老高考适用2023版高考化学二轮总复习高频热点强化训练6化学反应与能量

高频热点强化训练(六)1．(2022·咸阳模拟)自由基是化学键断裂时产生的含未成对电子的中间体，活泼自由基与氧气的反应一直是科研人员的关注点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示，下列说法正确的是(D)A．反应物的键能总和大于生成物的键能总和B．产物P1与P2的分子式、氧元素的化合价均相同C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19kJD．相同条件下，Z转化为产物的速率：v(P1)＞v(P2)【解析】据图知，反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应，则参与反应的反应物总键能小于生成物的总键能，A错误；产物P1与P2的分子式均为HNO3，但产物P1结构中存在“—O—O—”，则产物P1中部分氧元素的化合价为－1价，而产物P2氧元素的化合价为－2价，两者氧元素的化合价不同，B错误；最大的正反应的活化能出现在由中间产物Z到过渡态Ⅳ时，即最大正反应的活化能E正＝－18.92kJ/mol－(－205.11kJ/mol)＝186.19kJ/mol，C错误；相同条件下，反应所需的活化能越小，则反应的速率越快，由于到产物P1所需活化能更小，故反应速率更快，故v(P1)＞v(P2)，D正确。2．(2022·南京模拟)汽车尾气中的CO、NOx、硫氧化物、乙烯、丙烯等碳氢化合物会引起光化学烟雾、酸雨等污染；汽油抗震添加剂四乙基铅(熔点－136℃，极易挥发)的排放严重危害人体中枢神经系统。汽车尾气净化装置可将污染物中的CO和NO转化为无害气体，发生反应为2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5kJ·mol－1。对于反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，下列说法正确的是(C)A．反应的平衡常数可表示为K＝eq\f(c(N2)·c(CO2),c(CO)·c(NO))B．使用催化剂可降低反应的活化能，减小反应的焓变C．增大压强能加快反应速率，提高反应物的平衡转化率D．用E总表示键能之和，该反应ΔH＝E总(生成物)－E总(反应物)【解析】反应的平衡常数可表示为K＝eq\f(c(N2)·c2(CO2),c2(CO)·c2(NO))，A错误；催化剂能改变反应的活化能，但不改变反应的焓变，B错误；增大压强能加快反应速率，反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，反应物的平衡转化率升高，C正确；反应的焓变为反应物键能之和减去生成物键能之和，用E总表示键能之和，该反应ΔH＝E总(反应物)－E总(生成物)，D错误。3．(2022·北京延庆模拟)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2资源化利用的方法，其过程中主要发生如下两个反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH2＝－122.5kJ·mol－1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如下图所示。已知：CH3OCH3的选择性＝eq\f(2×CH3OCH3的物质的量,反应的CO2的物质的量)×100%。下列说法不正确的是(C)A．反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)的焓变为ΔH2－2ΔH1B．根据图像推测ΔH1>0C．其他条件不变时，温度越高，CO2主要还原产物中碳元素的价态越低D．其他条件不变时，增大体系压强可以提升A点CH3OCH3的选择性【解析】由盖斯定律可知，反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)可由Ⅱ－2×Ⅰ得到，其焓变为ΔH2－2ΔH1，A正确；反应Ⅱ为放热反应，升高温度反应逆向进行，由图可知随着温度的升高，二氧化碳转化率下降速率小于甲醇选择性下降速率，且高于300℃时二氧化碳转化率升高，说明反应Ⅰ正向移动，反应为吸热反应，ΔH1>0，B正确；由B分析可知，其他条件不变时，温度越高，反应Ⅰ占据主导地位，CO2主要还原产物为CO，CO中碳元素的价态较高，C错误；反应Ⅰ为气体分子数不变的反应，反应Ⅱ为气体分子数变小的反应，其他条件不变时，增大体系压强，导致反应Ⅱ正向移动，可以提升A点CH3OCH3的选择性，D正确。4．(2022·湖南高考)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是(B)A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂—海水电池属于一次电池【解析】锂海水电池的总反应为2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li－e－=Li＋，N极为正极，电极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑和O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。5．(2022·成都模拟)应对新冠肺炎疫情时所采取的措施是对环境进行彻底消毒，二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法正确的是(D)A．a与电源的负极连接，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸B．电解池a极上发生的电极反应为NHeq\o\al(＋,4)＋6e－＋3Cl－=NCl3＋4H＋C．当有0.3mol阴离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生1.12LNH3D．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6【解析】a电极上失去电子，为阳极，与电源的正极连接，在b极区有氢离子得电子生成氢气，氯离子通过阴离子交换膜移向a极，所以在b极区流出的Y溶液是稀盐酸，A项错误；电解池a极上发生的电极反应为NHeq\o\al(＋,4)－6e－＋3Cl－=NCl3＋4H＋，B项错误；未说明氨气是否在标准状况下，不能确定气体体积，C项错误；二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应为6ClOeq\o\al(－,2)＋NCl3＋3H2O=6ClO2＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－，其中氧化剂为NCl3，还原剂为ClOeq\o\al(－,2)，二者物质的量比为1∶6，D项正确。6．(2022·绍兴模拟)某钠离子电池结构如图所示，电极A为含钠过渡金属氧化物(NaxTMO2)，电极B为硬碳，充电时Na＋得电子成为Na嵌入硬碳中。下列说法不正确的是(B)A．充电时，电极B与外接直流电源的负极相连B．放电时，外电路通过amol电子时，A电极电解质损失amolNa＋C．放电时，电极A为正极，反应可表示为Na1－xTMO2＋xNa＋＋xe－=NaTMO2D．电池总反应可表示为Na1－xTMO2＋NaxC=NaTMO2＋C【解析】充电时Na＋得电子成为Na嵌入硬碳中，则硬碳为电解池的阴极，为电池的负极，即电极B为电池的负极，A为电池的正极。电极B为电池的负极，充电时，与外接直流电源的负极相连，A正确；放电时，A电极(正极)电极反应式为Na1－xTMO2＋xNa＋＋xe－=NaTMO2，Na＋从负极向A电极迁移，然后参与电极反应，故A电极电解质中不损失Na＋，B错误；放电时，为原电池装置，A为正极，钠离子转化为Na嵌入含钠过渡金属氧化物中，电极反应式为Na1－xTMO2＋xNa＋＋xe－=NaTMO2，C正确；A为电池的正极，电极反应式为Na1－xTMO2＋xNa＋＋xe－=NaTMO2，B为电池的负极，放电时硬碳中的钠失电子变为钠离子脱落，然后向正极迁移，NaxC－xe－=C＋xNa＋，正极反应＋负极反应可得总反应为Na1－xTMO2＋NaxC=NaTMO2＋C，D正确。7．(2022·宣城模拟)大连化学物理研究所开发的DMTO技术曾获得国家科学技术发明一等奖。该技术以煤为原料，经过煤→CO、H2→CH3OH→C2H4、C3H6等一系列变化可获得重要的化工产品乙烯和丙烯。回答下列问题：(1)煤气化包含一系列化学反应，热化学方程式如下：①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH1＝＋131kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝akJ·mol－1③C(s)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝＋172kJ·mol－1。则a＝－41。(2)已知某密闭容器中存在可逆反应：2CH3OH(g)C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH，测得其他条件相同时，CH3OH的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图1所示，平衡常数K与温度T关系如图2所示。①该反应的ΔH<(填“>”或“<”，下同)0，N点v(CH3OH)正>M点v(CH3OH)逆。②T1K后升高温度，则B、C、D三点中能正确表示该反应的平衡常数K随着温度T改变而变化的点是C(填字母)。(3)在一定温度和适当催化剂存在下，将1molCO、2molH2通入恒容密闭容器中，使其发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－91kJ·mol－1。测得开始时容器内总压为3×105Pa，反应经2min达到平衡且平衡时体系压强降低了eq\f(1,3)，则v(CO)＝2.5×104Pa·min－1，该温度下的平衡常数Kp＝1×10－10Pa－2(Kp为分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。(4)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图3所示，则负极上电极反应式为C2H4＋6COeq\o\al(2－,3)－12e－=8CO2＋2H2O；若要维持电池持续稳定工作，则从理论上讲，进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨Ⅰ电极上生成的CO2的物质的量之比是3∶4。【解析】(1)根据盖斯定律，将反应①减去反应③即得反应②，所以a＝131kJ·mol－1－172kJ·mol－1＝－41kJ·mol－1；(2)①根据图1，升高温度，甲醇的平衡转化率降低，说明该反应的正反应是放热的，所以ΔH＜0。根据反应方程式，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲醇的平衡转化率降低，所以压强p2＞p1，M点和N点温度相同，压强越大，速率越快，所以N点的速率大于M点的速率，M点和N点都是平衡点，正逆反应速率相等，故N点v(CH3OH)正＞M点v(CH3OH)逆；②T1K后升高温度，由于该反应的正反应是放热反应，所以平衡逆向移动，化学平衡常数减小，所以C点可以表示该反应的平衡常数K随温度T的变化；(3)1molCO、2molH2通入恒容密闭容器中，测得开始时容器内总压为3×105Pa，则CO的分压为1×105Pa，H2的分压为2×105Pa。平衡时体系压强降低了eq\f(1,3)，根据方程式可知，消耗的氢气的分压和体系压强降低的量相等，所以消耗的氢气的分压为eq\f(1,3)×3×105Pa＝1×105Pa，用分压列三段式：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始(Pa)1×1052×1050变化(Pa)5×1041×1055×104平衡(Pa)5×1041×1055×104则v(CO)＝eq\f(5×104Pa,2min)＝2.5×104Pa·min－1，该温度下的平衡常数Kp＝eq\f(p(CH3