2021年高考化学真题汇编:化学反应中的能量变化(含答案解析)
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1、 2021 高考真题汇编高考真题汇编:化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化 一、单选题(共一、单选题(共 8 题;共题;共 16 分)分) 1. ( 2 分 ) (2021 湖南) 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 。下列说法错误的是( ) A. 产生 22.4L(标准状况) 时,反应中转移 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 制备漂白粉 D. 可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中 的存在 2. ( 2 分 ) (2021 湖南)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
2、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 的浓度不断减小 C. 充电时,M 极的电极反应式为 D. 隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过 3. ( 2 分 ) (2021 河北)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
3、 反应的还原产物分别为 NO2和 NO,故稀 HNO3氧化性更强 4. ( 2 分 ) (2021 河北)KO2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 5. ( 2 分 ) (2021 全国乙卷)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
4、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 氧化生成 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 应及时通风稀释安全地排入大气 D. 阳极表面形成的 Mg 等积垢需要定期清理 6. ( 2 分 ) (2021 浙江)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) H= -482kJ mol-1 则 2O(g)=O2(g)的 H
5、为( ) A. 428 kJ mol-1 B. -428 kJ mol-1 C. 498 kJ mol-1 D. -498 kJ mol-1 7. ( 2 分 ) (2021 浙江)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 8. ( 2 分 ) (2021 浙江)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
6、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 二、综合题(共二、综合题(共 8 题;共题;共 64 分)分) 9. ( 10 分 ) (2021 湖南)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 键能 - 946 436.0 390.8 一定温度下,利用
7、催化剂将 分解为 和 。回答下列问题: (1)反应 _ ; (2)已知该反应的 ,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 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。 若保持容器体积不变, 时反应达到平衡, 用 的浓度变化表示 时间内的反应速率 _ (用含 的代数式表示) 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 分压变化趋势的曲线是_(用图中 a、b、c、d 表示),理由是_; 在该
8、温度下,反应的标准平衡常数 _。(已知:分压=总压该组分物质的量分数,对于反应 , ,其中 , 、 、 、 为各组分的平衡分压)。 方法: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 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 10. ( 7 分 ) (2021 河北)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
9、 H2(g) C(石墨,s) C6H6(l) 燃烧热 H(kJmol-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: CO2(g)=CO2(aq) CO2(aq)+H2O(l)=H+(aq)+HCO (aq) 25时,反应的平衡常数为 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 ymolL-1kPa-1 , 当大气压强为 pkPa, 大气中 CO2(g)的物质的量分数为 x 时,
10、 溶液中 H+浓度为_molL-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略 HCO 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) 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 LiCO2电池,取得了重大科研成果,回答下列问题: LiCO2电池中,Li 为单质锂片,则该电池中的 CO2在_(填“正”或
11、“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,写出步骤的离子方程式。 .2CO2+2e-=C2O .C2O =CO2+CO ._ .CO +2Li+=Li2CO3 研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。 .CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_。 .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
12、、c 字母排序)。 11. ( 7 分 ) (2021 全国乙卷) 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
13、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 SO42-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_. 12. ( 8 分 ) (2021 全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有 、 、 、Mg
14、O、CaO以及少量的 ,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 开始沉淀的 pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全(c=1.010*mol-L)的 pH 3.2 4.7 11.1 13.8 回答下列问题: (1)“焙烧”中, 、 几乎不发生反应, 、MgO、CaO、 转化为相应的硫酸盐,写出 转化为 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”中 浓度为_mol (4)”水浸渣”在 160“酸溶
15、”,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, 水解析出 沉淀,该反应的离子方程式是_。 (6)将“母液”和“母液”混合,吸收尾气,经处理得_,循环利用。 13. ( 8 分 ) (2021 全国乙卷)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(BaPtCl4)固体加热时部分分解为 BaCl2、Pt 和 Cl2,376.8时平衡常数 Kp=1
16、.0 x104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量 BaPtCl4,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 PICl=_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 KP : 2NO(g)+2ICl(g) 2NOCl(g)+I2(g) KP1 2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g) KP2 得到 lgKP1 和 lgKP2 均为线性关系,如下图所示:
17、 由图可知,NOCl 分解为 NO 和 Cl2反应的 H_0(填“大于”或“小于”). 反应 2ICl(g)=Cl2(g)+I2(g)的 K=_(用 KP1、KP2表示):该反应的 H_0(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+hvNOC* 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。 14. ( 10 分 ) (2021 浙江)“氯碱工业”以电解饱和食盐水为基
18、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。 Cl2(
19、g) Cl2(aq)的焓变 H1_0。(填”、“=”或“”) 平衡常数 K2的表达式为 K2=_。 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) HI=181 mol L-1 , KI=-3.410-29 II.2C(s)+O2(g) 2CO(g) HII= - 221 mol L-1 , KII=1.21048 结合数据说明氯化过程
20、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 15. ( 12 分 ) (2021 浙江)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 + 10Na2CO
21、3+7O2 高温 8Na2CrO4 +4NaFeO2+10CO2 2H+2CrO Cr2O +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
22、使用)并排序:溶解 KCl _重结晶。 a50蒸发溶剂; b100 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。 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 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
23、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_。 16. ( 2 分 ) (2021 浙江)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 2K2S+K2SO3+3H2O (x-1)S+K2S K2Sx(x=26
24、) S+ K2SO3 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K2Sx和K2S2O3 , 则x=_。(写出计算过程) 答案解析部分答案解析部分 一、单选题 1.【答案】 A 【解析】【解答】A该反应中只有碘元素价态升高,由 0 价升高至 KH(IO3)2中+5 价,每个碘原子升高 5价,即 6I2 60e-3Cl2 , 所以产生 22.4L (标准状况) Cl2即
25、1mol Cl2时,反应中应转移 20 mol e- , A 符合题意; B该反应中 KClO3中氯元素价态降低,KClO3作氧化剂,I2作还原剂,由该方程式的计量系数可知,11KClO3 6I2 , 故该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 11:6,B 不符合题意; C漂白粉主要成分是氯化钙和次氯酸钙,有效成分是次氯酸钙,工业制漂白粉可用石灰乳与氯气反应,C不符合题意; D食盐中 - 可先与酸化的淀粉碘化钾溶液中的 H+、I-发生氧化还原反应 - - 生成 I2 , I2与淀粉变为蓝色,故可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中 - 的存在,D 不符合题意。 故答案为:A。 【分析】根据化学方程
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- 2021 年高 化学 汇编 化学反应 中的 能量 变化 答案 解析
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