（课标版）高考化学一轮复习 核心突破考案（6）化学反应与能量（含解析）新人教版-新人教版高三全册化学试题

化学反应与能量(45分钟，100分)第Ⅰ卷(选择题共42分)一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。每小题只有一个选项符合题意。1．(2020·北京朝阳区检测)如图为氟利昂(如图CFCl3)破坏臭氧层的反应过程示意图，下列说法不正确的是(C)A．过程Ⅰ中断裂C—Cl极性键B．过程Ⅱ可表示为O3＋Cl=ClO＋O2C．过程Ⅲ中O＋O=O2是吸热过程D．上述过程说明氟利昂中氯原子是破坏O3的催化剂[解析]由图可知，过程Ⅰ中CFCl3在紫外辐射下生成CFCl2和Cl原子，故该过程断裂C—Cl极性键，A正确；过程Ⅱ中Cl原子与O3反应生成O2、ClO，可表示为O3＋Cl=ClO＋O2，B正确；过程Ⅲ中O与O原子结合生成O2，成键过程放出热量，C错误；综合过程Ⅰ～Ⅲ可知，O3被氟利昂中氯原子破坏的过程可表示为2O3eq\o(=,\s\up7([Cl]))3O2，该过程中氯原子起到催化剂作用，D正确。2．(2020·黑龙江鹤岗第一中学高三月考)已知反应A＋B=C＋D的能量变化如图所示(E1、E2均为正值)，下列说法正确的是(D)A．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量B．该反应只有在加热条件下才能进行C．A和B的总能量一定高于C和D的总能量D．该反应吸收的能量为(E1－E2)[解析]根据图象，反应物能量低于生成物，说明该反应是吸热反应，所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，故A项错误；某些吸热反应不需要加热也可以发生，如氢氧化钡晶体和铵盐发生的吸热反应，故B项错误；根据A的分析可知，该反应是吸热反应，反应物能量低于生成物能量，故C项错误；ΔH＝断键吸收的能量－成键放出的能量＝E1－E2，故D项正确。3．(2020·泰州模拟)已知：①C6H12O6(s)=2C2H5OH(l)＋2CO2(g)ΔH1②6CO2(g)＋6H2O(g)=C6H12O6(s)＋6O2(g)ΔH2③2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH3④2CO2(g)＋6H2(g)=C2H5OH(l)＋3H2O(g)ΔH4下列有关说法正确的是(D)A．H2的燃烧热为eq\f(ΔH3,2)B．反应①使用催化剂，ΔH1将减小C．标准状况下，反应②生成1.12LO2，转移的电子数为0.1×6.02×1023D．2ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－6ΔH3[解析]根据③2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH3，则2molH2完全燃烧生成液态水放出的热量大于ΔH3，所以氢气的燃烧热大于eq\f(ΔH3,2)，选项A错误；催化剂不能改变反应的焓变，选项B错误；反应②每生成6molO2转移24mol电子，则标准状况下，反应②生成1.12LO2，转移的电子数为0.2×6.02×1023，选项C错误；根据盖斯定律，由①＋②－6×③得反应4CO2(g)＋12H2(g)=2C2H5OH(l)＋6H2O(g)，则2ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－6ΔH3，选项D正确。4．(2019·北京顺义区二模)某实验小组探究铝片作电极材料时的原电池反应，实验如表所示：①②③电流计指针向右偏转，镁片、铝片表面产生无色气泡电流计指针迅速向右偏转，逐渐恢复至零，经零刻度后继续向左偏转；镁片表面开始时无明显现象，一段时间后有少量气泡逸出；铝片表面持续有气泡逸出电流计指针向左偏转。铝片表面有气泡逸出，铜片表面没有明显现象；约3分钟后，铜片表面有少量气泡产生，铝片表面气泡略有减少注：电流计指针的偏转方向为电子的流动方向。下列说法不正确的是(C)A．实验①中，镁片作原电池的负极B．实验②中，初始时的实验现象对应的原电池反应为2Mg＋O2＋2H2O=2Mg(OH)2C．实验②中，一段时间后，铝片发生的电极反应式为Al－3e－=Al3＋D．铝片作电极材料时的原电池反应与另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2等有关[解析]镁比铝活泼，故镁片作原电池负极，A正确。初始时活泼金属镁作负极被氧化，生成的氢氧化镁附着在电极上阻止镁继续反应，使镁“钝化”，电流计指针回到零后，铝作负极，“钝化”的镁作正极，电流计指针向着与初始时相反的方向偏转，B正确。强碱性溶液中，一段时间后铝片失去电子被氧化为AlOeq\o\al(－,2)：Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，C错误。根据实验①和②可知，电池反应与溶液酸碱性有关，根据实验②和③可知，电池反应与电极材料、溶液中溶解的O2有关，溶液中溶解的氧气较多时，O2在正极发生反应，煮沸冷却后的强碱性溶液中不含溶解的氧气且铝作负极时溶液中的水在正极发生反应产生H2，D正确。5．(2020·石家庄模拟)全钒液流储能电池利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能的相互转化，充电时，惰性电极M、N分别连接电源的正极和负极。电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是(A)A．充电过程中，N电极附近酸性减弱B．充电过程中，N电极上V3＋被还原为V2＋C．放电过程中，H＋由N电极向M电极移动D．放电过程中，M电极反应为：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O[解析]充电过程中，N电极是阴极，氢离子移向阴极，故附近酸性增强，A项错误；充电过程中，N电极是阴极，发生反应：V3＋＋e－=V2＋，B项正确；放电过程中，N极是负极，H＋由N电极向M电极移动，C项正确；放电过程中，M电极为正极，反应为VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，D项正确。6．(2020·河北衡水模拟)科学家研发出一种新型水溶液锂电池，采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂(LiMn2O4)作正极，以0.5mol·L－1Li2SO4水溶液作电解质溶液。电池充、放电时，LiMn2O4与Li2Mn2O4可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是(D)A．该电池放电时，溶液中的SOeq\o\al(2－,4)向电极b移动B．该电池负极的电极反应式为2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑C．电池充电时，外加直流电源的正极与电极a相连D．电池充电时，阳极的电极反应式为Li2Mn2O4－e－=LiMn2O4＋Li＋[解析]根据图示可知，电极a为金属Li作负极，电极b为正极，所以电池放电时，溶液中的SOeq\o\al(2－,4)向电池负极a移动，即A错误；该电池负极的电极反应式为Li－e－=Li＋，故B错误；在给电池充电时，遵循正接正、负接负的原则，所以外加直流电源的正极与该电池的正极b相连，故C错误；根据放电、充电时电子转移的规律可知，充电时的阳极反应式为放电时正极反应的逆反应，即Li2Mn2O4－e－=LiMn2O4＋Li＋，即D正确。7．(2019·湖北七市调研)如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是(A)A．反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁电极区B．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2－4e－＋2H2O=4OH－D．反应一段时间后，丙中硫酸铜溶液浓度保持不变[解析]甲装置为甲醚燃料电池，充入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，充入燃料的一极为电池的负极，C项错误；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，Fe电极为阴极，C极为阳极，阴极上生成H2，阴极区c(OH－)增大，Na＋透过阳离子交换膜移向阴极区，A项正确，B项错误；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极，由于粗铜中的Zn、Fe杂质失电子，故c(CuSO4)减小，D项错误。第Ⅱ卷(非选择题共58分)二、非选择题：本题包括4小题，共58分8．(14分)(2020·山东滨州检测)过渡态理论认为：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1是1molNO2与1molCO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。(1)试写出NO2和CO反应的热化学方程式：NO2(g)＋CO(g)=NO(g)＋CO2(g)ΔH＝－234kJ·mol－1，该反应的活化能是134kJ·mol－1。(2)在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应，则其逆反应的热化学方程式为NO(g)＋CO2(g)=NO2(g)＋CO(g)ΔH＝＋234kJ·mol－1，该反应的活化能为368kJ·mol－1。(3)图2是某同学模仿图1画出的NO(g)＋CO2(g)=NO2(g)＋CO(g)的能量变化示意图。则图中E3＝368kJ·mol－1，E4＝234kJ·mol－1。[解析](1)图中E1是正反应的活化能，即该反应的活化能为134kJ·mol－1。正反应的活化能和逆反应的活化能之间的能量差即为反应热。(2)可逆反应中逆反应的反应热与正反应的反应热的数值相等，符号相反。(3)E3即该反应的活化能，与E2相等，E4是反应物与生成物的能量之差，即反应热。9．(14分)短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的位置如图所示，B、D最外层电子数之和为12。ABCD回答下列问题：(1)与元素B、D处于同一主族的第2～5周期元素单质分别与H2反应生成1mol简单气态氢化物对应的热量变化如下，其中能表示该主族第4周期元素的单质生成1mol简单气态氢化物所对应的热量变化是b(填序号)。a．吸收99.7kJb．吸收29.7kJc．放出20.6kJd．放出241.8kJ(2)DB2通过下列工艺流程可制化工业原料H2DB4和清洁能源H2。①查阅资料可得：化学键H—HBr—BrH—Br键能/(kJ·mol－1)436194362试写出通常条件下电解槽中发生总反应的热化学方程式：2HBr(aq)=H2(g)＋Br2(g)ΔH＝＋94kJ·mol－1。②根据资料：化学式Ag2SO4AgBr溶解度/g0.7968.4×10－6为检验分离器的分离效果，取分离后的H2DB4溶液于试管中，向其中逐滴加入AgNO3溶液至充分反应，若观察到无淡黄色沉淀产生，最终生成白色沉淀，证明分离效果较好。③在原电池中，负极发生的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。④在电解过程中，电解槽阴极附近溶液pH变大(填“变大”“变小”或“不变”)。⑤将该工艺流程用总反应的化学方程式表示为：SO2＋2H2O=H2＋H2SO4(不用写反应条件)。该生产工艺的优点有溴被循环利用(答案合理即可)(答一点即可)。[解析]由短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的位置，可知A、B处于第2周期，C、D处于第3周期，B、D同主族，二者原子最外层电子数之和为12，则B为O，D为S，可推知A为N，C为Si。(1)Se与O为同族元素，同主族自上而下元素的非金属性减弱，单质与氢气反应的剧烈程度减小，反应热增大(考虑符号)，故生成1mol硒化氢(H2Se)的反应热应为＋29.7kJ·mol－1。(2)由工艺流程图可知，原电池原理为SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，分离出硫酸，再电解HBr的反应为2HBreq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Br2↑，获得氢气，电解得到的溴可循环利用。①电解槽中电解HBr生成H2与Br2，反应的化学方程式为2HBreq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Br2↑，由表中数据可知，ΔH＝2×362kJ·mol－1－436kJ·mol－1－194kJ·mol－1＝＋94kJ·mol－1，故热化学方程式为2HBr(aq)=H2(g)＋Br2(g)ΔH＝＋94kJ·mol－1。②取分离后的硫酸于试管中，向其中逐滴加入AgNO3溶液至充分反应，若观察到无AgBr淡黄色沉淀产生，最终只生成Ag2SO4白色沉淀，说明分离效果较好。③在原电池中，负极发生氧化反应，SO2在负极失去电子生成H2SO4，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。④在电解过程中，电解槽阴极发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，H＋浓度降低，溶液pH变大。⑤原电池的总反应为SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，电解池的总反应为2HBreq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Br2↑，故该工艺流程用总反应的化学方程式表示为SO2＋2H2O=H2SO4＋H2，该生产工艺的优点有：溴可以循环利用，获得清洁能源氢气等。10．(14分)(2019·山东日照教学质量联合检测)某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)甲池为原电池(填“原电池”或“电解池”)装置。(2)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28g，则导线中通过0.2mol电子。(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中NOeq\o\al(－,3)的浓度变大(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)其他条件不变，若用U形铜棒代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形铜棒称量，质量不变(填“变大”“变小”或“不变”)。若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复到原来的浓度，则可向溶液中加入Ag2O或Ag2CO3(填化学式)。[解析]本题考查电化学原理的应用，涉及简单计算、电极反应式的书写等，考查的化学核心素养是科学探究与创新意识、证据推理与模型认知。(1)由题图可知，甲池是一个把化学能转化为电能的装置，是原电池；乙池与原电池相连，是电解池。(2)甲池中的总反应为Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag，设两电极质量相差28g时，导线中通过xmol电子，则有eq\f(108×2＋64g,28g)＝eq\f(2mol,xmol)，解得x＝0.2。(3)实验过程中，Cu放电生成Cu2＋，为了保持溶液为电中性，盐桥中的阴离子NOeq\o\al(－,3)向左侧烧杯移动，所以左侧烧杯中NOeq\o\al(－,3)浓度变大。(4)若用U形铜棒代替“盐桥”，则甲池右侧烧杯中U形铜棒的质量减小，而左侧烧杯中U形铜棒的质量增加，因各电极上转移的电子数相等，所以U形铜棒减小的质量与增加的质量相等，工作一段时间后取出U形铜棒称量，质量不变。若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，因乙池中左侧Pt电极连接的是原电池的正极，所以为电解池的阳极，其电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；两个电极均为Pt电极，该电解池的总反应为4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))4Ag＋O2↑＋4HNO3，若要使乙池溶液恢复到原来的浓度，则可向溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。11．(16分)(2020·河北衡水检测)某小组模拟化工生产设计多池串联装置，如图所示。已知：①有种电池虽然也经历了氧化还原过程，但电池的总反应中并没有反映出这种变化，其净的作用仅仅是一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移，这一类电池被称为浓差电池。②甲池左侧为100mL的5mol·L－1CuSO4溶液，右侧为100mL的1mol·L－1CuSO4溶液。③丁池盛装200mLCuSO4溶液。回答下列问题：(1)甲池中，SOeq\o\al(2－,4)迁移方向是从左侧向右侧迁移，丙池中粗铜为阳(填“正”“负”“阴”或“阳”)极。(2)乙池中，铁电极的电极反应式为Ag＋＋e－=Ag，一段时间后，电解质溶液中c(Ag＋)不变(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)一段时间后，丙池中纯铜电极质量变化量不等于(填“等于”或“不等于”)粗铜电极质量变化量，理由是粗铜中较活泼的铁、锌等杂质先溶解。(4)当甲池停止放电时，丁池中两电极收集的气体体积恰好相等。写出丁池中石墨电极的电极反应式：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，开始时c(CuSO4)＝0.5mol·L－1。(5)若丙池中CuSO4溶液换成100mL饱和食盐水，粗铜换成石墨。上述装置工作时氯化钠恰好完全电解。两电极收集的气体体积之和为8.96L(标准状况)，若溶液体积变化忽略不计，温度恢复至常温，将电解后的溶液稀释至4L，此时溶液的pH为13。[解析]根据浓差电池定义，甲池左侧CuSO4溶液浓度较大，为正极，Cu(1)电极上析出铜，右侧CuSO4溶液浓度较小，Cu(2)电极铜失去电子变为Cu2＋，为负极，由此推知，乙池中铁为阴极，银为阳极；丙池中，纯铜为阴极，粗铜为阳极；丁池中，铂为阴极，石墨为阳极。(1)甲池中，Cu(1)电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，Cu(2)电