专题1 化学反应与能量变化 高考真题演练-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

专题1　化学反应与能量变化 高考真题演练 1．(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电 极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示 意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间 形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A．放电时V2O5为正极 B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移 C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O 解析　由题中信息可知，该电池放电时Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O ===xZn＋V2O5＋nH2O，C不正确。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 解析　由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5．(2023·浙江6月选考)氯碱工业能耗大，通过 如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确 的是(　　) A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 答案 解析 解析　电极B为阴极，氧气得电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2=== 4OH－，故B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6．(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) A．电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O解离 C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8．(2022·广东高考)科学家基于Cl2易溶于CCl4 的性质，发展了一种无需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 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 解析　充电时电极a发生还原反应，所以 电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放 电时电极反应和充电时相反，则放电时电极a 的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋ 2Na＋，电极b反应为Cl2＋2e－===2Cl－，可知 反应后Na＋和Cl－浓度都增大，NaCl溶液的pH不变，但NaCl溶液的浓度增大，故B错误，C正确；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g/mol×2 mol＝46 g，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 128 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10．(2023·北京卷节选)尿素[CO(NH2)2]合成的 发展体现了化学科学与技术的不断进步。 (1)二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一 定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ．CO2和NH3生成NH2COONH4； ⅱ．NH2COONH4分解生成尿素。 结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是________(填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应 c．CO2(l)＋2NH3(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)　ΔH＝E1－E4 答案 ab 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 阳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 解析　(1)反应ⅰ的活化能是E1，反应ⅱ的活化能是E3，E1<E3，a正确；从图中反应物和生成物总能量的相对大小可看出反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，b正确；总反应的ΔH＝E1－E2＋E3－E4，c错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11．(2023·河北卷节选)(1)以空气中的氮气 为原料电解合成氨时，N2在________(填“阴”或 “阳”)极上发生反应，产生NH3。 (2)氨燃料电池和氢燃料电池产生相同电量 时，理论上消耗NH3和H2的质量比为17∶3，则 在碱性介质中氨燃料电池负极的电极反应式为 _________________________________。 (3)我国科学家研究了水溶液中三种催化剂 (a、b、c)上N2电还原为NH3(图1)和H2O电还原为 H2(图2)反应历程中的能量变化，则三种催化剂对 N2电还原为NH3的催化活性由强到弱的顺序为______(用字母a、b、c排序)。 答案 阴 2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O bac 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析　(1)N2生成NH3，化合价降低，得电子，发生还原反应，则N2在阴极反应。 (2)燃料电池中，负极氨气发生氧化反应，生成N2，生成1个N2转移6个电子，在碱性介质中发生反应2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (3)由题中信息可知，三种催化剂上都存在一对竞争反应：N2电还原为NH3和H2O电还原为H2，这两个电还原反应均为多个基元反应构成的连续反应，其中所需能量最高的一步是整个反应的决速步骤，由图1可知，对于三种催化剂上发生的N2电还原为NH3的反应，催化剂b对应决速步骤所需能量最小，反应最容易发生，其次为催化剂a，所需能量最大者为催化剂c。由图2可知，在三种催化剂上发生H2O电还原为H2的反应时，反应的决速步骤所需能量由小到大依次为cab。即在三种催化剂上H2O电还原为H2由易到难依次为cab。综合以上分析可知，三种催化剂中，催化剂b最有利于N2电还原为NH3反应的发生，其次为催化剂a，催化剂c的催化效果最差，即三种催化剂对N2电还原为NH3反应的催化活性由强到弱的顺序为bac。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 －911．9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 解析　(2)根据盖斯定律，①＋②＋2×③可得反应CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，则ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(－65．17 kJ·mol－1)＋(－16．73 kJ·mol－1)＋2×(－415．0 kJ·mol－1)＝－911．9 kJ·mol－1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 　　　　　　　　　　　　　 R 2．(2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：eq \f(1,2)S8＋e－→eq \f(1,2)Seq \o\al(2－,8)，eq \f(1,2)Seq \o\al(2－,8)＋e－→Seq \o\al(2－,4)，2Na＋＋eq \f(x,4)Seq \o\al(2－,4)＋2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(x,4)))e－→Na2Sx 下列叙述错误的是(　　) A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移 B．放电时外电路电子流动的方向是a→b C．放电时正极反应为：2Na＋＋eq \f(x,8)S8＋2e－→Na2Sx D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 3．(2023·河北卷)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是(　　) A．充电时，b电极上发生还原反应 B．充电时，外电源的正极连接b电极 C．放电时，①区溶液中的SOeq \o\al(2－,4)向②区迁移 D．放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 解析　放电时，电极材料转化为，是原电池的负极，电极反应为＋2nK＋，阳离子通过阳离子交换膜进入②区，故b电极为负极；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故a电极为正极。充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，B错误；放电时，①区溶液中多余的SOeq \o\al(2－,4)向②区迁移，C正确；放电时，a电极为正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D正确。 4．(2023·海南卷)各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是(　　) 物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g) ΔH/(kJ·mol－1) －1559．8 －1411 －285．8 A．C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1411 kJ·mol－1 B．C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝－137 kJ·mol－1 C．2H2O(l)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋285．8 kJ·mol－1 D．C2H6(g)＋eq \f(7,2)O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1559．8 kJ·mol－1 解析　由信息可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为NOeq \o\al(－,3)＋8e－＋8H＋===NH3·H2O＋H2O＋OH－，电极b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e－，同时双极膜处有8 mol H＋进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，B错误。 7．(2023·重庆卷)电化学合成是一种绿色高效的合成方法，如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是(　　) A．电极a为阴极 B．H＋从电极b移向电极a C．电极b发生的反应为＋2H2O－6e－===＋6H＋ D．生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸 解析　由题图可知电极a发生还原反应：， 电极a为阴极，电极b发生氧化反应：＋2H2O－6e－===＋6H＋，为阳极。由分析可知A、C正确；H＋从阳极移向阴极，B正确；根据得失电子守恒知，生成6 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸，D错误。 9．(2023·湖北卷节选)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g)eq \o(――→,\s\up17(H·))C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下： 已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431．0 kJ·mol－1和298．0 kJ·mol－1，H—H键键能为436．0 kJ·mol－1。估算C40H20(g)C40H18(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。 (2)近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NOeq \o\al(－,3)等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。 ①电极b是电解池的________极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是______________________________________________。 2NOeq \o\al(－,3)＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O 12．(1)(2022·河北高考)氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。 298 K时，1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为______________________________________________。 (2)(2022·湖北高考)已知： ①CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH1＝－65．17 kJ·mol－1 ②Ca(OH)2(s)===Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH2＝－16．73 kJ·mol－1 ③Al(s)＋OH－(aq)＋3H2O(l)===[Al(OH)4]－(aq)＋eq \f(3,2)H2(g)　ΔH3＝－415．0 kJ·mol－1 则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝___________ kJ·mol－1。 H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1 $$