极，该电池充电时，锂极与外电源的负极相连，故A正确；
B．该原电池中，锂失电子而作负极，放电时Li+向正极移动，故B错误；
C．该电池充电时，阴极发生得电子的还原反应，故C错误；
D．1mol Li反应时转移1mol电子，放电时转移 0.2 mol 电子，则消耗锂为0.2mol，即 1.4 g，故D错误。
故选A。  
14. (2021·全国·单元测试)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（    ）

A. 反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子
B. 电极A上H2参与的电极反应为：H2 + 2OH- －2e- = 2H2O
C. 电池工作时，CO32-向电极B移动
D. 电极B上发生的电极反应为：O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32-
【答案】D
【解析】
A.由化合价变化知，每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，故A错误；
B.电极A为负极，H2参与的电极反应为：H2－2e-＋ CO32-=H2O+ CO2，故B错误 ；
C.原电池中阴离子流向负极，故CO32- 向电极A移动，故C错误；
D.电极B是正极，发生的电极反应为：O2＋4e-＋2CO2=2CO32-​​，故D正确；
故选D。  
15. (2021·重庆市市辖区·单元测试)利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法不正确的是（   ）

A. a极反应：CH4-8e－＋4O2－=CO2＋2H2O
B. A膜和C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜
C. 可用铁电极替换阴极的石墨电极
D. a极上通入标况下2.24 L甲烷，理论上产品室可新增0.4 molCa(H2PO4)2
【答案】B
【解析】
CH4燃料电池中，甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料CH4的a极为负极，通入氧化剂氧气的b极为原电池的正极，电池反应式为CH4+2O2=CO2+2H2O，根据电池中移动的O2-可知电解质为熔融的金属氧化物，与电源的正极相连接的为电解池的阳极，在阳极为氯离子放电，则电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则A膜应为阳离子交换膜，阴极附近氢离子放电生成氢气，破坏水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大，结合钠离子生成氢氧化钠，则C膜也应为阳离子交换膜，根据电荷守恒，电路通过的电量等于溶液中离子移动的电量。
A. a极为负极，负极上甲烷发生氧化反应：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故A正确；
B. 阳极室的Ca2+通过A膜（阳离子交换膜）进入产品室，原料室的Na+通过C膜（阳离子交换膜）进入阴极室，原料室的H2PO4-通过B膜（阴离子交换膜）进入产品室，在产品室中制得产品Ca(H2PO4)2，故B错误；
C. 阴极室的电极反应：2H2O+2e-=H2↑+ 2OH-，阴极电极不参与反应，可用铁电极替换阴极的石墨电极，故C正确；
D. a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，转移电子0.8 mol，根据电子守恒，阳极室中Cl-失去的电子也为0.8mol，所以消耗的Cl-0.8mol，即负电荷减少0.8mol，所以阳极室中带正电荷的0.4molCa2+移向产品室，理论上产品室可新增0.4 molCa(H2PO4)2，故D正确。
16. (2021·全国·单元测试)考古发掘出的古代青铜器(含铜锡等金属) 表面经常出现小孔腐蚀， 这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成份如下图所示。
已知：2CuCl+OO+2HCl
下列分析不正确的是（    ）
A. 氧气是正极反应物 B. 铜锈的成份与氧气浓度、pH有关
C. 图2中，Cl-从小孔内向小孔外移动 D. 青铜中的锡也会发生电化学腐蚀
【答案】C
【解析】
A、青铜器（含铜锡等金属）表面出现小孔腐蚀，是因为形成原电池，活泼的金属锡是负极，金属铜是正极，发生金属的吸氧腐蚀，氧气是正极反应物，故A正确；
B、金属铜和氧气、水也会发生反应，得到铜绿，即铜锈，在酸性较强的环境下，铜锈会被溶解，铜锈的成份与氧气浓度、pH有关，故B正确；
C、图2中，Cl-会从正极移向负极，应该是小孔外向小孔内移动，故C错误；
D、青铜器（含铜锡等金属）表面出现小孔腐蚀，是因为形成原电池，活泼的金属锡是负极，锡也发生电化学腐蚀，故D正确。
故选：C。
17. (2021·上海市市辖区·单元测试)已知某电化学装置与相关物理量的关系图像如右下所示。则y轴可能表示

y轴的含义
装置与图像
A
溶液中c(Cl-)
 
B
溶液中c(Cu2+)
C
石墨棒上产生气体的物质的量
D
铜棒质量
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
A.石墨做电极，电解氯化铜，阳极是氯离子失电子，浓度减小，图像不符合，故A错误；
B.石墨做电极，电解氯化铜，阴极是铜离子得电子，浓度减小，图像不符合，故B错误；
C.石墨棒上产生氯气，气体的物质的量随流过电子的物质的量逐渐增加，故C正确；
D.铜棒作阴极，铜离子得电子析出，铜棒质量增加，但图像不能从0点开始，原来铜电极有一定质量，故D错误。  
18. (2021·河南省·月考试卷)25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是（    ）
A. 2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)=BaSO4(s)＋2H2O(l)   ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B. KOH(aq)＋H2SO4(aq)=K2SO4(aq)＋H2O(l)  ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C. C8H18(l)＋O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)    ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
D. 2C8H18(g)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l)   ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
【答案】B
【解析】
A.所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，此时生成1mol H2O(l)时放出的热量大于57.3kJ，故A错误；
B.符合中和热的概念，热化学方程式正确，故B正确；
C.燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，产物中的水应为液态水，故C错误；
D.当2 mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11036 kJ，且辛烷应为液态，故D错误。
故选B。  
19. (2021·河北省衡水市·模拟题)微生物电池是在微生物作用下将化学能转化为电能的装置。利用微生物电池处理含铬废水可以回收铬，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　）

A. a电极为电池负极
B. b极反应式为Cr3++3H2O=Cr（OH）3+3H+
C. 每处理lmolCr2O72-，a电极上会生成1.5molCO2
D. 反应完毕后溶液的pH会升高
【答案】B
【解析】
A．a电极上CH3COOH转化为CO2，该过程C元素化合价上升，发生氧化反应，为电池负极，故A正确；
B．由图可知，b电极Cr2O72-得电子生成Cr3+，电极方程式为：Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O，故B错误；
C．1molCr2O72-转化为Cr3+，得到6mol电子，每生成1mol二氧化碳失去4mol电子，故处理lmolCr2O72-，a电极上会生成1.5molCO2，故C正确；
D．由图中信息可知，电池工作时，负极发生的反应为：CH3COOH-8e-+2H2O=2CO2+8H+，N极上的反应为：Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O，根据得失电子守恒，反应后溶液中的氢离子浓度减小，溶液pH增大，故D正确；
故选：B。
20. (2021·安徽省蚌埠市·单元测试)水煤气变换反应为：CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g)。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用“·”标注。下列说法正确的是

A. 水煤气变换反应的ΔH＞0
B. 步骤③的化学方程式为：CO·+OH·+H2O(g)＝COOH·+H2O·
C. 步骤⑤只有非极性键H-H键形成
D. 该历程中最大能垒（活化能）E正＝1.70 eV
【答案】B
【解析】
A．焓变△H与反应过程无关，只与反应的起始状态有关，由图可知，生成产物的能量低于反应物，反应放热，焓变△H＜0，故A错误；
B．由图可知，步骤③为CO·、OH·、H2O(g)和H·反应生成COOH·、H2O·和H·，故步骤③的化学方程式为：CO·+OH·+H2O(g)＝COOH·+H2O·，故B正确；
C．由图可知步骤⑤生成了CO2（g）和H2（g）和H2O·，步骤⑤除了有非极性键H-H键，还有氢氧极性键生成，故C错误；
D．由示意图可知，步骤④的能垒最大， E正＝1.86eV-（-0.16eV）=2.02eV，故D错误。  

第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题（共40分）
21. (2021·天津市·单元测试)
（1）锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：

①外电路的电流方向是由_______(填“a”或“b”，下同)极流向_______极。
②电池的正极反应式为______________________________。
（2）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：

①该电池中外电路电子的流动方向为_____________(填“从A到B”或“从B到A”)。
②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将_______(填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。
③ A电极附近甲醇发生的电极反应为_____________________________。
【答案】
(1)
①b；a　
②MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2
(2)
①从A到B　
②不变　
③CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2↑
【解析】
(1)①结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极，MnO2作正极，所以电子流向是a→b，电流方向则是b→a；
②根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2；
(2)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B；
②B电极上O2得电子消耗H＋，同时溶液中的H＋移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比未发生变化；
③CH3OH失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2↑。  
22. (2021·全国·历年真题)二甲醚()是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为、CO和少量的)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
(i)CO(g)+(g)=OH(g)  =-90.1kJ
(ii)(g)+(g)=OH(g)+O(g)  =-49.0kJ
水煤气变换反应：
(iii)CO(g)+O(g)=(g)+(g)  =-41.1kJ
二甲醚合成反应：
(iV)OH(g)=(g)+O(g)   =-24.5kJ
回答下列问题：
（1）是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度的主要工艺流程是                                              (以化学方程式表示) 。
（2）分析二甲醚合成反应(iV)对于CO转化率的影响：                                。
（3）由和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为                                     。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：                               。
（4）有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和)、压强为5.0MPa的条件下，由和CO直接制备二甲醚，结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是                                       。


（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醚直接燃料电池(5.93kWh)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为                                     ，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生          个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E=              (列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kWh=3.6J).
【答案】
(1)(铝土矿)+2NaOH+O=2Na[Al]，
Na[Al]+=Al+，2Al+O
(2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应(i)平衡右移，CO转化率增大；
生成的O，通过水煤气变换反应(iii)消耗部分CO
(3)2CO(g)+(g)=(g)+O(g)   H=-204.7kJ     
该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和转化率增大，产率增加。压强升高使CO和浓度增加，反应速率增大
(4)反应放热，温度升高，平衡左移
(5)+O-=+ 
12     
=
​​​​​​​
【解析】
(1)从铝土矿(主要成分Al2O3)中提取Al2O3，主要应用能与强碱溶液反应，生成可溶的Na[Al]溶液，过滤除去其他不溶性杂质，再向滤液中通入酸性气体，生成Al沉淀，过滤洗涤后加热分解Al得到，由此可得反应的有关化学方程式。
(2)反应(iV)消耗甲醇，促进甲醇合成反应(i)平衡右移，CO转化率增大。
(3)利用盖斯定律，由反应式iV+i2可得所求热化学方程式，所以H=+2=-24.5kJ+(-90.1kJ)2=-204.7kJ，故反应的热化学方程式为2CO(g)+(g)=(g)+O(g)   H=-204.7kJ；化工生产中既要考虑产率(化学平衡移动原理)，也要考虑化学反应速率，因正反应是气体物质的量减小的放热反应，故压强增加使平衡右移，CO和转化率增大，产率增加；同时压强增大使CO和H2，浓度增大，反应速率增大。
(4)利用平衡移动原理知，正反应放热，温度升高，平衡左移，CO的转化率降低。
(5)燃料电池中，燃料在负极发生失电子的氧化反应，二甲醚的分子式为O，在酸性条件下生成，碳的化合价从-2价升至+4价一个二甲醚分子失去12个，结合电解质溶液呈酸性，利用电荷平衡、原子守恒，通过、O来调节，配平电极反应式即可；1kg二甲醚可以产生12电子，1mol电子可以提供96500C的电量，电压电量=电能，由此可求出能量密度。
23. (2021·北京市·历年真题)某小组实验验证“Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。
（1）实验验证
实验Ⅰ.将0.0100mol•L-1 Ag2SO4溶液和0.0400mol•L-1 FeSO4溶液（pH=1）等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验Ⅱ.向少量Ag粉中加入0.0100 mol•L-1 Fe2（SO4）3溶液（ pH=1），固体完全溶解。
①取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是______________。
②Ⅱ中溶液选用Fe2（SO4）3，不选用Fe（NO3）3的原因是_______________。
综合上述实验，证实“Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓”为可逆反应。
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图，写出操作及现象______________________。

（2）测定平衡常数
实验Ⅲ.一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取vmL上层清液，用c1 mol•L-1 KSCN标准溶液滴定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v1 mL。
资料：
Ag++SCN-⇌AgSCN↓（白色）K=1012
Fe3++SCN-⇌FeSCN2+（红色）K=102.3
①滴定过程中Fe3+的作用是__________。
②测得平衡常数K=__________________。
（3）思考问题
①取实验Ⅰ的浊液测定c（Ag+），会使所测K值___（填“偏高”“偏低”或“不受影响”）。
②不用实验Ⅱ中清液测定K的原因是_____________________________。
【答案】
（1）
①灰黑色固体溶解，产生红棕色气体；
②防止酸性条件下， NO3-氧化Fe2+干扰实验结果；
③
a：铂/石墨电极，
b：FeSO4或Fe2（SO4）3或二者混合溶液，
c：AgNO3溶液；
操作和现象：闭合开关K，Ag电极上固体逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2（SO4）3溶液，与之前的现象相同；或者闭合开关K，Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2（SO4）3溶液，Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转；
（2）①指示剂；②  ；
（3）①偏小；② Ag完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态
【解析】
（1）①由于Ag能与浓硝酸发生反应：Ag+2HNO3（浓）=AgNO3+NO2↑+H2O，故当观察到的现象为灰黑色固体溶解，产生红棕色气体，即可证实灰黑色固体是Ag，
故答案为：灰黑色固体溶解，产生红棕色气体；
②由于Fe（NO3）3溶液电离出NO3-将与溶液中的H+结合成由强氧化性的HNO3，能氧化Fe2+，而干扰实验，故实验II使用的是Fe2（SO4）3溶液，而不是Fe（NO3）3溶液，
故答案为：防止酸性条件下，NO3-氧化Fe2+干扰实验结果；
③由装置图可知，利用原电池原理来证明反应Fe2++Ag+⇌Ag+Fe3+为可逆反应，两电极反应为：Fe2+-e-=Fe3+，Ag++e-=Ag，故另一个电极必须是与Fe3+不反应的材料，可用石墨或者铂电极，左侧烧杯中电解质溶液必须含有Fe3+或者Fe2+，采用FeSO4或Fe2（SO4）3或二者混合溶液，右侧烧杯中电解质溶液必须含有Ag+，故用AgNO3溶液，组装好仪器后，加入电解质溶液，闭合开关 K，装置产生电流，电流从哪边流入，指针则向哪个方向偏转，根据b中所加试剂的不同，电流方向可能不同，因此可能观察到的现象为：Ag电极逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2（SO4）3溶液，与之前的现象相同，表明平衡发生了移动；另一种现象为：Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2（SO4）3溶液，Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转，表明平衡发生了移动，
故答案为：a：铂/石墨电极，b：FeSO4或Fe2（SO4）3或二者混合溶液，c：AgNO3溶液；操作和现象：闭合开关 K，Ag电极上固体逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2（SO4）3溶液，与之前的现象相同；或者闭合开关 K，Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe2（SO4）3溶液，Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转；
（2）①Fe3+与SCN-反应生成红色FeSCN2+，因Ag+与SCN-反应相较于Fe3+与SCN-反应更加容易及彻底，当溶液变为稳定浅红色，说明溶液中的Ag+恰好完全滴定，且溶液中Fe3+浓度不变，说明上述反应达到平衡，故溶液中Fe3+的作用是滴定反应的指示剂，
故答案为：指示剂；
②取I中所得上清液vmL，用c1mol/L的KSCN溶液滴定，至溶液变为稳定浅红色时，消耗v1mL，已知：Ag++SCN-⇌AgSCN，K=1012，说明反应几乎进行完全，故有I中上层清液中Ag+的浓度为： c（Ag+）=mol/L，根据平衡三段式进行计算如下：
                                  Fe2++Ag+⇌Ag↓+Fe3+
起始浓度（mol/L）0.02         0.01             0
转化浓度（mol/L）0.01- 0.01-    0.01-
平衡浓度（mol/L）0.01+            0.01-
故反应的平衡常数 K==，
故答案为：；
（3）①若取实验I所得浊液测定Ag+浓度，则浊液中还有Ag，因存在平衡Fe2++Ag+⇌Ag+Fe3+，且随着反应Ag++SCN-⇌AgSCN，使得上述平衡逆向移动，则测得平衡体系中的 c（Ag+）偏大，即偏大，故所得到的K=偏低，
故答案为：偏低；
②由于实验II中Ag完全溶解，故无法判断体系是否达到化学平衡状态，因而不用实验II所得溶液进行测定并计算K，
故答案为：Ag完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态。
24. (2021·河北省沧州市·单元测试)我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下：

回答下列问题：
（1）电池中，Zn为_______极，B区域的电解质为_____（填“K2SO4”、“H2SO4”或“KOH”）。
（2）电池反应的离子方程式为_______________________。
（3）阳离子交换膜为图中的________膜（填“a”或“b”）。
（4）此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上可产生的容量（电量）为________毫安时（mAh）（1 mol电子的电量为1 F，F＝96500 C·mol-1，结果保留整数）。
（5）已知E为电池电动势（电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E（＋）-E（-）），ΔG为电池反应的自由能变，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，；（填“＞”或“＜”）。
（6）Zn是一种重要的金属材料，工业上一般先将ZnS氧化，再采用热还原或者电解法制备。利用H2还原ZnS也可得到Zn，其反应式如下：
ZnS(s)+(g)Zn(s)+S(g)
727 ℃时，上述反应的平衡常数Kp＝2.24×10-6。此温度下，在盛有ZnS的刚性容器内通入压强为1.01×105 Pa的H2，达平衡时H2S的分压为________Pa（结果保留两位小数）。
【答案】
(1)负；
(2)Zn++=+
(3)a
(4)5361
(5)>；