河南高考化学三年（2023-2023）模拟题汇编-20化学能与电能（1）（含解析）

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一、单选题

1．（2023·河南·统考模拟预测）钴三异丙醇胺配合物(CoTiPA)和7，8-二羟基-2-吩嗪磺酸(DHPS)作为氧化还原媒介分别被引入电池正、负极的电解液中，与空气和锌在各自的储能罐中反应。装置如图1所示，反应历程如图2所示。

下列说法错误的是

A．Co(II)降低了正极反应的活化能，提高了活化分子百分率

B．11.2LO2(标准状况)参与反应，理论上转移2mol电子

C．放电过程中，负极附近电解质溶液的pH降低

D．两极的储能罐中均使用酸性电解质溶液

2．（2023·河南·校联考模拟预测）过氧化氢溶液可用于医用伤口消毒、环境消毒和食品消毒。科技工研究电化学时，采用空气和水通过电解法可制备H2O2，其装置如图所示，乙中管道将d极产生的气体送至c极。已知溶液的pH过高时H2O2会分解。下列有关说法正确的是

A．甲为原电池装置，其中的b电极是负极

B．乙中c极为阴极，电极反应为O2+2e－+2H2O=H2O2+2OH－

C．若甲中燃料是甲烷，a电极反应为CH4－8e－+10OH－=+7H2O

D．反应进行一段时间后，乙中d极附近溶液pH明显增大

3．（2023·河南·校联考模拟预测）我国科学家最近合成的ZnO@SnO2微米花作为负极材料提高锌镍二次电池的循环性能，工作原理如图所示。已知：正极材料为NiOOH/Ni(OH)2。

下列叙述错误的是

A．放电时，上述装置主要将化学能转化成电能

B．放电时，负极表面副反应可能是Zn+2OH-=+H2↑

C．充电时，阴极附近电解质溶液pH降低

D．充电时，1molOH-向阳极迁移时理论上转移1mol电子

4．（2023·河南·校联考模拟预测）目前工业废水处理备受关注。我国科研人员设计了一种通过内部物质循环处理含有机物Cm(H2O)n的废水的实验装置，其工作原理如图所示，其中双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。图中·OH表示电中性的自由基。下列说法错误的是

A．循环利用的气体X为O2

B．工作时两极区H2SO4溶液和NaOH溶液的浓度均逐渐减小

C．相同时间内，理论上生成CO2的物质的量小于生成O2的物质的量

D．工作时需向催化电极M区补充适量气体X

5．（2023·河南安阳·统考三模）二氧化氯(ClO2)是一种安全的绿色消毒剂，实验室可用下列方法制备：

①电解NH4Cl的盐酸溶液制得NCl3(N元素为-3价)溶液；

②将NCl3溶液与NaClO2溶液混合制得ClO2。

下列说法正确的是

A．①中在电解池的阴极得到NCl3

B．组成①中的电解池除需要有电源、导线和大烧杯等，还必须有两个不同材质的电极

C．②中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比是6：1

D．②中反应后的溶液中主要存在的阳离子是Na+

6．（2022·河南·校联考模拟预测）遇会生成蓝色沉淀，因此常用于的检验。文献显示：具有氧化性，可以氧化；还原性Fe大于。

某科研小组探究Fe与能否直接反应的实验如下：

实验1：取加热至沸腾并快速冷却的溶液(加热、冷却过程中溶液颜色无变化)于试管中，并加入1mL的苯，再加入铁粉，长时间无蓝色沉淀出现。

实验2：在“实验1”中，若使用砂纸打磨过的铁粉，一会儿就出现蓝色沉淀。

实验3：在“实验1”中，若加少量NaCl，立即出现蓝色沉淀；若换成加入或；则不出现蓝色沉淀。

实验4：在“实验1”中，若将铁粉换成在稀硫酸中反应一段时间的铁片，立即出现蓝色沉淀。

下列说法错误的是

A．实验1中长时间无蓝色沉淀出现，可能是因为铁粉表面有氧化膜

B．可能起破坏铁粉表面氧化膜的作用

C．Fe与可以直接反应

D．在Fe、C、NaCl溶液组成的原电池中，通过直接滴加溶液至电解质溶液中的方法，可以检验是否发生原电池反应

7．（2022·河南·校联考模拟预测）第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白{}的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．放电时，B极的电势高于A极

B．放电时，正极反应为

C．充电时，穿过离子交换膜在B极上得电子

D．充电时，A极接外加电源的正极

8．（2022·河南·校联考模拟预测）锌-空气电池被认为是替代锂离子电池，满足电动汽车爆炸性需求的下一代候选电池。用光照充电的锌-空气电池的工作原理如图所示。光照时，光电极(空穴)驱动阴极和阳极反应，阳极反应为。下列叙述正确的是

A．放电时，向正极迁移

B．放电时，电池反应为

C．充电时，光电子经电解液向极移动

D．充电时，阴极的电极反应为

9．（2022·河南·校联考模拟预测）正高碘酸()是白色结晶性粉末，溶于水，主要用作氧化剂和分析试剂。由制取的实验流程如图所示：

下列说法正确的是

A．电解过程中阳极周围溶液的pH增大

B．“反应2"中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

C．“反应3”的滤液中含有，等

D．“反应4”为非氧化还原反应

10．（2022·河南开封·统考一模）下列实验装置能达到相应实验目的的是

A．①装置用来测定中和热

B．②装置可以证明碳酸酸性比硼酸酸性强

C．③装置可以证明2Ag++2I—=2Ag+I2能否自发进行

D．④装置用来探究温度对过氧化氢分解速率的影响

11．（2022·河南·校联考模拟预测）使用镍基电催化剂、二茂铁(简写为Cp2Fe)作牺牲电子供体，同时使用NH4PF6作电解质和质子供体，乙腈(CH3CN)作溶剂，可实现连续非水流通池中有效的催化CO2还原，装置如下图所示：

已知：

下列说法错误的是

A．选用乙腈作溶剂，与CO2、NH4PF4等在其中的溶解性有关

B．使用的交换膜是质子交换膜

C．该装置工作时，阴极上还可能有H2产生

D．该电池反应为2Cp2Fe+CO2+2NH4PF62Cp2FePF6+CO+2NH3+H2O

12．（2023·河南·校联考模拟预测）环氧乙烷是继甲醛之后出现的第二代化学消毒剂，至今仍为最好的冷消毒剂之一。一种氯离子介导的电化学合成方法，能够将乙烯高效、清洁、选择性地转化为环氧乙烷。而且，相同的方法也可以用于制备环氧丙烷。下列说法错误的是

A．电化学合成时，电极A应连接电源正极

B．电池工作时，阴离子透过交换膜向电极B方向移动

C．乙烯生成环氧乙烷的总反应为C2H4+H2O+H2↑

D．生成1mol环氧丙烷时，转移电子数为2NA

13．（2023·河南·校联考模拟预测）金属及其化合物在工农业生产中应用广泛，下列说法中正确的是

A．氢氧化铁胶体常用作吸附剂，溶液常用作刻蚀剂，可用丁达尔效应鉴别二者

B．金属锂常用于制造轻合金，主要原因是锂的密度小，锂可保存在煤油中

C．可用作半导体材料，工业上常用溶液和溶液反应制备

D．制造焊锡时，把铅加入锡的主要目的是形成原电池，增加锡的抗腐蚀能力

14．（2023·河南·校联考模拟预测）中国科学技术大学陈维教授团队结合其前期工作基础，开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，溶液的浓度增大，下列说法正确的是

A．负极的电极反应式为

B．装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低

C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜

D．电子流向：Zn电极→b膜→a膜→电极→负载→Zn电极

15．（2023·河南·校联考模拟预测）下列说法中正确的是

A．电解熔融状态下的AlCl3或Al2O3均可得到单质铝

B．钢铁、铜在适当条件均可发生吸氧腐蚀、析氢腐蚀

C．向的稀混合液中滴加AgNO3溶液，可确定Ksp(AgCl)、Ksp(AgI)的相对大小

D．BaSO4、BaCO3均难溶于水，故BaCO3不能与Na2SO4溶液反应

16．（2023·河南许昌·统考一模）直接硼氢化物燃料电池是一种新型的燃料电池，具有理论比能量高，产物清洁无污染，燃料易于储存和运输等特点。如图所示是以NaBH4(溶于碱溶液中)为燃料的直接硼氢化物燃料电池结构示意图。反应中BH转化成为BO。下列有关说法中错误的是

A．该电池A室为阳极室

B．工作过程中电池B室的pH明显减小

C．负极反应式为：BH+8OH-=BO+6H2O+8e-

D．该电池B室极板的电势高于A室极板

二、原理综合题

17．（2023·河南·统考模拟预测）CO2资源化利用是科学工重点研究的课题。

(1)一定条件下，作为温室气体的CO2可合成燃料甲醇，主要发生反应的热化学方程式如下：

i．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41.2kJ·mol-1

ii．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90.0kJ·mol-1

iii．CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3=-144.9kJ·mol-1

二氧化碳与氢气反应合成甲醇的热化学方程式iv．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH4=kJ·mol-1。

(2)向两个恒压(压强分别为0.1MPa，1.0MPa)密闭容器中分别通入1molCO2和4molH2的混合气体，只发生反应i和反应iii。平衡时CH4和CO占所有含碳化合物的物质的量分数(η)随温度的变化曲线如图所示。

①表示压强为1.0MPa时η(CH4)和η(CO)的曲线分别是(填“甲”“乙”“丙”或“丁”，下同)和。

②c点时，容器内CO2的物质的量为mol。

③600°C，1.0MPa时，H2O(g)的物质的量为mol，反应i的压强平衡常数Kp=(Kp为用分压表示的平衡常数．分压=总压×物质的量分数，结果保留2位有效数字)。

(3)科学工采用电催化方法用CO2重整CH4制取合成气(CO、H2的混合气体)，其装置如图所示。

该装置工作时，阴极的电极反应式为；

若产生4.48L合成气(标准状况下)，理论上电路中转移mol电子。

18．（2023·河南·校联考模拟预测）以分子中含有一个碳原子的物质为原料的化学工业称为“碳一化工”，甲醇是碳一化工的支柱。回答下列问题：

(1)以甲醇生产甲胺的化学方程式为CH3OH(l)+NH3(g)═CH3NH2(g)+H2O(g)，该反应在高温下才能自发进行，则该反应的ΔH0(填“>”“”“”“

(2)351a氧化法为放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，故曲线a对应氧化法1.51.2

(3)消耗原料少，消耗电能少Rh/Ys

(4)CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+

【详解】（1）该反应为熵增加的反应，若高温条件下进行则ΔH>0。答案为>；

（2）利用脱氢反应ΔH=+46.203kJ·mol-1=E反应物的总键能-E生成物的总键能=3n+413.4+462.8-(2n+745+436)，得到n=351。氧化法为放热反应，升温平衡逆向，K值减小，a为氧化法。由于该条件下K=计算得c(H2)=1mol/L=c(CH3OH)=c(HCHO)。而压强之比等于物质的量之比。500℃平衡时各物质的物质的量分数为，Kp=。答案为351；a；氧化法为放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，故曲线a对应氧化法；1.5；1.2；

（3）从数据分析，低压时消耗的定额少。从催化速率看，Rh/Ys催化速率远远大于其他催化剂，最优催化剂为Rh/Ys。答案为消耗原料少，消耗电能少；Rh/Ys；

（4）甲醇燃料电池中，CH3OH为负极发生氧化反应转变为CO2，反应为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+。答案为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+。

19．(1)CH3CH2CH=CH2(1-丁烯，g)→CH3CH=CHCH3(2-丁烯，g)

(2)升温或及时分离出CH2=CHCH=CH250%0.010.2

(3)CD

(4)CH3CH2CH2CHO+2H++2e-=CH3CH2CH2CH2OH丁酸

【详解】（1）由已知方程式②-①得目标方程式：CH3CH2CH=CH2(1-丁烯，g)→CH3CH=CHCH3(2-丁烯，g)，结合盖斯定律知该反应，故此处填：CH3CH2CH=CH2(1-丁烯，g)→CH3CH=CHCH3(2-丁烯，g)；

（2）①欲增大CH2=CHCH=CH2产率，可通过促进平衡正向移动实现，可采取措施：升温或及时分离出CH2=CHCH=CH2，故此处填：升温或及时分离出CH2=CHCH=CH2；

②设转化的Br2为xmol，由所给数据列三段式如下：，由题意得：1-x+1-x+x+2x=2.5，解得x=0.5mol，故溴蒸气的转化率=；HBr的反应速率；

③该反应平衡常数；

（3）A．由图示知，相同时间内，T2对应温度下，反应速率更快，故温度T2＞T1，A错误；

B．由图示知，c点反应未达平衡，1，3-丁二烯浓度仍然在减小，说明此时反应仍然是正向程度大，故正反应速率大于逆反应速率，B错误；

C．由于a点1，3-丁二烯浓度大于b点，故a点正反应速率大于b点正反应速率，b点反应未达平衡，1，3-丁二烯浓度仍然在减小，说明此时反应仍然是正向程度大，故b点正反应速率大于逆反应速率，故a点正反应速率大于b点逆反应速率，C正确；

D．b点，由反应比例：2CH2=CH-CH=CH2~1二聚体，得此时二聚体浓度=，D正确；

故答案选CD；

（4）电解阴极发生还原反应，总反应中，丁醛到1-丁醇为还原过程，故阴极电极反应为：CH3CH2CH2CHO+2H++2e-=CH3CH2CH2CH2OH；阳极发生氧化反应，由总反应知，丁醛到丁酸为氧化过程，故a为丁酸。

20．(1)>

(2)

(3)反应ⅲ和反应ⅳ的正反应均为放热反应，温度升高，平衡逆向移动

(4)12>

(5)负极

【解析】（1）

物质能量越低越稳定，根据反应ⅱ可知稳定性：＞。

（2）

由反应ⅰ.(g)+2H2(g)(g)；ⅱ.(g)(g)；ⅳ.(g)+H2(g)(g)，根据盖斯定律ⅰ+ⅱ+ⅳ可得反应(g)，故反应热。

（3）

反应ⅲ和反应ⅳ的正反应均为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，环己醇的体积分数减小。

（4）

①设转化的苯酚的浓度为xmol/L，根据方程式(g)＋2H2(g)(g)

参加反应的(g)，H2(g),(g)的物质的量分别为：xmol/L，2xmol/L，xmol/L，反应达到平衡时(g)，H2(g),(g)的物质的量分别为(1x)mol/L,(2-2x)mol/L,xmol/L,压强之比等于物质的量浓度之比，平衡时体系压强是起始压强的0.5倍，则，解得。则达到平衡时环己烯醇的平均生成速率；

②该反应的平衡常数，如果这时向该密闭容器中再充入1mol苯酚和1mol1环己烯醇，此时浓度商，平衡向正反应方向进行，则。

（5）

电解池中电解质溶液中的阳离子移向阴极，故电极b作阴极，阴极与直流电源负极相连；电极a作阳极，失电子被氧化，电极反应式为。

21．(1)将料渣粉碎、搅拌、适当增大硫酸浓度、适当延长氧化时间等(任写一种)萃取、分液

(2)+3易溶解MnSO4且不能溶解NiSO42Ni2++ClO-+4OH=2NiOOH↓+Cl-+H2O

(3)1：1

(4)NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-

(5)

【分析】料渣为含有MnS和NiS，热氧化过程中与稀硫酸和MnO2反应，生成S和Mn2＋、Ni2＋，加入溶剂A进行操作X分为有机相和无机相为典型的萃取分液操作，有机相最终制备MnO说明其中含有Mn2＋，无机相与NaOH、NaClO反应生成NiOOH，说明含有Ni2＋。有机相加入硫酸之后溶剂A分离，再加入草酸铵，生成MnC2O4，214℃生成MnO和CO、CO2。

【详解】（1）提高料渣利用率的方法有粉碎料渣使其充分与其他反应物接触，搅拌、适当提高硫酸的浓度、适当延长氧化时间使其充分反应，故答案为将料渣粉碎、搅拌、适当增大硫酸浓度、适当延长氧化时间等(任写一种)；操作X为将物质分为有机相和无机相，应为萃取、分液。

（2）O为-2价，OH－为－1价，故Ni为＋3价；萃取剂的要求不能与原溶剂互溶，并且要萃取的物质在萃取剂中的溶解度和原溶剂差异很大，故要求为易溶解MnSO4且不能溶解NiSO4；由流程图可知，NiOOH是由Ni2＋和ClO－以及OH－反应生成的，故答案为2Ni2++ClO-+4OH=2NiOOH↓+Cl-+H2O。

（3）MnS中S从－2价升为0价，MnO2中Mn由＋4价降为＋2价，由此得出氧化剂与还原剂物质量比为1：1；由题意知MnC2O4受热分解生成MnO、CO、CO2，故答案为。

（4）由题干可知，NiOOH在正极放电，生成Ni(OH)2，故电极反应式为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-。

（5）由题意知：

22．(1)粉碎

(2)ZnO·GeO2+2H+=H2GeO3+Zn2+

(3)分液漏斗、烧杯加入盐酸，增大H浓度，使In3++3H2A2(o)InA3·3HA(o)+3H+(a)平衡逆移

(4)HGaCl+5NaOH═NaGaO+4NaCl+3HO或HGaCl+5NaOH═Na[Ga(OH)]+4NaCl+HO或[Ga(OH)]-

(5)蒸馏(或精馏)

(6)10-34.7或2×10-35

【分析】本题是一道工业流程题，由锌浸出渣制备，金属镓和金属锗，首先用硫酸溶液原材料，溶解后用萃取剂萃取出铟元素，萃余液处理后可以得到金属镓和金属锗，含铟萃取有机相，处理后可以得到海绵铟，以此处理。

【详解】（1）增大接触面积可以加快反应速率，故为了提高“酸浸”的反应速率，“酸浸”前对锌浸出渣的处理方式为粉碎；

（2）根据信息可知，ZnO·GeO与硫酸反应生成HGeO和硫酸锌，离子方程式为：ZnO·GeO2+2H+=H2GeO3+Zn2+；

（3）萃取后得到的有机相和洗涤液水互不相溶，因此洗涤应该在分液漏斗中进行，因此洗涤用到的玻璃仪器为：分液漏斗、烧杯；根据信息可知，萃取后的有机相中存在In3++3H2A2(o)InA3·3HA(o)+3H+(a)，根据平衡移动的原理可知，氢离子浓度增大，平衡逆向移动，故加入盐酸作反萃取剂原理是：加入盐酸，增大H浓度，使In3++3H2A2(o)InA3·3HA(o)+3H+(a)平衡逆移；

（4）根据信息可知，Ga与Al的性质相似，则HGaCl.与过量氢氧化钠反应的化学方程式为HGaCl+5NaOH═NaGaO+4NaCl+3HO或HGaCl+5NaOH═Na[Ga(OH)]+4NaCl+HO；根据流程可知，电解时在阴极产生金属镓，则电解时在阴极反应的离子是或[Ga(OH)]-；

（5）根据信息可知，GeCl的熔点为-49℃，沸点为84℃沸点较低，故分离出纯净GeCl的方法是：蒸馏(或精馏)；

（6）根据AG=5.8和Kw=1.0×10-14，可知Ga3+完全沉淀时c(OH-)=1×10-9.9mol/L，则Ga(OH)的溶度积=(1×10-9.9mol/L)3×1×10-5mol/L=1×10-34.7或2×10-35。

23．(1)+5

(2)

(3)和

(4)

(5)

(6)

(7)右

【分析】锑矿粉(主要含、，还含有少量、、等)碱浸、还原时转化为NaSbO2，和不能溶于NaOH，过滤后，在浸出液种加入硫酸铜除杂，再加入双氧水将NaSbO2转化为，最后加HF转化为。

(1)

根据物质中各元素化合价代数和为0可得出中的化合价为+5价；

(2)

若在“碱浸”过程中转化为，则与反应的离子方程式为；

(3)

由于和不能溶于NaOH，因此“碱浸渣”的主要成分为和；

(4)

“除杂”步骤中，当溶液的时，此时溶液中，此时溶液中残留的；

(5)

“转化”步骤发生氧化的反应，化学方程式为；

(6)

注意为弱酸，保留化学式，故“氟化”时发生反应的离子方程式为；

(7)

该电池放电时的工作原理为，则充电时，向右(石墨电极)移动；放电时，石墨电极上得电子生成进入溶液中，因此电极反应式为。

24．(1)AD

(2)MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O

(3)Fe(OH)3、CaSO4形成Mn(OH)2(或造成Mn2+损失)

(4)促进Mn2++MnCO3+H+正向移动(或促进的电离)防止氨水挥发(或防止碳酸氢铵或防止碳酸锰分解)Ca2+浓度小且CaCO3的溶度积大于MnCO3的溶度积

(5)Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+Mn2O3+2AlAl2O3+2Mn

【分析】“溶浸”时，软锰矿(主要成分为MnO2，含少量SiO2、FeO和Fe2O3等杂质)和含SO2在稀硫酸下发生反应，二氧化锰与二氧化硫发生氧化还原反应，金属氧化物会溶于酸性溶液，滤渣1为SiO2，浸出液中含有的金属离子是Mn2+、Fe3+、Fe2+，“氧化”时，Fe2+被加入溶液的软锰矿氧化为Fe3+、过滤除去含SiO2的滤渣2后在“除铁”环节通过调节pH将Fe3+沉淀后过滤，废渣3含氢氧化铁沉淀，若用熟石灰调pH，滤渣3为有Fe(OH)3、CaSO4。继续加碳酸氢铵、氨水“沉锰”，调节pH，得到碳酸锰沉淀，经过滤、洗涤干燥得到无水碳酸锰，据此回答。

【详解】（1）下列说法：

A．将矿石粉碎，增大接触面积，加快反应速率，A说法正确；

B．废渣1的主要成分为SiO2，“芯片”主要成分为Si，不相同，B说法不正