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）（原卷版）

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

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

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

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

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

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.

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：

则2O(g)=O2(g)的ΔH为（    ）

A. 428kJ·mol-1 B. －428kJ·mol-1 C. 498kJ·mol-1 D. －498kJ·mol-1

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

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

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

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

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

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

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-

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

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

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

A. A B. B C. C D. D

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

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

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

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_____________________________。

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).

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_____________________________。

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）。

25. (2021·湖北省宜昌市·单元测试)低碳转化是当今世界重要科研课题之一。科学家们提出了多种途径来实现低碳转化。
（1）CO2可以转化为甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH=−184 kJ·mol−1。该转化过程正反应的活化能为a kJ·mol−1，则逆反应的活化能为______kJ·mol−1（用含a的式子表示）；与该反应有关的化学键的键能数据如下表，则表中x=______。

（2）CO2与H2在一定条件下还能转化为CH4，同时发生副反应产生CO，有关图像如下。CO2与H2转化为CH4适宜的条件为____________________。


（3）中科院上海高等研究院将CO2在Na−Fe3O4/HZSM−5催化下转变为汽油（C5~C11的烃），辛烷值最高含量可达78%左右，该研究成果在《Nature Chemistry》上发表，并已申报中国发明专利和国际PCT专利。反应过程如下图所示。


 

①若CO2在该条件下转化为辛烷，请写出该反应的化学方程式 _________________。
②催化剂中的Fe3O4可用铁做电极，稀硫酸为电解质，然后通过电解来制备，写出电解时的阳极反应式：_____________________。
③下列关于该转化方法的说法合理的是____________（填标号）。
a．Na−Fe3O4/HZSM−5不参与反应过程，可以降低反应的活化能 
b．CO2在该条件下转化为戊烷或辛烷，均需三步反应
c．反应过程中有非极性键的断裂，没有非极性键的生成
d．该方法有助于减少CO2排放，同时减轻对化石燃料的依赖