第六章 化学反应与能量 章末综合检测卷（解析版） 高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练

备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练第六章化学反应与能量章末综合检测卷第I卷（选择题）一、选择题（每小题3分，共48分）1．（2021·重庆市第七中学校）化学与生活、生产、能源、环境和社会可持续发展等密切相关。下列说法正确的是（）A．废旧电池属于有害垃圾，因含有重金属，故采用深挖填埋的方式进行处理B．牺牲轮船船体上镶嵌的铜片，可以避免船体遭受腐蚀C．工业上常采取电解熔融氯化物制备活泼金属(如Na、Mg、Al等)D．燃料电池是利用燃料和氧化剂反应，将化学能直接转化为电能的化学电源【答案】D【详解】A．废旧电池含重金属，属于有害垃圾，深埋处理容易引起土壤、水体污染，应该集中回收处理，故A错误；B．当船体上镶嵌铜块时，铜的活泼性比铁弱，铁做负极加速被腐蚀，不能保护船体，故B错误；C．氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电，所以工业用电解氧化铝的方法制取铝，故C错误；D．燃料电池是原电池装置，可直接将化学能转化为电能，故D正确；故选：D。2．（贵州省贵阳市2022-2023学年高三上学期8月摸底考化学试题）某反应由两步反应构成，其反应能量曲线如图所示。下列叙述错误的是（）A．反应1为吸热反应B．反应2对总反应速率起决定作用C．使用催化剂会改变A→C反应的反应热D．反应2逆反应的活化能大于正反应的活化能【答案】C【详解】A．由图可知，对于反应1来说，反应物能量低，产物能量高，为吸热反应，A正确；B．由图可知，反应2的活化能较大，决定总反应的反应速率，B正确；C．催化剂只能改变反应速率，不能改变反应热，C错误；D．由图可知，反应2为放热反应，其逆反应的活化能大于正反应的活化能，D正确；故选C。3．（2022·江苏·宝应县教育局教研室）双极膜电渗析法制备缩水甘油()的原理：将3-氯-1，2-丙二醇的水溶液通过膜M与双极膜之间的电渗析室，最终得到的缩水甘油纯度很高(几乎不含无机盐)。在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O解离成OH-和H+并分别通过阴膜和阳膜。下列说法正确的是（）A．装置工作时，3-氯-1，2-丙二醇被氧化B．3-氯-1，2-丙二醇生成缩水甘油的过程中均有极性键和非极性键的断裂和生成C．装置工作时，阴极上发生的电极反应：2H++2e-=H2↑D．缩水甘油能在NaOH醇溶液加热条件下发生消去反应【答案】C【分析】图示电解法原理利用3-氯-1，2-丙二醇制备缩水甘油()，对比反应物和产物可知反应类型为取代反应。【详解】A．根据元素化合价统计，反应前后C、H、O原子化合价均未改变，A不符合题意；B．反应过程中有C—Cl键、O—H键断裂，均是极性键，B不符合题意；C．电解池阴极电子流入，H+在阴极得电子生成H2，阴极上发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，C符合题意；D．醇的消去反应条件为浓硫酸、加热，在NaOH醇溶液加热条件下不能发生消去反应，D不符合题意；故选C。4．（2022·全国）已知为吸热反应，，其中键的键能分别为，则键的键能为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，由题意可知，所以。5．（2022·贵州黔东南）多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图，我国学者发现时，甲醇在铜基催化剂上的反应机理如下(该反应为可逆反应)：下列有关说法正确的是（）A．反应Ⅰ和反应Ⅱ相比，反应Ⅰ更容易发生B．反应C．与在低温条件下更容易反应D．通过控制催化剂的用量可以控制反应进行的程度【答案】B【详解】A．由图示可知，反应II的活化能比反应I的活化能低，则反应II更容易发生，A错误；B．由图示可知，与的能量低于与的能量，反应为吸热反应，焓变大于0，B正确；C．由图示可知，为吸热反应，，其熵变，与在高温条件下更容易反应，C错误；D．催化剂可降低反应的活化能，加快反应速率，但不能使平衡发生移动，因此不能控制反应进行的程度，D错误；答案选B。6．（2021·重庆市第七中学校）通过以下反应均可获取H2，下列有关说法正确的是（）①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)ΔH1=＋571.6kJ·mol-1②焦炭与水反应制氢：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH2=＋131.3kJ·mol-1③甲烷与水反应制氢：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

ΔH3=＋206.1kJ·mol-1A．反应①可知，氢气的燃烧热为571.6kJ·mol-1B．反应②为吸热反应，不能自发进行C．反应③使用催化剂，∆H3减小D．反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)的∆H=＋74.8kJ·mol-1【答案】D【详解】A．燃烧热是指常温常压下1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，由反应①可知，氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1，A选项错误；B．根据反应自发进行，反应②熵变大于0，则该反应在高温条件下可以自发进行，B选项错误；C．催化剂只能改变反应速率，不改变焓变，C选项错误；D．根据盖斯定律，将热化学方程式③-②可得：CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H=△H3-△H2=+206.1kJ•mol-1-131.3kJ•mol-1=+74.8kJ•mol-1，D选项正确；答案选D。7．（2022·内蒙古·满洲里市第一中学）下列四个常用电化学装置的叙述错误的是（）A水果电池图B干电池C铅蓄电池D氢氧燃料电池A．水果电池中电流从铜片流出B．干电池中锌皮作负极C．铅蓄电池放电过程中硫酸溶液浓度减小D．燃料电池正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-【答案】D【详解】A．锌的活动性比铜强，锌作负极，铜作正极，水果电池中电流从铜片流出经导线到锌片，A正确；B．锌为金属，石墨为非金属，干电池中锌皮作负极，B正确；C．铅蓄电池中Pb作负极，PbO2作正极，总反应为：PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O，消耗了硫酸，放电过程中硫酸溶液浓度减小，C正确；D．氢氧燃料电池中氢气为负极，氧气为正极，正极氧气得电子结合氢离子生成水，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，D错误；答案选D。8．（2021·天津静海）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（）图Ⅰ碱性锌锰电池图Ⅱ铅-硫酸蓄电池图Ⅲ电解精炼铜图Ⅳ银锌纽扣电池A．图Ⅰ所示电池中，的作用是催化剂B．图Ⅱ所示电池充电过程中，阳极的反应为：C．图Ⅲ装置工作过程中，若阳极质量减少6.4g，则电路中转移电子数为D．图Ⅳ所示电池中，是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag【答案】D【详解】A．碱性锌锰电池中，作氧化剂，故A错误；B．图Ⅱ所示电池充电过程中，阳极的反应为：，故B错误；C．电解精炼铜，阳极Cu、Fe、Zn等金属放电，阳极质量减少6.4g，电路中转移电子数不一定为，故C错误；D．图Ⅳ所示电池中，作正极，发生反应，是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag，故D正确；选D。9．（2022·广东广州·模拟预测）铝空气电池因成本低廉、安全性高，有广阔的开发应用前景。一种铝空气电池放电过程示意如图，下列说法正确的是（）A．为正极，放电时发生氧化反应B．放电时往极迁移C．外电路中，电流从流向D．该电池负极电极反应为：【答案】D【分析】由图可知，a电极为铝空气电池的负极，碱性条件下，铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子和水，电极反应式为，b电极为正极，水分子作用下，空气中的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—。【详解】A．由分析可知，a电极为铝空气电池的负极，碱性条件下，铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子和水，故A错误；B．由分析可知，a电极为铝空气电池的负极，b电极为正极，放电时阴离子氢氧根离子往负极a极迁移，故B错误；.C．由分析可知，a电极为铝空气电池的负极，b电极为正极，放电时，外电路中电流从正极b流向负极a，故C错误；D．由分析可知，a电极为铝空气电池的负极，碱性条件下，铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子和水，电极反应式为，故D正确；故选D。10．（2021·贵州遵义·高三阶段练习）遵义市梅岭化工厂的锂电池技术在全国处于领先地位，其产品多次运用在我国载人航天飞船上。某锂离子二次电池的总反应为2LiFePO4F+Li3Ti2(PO4)32Li2FePO4F+LiTi2(PO4)3，下列说法正确的是（）A．放电时，溶液中的Li+向负极移动B．放电时，电子由负极经电解液移向正极C．充电时，阳极电极反应式为Li2FePO4F–e-=LiFePO4F+Li+D．充电时，溶液中的Li+向阳极移动，得电子被还原【答案】C【详解】A．放电时，阳离子向正极运动，溶液中的Li+向正极移动，A错误；B．电子不能经过电解液的内电路，只能在外电路中运动，B错误；C．充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为Li2FePO4F–e-=LiFePO4F+Li+，C正确；D．充电时，溶液中的Li+向阴极移动，在阴极得电子被还原，D错误；故选C。11．（安徽省2023届高三第一次教学质量检测联考化学试题）在“碳中和”背景下，开发以CO2为原料，通过电化学方法，将其转化为CO利国利民。某科研团队设计的一种电化学装置如图所示，下列说法正确的是（）A．该装置能量转化方式只有太阳能→化学能→电能B．该电池的总反应为CO2+H2O=CO+H2+O2C．电极b表面发生反应CO2+2e-+2H+=CO+H2OD．标准状况下，电极a生成1.12LO2时，两极电解质溶液质量相差1.6g【答案】C【详解】A．该装置能量转化方式除太阳能→化学能→电能外，还有化学能转化为热能，A错误；B．该电池的负极H2O失去电子，被氧化产生O2，负极的电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑；正极上CO2得到电子被还原为CO，正极的电极反应式为2CO2+4e-+4H+=2CO+2H2O，将正极、负极电极式叠加，可得总反应方程式为：2CO2=2CO+O2，B错误；C．根据图示可知：电极b为正极，CO2得到电子被还原生成，电极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O，C正确；D．根据选项B分析可知该电池总反应为2CO2=2CO+O2，可见：每生成1molCO，反应同时生成0.5molO2。在标准状况下，电极a生成1.12LO2时，即生成0.05molO2时，生成0.1molCO，左侧电解质溶液减少0.1molH2O，右侧电解质溶液增加0.1molH2O，因此两极电解质溶液质量相差0.2mol×18g/mol=3.6g，D错误；故合理选项是C。12．（2022·全国）已知：，，具有正四面体结构，中键的键能为，中键的键能为。下列叙述正确的是（）A．键的键能大于键的键能B．可求的反应热C．键的键能为D．键的键能为【答案】C【详解】A．键的键长大于键，故键的键能小于键，A项错误；B．由已知两个反应可得：，但是无法求的反应热，B项错误；C．设键的键能为，则，，C项正确；D．设键的键能为，为正四面体结构，1个分子中有6个键，由题给第1个反应得，解得，D项错误；答案选C。13．（2022·辽宁·抚顺县高级中学校）已知：，。某实验小组用溶液和溶液测定中和反应的反应热，简易量热装置如图所示。下列说法正确的是（）A．用环形铜质搅拌器替代环形玻璃搅拌器，测得中和反应的偏低B．的反应热C．向内筒加料时，应一次性快速加入且立即盖紧杯盖D．增大反应物溶液的体积，测得的中和反应的反应热同倍数增大【答案】C【详解】A．用环形铜质搅拌棒替代环形玻璃搅拌棒，将增大热量的散失，故测得中和反应的ΔH偏高，A错误；B．由于信息可知，HF是弱酸，且电离过程中能够吸收热量，故的反应热ΔH＞-57.3kJ⋅mol-1，B错误；C．为了减少热量的损失，减小实验误差，向内筒加料时，应一次性快速加入且立即盖紧杯盖，C正确；D．增大反应物溶液的体积，放出的热量同倍数增大，但测得的中和反应的反应热不变，D错误；故答案为：C。14．（2022·湖南·雅礼中学）下列有关的推论正确的是（）A．，，，则B．，则金刚石比石墨稳定C．

，则碳的燃烧热的数值小于D．

，则含有40gNaOH的稀溶液与过量稀醋酸充分反应，最终放出的热量为57.4kJ【答案】A【详解】A．由

，由盖斯定律，故得，A正确；B．金刚石能量更高，而能量越低越稳定，故石墨比金刚石稳定性更高，B错误；C．燃烧热指的是1mol纯物质完全燃烧生成对应的稳定的物质时的热量，而C完全燃烧生成的稳定物质为CO2，又由

，由盖斯定律，设题中的为，则C的燃烧热

，但要注意题问的是数值上，故其燃烧热数值上大于110.50，C错误；D．稀醋酸为弱酸，弱酸的电离吸热，故1mol中和反应放出的热量会小于57.4kJ，D错误；故选：A。15．（2022·山西·芮城中学）下列实验装置不能达到实验目的的是（）A．用SO2做喷泉实验B．验证Cu与浓硝酸反应的热量变化C．验证NH3易溶于水D．浓氨水与浓硫酸反应【答案】D【详解】A．二氧化硫与NaOH溶液反应，图中实验可形成喷泉实验，故A正确；B．Cu与浓硝酸反应放热，试管中气体受热膨胀，U型管中红墨水左低右高可证明，故B正确；C．氨气极易溶于水，挤压胶头滴管，气球变大可证明，故C正确；D．浓硫酸难挥发，蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近不会产生白烟，故D错误；故选D。16．（2021·重庆市第七中学校）下图是一套模拟工业生产的电化学装置。丙装置中两电极均为惰性电极，电解质溶液为KCl溶液，不考虑气体溶解，且钾离子交换膜只允许钾离子通过。下列说法正确的是（）A．乙装置中负极发生的反应是CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+B．若甲装置中b为精铜，a为镀件，则可实现a上镀铜C．丙装置可以制取KOH溶液，制得的KOH可以通过g口排出D．当d电极消耗标准状况下2.24LO2时，丙装置中阳极室溶液质量减少29.8g【答案】D【分析】如图，乙为碱性条件下的甲醇燃料电池，c为负极，反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，d为正极，反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故甲电解池中b为阴极，a为阳极，丙电解池中，f为阴极，反应式为：2H++2e-=H2↑，e为阳极，反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，K+由阳极移向阴极；【详解】A．乙装置中负极发生的反应是CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O+，A项错误；B．镀铜时，镀层金属为阳极，镀件金属为阴极，a为阳极不能作为镀件，不可实现a上镀铜，B项错误；C．丙装置制得的KOH应通过h口排出，C项错误；D．当d电极消耗标准状况下2.24LO2时，根据电极反应式，转移电子为0.4mol，丙装置中参加反应的Cl-为0.4mol，生成Cl2为0.2mol，转移至阴极室的K+也为0.4mol，丙装置中阳极室溶液质量减少=m(Cl2)+m(K+)=0.2mol×71g·mol-1+0.4mol×39g·mol-1=29.8g，D项正确；答案选D。第II卷（非选择题）二、非选择题（共52分）17．（2022·上海·复旦附中）化学反应在实现物质转化的同时还伴随着能量转化，最常见的一种能量变化就是化学能与热能之间的转化。在潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可用于制取氧气。(1)A是用CaCO3制取CO2的装置。写出A中发生反应的离子方程式：_______。(2)按要求填写表中空格：仪器编号盛放的试剂(焰色反应均呈黄色)加入该试剂的目的B饱和NaHCO3溶液_____________C_____________与CO2反应，产生O2D_____________吸收未反应的CO2气体(3)反应后取D中溶液，向其中逐滴加入稀盐酸，产生的CO2气体体积与所加入盐酸的体积之间的关系如图所示：则加入盐酸之前D中溶质的成分以及对应物质的量之比是_______。(4)为了达到实验目的，是否需要在B装置之后增加一个吸收水蒸气的装置，请说明理由：_____________________。(5)研究发现，一定条件下CO2加氢可制备甲酸(HCOOH)。工业上利用甲酸的能量关系转换图如下：则：反应的焓变∆H=_______。(6)溶液与1.95g锌粉在简易热量计中充分反应。测得反应前温度为20.1℃，反应后最高温度为30.1℃。已知：，溶液的比热容近似为、溶液的密度近似为，忽略溶液质量的变化、忽略金属吸收的热量。①上述反应放出的热量数值为_______J。②请书写上述反应的热化学方程式(以离子方程式形式表示)______________。【答案】(1)CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑(2)除去CO2气体中混入的HCl

Na2O2

NaOH溶液(3)Na2CO3、NaHCO3，1:1(4)不需要，后续操作是用排水法收集气体(5)-31.4kJ∙mol-1(6)4.18×103

Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu

∆H=-209kJ∙mol-1【解析】（1）A是用CaCO3与盐酸反应制取CO2的装置，生成CO2气体的同时，还有CaCl2等生成，则A中发生反应的离子方程式：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑。答案为：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑；（2）B装置中，用于除去CO2气体中混入的HCl，应使用饱和NaHCO3溶液；C装置中，U形管内的固体用于与CO2反应产生O2，则固体应为Na2O2；D装置中，用于吸收未反应CO2气体的液体，则液体应为NaOH溶液。答案为：除去CO2气体中混入的HCl；Na2O2；NaOH溶液；（3）装置中，滴入稀盐酸的体积从25mL~75mL，应是与NaHCO3反应，则稀盐酸体积从0~25mL，应是与Na2CO3反应生成NaHCO3，生成的NaHCO3也需消耗稀盐酸25mL，从而得出原NaHCO3需消耗稀盐酸的体积为25mL，则加入盐酸之前D中溶质的成分为Na2CO3、NaHCO3，对应物质的量之比是1:1。答案为：Na2CO3、NaHCO3，1:1；（4）因后面实验是将气体通入水中，所以不需要在B装置之后增加一个吸收水蒸气的装置，理由：后续操作是用排水法收集气体。答案为：不需要，后续操作是用排水法收集气体；（5）由甲酸的能量关系转换图，可得到以下热化学方程式：HCOOH(g)=CO(g)+H2O(g)

∆H1=+72.6kJ∙mol-1

①CO(g)+O2(g)=CO2(g)

∆H2=-283.0kJ∙mol-1

②H2(g)+O2(g)=H2O(g)

∆H3=-241.8kJ∙mol-1

③依据盖斯定律，将③-①-②得：反应的焓变∆H=∆H3-∆H1-∆H2=-31.4kJ∙mol-1。答案为：-31.4kJ∙mol-1；（6）①溶液的质量m=100mL×=100g，∆t=30.1℃-20.1℃=10℃，=×100g×10℃=4.18×103J。②参加反应的n(Zn)=n(CuSO4)=0.2000mol/L×0.1L=0.02mol，则1molZn参加反应时，放热=209kJ∙mol-1，热化学方程式：Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu

∆H=-209kJ∙mol-1。答案为：4.18×103；Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu

∆H=-209kJ∙mol-1。18．（2022·江西·模拟预测）建设生态文明，研究碳的化合物对减少CO2在大气中累积及实现可再生能源的有效利用具有重要意义。(1)已知有关化学键的键能E数据如下化学键C=OH—HC—HC—OO—HE/(KJ·mol-1)745436413356463CO2和H2在一定条件下能发生反应：CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)，该反应的活化能为akJ·mol-1，其反应过程如图所示，则Ea2=_______kJ/mol(用含a的代数式表示)(2)该反应在_______(填“高温”或“低温”)能自发进行。(3)一定温度下，在一刚性密闭容器中，充入等物质的量的CO2和H2，此时容器的压强为48kPa，发生以上反应，6min时达到平衡，此时容器压强为30KPa，则0~6min内用H2的分压表示反应速率为_______。该温度下，此反应的平衡常数KP=_______(KP是平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数)。(4)恒温恒容条件下，为了提高CO2的转化率，可采取的措施为_______(写一点即可)，能说明该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。A．混合气体的密度不再变化B．甲酸的浓度不变C．CO2的消耗速率与HCOOH的生成速率相等D．混合气体的平均相对分子质量不再变化(5)利用太阳能电池电解能实现CO2转化为HCOOH，如图所示。①电解过程中，b极发生的电极反应式为______________。②每转移1mol电子，阳极区溶液质量减轻_______g。【答案】(1)a+51(2)低温(3)3KPa/min

0.5KPa-1(4)充入一定量的H2(或移出HCOOH)

BD(5)CO2+2H++2e-=HCOOH

9【解析】（1）根据ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，ΔH=745KJ·mol-1×2+436KJ·mol-1-413KJ·mol-1-715KJ·mol-1-356KJ·mol-1-463KJ·mol-1=-51KJ·mol-1，据图：ΔH=Ea1-Ea2，Ea2=Ea1-ΔH=(a+51)kJ·mol-1。（2）该反应ΔH<0，ΔS<0，由ΔG=ΔH-T·ΔS<0反应可自发进行可知当T较小时ΔG可能<0，故在低温能自发进行。（3）恒温恒容容器内压强与气体物质的量成正比，将气体压强作为计算物理量设起始CO2、H2分压分别为24KPa消耗量为xKPa，列三段式：由P平=30KPa=48KPa-xKPa，解得x=18，ν(H2)==3KPa·min-1，KP==0.5KPa-1。（4）恒温恒容条件下，提高CO2的转化率,不能改变温度或者容器体积.可以充入H2或者分离出HCOOH使平衡正向移动，CO2转化率提高；恒容条件下由ρ=气体密度恒定不变，A不能说明反应达平衡；甲酸浓度不变说明正向生成速率与逆向消耗速率相等，B项可以；CO2的消耗与HCOOH的生成均指正向反应速率，C项不能；混合气体的平均相对分子质量，m总守恒，n总改变当混合气体升温平均相对分子质量不变可以说明正V正=V逆，D项可以；故选BD。（5）①石墨烯电极上CO2进入，HCOOH出来且电子流入该电极CO2得到e-，生成HCOOH：CO2+2e-+2H+=HCOOH；②阳极区反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，每转移1mole-生成molO2，使溶液质量减轻8g，另同时有1molH+通过质子交换膜从阳极迁入阴极又减轻1g，共减轻9g。19．（2021·山西·怀仁市第一中学校）“一碳化学”的研究对象为含有一个碳原子的物质，如CO、CO2、CH4等，“一碳化学”在消除二氧化碳排放、有效降低全球变暖风险中具有十分广泛的应用。请完成下列各题：。(1)CH4与CO2反应可获得应用广泛的合成气(CO和H2)：CH4+CO2=2CO+2H2。已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-820kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41kJ·mol-1③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH3=-566kJ·mol-1则反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=_______kJ·mol-1。其正反应的活化能为EakJ·mol-1，则逆反应的活化能为_______kJ·mol-1。该反应自发进行的条件是_______(填“高温”“低温”或“任意条件”)。(2)一定条件下，将CO2与H2的混合气体通过催化剂可实现将CO2转变为二甲醚(CH3OCH3)(g)，同时有H2O(g)生成。在某压强下，在不同温度、不同投料比时，CO2与H2反应生成二甲醚的反应中，CO2的平衡转化率如图甲所示：①写出该反应的化学方程式：_____________________。②T1温度下，在2L密闭容器中充入18mol原料气，5min后反应达到D点，则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=_______。③若T1<T2，则反应的ΔH_______(填“<”“>”或“=”)0；T1温度下D点所对应反应的平衡常数为_______(保留两位小数)；KA、KB、KC三者之间的大小关系为______________。(3)中国科学家首次用CO2高效合成乙酸，其反应路径如图乙所示：①根据图示，写出总反应的化学方程式：_____________________。②原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取，用稀硫酸作电解质溶液，写出生成CH3OH的电极反应式：_____________________。【答案】(1)+230

Ea-230

高温(2)2CO2+6H2⇌CH3OCH3+3H2O

0.18mol·L-1·min-1

<

263.67

KA=KC>KB(3)CH3OH+CO2+H2CH3COOH+H2O

CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O【解析】（1）①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

ΔH1=-820kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)

ΔH2=-41kJ·mol-1③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)

ΔH3=-566kJ·mol-1根据盖斯定律①+2×②-2×③得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=-820kJ·mol-1-41kJ·mol-1×2+566kJ·mol-1×2=+230kJ·mol-1。焓变=正反应活化能-逆反应活化能，正反应的活化能为EakJ·mol-1，则逆反应的活化能为(Ea-230)kJ·mol-1。该反应ΔH>0、ΔS>0，根据，自发进行的条件是高温。（2）①CO2与H2的混合气体通过催化剂生成二甲醚(CH3OCH3)(g)和H2O(g)，根据元素守恒，该反应的化学方程式2CO2+6H2⇌CH3OCH3+3H2O。②T1温度下，在2L密闭容器中充入18mol原料气，D点的投料为12molH2、6molCO2；5min后反应达到D点，消耗3.6molCO2，则生成1.8molCH3OCH3，0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=0.18mol·L-1·min-1。③若T1<T2，说明升高温度CO2的平衡转化率减小，则反应的ΔH<0；T1温度下D点所对应反应的平衡常数为；平衡常数只与温度有关，所以KA=KC，ΔH<0，温度越高，平衡常数越小，所以KA、KB、KC三者之间的大小关系为KA=KC>KB。（3）①根据图示，甲醇、二氧化碳、氢气在催化剂作用下生成乙酸和水，总反应的化学方程式为CH3OH+CO2+H2CH3COOH+H2O。②原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取，用稀硫酸作电解质溶液，二氧化碳得电子生成甲醇，阴极生成甲醇，生成CH3OH的电极反应式CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。20．（2022·云南昭通）我国力争2060年前实现碳中和，将转化为甲醇是实现碳中和的途径之一，原理为：。在一定温度下，体积为1L的密闭容器中，充入和，测得和的浓度随时间变化如图所示。回答下列问题：(1)的平均反应速率_______。(2)平衡时的转化率为_______%。(3)时，_______(填“>”、“<”、“=”或“无法比较”)。(4)下图为氢氧酸性燃料电池的构造示意图，根据原电池的工作原理，电极a是_______(填“正极”或“负极”)，此电池工作时，正极的电极反应为_______。【答案】(1)(2)75(3)>(4)负极

【分析】(4)问中原电池属于氢氧酸性燃料电池，通入H2一侧为负极，发生失电子的氧化反应，产生H+，通入O2一侧为正极，发生得电子的还原反应，结合H+生成H2O，电解质中H+向正极移动；（1）根据化学反应速率计算式；（2）根据题目所给图像，将数据代入三段式可得可得H2转化率为；（3）2min时反应未达平衡，反应物浓度高于平衡状态反应物浓度，故反应物在达到平衡之前总体消耗大于生成，故H2O(g)生成速率(v正)大于H2O(g)消耗速率(v逆)；（4）根据分析，电极a为“负极”；正极的电极反应式为“”。21．（2022·湖北·高三阶段练习）煤制天然气工艺是煤高效洁净利用的新途径之一，其生产流程简图如下所示：(1)“煤气化”涉及反应：

，通常该步骤中要通入适量氧气。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的主要作用：_____________________。(2)“水气变换"涉及的反应如下：反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

反应Ⅲ：

①_______，反应Ⅲ在什么温度下能自发进行_______(填“高温”或“低温”)。②下图是计算机模拟出反应Ⅱ的反应历程，吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。在反应过程中，能量变化相同的过程是_______和_______，原因是_______。③向一定温度下的2L刚性容器中充入1molCO和3mol，5min后体系达到平衡状态，此时容器中含有0.4mol和0.3mol，则5min时，的浓度是_______mol/L，反应Ⅲ的平衡常数K为_______(列计算式)；可通过_______方法(任写一种)提高CO和的平衡转化率。(3)“酸气脱除”分别除掉的是和_______气体。(4)“甲烷化”的一种电化学方法装置如下图所示，理论上每生成0.15mol，阳极室生成的体积是_______L(标准状况下)。【答案】(1)氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应吸收，促进反应正向移动(2)-165

低温

ii

iv

发生的反应相同，能量变化相同

0.05

缩小容器容积(3)CO2(4)6.72【解析】（1）

，是吸热反应，而与氧气反应放出热量，使反应向正反应方向移动，提高碳的利用率，故答案为：氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应吸收，促进反应正向移动；（2）①根据盖斯定律知，反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅲ，故==-165；由反应的热化学方程式可知，反应Ⅲ熵减的放热反应，根据吉布斯自由能可知，若要自发，，则该反应需在低温条件下进行，故答案为：-165；低温；②由图可知，步骤ii反应物的相对能量为-0.32eV，生成物的相对能量为1.25eV，能量变化为1.25eV-(-0.32eV)=1.57eV，步骤iv反应物的相对能量为-0.16eV，生成物的相对能量为1.41eV，能量变化为1.41eV-(-0.16eV)=1.57eV，所以在反应过程中，能量变化相同的过程是ii和iv，均为1.57eV，原因是两个过程发生的反应相同，均为H2O*=H*+OH*，因而能量变化相同，故答案为：ii；iv；发生的反应相同，能量变化相同；③根据已知数据，列出反应Ⅰ和反应Ⅱ的三段式：其中只由反应Ⅰ生成，只由反应Ⅱ生成，则x=0.4，y=0.3，而反应Ⅰ生成H2O，反应Ⅱ又消耗H2O，5min时，H2O的物质的量为0.4mol-0.3mol=0.1mol，H2O的浓度为=0.