暑假新高三化学一轮练习题《化学反应与能量》综合题专练.docx

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暑假新高三化学一轮练习题《化学反应与能量》综合题专练

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山东省济南市2019年暑假新高三化学一轮练习题《化学反应与能量》综合题专练

1.催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。

研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。

反应的热化学方程式如下：

CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）

ΔH1＝－53.7kJ·mol－1Ⅰ

CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）　ΔH2Ⅱ

某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：

备注：

Cat.1：

Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：

Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：

转化的CO2中生成甲醇的百分比

已知：

①CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0kJ·mol－1和－285.8kJ·mol－1

②H2O（l）===H2O（g）　ΔH3＝44.0kJ·mol－1

请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：

（1）反应Ⅰ的平衡常数表达式K＝_________________________________________________；

反应Ⅱ的ΔH2＝________kJ·mol－1。

（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有________。

A．使用催化剂Cat.1

B．使用催化剂Cat.2

C．降低反应温度

D．投料比不变，增加反应物的浓度

E．增大CO2和H2的初始投料比

（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是

________________________________________________________________________。

（4）在图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程－能量”示意图。

（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在________极，该电极反应式是___________________________________________________________。

【答案】　

（1）

　＋41.2　

（2）CD　

（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响

（4）

（5）阴　CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O

【解析】　

（1）因为CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g），平衡常数K的表达式为K＝

；因为CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0kJ·mol－1和－285.8kJ·mol－1，可得下列热化学方程式：

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1①

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1②

又H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44.0kJ·mol－1③

根据盖斯定律，由②－①－③得：

CO2（g）＋H2（g）鸠馛O（g）＋H2O（g）　ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1

（2）根据可逆反应：

CO2（g）＋3H2（g）鸠馛H3OH（g）＋H2O（g），使用催化剂不能使平衡发生移动，即不能提高平衡转化率，A、B错误；该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，平衡转化率提高，C项正确；投料比不变，增加反应物浓度，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡转化率提高，D项正确；增大二氧化碳和氢气的初始投料比，能提高氢气的转化率，但二氧化碳的转化率会降低，故E错误；故选CD。

（3）从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未达到平衡的数据。

故由表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。

（4）催化剂能降低反应的活化能，再结合表中的数据，Cat.2催化效果比Cat.1好，故可得到曲线为

。

（5）根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，CO2中C呈＋4价，CH3OH中C呈－2价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O。

2.随着科学技术的进步，人们研制出了多种类型的甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求．

①有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是

A、CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+49.0kJ/mol

B、CH3OH（g）+

O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣192.9kJ/mol

（1）可见，CH3OH的燃烧热　　　　　　（填“大于”、“等于”或“小于”）192.9kJ/mol

（2）已知水的气化热为44kJ/mol，则氢气燃烧热的热化学方程式为　　　　　　．如图是某笔记本电脑用一个乙醇燃料电池工作时的示意图．乙池中的两个电极均为石墨电极，乙池中盛有100mL3.00mol/L的CuSO4溶液．

请回答下列问题：

（3）甲池中发生反应的化学方程式为　　　　　　；

（4）在此过程中，若乙池中两电极产生的气体恰好相等时（假设标准状况下），理论上需通入　　　　　　mol乙醇．

【答案】

（1）大于；

（2）H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=﹣124.6kJ/mol；

（3）C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O；

（4）0.1．

【解析】

（1）因燃烧热在某一温度和压强下lmol某物质B完全燃烧生成稳定化合物时所释放出的热量，而H2O的稳定化合物是液态水，H2O蒸汽转变为液态水需要放热，所以CH3OH的燃烧热大于192.9kJ/mol；

（2）CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+49.0kJ/mol①

CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣192.9kJ/mol②

②﹣①得3H2（g）+3/2O2（g）=3H2O（g）△H=﹣241.9kJ/mol③

H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol④

③﹣④×3得3H2（g）+3/2O2（g）=3H2O（g）△H=﹣373.9kJ/mol即H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=﹣124.6kJ/mol；

（3）甲池是燃料电池中，通氧气的极是正极，该极上发生氧气得电子的还原反应，所以总反应方程式为：

C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O；

（4）乙池中阳极反应是4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O，阴极反应依次是：

Cu2++2e﹣═Cu，2H++2e﹣═H2，

当铜离子全部放电时，转移电子是0.6mol，

设转移nmol电子时，两极上产生气体的体积相等，

则两极上产生气体的物质的量等式表示为：

0.25n=0.5（n﹣0.6），

解得n=1.2，

根据反应C2H6O+3O2═2CO2+3H2O，在转移12mol电子时，消耗C2H6O的量为1mol，当转移1.2mol电子时，理论上消耗乙醇0.1moL．

3.二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放．

（1）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：

已知：

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣akJ•mol﹣1；

CH3OH（g）=CH3OH（l）△H=﹣bkJ•mol﹣1；

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣ckJ•mol﹣1；

H2O（g）=H2O（l）△H=﹣dkJ•mol﹣1，

则表示CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式为：

（2）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2molCO2和3molH2，发生的反应为：

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g），△H=﹣akJ•mol﹣1（a＞0），测得CO2（g）和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．

①能说明该反应已达平衡状态的是　　　　　　．（选填编号）

A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变

B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗1.2molH2，同时生成0.4molH2O

D．该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1：

1，且保持不变

②计算该温度下此反应的平衡常数K=　　　　　　．（保留两位有效数字）．若改变条件　　　　　　（填选项），可使K=1．

A．增大压强B．增大反应物浓度C．降低温度D．升高温度E．加入催化剂

（3）某甲醇燃料电池原理如图2所示．

①M区发生反应的电极反应式为　　　　　　．

②用上述电池做电源，用图3装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解的总反应离子方程式为：

　　　　　　．假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为　　　　　　（忽略溶液体积变化）．

【答案】

（1）CH3OH（l）+

O2（g）=CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣（

c+2d﹣a﹣b）kJ•mol﹣1．

（2）①AB；②0.20；C；

（3）①CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+；②2Cl﹣+2H2O

H2↑+Cl2↑+2OH﹣；0.16g；

【解析】

（1）①CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣akJ•mol﹣1；

②CH3OH（g）=CH3OH（l）△H=﹣bkJ•mol﹣1；

③2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣ckJ•mol﹣1；

④H2O（g）=H2O（l）△H=﹣dkJ•mol﹣1，

由③×

+④×2﹣②﹣①得，CH3OH（l）+

O2（g）=CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣（

c+2d﹣a﹣b）kJ•mol﹣1；

（2）①CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g），

A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，则能说明达到平衡状态，正确；

B．平均相对分子质量=

，总质量一定，总物质的量会变，故混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化说明达到平衡状态，正确；

C．单位时间内每消耗1.2molH2，同时生成0.4molH2O，不能体现正逆反应，故不能说明达到平衡状态，错误；

D．H2O与CH3OH都是产物，并且按照1：

1的比例生成，所以H2O与CH3OH的物质的量浓度之比一直为1：

1，不能说明达到平衡状态，错误；

②由图象数据得

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）

开始浓度：

11.500

转化浓度：

0.250.750.250.25

平衡浓度：

0.750.750.250.25

所以K=

=0.20，

平衡常数是温度的函数，只有通过改变温度，来改变平衡常数，正反应是放热反应，降低温度使平衡向正反应方向移动，K值变大；

（3）①M区是质子流出的一极，应是原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为：

CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+；

②用惰性电极，电解饱和食盐水总的电极反应式为2Cl﹣+2H2O

H2↑+Cl2↑+2OH﹣，

pH值变为13时，pOH=1，c（OH﹣）=0.1mol/L，n（OH﹣）=0.1mol/L×0.3L=0.03mol，由方程式CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+，2Cl﹣+2H2O

H2↑+Cl2↑+2OH﹣可知

CH3OH～6e﹣～6OH﹣

32g6mol

m（CH3OH）0.03mol

则m（CH3OH）=32g×0.03mol÷6mol=0.16g；

4.人类活动产生的CO2长期积累，威胁到生态环境，其减排问题受到全世界关注．

（1）工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置示意图如1下：

在阳极区发生的反应包括　　　　　　和H++HCO3﹣═H2O+CO2↑．

（2）再生装置中产生的CO2和H2在一定条件下反应生成甲醇等产物，工业上利用该反应合成甲醇．

已知：

25℃，101KPa下：

H2（g）+

O2（g）═H2O（g）△H1=﹣242kJ•mol﹣1

CH3OH（g）+

O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H2=﹣676kJ•mol﹣1

①写出CO2和H2生成气态甲醇等产物的热化学方程式　　　　　　．

②下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图3，其中正确的是　　　　　　（填字母序号）．

（3）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置．已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如2下：

①该电池外电路电子的流动方向为　　　　　　（填写“从A到B”或“从B到A”）．

②A电极附近甲醇发生的电极反应式为　　　　　　．

【答案】

（1）4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑；

（2）①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣50kJ/mol；②a；

（3）①从A到B；

②CH3OH+H2O﹣6e﹣═6H++CO2↑．

【解析】

（1）阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水，电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑；

（2）①H2（g）+

O2（g）═H2O（g）△H1=﹣242kJ/mol①

CH3OH（g）+

O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H2=﹣676kJ/mol②

将方程式3①﹣②得CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=3×（﹣242kJ/mol）﹣（﹣676kJ/mol）=﹣50kJ/mol；

②该反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，物质越稳定，其能量越小，所以液态物质的能量小于气态物质，则符合条件的图象是a；

（3）①该燃料电池中，甲醇失电子发生氧化反应，所以A是负极，B是正极，电子从负极A流向正极B；

②A电极上甲醇失电子和水反应生成氢离子和二氧化碳，电极反应式为：

CH3OH+H2O﹣6e﹣═6H++CO2↑．

5.卤素的单质及其化合物在生产、生活中应用广泛．

（1）“碘盐“通常是在食盐中添加适量的KIO3，为缺碘地区人们提供碘元素．

①碘元素的一种原子含74个中子、53个质子，表示此核素的符号是　　　　（如21H）．

②“碘盐“溶液用稀硫酸酸化后，再加入淀粉碘化钾溶液，溶液由无色变篮色．写出该反应的化学方程式　　　　　　．

③碘单质溶解在有机溶剂　　　　　　中形成常用的医用消毒剂（填结构简式）．

（2）工业上利用氢气和氯气反应制取盐酸，设计成原电池又能获取电能，下列说法错误的是　　　　　　．（填选项）．

A．两极材料可用石墨，用稀盐酸做电解质溶液

B．通氯气的电极反应式为Cl2+2e﹣→2Cl﹣

C．电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动‘

D．通入氢气的电极为原电池的正极

（3）H2和卤素单质（F2、C12、Br2、I2）反应生成1molHX的能量变化如图所示（反应物和产物均为298K时的稳定状态）．

①曲线A代表的卤化氢是　　　　　　（填化学式）．

②写出Br2

（1）与HCl气体反应的热化学方程式　　　　　　．

③往甲乙两容器分别通入等量的H2币I2，两容器起始状态相同，甲为恒容绝热密闭容器，乙为恒容恒温密闭容器，发生反应H2（g）+I2（g）

2HI（g），反应达到平衡后，H2的体积分数甲　　　　　　乙（填“＞’’‘‘=”或“＜”）．

【答案】

（1）①

；

②KIO3+5KI+3H2SO4=3K2SO4+3I2+3H2O；

③CH3CH2OH；

（2）D；

（3）①HI；

②2HCl（g）+Br2（l）=2HBr（g））+Cl2（g）△H=+77.8kJ/moL；

③＞．

【解析】

（1）①I的质量数为127，表示此核素的符号是

；

②KIO3与KI在酸性条件下能够反应生成碘单质，反应方程式为KIO3+5KI+3H2SO4=3K2SO4+3I2+3H2O；

③碘溶解在酒精中制成碘酒，用于消毒；

（2）A、电解质用稀盐酸，增大导电性，用惰性电极，正确；

B、氯气得电子发生还原反应，电极反应式为Cl2+2e﹣→2Cl﹣，正确；

C、氯气得电子发生还原反应，作正极，电解质中阳离子移向正极，正确；

D、氢气失电子发生氧化反应，作负极，错误；

（3）①相同物质的量的F2、C12、Br2、I2所含能量依次降低，所以A、B、C、D分别表示生成HI、HBr、HCl、HF的能量变化；

②0.5H2（g）+0.5Br2（l）=HBr（g）△H=﹣53.4kJ/mol；0.5H2（g）+0.5Cl2（g）=HCl（g）△H=﹣92.3kJ/mol，两方程式相减×2得：

2HCl（g）+Br2（l）=2HBr（g））+Cl2（g）△H=+77.8kJ/moL；

③反应放热，甲容器比乙容器温度高，平衡逆向移动，氢气含量增大．

6.

（1）据报道以硼氢化合物NaBH4（H的化合价为﹣1价）和H2O2作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源．负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，其工作原理如图1所示．写出该电池放电时负极的电极反应式：

（2）火箭发射常以液态肼（N2H4）为燃料，液态过氧化氢为助燃剂．

已知：

N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=﹣534kJ•mol﹣1

H2O2（l）=H2O（l）+

O2（g）△H=﹣98.6kJ•mol﹣1

写出常温下，N2H4（l）与H2O2（l）反应生成N2和H2O的热化学方程式　　　　　　．

（3）O3可由臭氧发生器（原理如图2所示）电解稀硫酸制得．

①图中阴极为　　　　　　（填“A”或“B”）．

②若C处通入O2，则A极的电极反应式为：

（4）向一密闭容器中充入一定量一氧化碳跟水蒸气发生反应CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g），下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是　　　　　　（选填编号）．

A．v正（H2O）=v逆（H2）

B．容器中气体的压强不再发生改变

C．H2O的体积分数不再改变

D．容器中CO2和H2的物质的量之比不再发生改变

E．容器中气体的密度不再发生改变

（5）温度T1时，在一体积为2L的密闭容积中，加入0.4molCO2和0.4mol的H2，反应中c（H2O）的变化情况如图3所示，T1时反应CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）第4分钟达到平衡．在第5分钟时向体系中同时再充入0.1molCO和0.1molH2（其他条件不变），请在图中画出第5分钟到9分钟c（H2O）浓度变化趋势的曲线．

【答案】1）BH4﹣﹣8e﹣+8OH﹣=BO2﹣+6H2O；

（2）N2H4（l）+2H2O2（l）=N2（g）+4H2O（l）△H=﹣731.2kJ/mol；

（3）①A；②O2+4H++4e﹣=2H2O；

（4）AC；

（5）

．

【解析】1）原电池负极发生氧化反应，正极反应还原反应，由原电池工作原理图1可知，电极a为负极，电极b为正极，BH4﹣在负极放电生成BO2﹣，电极反应式为BH4﹣﹣8e﹣+8OH﹣=BO2﹣+6H2OMnO2；

（2）已知：

①N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=﹣534kJ•mol﹣1

②H2O2（l）=H2O（l）+1/2O2（g）△H=﹣98.64kJ•mol﹣1

由盖斯定律，①+②×2得N2H4（g）+2H2O2（l）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣534kJ•mol﹣1+2×（﹣98.64kJ•mol﹣1）=﹣731.2kJ•mol﹣1；

（3）①由图可知，B极生成O2、O3，B极反应氧化反应，电解池阳极发生氧化反应，故A为阴极；

②C处通入O2，O2发生还原反应，在酸性条件下生成水，电极反应式为O2+4H++4e﹣=2H2O；

（4）A．v正（H2O）=v逆（H2），正逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，正确；

B．容器中气体的压强不再发生改变，反应前后气体体积不变，压强始终不变，压强不变不能说明反应达到平衡状态，错误；

C．H2O的体积分数不再改变，说明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，正确；

D．容器中CO2和H2的物质的量之比决定于反应前加入物质的多少，与是否平衡无关，错误；

E．容器中气体的密度不再发生改变，容器体积不变，气体质量不变，密度始终不变，密度不变不能说明反应达到平衡状态，错误；

（5）据图象分析，平衡时各物质浓度都是0.10mol/L，其平衡常数K=1，再加入0.1molCO和0.1molH2时，其浓度熵Q=

=1=K，平衡不移动，所以水蒸气浓度不再变化，图象为

．

7.研究化学反应与能量的变化具有重要意义．

（1）已知2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）△H=﹣198kJ•mol﹣1的反应过程的能量变化如图1：

①反应通常用V2O5作为催化剂，加入V2O5会使图中的B点　　　　　　（填“升高”、“不变”或“降低”）．

②E2表示的意义为　　　　　　．

（2）如图2中的a和b为氢镍换可充电碱性电池的电极，该电池总反应式为2Ni（OH）2

H2+2NiO（OH）．

①为了实现铜与稀硫酸反应，用Z通入氧气的同时，将开关K与Y相连即可．石墨电极的反应式为　　　　　　，总反应的化学方程式为　　　　　　．

②不通入氧气，直接将K与X相连也能实现铜与稀硫酸反应．则氢镍碱性电池的负极为　　　　　　（填“a”或“b”），电解槽内总反应的离子方程式为　　　　　　．

③当给氢镍碱性电池充电时，该电池的阳极反应式为　　　　　　；氢镍电池放电时，负极附近的pH会　　　　　　（填“变大”、“不变”或“变小”）．

（3）若将图2中的稀硫酸换成CuSO4溶液，并且将氢镍碱性电池的电极反接，将K连接X，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.2mol碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]后，恰好恢复到原来的浓度和pH（不考虑CO2的溶解），则电解过程中转移电子的物质的量为　　　　　　．

【答案】

（1）①降低；

②2molS03完全分解反应的活化能或2molS和6molO生成2molS03释放的能量；

（2）①O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；2Cu+2H2S04+O2=2CuS04+2H2O；

②a；Cu+2H+

Cu2++H2↑；

③OH﹣+Ni（OH）2﹣e﹣=NiO（OH）+H2O；变小；

（3）1.2mol．

【解析】

（1）①加入催化剂，可降低反应的活化能；

②E2为生成物的活化能，表示2molS03完全分解反应的活化能或2molS和6molO生成2molS03释放的能量；

（2）①为了实现铜与稀硫酸反应，用Z通入氧气的同时，将开关K与Y相连，形成原电池反应，铜为负极被氧化，通入氧气的一极为正极，电极方程式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，

总反应生成硫酸铜，总方程式为2Cu+2H2S04+O2=2CuS04+2H2O；

②不通入氧气，直接将K与X相连也能实现铜与稀硫酸反应，铜应为阳极，则原电池a为负极，b为正极，铜被氧化，阴极生成氢气，

电解槽内总反应的离子方程式为Cu+2H+

Cu2++H2↑；

③当给氢镍碱性电池充电时，该电池的阳极发生氧化反应，Ni（OH）2被