第五章 化学反应与能量变化（综合训练） （江苏专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

第五章 化学反应与能量变化 （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 V 51 一、选择题：共13小题，每小题3分，共39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．（25-26高二上·江苏·阶段检测）天宫一号目标飞行器与神舟九号载人飞船的交会对接，标志着我国具备了建设空间站的基本能力。下列有关说法正确的是 A．飞船的太阳能帆板将太阳能直接转换为动能 B．天宫一号中的氢氧燃料电池将电能转换为化学能 C．“朱雀二号”遥二火箭成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷运载火箭，甲烷作助燃剂 D．火箭升空的动力主要来源于化学能 2．（25-26高二上·江苏镇江·期中）下列说法正确的是 A．导航卫星使用的透光电极材料——石墨烯，属于新型无机非金属材料 B．高效率钙钛矿太阳能电池直接将化学能转化为电能 C．铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是析氢腐蚀 D．铁制品表面镀上铜保护层，是利用牺牲阳极法 3．关于甲烷合成反应：(反应放热)，下列说法正确的是 A．形成键需要吸收能量 B．反应过程的能量变化可用如图表示 C．该反应(用表示某种化学键的键能) D．该反应过程中各元素化合价均未发生变化 4．有关中和热的测定实验中，下列说法中正确的是 A．中和热的测定实验中需要用到的主要仪器有：简易量热器、温度计、环形金属搅拌棒等 B．可以用保温杯来代替烧杯做有关测定中和热的实验 C．在测定中和热的实验中，至少需要测定并记录的温度是2次 D．测定中和热实验中，若使用溶液和稀醋酸，则会导致所测得的中和热偏小 5．下列说法正确的是 A．氢气的燃烧热，则电解水的热化学方程式为   B．增大压强能增大单位体积的活化分子百分数，加快反应速率 C．在一定条件下，将和置于密闭容器中充分反应生成，放出热量，则该反应的热化学方程式   D．中和反应反应热测定实验中做两组实验：①盐酸和溶液，②盐酸和溶液，则两组实验测得的中和热相同 6．最近科学家提出碘硫热化学循环是由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成的(如图所示)，下列有关说法正确的是 A．整个循环过程中产生的同时产生 B．总反应的焓变为，则 C．该制氢方法生成的比电解水生成的小 D．图中反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可在常温常压下进行 7．下图所示装置可用于制作简易的燃料电池。实验时，先接通开关，一段时间后断开开关，接通开关。下列说法正确的是 A．接通开关时，装置将化学能转化为电能 B．接通开关时，石墨电极b附近溶液碱性增强 C．接通开关时，溶液中从石墨a处向石墨b处移动 D．接通开关足够长时间，溶液最终呈碱性 8．（25-26高三上·江苏苏州·阶段检测）铁空气二次电池具有价格低廉、安全性好等优点。一种铁空气电池放电时原理如图所示。电池使用碱性溶液作电解质，C电极允许空气中的通过。下列说正确的是 a  b A．放电时电子由电极a经NaOH溶液流向电极b B．充电时的阴极反应之一为 C．忽略溶液体积的变化，放电后溶液的pH增大 D．该电池也可以用强酸溶液作电解质 9．一种含空位的SnSe纳米片(VSnSe)存在空位迁移导致的缺陷热催化效应，其高效合成H2O2的反应机理如图，“×”代表该过程难以发生，“*”代表吸附在催化剂表面，SnSe指无空位的催化剂表面，下列说法错误的是 A．若原料为H218O和O2，则产物含H2O2 B．总反应原子利用率为100% C．HO*在VSnSe表面脱附更容易 D．决速步骤为H2O=HO*+H* 10．清华大学首次利用糠醛研制了新型“生物质二次电池”，工作原理如图所示，充电、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸盐。下列说法正确的是 A．放电时，a极发生还原反应 B．充电时，b极附近碱性增强 C．充电时，a极反应式为：+2H2O+2e-=+2OH- D．若使用铅蓄电池为其充电，当1 mol糠醛转化时，理论上电极增重96 g 11．烟气中的可以用钠碱循环法加以处理，用溶液作为吸收液。当吸收液与反应至pH降低为6左右时，可将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生。当吸收液的pH升至8左右时再生完毕，吸收液可再次使用。吸收液pH随微粒组成的变化关系见表。 pH 8.2 7.2 6.2 下列说法错误的是 A．电极M为电解池阴极 B．电极N有发生 C． D．再生过程中，Ⅱ中溶液电导率保持不变 12．科研人员以间硝基甲苯为原料，用惰性电极电解合成间氨基苯甲酸的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极电势： B．槽内氧化的电极反应为 C．每1mol间硝基甲苯合成1mol间氨基苯甲酸，有8mol由N极移向M极 D．槽外还原反应为+ 6Ti3++4H2O +6TiO2++6H+ 13．某种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原的装置如图1所示。通过电解池的电量恒定，电解所得部分还原产物的法拉第效率(FE%)与电压的关系如图2所示[法拉第效率表示为]。下列说法错误的是 A．b电极生成HCOOH的电极反应式为 B．电压为时，电解生成的，则FE(HCHO)的m值为25 C．利用代替进行研究，可确定阴极上生成的含碳化合物来源于原料气，而非有机多孔电极材料 D．电压过大时，各种有机产物的FE%降到较低水平，原因是的移动速率加快，在阴极易得电子产生 二、非选择题：共4题，共61分。 14．（15分）研究反应中的能量变化有利于更好的认识和利用反应。 (1)与卤素(或)发生取代反应时，会经历如下过程： Ⅰ： Ⅱ： Ⅲ： 与卤素反应过程中物质的能量变化及产物的选择性如下图所示。 产物选择性(%) ①稳定性：______(填“>”或“<”)。 ②以丙烷为原料合成丙醇时，为提高2-丙醇的产率，应______(填字母)。 A．先氯代再水解          B．先溴代再水解 ③写出包含、、、在内的一个等式：______。 (2)肼()是一种常见的还原剂和良好的火箭推进剂。已知在中燃烧的热化学方程式为  ，部分化学键键能数据如下表 化学键 键能/() a b c d ①则的键能为______。(用包含a、b、c、d在内的式子表示) ②已知  ，则的燃烧热为______。 ③已知：      则的______。 15．（15分）回答下列问题： (1)下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是______。(填序号) (2)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极转化为，其电极反应式为______。 (3)铅蓄电池是最常见的二次电池，电解质溶液为稀硫酸，放电时该电池的总反应式为。放电时，电解质溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过时，理论上负极板的质量增加______g。电池的负极在充电时应接外接电源的______极。 (4)铁钉镀铜时，铁钉作阴极，铜作阳极，电解质溶液为溶液，电解一段时间后，电解质溶液的浓度______(填“增大”“减小”或“不变”)，若电解一段时间后将电源正负极反接，则铁钉______(填“能”或“不能”)复原。 (5)足量的纳米铁粉酸性废水中反应，若反应无气体产生、其离子方程式为______；研究发现，一定量纳米铁粉处理废水时，若pH偏低将会导致的去除率下降，其原因是______。 16．（15分）硼氢化钠是一种环境友好的固体储氢材料。 Ⅰ．储氢： (1)  >0，任意温度下都不能自发进行的原因是___________。 (2)已知                 写出制备(其中氢原子利用率为100%)的热化学方程式：___________。 Ⅱ．释氢： (3)水解生氢反应比较缓慢，向水溶液中加入固态催化剂Ru/NGR可提高其产氢速率。其他条件相同时，浓度对制氢速率的影响如图-1所示。A点后制氢速率下降的可能原因是___________。(已知：25°C时溶解度为55g，溶解度为0.28g。) (4)氧化制备纳米零价铁，同时生成：，反应前后B的化合价均为+3价，则能氧化的物质的量是___________mol。 Ⅲ．循环应用： (5)燃料电池中，转化为，电解溶液又可制得，实现物质的循环利用，电解装置示意图如图-2所示。电解池阴极的电极反应式为___________。两电极区间使用阳离子交换膜，不允许阴离子通过的原因是___________。 17．（16分）电化学原理广泛应用于能量转换、物质转化等方面。 (1)化工生产过程中使用硫酸会产生含的废液。某废液中主要含有，还含有少量和，研究人员设计了如图所示装置利用废液制取，装置由一个甲醚燃料电池和一个电解池组成。 ①写出甲醚燃料电池放电时负极的电极反应式：______。 ②电解池中应使用______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ③c电极的电极反应式为______。 ④若b电极上消耗标准状况下，则d电极理论上质量增加______g。 (2)一种含铊废水处理方法是：用将氧化为，然后再将转化沉淀而除去。实验室用电解-间接氧化法处理酸性含铊废液的原理如图所示。 ①电极b应与电源的______(填“正”或“负”)极相连。 ②写出图中转化(I)反应的离子方程式：______。 ③处理过程中电极b附近溶液pH随时间变化情况如图所示。电解开始的1 h内，电极b附近溶液的pH迅速下降(pH越小，溶液中浓度越大)，请结合相关反应的方程式分析原因：______。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 化学反应与能量变化 一、选择题：共13小题，每小题3分，共39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 11 12 13 D A B B D B B B C C D C B 二、非选择题：共4题，共61分。 14．（15分）(1) < B (2) 15．（15分）(1)④>②>①>③ (2)+6e—+14H+=2Cr3++7H2O (3) 增大 24 负 (4) 不变 不能 (5) pH低于4.0，纳米铁粉易与氢离子反应放出氢气，被还原的数目减少 16．（15分）(1)且 (2)   (3)浓度较高时，生成的结晶析出，覆盖在催化剂表面，使催化剂活性下降，制氢速率下降 (4)0.5 (5) 防止阴极产生的进入阳极区，发生反应而损耗；避免阴极区浓度减小，使的产率降低 17．（16分）(1) 阴 64 (2) 正 部分与水反应，生成HCl，使溶液pH迅速下降 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 化学反应与能量变化 （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 V 51 一、选择题：共13小题，每小题3分，共39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．（25-26高二上·江苏·阶段检测）天宫一号目标飞行器与神舟九号载人飞船的交会对接，标志着我国具备了建设空间站的基本能力。下列有关说法正确的是 A．飞船的太阳能帆板将太阳能直接转换为动能 B．天宫一号中的氢氧燃料电池将电能转换为化学能 C．“朱雀二号”遥二火箭成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷运载火箭，甲烷作助燃剂 D．火箭升空的动力主要来源于化学能 【答案】D 【详解】A．飞船的太阳能帆板是将太阳能直接转换为电能，而非动能，A错误； B．氢氧燃料电池的工作原理是将化学能转换为电能，而非电能转换为化学能，B错误； C．液氧甲烷火箭中，液氧为助燃剂（氧化剂），甲烷为燃料（还原剂），甲烷不作助燃剂，C错误； D．火箭升空依靠燃料燃烧释放能量，燃料燃烧是化学反应，将化学能转化为热能和动能，故动力主要来源于化学能，D正确； 故答案为：D。 2．（25-26高二上·江苏镇江·期中）下列说法正确的是 A．导航卫星使用的透光电极材料——石墨烯，属于新型无机非金属材料 B．高效率钙钛矿太阳能电池直接将化学能转化为电能 C．铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是析氢腐蚀 D．铁制品表面镀上铜保护层，是利用牺牲阳极法 【答案】A 【详解】A．石墨烯是无机非金属材料，A正确； B．钙钛矿电池通过光电反应将太阳能转化为电能，B错误； C．铜的还原性弱，不能在弱酸性条件下生成。生成铜绿的过程发生吸氧腐蚀，C错误； D．牺牲阳极法是利用还原性更强的金属作阳极，保护作为阴极的金属。铁镀铜不符合牺牲阳极法的定义，而是镀层保护法，D错误； 故答案选A。 3．关于甲烷合成反应：(反应放热)，下列说法正确的是 A．形成键需要吸收能量 B．反应过程的能量变化可用如图表示 C．该反应(用表示某种化学键的键能) D．该反应过程中各元素化合价均未发生变化 【答案】B 【详解】A．形成键需要放出能量，A错误； B．反应放热，所以反应物的总能量大于生成物的总能量，与图像符合，B正确； C．该反应(用表示某种化学键的键能)，C错误； D．反应中碳元素由+4价变为-4价，氢元素由0价变为+1价，D错误； 故答案选：B。 4．有关中和热的测定实验中，下列说法中正确的是 A．中和热的测定实验中需要用到的主要仪器有：简易量热器、温度计、环形金属搅拌棒等 B．可以用保温杯来代替烧杯做有关测定中和热的实验 C．在测定中和热的实验中，至少需要测定并记录的温度是2次 D．测定中和热实验中，若使用溶液和稀醋酸，则会导致所测得的中和热偏小 【答案】B 【详解】A．中和热实验中使用环形玻璃搅拌棒而非金属，因金属导热快会导致热量散失，A错误； B．保温杯能有效减少热量散失，可以替代烧杯以提高实验准确性，B正确； C．实验中需记录酸、碱的初始温度和反应后最高温度，至少3次，C错误； D．醋酸为弱酸，解离吸热，导致测得中和热偏大，D错误； 故选B。 5．下列说法正确的是 A．氢气的燃烧热，则电解水的热化学方程式为   B．增大压强能增大单位体积的活化分子百分数，加快反应速率 C．在一定条件下，将和置于密闭容器中充分反应生成，放出热量，则该反应的热化学方程式   D．中和反应反应热测定实验中做两组实验：①盐酸和溶液，②盐酸和溶液，则两组实验测得的中和热相同 【答案】D 【详解】A．氢气的燃烧热为1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，则电解水的热化学方程式为H2O(l)=H2(g)＋O2(g) ΔH=＋285.8 kJ·mol－1，A错误； B．增大压强可以增大单位体积活化分子数目，可以加快反应速率，但活化分子的百分数不变，B错误； C．将1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成1 mol SO3(g)，放出热量79.2 kJ，该反应是可逆反应，而热化学方程式是指完全反应时的热效应，故2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ，C错误； D．中和热的ΔH是定值，与反应物的物质的量无关，两组实验的中和热ΔH相同，D正确； 故选D。 6．最近科学家提出碘硫热化学循环是由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成的(如图所示)，下列有关说法正确的是 A．整个循环过程中产生的同时产生 B．总反应的焓变为，则 C．该制氢方法生成的比电解水生成的小 D．图中反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可在常温常压下进行 【答案】B 【分析】根据图示可知，反应Ⅰ为，反应Ⅱ为，反应Ⅲ为，整个循环过程中总反应为。 【详解】A．根据图示可知，整个循环过程中总反应为，若产生同时产生，标准状况下体积为44.8 L，选项中未明确标准状况，则气体体积不一定是44.8 L，A错误； B．总反应为，可知该分解反应的焓变为焓增加，即 ，B正确； C．该制氢方法与电解水反应的反应物与生成物相同，反应条件不同，但与反应途径、条件无关，故两种方法均生成时的相同，C错误； D．反应Ⅰ可在常温常压下进行，反应Ⅱ是分解，常温常压下不能进行，反应Ⅲ为的分解，较高温度下反应容易发生，D错误； 故选B。 7．下图所示装置可用于制作简易的燃料电池。实验时，先接通开关，一段时间后断开开关，接通开关。下列说法正确的是 A．接通开关时，装置将化学能转化为电能 B．接通开关时，石墨电极b附近溶液碱性增强 C．接通开关时，溶液中从石墨a处向石墨b处移动 D．接通开关足够长时间，溶液最终呈碱性 【答案】B 【分析】闭合K1时，装置为电解池，电解质溶液为Na2SO4溶液，则该装置电解水，石墨a(阳极)的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，石墨b(阴极)的电极反应为：4H++4e-=2H2↑；断开K1、闭合K2时，电流表发生偏转说明该装置内有电流产生，则该装置转变为了原电池，反应是电解池产生的O2和H2，原本O2在石墨a电极上产生，H2在石墨b电极上产生，故石墨a作正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，石墨b作负极，电极反应为2H2-4e-=4H+。 【详解】A．接通开关K1时，装置有外接电源，为电解池，将电能转化为化学能，A错误； B．接通开关K1时，装置为电解池，电解Na2SO4溶液实质是电解水，阴极（与电源负极相连）发生反应：2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-，产生OH-使溶液碱性增强。假设石墨b为阴极（电源负极连接），则b附近生成OH-，碱性增强，B正确； C．接通开关K2时，装置为原电池（燃料电池），H2所在电极为负极，O2所在电极为正极。阳离子（Na+）向正极移动，若石墨a为正极，则Na+应从b向a移动，而非a向b，C错误； D．接通开关K2时，燃料电池总反应为2H2+O2= 2H2O，仅生成水，溶液始终为Na2SO4中性溶液，D错误； 故选B。 8．（25-26高三上·江苏苏州·阶段检测）铁空气二次电池具有价格低廉、安全性好等优点。一种铁空气电池放电时原理如图所示。电池使用碱性溶液作电解质，C电极允许空气中的通过。下列说正确的是 a  b A．放电时电子由电极a经NaOH溶液流向电极b B．充电时的阴极反应之一为 C．忽略溶液体积的变化，放电后溶液的pH增大 D．该电池也可以用强酸溶液作电解质 【答案】B 【分析】铁空气二次电池是原电池工作原理，碱性电解质溶液，负极失电子发生氧化反应，为Fe电极（左侧a），O2在正极（b）得电子发生还原反应，电极反应式为，,据此分析； 【详解】A．原电池放电时，电子从负极移向正极，据分析，电子从a电极经外壳流向电极b，电子不会经过溶液，A错误； B．充电时，则是以电解池工作原理反应，阴极得电子发生还原反应，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒，其反应之一为，B正确； C．该原电池的总反应方程式为，因为忽略溶液体积的变化，则反应中未消耗OH-，生成物中的OH-以沉淀形式存在，则放电后溶液的OH-的物质的量不变，pH不变，C错误； D．如果用强酸溶液作电解质，则Fe电极会与电解液直接发生置换反应，造成电极的损失，D错误； 故选B。 9．一种含空位的SnSe纳米片(VSnSe)存在空位迁移导致的缺陷热催化效应，其高效合成H2O2的反应机理如图，“×”代表该过程难以发生，“*”代表吸附在催化剂表面，SnSe指无空位的催化剂表面，下列说法错误的是 A．若原料为H218O和O2，则产物含H2O2 B．总反应原子利用率为100% C．HO*在VSnSe表面脱附更容易 D．决速步骤为H2O=HO*+H* 【答案】C 【分析】根据反应进程图，合成H2O2的历程为、、，总反应为。 【详解】A．根据分析可知，H2O2中的O原子分别来自H2O和O2，若原料为H218O和O2，由第二步历程可知产物含H2O2，A正确； B．总反应为，原子利用率为100%，B正确； C．根据反应进程图和“×”代表该过程难以发生可知，HO*在VSnSe表面脱附难以发生，C错误； D．决速步骤由活化能最高的一步决定，由图可知，H2O=HO*+H*的活化能为0.732eV， 的活化能为1.097eV-0.502eV=0.595eV，故决速步骤为H2O=HO*+H*，D正确； 答案选C。 10．清华大学首次利用糠醛研制了新型“生物质二次电池”，工作原理如图所示，充电、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸盐。下列说法正确的是 A．放电时，a极发生还原反应 B．充电时，b极附近碱性增强 C．充电时，a极反应式为：+2H2O+2e-=+2OH- D．若使用铅蓄电池为其充电，当1 mol糠醛转化时，理论上电极增重96 g 【答案】C 【分析】先判断电极性质：根据题意和转化关系，放电时，a极上糠醛被氧化为糠酸根（失电子，氧化反应），因此放电时a为负极、b为正极；充电时，a为阴极、b为阳极，据此分析选项： 【详解】A．放电时a极是负极，糠醛失电子发生氧化反应，A错误； B．充电时b为阳极，电极反应为：，反应消耗，b极附近碱性减弱，B错误； C．充电时a为阴极，糠醛得电子被还原为糠醇，电极反应式：+2H2O+2e-=+2OH-，配平、产物均正确，C正确； D．1 mol糠醛转化时转移2 mol电子，铅蓄电池中电极反应为：，1 mol 反应时，增重质量为，D错误； 答案选C。 11．烟气中的可以用钠碱循环法加以处理，用溶液作为吸收液。当吸收液与反应至pH降低为6左右时，可将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生。当吸收液的pH升至8左右时再生完毕，吸收液可再次使用。吸收液pH随微粒组成的变化关系见表。 pH 8.2 7.2 6.2 下列说法错误的是 A．电极M为电解池阴极 B．电极N有发生 C． D．再生过程中，Ⅱ中溶液电导率保持不变 【答案】D 【分析】电解时，在电极M上水放电生成氢气，发生还原反应，作阴极；在电极N上，、放电生成，发生氧化反应，作阳极。、通过膜B进入Ⅲ室，所以膜B为阴离子交换膜；通过膜A进入I室，所以膜A为阳离子交换膜。 【解析】A．M电极上水得电子生成，发生还原反应，因此M是电解池的阴极，A正确； B．N是电解池阳极，在阳极被氧化为，题给电极反应式满足原子守恒、电荷守恒，反应式正确，B正确； C．的二级电离常数，由表格可知，当时，，即，此时，C正确； D．再生过程中，电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动：Ⅱ中的会迁移到Ⅰ区，会迁移到Ⅲ区，Ⅱ中自由移动的离子浓度不断减小，因此电导率会降低，并非保持不变，D错误； 故选D。 12．科研人员以间硝基甲苯为原料，用惰性电极电解合成间氨基苯甲酸的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极电势： B．槽内氧化的电极反应为 C．每1mol间硝基甲苯合成1mol间氨基苯甲酸，有8mol由N极移向M极 D．槽外还原反应为+ 6Ti3++4H2O +6TiO2++6H+ 【答案】C 【分析】首先判断电极：M极发生，化合价从降低到，得电子，故M为阴极；N极发生，化合价从升高到，失电子，故N为阳极，据此分析； 【详解】A．电解池中，阳极电势高于阴极，故电极电势，A正确； B．N极（阳极）氧化生成，配平后电极反应为：，B正确； C．1 mol间硝基甲苯（）合成1 mol间氨基苯甲酸（）：需要将1 mol的甲基氧化为羧基生成（转移6 mol电子），并将1 mol的硝基还原为氨基生成（转移6 mol电子）。这两个过程分别由阳极和阴极反应提供氧化剂和还原剂，在同一个电解池中，两极转移的电子数相等，故电路中总共转移6 mol电子，即可生成足量的氧化剂和还原剂。因此，有6 mol H⁺由阳极N移向阴极M，C错误； D．槽外还原反应中，间硝基苯甲酸（）得到生成间氨基苯甲酸，失去生成，反应为+ 6Ti3++4H2O +6TiO2++6H+，D正确； 故选C。 13．某种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原的装置如图1所示。通过电解池的电量恒定，电解所得部分还原产物的法拉第效率(FE%)与电压的关系如图2所示[法拉第效率表示为]。下列说法错误的是 A．b电极生成HCOOH的电极反应式为 B．电压为时，电解生成的，则FE(HCHO)的m值为25 C．利用代替进行研究，可确定阴极上生成的含碳化合物来源于原料气，而非有机多孔电极材料 D．电压过大时，各种有机产物的FE%降到较低水平，原因是的移动速率加快，在阴极易得电子产生 【答案】B 【分析】由图可知，a为阳极，a电极上失去电子生成；b为阴极，b电极上、得到电子发生还原反应生成、、、等，据此分析。 【解析】A．由图可知，生成时，从价变为价，每个得，酸性条件下电极反应为，A正确； B．法拉第效率表示为，生成转移，生成转移，当电解生成时，设，，则消耗电子比为：，由图2可知，时，因此，得，即，不是，B错误； C．利用同位素标记，通过同位素示踪法，若阴极生成的含碳化合物中检测到，说明其来源为CO2原料气，而非有机多孔电极材料，C正确； D．电压过大时，在阴极得电子生成的竞争反应增强，总电量恒定，因此有机还原产物的法拉第效率降低，D正确； 故选B。 二、非选择题：共4题，共61分。 14．（15分）研究反应中的能量变化有利于更好的认识和利用反应。 (1)与卤素(或)发生取代反应时，会经历如下过程： Ⅰ： Ⅱ： Ⅲ： 与卤素反应过程中物质的能量变化及产物的选择性如下图所示。 产物选择性(%) ①稳定性：______(填“>”或“<”)。 ②以丙烷为原料合成丙醇时，为提高2-丙醇的产率，应______(填字母)。 A．先氯代再水解          B．先溴代再水解 ③写出包含、、、在内的一个等式：______。 (2)肼()是一种常见的还原剂和良好的火箭推进剂。已知在中燃烧的热化学方程式为  ，部分化学键键能数据如下表 化学键 键能/() a b c d ①则的键能为______。(用包含a、b、c、d在内的式子表示) ②已知  ，则的燃烧热为______。 ③已知：      则的______。 【答案】(1) < B (2) 【详解】（1）能量越低越稳定，由图可知，的能量比能量高，因此稳定性更小；对比氯代和溴代两图，氯代得到的副产物比例较大，而溴代能得到大部分的2-溴丙烷，因此先溴代再水解得到2-丙醇；由图可知与的能量一定，因此反应→的相同，氯化时=-，溴化时=-，因此-=-，。 （2）=反应物键能-生成物将能，设键能为x，因此=a+4b+c-x-4d，则x=；燃烧热生成的为液态水，所以   ，水的化学计量数为2，故的燃烧热为，故燃烧热为；   ，       根据盖斯定律，反应的 15．（15分）回答下列问题： (1)下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是______。(填序号) (2)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极转化为，其电极反应式为______。 (3)铅蓄电池是最常见的二次电池，电解质溶液为稀硫酸，放电时该电池的总反应式为。放电时，电解质溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过时，理论上负极板的质量增加______g。电池的负极在充电时应接外接电源的______极。 (4)铁钉镀铜时，铁钉作阴极，铜作阳极，电解质溶液为溶液，电解一段时间后，电解质溶液的浓度______(填“增大”“减小”或“不变”)，若电解一段时间后将电源正负极反接，则铁钉______(填“能”或“不能”)复原。 (5)足量的纳米铁粉酸性废水中反应，若反应无气体产生、其离子方程式为______；研究发现，一定量纳米铁粉处理废水时，若pH偏低将会导致的去除率下降，其原因是______。 【答案】(1)④>②>①>③ (2)+6e—+14H+=2Cr3++7H2O (3) 增大 24 负 (4) 不变 不能 (5) pH低于4.0，纳米铁粉易与氢离子反应放出氢气，被还原的数目减少 【详解】（1）图中所示的各容器中均盛有海水，根据铁的腐蚀速率快慢顺序为：电解池阳极＞原电池负极＞一般腐蚀＞原电池正极＞电解质阴极，①中铁为一般腐蚀，②中铁比Sn活泼，铁做负极，铁失去电子，③中Zn比Fe活泼，Fe做正极被保护，④为电解池，与电源正极相连的为阳极，铁做阳极被腐蚀，因此铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是④>②>①>③； （2）Cr3+，Cr化合价降低得电子，结合题目为酸性环境，故电极反应式为+6e—+14H+=2Cr3++7H2O； （3）结合放电时总方程式可知，放电时消耗硫酸，故随着反应进行，电解质溶液中硫酸的浓度减小，电解质溶液的pH增大；当外电路通过时，则硫酸根离子参与负极反应生成硫酸铅，理论上负极板的质量增加；电池的负极在充电时发生还原反应，应接外接电源的负极；故答案为：增大；24；负； （4）在铁钉镀铜过程中，铁钉作阴极（发生还原反应：Cu2++2e-=Cu），铜作阳极(发生氧化反应：Cu=Cu2++2e-)，由于阳极溶解的铜离子量与阴极沉积的铜离子量相等，硫酸铜溶液的浓度保持不变； 电源正负极反接后，铁钉变为阳极，会发生氧化反应(Fe=Fe2++2e-)，导致铁钉溶解和腐蚀；同时铜变为阴极，铜离子还原沉积。但铁钉本身无法恢复原状，因为反接过程会破坏铁钉表面甚至整体结构，无法回到初始状态；故答案为：不变；不能； （5）依题意知，反应无气体产生，则转化为；若pH偏低，则铁与H+易反应生成H2而降低了的去除率。 故答案为：；pH低于4.0，纳米铁粉易与反应放出氢气，被还原的数目减少。 16．（15分）硼氢化钠是一种环境友好的固体储氢材料。 Ⅰ．储氢： (1)  >0，任意温度下都不能自发进行的原因是___________。 (2)已知                 写出制备(其中氢原子利用率为100%)的热化学方程式：___________。 Ⅱ．释氢： (3)水解生氢反应比较缓慢，向水溶液中加入固态催化剂Ru/NGR可提高其产氢速率。其他条件相同时，浓度对制氢速率的影响如图-1所示。A点后制氢速率下降的可能原因是___________。(已知：25°C时溶解度为55g，溶解度为0.28g。) (4)氧化制备纳米零价铁，同时生成：，反应前后B的化合价均为+3价，则能氧化的物质的量是___________mol。 Ⅲ．循环应用： (5)燃料电池中，转化为，电解溶液又可制得，实现物质的循环利用，电解装置示意图如图-2所示。电解池阴极的电极反应式为___________。两电极区间使用阳离子交换膜，不允许阴离子通过的原因是___________。 【答案】(1)且 (2)   (3)浓度较高时，生成的结晶析出，覆盖在催化剂表面，使催化剂活性下降，制氢速率下降 (4)0.5 (5) 防止阴极产生的进入阳极区，发生反应而损耗；避免阴极区浓度减小，使的产率降低 【详解】（1）熵增和放热有利于反应的自发进行，但该反应体系混乱度降低，且为放热，故任何温度下都不能自发进行，答案为：且； （2）根据题干条件，为反应物，为生成物，且氢原子利用率为100%，即H原子全部进入产物，由盖斯定律，目标化学方程式为：； （3）由已知条件，的溶解度小于反应物，则生成物在溶液中无法完全溶解，会以晶体形式析出覆盖在固体催化剂表面，导致速率下降，故答案为：浓度较高时，生成的结晶析出，覆盖在催化剂表面，使催化剂活性下降，制氢速率下降； （4）每mol该反应中，Fe元素的化合价从+2价降到0价，共得到2 mol电子，中氢元素的化合价为-1价，到产物中氢气，升高为0价，共失去8 mol电子，则水中还有6 mol氢原子化合价从+1价降到0价，共得到 6 mol电子，故根据关系式，能氧化的物质的量是0.5 mol； （5）以电解池装置原理，阴极得电子，发生还原反应，B元素的化合价不变，中的氢元素化合价降低，则还原产物为，每生成1 mol，得到8个电子，再结合电解质溶液为碱性条件，根据电荷守恒和元素守恒写出电极反应式为；该反应中使用的是阳离子交换膜，则只允许阳离子通过膜，可以防止阴极产生的进入阳极区，发生反应而损耗；避免阴极区浓度减小，使的产率降低。故答案为：可以防止阴极产生的进入阳极区，发生反应而损耗；避免阴极区浓度减小，使的产率降低。 17．（16分）电化学原理广泛应用于能量转换、物质转化等方面。 (1)化工生产过程中使用硫酸会产生含的废液。某废液中主要含有，还含有少量和，研究人员设计了如图所示装置利用废液制取，装置由一个甲醚燃料电池和一个电解池组成。 ①写出甲醚燃料电池放电时负极的电极反应式：______。 ②电解池中应使用______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ③c电极的电极反应式为______。 ④若b电极上消耗标准状况下，则d电极理论上质量增加______g。 (2)一种含铊废水处理方法是：用将氧化为，然后再将转化沉淀而除去。实验室用电解-间接氧化法处理酸性含铊废液的原理如图所示。 ①电极b应与电源的______(填“正”或“负”)极相连。 ②写出图中转化(I)反应的离子方程式：______。 ③处理过程中电极b附近溶液pH随时间变化情况如图所示。电解开始的1 h内，电极b附近溶液的pH迅速下降(pH越小，溶液中浓度越大)，请结合相关反应的方程式分析原因：______。 【答案】(1) 阴 64 (2) 正 部分与水反应，生成HCl，使溶液pH迅速下降 【详解】（1）由图可知，左侧装置为甲醚燃料电池，a电极为负极，碱性条件下甲醚失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：，b电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+4e-+2H2O =4OH-；右侧装置为电解池，c电极为电解池阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：，d电极为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为：Cu2++2 e-=Cu，溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜由阴极区移向阳极区； ①由分析可知，甲醚燃料电池放电时，a电极为负极，碱性条件下甲醚失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：； ②由分析可知，电解池中使用的交换膜为阴离子交换膜； ③由分析可知，c电极为电解池阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：； ④由分析可知，b电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+4e-+2H2O =4OH-，d电极为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为：Cu2++2 e-=Cu，由得失电子数目守恒可知，b电极上消耗标准状况下11.2L氧气时，d电极理论上增加铜的质量为：×2×64g/mol=64g； （2）由图可知，与直流电源正极相连的电极b为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，放电生成的氯气与Ti+和溶液中的氯离子反应生成TiCl，电极a阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，溶液中的氯离子通过阴离子交换膜由阴极区移向阳极区； ①由分析可知，与直流电源正极相连的电极b为阳极； ②由分析可知，图中转化(I)发生的反应为放电生成的氯气与Ti+和溶液中的氯离子反应生成TiCl，反应的离子方程式为：； ③由分析可知，与直流电源正极相连的电极b为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则电解开始的1 h内，电极b附近溶液的pH迅速下降是因为放电生成的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应的化学方程式为：，反应生成的盐酸在溶液中电离出的氢离子使溶液中的氢离子浓度增大，导致溶液pH减小。 / 学科网（北京）股份有限公司 $