2024年高考化学复习专题

催化剂

1.（2022湖南长沙一中二模）在一定条件下A2和B2可发生反应:A2（g）+3B2（g）高温、高压

2AB3（g）。图1表示在一定温度下反应过程中的能量变化，图2表示在固定容积为2L的

密闭容器中反应时A2的物质的量随时间变化的关系，图3表示在其他条件不变的情况

下，改变反应物B2的起始物质的量对此反应平衡的影响。下列说法正确的是（）

n/moH

U；

0.6

0.3

d

图3

A.该反应属于高温自发进行的反应

1

B.10min内该反应的平均速率v（B2）=0.09molL-'-min

C.llmin时,其他条件不变，压缩容器容积至1L,〃（A2）的变化趋势如图2中曲线d所示

D.图3中“V乃,b点对应状态下A2的转化率最高

2.（2022湖北省名校联盟联考）某Li-CuO二次电池以含Li+的有机溶液为电解质溶液，放

电时的工作原理为2Li+CuO^Li2O+Cu。下列说法正确的是（）

聚丙烯多孔膜（只容许Li.通过）

A.放电时电子的流向:Lit电解质溶液一＞CuO

B.放电时，正极的电极反应式为CuO-2e^=Cu+O2-

C.充电时,Li与直流电源正极相连

D.充电时，阳极的质量减轻

3.（2022湖南长沙明德中学二模）己知反应2CO（g）+2NO（g）^^N2（g）+2CO2（g）AH=-

620.9kJmol'o一定条件下该反应经历三个基元反应阶段，反应过程如图所示（TS表示

过渡态）。下列说法正确的是（）

N=N

TS17\

TS3

E3000—0TS2

.2000，，吧彘,，,248.3、1

21000NO+NQ/1i

^-1088反应①o\~(i~

N=N“c\CO+N^)+CO

■5-2000/Vco,，，反2应③'L

矍澈8

氤奇8+NQ

装-50002CO2+N2

壬-60001-------------

反应过程

A.图中AE=306.6kJmor1

B.三个基元反应中只有③是放热反应

C.该化学反应的速率主要由反应①决定

D.使用合适的催化剂，可以降低反应的活化能和反应热

4.（2022吉林长春一模）下列关于如图所示转化关系（X代表卤素），说法正确的是（）

A.H2（g）+X2（g）=2H（g）+2X（g）

△”2<0

B.生成HX（g）的反应热与途径有关，所以津AH2+AH3

C.若X分别表示Cl、Br、I,则过程川吸收的热量依次增多

D.Cb（g）、12（g）分别发生反应I,同一温度下的平衡常数分别为K、仆,则KAK3

5.（2022湖南长沙雅礼中学二模）甲硫醇是一种重要的化工原料，硫化氢与甲醇合成甲硫

醇的催化过程如图。下列说法错误的是（）

HHS

..

①一

催化

剂

丹.S

HHSZ6

苕CH3SH+H2O

⑶催化剂

A.上述过程的总反应是取代反应

B.反应前后碳原子的成键数目发生了变化

C.若CD30D和H2s参与，则可能生成CHD2sH和D20

D.过程①②都是吸热的过程（不考虑催化剂吸附引起的热效应）

6.（双选）（2022湖南衡阳二模）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02反应过程的能量变

化如图所示，下列说法正确的是（）

HNO过渡态I

7O坐二为"过渡态［V-18.92

0

E.中间产

•7

.物x过渡态n

pOO过渡、产物R

o-12.16-153.58

m、OO态m\(H-O-O—N—O)

OO」^200.59\-202.00

褪

-2C.中间产物Y丽F物Z、.产薪，

较

-3.-23.34-205.11鼠1：)

无

-320.40

A.反应物的键能总和小于生成物的键能总和

B.产物Pi与P2的分子式、氧元素的化合价均相同

C.该过程中最大正反应的活化能入产+186.19kJ

D.相同条件下,Z转化为产物的速率”(Pi)”(P2)

7.(双选)(2022湖南长沙明槐中学二模)近年来，国家相继出台一系列政策，扶持光伏发电

项目建设。如图1是太阳能电池工作示意图，与图2装置联合可实现能量的转化和储存。

下列有关说法错误的是()

-N电极X

P电极

图1图2

A.Y接太阳能电池的P电极

B.工作一段时间后，图2左池pH不变

C.每转移1mol电子，图2右池溶液中〃(H+)的变化量为2mol

电解

D.图2总反应:VO2++V3++H2。^==V2++VOJ+2H+

8.(2022福建泉州二模)发展碳捕集与利用的技术，将COz转化为高附加值的化学品，实现

CO2资源化利用,是一项重要的碳减排技术。

(1)CO2电还原反应机理如图1所示，由图可知，催化剂选择纳米AU55(纳米AU55指的是含

55个原子的Au纳米颗粒),理由是o

表示物种从催化剂表面解吸的是过程(填“I”“11”或“III”)。

>A注：*一催化剂

9*3.4、

白

超2H♦+

女

矣

COOH*+HX&8*+修0《*+8+%0

反应过程

图1

(2)电催化CCh还原制甲酸(HCOOH)

图2为电催化C02还原生产HCOOH的示意图，阳极的电极反应式为

标准状况下,每处理22.4L的CCh气体,可生成HCOOH的物质的量为

molo

B组能力提升练

1.（2022湖南长沙雅礼中学一模）环己烷（C6H⑵有椅型、半椅型、船型、扭船型等多种

结构,不同结构的势能不同，它们的相对势能如图所示。下列说法错误的是（）

A.上述四种结构中，椅型结构最稳定

B.C6H12（椅型）6H以船型）△H=+28.9kJ-mol-1

C.相同条件下,椅型转化成扭船型的速率比逆向转化的快

D.升温有利于椅型转化成扭船型

2.（2022湖南常德桃源一中二模）某科研人员提出HCHO与02在羟基磷灰石（HAP）表面

催化氧化生成CCh、比0的历程，该历程示意图如图（图中只画出了HAP的部分结构）。

下列说法不正确的是（）

A.HAP能提高HCHO与02的反应速率

B.在整个反应历程中,有极性键和非极性键的断裂

C.根据图示信息,CO2分子中的氧原子全部来自02

_HAP

D.该反应可表示为HCH0+02~CO2+H2O

3.（2022湖南衡阳二模）乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理及能量与反应过程的关

系如图所示。下列叙述正确的是（）

IIH

II

H—C—C+H

H3OH2

II第

()

第①步HH你

IIII

H—C—C—OH

A.①、②、③三步均属于加成反应

B.总反应速率由第①步反应决定

C.第①步反应的中间体比第②步反应的中间体稳定

D.总反应不需要加热就能发生

4.（2022湖南常德二模）如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量检

测与控制的功能，适合进行现场酒精检测，下列说法不正确的是（）

A.该电池的负极反应式:CH3cH2OH+3H20-12e=2CO2t+12H+

B.该电池的正极反应式:Ch+4e-+4H+^=2H2O

C.电流由Ch所在的伯电极经外电路流向另一电极

D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

5.（2022全国乙卷』2）Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近

年来,科学家研究了一种光照充电Li-Ch电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子

⑹和空穴（h+）,驱动阴极反应（Li"e-Li）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li++Ch）对电池进

行充电。下列叙述错误的是（）

肉子交换膜

A.充电时，电池的总反应Li2O2^=2Li+O2T

B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移

D.放电时，正极发生反应Ch+2Li++2e-口2。2

6.（双选）（2022湖南邵阳一模）甲醇通过催化氧化制取甲醛时，在无催化剂（图中实线）和加

入特定催化剂（图中虚线）时均会产生甲醛,其反应中相关物质的相对能量如图所示。下

列说法错误的是（）

7I

OIE

•

C0,+2H,0

A.无催化剂时，温度升高性成甲醛的正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度大

B.无催化剂时，生成CO比生成甲醛的活化能小

C.该条件下C02比CO的稳定性强

D.加入该催化剂可提高图中各反应的速率，但不能改变反应的熔变

7.（2022湖南长沙雅礼中学二模）双极膜电渗析法固碳技术是将捕集的CO2转化为

CaCCh而矿化封存，其工作原理如图所示。双极膜中间层中的小0解离成H+和OH,并

在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法不正确的是（）

A.两个双极膜中间层中的H+均向左侧迁移

B.若碱室中段碧比值增大，则有利于CO?的矿化封存

C（CO3）

C.电解一段时间后，酸室中盐酸的浓度增大

电解

D.该技术中电解固碳总反应的离子方程式:2Ca2++2C02+4H2O=

2CaCO31+2H2T+O2T+4H+

8.（双选）（2022湖南长沙雅儿一模）某研究团队以KOH溶液为电解质,CoP和Ni2P纳米片

X）

N

II

N

为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物（）的装置如图所示（R代表燃

基）。下列说法不正确的是（）

A.若用铅酸蓄电池作为电源,CoP极连接铅酸蓄电池的铅电极

B.Ni2P电极反应式为RCH2NH2-4e-^RCN+4H+

C.合成1mol偶氮化合物,需转移4mol电子

D.离子交换膜是阴离子交换膜

9.（2022湖南常德桃源一中二模）我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷

同时处理酸性含铭废水，其工作原理示意图如图所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴

离子交换腴组成，工作时内层在0解离为H+和OH：并分别向两极迁移，下列说法正确的

是（）

A.电极a为电源正极

B.膜q为阳离子交换膜

C.工作时,NaOH溶液浓度保持不变

+3+

D.N极的电极反应式为Cr2O^+14H+6e-^2Cr+7H2O

10.(2022福建泉州三模)82加氢制化工原料对实现“碳中和”有重大意义。部分CCh加

氢反应的热化学方程式如下：

反应I:CO2(g)+H2(g)^^HCOOH(g)AHi=+35.2kJmol"

反应II:CO2(g)+3H2(g)^^CH30H(g)+H2O(g)A/72=-24.7kJmoH

反应III:CO2(g)+H2(g)iCO(g)+H2O(g)

反应N:CO2(g)+3H2(g)『^1CH30cH3(g)号aH2O(g)Mb

回答下列问题:

(1)已知:2H2(g)+Ch(g)^=2H2O(g)AH5=483.6kJmclL

CH30H(g)+O2(g)^^HCO0H(g)+H2O(g)

二kJ-mol'10

⑵我国科学家以Bi为电极在酸性水溶液中可实现电催化还原CO2,两种途径的反应机

理如下图所示，其中,TS表示过渡态、数字表示微粒的相对总能量。

,1S♦w+e；.»、

炉讼0.43eV0.36eV•C

ON盗除7IV•H

^TSVH^e；?,

1.10eV0.31eV

①途径一,82电还原经两步反应生成HCOOH:第一步为CO2+e-+H+^HCOO*(*表示

微粒与Bi的接触位点);第二步为o

②CO2电还原的选择性以途径一为主,理由是o

(3)目前，科研人员在研究CCh光电催化还原为甲醇的领域也取得了一定的进展，其原理

如图所示,则生成甲醇的电极反应式为o

参考答案

专题六化学反应与能量

A组基础巩固练

1.C解析体系的自由能AG=根据题给图示可知,该反应为放热反应,A4<0,由于该反应

的正反应是气体体积减小的反应，所以AS<Oo当温度较高时,AG>0,反应不能自发进行,A错

0.3mol

误;10min内该反应的平均速率V(A2)=YL=-^'—=0.015mol・L，min",根据化学方程式可知

v(B?)=3v(A2)=0.045moll"•min",B错误;11min时,其他条件不变，压缩容器容积至1L,由于物质

的浓度增大，化学平衡正向移动，不断消耗A2,所以〃(A2)的物质的量会进一步减少,〃(A2)变化趋势

如题图2中曲线d所示,C正确;在温度不变时，增大某种反应物的浓度，化学平衡正向移动，可以

使其他反应物的转化率提高，故当7<7‘2时,c点由于〃出2)最大，故其对应状态下A2的转化率最

高,D错误。

2.D解析放电时,Li为负极.CuO为正极，电子的流向:Li—负载—CuO,A错误;放电时，正极的电

+

极反应式为CuO+2e+2Li—Cu+Li2O,B错误;放电时,Li为负极，充电时,Li与直流也源负极相连，

++

为阴极,C错误;充电时，阳极的电极反应式为Cu-2e+Li2O—CuO+2Li,Li^J1^1极移动,FE极质量

减轻,D正确。

3.C解析题中基元反应有3个，从题图中可以看出TS1的活化能最大，①为决速步骤。反应①

为吸热反应,②和③是放热反应。图中△£二(620.9+248.3)kbmol」=869.2kJ-mol'A错误;从题图

中可以看出三个基元反应中②和③是放热反应.B错误;由分析知，①为决速步骤,C正确;使用合

适的催化剂，可以降低反应的活化能<且不能改变反应热.D错误。

4.D解析化学键的断裂要吸热，蛤变大于0,即H2(g)+X2(^)~2H(g)+2X(g)AH2>0,A错误;反

应蛤变与起始物质和终态物质有关，与变化途径无关，则有△“产△“2+A”3,B错误;途径HI是形成

化学键的过程，是放热过程,Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，和氢气反应越来越微弱,故形成HC1、

HBr、HI化学键所放出的能量逐渐减小,C错误;途径I生成HC1放出的热量比生成HI的多，氯

气和氢气化合更容易，两反应的平衡常数分别为Ki、描,则K〉a,D正确。

5.B解析由催化过程图可知，反应为一HS取代了甲醇中一OH的反应，属于取代反应,A正确;甲

醇通过反应生成CH3SH,反应前后碳原子的成键数目没有发生变化,B错误;反应中甲醇山羟基被

—SH取代生成CHSH,且甲基中有1个氢可能被H2s中的氢代替，羟基断裂后分解为氢氧原子，

疑基中氢和甲基中被代替的鼠生成水分子，故若CD-QD和112s参与，则可能生成CHD2sli和

DzOC正确;过程中①和②均只有化学键的断裂，需要吸热,D正确。

6.AD解析由题图可知，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，则参与反应的反

应物总键能小于生成物的总键能,A正确;产物Pi与P2的分子式均为HNCh,但产物Pi结构中存

在“一0—0—”,则产物Pi中部分氧元素的化合价为-1价,而产物P?中氧元素的化合价为-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-molL(-205.11kJmor')=+186.19kJmor\C错误;相同条件下，反

应所需的活化能越小，则反应的速率越快油于到产物Pl所需活化能更小，故反应速率更快，故

V（PI）＞V（P2）,D正确。

7.BC解析题图1中为原电池装置,N电极为负极,P电极为正极;题图2为电解池装置，根据电极

附近物质的变化,Y接正极（P电极）为阳极,X接负极（N电极）为阴极。根据分析,Y接太阳能电池

的P电极,A正确;工作一段时间后，题图2左池发生的电极反应为v3++e—v?+,x为阴极，氢离子

通过质子交换膜迂移到阴极区，氢离子浓度增大,pH减小,B错误;右池中发生的电极反应:VO"-e-

+H20~V0/2H+,每转移1mol电子，右室生成2moiH卡,同时有1molFT通过质子交换膜迁移

3+

到左室，题图2右池溶液中〃（"+）的变化量为1mol,C错误懑图2中两个电极反应分别为V+c-

电解

_=V2+,VO2+-e'+H2O—V0升2H+,总反应:VC）2++v3++H20——v2++V03+2H+,D正确;故选BC。

8.答案⑴纳米AU55活化能降低更多，催化效果更好,反应速率更快HI

（2）CH3OH-4e+H2O—HC00H+4H+1.5

解析（1）纳米AU55活化能降低更多,催化效果更好，反应速率更快;表示物种从催化剂表面解吸的

是过程III。

（2）催化CO?还原生产HCOOH阴极的电极反应式为CCh+2e-+2H+-=HCOOH,阳极的电极反应

式为CH3OH-4e+H2O==HC00H+4H+,标准状况下,每处理22.4L的C02气体，阴极生成1mol

HCOOH,阳极产生0.5molHCOOH,故标准状况下，每处理22.4L的CO2气体,共产生1.5mol

HCOOHo

B组能力提升练

1.C解析物质的能量越低越稳定，由题图可知，四种结构中，椅型结构的能量最低最稳定，故A正

确;由题图可知，船型结构比椅型结构的环己烷能量高,构型结构转化为船型结构的反应为吸热反

应，反应的热化学方程式为GH|2（椅型）^C6H12（船型）△H=+28.9kJ-mo「，故B正确;由题图可

知，椅型转化为拉船型的活化能大于扭船型转化为构型的活化能，则相同条件下，椅型转化成扭船

型的速率比逆向转化的慢，故C错误;扭船型结构比构型结构的环己烷能量高，椅型结构转化为扭

船型结构的反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，有利于椅型转化成扭船型，故D

正确。

2.C解析由题图可知,HAP是催化剂,能提高HCHO与O2的反应速率,A项正确;在整个反应历

程中，有极性键（如C—H）和非极性键（如0—0）的断裂,B项正确;根据题图知,CO2分子中的氧原

子一部分来自。2,另一部分来自甲醛,C项错误;该反应中反应物是甲醛和氧气，生成物是二氧化

[1AP

碳和水,HAP为催化剂，该反应可表示为HCHO+Ch-CO2+H2OQ项正确。

3.B解析根据乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理可知只有第①步属于加成反应,A错误；

活化能越大，反应速率越慢,为总反应的决速步骤，由题图可知，第①步反应的活化能最大，总反应

速率由第①步反应决定，故B正确;由题图可知,第①步反应的中间体比第②步反应的中间体的能

量高，所以第②步反应的中间体稳定，故C错误;总反应是否需要加热与反应的能量变化没有关系,

故D错误。

4.A解析由题图可知，呼气时进去的是CH3cH20H,出来的是CH3coOH,负极的电极反应式为

CH3CH2OH-4e+H2O~€H?COOH+4H\A错误;氧气由正极通入，酸性条件下生成H2O,B正确；

电流由正极流向负极,C正确;酒精含量越高，转移的电子数越多，电流越大,D正确。

5.C解析本题结合光催化充也过程,考查了Li-O2充电电池的工作原理。

根据电子守恒，将阴极反应和阳极反应加和可得充电时总反应方程式:~2Li+O2T，A项叙述

正确;根据题给信息，充电过程通过光照产生的电子和空穴实现光能转化为电能,B项叙述正确;放

电时，带正电的Li+应向也池的正极移动,C项叙述错误;根据图示,放电时正极上02转化为Li2O2,

电极反应为2Li++2已十。2一Li2O2,D项叙述正确。

6.AD解析甲醇催化氧化制取甲酪是放热反应，升高温度，平衡逆向移动,即生成甲醛的正反应

速率增大的程度比逆反应速率增大的程度小,A错误;甲醇生成甲酹的峰值较大，生成CO的峰值

较小,即无催化剂时，生成CO比生成甲醛的活化能小.B正确;CO?具有的能量比CO的低，则该条

件下C02比CO的稳定性强,C正确;该催化剂能增大甲醇生成CO的活化能，降低甲醇催化氧化

生成甲醛的活化能，因此该催化剂降低了甲醇生成CO的反应速率,增大了甲醇催化氧化生成甲

醛的反应速率,D错误。

7.B解析左侧双极膜中的H*向左移动进入左侧硝酸钠溶液中，右侧双极膜中的H+向左移动进

入“酸室”，故A正确;若碱室中亚缪增大，证明《HCO§)增大，而CO2+H2O-H2CO3,HC03+H2O

C(C()3)

LH2co3+0H-,由于c(HCO&)增大，会使碱性增强,c(H2co3)也增大，会抑制CCh与凡0反应，所以

不利于C02的矿化封存，故B错误;CaCb溶液中的C「通过阴离子交换膜进入“酸室”,右侧双极膜

中的H+向左移动进入“酸室”,所以电解一段时间后，酸室中盐酸的浓度增大，故C正确;根据以上

+

分析，该技术中电解固碳总反应的离子方程式:2Ca2++2CO2+4H2(>—2CaCO3l+2H2T+O2l+4H,^

D正确。

8.BC解析该装置为电解池,Ni2P电极上是RCH2NH2失电子生成RCN,发生氧化反应,Ni2P为

阳极，电极反应A.:RCH2NH2-4e+4OH~RCN+4H20cop电极是硝基苯变为偶氮化合物,