2021高考真题汇编-化学反应中的能量变化

试卷更新日期：2021-06-17 类型：二轮复习

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一、单选题

1. ${KIO}_{3}$ 常用作食盐中的补碘剂，可用“氯酸钾氧化法”制备，该方法的第一步反应为 ${6I}_{2} {+11KClO}_{3} {+3H}_{2} O \begin{matrix} \underline{\underline{Δ}} \end{matrix} 6KH {({IO}_{3})}_{2} {+5KCl+3Cl}_{2} ↑$ 。下列说法错误的是（）

A、产生22.4L(标准状况) ${Cl}_{2}$ 时，反应中转移 $10 {mole}^{-}$ B、反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11：6 C、可用石灰乳吸收反应产生的 ${Cl}_{2}$ 制备漂白粉 D、可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中 ${IO}_{3}^{-}$ 的存在

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2. 锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：

下列说法错误的是（）

A、放电时，N极为正极 B、放电时，左侧贮液器中 ${ZnBr}_{2}$ 的浓度不断减小 C、充电时，M极的电极反应式为 ${Zn}^{2 +} + 2 e^{-} = Zn$ D、隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

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3. 关于非金属含氧酸及其盐的性质，下列说法正确的是（）

A、浓H₂SO₄具有强吸水性，能吸收糖类化合物中的水分并使其炭化 B、NaClO、KClO₃等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强 C、加热NaI与浓H₃PO₄混合物可制备HI，说明H₃PO₄比HI酸性强 D、浓HNO₃和稀HNO₃与Cu反应的还原产物分别为NO₂和NO，故稀HNO₃氧化性更强

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4. K—O₂电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是（）

A、隔膜允许K⁺通过，不允许O₂通过 B、放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极 C、产生1Ah电量时，生成KO₂的质量与消耗O₂的质量比值约为2.22 D、用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

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5. 沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排故并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对情性电极（如图所示），通入一定的电流。
下列叙述错误的是（）

A、阳极发生将海水中的 ${Cl}^{-}$ 氧化生成 ${Cl}_{2}$ 的反应 B、管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C、阴极生成的 $H_{2}$ 应及时通风稀释安全地排入大气 D、阳极表面形成的Mg ${(OH)}_{2}$ 等积垢需要定期清理

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6. 已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：

共价键

H- H

H-O

键能/(kJ·mol^-1)

436

463

热化学方程式

2H₂(g) + O₂ (g)=2H₂O(g) ΔH= -482kJ·mol^-1

则2O(g)=O₂(g)的ΔH为（）

A、428 kJ·mol^-1 B、-428 kJ·mol^-1 C、498 kJ·mol^-1 D、-498 kJ·mol^-1

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7. 关于反应8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O，下列说法正确的是（）

A、NH₃中H元素被氧化 B、NO₂在反应过程中失去电子 C、还原剂与氧化剂的物质的量之比为3：4 D、氧化产物与还原产物的质量之比为4：3

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8. 镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K₁、K₂为开关，a、b为直流电源的两极)。

下列说法错误的是（）

A、断开K₂、合上K₁ ，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能 B、断开K₁、合上K₂ ，电极A为阴极，发生还原反应 C、电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变 D、镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H₂O $⇌_{放电}^{充电}$ Cd(OH)₂+2Ni(OH)₂

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二、综合题

9. 氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法I：氨热分解法制氢气

相关化学键的键能数据

化学键

$N \equiv N$

$H - H$

$N - H$

键能 $E/ (kJ \cdot {mol}^{-1})$

946

436.0

390.8

一定温度下，利用催化剂将 ${NH}_{3}$ 分解为 $N_{2}$ 和 $H_{2}$ 。回答下列问题：

(1)、反应 $2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g)$ $ΔH=$ $kJ \cdot {mol}^{- 1}$ ；

(2)、已知该反应的 $Δ S = 198.9 J \cdot {mol}^{- 1} \cdot K^{- 1}$ ，在下列哪些温度下反应能自发进行？_______(填标号)

A、25℃ B、125℃ C、225℃ D、325℃

(3)、某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将 $0.1 {molNH}_{3}$ 通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

①若保持容器体积不变， $t_{1}$ 时反应达到平衡，用 $H_{2}$ 的浓度变化表示 $0 ~ t_{1}$ 时间内的反应速率 $v (H_{2}) =$ $mol \cdot L^{- 1} \cdot \min^{- 1}$ (用含 $t_{1}$ 的代数式表示)

② $t_{2}$ 时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后 $N_{2}$ 分压变化趋势的曲线是(用图中a、b、c、d表示)，理由是；

③在该温度下，反应的标准平衡常数 $K^{Θ} =$ 。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应 $dD(g)+eE(g) ⇌ gG(g)+hH(g)$ ， $K^{Θ} = \frac{{(\frac{p_{G}}{p^{Θ}})}^{g} \cdot {(\frac{p_{H}}{p^{Θ}})}^{h}}{{(\frac{p_{D}}{p^{Θ}})}^{d} \cdot {(\frac{p_{E}}{p^{Θ}})}^{e}}$ ，其中 $p^{Θ} = 100 kPa$ ， $p_{G}$ 、 $p_{H}$ 、 $p_{D}$ 、 $p_{E}$ 为各组分的平衡分压)。

方法Ⅱ：氨电解法制氢气

利用电解原理，将氮转化为高纯氢气，其装置如图所示。

(4)、电解过程中 ${OH}^{-}$ 的移动方向为(填“从左往右”或“从右往左”)；

(5)、阳极的电极反应式为。
KOH溶液KOH溶液

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10. 当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。

(1)、大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如表：

物质

H₂(g)

C(石墨，s)

C₆H₆(l)

燃烧热△H(kJ•mol^-1)

-285.8

-393.5

-3267.5

则25℃时H₂(g)和C(石墨，s)生成C₆H₆(l)的热化学方程式为。

(2)、雨水中含有来自大气的CO₂ ，溶于水中的CO₂进一步和水反应，发生电离：
①CO₂(g)=CO₂(aq)

②CO₂(aq)+H₂O(l)=H⁺(aq)+HCO $_{3}^{-}$ (aq)

25℃时，反应②的平衡常数为K₂。

溶液中CO₂的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数)，比例系数为ymol•L^-1•kPa^-1 ，当大气压强为pkPa，大气中CO₂(g)的物质的量分数为x时，溶液中H⁺浓度为mol•L^-1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO $_{3}^{-}$ 的电离)

(3)、105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO₃)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO₃(s) $\overset{Δ}{⇌}$ M₂CO₃(s)+H₂O(g)+CO₂(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO₂(g)，再加入足量MHCO₃(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa，CO₂(g)的初始压强应大于kPa。

(4)、我国科学家研究Li—CO₂电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
①Li—CO₂电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO₂在(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO₂电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。

Ⅰ.2CO₂+2e^-=C₂O $_{4}^{2 -}$ Ⅱ.C₂O $_{4}^{2 -}$ =CO₂+CO $_{2}^{2 -}$

Ⅲ. Ⅳ.CO $_{3}^{2 -}$ +2Li⁺=Li₂CO₃

②研究表明，在电解质水溶液中，CO₂气体可被电化学还原。

Ⅰ.CO₂在碱性介质中电还原为正丙醇(CH₃CH₂CH₂OH)的电极反应方程式为。

Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO₂电还原为CO的反应进程中(H⁺被还原为H₂的反应可同时发生)，相对能量变化如图.由此判断，CO₂电还原为CO从易到难的顺序为(用a、b、c字母排序)。

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11. 氧化石墨烯具有稳定的网状结构，在能源、材料等领域有着重要的应用前景，通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下（装置如图所示）：

I.将浓H₂SO₄、NaNO₃、石墨粉末在c中混合，置于冰水浴中。剧烈搅拌下，分批缓慢加入KMnO₄粉末，塞好瓶口。

II.转至油浴中，35℃搅拌1小时，缓慢滴加一定量的蒸馏水。升温至98℃并保持1小时。

III.转移至大烧杯中，静置冷却至室温。加入大量蒸馏水，而后滴加H₂O₂至悬浊液由紫色变为土黄色。

IV.离心分离，稀盐酸洗涤沉淀。

V.蒸馏水洗涤沉淀。

VI.冷冻干燥，得到土黄色的氧化石墨烯。

回答下列问题：

(1)、装置图中，仪器a、c的名称分别是、，仪器b的进水口是（填字母）。

(2)、步骤I中，需分批缓慢加入KMnO₄粉末并使用冰水浴，原因是.

(3)、步骤II中的加热方式采用油浴，不使用热水浴，原因是＿.

(4)、步骤III中，H₂O₂的作用是（以离子方程式表示）.

(5)、步骤IV中，洗涤是否完成，可通过检测洗出液中是否存在SO₄^2-来判断。检测的方法是.

(6)、步骤V可用pH试纸检测来判断Cl^-是否洗净，其理由是.

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12. 磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有

T i O_{2}

、

S i O_{2}

、

A l_{2} O_{3}

、MgO、CaO以及少量的

F e_{2} O_{3}

，为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

该工艺下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：

金属离子	$F e^{3 +}$	$A l^{3 +}$	$M g^{2 +}$	$C a^{2 +}$
开始沉淀的pH	2.2	3.5	9.5	12.4
沉淀完全(c=1.0×10*mol-L')的pH	3.2	4.7	11.1	13.8

回答下列问题：

(1)、“焙烧”中，

T i O_{2}

、

S i O_{2}

几乎不发生反应，

A l_{2} O_{3}

、MgO、CaO、

F e_{2} O_{3}

转化为相应的硫酸盐，写出

A l_{2} O_{3}

转化为

N H_{4} A l {(S O_{4})}_{2}

的化学方程式。

(2)、“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是。

(3)、“母液①”中

M g^{2 +}

浓度为mol·

L^{- 1}

(4)、”水浸渣”在160℃“酸溶”，最适合的酸是。“酸溶渣”的成分是、。

(5)、“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，

T i O^{2 +}

水解析出

T i O_{2} \cdot x H_{2} O

沉淀，该反应的离子方程式是。

(6)、将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得，循环利用。

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13. 一氯化碘（ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：

(1)、历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现。该元素是.

(2)、氯铂酸钡（BaPtCl₆)固体加热时部分分解为BaCl₂、Pt和Cl₂ ， 376.8℃时平衡常数K^‘_p=1.0x10⁴Pa²。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl₆ ，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气（然后将支管封闭）。在376.8℃，碘蒸气初始压强为20.0kPa.376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5kPa，则P_ICl=kPa，反应2ICl(g)=Cl₂(g)+I₂(g)的平衡常数K=（列出计算式即可）.

(3)、McMorris 测定和计算了在136-180℃范围内下列反应的平衡常数K_P ：
2NO(g)+2ICl(g) $⇌$ 2NOCl(g)+I₂(g) K_P1

2NOCl(g) $⇌$ 2NO(g)+Cl₂(g) K_P2

得到lgK_P1 $\sim$ $\frac{1}{T}$ 和lgK_P2 $\sim$ $\frac{1}{T}$ 均为线性关系，如下图所示：

①由图可知，NOCl分解为NO和Cl₂反应的ΔH0(填“大于”或“小于”）.

②反应2ICl(g)=Cl₂(g)+I₂(g)的K=（用K_P1、K_P2表示）：该反应的ΔH0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程.

(4)、Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为：
NOCl+hv→NOC^*

NOCl+NOCl^*→2NO+Cl₂

其中hv表示一个光子能量，NOCl^*表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收mol的光子。

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14. “氯碱工业”以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品，氯气是实验室和工业上的常用气体。请回答：

(1)、电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是。

(2)、下列说法错误的是______。

A、可采用碱石灰干燥氯气 B、可通过排饱和食盐水法收集氯气 C、常温下，可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中 D、工业上，常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸

(3)、在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为：
Cl₂(g)⇌Cl₂(aq)   K₁=c(Cl₂)/p

Cl₂(aq) + H₂O(l)⇌H⁺ (aq)+Cl^- (aq) + HClO(aq)   K₂

其中p为Cl₂(g)的平衡压强，c(Cl₂)为Cl₂在水溶液中的平衡浓度。

①Cl₂(g)⇌Cl₂(aq)的焓变ΔH₁0。(填”>”、“=”或“<”)

②平衡常数K₂的表达式为K₂=。

③氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c，则c=。(用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离)

(4)、工业上，常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO₂)为原料生产TiCl₄ ，相应的化学方程式为；
I.TiO₂(s)+2Cl₂(g)⇌TiCl₄(g)+O₂(g)   ΔH_I=181 mol·L^-1 ， K_I=-3.4×10^-29

II.2C(s)+O₂(g)⇌2CO(g)     ΔH_II= - 221 mol·L^-1 ， K_II=1.2×10⁴⁸

结合数据说明氯化过程中加碳的理由。

(5)、在一定温度下，以I₂为催化剂，氯苯和Cl₂在CS₂中发生平行反应，分别生成邻二氯苯和对二氯苯，两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5 mol·L^-1 ，反应30 min测得氯苯15%转化为邻二氯苯，25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变，若要提高产物中邻二氯苯的比例，可采用的措施是______。

A、适当提高反应温度 B、改变催化剂 C、适当降低反应温度 D、改变反应物浓度

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15. 某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO₂)₂]制备K₂Cr₂O₇晶体，流程如下：

已知：4Fe (CrO₂)₂ + 10Na₂CO₃+7O₂ $\begin{matrix} \underline{\underline{高温}} \end{matrix}$ 8Na₂CrO₄ +4NaFeO₂+10CO₂

2H⁺+2CrO $_{4}^{2 -}$ $⇌$ Cr₂O $_{7}^{2 -}$ +H₂O

相关物质的溶解度随温度变化如下图。

请回答：

(1)、步骤I，将铬铁矿粉碎有利于加快高温氧化的速率，其理由是。

(2)、下列说法正确的是______。

A、步骤II，低温可提高浸取率 B、步骤II，过滤可除去NaFeO₂水解产生的Fe(OH)₃ C、步骤III，酸化的目的主要是使Na₂CrO₄转变为Na₂Cr₂O₇ D、步骤IV，所得滤渣的主要成分是Na₂SO₄和Na₂CO₃

(3)、步骤V，重结晶前，为了得到杂质较少的K₂Cr₂O₇粗产品，从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复使用)并排序：溶解KCl →→→→→重结晶。
a.50℃蒸发溶剂；

b.100℃ 蒸发溶剂；

c．抽滤；

d．冷却至室温；

e．蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；

f．蒸发至溶液中出现大量晶体，停止加热。

(4)、为了测定K₂Cr₂O₇产品的纯度，可采用氧化还原滴定法。
①下列关于滴定分析的操作，错误的是。

A．用量筒量取25.00mL待测液转移至锥形瓶

B．滴定时要适当控制滴定速度

C．滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化

D．读数时应将滴定管从架上取下，捏住管上端无刻度处，使滴定管保持垂直

E．平行滴定时，须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下

②在接近终点时，使用“半滴操作”可提高测量的准确度。其方法是：将旋塞稍稍转动，使半滴溶液悬于管口，用锥形瓶内壁将半滴溶液沾落，继续摇动锥形瓶，观察颜色变化。(请在横线上补全操作)

(5)、该小组用滴定法准确测得产品中K₂Cr₂O₇的质量分数为98.50%。某同学还用分光光度法测定产品纯度(K₂Cr₂O₇溶液的吸光度与其浓度成正比例)，但测得的质量分数明显偏低。分析其原因，发现配制K₂Cr₂O₇待测水溶液时少加了一种试剂。该试剂是，添加该试剂的理由是。

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16. 玻璃仪器内壁残留的硫单质可用热KOH溶液洗涤除去，发生如下反应：
3S+6KOH $\begin{matrix} \underline{\underline{Δ}} \end{matrix}$ 2K₂S+K₂SO₃+3H₂O

(x-1)S+K₂S $\begin{matrix} \underline{\underline{Δ}} \end{matrix}$ K₂S_x(x=2~6)

S+ K₂SO₃ $\begin{matrix} \underline{\underline{Δ}} \end{matrix}$ K₂S₂O₃

请计算：

(1)、0.480 g硫单质与V mL 1.00 mol·L^-1热KOH溶液恰好完全反应，只生成K₂S和K₂SO₃ ，则V=。

(2)、2.560 g硫单质与60.0 mL 1.00 mol·L^-1热KOH溶液恰好完全反应，只生成K₂S_x和K₂S₂O₃ ，则x=。(写出计算过程)

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共价键	H- H	H-O
键能/(kJ·mol^-1)	436	463
热化学方程式	2H₂(g) + O₂ (g)=2H₂O(g) ΔH= -482kJ·mol^-1

化学键	$N \equiv N$	$H - H$	$N - H$
键能 $E/ (kJ \cdot {mol}^{-1})$	946	436.0	390.8

物质	H₂(g)	C(石墨，s)	C₆H₆(l)
燃烧热△H(kJ•mol^-1)	-285.8	-393.5	-3267.5