第六章 化学反应与能量（综合训练）（黑吉辽蒙专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

**基本信息** 聚焦化学反应与能量综合应用，以真实情境整合电化学、能量变化及反应机理，强化化学观念与科学思维的系统性训练。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|3题（1-3）|能源转化、电池类型判断|从能量形式转化到装置原理，构建“概念-装置-应用”逻辑链| |原理应用|7题（4-10）|燃烧热计算、电化学装置分析|以反应热、电极反应为核心，关联物质性质与能量变化规律| |实验探究|3题（11-13）|反应机理、催化过程分析|通过能垒、催化路径模型，培养基于证据的科学探究能力| |实际情境|6题（14-19）|CO2转化、废水处理|结合“双碳”目标，体现化学技术对社会可持续发展的价值|

第六章 化学反应与能量 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O16 Mg 24 Cl 35.5 第Ⅰ卷（选择题 共45分） 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．化学与生产、生活密切相关。下列说法正确的是 A.利用太阳光可驱动二氧化碳与水在催化剂作用下合成甲醇，该过程实现了电能转化为化学能 B.“火星快车”轨道器上的锂离子蓄电池是二次电池 C.燃料电池、硅太阳能电池都利用了原电池原理 D.镀锡铁表面有划损时,仍能保护铁不受腐蚀 【答案】B　 【解析】A．该过程由太阳光驱动，实现的是光能转化为化学能，并非电能转化为化学能，A错误； B.“火星快车”轨道器上的锂离子蓄电池是二次电池，B正确； C.燃料电池利用了原电池原理,但硅太阳能电池是直接将太阳能转化成电能,C项错误; D.镀锡铁表面破损后易发生电化学腐蚀,因Fe比Sn活泼,Fe作为原电池的负极被腐蚀,D项错误。 故答案选B 2．【原创】人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高质量发展。如：氢气是一种新的清洁能源。下列关于能源说法正确的是 A．木材、煤都含碳元素，等质量二者燃烧释放的能量相等 B．石油裂化可生产汽油 C．燃料电池将热能转化为电能 D．制取等量的氢气，太阳能光解水制氢比电解水制氢吸收的能量少 【答案】B 【详解】A．木材、煤虽然都含有碳元素，但碳元素的质量分数不同，热值不同。煤的热值远大于木材，等质量完全燃烧，煤释放的能量远多于木材。A错误； B．石油裂化是将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程，汽油的相对分子质量较小，可以通过石油裂化的方式得到，B正确； C．燃料电池是将燃料的化学能变成电能的装置，不是将热能转化为电能，C错误； D．根据盖斯定律，焓变只由始态、终态决定，和反应途径无关。光解水吸收的是太阳光的能量；电解水吸收的是电能；只是能量的来源形式不一样，制得相同物质的量氢气，光解水、电解水，反应吸收能量相等，D错误 故答案选B。 3.关于如图所示各装置的叙述正确的是 A．图1是化学能转变为电能的装置，总反应为Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋ B．图2CH4－O2碱性燃料电池电子由a电极经NaOH溶液流向b电极 C．图3装置可在铁件表面镀铜，CuSO4溶液浓度不变 D．图4支撑海港码头基础的钢管桩与电源的负极相连，以防止被海水腐蚀 【答案】D 【解析】A项，由图可知，该装置为化学能转变为电能的装置，金属性强于铜的铁电极为原电池的负极，电池的总反应为Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋，A错误； B项，氢氧化钠溶液不能传递电子，电子由a电极经用电器流向b电极，B错误； C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，因此待镀铁件作阴极，铜作阳极，C错误； D项，由外加直流电源的阴极保护法可知，钢管桩与电源的负极相连做电解池的阴极，以 防止被海水腐蚀，D正确。 故答案选D 4．已知几种物质的燃烧热(25℃，10kPa)如下表。 名称 石墨 金刚石 一氧化碳 化学式(状态) 下列说法正确的是 A．金刚石和石墨的晶体类型相同 B．石墨和金刚石燃烧时断开化学键吸收的能量相同 C．   D．2mol石墨燃烧生成一氧化碳气体时放出热量110.5kJ 【答案】C 【解析】A．金刚石是共价晶体，原子间通过共价键结合成三维骨架结构；石墨是混合型晶体，层内碳原子间以共价键结合，层与层之间以范德华力结合，二者晶体类型不同，故A错误； B．石墨和金刚石中碳碳键的键长、键能不同，燃烧时断开化学键吸收的能量不同，故B错误； C．已知①C(s，石墨) + O2(g) = CO2(g) ΔH =–393.5 kJ/mol，②C(s，金刚石) + O2(g) = CO2(g) ΔH =–395.0 kJ/mol，根据盖斯定律，由①-②可得C(s，石墨) = C(s，金刚石)ΔH = +1.5 kJ/mol，故C正确； D．已知①C(s，石墨) + O2(g) = CO2(g) ΔH =–393.5kJ/mol，③CO(g) + O2(g) = CO2(g) ΔH =–283.0kJ/mol，根据盖斯定律，由①-③得C(s，石墨) + O2(g) = CO(g) ΔH =–110.5kJ/mol，则2mol石墨燃烧生成一氧化碳气体时放出热量为2mol×110.5kJ/mol =221kJ，故D错误； 答案选C。 5．暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成，如图所示。下列有关说法不正确的是 A．暖贴生效时，将化学能转化为热能 B．水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率 C．正极反应式为 D．透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度 【答案】C 【分析】自热贴发热料中的铁粉、活性炭、食盐及水之间能形成数目庞大的微型原电池，铁作负极，氧气做正极，据此分析； 【详解】A．暖贴生效时，将化学能转化为热能，A正确； B．铁粉、水与食盐、活性炭共同作用形成原电池，可加快的腐蚀速率，B正确； C．该装置为原电池装置，铁作负极，氧气做正极，正极反应式为，C错误； D．透气膜的透氧速率可控制氧气浓度，故可控制暖贴的发热时间和温度，D正确； 故选C。 6.常用作强还原剂、供氢剂和真空管除气剂，遇水蒸气剧烈反应。某小组利用如图装置(部分夹持装置未画出)制备和。下列叙述正确的是 A．可以较长时间观察到装置I中产生白色沉淀 B．装置Ⅳ的作用是干燥并吸收尾气 C．用水可以检验装置Ⅲ中钡是否过量 D．装置Ⅱ中的试剂为溶液，作用是吸收气体中的 【答案】A 【分析】Ｉ为电解饱和食盐水的装置，Ｃ为阴极，Ｈ+得到电子生成Ｈ2，装置II中的试剂为浓硫酸，用于干燥H2，III中H2与Ba反应生成BaH2，装置IV的作用是防止空气中的水蒸气进入装置III，以此解答。 【详解】A．Fe为阳极，电极方程式为Fe-2e-=Fe2+，阴极产生OH-，该装置用苯隔绝空气，可以较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，故A正确； B．BaH2与水蒸气剧烈反应，装置IV的作用是防止空气中的水蒸气进入装置III，故B错误； C．Ba和BaH2都可以与水发生反应，不能用水检验装置III中Ba是否过量，故C错误； D．由分析可知，装置II中的试剂为浓硫酸，用于干燥H2，故D错误； 答案选A。 7.H2O2是重要的绿色消毒液和氧化剂，研究其分解反应有重要意义。在含有少量I－的溶液中，H2O2分解的机理是：ⅰ．H2O2＋ I－= H2O ＋ IO－；ⅱ．H2O2＋ IO－=H2O ＋ O2↑＋ I－。分解反应过程中能量变化如图所示，下列判断不正确的是 A．I－改变了H2O2分解的路径，曲线②为含有I－的反应过程 B．反应i和ii均为放热过程 C．反应i的反应速率比反应ii慢 D．I－不能改变总反应的能量变化 【答案】B 【详解】A．根据题意得出I－改变了H2O2分解的路径，曲线②为含有I－的反应过程，故A正确； B．曲线②中，根据图中信息得到反应i是反应物质总能量低于生成物总能量，是吸热反应，故B错误； C．根据图中信息反应i的活化能大于反应ii的活化能，因此反应i的反应速率比反应ii慢，故C正确； D．催化剂不能改变反应的活化能，因此I－不能改变总反应的能量变化，故D正确。 故答案为B。 8.恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 下列说法正确的是 A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀 B．段越大，析氢速率越大 C．段正极反应式主要为 D．段基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀 【答案】C 【详解】A．铁的电化学腐蚀发生电化学反应，不属于化学腐蚀，A错误； B．段越大，氢离子浓度越小，析氢速率越小，B错误； C．根据分析，段正极反应式主要为，C正确； D．铁锈疏松，不能阻止铁粉继续发生腐蚀，段基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2+ + 2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+产生H+的量基本相同，D错误； 故选C。 9．板状碳封装镍纳米晶体（Ni@C）被设计为高性能电催化剂，可将5-羟甲基糠醛（，HMF）转化为2，5-呋喃二甲酸（，FDCA），装置如图所示。下列叙述错误的是 A．Ni@C能降低负极反应的活化能 B．可用铜电极替代石墨电极 C．a极反应为 D．收集（标准状况）气体时，有质子从质子交换膜右侧向左侧迁移 【答案】D 【分析】依题，HMF在a极发生氧化反应生成FDCA，故a极为负极，b极为正极。 【详解】A．Ni@C作催化剂，能降低负极反应的活化能，加快反应速率，A正确； B．正极材料不参与反应，故可将石墨换成能导电的Cu电极，B正确； C．HMF在a极发生氧化反应生成FDCA，结合得失电子守恒可知电极反应为，C正确； D．原电池中，阳离子移向正极，故质子从质子交换膜左侧向右侧迁移，D错误； 故答案选D。 10．盐酸羟胺可用于合成抗癌药，工业上可采用电化学方法制备，装置、正极反应机理如图所示。 下列有关说法不正确的是 A．该电池的总反应为： B．上述反应中的X、Y分别为 C．Pt电极上的反应： D．制取，有通过交换膜 【答案】D 【分析】由图可知，含铁的催化电极为原电池的正极，盐酸作用下一氧化氮在正极得到电子发生还原反应生成盐酸羟胺，电极反应式为NO+3e-+4H+=NH3OH+，铂电极为负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，电极反应式为H2-2e-=2H+，原电池工作时氢离子通过氢离子交换膜由负极区进入正极区。 【详解】A．将正极反应式×2+负极反应式×3得：2NO+3H2+2H+=2NH3OH+，化学方程式为2NO+3H2+2HCl=2NH2OH·HCl，故A正确； B．Y为反应机理最终产物，故Y为盐酸羟胺的阳离子NH3OH+，分析正极反应机理，结合元素守恒可以判断X为氢离子H+，故B正确； C．由分析，铂电极为负极，氢分子失去电子生成氢离子，正确的电极反应式为H2-2e-=2H+，故C正确； D．根据分析中正极电极反应式，消耗1mol NO，制取，得到3mol电子，消耗4molH+，根据分析中的负极电极反应式，失去3mol电子，生成3molH+，则有3mol H+通过交换膜，故D错误； 故答案为D。 11.碳酸二甲酯是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。(能垒：反应物与过渡态之间的能量差) 下列说法正确的是 A．第2步的基元反应方程式为： B．使用催化剂可以提高反应速率和反应热 C．反应进程中决速步骤的能垒为 D．升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向逆反应方向移动 【答案】A 【详解】A．根据图中反应历程可知，第2步基元反应为：，A正确； B．使用催化剂可以提高反应速率，但是反应热不会变化，B错误； C．反应进程中经过渡态的反应能垒最大，是决速步骤，其能垒为：，C错误； D．由图可以看出，产物总能量高于反应物总能量，即，所以升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向正反应方向移动，D错误； 故选A。 12．富集海水中锂的电化学系统如图所示，工作步骤如下： ①启动电源1，所在腔室的进入结构而形成。 ②关闭电源1和海水通道，启动电源2，使中的脱出进入腔室2. 关于该电化学系统的说法正确的是 A．启动电源1时，电极1为阴极 B．启动至关闭电源1，若转化的与生成的之比为，可得中的 C．启动电源2时电极反应式为 D．电化学系统降低了腔室2中LiOH的浓度 【答案】B 【分析】由①可知，启动电源1，所在腔室的Li+进入结构而形成，可知中Mn元素的化合价降低，为阴极，电极反应式为，电极1为阳极，连接电源正极；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，使中的脱出进入腔室2，可知，电极2为阴极，电极反应式为：；阳极的电极反应式为：，以此分析解题。 【详解】A．由分析可知，室Ⅰ中电极Ⅰ连接电源Ⅰ的正极，作阳极，发生氧化反应，故A错误； B．根据分析可知，启动至关闭电源1，转化的n()与生成的n()之比为20：3，设生成的氧气为3mol，转移电子为12mol，根据阳极的电极反应式：，结合电子守恒，可知2mol生成时转移1.2mol电子，可得中的x=1.2，故B正确； C．启动电源2时，电极是阳极，电极反应式为：，故C错误； D．由分析可知，启动电源2，使中的脱出进入腔室2，电极2为阴极，电极反应式为：；提高了腔室2中的浓度，故D错误； 故答案选B。 13．CO2的捕集和利用是实现“双碳”目标的一个重要研究方向，我国设计CO2熔盐捕获与转化装置(左图)，可与太阳能电池装置(图)联合实现绿色转化。 下列有关说法正确的是 A．左图装置B电极应该与图装置Y电极相连 B．左图装置A电极反应式为： C．熔盐可用CCl4代替 D．理论上转移0.5mol电子可捕获标准状况下CO2气体2.8L 【答案】D 【分析】根据左图可知A极→O2，发生氧化反应生成单质O2，所以A为阳极，B为阴极，阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接，根据右图可知，Y极为电源正极、X极为电源负极。阳极反应式为，阴极电极反应式为：，以此解答该题。 【详解】A．由分析可知，B为阴极，Y极为电源正极，阴极与电源负极相接，B接太阳能电池的X电极，A错误； B．由分析知，左图装置A电极为阳极，阳极反应式为，B错误； C．熔盐提供离子导电，CCl4是非电解质，无法导电，不能代替，C错误； D．结合分析，A为阳极，电极反应式为，B为阴极，电极反应式为：，CO2与熔盐反应生成和，即，　，通过分析，总反应为，理论上转移4mol电子消耗1mol CO2，转移0.5mol电子则可捕获0.125mol CO2，可捕获标准状况下CO2气体体积为2.8L，D正确； 故答案选D。 14．我国科学家设计了一套电化学装置，能够同时实现苯酚的无害化处理和电催化合成，其工作原理如图。下列说法错误的是 A．膜Ⅰ为阳离子交换膜 B．电子由d经外电路移动到a C．c极的电极反应为 D．b极区每消耗1mol苯酚，可合成7mol 【答案】C 【分析】左侧具有氧化性，苯酚具有还原性，有自发的氧化还原反应，所以左侧装置是原电池，右侧装置是电解池，a极发生电极反应：，得电子，发生还原反应，所以a为正极，b极苯酚被氧化为CO2，发生氧化反应，b是负极，c是阴极，d是阳极。 【详解】A．a极发生电极反应：，得电子，发生还原反应，a为正极，为维持溶液电中性，阳离子要透过膜Ⅰ向阴极区移动，所以膜Ⅰ为阳离子交换膜，A正确； B．a是正极，b是负极；d是阳极，c是阴极；电子在外电路中从阳极流向正极，即由阳极d经外电路移动到正极a，B正确； C．c极的电极反应为，C错误； D．b极区每消耗1mol苯酚，根据化学方程式转移28mol电子，d极的电极反应为，转移28mol电子时，可合成7mol，D正确； 故选C。 15．一种装载双原子双层带电膜（EM）电极材料可将硝酸盐还原为，为低浓度的硝酸盐污染提供高效实用的解决方案，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．装置工作一段时间后，阳极区减小 B．阴极发生的反应为 C．相同条件下，阴阳两极产生气体的体积比为 D．带电膜阳极上的游离氯可将氧化为 【答案】C 【分析】由图，电解装置中左侧为阳极，水失去电子被氧化为氧气，右侧EM电极上硝酸盐还原为，且带电膜阳极上氨气分子被游离氯氧化为； 【详解】A．左侧为阳极，水失去电子被氧化为氧气，工作一段时间后，阳极区溶液酸性增强，减小，A正确； B．由图，阴极发生的反应为硝酸根离子得到电子发生还原反应生成氮气：，B正确；   C．由分析，阳极水失去电子被氧化为氧气，右侧EM电极上硝酸盐还原为，存在关系，由于带电膜阳极上氨气分子也会被游离氯氧化为，则相同条件下，阴阳两极产生气体的体积比不为，C错误； D．由图，带电膜阳极上氨气分子被游离氯氧化为，氨气发生氧化反应，D正确； 故选C。 第II卷（非选择题 共55分） 二、非选择题(共4小题，共55分) 16．(15分）I．随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用备受关注。与在催化剂作用下可转化为，主要反应如下： 反应1： ΔH1 反应2： ΔH2 (1)已知：在一定温度下，由稳定态单质生成化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。几种物质在的标准摩尔生成焓如表所示： 物质 标准摩尔生成焓 0 则_______。 Ⅱ．铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (2)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阳极发生的电极反应为_______。 ②放电时，产生a库仑电量，则两电极质量变化之差为_______g(用计算式表达即可)。已知：转移电子所产生的电量为96500库仑。 ③铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为_______。 (3)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将等物质转化为的过程中，步骤I加入溶液的目的是_______。 ②步骤II、III中和作用分别是_______。 (4)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有_______(填序号)。 a.增强负极导电性 b.增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c.碳材料作还原剂，使被还原 【答案】(1)(2分） (2) (2分） (3分） (2分） (3) ① 使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解 (2分） ② 的作用为还原剂，的作用为氧化剂 (2分，各1分） (4)ab (2分，各1分，多选错/选每一个扣分，扣完2分为止） 【分析】铅酸电池的正极为，负极为Pb，电解液为稀硫酸，负极反应为：，正极反应为：； 废旧铅酸电池通过预处理得到硫酸铅、PbO、，加入氢氧化钠是硫酸铅转化为，过滤得到、PbO、，若加入过氧化氢，在酸性条件下生成含溶液，电解后生成Pb，若加入氧化，在碱性条件下可生成。 【详解】（1）由题，反应2为：，根据标准摩尔生成焓的定义，反应焓变等于生成物标准摩尔生成焓之和减去反应物标准摩尔生成焓之和：，故答案为：； （2）①充电时，阳极发生氧化反应，被氧化为，电极反应式为：； ②放电时，负极：，每转移1 mol电子，负极质量增加48 g（即的质量）；正极：，每转移1 mol电子，正极质量增加32 g（质量减去质量）。因此，每转移1 mol电子，两电极质量变化之差为。转移电子的物质的量为，因质量差为：，故答案为：； ③在作用下将氧化为，结合得失电子守恒和原子守恒得化学方程式为：； （3）①步骤I加入溶液的目的是使等物质转化为沉淀，便于后续在酸或碱中溶解分离，故答案为：使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解； ②在酸性条件下作为还原剂，将还原为；在强碱性条件下作为氧化剂，将氧化为，故答案为：的作用为还原剂，的作用为氧化剂； （4）a．的导电性差，添加石墨可增强负极导电性，a正确； b．由于负极会生成导电性差的大颗粒，石墨可以增加负极材料比表面积，同时有利于生成小颗粒，b正确； c．负极材料为Pb，电解质为稀硫酸，在常温下不与反应，c错误； 故答案选ab。 17．(10分）将转化为碳酸二甲酯[]是资源化利用的重要研究方向。 【方法一】直接转化，反应的方程式为：      (1)可用蒸馏的方法从甲醇中分离出碳酸二甲酯，原因是 。 (2)和共同作为该反应的催化剂，其转化过程如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． Ⅳ．…… 写出Ⅳ的方程式： 。 (3)一定条件下，在高压釜中反应5小时，甲醇转化率与反应温度的关系如图所示。 甲醇转化率变化的原因可能是： ①低于130℃和高于130℃时，催化剂的活性均不佳；② 。 【方法二】电化学转化，装置如图如示。 (4)金电极连接电源 （填“正极”或“负极”）。 (5)下列关于电化学法合成碳酸二甲酯的说法正确的是 （填序号）。 a．电解过程中要不断搅拌，促进电极产物在Pd/C上发生反应 b．若CO逸出，则理论上溶液中的浓度会降低 c．若导线中通过2mol电子，最多生成2mol碳酸二甲酯 【答案】(1)二者热稳定性较高，沸点相差较大(2分） (2)(3分） (3)温度低于130℃时，温度越高反应越快；温度高于130℃时，反应达到限度，温度升高，平衡逆向移动(2分） (4)负极(1分） (5)ab (2分，各1分，多选错/选每一个扣分，扣完2分为止） 【详解】（1）蒸馏是利用混合物中各组分沸点不同进行分离的方法，碳酸二甲酯、甲醇沸点差异显著，并且热稳定性高，适合通过蒸馏分离。 （2）K2CO3和CH3I共同作为该反应的催化剂；反应中 未消耗，需与第Ⅲ步生成的 反应以完成催化循环，同时总反应中甲醇的物质的量为。根据电荷守恒和原子守恒，Ⅳ中甲醇、 与 反应生成 、等，所以方程式为：。 （3）温度低于时，温度越高反应越快，随温度升高甲醇转化率增大；同时根据勒夏特列原理，温度高于，反应达到限度，温度升高，会使放热反应的平衡向逆反应方向移动，导致甲醇转化率降低。 （4）分析该电解反应，金电极发生反应：，得到电子，作为电解池阴极；右侧电极发生反应：，失去电子，作为阳极。同时在溶液中发生反应：，生成碳酸二甲酯，所以金电极连接电源负极。 （5）a．搅拌可促进反应物接触，提高产物在Pd/C电极上的反应效率，a正确； b．电解过程中，溶液中发生反应：，若逸出，该反应反应趋势减弱，溴离子浓度降低，b正确； c．根据电极反应：，若转移电子，生成，再结合反应：，则最多生成碳酸二甲酯，c错误； 故选。 18．(18分）固体硫化物电池在回收过程中产生大量气体，以下是几种工业处理的方式。 资料：是硫单质的一种形式，化学性质与S相似。 Ⅰ．甲烷硫化氢转化法：　ΔH (1)已知： ①　 ②　 可求出ΔH= 。 (2)从能量角度说明该反应用于工业生产的弊端 。 II一种处理Na2S废液并变废为宝获得硫单质的方法是电解法。 （3）．A电极上的电极反应式为_____________。 （4）．电极B所在电解槽中不仅能得到氢气，还能获得NaOH溶液。则阴极室与阳极室之间使用的离子交换膜是_________。（填阴离子交换膜 /     阳离子交换膜） III某实验兴趣小组欲研究是否可以用FeCl3去除硫化物。他们对溶液中FeCl3和Na2S的反应进行分析：甲同学认为发生双水解反应；乙同学认为发生复分解反应；丙同学认为发生氧化还原反应。 （5）．若甲同学的观点正确，请写出相应的离子反应方程式_________________。 为了验证乙丙同学的观点，现进行如下实验： 实验a 实验b 实验c FeCl3(aq) 5mL 10mL 30mL 实验现象 产生黑色浑浊，混合液pH=11.7 黑色浑浊度增大，混合液pH=6.8 观察到黑色和黄色浑浊物，混合液pH=3.7 查阅资料：Fe2S3(黑色)在空气中能够稳定存在，FeS(黑色)在空气中易变质为Fe(OH)3。 设计实验：分别取实验a、b、c中沉淀放置于空气中12小时，a中沉淀无明显变化。b、c中黑色沉淀部分变为红褐色。 （6）实验b、c的黑色沉淀物为_______。 （7）请写出实验c生成黄色浑浊物的离子反应方程式__________________________。 探究实验a中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应的原因： 设计实验：电极材料为石墨 （8）．试剂X和Y分别是_________、_________。 （9）．若右侧溶液变浑浊，说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应。该说法是否合理。请判断并说明理由_____________。 【答案】(1)＋234 (2分） (2)反应需吸收大量热，不易自发(2分） （3）． (2分） （4）．阳离子交换膜 (2分） （5）． (2分） （6）．Fe2S3、 FeS (2分，各1分） （7）．或 (2分） （8）． X是： 25 mLpH=1.7的盐酸 Y是： 5 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液 (2分，各1分） （9）．不合理，因为空气中的氧气也能氧化S2-(2分） 【分析】该电解装置以获取S单质、和NaOH为目标：电极B侧生成，发生得电子还原反应，为阴极；因此电极A为阳极，发生失电子的氧化反应。 FeCl3和Na2S的反应，因为三价铁为弱碱阳离子、具有较强氧化性，硫离子为弱酸阴离子、具有还原性，二者既能发生氧化还原反应，又能发生水解或双水解反应，以此进行相关探究。 【详解】（1）观察知，反应可由反应①+反应②得到，根据盖斯定律，==+234。 （2）从能量角度来看，该反应属于吸热反应，反应过程中需吸收大量热，不易自发，这是该反应用于工业生产的弊端。 （3）．A为阳极，在阳极失电子发生氧化反应，生成目标产物硫单质；电极反应式为：； （4）．电极B侧生成，发生得电子还原反应，为阴极；阳极室的需要通过阳离子交换膜迁移至阴极室，与结合得到NaOH，同时维持溶液电中性。 （5）．是弱碱阳离子、是弱酸阴离子，二者相互促进发生完全双水解，生成氢氧化铁沉淀和硫化氢气体：； （6）．b、c中黑色沉淀放置于空气中12小时，部分变为红褐色，说明未变色部分是空气中稳定存在，变色部分是在空气中易变质的FeS，即b、c的黑色沉淀物中既有又有FeS； 7．c中发生氧化还原反应，黄色浑浊为硫单质，酸性增强时氧化性提升，将氧化为S，自身被还原为；离子反应方程式：或； （8）．该装置为带盐桥的原电池，要排除直接混合的沉淀/水解干扰，让和在不同半电池中反应，并且与实验a数据保持一致，根据右侧提供的试剂可知，左侧半电池试剂Y是5 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液，X是25 mLpH=1.7的盐酸； （9）．因为具有还原性，能被空气中的氧化，故不合理。 19．(12分）纳米零价铁可将废水中的对硝基苯酚(，简称PNP)还原成毒性更小的物质，同时自身被氧化成Fe2+。 已知：电负性  B 2.0  H 2.1 Ⅰ．利用硼氢化钠()还原制备纳米零价铁。 (1)中B的化合价为 。 (2)制备纳米零价铁的离子方程式为，其中氧化剂为 。 Ⅱ．利用纳米零价铁还原法去除PNP。 (3)相同时间内，废水中含有较高浓度的会降低PNP的去除率，结合离子方程式解释原因 。 (4)如果将纳米零价铁均匀分散在生物炭(主要成分为碳单质)上会明显加速PNP的还原，可能的原因是 。 (5)PNP被还原的反应过程及相对能量变化如图所示，TS表示过渡态。下列说法正确的是 。 a．整个反应中断键吸收的总能量大于成键放出的总能量 b．推测物质稳定性顺序为⑤>④>①>②>③ c．PNP被还原的反应过程存在极性键的断裂和形成 Ⅲ．采用电化学絮凝法去除PNP，装置示意图如下。 已知：电化学絮凝法是在合适的电流下电解产生氢氧化物胶体来去除水中污染物的技术手段。 (6)解释电化学絮凝法去除PNP的原理 。 【答案】(1)+3（1分） (2)、(2分，各1分） (3)，包裹在纳米零价铁表面，减小反应接触面积，降低去除速率(2分） (4)纳米零价铁与生物炭之间形成微小原电池，加快反应速率；防止纳米零价铁团聚减小反应接触面积(2分） (5)bc (2分，各1分，多选错/选每一个扣分，扣完2分为止） (6)阳极反应为，阴极反应为，和结合生成胶体吸附沉淀PNP(3分） 【详解】（1）根据各元素化合价代数和为0，NaBH4中Na元素的化合价为+1价，且H的电负性比B大，即H显负价，则H元素的化合价为-1价，故B的化合价为+3，故答案为：+3； （2）反应Fe2++2+6H2O=Fe+2H3BO3+7H2↑中Fe元素化合价降低被还原，H元素化合价从-1价升高到0价和从+1价降低到0价，氧化剂为Fe2+、H2O，故答案为：Fe2+、H2O； （3）会与Fe2+会发生双水解反应，反应方程式为Fe2++2=FeCO3↓+CO2↑+H2O，生成的FeCO3包裹在纳米零价铁表面，减小反应接触面积，降低去除速率，故答案为：Fe2++2=FeCO3↓+CO2↑+H2O，FeCO3包裹在纳米零价铁表面，减小反应接触面积，降低去除速率； （4）纳米零价铁与生物炭之间形成微小原电池，加快反应速率，还可以防止纳米零价铁团聚减小反应接触面积，故答案为：纳米零价铁与生物炭之间形成微小原电池，加快反应速率；防止纳米零价铁团聚减小反应接触面积； （5）a．整个反应是放热反应，故整个反应中断键吸收的总能量小于成键放出的总能量，a错误； b．能量越低越稳定，故物质稳定性顺序为⑤＞④＞①＞②＞③，b正确； c．PNP被还原的反应过程存在N－O键的断裂和N－H键的形成，PNP被还原的反应过程存在极性键的断裂和形成，c正确； 故答案为：bc； （6）阳极反应为Fe-2e-=Fe2+，阴极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，Fe2+和OH-结合生成Fe(OH)2胶体吸附沉淀PNP，故答案为：阳极反应为Fe-2e-=Fe2+，阴极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，Fe2+和OH-结合生成Fe(OH)2胶体吸附沉淀PNP。 1 / 14 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：共16小题，每小题3分，共45分，在每小题给出的四个选项中，只有一个最符合题目要求。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B B D C C A B C D D 11 12 13 14 15 A B D C C 二、非选择题：共4题，共55分。 16．（15分）【答案】(1)(2分） (2) (2分） (3分） (2分） (3) ① 使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解 (2分） ② 的作用为还原剂，的作用为氧化剂 (2分，各1分） (4)ab (2分，各1分，多选错/选每一个扣分，扣完2分为止） 17．(10分)【答案】(1)二者热稳定性较高，沸点相差较大(2分） (2)(3分） (3)温度低于130℃时，温度越高反应越快；温度高于130℃时，反应达到限度，温度升高，平衡逆向移动(2分） (4)负极(1分） (5)ab (2分，各1分，多选错/选每一个扣分，扣完2分为止） 18．(18分)【答案】(1)＋234 (2分） (2)反应需吸收大量热，不易自发(2分） （3） (2分） （4）阳离子交换膜 (2分） （5） (2分） （6）Fe2S3、 FeS (2分，各1分） （7）或 (2分） （8） X是： 25 mLpH=1.7的盐酸 Y是： 5 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液 (2分，各1分） （9）不合理，因为空气中的氧气也能氧化S2-(2分） 19．(12分)【答案】(1)+3（1分） (2)、(2分，各1分） (3)，包裹在纳米零价铁表面，减小反应接触面积，降低去除速率(2分） (4)纳米零价铁与生物炭之间形成微小原电池，加快反应速率；防止纳米零价铁团聚减小反应接触面积(2分） (5)bc (2分，各1分，多选错/选每一个扣分，扣完2分为止） (6)阳极反应为，阴极反应为，和结合生成胶体吸附沉淀PNP(3分） / 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） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O16 Mg 24 Cl 35.5 第Ⅰ卷（选择题 共45分） 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．化学与生产、生活密切相关。下列说法正确的是 A.利用太阳光可驱动二氧化碳与水在催化剂作用下合成甲醇，该过程实现了电能转化为化学能 B.“火星快车”轨道器上的锂离子蓄电池是二次电池 C.燃料电池、硅太阳能电池都利用了原电池原理 D.镀锡铁表面有划损时,仍能保护铁不受腐蚀 2．【原创】人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高质量发展。如：氢气是一种新的清洁能源。下列关于能源说法正确的是 A．木材、煤都含碳元素，等质量二者燃烧释放的能量相等 B．石油裂化可生产汽油 C．燃料电池将热能转化为电能 D．制取等量的氢气，太阳能光解水制氢比电解水制氢吸收的能量少 3.关于如图所示各装置的叙述正确的是 A．图1是化学能转变为电能的装置，总反应为Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋ B．图2CH4－O2碱性燃料电池电子由a电极经NaOH溶液流向b电极 C．图3装置可在铁件表面镀铜，CuSO4溶液浓度不变 D．图4支撑海港码头基础的钢管桩与电源的负极相连，以防止被海水腐蚀 4．已知几种物质的燃烧热(25℃，10kPa)如下表。 名称 石墨 金刚石 一氧化碳 化学式(状态) 下列说法正确的是 A．金刚石和石墨的晶体类型相同 B．石墨和金刚石燃烧时断开化学键吸收的能量相同 C．   D．2mol石墨燃烧生成一氧化碳气体时放出热量110.5kJ 5．暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成，如图所示。下列有关说法不正确的是 A．暖贴生效时，将化学能转化为热能 B．水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率 C．正极反应式为 D．透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度 6.常用作强还原剂、供氢剂和真空管除气剂，遇水蒸气剧烈反应。某小组利用如图装置(部分夹持装置未画出)制备和。下列叙述正确的是 A．可以较长时间观察到装置I中产生白色沉淀 B．装置Ⅳ的作用是干燥并吸收尾气 C．用水可以检验装置Ⅲ中钡是否过量 D．装置Ⅱ中的试剂为溶液，作用是吸收气体中的 7.H2O2是重要的绿色消毒液和氧化剂，研究其分解反应有重要意义。在含有少量I－的溶液中，H2O2分解的机理是：ⅰ．H2O2＋ I－= H2O ＋ IO－；ⅱ．H2O2＋ IO－=H2O ＋ O2↑＋ I－。分解反应过程中能量变化如图所示，下列判断不正确的是 A．I－改变了H2O2分解的路径，曲线②为含有I－的反应过程 B．反应i和ii均为放热过程 C．反应i的反应速率比反应ii慢 D．I－不能改变总反应的能量变化 8.恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 下列说法正确的是 A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀 B．段越大，析氢速率越大 C．段正极反应式主要为 D．段基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀 9．板状碳封装镍纳米晶体（Ni@C）被设计为高性能电催化剂，可将5-羟甲基糠醛（，HMF）转化为2，5-呋喃二甲酸（，FDCA），装置如图所示。下列叙述错误的是 A．Ni@C能降低负极反应的活化能 B．可用铜电极替代石墨电极 C．a极反应为 D．收集（标准状况）气体时，有质子从质子交换膜右侧向左侧迁移 10．盐酸羟胺可用于合成抗癌药，工业上可采用电化学方法制备，装置、正极反应机理如图所示。 下列有关说法不正确的是 A．该电池的总反应为： B．上述反应中的X、Y分别为 C．Pt电极上的反应： D．制取，有通过交换膜 11.碳酸二甲酯是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。(能垒：反应物与过渡态之间的能量差) 下列说法正确的是 A．第2步的基元反应方程式为： B．使用催化剂可以提高反应速率和反应热 C．反应进程中决速步骤的能垒为 D．升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向逆反应方向移动 12．富集海水中锂的电化学系统如图所示，工作步骤如下： ①启动电源1，所在腔室的进入结构而形成。 ②关闭电源1和海水通道，启动电源2，使中的脱出进入腔室2. 关于该电化学系统的说法正确的是 A．启动电源1时，电极1为阴极 B．启动至关闭电源1，若转化的与生成的之比为，可得中的 C．启动电源2时电极反应式为 D．电化学系统降低了腔室2中LiOH的浓度 13．CO2的捕集和利用是实现“双碳”目标的一个重要研究方向，我国设计CO2熔盐捕获与转化装置(左图)，可与太阳能电池装置(图)联合实现绿色转化。 下列有关说法正确的是 A．左图装置B电极应该与图装置Y电极相连 B．左图装置A电极反应式为： C．熔盐可用CCl4代替 D．理论上转移0.5mol电子可捕获标准状况下CO2气体2.8L 14．我国科学家设计了一套电化学装置，能够同时实现苯酚的无害化处理和电催化合成，其工作原理如图。下列说法错误的是 A．膜Ⅰ为阳离子交换膜 B．电子由d经外电路移动到a C．c极的电极反应为 D．b极区每消耗1mol苯酚，可合成7mol 15．一种装载双原子双层带电膜（EM）电极材料可将硝酸盐还原为，为低浓度的硝酸盐污染提供高效实用的解决方案，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．装置工作一段时间后，阳极区减小 B．阴极发生的反应为 C．相同条件下，阴阳两极产生气体的体积比为 D．带电膜阳极上的游离氯可将氧化为 第II卷（非选择题 共55分） 二、非选择题(共4小题，共55分) 16．(15分）I．随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用备受关注。与在催化剂作用下可转化为，主要反应如下： 反应1： ΔH1 反应2： ΔH2 (1)已知：在一定温度下，由稳定态单质生成化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。几种物质在的标准摩尔生成焓如表所示： 物质 标准摩尔生成焓 0 则_______。 Ⅱ．铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (2)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阳极发生的电极反应为_______。 ②放电时，产生a库仑电量，则两电极质量变化之差为_______g(用计算式表达即可)。已知：转移电子所产生的电量为96500库仑。 ③铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为_______。 (3)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将等物质转化为的过程中，步骤I加入溶液的目的是_______。 ②步骤II、III中和作用分别是_______。 (4)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有_______(填序号)。 a.增强负极导电性 b.增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c.碳材料作还原剂，使被还原 17．(10分）将转化为碳酸二甲酯[]是资源化利用的重要研究方向。 【方法一】直接转化，反应的方程式为：      (1)可用蒸馏的方法从甲醇中分离出碳酸二甲酯，原因是 。 (2)和共同作为该反应的催化剂，其转化过程如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． Ⅳ．…… 写出Ⅳ的方程式： 。 (3)一定条件下，在高压釜中反应5小时，甲醇转化率与反应温度的关系如图所示。 甲醇转化率变化的原因可能是： ①低于130℃和高于130℃时，催化剂的活性均不佳；② 。 【方法二】电化学转化，装置如图如示。 (4)金电极连接电源 （填“正极”或“负极”）。 (5)下列关于电化学法合成碳酸二甲酯的说法正确的是 （填序号）。 a．电解过程中要不断搅拌，促进电极产物在Pd/C上发生反应 b．若CO逸出，则理论上溶液中的浓度会降低 c．若导线中通过2mol电子，最多生成2mol碳酸二甲酯 18．(18分）固体硫化物电池在回收过程中产生大量气体，以下是几种工业处理的方式。 资料：是硫单质的一种形式，化学性质与S相似。 Ⅰ．甲烷硫化氢转化法：　ΔH (1)已知： ①　 ②　 可求出ΔH= 。 (2)从能量角度说明该反应用于工业生产的弊端 。 II一种处理Na2S废液并变废为宝获得硫单质的方法是电解法。 （3）．A电极上的电极反应式为_____________。 （4）．电极B所在电解槽中不仅能得到氢气，还能获得NaOH溶液。则阴极室与阳极室之间使用的离子交换膜是_________。（填阴离子交换膜 /     阳离子交换膜） III某实验兴趣小组欲研究是否可以用FeCl3去除硫化物。他们对溶液中FeCl3和Na2S的反应进行分析：甲同学认为发生双水解反应；乙同学认为发生复分解反应；丙同学认为发生氧化还原反应。 （5）．若甲同学的观点正确，请写出相应的离子反应方程式_________________。 为了验证乙丙同学的观点，现进行如下实验： 实验a 实验b 实验c FeCl3(aq) 5mL 10mL 30mL 实验现象 产生黑色浑浊，混合液pH=11.7 黑色浑浊度增大，混合液pH=6.8 观察到黑色和黄色浑浊物，混合液pH=3.7 查阅资料：Fe2S3(黑色)在空气中能够稳定存在，FeS(黑色)在空气中易变质为Fe(OH)3。 设计实验：分别取实验a、b、c中沉淀放置于空气中12小时，a中沉淀无明显变化。b、c中黑色沉淀部分变为红褐色。 （6）实验b、c的黑色沉淀物为_______。 （7）请写出实验c生成黄色浑浊物的离子反应方程式__________________________。 探究实验a中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应的原因： 设计实验：电极材料为石墨 （8）．试剂X和Y分别是_________、_________。 （9）．若右侧溶液变浑浊，说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应。该说法是否合理。请判断并说明理由_____________。 19．(12分）纳米零价铁可将废水中的对硝基苯酚(，简称PNP)还原成毒性更小的物质，同时自身被氧化成Fe2+。 已知：电负性  B 2.0  H 2.1 Ⅰ．利用硼氢化钠()还原制备纳米零价铁。 (1)中B的化合价为 。 (2)制备纳米零价铁的离子方程式为，其中氧化剂为 。 Ⅱ．利用纳米零价铁还原法去除PNP。 (3)相同时间内，废水中含有较高浓度的会降低PNP的去除率，结合离子方程式解释原因 。 (4)如果将纳米零价铁均匀分散在生物炭(主要成分为碳单质)上会明显加速PNP的还原，可能的原因是 。 (5)PNP被还原的反应过程及相对能量变化如图所示，TS表示过渡态。下列说法正确的是 。 a．整个反应中断键吸收的总能量大于成键放出的总能量 b．推测物质稳定性顺序为⑤>④>①>②>③ c．PNP被还原的反应过程存在极性键的断裂和形成 Ⅲ．采用电化学絮凝法去除PNP，装置示意图如下。 已知：电化学絮凝法是在合适的电流下电解产生氢氧化物胶体来去除水中污染物的技术手段。 (6)解释电化学絮凝法去除PNP的原理 。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $