高考化学化学反应与能量大题培优 易错 难题含答案.docx
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高考化学化学反应与能量大题培优易错难题含答案
高考化学化学反应与能量（大题培优易错难题）含答案
一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析）
1．
（1）反应3Fe（s）+4H2O（g）
Fe3O4（s）+4H2（g）在一容积可变的密闭容器中进行，试回答：
（填“加快”、“不变”或“减慢”）。
①保持体积不变充入Ne，其反应速率___。
②保持压强不变充入Ne，其反应速率____。
（2）在一定条件下发生反应：
6NO（g）+4NH3（g）
5N2（g）+6H2O（g）。
某次实验中测得容器内NO及N2的物质的量随时间变化如图所示，图中v（正）与v（逆）相等的点为__（选填字母）。
（3）一定条件下，在2L密闭容器内，发生反应2NO2（g）
N2O4（g），n（NO2）随时间变化如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
n（NO2）/mol
0.040
0.020
0.010
0.005
0.005
0.005
①用NO2表示0～2s内该反应的平均速率为___。
②在第5s时，NO2的转化率为__。
【答案】不变减慢cd0.0075mol·L-1·s-187.5%
【解析】
【分析】
【详解】
（1）①保持体积不变充入Ne，各反应物和生成物的浓度不变，故反应速率不变；
②保持压强不变充入Ne，容器体积变大，各物质浓度减小，反应速率减慢；
（2）反应达到平衡时正逆反应速率相等，据图可知t2时刻后N2和NO的物质的量不再改变，说明反应到达平衡，所以c、d两个点v（正）与v（逆）相等；
（3）①2s内△n（NO2）=0.04mol-0.01mol=0.03mol，容器体积为2L，所以反应速率为
=0.0075mol·L-1·s-1；
②第5s时，△n（NO2）=0.04mol-0.005mol=0.035mol，转化率为
=87.5%。
【点睛】
判断通入惰性气体或者改变压强对反应速率的影响时，关键看是否改变了反应物和生成物中气体的浓度，若浓度改变则影响反应速率，若浓度不变则不影响反应速率。
2．某同学设计一个燃料电池（如图所示），目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。
根据要求回答相关问题：
（1）甲装置中，通入氢气的电极为________（填“正极”或“负极”），该极电极反应式为________；若将KOH溶液换成硫酸溶液，则正极电极反应式为__________________________。
（2）关于乙装置，下列说法正确的是________（填序号）；
①溶液中Na＋向C极移动
②从C极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后通入适量HCl可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下Fe极产生2.24L气体，则溶液中转移0.2mol电子
该装置中发生的总反应的离子方程式为__________________________。
（3）乙装置中，X为阳离子交换膜，反应一段时间后交换膜左侧溶液中pH____（填“增大”、“减小”或“不变”）；若用饱和MgCl2溶液代替饱和氯化钠溶液，则该装置中发生的总反应______（填“改变”或“不变”）。
（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________（填“增大”“减小”或“不变”），精铜电极上的电极反应式为_______________________________。
【答案】负极H2-2e-+2OH-=2H2OO2+4e-+4H+=2H2O②③2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑增大改变减小Cu2++2e-=Cu
【解析】
【分析】
甲池为原电池，氧气发生还原反应，通入氧气的一极为正极，氢气发生还原反应，通入氢气的一极为负极；乙池中Fe电极与负极相连为阴极，石墨电极为阳极；丙池中精铜为阴极，粗铜为阳极。
【详解】
（1）氢氧燃料电池中氢气发生还原反应，所以通入氢气的一极为负极，电解质溶液为KOH溶液，所以电极方程式为H2-2e-+2OH-=2H2O；正极为通入氧气的一极，若电解质为硫酸，氧气得电子后会生成水，电极方程式为：
O2+4e-+4H+=2H2O；
（2）①C极为阳极，电解池中阳离子流向阴极，故错误；
②电解饱和食盐水时阳极上氯离子放电生成氯气，氯气可以使湿润的KI淀粉试纸变蓝，故正确；
③电解饱和食盐水阳极生成氯气，阴极生成氢气，所以反应一段时间后通入适量HCl可恢复到电解前电解质的浓度，故正确；
④电子不能在溶液中转移，故错误；
综上所述答案为②③；
乙装置中右侧阳极反应为：
2Cl--2e-=Cl2↑，左侧阴极反应为水电离的氢离子放电：
2H++2e-=H2↑，总反应为2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑；
（3）乙装置中右侧阳极反应为：
2Cl--2e-=Cl2↑，左侧阴极反应为水电离的氢离子放电：
2H++2e-=H2↑，水的电离平衡被破坏，电离出更多的氢氧根，X为阳离子交换膜，所以生成的OH-无法迁移到阳极，所以左侧溶液中pH增大；由于Mg2+会与OH-反应生成沉淀，所以总反应发生改变；
（4）丙池中阴极即精铜上发生反应：
Cu2++2e-=Cu，而阳极即粗铜上由于由比铜活泼的金属杂质放电，所以转移相同电子数目时，阳极不能生成与阴极消耗的等量的铜离子，所以硫酸铜溶液浓度减小。
【点睛】
第2题第4个选项为易错点，学生要注意审题，电子并不能在溶液中进行专业，不要盲目计算，
3．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。
某同学利用“Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+”反应设制一个化学电池，如图所示，已知该电池在外电路中，电流从a极流向b极。
请回答下列问题：
（1）b极是电池的_____________极，材料是_____________，写出该电极的反应式_____________。
（2）a可以为_____________A、铜B、银C、铁D、石墨
（3）c溶液是_____________A、CuSO4溶液B、AgNO3溶液C、酒精溶液
（4）若该反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成Ag为_____________克。
【答案】负CuCu–2e-=Cu2+BDB21.6
【解析】
【分析】
有题干信息可知，原电池中，电流从a极流向b极，则a为正极，得到电子，发生还原反应，b为负极，失去电子，发生氧化反应，据此分析解答问题。
【详解】
（1）根据上述分析知，b是电池的负极，失去电子，反应Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+中Cu失去电子，故Cu作负极，发生的电极反应为Cu–2e-=Cu2+，故答案为：
负；Cu；Cu–2e-=Cu2+；
（2）a是电池的正极，电极材料可以是比铜更稳定的Ag，也可以是惰性的石墨，故答案为：
BD；
（3）电解质溶液c是含有Ag+的溶液，故答案为：
B；
（4）根据得失电子守恒可得，反应过程中转移1mol电子，生成2molAg，质量为108×2=21.6g，故答案为：
21.6。
4．现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一定体积为2L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图。
已知：
2NO2（g）
N2O4（g）+Q。
（1）前10min内用NO2表示的化学反应速率v（NO2）=___；
（2）a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态是___；
（3）35min时，反应2NO2（g）
N2O4（g）在d点的平衡常数K（d）___K（b）（填“>”、“=”或“<”）。
（4）若要达到使NO2（g）的百分含量与d点相同的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施是___。
A．加入催化剂B．缩小容器体积C．升高温度D．加入一定量的N2O4
【答案】0.04mol/（L·min）b和d=B、D
【解析】
【分析】
据图可知单位时间内X的浓度变化是Y的两倍，根据方程式2NO2（ g ）⇌N2O4（g）+Q可知，反应中NO2的浓度变化是N2O4的两倍，所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线。
【详解】
（1）根据分析可知X表示NO2浓度随时间的变化曲线，则v（NO2）=
=0.04mol/（L·min）；
（2）达到平衡时X、Y的物质的量不发生变化，故b、d处于化学平衡状态；
（3）据图可知25min时NO2的浓度瞬间增大，N2O4的浓度不变，可知改变的条件是又通入一定量的NO2，温度不变，则平衡常数不变，所以K（d）=K（b）；
（4）因在25 min时，增大了NO2的浓度，同时容器内压强也增大，则d点平衡状态NO2的百分含量小于b点NO2百分含量，
A．使用催化剂不影响平衡移动，二氧化氮含量不变，故A错误；
B．缩小体积，压强增大，平衡正向移动，二氧化氮含量减小，故B正确；
C．正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，二氧化氮含量增大，故C错误；
D．加入一定量的N2O4，等效为增大压强，平衡正向移动，二氧化氮含量减小，故D正确；
故答案为：
BD。
【点睛】
第4为易错点，学生容易认为d点二氧化氮浓度大，则二氧化氮含量高，注意等效平衡原理的应用。
5．汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO。
为了减轻大气污染科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，即2NO+2CO
2CO2+N2。
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t1℃下，在一等容的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表（CO2和N2的起始浓度为0）。
时间（s）
0
1
2
3
4
5
c（NO）（×10-4，mol/L）
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c（CO）（×10-3，mol/L）
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
回答下列问题：
（1）已知在上述反应中，反应物总能量大于生成物总能量，则正反应是___反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）前3s内的平均反应速率：
v（N2）=___。
（3）t1℃时该反应的平衡常数表达式：
K=___。
（4）假设在密闭容器中该反应达到平衡后，改变下列条件，能提高NO转化率的是___（选填答案编号）。
a.选用更有效的催化剂b.升高反应体系的温度
c.降低反应体系的温度d.缩小容器的体积
【答案】放热1.42×10-4mol/（L·s）
c、d
【解析】
【分析】
（1）根据图示所给的反应物总能量与生成物总能量大小关系进行分析；
（2）同一反应同一时段内各物质反应速率之比等于计量数之比，v（N2）=
v（NO）；
（3）根据平衡常数的概念进行书写；
（4）根据影响平衡移动的规律进行分析。
【详解】
（1）反应物总能量大于生成物总能量，则该反应为放热反应；
（2）同一反应同一时段内各物质反应速率之比等于计量数之比，所以前3s内的平均反应速率v（N2）=
v（NO）=
×
=1.42×10-4mol•L-1•s-1；
（3）根据平衡常数的概念可知反应 2NO+2CO
2CO2+N2的K=
；
（4）a．选用更有效的催化剂，不能使平衡发生移动，故错误；
b．因反应放热，升高反应体系的温度，则平衡逆向移动，转化率减小，故错误；
c．降低反应体系的温度，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
d．缩小容器的体积，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
故答案为：
cd。
6．1100℃时，在体积固定且为5L的密闭容器中，发生可逆反应：
并达到平衡。
（1）平衡后，向容器中充入1mol
，平衡向___________（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”），重新达到平衡后，与原平衡相比，逆反应速率________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）若混合气体的密度不变，（填“能”或“不能”）______判断该反应达已经到平衡状态。
若初始时加入的
为2.84g，10分钟后达到平衡时
的转化率（参加反应的碳酸钠占加入硫酸钠总质量的百分比）为45%，
________。
【答案】正反应方向增大能7.2×10-4mol/（L·min）
【解析】
【分析】
增大反应物浓度，有利于反应正向进行，最终达到新平衡时，整体浓度都是增大的，逆反应速率较原平衡也是增大的；混合气体的密度为ρ＝
，反应前后气体总质量发生改变，气体总体积不变，混合气体的密度发生改变，当到达化学平衡时，混合气体的密度不变；根据v=
计算。
【详解】
（1）平衡后，向容器中充入1molH2，增大反应物浓度，有利于反应正向进行，最终达到新平衡时，整体浓度都是增大的，逆反应速率较原平衡也是增大的，故答案为：
正反应方向；增大；
（2）混合气体的密度为ρ＝
，反应前后气体总质量发生改变，气体总体积不变，混合气体的密度发生改变，当到达化学平衡时，混合气体的密度不变，所以根据混合气体的密度可以判断化学反应是否达到平衡；初始时加入的Na2SO4为2.84g，10分钟后达到平衡时Na2SO4的转化率为45%，则反应消耗n（Na2SO4）=
=0.009mol，根据反应方程式，则消耗n（H2）=4n（Na2SO4）=0.036mol，所以v（H2）=
＝
=
=7.2×10-4mol/（L•min），故答案为：
能；7.2×10-4mol/（L•min）。
【点睛】
本题考查化学原理部分知识，运用化学平衡移动的知识分析问题，根据方程式计算化学反应速率。
7．如图所示：
（1）若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀（填“吸氧”或“析氢”），正极发生的电极反应式为_______________。
（2）若开始时开关K与b连接，两极均有气体产生，则N端是电源的________极（填“正”或“负”），电解池总反应的离子方程式为_________。
【答案】吸氧O2+4e-+2H2O==4OH-负2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑
【解析】
【分析】
从图中可以看出，当K与a相连时，形成原电池，Fe作负极，石墨作正极，发生吸氧腐蚀；当K与b相连时，形成电解池，若Fe电极作阳极，则发生Fe-2e-==Fe2+的反应，没有气体产生，不合题意，故Fe电极应作阴极。
【详解】
（1）若开始时开关K与a连接，则形成原电池，铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，铁作负极，则石墨作正极，发生的电极反应式为O2+4e-+2H2O==4OH-。
答案为：
吸氧；O2+4e-+2H2O==4OH-；
（2）若开始时开关K与b连接，两极均有气体产生，由以上分析知，Fe作阴极，与电源的负极相连，则N端是电源的负极，发生H2O得电子生成H2和OH-的电极反应，阳极Cl-失电子生成Cl2，则电解池总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑。
答案为：
负；2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑。
【点睛】
分析电池反应时，电极的判断是解题的切入点。
若无外接直流电源，则装置为原电池；若有外接直流电源，则装置为电解池。
在电解池中，与电源负极相连的电极为电解池的阴极，与电源正极相连的电极为电解池的阳极。
8．
（1）将Al片和Cu片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成原电池。
写出插入稀NaOH溶液中形成原电池的负极反应________________。
写出插入浓硝酸中形成原电池的正极反应______________。
（2）铅蓄电池是最常见的二次电池，由于其电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，所以在生产、生活中使用广泛，写出铅蓄电池放电时的正极反应______________________；充电时的阴极反应____________________。
【答案】2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2OPbSO4+2e−=Pb+SO42−
【解析】
【分析】
（1）Al片和Cu片用导线连接，插入稀NaOH溶液中，只有Al能与NaOH溶液反应，形成原电池，负极为Al失电子，在碱性溶液中，Al转化为AlO2-。
Al片和Cu片用导线连接，插入浓硝酸中，形成原电池，由于Al发生钝化，所以Cu作负极，Al作正极，正极为溶液中的NO3-获得电子，生成NO2气体。
（2）铅蓄电池放电时，正极反应为PbO2得电子，生成PbSO4等；充电时的阴极反应为PbSO4获得电子转化为Pb。
【详解】
（1）Al片和Cu片用导线连接，插入稀NaOH溶液中，只有Al能与NaOH溶液，在碱性溶液中，负极Al失电子转化为AlO2-，电极反应式为2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O。
Al片和Cu片用导线连接，插入浓硝酸中，形成原电池，由于Al发生钝化，所以Cu作负极，Al作正极，正极反应为溶液中的NO3-获得电子，生成NO2气体，电极反应式为4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O。
答案：
2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O；4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O；
（2）铅蓄电池放电时，正极反应为PbO2得电子，生成PbSO4等，电极反应式为4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2O；充电时阴极为PbSO4获得电子转化为Pb，电极反应式为PbSO4+2e−=Pb+SO42−。
答案为：
4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2O；PbSO4+2e−=Pb+SO42−。
【点睛】
判断原电池的电极时，首先看电极材料，若只有一个电极材料能与电解质反应，该电极为负极；若两个电极材料都能与电解质发生反应，相对活泼的金属电极作负极。
在书写电极反应式时，需要判断电极产物。
电极产物与电解质必须能共存，如Al电极，若先考虑生成Al3+，则在酸性电解质中，能稳定存在，Al3+为最终的电极产物；若在碱性电解质中，Al3+不能稳定存在，最终应转化为AlO2-。
9．微型纽扣电池在现代生活中应用广泛。
有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应是Zn＋Ag2O＝ZnO＋2Ag。
请回答下列问题。
（1）该电池属于_________电池（填“一次”或“二次”）。
（2）负极是_________，电极反应式是__________________________。
（3）使用时，正极区的pH_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_____。
（填字母）
A．C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g） △H>0
B．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H2O
（1） △H<0
C．2CO（g）+O2（g）=2CO2
（1） △H<0
（5）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极的电极反应式为__________。
【答案】一次ZnZn-2e-+2OH-=ZnO+H2O增大CCO－2e－+4OH－=CO32－+2H2O
【解析】
【分析】
（1）纽扣电池为一次电池；
（2）根据电池的总反应可知Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，Ag2O为正极，得到电子，发生还原反应，据此分析作答；
（3）根据电池的总反应可知，Ag2O为正极，得到电子，发生还原反应，根据电极反应确定c（OH-）的变化以判断pH的变化；
（4）可设计成原电池的反应应为氧化还原反应；
（5）燃料电池中，负极通入燃料，燃料失电子发生氧化反应，正极通入氧化剂，得电子发生还原反应，据此作答。
【详解】
（1）纽扣电池为一次电池；
（2）根据电池的总反应可知Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应为：
Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O；
（3）根据电池的总反应可知，Ag2O为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应为：
Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，使用时，c（OH-）增大，因此正极区的pH逐渐增大；
（4）A.能设计成原电池的反应通常是放热反应，由于反应C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）是氧化还原反应，但该反应为吸热反应，因而不能设计成原电池，A项错误；
B.反应NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H2O
（1）为复分解反应，不能设计成原电池，B项错误；
C.反应2CO（g）+O2（g）=2CO2
（1）为氧化还原反应，且该反应为放热反应，可设计成原电池，C项正确；
答案选C。
（5）燃料电池中，负极通入燃料，燃料失电子发生氧化反应，电极反应为CO-2e－+4OH－=CO32-+2H2O。
【点睛】
设计制作化学电源的过程为：
10．甲醇是人们开发和利用的一种新能源。
已知：
①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H1=-571.8kJ·mol-1
②CH3OH（g）+
O2（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=-192.9kJ·mol-1
（1）甲醇蒸汽完全燃烧的热化学方程式为_____________。
（2）反应②中的能量变化如下图所示，则△H2=______（用E1和E2表示）。
（3）H2（g）的燃烧热为__________kJ·mol-1。
（4）请你分析H2（g）作为能源比甲醇蒸汽作为能源的优点：
__________________（写出一点）
【答案】CH3OH（g）+
O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H2=-764.7kJ/mol；E1-E2285.9来源广、热值高、不污染环境
【解析】
【分析】
（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）依据反应焓变△H=生成物总能量-反应物总能量分析；
（3）依据燃烧热的概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，结合热化学方程式分析计算；
（4）根据氢能源的优点和氢能源的开发和利用的最新动向即可作答。
【详解】
（1）①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H1=-571.8kJ·mol-1
②CH3OH（g）+
O2（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=-192.9kJ·mol-1
由盖斯定律②+①得到甲醇蒸气完全燃烧的热化学反应方程式为：
CH3OH（g）+
O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H2=-764.7kJ/mol；
（2）反应②中的能量变化如图所示，依据图象分析，反应焓变△H=生成物总能量-反应物总能量，△H2=E1-E2；
（3）燃烧热的概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，根据2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H1=-571.8kJ/mol可知2mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为571.8kJ，则1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为285.9kJ，故氢气燃烧热为285.9kJ/mol；
（4）地球上水资源丰富，可以从水中提取氢气，说明资源广泛；依据燃烧热计算分析，氢气的燃烧值高；因为氢气燃烧产物是水，不污染环境。
11．某些共价键的键能数据如表（单位：
kJ•mol－1）：
（1）把1molCl2分解为气态原子时，需要___（填“吸收”或“放出”）243kJ能量。
（2）由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是___；形
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