【配套新教材】2023届高考化学考点剖析专题卷 专题八 化学反应与能量变化

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【配套新教材】专题八 化学反应与能量变化
考点24 化学反应与热能（2、3、5、11、13、16、21、23题）
考点25 原电池 化学电源（1、4、9、19、22题）
考点26 电解池（7、8、10、12、15、18、20、24题）
考点27 金属的腐蚀与防护（6、14、17题）
考试时间 ：90分钟 满分：100分
一、选择题（本题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。）
1.纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为。下列关于该电池的叙述不正确的是（ ）
A.正极的电极反应为
B.Zn极发生氧化反应，极发生还原反应
C.使用时电子由Zn极经外电路流向极，Zn是负极
D.使用时溶液中电流的方向是由极流向Zn极
2.下列有关测定中和反应反应热实验的说法正确的是( )
A.用铜丝代替玻璃搅拌器，测得的偏大
B.强酸与强碱反应生成1mol的均为
C.测定中和反应反应热的实验中，混合溶液的温度不再变化时，该温度为终止温度
D.某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液反应生成的反应热，造成这一结果的原因不可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液的温度
3.用催化还原，可以消除氮氧化物的污染。例如:
①
②
下列说法错误的是( )
A.若用标准状况下4.48L还原生成和水蒸气,放出的热量为173.4kJ
B.由反应①可推知：
C.反应①②转移的电子数相同
D.反应②中，当4.48L反应完全时转移的电子总数为1.60mol

4.pH计是测量溶液pH的仪器，常用pH计的浓度指示电极为玻璃电极，其结构如图所示。
实验时将玻璃电极(作负极)和饱和甘汞电极(作参照电极)一起插入待测液中组成电池，根据所形成原电池的电压即可得出溶液pH。某pH计的测量电压与待测溶液pH的关系为=0.2+0.059pH。

下列有关说法错误的是( )
A.玻璃膜球泡可由对敏感的特殊膜构成
B.pH计工作时，溶液中向玻璃电极迁移
C.负极的电极反应为
D.常温下若测得HX溶液的，则HX为强酸

5.甲烷燃烧时的能量变化如图所示，下列有关说法正确的是( )

A.图1中反应的热化学方程式为
B.图2中反应的热化学方程式为
C.由图可以推出
D.的燃烧热
6.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式：，进一步被氧气氧化为，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。下列说法正确的是( )

A.铁片发生还原反应而被腐蚀
B.铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀
C.铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：
D.铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
7.锂-氟化碳(氟气与碳生成的夹层化合物)电池可电解含有尿素[]碱性溶液，该方法可用于废水处理和煤液化供氢，其装置如图所示。装置中c、d均为惰性电极，隔膜仅阻止气体通过。下列说法错误的是( )

A.电极a为锂-氟化碳电池的负极
B.电极b的电极反应式为
C.装置中电流的流向：电极b→电极c→隔膜→电极d→电极a
D.电极c和电极d产生的气体在相同条件下的体积比为3:1

8.通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如图所示，下列说法错误的是( )

A.该装置能够提供电能
B.b极的电势比a极的电势低
C.a 极的电极反应为
D.电池工作时通过质子交换膜由正极向负极移动

9.某测定含量的传感器的工作原理如图所示。通过聚四氟乙烯膜进入传感器只与反应生成和，固体只传导，E为电位计。下列说法错误的是( )

A.电子由b极流向a极
B.b极的电极反应式为
C.质量不发生变化
D.该传感器协同总反应方程式为

10.电解精炼法提纯镓(Ga)是工业上常用的方法，具体原理如图所示。已知：金属活动性顺序Zn > Ga > Fe；镓的化学性质与铝相似。下列说法错误的是( )

A.该装置中电流方向为N极→粗Ga→NaOH溶液→高纯Ga→M极
B.电解精炼镓时产生的阳极泥的主要成分为Fe、Cu
C.阴极发生的电极反应为
D.电解过程中需控制合适的条件，否则阴极可能会产生导致电磁效率下降
11.为探究、分别与1盐酸反应（设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ）过程中的热效应，进行实验并测得如下数据。下列有关说法正确的是( )
序号
液体
固体
混合前液体温度
混合后液体最高温度
①
35 mL水
2.5 g
20 ℃
18.5 ℃
②
35 mL水
3.2 g
20 ℃
24.3 ℃
③
35 mL盐酸
2.5 g
20 ℃
16.2 ℃
④
35 mL盐酸
3.2 g
20 ℃
25.1 ℃
A.仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应
B.仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应
C.通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应
D.通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应
12.镍氢电池是一种高容量二次电池，常用作新型混合动力汽车电源，其工作原理如图所示，其中负极M为储氢合金，为吸附了氢原子的储氢合金，KOH溶液作电解液。下列说法正确的是( )

A.电池交换膜为阳离子交换膜
B.电池总反应式为
C.电池充电时，a电极连接电源的负极，电极周围溶液的pH减小
D.电池工作时，b电极的电极反应式为
13.和的能量关系如图所示（M=Ca、Mg）：

已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是( )
A.
B.
C.
D. 对于和
14.宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是( )

A.青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极，被氧化
B.正极发生的电极反应为
C.环境中的与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为
D.若生成0.2 mol，则理论上消耗的体积为4.48 L
15.具有高能量密度的锌-空气蓄电池是锂离子电池的理想替代品。如图是一种新型可充电锌-空气蓄电池放电时的工作原理示意图，下列说法正确的是( )

A.放电时，锌板为正极
B.放电时，正极的电极反应式为
C.在此电池中过渡金属碳化物的主要作用是导电、吸附
D.放电时，每消耗22.4mL，外电路转移电子数约为
二、不定项选择（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有一项或两项是符合题目要求的。）
16.和催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下图所示。下列说法中不正确的是( )

A.合成气的主要成分为CO和
B.①→②过程中既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成
C.①→②过程中吸收能量
D.Ni在该反应中作催化剂
17.在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7~8之间)可促使与反应生成，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是( )

A.正极的电极反应式为
B.的反应可表示为
C.酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不易被腐蚀
D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
18.设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是（ ）

A.装置工作时，甲室溶液逐渐增大
B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C.乙室电极反应式为
D.若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移
19.一种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示，其中YSZ为6%~10%掺杂的固体电解质。下列叙述中正确的是( )

A.电子通过外电路从a极流向b极
B.b极上的电极反应为
C.每转移0.1mol电子，消耗0.28L的
D.由正极通过固体电解质YSZ移向负极
20.可充电水系Zn－电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如下图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的电离出的和可以分别通过膜移向两极。下列说法错误的是( )

A.放电时，右侧电极的电极反应为
B.放电时，金属锌为负极，发生氧化反应
C.充电时，双极隔膜产生的向右侧正极室移动
D.充电时，电池总反应为
三、非选择题（本题共4小题，共50分。）
21.（10分）利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50mL, 0.50mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;
②用另一量筒量取50mL 0.55mol·L-1的NaOH溶液,并测出其温度;
③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合溶液的最高温度。
回答下列问题:

（1）将NaOH溶液倒入小烧杯的正确操作是(   )
A.沿玻璃棒缓慢倒入
B.分三次缓慢倒入
C.一次迅速倒入
（2）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是(   )
A.用温度计小心搅拌
B.揭开硬纸板用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
（3）现使一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L 1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,反应热依次为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为__________
（4）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,又知二者发生中和反应后所得溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。在实验过程中,某学生的实验数据记录如下:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据表中数据计算,该实验测得的中和热ΔH=__________(保留一位小数)
22.（14分）电獬原理在化学工业中有广泛应用。
（1）电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收的装置如图所示（图中电极均为石墨电极）。若用气体进行模拟电解法吸收实验。

①写出电解时发生反应的电极反应：_________。
②若有标准状况下2.24L被吸收，通过阳离子交换膜（只允许阳离子通过）的为_________mol。
（2）为了减缓钢制品的腐蚀，可以在钢制品的表面镀铝。电解液采用一种非水体系的室温熔融盐，由有机阳离子、和组成。
①钢制品应接电源的_________极。
②已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_________。
③若改用水溶液作电解液，则阴极电极反应式为_________。
23.（14分）乙酸制氢具有重要意义。
热裂解反应：CH3COOH（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+213.7kJ·mol-1
脱羧基反应：CH3COOH（g）=CH4（g）+CO2（g）△H=-33.5kJ·mol-1
（1）请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式 .
（2）在密闭容器中，利用乙酸制氢，选择的压强为 （填“高压”或“常压”）。其中温度与气体产率的关系如图：

①约650℃之前，脱羧基反应活化能低，反应速率快，故氢气产率低于甲烷；650℃之后氢气产率高于甲烷，理由是随着温度升高后，热裂解反应速率加快，同时 .
②保持其他条件不变，在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降，请用化学方程式表示： .
（3）若利用合适的催化剂控制其他的副反应，温度为TK时达到平衡，总压强为pkPa，热裂解反应消耗乙酸20%，脱羧基反应消耗乙酸60%，剩余乙酸体积分数为 （计算结果保留1位小数）；脱羧基反应的平衡常数K为 kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。
24.（12分）铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。

（1）在如图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是_____________。
（2）工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解溶液，使转化为，其转化原理为_____________________。

（3）和均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr（Ⅵ）转化为Cr（Ⅲ）常见的处理方法是电解法。
将含的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的和发生反应，其离子方程式为________________。阴极上、、都可能放电。若放电，则阴极的电极反应式为_______________；若放电，则阴极区形成和沉淀，已知常温下， ，则常温下阴极区溶液pH的范围为_______________。



答案以及解析
1.答案：D
解析：由题意知，纽扣电池的总反应为，故Zn为负极、为正极。正极发生还原反应，电极反应为，A项正确；Zn极发生氧化反应，极发生还原反应，B项正确；使用时Zn是负极，电子由Zn极经外电路流向正极，C项正确；使用时溶液中电流的方向（即内电路的电流方向）是由负极流向正极，即由Zn极流向极，溶液中的电流是由离子移动形成的，D项错误。
2.答案：A
解析：铜为热的良导体，容易导致热量散失，使测得的偏大，A项正确；部分强酸的稀溶液与强碱的稀溶液反应不仅生成，还生成沉淀，如一定量的稀硫酸与稀溶液反应生成时还有沉淀生成，与结合生成时放热，则该反应的，B项错误；测定中和反应反应热时，混合溶液的最高温度为终止温度，C项错误；用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液的温度会导致部分酸碱提前反应，从而使测得的的绝对值偏小，D项错误。
3.答案：D
解析：根据盖斯定律，将①②相加除以2得到如下热化学方程式：，标准状况下4.48L的物质的量为0.2mol，放出的热量为，A项正确；由于气态水生成液态水需要放出热量，所以生成液态水的反应放出的热量更多，放热越多，越小，即，B项正确；反应①②中每1 mol完全反应时转移的电子数均为8mol，C项正确；4.48L的物质的量无法求算，因为没有指明气体所处的温度和压强，D项错误。
4.答案：B
解析：甘汞电极作参照电极，电压稳定，根据玻璃电极的电压变化测定溶液的pH，故玻璃电极需要对敏感，A项正确。pH计工作时，向正极(甘汞电极)移动，B项错误。玻璃电极作负极，电极反应为，C项正确。根据测量电压与待测溶液pH的关系，可得0. 318 = 0. 2 + 0. 059pH，则pH =2，可知 HX溶液中HX完全电离，则HX为强酸，D项正确。
5.答案：C
解析：根据图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则图1中反应的热化学方程式为，A项错误；根据图2可知，生成物水的状态是液态，则图2中反应的热化学方程式为，B项错误；将图1和图2中的热化学方程式依次编号为①和②，根据盖斯定律，由①-②得，C项正确；1 mol完全燃烧生成和时所放出的热量为的燃烧热，故的燃烧热，D项错误。
6.答案：D
解析：结合题图知Fe失电子，化合价升高，被氧化，A项错误；铁锈结构疏松，不能保护内层金属，B项错误；钢片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应，C项错误；钢片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液，D项正确。
7.答案：D
解析：
8.答案：D
解析：根据各电极上物质转化关系和H +移动方向进行如下分析：
电极
电极反应
正极（a极）

负极（b极）

题图为原电池装置，能提供电能，A项正确；b极为负极，a极为正极， 所以b极的电势比a极的低，B项正确；a极上对氯苯酚被还原为苯酚，C项正确；电池工作时，负极（b极）产生的通过质子交换膜向正极（a极）移动，D项错误。
9.答案：B
解析：
10.答案：C
解析：A项，题图中粗Ga作阳极，高纯Ga作阴极，N极为正极，M极为负极。电解池中电流由电源正极流向电解池阳极，经过电解质溶液到达电解池阴极，再由阴极流向电源负极，正确。B项，根据题中给出的金属活动性顺序，镓比铁、铜活泼，故比镓更不活泼的铁、铜在电解精炼过程中形成阳极泥，正确。C项，“镓的化学性质与铝相似”表明镓具有两性，结合电解质溶液显碱性，可知“粗Ga”阳极反应为、，“高纯 Ga”阴极反应为， 错误。D项，电解池中，若电解质溶液为水溶液，阴极上会存在 (由水电离出的)得电子被还原为的竞争反应，若没控制合适的 条件，该竞争反应可能会更明显，导致电解效率下降，正确。
11.答案：C
解析：根据题表中实验①可知，碳酸氢钠溶于水为吸热过程，所以不能仅根据实验③混合后液体温度降低而判断碳酸氢钠与盐酸的反应为吸热反应，A错误；根据实验②可知，碳酸钠溶于水的过程为放热过程，所以不能仅根据实验④盐酸与碳酸钠混合后液体温度升高判断反应Ⅱ是放热反应，B错误；根据实验①可知，碳酸氢钠溶于水后混合液体温度从20℃降低到18.5℃，而实验③中盐酸与碳酸氢钠混合后液体温度从20℃降低到16.2℃（24.3℃），证明碳酸钠与盐酸的反应为放热反应，故C正确，D错误。
12.答案：D
解析：
13.答案：C
解析：根据已知信息，离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。由于，所以的离子键强于，由于化学键断裂需要吸热，故，A项正确；由于只与相关，故，B项正确；根据能量关系图可知，由于，故，而，故，，C项错误；由于，而，故，D项正确，故选C。
14.答案：D
解析：根据题图知，得电子生成 、Cu失电子生成，青铜器发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，负极是c，发生氧化反应，A项正确；在正极上得电子生成，电极反应式为，B项正确；多孔粉状锈为固体，故生成的离子方程式为，C项正确；不确定所处的状况，不能计算出的体积，D项错误。
15.答案：C
解析：据图可知放电时，锌板上Zn被氧化，为负极，A错误；放电时，正极上是氧气得电子的还原反应，电极反应式为，B错误；此电池中过渡金属碳化物作正极，它的主要作用是导电、吸附，C正确；未指明是否在标准状况下，故不能计算外电路中转移的电子数，D错误。
16.答案：C
解析：由图示可知和在Ni催化作用下，最终生成CO和，故A正确；化学反应的过程中存在反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成，由图示可知①→②过程中既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，故B正确；①的能量总和大于②的能量总和，则①→②的过程释放能量，故C不正确；由图示可知和催化重整生成CO和的过程中Ni的质量和化学性质都没有发生变化，则Ni为催化剂，故D正确。
17.答案：BD
解析：根据示意图分析，正极上水发生还原反应生成，电极反应式为，A项错误；在厌氧细菌的催化作用下反应生成和，离子反应式为，B项正确；根据题意，硫酸盐厌氧菌在弱碱性条件下活性高，电化学腐蚀速率快，酸性条件下，虽然厌氧菌会失去活性，但铁会发生析氢腐蚀，仍然会加速钢管的腐蚀，C项错误；管道上刷富锌油漆后，因为锌比铁活泼，所以腐蚀锌保护铁，可以延缓管道的腐蚀，D项正确。
18.答案：BD
解析：
19.答案：AD
解析：A项，在天然气燃料电池中，作还原剂，在a极上失去电子，作氧化剂，在b极上得到电子，电子从a极沿导线流向b极，正确；B项，根据题图可知，在b极上得到电子生成，电极反应为，错误；C项，温度和压强未知，无法利用气体摩尔体积计算甲烷的体积，错误；D项，原电池中阴离子向负极移动，则由正极通过固体电解质YSZ移向负极，正确。
20.答案：AC
解析：
21.答案：（1）C; （2）D; （3）ΔH1=ΔH2ΔH1=ΔH2
（4）取三次实验的平均值代入相关公式计算即可,

22.答案：（1）①；②0.1
（2）①负；②；③
解析：
23.答案：（1）△H=-247.2kJ·mol-1
（2）常压；①热裂解反应正向进行，而脱羧基反应逆向进行
②CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）
（3）9.1%；0.8p
解析：（1）①
②，根据盖斯定律，②-①得CO与H2甲烷化的热化学方程式为△H=[-33.5-（+213.7）]kJ·mol-1=-247.2kJ·mol-1。
（2）分析乙酸制氢的反应知，反应后气体体积增大，高压会使平衡逆向移动，不利于制氢，故应选择“常压”；①热裂解反应为吸热反应，脱羧基反应为放热反应，650℃之后，随着温度升高，热裂解反应速率加快，同时热裂解反应正向进行，而脱羧基反应逆向进行，故氢气产率高于甲烷；②“在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降”，其原因是CO与H2O反应生成了CO2和H2，化学方程式为。
（3）设起始时CH3COOH（g）的总物质的量为1mol，则据题意可得平衡时生成物的对应物质的量如下：
热裂解反应
0.4mol 0.4mol
脱羧基反应
0.6mol 0.6mol
剩余乙酸的物质的量为1mol-0.2mol-0.6mol=0.2mol，平衡体系中各物质的总物质的量为（0.4+0.4+0.6+0.6+0.2）mol=2.2mol，则剩余乙酸体积分数为×100%≈9.1%；脱羧基反应的平衡常数。
24.答案：（1）由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化
（2）阳极反应为，使增大，从而导致反应发生
（3）；；
解析：（1）（2）略。
（3）酸性环境中阳极生成的和发生反应，其离子方程式为。阴极上若放电，则阴极的电极反应式为；阴极上若放电，则阴极区形成和沉淀，根据题意，若生成则，则阴极区溶液pH的范围为8