第六章 化学反应与能量（综合训练）（全国通用）2027年高考化学一轮复习高效培优系列

**基本信息** 聚焦化学反应与能量模块，以真实情境为载体整合反应热、电化学、化学平衡等核心知识，突出科学思维与物质转化应用。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |化学反应与能量|选择2/非选16(1)(3)(4)|结合焓变计算、平衡移动，考查能量变化规律|从反应热概念到盖斯定律应用，构建能量转化定量分析逻辑| |电化学|选择1-15/非选16(5)(6)、17(4)等|以新型电池、电解装置为情境，考查电极反应与离子迁移|基于氧化还原原理，推导电极反应式，关联能量转化与物质制备| |化学平衡|非选16(2)(4)、17(2)、18(2)(3)等|结合转化率、平衡常数，分析反应条件对平衡影响|从平衡状态判断到K计算，建立反应限度与外界条件的关联逻辑|

第六章 化学反应与能量 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O16 Mg 24 S32 Cl 35.5 Zn 65 一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3分) 1.（2026·广东江门·二模）港珠澳大桥6.7公里长的沉管隧道里，藏着2万多个银色铝锌铟合金金属块保护主体钢结构，极大地延缓了钢结构的腐蚀。下列有关说法错误的是 A．铝锌铟合金的硬度大于纯铝 B．该法为外加电流法 C．腐蚀时，铝发生反应 D．铝锌铟合金金属块需定期更换 2.（2026·重庆·一模）根据玻恩-哈伯循环图，部分反应的如下表所示，则Li的第一电离能为 数值 -616 +161 +79 -328 -1047 A． B． C． D． 3.（2026·河南濮阳·二模）一定条件下，以和为原料制备和甲酸盐，其装置原理如图。下列说法错误的是 A．a极电势低于b极电势 B．电极a上的电极反应式是 C．电解过程中，电极b一侧的溶液pH将降低 D．若电路中转移，将有通过阳离子交换膜 4.（2026·广东汕头·二模）我国科学家设计的光-电协同装置，实现生物质资源化利用，使甘油氧化与水体脱氮同步进行，其工作原理如图所示（双极膜中解离出的、在电场作用下向两极迁移）。下列说法不正确的是 A．电极A的总反应式为： B．电解过程中，双极膜中向电极B迁移 C．电解一段时间后，左侧电极室升高 D．当电路中转移电子时，则电极B生成甘油酸（） 5.（2026·甘肃酒泉·模拟预测）一种以金属锌和选择性催化材料为电极的新型水介质电池的原理如图所示。 下列说法错误的是 A．放电时，正极反应式为 B．充电时，阳极附近溶液中浓度升高 C．充电时，电池总反应为 D．放电时，当电路中通过0.6 mol电子时，理论上消耗锌的质量为19.5 g 6.（2026·江苏徐州·模拟预测）一种电化学装置可将转化为，其工作原理如图所示，下列说法中正确的是 A．固体电解质传导 B．电极表面产生的电极反应式为： C．电极表面发生氧化反应 D．外电路中每通过电子，可得到 7.（2026·新疆伊犁·模拟预测）水系电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化解离为和，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是 A．放电时，Zn电极为负极，发生还原反应 B．放电时，催化电极上的反应为 C．充电时，从Zn电极通过双极膜到达催化电极发生反应 D．充电时，Zn电极上的反应为 8.（2026·广东茂名·三模）HCOOH在催化剂的作用下，发生反应的机理和相对能量变化如图所示。下列说法错误的是 A．Ⅰ是催化剂 B．步骤②属于放热反应 C．步骤④对应的基元反应是决速步 D．总反应的化学方程式为 9.（2026·广东广州·模拟预测）我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是 A．电解时，从右室向左室移动 B．每消耗，生成 C．仅作为溶剂，不参与电极反应 D．若选用代替TY反应，也可得到TQ 10.（2026·黑龙江吉林·模拟预测）“液钒电池-光伏耦合制氢储能”的工作原理如图所示，白天时将太阳能储存在电池中，夜晚时将电池的化学能储存在体系中。下列说法错误的是 A．白天时镍网电极的电极反应为 B．双极膜中的a、b分别为阳离子交换层、阴离子交换层 C．夜晚时闭合K，总反应为 D．理论上需要定期向A区和氢储罐中补充稀硫酸 11.（2026·湖南·模拟预测）我国科学家发现：①Rh催化单分子甲酸分解制的过程如图1所示；②以与辛胺为原料实现了甲酸和辛腈 高选择性合成，工作原理如图2所示。下列说法错误的是(表示阿伏加德罗常数的值) A．甲酸制时决定反应速率的步骤为： B．甲酸制的热化学方程式为：   C．电极上发生的反应为： D．每转移电子，理论上电极上有辛腈生成 12.（2026·湖北随州·模拟预测）利用“海水-河水”浓差电池（不考虑溶解氧的影响）制备和NaOH的装置示意图如图所示，其中X、Y均为Ag/AgCl复合电极，电极a、b均为石墨电极。下列说法正确的是 A．c为阳离子交换膜 B．当电解装置中产生0.3 mol气体时，电路中转移1 mol电子 C．“海水-河水”浓差电池中NaCl溶液浓度高的一侧电极电势较低 D．电池从开始工作到停止放电，理论上可制得40g NaOH 13.（2026·辽宁朝阳·二模）可用电渗析法处理酸性废水中苯酚的同时进行海水淡化的原理如图所示： 下列说法正确的是 A．电极电势：Pt2>Pt1 B．X极的电极反应式为： C．若产生67.2 L ，乙室溶液(未主动进液和出液)增重819 g D．转移电子数相同情况下，将图中阴阳膜进行互换能提高淡水产量 14.（2026·内蒙古呼和浩特·二模）某电池以储氢化合物、贫氢材料为电极，以该电池作为电源制备氘代酸碱装置如图，下列说法正确的是 已知：双极膜能将解离为和，电极3、4为惰性电极。 A．电子移动的方向为电极电极电极电极2 B．膜M为阳离子交换膜 C．放电时，电极1发生反应 D．为维持原料室溶液浓度不变，产品室1中双极膜解离重水时，应补加固体 15.（2026·陕西咸阳·三模）我国科研人员利用电解法对工业含氰废水(主要含)的无害化处理水平已经达到全球领先。一种高效、低耗、安全的处理工艺原理如图所示，电极材料均为石墨，工作时a、b电极上均无气体产生。下列说法正确的是 A．甲室中的通过阴离子交换膜移向乙室 B．工作一段时间后，乙室溶液减小 C．c电极上的反应为 D．去除，理论上甲室溶液质量增重 二、非选择题(共4小题，共55分) 16.(14分)（2026·天津·模拟预测）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。因此研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。 I．在催化剂作用下，CO2可被H2还原为CH3OH等化学品，主要反应如下： 反应1：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-50 kJ·mol-1 反应2：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1 (1)反应3：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH3=___________； (2)恒温恒容条件下，若起始按n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料，只发生反应1，能作为反应达到平衡的标志是___________(填字母)。 A．CO2浓度不再发生变化 B．CO2百分含量不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再发生变化 D．3v正(H2) = v逆(H2O) (3)一定条件下，向1 L恒容密闭容器中充入0.23 mol CO2和0.19 mol H2，只发生反应1，平衡时测得生成甲醇0.03 mol，保持温度不变再通入0.1 mol CO2和0.1 mol水蒸气，此时v(正)___________v(逆)(填“>”，“<”，“=”)。 (4)在300℃恒压密闭容器中，加入2 mol CO2和6 mol H2，发生上述反应2和反应3，反应达平衡时，CO2的转化率为75%，容器体积减小25%，CH3OH的物质的量为___________mol，反应2的平衡常数K=___________。 Ⅱ．电化学还原法：利用太阳能光伏电池进行电化学还原CO2制甲醇的装置如图所示。 (5)工作电极的制作：将铜箔放入煮沸的饱和CuSO4溶液中进行反应，可制得Cu2O薄膜电极。生成Cu2O的离子方程式：___________。 (6)工作电极上Cu2O作催化剂，工作时电极上CO2转化为甲醇的电极反应式为___________。 17.(13分)（2026·陕西西安·模拟预测）我国开发现代煤化工技术，生产烯烃、芳烃等石油基产品，解决我国“富煤、缺油、少气”的能源结构问题。煤炭变乙烯、丙烯的核心工艺路线为煤气化→甲醇→烯烃。 (1)煤炭的气化制甲醇的主要反应包括以下过程： ①   ②   ③ 则反应  _______(用含a、b、c的代数式表示) (2)反应②即水煤气变换反应，在工业上可用于制氢气。恒定总压1.70 Mpa和水碳比投料，在不同条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①对比条件1，条件2中产率下降是因为发生了一个不涉及的副反应，写出该反应的化学反应方程式_______。 ②下列说法正确的是_______。 A．通入反应器的原料气中应避免混入 B．恒定水碳比，增加体系总压可提高的平衡产率 C．适当过量的水蒸气可减少催化剂表面的积碳 D．在条件1下，水煤气变换反应的压强平衡常数 (3)甲醇催化制取丙烯的过程中发生如下反应：，该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中直线a所示，已知Arrhenius经验公式为(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。则该反应的活化能_______，当改变外界条件时，实验数据如图中的直线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。 (4)电解还原法也可以将转化为，装置示意图如图所示。 ①写出在阴极转化为的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原制具有高催化活性。若中混有会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，催化剂中毒的可能原因是_______。 18.(13分)（2026·广西南宁·模拟预测）“碳中和”是环境治理关键目标，将CO2转化为高附加值化学品甲醇，既能减排，又能满足工业需求。CO2加氢制CH3OH过程涉及以下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   (1)反应的___________，反应Ⅰ在___________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)在恒温(T＞373K)恒容条件下，将一定量的CO2、H2通入密闭容器中(含催化剂)，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ．下列能说明该反应体系已达到平衡状态的是___________(填字母)。 A． B．CO2的转化率不变 C．混合气体的密度不变 D．混合气体的平均相对分子质量不变 (3)①某温度下，分别在、压强下，将1.5mol CO2(g)和4.5molH2(g)通过装有催化剂的反应器发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，并达到平衡状态，测得平衡时CO及CH3OH的物质的量分数随温度的变化如图1所示。表示压强下CO的物质的量分数曲线为___________(填“b”、“c”、“d”)；___________(填“＞”、“＜”或“=”)，理由是___________。 ②在600℃的温度下，反应Ⅱ的平衡常数Kp=___________。 (4)电催化还原CO2可常温常压合成甲醇，装置原理示意图如下。若电解后溶液pH基本不变，则阴极电极反应式为___________。(已知：在一定浓度范围内，不同浓度的NaHCO3溶液，pH基本不变。) 19.(15分)（2026·安徽滁州·模拟预测）资源化在推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。在碳中和背景下，甲酸(HCOOH)作为氢能载体和储氢材料备受关注。一种制备甲酸的原理如下： 反应ⅰ：       反应ⅱ：   回答下列问题： (1)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在298.15 K、100 kPa由稳定态单质生成1 mol化合物时的焓变)： 物质 标准摩尔生成焓 -393.51 0 -362.3 依据以上信息，若反应ⅰ的正反应活化能为(正)，逆反应活化能为(逆)，则(正)___________(逆)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)在席夫碱(含“”有机物)修饰的纳米金催化剂上，直接催化加氢生成甲酸。其反应历程如图甲所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用“*”标注，TS为过渡态。该历程中包括___________个基元反应，起决速步骤的化学方程式是___________。 (3)在一定压强下，按投料，发生反应ⅰ和反应ⅱ，反应相同时间，的转化率及HCOOH选择性(甲酸选择性)随温度变化曲线如图乙所示。 结合图像分析，当温度高于673.15 K，随温度升高，反应ⅰ和反应ⅱ的反应速率相比，增加更显著的是反应___________(填“ⅰ”或“ⅱ”)，判断的依据是___________。 (4)恒温恒容条件下，按投料，发生上述反应，后反应达平衡。已知初始浓度为，初始压强为2 MPa，平衡转化率为50%，甲酸的选择性为60%。 ①内，___________。 ②该条件下反应ⅰ的平衡常数___________。 (5)为降低系统能耗，搭建“阴阳极共产甲酸耦合系统”如图丙所示，电解质溶液为和混合溶液，此时，该阳电极的电极反应式为___________。生成69 g甲酸，理论上消耗___________。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章 化学反应与能量 参考答案 一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 B D D B B B B B B D B C D C D 二、非选择题：本题共4小题，共55分。 16.（14分） (1) (2分) (2)ABC (2分) (3)< (2分) (4) 1 (2分) 0.6 (2分) (5) (2分) (6) (2分) 17.(13分) (1) (2分) (2) (2分) AC (2分) (3) (2分) 使用了催化剂（或使用了更高效的催化剂） (1分) (4) (2分) 在阴极转化为S沉积在Cu表面 (2分) 18.(13分) (1) -90.5 kJ/mol (2分) 低温 (1分) (2)BD (2分) (3) c (1分) ＜ (1分) 反应Ⅰ正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，反应Ⅰ正向移动，CH3OH物质的量分数增大，则 (2分) 0.4 (2分) (4) (2分) 19.(15分) (1)> (1分) (2) 3 (1分) (2分) (3) ⅱ (1分) 随温度升高，二氧化碳的转化率升高，但HCOOH的选择性却迅速下降 (2分) (4) (2分) 0.2或 (2分) (5) (2分) 1 (2分) 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章 化学反应与能量 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O16 Mg 24 S32 Cl 35.5 Zn 65 一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3分) 1.（2026·广东江门·二模）港珠澳大桥6.7公里长的沉管隧道里，藏着2万多个银色铝锌铟合金金属块保护主体钢结构，极大地延缓了钢结构的腐蚀。下列有关说法错误的是 A．铝锌铟合金的硬度大于纯铝 B．该法为外加电流法 C．腐蚀时，铝发生反应 D．铝锌铟合金金属块需定期更换 【答案】B 【解析】合金的硬度通常大于其组成的纯金属，因此铝锌铟合金的硬度大于纯铝，A正确；该防护方法利用铝锌铟合金活泼性强于铁，作原电池负极被消耗从而保护钢结构，属于牺牲阳极法，不需要外接电源，不属于外加电流法，B错误；腐蚀时铝作为负极失电子发生氧化反应，电极反应为，C正确；铝锌铟合金作为原电池负极会被逐渐腐蚀消耗，因此需要定期更换，D正确；故选B。 2.（2026·重庆·一模）根据玻恩-哈伯循环图，部分反应的如下表所示，则Li的第一电离能为 数值 -616 +161 +79 -328 -1047 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】由图知，，解得=，故选D。 3.（2026·河南濮阳·二模）一定条件下，以和为原料制备和甲酸盐，其装置原理如图。下列说法错误的是 A．a极电势低于b极电势 B．电极a上的电极反应式是 C．电解过程中，电极b一侧的溶液pH将降低 D．若电路中转移，将有通过阳离子交换膜 【答案】D 【解析】电极a上CO2发生得电子的还原反应生成HCOOH，则电极a为阴极，电极反应式为CO2+2H++2e- = HCOOH；电极b为阳极，阳极反应式为CH3OH-4e-+5OH- = HCOO-+4H2O。由上述分析可知，a为阴极，b为阳极，a极电势低于b极电势，故A正确；由上述分析可知，a为阴极，电极反应式为CO2+2H++2e- = HCOOH；故B正确；电极b为阳极，阳极反应式为CH3OH-4e-+5OH- = HCOO-+4H2O，则阳极区溶液的pH降低，故C正确；阴极电极反应式为CO2+2H++2e- = HCOOH，阳极反应式为CH3OH-4e-+5OH- = HCOO-+4H2O；若电路中转移，将有通过阳离子交换膜，故D错误；故选D。 4.（2026·广东汕头·二模）我国科学家设计的光-电协同装置，实现生物质资源化利用，使甘油氧化与水体脱氮同步进行，其工作原理如图所示（双极膜中解离出的、在电场作用下向两极迁移）。下列说法不正确的是 A．电极A的总反应式为： B．电解过程中，双极膜中向电极B迁移 C．电解一段时间后，左侧电极室升高 D．当电路中转移电子时，则电极B生成甘油酸（） 【答案】B 【解析】电极A上得电子生成，N元素从+5价降为-3价，得8个电子，结合电荷、原子守恒，总反应式为，A正确；电极A上发生得电子的还原反应，为阴极，电极B为阳极；电解池中阳离子向阴极迁移，故双极膜上向电极A迁移，B错误；由A分析知，电路中转移8 mol电子时，左侧电极室反应生成9 mol，双极膜迁移过来的8mol会消耗8mol，还剩余1mol，溶液中浓度升高，pH升高，C正确；1mol甘油反应生成1 mol甘油酸时转移4mol电子，甘油酸摩尔质量为106 g/mol，转移2mol电子时生成0.5mol甘油酸，质量为0.5 mol×106 g/mol=53 g，D正确；故选B。 5.（2026·甘肃酒泉·模拟预测）一种以金属锌和选择性催化材料为电极的新型水介质电池的原理如图所示。 下列说法错误的是 A．放电时，正极反应式为 B．充电时，阳极附近溶液中浓度升高 C．充电时，电池总反应为 D．放电时，当电路中通过0.6 mol电子时，理论上消耗锌的质量为19.5 g 【答案】B 【解析】由图可知， 转化为，这是一个氧化反应，说明在放电过程中，锌为负极；选择性催化材料为正极；电解质溶液1是碱性环境，负极电极反应式：，正极电极反应式：。由分析可知，选择性催化材料为正极，得电子生成，正极反应式为，A正确；充电时，右侧电极为阳极，发生氧化反应。根据图示，反应物是，产物是，阳极反应式为：，会导致阳极附近的酸性增强，降低，的浓度降低，B错误；由分析可知，负极电极反应式：，则充电时阴极反应式为：，阳极反应式为：，将两式合并得到总反应为，C正确；负极反应为，当通过电子时，消耗的物质的量为，消耗的质量为，D正确；故选B。 6.（2026·江苏徐州·模拟预测）一种电化学装置可将转化为，其工作原理如图所示，下列说法中正确的是 A．固体电解质传导 B．电极表面产生的电极反应式为： C．电极表面发生氧化反应 D．外电路中每通过电子，可得到 【答案】B 【解析】放电时，电极 失去电子，被氧化为，为负极；电极处空气中的得到电子，被还原为，为正极。电极a处反应生成，电极b消耗H+，固体电解质传导电极处反应需要的，A错误；电极处发生氧化反应，失去电子，电极表面产生的电极反应式为：，B正确；电极为正极，得到电子，发生还原反应，C错误；该电池总反应方程式为：，电极处消耗的的物质的量与电极处生成的的物质的量相等，总反应不生成，D错误；故选B。 7.（2026·新疆伊犁·模拟预测）水系电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化解离为和，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是 A．放电时，Zn电极为负极，发生还原反应 B．放电时，催化电极上的反应为 C．充电时，从Zn电极通过双极膜到达催化电极发生反应 D．充电时，Zn电极上的反应为 【答案】B 【解析】放电时，电极为负极，失电子发生氧化反应，并非还原反应，A错误；放电时催化电极为正极，得电子，结合双极膜迁移过来的生成和，电极反应为，B正确；充电时由双极膜解离产生并向催化电极（阳极）迁移，无法从电极通过双极膜，C错误；放电时转化为，故充电时电极（阴极）的反应物为，并非，因此充电时Zn电极的反应为，D错误；故选B。 8.（2026·广东茂名·三模）HCOOH在催化剂的作用下，发生反应的机理和相对能量变化如图所示。下列说法错误的是 A．Ⅰ是催化剂 B．步骤②属于放热反应 C．步骤④对应的基元反应是决速步 D．总反应的化学方程式为 【答案】B 【解析】参与第①步反应，经过多步反应后又生成了，且题干中说明有机物在含铁配离子的作用下发生反应，因此是该反应的催化剂，A正确；步骤②的反应物为Ⅱ，相对能量为，生成物为Ⅲ，相对能量为，生成物总能量高于反应物总能量，因此步骤②属于吸热反应，B错误；由图可知，各基元反应的活化能分别为：步骤①（I→Ⅱ）；步骤②（Ⅱ→Ⅲ）；步骤③（Ⅲ→Ⅳ）；步骤④（Ⅳ→Ⅰ）。因为步骤④的活化能最大，所以其反应速率最慢，是总反应的决速步，C正确；由反应机理图可知，反应物是，产物是、，所以总反应的化学方程式为，D正确；故选B。 9.（2026·广东广州·模拟预测）我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是 A．电解时，从右室向左室移动 B．每消耗，生成 C．仅作为溶剂，不参与电极反应 D．若选用代替TY反应，也可得到TQ 【答案】B 【解析】电极b发生TY转化为TQ的加氧脱氢反应，被氧化，所以属于电解池的阳极，则a为阴极，阴极上氢离子得电子转化为氢气，据此分析。电解时阳离子向阴极移动，氢离子从右室向左室移动，A正确；根据图示可以看出，消耗1mol水，TY转化为TQ，转移4mol电子，则生成2mol氢气，B错误；根据分析可知，仅作为溶剂，不参与电极反应，C正确；选用代替TY反应，依然是酚羟基被氧化成醌类，所以也能得到TQ，D正确。 10.（2026·黑龙江吉林·模拟预测）“液钒电池-光伏耦合制氢储能”的工作原理如图所示，白天时将太阳能储存在电池中，夜晚时将电池的化学能储存在体系中。下列说法错误的是 A．白天时镍网电极的电极反应为 B．双极膜中的a、b分别为阳离子交换层、阴离子交换层 C．夜晚时闭合K，总反应为 D．理论上需要定期向A区和氢储罐中补充稀硫酸 【答案】D 【解析】白天（充电过程）：太阳能电池板提供电能，装置右侧作为电解池工作。镍网电极上产生，发生氧化反应：，是阳极。石墨电极上被还原为 ，是阴极，此过程将太阳能储存在电池中，储存在 和中。夜晚（放电过程）：闭合开关K，装置左侧作为原电池工作，石墨电极上被氧化为，是负极，铂电极是正极，H+得到电子生成，此过程将电池的化学能储存在体系中。白天装置处于充电状态，镍网电极为阳极，碱性环境中失电子生成，电极方程式为：，A正确；双极膜内水解离为和，需通过a层进入A区（阴极区），需通过b层进入B区（阳极区），因此a为阳离子交换层、b为阴离子交换层，B正确；夜晚闭合K装置处于放电状态，负极失电子生成，正极得电子生成，总反应为：，C正确；当白天A区的电极反应产生2 mol 时，为确保溶液呈电中性，双极膜内会有2 mol H+经过a进入A区；当夜晚A区的电极反应产生2 mol V3+时，氢储罐中会发生电极反应而消耗2 mol H+，理论上溶液中H+的浓度长期保持稳定，不需要定期补充稀硫酸，D错误；故选D。 11.（2026·湖南·模拟预测）我国科学家发现：①Rh催化单分子甲酸分解制的过程如图1所示；②以与辛胺为原料实现了甲酸和辛腈 高选择性合成，工作原理如图2所示。下列说法错误的是(表示阿伏加德罗常数的值) A．甲酸制时决定反应速率的步骤为： B．甲酸制的热化学方程式为：   C．电极上发生的反应为： D．每转移电子，理论上电极上有辛腈生成 【答案】B 【解析】决定反应速率的步骤为活化能最大的步骤。由图1可知，HCOOH*转化为的过渡态1能量(0.78eV)与中间体HCOOH*(-0.21eV)的能量差最大，活化能为0.78-(-0.21)=0.99eV，为各步中最大，故该步为决速步，A正确；由图1，反应物HCOOH(g)相对能量为0eV，产物相对能量为-0.16eV，1mol反应的能量变化为，热化学方程式错误，B错误；电极上转化为，电极反应为，C正确；辛胺转化为辛腈时，变为-CN，失去4个H(每个H失)，生成1mol辛腈转移4mol电子。则转移2mol电子时生成0.5mol辛腈，质量为，D正确；故选B。 12.（2026·湖北随州·模拟预测）利用“海水-河水”浓差电池（不考虑溶解氧的影响）制备和NaOH的装置示意图如图所示，其中X、Y均为Ag/AgCl复合电极，电极a、b均为石墨电极。下列说法正确的是 A．c为阳离子交换膜 B．当电解装置中产生0.3 mol气体时，电路中转移1 mol电子 C．“海水-河水”浓差电池中NaCl溶液浓度高的一侧电极电势较低 D．电池从开始工作到停止放电，理论上可制得40g NaOH 【答案】C 【解析】装置原理分析：左侧装置：该装置是一个原电池，利用海水（）和河水（）的浓度差产生电能。浓差电池的核心原理：利用不同浓度的同种电解质溶液，通过离子迁移形成电势差，为了平衡浓度，Na+离子会自发地从高浓度的海水侧向低浓度的河水侧移动。两个电极X和Y均为Ag/AgCl电极，在X电极（海水侧），发生氧化反应：。因此，X是负极；在Y电极（河水侧），发生还原反应： 。因此，Y是正极；右侧是电解制备和NaOH的装置：电极a与电池正极Y相连，因此a是阳极，电极b与电池负极X相连，因此b是阴极。 电解池中电解溶液，实质是电解水。阳极（a）反应：，为制备，中间室的需通过离子交换膜c进入阳极室。因此，c为阴离子交换膜；阴极（b）反应：，为制备NaOH，中间室的Na+需通过离子交换膜d进入阴极室。因此，d为阳离子交换膜。根据上述分析，膜c允许阴离子通过，应为阴离子交换膜，A错误；电解池的总反应为，生成的H2和O2的物质的量之比为。即每转移4 mol电子，阴极生成2 mol H2，阳极生成1 mol O2，共产生3 mol气体。设转移电子的物质的量为n mol，则：生成O2的物质的量为，生成H2的物质的量为，当电解装置中产生0.3 mol气体时，气体总物质的量：，解得，所以电路中转移了0.4 mol电子，B错误；根据浓差电池的原理分析，NaCl溶液浓度高的一侧是海水侧，对应的电极是X。我们已经判断出X是负极。在原电池中，负极的电极电势低于正极。C正确；电池停止放电时，两侧溶液浓度相等。设两侧溶液体积均为V L，则平衡浓度为，从开始到平衡，从海水侧转移的Cl⁻的物质的量为，根据负极反应，电路中转移的电子也为V mol。在电解池阴极，根据反应，转移V mol电子会生成V mol OH⁻，即生成V mol NaOH，NaOH的质量为，由于题目未给出溶液体积V，无法确定生成NaOH的质量，D错误；故选C。 13.（2026·辽宁朝阳·二模）可用电渗析法处理酸性废水中苯酚的同时进行海水淡化的原理如图所示： 下列说法正确的是 A．电极电势：Pt2>Pt1 B．X极的电极反应式为： C．若产生67.2 L ，乙室溶液(未主动进液和出液)增重819 g D．转移电子数相同情况下，将图中阴阳膜进行互换能提高淡水产量 【答案】D 【解析】由图可知，X极废水中的苯酚失去电子被氧化为，故X极为负极，Y极得电子生成MnO2，则Y极为正极；电极接负极X，则为阴极，为阳极，甲为阴极室，丁为阳极室。甲室中，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Cl-向乙室移动，d口流出NaOH溶液；丙室中的Na+透过阳膜流向乙室，从c口流出浓度较大的海水，丙室中的Cl-流向丁室，则b口流出淡水；丁室，2Cl--2e-=Cl2↑，丙室中的Cl-流向丁室，则a口流出的海水浓度基本不变。X极为负极，Y极为正极，为阳极，Pt2为阴极，阳极电势高于阴极电势，电极电势：Pt1>Pt2，A错误；由分析可知，X极为负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为，B错误；标况下67.2 L 物质的量为3mol，若产生67.2 L ，根据，转移14mol电子，甲室中的Cl-透过阴膜向乙室移动，丙室中的Na+透过阳膜移向乙室，所以乙室增加14molNaCl，溶液(未主动进液和出液)增重58.5g/mol14mol=819 g，题干未指明气体所处条件，不能确定乙室增加质量，C错误；将海水淡化室的阴阳膜互换，丁室电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，同时钠离子经过阳膜进入丙室，a室可获得淡水，乙室氯离子经过阴膜进入丙室，钠离子经过阳膜进入甲室，也可在c室获得淡水，能提高淡水产量，D正确；故选D。 14.（2026·内蒙古呼和浩特·二模）某电池以储氢化合物、贫氢材料为电极，以该电池作为电源制备氘代酸碱装置如图，下列说法正确的是 已知：双极膜能将解离为和，电极3、4为惰性电极。 A．电子移动的方向为电极电极电极电极2 B．膜M为阳离子交换膜 C．放电时，电极1发生反应 D．为维持原料室溶液浓度不变，产品室1中双极膜解离重水时，应补加固体 【答案】C 【解析】由图可知，贫氢材料得到H负离子过程发生氧化反应，故电极1为电源负极，电极2为正极，电极3是阳极，电极4是阴极，据此分析。电子在外电路中从电源负极流向正极。即从电极1流向电极4，以及从电极3流向电极2。电子不能在电解质溶液中移动。选项中“电极4→电极3”的描述是错误的，A错误；以该电池作为电源制备氘代酸碱，在电解池中，阳离子向阴极（电极4）移动，原料室中的会穿过膜N进入产品室2，得到KOD，阴离子向阳极（电极3）移动，原料室中的会穿过膜M进入产品室1，得到D2SO4，膜M为阴离子交换膜，膜N为阳离子交换膜，B错误；电极1是负极，发生氧化反应。反应物为和从溶液中迁移来的 ，生成物为，电极1发生反应为 ，C正确；重水（）的物质的量：，双极膜解离反应为，1 mol 解离生成1 mol 和1 mol ，在产品室1中，为了维持电中性，每生成1 mol ，就需要有1 mol的阳离子（）从原料室通过阳离子交换膜N进入产品室2，因此，有1 mol 从原料室移出，相当于消耗了，为维持浓度不变，应补加，D错误；故选C。 15.（2026·陕西咸阳·三模）我国科研人员利用电解法对工业含氰废水(主要含)的无害化处理水平已经达到全球领先。一种高效、低耗、安全的处理工艺原理如图所示，电极材料均为石墨，工作时a、b电极上均无气体产生。下列说法正确的是 A．甲室中的通过阴离子交换膜移向乙室 B．工作一段时间后，乙室溶液减小 C．c电极上的反应为 D．去除，理论上甲室溶液质量增重 【答案】D 【解析】由图示及题干信息可得，该装置左边为原电池，右边为电解池，由极上的物质转化可知，、元素化合价升高，发生失电子氧化反应，为阳极，d为阴极，a为负极，b为正极。原电池中阴离子向负极移动，因此是乙室的阴离子移向甲室，A错误；工作时、电极上均无气体产生，则极上的反应为，极上的反应为。工作一段时间后，乙室消耗的同时有移向甲室，同时有水生成，减小，溶液增大，B错误；为阳极，电极上的反应为 ，C错误；去除，转移，甲室消耗生成，有由乙室移向甲室，理论上甲室溶液质量增重，D正确；故选D。 二、非选择题(共4小题，共55分) 16.(14分)（2026·天津·模拟预测）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。因此研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。 I．在催化剂作用下，CO2可被H2还原为CH3OH等化学品，主要反应如下： 反应1：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-50 kJ·mol-1 反应2：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1 (1)反应3：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH3=___________； (2)恒温恒容条件下，若起始按n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料，只发生反应1，能作为反应达到平衡的标志是___________(填字母)。 A．CO2浓度不再发生变化 B．CO2百分含量不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再发生变化 D．3v正(H2) = v逆(H2O) (3)一定条件下，向1 L恒容密闭容器中充入0.23 mol CO2和0.19 mol H2，只发生反应1，平衡时测得生成甲醇0.03 mol，保持温度不变再通入0.1 mol CO2和0.1 mol水蒸气，此时v(正)___________v(逆)(填“>”，“<”，“=”)。 (4)在300℃恒压密闭容器中，加入2 mol CO2和6 mol H2，发生上述反应2和反应3，反应达平衡时，CO2的转化率为75%，容器体积减小25%，CH3OH的物质的量为___________mol，反应2的平衡常数K=___________。 Ⅱ．电化学还原法：利用太阳能光伏电池进行电化学还原CO2制甲醇的装置如图所示。 (5)工作电极的制作：将铜箔放入煮沸的饱和CuSO4溶液中进行反应，可制得Cu2O薄膜电极。生成Cu2O的离子方程式：___________。 (6)工作电极上Cu2O作催化剂，工作时电极上CO2转化为甲醇的电极反应式为___________。 【答案】(1) (2分) (2)ABC (2分) (3)< (2分) (4) 1 (2分) 0.6 (2分) (5) (2分) (6) (2分) 【解析】（1）反应3可由反应1减去反应2得到，故； （2）恒温恒容条件下，浓度不变可说明反应达到平衡，A正确；反应1为气体分子数减小的反应，物质的量和气体总物质的量都在变化，百分含量始终随反应进行而变化，故百分含量不再变化可说明反应达到平衡，B正确；反应过程中气体总质量不变，总物质的量增加，故气体平均相对分子质量始终随反应进行而变化，故气体平均相对分子质量不再发生变化可说明反应达到平衡，C正确；可说明反应达到平衡，不能说明反应达到平衡，D错误；故选ABC； （3）平衡时生成甲醇0.03 mol，此时容器中有0.03 mol 、0.2 mol 、0.1 mol ，平衡常数，再通入0.1 mol 和0.1 mol ，浓度商，平衡逆向移动，故此时； （4）仅考虑反应2和反应3，依据题目条件列出三段式： 由的转化率为75%可得x=1.5，由可知总压强恒定时，体积与物质的量成正比，容器体积减小25%说明气体总物质的量减少了25%，故，解得y=1，故生成物质的量为1 mol，反应2的平衡常数； （5）将铜箔放入煮沸的饱和溶液中进行反应，发生归中反应得到，离子方程式为； （6）工作时被还原为甲醇，中碳的平均化合价为-2价，每个分子得到6个电子，电极反应式为，又由于过量的可与继续反应：，故最终的电极反应式为。 17.(13分)（2026·陕西西安·模拟预测）我国开发现代煤化工技术，生产烯烃、芳烃等石油基产品，解决我国“富煤、缺油、少气”的能源结构问题。煤炭变乙烯、丙烯的核心工艺路线为煤气化→甲醇→烯烃。 (1)煤炭的气化制甲醇的主要反应包括以下过程： ①   ②   ③ 则反应  _______(用含a、b、c的代数式表示) (2)反应②即水煤气变换反应，在工业上可用于制氢气。恒定总压1.70 Mpa和水碳比投料，在不同条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①对比条件1，条件2中产率下降是因为发生了一个不涉及的副反应，写出该反应的化学反应方程式_______。 ②下列说法正确的是_______。 A．通入反应器的原料气中应避免混入 B．恒定水碳比，增加体系总压可提高的平衡产率 C．适当过量的水蒸气可减少催化剂表面的积碳 D．在条件1下，水煤气变换反应的压强平衡常数 (3)甲醇催化制取丙烯的过程中发生如下反应：，该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中直线a所示，已知Arrhenius经验公式为(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。则该反应的活化能_______，当改变外界条件时，实验数据如图中的直线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。 (4)电解还原法也可以将转化为，装置示意图如图所示。 ①写出在阴极转化为的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原制具有高催化活性。若中混有会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，催化剂中毒的可能原因是_______。 【答案】(1) (2分) (2) (2分) AC (2分) (3) (2分) 使用了催化剂（或使用了更高效的催化剂） (1分) (4) (2分) 在阴极转化为S沉积在Cu表面 (2分) 【解析】（1）根据盖斯定律，目标方程式④=式①+式③+式②，则，代入已知反应的焓变，故； （2）①由于条件2产生，且不涉及，根据碳原子守恒可知，参与副反应，则化学方程式为：； ②反应体系中存在和，原料气中若混入，与和均会反应，且存在爆炸的危险，故应避免混入，A正确；水煤气变换反应中，反应前后气体分子数相等，故增加体系总压，平衡不移动，的平衡产率不会变，B错误；适当过量的水蒸气可通过反应：，消耗积碳C（s），C正确；条件1下没有甲烷生成，只发生了水煤气变换反应，该反应是一个气体分子数不变的反应；设在条件1下水蒸气和一氧化碳的投料分别为和，参加反应的一氧化碳为，由三段式： ，，解得；则平衡常数；；D错误；故选AC； （3）将直线a上两点坐标代入，列方程组，解得；从该公式可以看到，活化能就是直线斜率的相反数，如图：b相比a，斜率的相反数减小，也就是活化能降低，所以改变的条件可能是使用了催化剂（或使用了更高效的催化剂）； （4）①在阴极转化为，碳元素从+4价降至-2价，2个碳原子共得到12个电子，同时结合电解质溶液为溶液，则阴极电极反应为：； ②在阴极被还原，生成固体S单质沉积在表面，占据催化剂活性位点，使催化剂中毒。 18.(13分)（2026·广西南宁·模拟预测）“碳中和”是环境治理关键目标，将CO2转化为高附加值化学品甲醇，既能减排，又能满足工业需求。CO2加氢制CH3OH过程涉及以下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   (1)反应的___________，反应Ⅰ在___________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)在恒温(T＞373K)恒容条件下，将一定量的CO2、H2通入密闭容器中(含催化剂)，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ．下列能说明该反应体系已达到平衡状态的是___________(填字母)。 A． B．CO2的转化率不变 C．混合气体的密度不变 D．混合气体的平均相对分子质量不变 (3)①某温度下，分别在、压强下，将1.5mol CO2(g)和4.5molH2(g)通过装有催化剂的反应器发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，并达到平衡状态，测得平衡时CO及CH3OH的物质的量分数随温度的变化如图1所示。表示压强下CO的物质的量分数曲线为___________(填“b”、“c”、“d”)；___________(填“＞”、“＜”或“=”)，理由是___________。 ②在600℃的温度下，反应Ⅱ的平衡常数Kp=___________。 (4)电催化还原CO2可常温常压合成甲醇，装置原理示意图如下。若电解后溶液pH基本不变，则阴极电极反应式为___________。(已知：在一定浓度范围内，不同浓度的NaHCO3溶液，pH基本不变。) 【答案】(1) -90.5 kJ/mol (2分) 低温 (1分) (2)BD (2分) (3) c (1分) ＜ (1分) 反应Ⅰ正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，反应Ⅰ正向移动，CH3OH物质的量分数增大，则 (2分) 0.4 (2分) (4) (2分) 【解析】（1）根据盖斯定律，I-II得目标反应：； 该反应，由自发，故低温满足自发条件；故选-90.5 kJ/mol，低温； （2）与始终按1:1生成，比值恒定，不能判断达平衡，A错误；转化率不变，说明消耗与生成速率相等，达平衡，B正确；恒温恒容，全为气体，质量与体积都不变，则密度始终不变，不能判断达平衡，C错误；反应前后气体总物质的量变化，平均相对分子质量不变时，气体总物质的量不变，达平衡，D正确；故选BD； （3）反应为放热反应，升温不利于生成，所以的物质的量分数随温度升高而降低，对应下降曲线，为曲线a、b；反应 为吸热反应，升温有利于生成，所以的物质的量分数随温度升高而增大，对应上升曲线，为曲线c、d。在相同温度下，增大压强，反应正向移动，物质的量分数增大，则；由于反应正向移动，导致反应逆向移动，物质的量分数减小，即较高压强下的物质的量分数较小，故在压强下，代表的物质的量分数曲线为c； 反应Ⅰ气体分子数减小，增压反应Ⅰ正向移动，物质的量分数变大，同温下p2的占比更高，所以p1<p2； 600℃时物质的量分数为10%，投料=1.5 mol、=4.5 mol，可列出三段式： ， 平衡时总物质的量为(6-2x) mol，甲醇的物质的量为x mol，CO的物质的量为y mol，x=y，， 解得x=y=0.5，平衡时，，由于反应II为反应前后气体分子数不变的反应，则反应II的； （4）阴极得电子生成，配平可得：。 19.(15分)（2026·安徽滁州·模拟预测）资源化在推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。在碳中和背景下，甲酸(HCOOH)作为氢能载体和储氢材料备受关注。一种制备甲酸的原理如下： 反应ⅰ：       反应ⅱ：   回答下列问题： (1)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在298.15 K、100 kPa由稳定态单质生成1 mol化合物时的焓变)： 物质 标准摩尔生成焓 -393.51 0 -362.3 依据以上信息，若反应ⅰ的正反应活化能为(正)，逆反应活化能为(逆)，则(正)___________(逆)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)在席夫碱(含“”有机物)修饰的纳米金催化剂上，直接催化加氢生成甲酸。其反应历程如图甲所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用“*”标注，TS为过渡态。该历程中包括___________个基元反应，起决速步骤的化学方程式是___________。 (3)在一定压强下，按投料，发生反应ⅰ和反应ⅱ，反应相同时间，的转化率及HCOOH选择性(甲酸选择性)随温度变化曲线如图乙所示。 结合图像分析，当温度高于673.15 K，随温度升高，反应ⅰ和反应ⅱ的反应速率相比，增加更显著的是反应___________(填“ⅰ”或“ⅱ”)，判断的依据是___________。 (4)恒温恒容条件下，按投料，发生上述反应，后反应达平衡。已知初始浓度为，初始压强为2 MPa，平衡转化率为50%，甲酸的选择性为60%。 ①内，___________。 ②该条件下反应ⅰ的平衡常数___________。 (5)为降低系统能耗，搭建“阴阳极共产甲酸耦合系统”如图丙所示，电解质溶液为和混合溶液，此时，该阳电极的电极反应式为___________。生成69 g甲酸，理论上消耗___________。 【答案】(1)> (1分) (2) 3 (1分) (2分) (3) ⅱ (1分) 随温度升高，二氧化碳的转化率升高，但HCOOH的选择性却迅速下降 (2分) (4) (2分) 0.2或 (2分) (5) (2分) 1 (2分) 【解析】（1）化学反应的焓变等于生成物的标准摩尔生成焓之和减去反应物的标准摩尔生成焓之和，对于反应，，代入数据有，，故。 （2）由图可知，反应历程有3个过渡态，故有3个基元反应：的活化能最大，反应速率最慢，反应的活化能越大，反应速率越慢，慢反应是反应的决速步骤，所以该历程中起决速步骤的反应为。 （3）由图可知，当温度高于673.15K，随温度升高，的转化率增大，HCOOH选择性明显减小，说明CO的选择性明显增大，此时主要发生反应ⅱ，反应ⅱ的反应速率增加高于反应ⅰ。 （4）依题意，若投料是1 mol和2 mol，平衡时，为0.5 mol，CO为0.2 mol，HCOOH为0.3 mol，为0.2 mol，为1.5 mol，气体总物质的量为2.7 mol；对于恒温恒容条件下，气体压强与物质的量成正比；平衡总压强为，；的分压变化率=； 已知初始浓度为2.0 mol/L，则的初始浓度为4.0 mol/L，假设反应ⅰ中的变化浓度为x，反应ⅱ中的变化浓度为y，列三段式：，由的转化率为50%列算式可得x+y=1，由甲酸的选择性为60%列算式可得x=0.6，综上可得y=0.4，则平衡时的浓度为1 mol/L，的浓度为3 mol/L，HCOOH的浓度为0.6 mol/L，则反应ⅰ的平衡常数为 K=。 （5）二氧化碳被还原可得甲酸，a极区为阴极区，b极区为阳极区；该装置是“阴阳极共产甲酸耦合系统”，甲醇被氧化可得甲酸，阳极电极反应式为； 阴极电极反应式为；69 g甲酸为1.5 mol，按比例需要消耗1 mol。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $