吉林高考化学三年（2023-2023）模拟题汇编-13化学能与电能（含解析）

第第页吉林高考化学三年（2023-2023）模拟题汇编-13化学能与电能（含解析）吉林高考化学三年（2023-2023）模拟题汇编-13化学能与电能

一、单选题

1．（2023·吉林长春·校联考模拟预测）化学与生产、生活和科技密切相关，下列说法错误的是

A．北京冬奥会运动员“战袍”内层添加石墨烯片用于保暖，石墨烯和碳纳米管互为同分异构体

B．华为自主研发的“麒麟”芯片与太阳能电池感光板所用材料均为晶体硅

C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造汽车发动机

D．不锈钢中含有镍、铬等元素，具有很强的抗腐蚀能力

2．（2023·吉林白山·统考模拟预测）我国某大学课题组提出了一种基于电化学的石灰石转化生产消石灰和有价值碳质产物的方法，有望助水泥行业脱碳，装置如图所示。下列叙述正确的是

A．图中涉及的物质中有5种非极性分子

B．铱(Ir)极上的氧化产物为CO2

C．生成C2H6的电极反应式为2CO2+10H2O+14e-=C2H6+14OH-

D．催化电极上每生成1molH2，交换膜Q上迁移2molOH-

3．（2023·吉林白山·统考三模）在电还原条件下由PVC{}产生的氯离子可以直接用于串联电氧化氯化反应。PVC可用于常规回收DEHP(在电化学反应中可充当氧化还原介质，提高反应效率)，转化过程如图所示。

下列叙述错误的是

A．上述装置为将电能转化成化学能的装置

B．电极d上发生还原反应

C．上述转化的总反应方程式为

D．上述转化实现了资源回收与利用

4．（2023·吉林长春·校联考模拟预测）碱性锌铁液流电池具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为，下列叙述不正确的是

A．放电时，M极电极反应式为

B．充电时，右侧贮液器中浓度降低

C．若离子交换膜只有通过，反应时，有通过离子交换膜

D．电池工作时，当电路中转移个电子，理论上消耗锌16.25g

5．（2023·吉林·统考二模）的脱除与的制备反应自发协同转化装置如下图所示(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列分析正确的是

A．电子从a电极经导线流向b电极

B．透过双极膜向b电极移动

C．反应过程中左侧需不断补加稀

D．协同转化总反应：

6．（2022·吉林长春·校联考模拟预测）利用下列装置(夹持装置略)进行实验，能达到实验目的的是

ABCD

验证硫的非金属性强于碳制备溴苯并验证有HBr产生制备无水MgCl2在铁上镀铜

A．AB．BC．CD．D

7．（2022·吉林长春·校联考模拟预测）下列离子方程式书写正确的是

A．铝和过量NaOH溶液反应：Al+4OH-=+2H2O

B．惰性电极电解MgCl2水溶液：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑十H2↑

C．酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液反应：5+2+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

D．水玻璃中通入过量二氧化碳：+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2

8．（2022·吉林长春·统考模拟预测）汽车尾气中含有CO和NOx(2≥x≥1)，通过设计如图所示电池装置可以利用汽车尾气给汽车蓄电瓶供电，下列说法不正确的是

A．负极参与反应的物质至少有4种

B．正极发生的电极反应式为O2+4e-=2O2-

C．NOx放电时两极消耗气体体积比在4：1~4：3之间

D．该电池可长期采用多孔石墨作为电极而不作更换

9．（2022·吉林白山·统考一模）我国科学家研制了Cu2P2O7催化剂建构Zn—CO2二次电池，实现了电还原CO2合成多碳产品(如乙酸，乙醇等)，装置如图所示。双极膜中水电离出的H+和OH-在电场作用下可以向两极迁移。

下列说法正确的是

A．放电时，双极膜中H+向负极区迁移

B．放电时，电势：Zn极高于Cu2P2O7极

C．当外电路通过2mol电子时，理论上双极膜中水减少18g

D．充电时，阳极上的电极反应式为C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+

10．（2022·吉林·校联考模拟预测）化学与生活密切相关。下列说法正确的是（）

A．聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酯纤维都是由加聚反应制得的

B．因为钠的化学性质非常活泼，故不能做电池的负极材料

C．钢化玻璃和有机玻璃都属于硅酸盐材料，均可由石英制得

D．利用外接直流电源保护铁质建筑物，属于外加电流的阴极保护法

11．（2022·吉林长春·校联考模拟预测）一种碳纳米管新型二次电池的装置如图所示。下列说法中正确的是

A．离子交换膜选用阳离子交换膜（只允许阳离子通过）B．正极的电极反应为NiO（OH）＋H2O＋e－＝Ni（OH）2＋OH－

C．导线中通过1mol电子时，理论上负极区溶液质量增加1gD．充电时，碳电极与电源的正极相连

12．（2023·吉林·统考模拟预测）某有机物电池如图所示，下方电池产生的电能供给上方电解池使用(已知A、B、X、Y都是多孔石墨电极)，下列说法正确的是

A．X电极是电解池的阴极，该电极处发生还原反应

B．原电池负极电极反应式为：2I--2e-=I2

C．原电池工作时，SO透过质子交换膜流向右侧

D．若电解池中盛放的是足量的Na2SO4溶液，当电解池两极共产生3mol气体时，原电池中消耗的质量为108g

13．（2023·吉林四平·校联考模拟预测）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是()

A．放电时，多孔碳材料电极为负极

B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移

D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1—）O2

二、原理综合题

14．（2023·吉林长春·校联考模拟预测）氮、硫及其化合物都是目前研究的热点。

(1)NO破坏臭氧层的反应过程如图1所示。

已知：O3(g)+O(g)=2O2(g)H=143kJ/mol；

反应2：O(g)+NO2(g)=O2(g)+NO(g)H=+57.2kJ/mol。

则反应1的热化学方程式为：。

(2)利用反应CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)H=－868.74kJ/mol，可将NO2进行无害化处理，将2molCH4(g)和4molNO2加入恒温恒容的密闭容器中(起始压强为120kPa)，容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。

时间/min050100150200250300

压强/kPa120136144148150150150

①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，及v=p/t，分压=总压×物质的量分数，则反应前50min内平均反应速率v(CH4)=kPa/min。

②Kp为用气体分压表示的平衡常数，则该温度下该反应的平衡常数Kp=kPa。

(3)燃煤烟气中硫的回收反应为2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)。相同条件下，选用a、b、c三种催化剂进行反应，生成二氧化碳的物质的量与时间的变化关系如图2所示，催化效果最差的是。研究发现细小炭粒能将O2转化为活性氧而加快SO2的氧化速率，在干燥和潮湿两种环境中的反应历程如图3所示。活化氧的过程适宜在潮湿环境中进行，理由为。

(4)间接电解法除N2O。其工作原理如图4所示，已知：H2S2O4是一种弱酸。

①a极是电源(填“正极”或“负极”)，离子交换膜是(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。

②吸收池的工作原理是(用化学方程式表示)。

15．（2023·吉林长春·统考三模）环己烯是重要的有机化工原料，广泛用于制备各种中间体，进而用于农药、医药、塑料等生产。回答下列问题：

(1)已知：苯()、环己烯()和氢气的燃烧热()分别为：、和。则反应Ⅰ：。

(2)某温度下，将等物质的量的苯蒸汽和加入刚性容器内发生反应生成气态环己烯，起始总压为，平衡时总压减小了40%，该温度下反应的平衡常数(保留一位小数)。达到平衡后，欲增加苯的平衡转化率，可采取的措施有(填标号)。

A．通入惰性气体B．再加入等物质的量的苯蒸汽和

C．增加催化剂的用量D．增加氢气的浓度

(3)液相中水作为添加剂苯选择性加氢制备环己烯(反应Ⅰ)过程的示意图如图1，采用能够吸附氢气的含钉催化剂，将氢气以一定速率通入液态苯与水的混合体系中生成环己烯，环己烯会进一步加成生成副产物环己烷。(已知：苯和环己烯在水中的溶解度分别为：和)

①研究表明使用水作为添加剂时，催化剂表面会被一层水吸附层覆盖，使得环己烯的选择性明显提高，原因是。

②反应温度与苯加氢反应速率的关系如图2所示，温度高于时，苯加氢速率降低的原因可能是。

(4)环氧环己烷()是有机合成的重要中间体，有着广泛的应用。以环己烯和溴化钠为原料，采用间接电解法是制备环氧环己烷的常用方法，其过程如下图：

①采用无隔膜法电解溶液，阳极电极反应方程式为。

②从践行绿色发展理念，保护生态环境的角度分析，采用该方法制备环氧环己烷的优点是。

16．（2023·吉林四平·校联考模拟预测）甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.7kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H2=-23.5kJ·mol-1

③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)△H3=-41.2kJ·mol-1

回答下列问题：

(1)则反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H=kJ·mol-1。

(2)反应②达平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3产率的有___________(填字母，下同)。

A．使用催化剂B．升高温度C．增大压强D．移出H2O

(3)以下说法能说明反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的有。

A．H2和CO2的浓度之比为3：1

B．单位时间内断裂3个H-H同时断裂1个C=O

C．恒温恒容条件下，气体的密度保持不变

D．恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变

E．绝热体系中，体系的温度保持不变

(4)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：

已知：气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。

①该反应△H(填“＞”“＜”或“=”)0，550℃时，平衡后若充入惰性气体，平衡(填“正移”“逆移”或“不移动”)。

②650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为(保留2位有效数字)。

③T℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=p总。

(5)一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。图中b电极是(填“正”或“负”)极，写出a电极反应式为。

17．（2023·吉林长春·统考三模）减少二氧化碳的排放、捕集利用二氧化碳是我国能源领域的一个重要战术方向。

(1)以金属钌作催化剂可以从空气中捕获CO2直接转化为甲醇，其转化如图所示。

如图所示转化中，由第1步至第4步生成1molCH3OH(l)的反应热(ΔH)依次是akJ·mol-1、bkJ·mol-1、ckJ·mol-1、dkJ·mol-1，则该转化总反应的热化学方程式是。

(2)工业上用CO2和H2反应合成甲醚：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH0，恒压状态下，充入非反应气体，体积增大，组分浓度降低，平衡向正反应方向移动；

②设CO2浓度变化为x

，×100%=40.0%，解得x=0.25mol·L-1，即CO2的转化率为×100%=25%；

③T℃时，CO的平衡分压为50%p总，CO2的分压为50%p总，Kp==0.5p总；

（5）由图可知，N2H4在a电极上发生氧化反应生成N2，则a电极是负极，b电极是正极；N2H4在a电极上发生失去电子的氧化反应生成N2，则电极反应式为N2H4＋4OH_4e-=N2↑＋4H2O。

17．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)ΔH=(a+b+c+d)kJ·mol-1c、d温度过高催化剂活性降低，单位时间内氢气的消耗量减小(或800K时反应达到平衡，ΔH＜0，温度升高，氢气的平衡转化率越小)b36.412CO2+12e-+12H+=CH3OCH3+3H2O4mol

【详解】(1)据图可知该反应中反应物为CO2(g)和H2(g)，在催化剂作用下生成CH3OH(l)和H2O(l)，所以化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)，根据盖斯定律可知该反应的ΔH=(a+b+c+d)kJ·mol-1；

(2)①a．平衡时正逆反应速率相等，但选项未注明是正反应还是逆反应，所以不能说明反应是否达到平衡，a不符合题意；

b．该反应中反应物和生成物均为气体，所以气体总质量不变，容器恒容，则无论是否平衡，容器内的气体密度都不发生改变，不能说明反应是否达到平衡，b不符合题意；

c．容器绝热，而该反应为放热反应，反应未平衡时容器内温度会发生变化，当温度不变时说明反应平衡，c符合题意；

d．初始投料与反应方程式中系数比不相等，则容器内比值不变时，说明n(CO2)、n(H2)不再改变，反应达到平衡，d符合题意；

综上所述答案为c、d；

②温度过高催化剂活性降低，单位时间内氢气的消耗量减小，导致测定氢气的含量时其物质的量增大，也有可能是因为800K时反应达到平衡，该反应ΔH＜0为放热反应，温度升高，氢气的平衡转化率越小；

(3)①氨碳比越大，即初始投料时NH3的物质的量越大，CO2的物质的量越小，则NH3的转化率越小，所以表示NH3转化率的曲线是b；

②M点是氨碳比为2，则初始时投入2molNH3、1molCO2，氨气的平衡转化率为80.0%，即Δn(NH3)=1.6mol，根据方程式可知此时Δn(CO2)=Δn[CO(NH2)2]=Δn(H2O)=0.8mol，所以此时容器有n(NH3)=0.4mol，n(CO2)=0.2mol，n[CO(NH2)2]=n(H2O)=0.8mol，尿素的体积分数为×100%=36.4%，所以y=36.4；

(4)据图可知左侧电极上CO2转化为CH3OCH3，C元素被还原，所以左侧为阴极，右侧为阳极，电解质溶液显酸性，所以阴极反应为12CO2+12e-+12H+=CH3OCH3+3H2O；阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，产生1mol氧气转移4mol电子，根据电子守恒可知通过质子交换膜的质子的物质的量为4mol。

18．CH4(g)+CO2(g)２CO(g)+２H2(g)H=+247kJ/molCD70078%Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)6.4

【详解】I.(1)由盖斯定律可知，①—②可得反应CH4(g)+CO2(g)２CO(g)+２H2(g)，则H=H1—H2=(+206kJ/mol)—(—41kJ/mol)=+247kJ/mol，故答案为：CH4(g)+CO2(g)２CO(g)+２H2(g)H=+247kJ/mol；

(2)A．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，气体总压强增大，但参加反应的各物质的浓度不变，化学反应速率不变，故错误；

B．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，反应物的浓度增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数目增加，有效碰撞的次数增加，化学反应反应速率加快，故错误；

C．升高温度，反应物的能量增大，活化分子的数目和百分数增大，有效碰撞频率增大，化学反应速率加快，故正确；

D．加入合适的催化剂，化学反应速率加快，该反应为吸热反应，同时降低反应温度，化学反应速率减慢，平衡向逆反应方向移动，反应物的转化率减小，则相同时间内的转化率可能不变，故正确；

CD正确，故答案为：CD；

(3))由图可知，恒定压强为P0，投料比n(CH4)：n(H2O)=1：3时，氢气产率在700℃左右出现峰值，原因是温度低于700℃时，由于正反应方向吸热，随着温度的升高，反应向正反应方向进行的程度较大，氢气的物质的量逐渐增大，而温度高于700℃，随着反应的进行，一氧化碳的物质的量增大，发生反应②，反应②正反应放热，当温度升高时，平衡逆向移动，使氢气的物质的量减小，则从提高氢气产率角度考虑反应温度应控制在700℃左右，故答案为：700；

(4)已知混合气体中甲烷和水的物质的量比为1:3，设甲烷和水蒸气的初始物质的量分别为1mol和3mol，反应中消耗甲烷的物质的量为x，反应②中消耗一氧化碳的物质的量为y，由题意建立如下三段式：

由图可知，600℃时CH4的物质的量分数为0.04，则=0.04，解得x=，甲烷的平衡转化率为≈78%；由图可知，平衡时甲烷的物质的量分数为0.04、水的物质的量分数为0.32、二氧化碳的物质的量分数为0.08、氢气的物质的量分数为0.50，则一氧化碳的物质的量分数为1—(0.04+0.32+0.50+0.08)=0.06，反应①的平衡常数Kp==，故答案为：78%；；

II.由题给示意图可知，锌电极为电池的负极，A区域电解质溶液为氢氧化钾溶液，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成Zn(OH)，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)，溶液中阴离子电荷数小于阳离子电荷数，溶液中钾离子通过阳离子交换膜a膜进入B区域，二氧化铅为电池的正极，C区域电解质溶液为硫酸溶液，酸性条件下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应式为PbO2+2e—+4H++SO=PbSO4+2H2O，溶液中阳离子电荷数小于阴离子电荷数，硫酸根离子通过阴离子交换膜b膜进入B区域，则B区域中电解质溶液为硫酸钾溶液，溶液浓度增大；

(5)由分析可知，电池中，锌电极为电池的负极，A区域电解质溶液为氢氧化钾溶液，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成Zn(OH)，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)，故答案为：Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)；

(6)由分析可知，二氧化铅为电池的正极，C区域电解质溶液为硫酸溶液，酸性条件下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应式为PbO2+2e—+4H++SO=PbSO4+2H2O，正极质量增加64g，6.5g锌的物质的量为0.1mol，由得失电子数目守恒可知，正极增加的质量为0.1mol×64g/mol=6.4g，故答案为：6.4。

19．(1)增大接触面积，加快反应速率，提高原料的转化率

(2)SrCO3+2CSr+3CO↑碱性耐火砖

(3)为了增大氢氧化锶的浸取率，减少杂质氢氧化钙的溶解Ca(OH)2

(4)Sr(OH)2+(NH4)2CO3=SrCO3+2NH3·H2O

(5)6

(6)增大Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O

【分析】菱锶矿(含80～90%SrCO3，少量MgCO3、CaCO3、BaCO3等)与焦炭经过粉碎后立窑煅烧，转化成Sr、CaO、BaO、MgO等物质，加入热水浸取，将不溶于热水的氧化镁、Ca(OH)2、C等杂质除去，再加入稀硫酸后，除去钡离子，结晶后析出了氢氧化锶晶体，氢氧化锶和碳酸氢铵反应最终转化成碳酸锶，据此分析解题。

【详解】（1）反应物的颗粒越小，比表面积越大，即反应物的接触面积越多，反应速率越快，则菱锶矿、焦炭混合粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更充分，加快反应反应速率，故答案为：增大反应物之间的接触面积，使反应更充分，加快反应反应速率；

（2）分析流程图信息可知，碳酸锶和碳在高温的条件下生成锶和一氧化碳，化学方程式为：SrCO3+2CSr+3CO↑，由于石英砂砖中的SiO2在高温下能与SrCO3反应而腐蚀石英砂砖，故该装置的内层“衬里”应选择碱性耐火砖做耐火材料，故答案为：SrCO3+2CSr+3CO↑；碱性耐火砖；

（3）氢氧化锶溶解度随温度升高而增大、氢氧化钙溶解度随温度升高而减小，则“浸取”中用热水浸取而不用冷水的原因是增大氢氧化锶的溶解度，使氢氧化钙析出；在立窑煅烧时MgCO3生成氧化镁，氧化镁是不溶物，滤渣1含有焦炭、Ca(OH)2和MgO，故答案为：为了增大氢氧化锶的浸取率，减少杂质氢氧化钙的溶解；Ca(OH)2；

（4）沉锶”反应中氢氧化锶和NH4HCO3发生反应，产物除了碳酸锶外，还有水和一水合氨，则化学反应方程式为Sr(OH)2+NH4HCO3=SrCO3↓+NH3H2O+H2O，故答案为：Sr(OH)2+NH4HCO3=SrCO3↓+NH3H2O+H2O；

（5）锶铁氧体是由锶和铁的氧化物组成的复合磁性材料。某种锶铁氧体(xSrO·yFe2O3)中Sr与Fe的质量比为0.13，则有：，解得为6，故答案为：6；

（6）①放电一段时间后，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，根据电极反应式知，负极消耗的n(OH-)等于正极生成的n(OH-)，则溶液中n(OH-)不变，但消耗了电解质中的水，导致溶液中c(OH-)增大，则溶液的pH增大