化学一模试题分类汇编化学反应与能量推断题综合.docx
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化学一模试题分类汇编化学反应与能量推断题综合
化学一模试题分类汇编——化学反应与能量推断题综合
一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析）
1．高锰酸钾（
）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。
以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：
回答下列问题：
（1）原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是_______________________。
（2）“平炉”中发生的化学方程式为______________________。
（3）“平炉”中需要加压，其目的是______________________。
（4）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
①“
歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱碱性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成K2MnO4，MnO2和____________（写化学式）。
②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为___________________，阴极逸出的气体是______________。
③“电解法”和“
歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为______________。
（5）高锰酸钾纯度的测定：
称取1.0800g样品，溶解后定容于100mL容量瓶中，摇匀。
取浓度为0.2000mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48mL，该样品的纯度为___________________
（列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O）。
【答案】扩大接触面积，加快化学反应速率2MnO2+O2+4KOH
2K2MnO4+2H2O增大反应物的浓度，可使化学反应速率加快，同时使反应物的转化率增大K2CO3MnO42--e-=MnO4-H23:
295.62%
【解析】
【分析】
【详解】
（1）MnO2的状态是固体，对于有固体参加的化学反应，可通过增大其反应接触面积的方法提高反应速率，故要将其粉碎成细小的颗粒；
（2）根据流程图可知，在“平炉”中MnO2、KOH、O2在加热时反应产生K2MnO4，结合质量守恒定律可知，另外一种物质是H2O，则发生的化学方程式为2MnO2+O2+4KOH
2K2MnO4+2H2O；
（3）由于上述反应中氧气是气体，在“平炉”中加压，就可以使反应物氧气的浓度增大，根据外界条件对化学反应速率的影响，增大反应物的浓度，可以使化学反应速率加快；任何反应都具有一定的可逆性，增大压强，可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，故可以提高原料的转化率；
（4）①在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱碱性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成KMnO4，MnO2，根据质量守恒定律可知，另外一种生成物是K2CO3，根据氧化还原反应中的电子守恒及反应的原子守恒，可得该反应的化学方程式是：
3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3；②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽中阳极，MnO42-失去电子，发生氧化反应，产生MnO4-。
电极反应式是：
MnO42--e-=MnO4-；在阴极，水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：
2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
所以阴极逸出的气体是H2；总反应方程式是：
2K2MnO4+2H2O
2KMnO4+2H2↑+2KOH；③根据“电解法”方程式2K2MnO4+2H2O
2KMnO4+2H2↑+2KOH可知K2MnO4的理论利用率是100%；而在“CO2歧化法”3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+K2CO3中，K2MnO4的理论利用率是2/3，所以二者的理论利用率之比为3:
2；
（5）根据离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知KMnO4与草酸反应的关系式是：
2KMnO4～5H2C2O4。
配制的溶液的浓度为：
。
则1.0800g样品中含KMnO4的物质的量为：
n=
KMnO4的质量为：
m="0.006536mol"×158g/mol=1.03269g。
故其纯度为：
×100%=95.62%。
2．如图是常见原电池装置，电流表A发生偏转。
（1）若两个电极分别是铁、铜，电解质溶液是浓硝酸，Cu极发生反应_______（填“氧化”或“还原”），其电极反应式为________________；
（2）若两个电极分别是镁、铝，电解质溶液是氢氧化钠溶液，Al电极是_____极（填“正”或“负”），其电极反应式为_________________________________。
（3）若原电池的总反应是2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，则可以作负极材料的是_______，正极电极反应式为_________________________。
【答案】氧化Cu－2e－=Cu2＋负Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2OCu（或铜）Fe3＋＋e－=Fe2＋
【解析】
【分析】
【详解】
（1）虽然铁比铜活泼，但是铁在浓硝酸中发生钝化，所以该原电池中铜被氧化，即铜电极为负极，失电子发生氧化反应，电极方程式为Cu－2e－=Cu2＋；
（2）镁虽然比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液发生反应，所以该原电池中Al被氧化，即Al为负极，失电子发生氧化反应，电极方程式为：
Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O；
（3）根据总反应2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2可知Cu被氧化，Fe3+被还原，原电池中负极发生氧化反应，所以负极材料为Cu；正极发生还原反应，电极方程式为Fe3＋＋e－=Fe2＋。
【点睛】
第1小题为易错点，虽然铁和铜都能被浓硝酸氧化，但要注意铁在浓硝酸中发生钝化，所以该原电池中铜为负极。
3．请根据化学反应与热能的有关知识，填写下列空白：
（1）在Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl晶体反应的演示实验中：
反应物混合后需用玻璃棒迅速搅拌，其目的是____________，体现该反应为吸热反应的现象是烧杯变凉和________。
（2）下列过程中不一定释放能量的是____（请填编号）。
A．形成化学键B．燃料燃烧C．化合反应D．葡萄糖在体内的氧化反应
E.酸碱中和F.炸药爆炸
（3）已知：
通常条件下，酸碱稀溶液中和生成1mol水放出的热量为中和热。
稀溶液中1molH2SO4和NaOH恰好反应时放出QkJ热量，则其中和热为____kJ/mol。
（4）已知H2和O2反应放热，且断开1molH-H、1molO=O、1molO-H键需吸收的能量分别为Q1、Q2、Q3kJ，由此可以推知下列关正确的是___（填编号）。
A．Q1+Q2>Q3B．Q1+Q2>2Q3C．2Q1+Q2<4Q3D．2Q1+Q2<2Q3
【答案】搅拌，使反应物充分接触促进反应玻璃片上水结冰而与烧杯粘在一起C
C
【解析】
【分析】
（1）通过玻璃棒的搅拌可使混合物充分接触而促进反应进行；烧杯和玻璃片之间的水结冰会将二者粘在一起；
（2）形成化学键释放能量，燃烧放热、有些化合反应是吸热反应，如碳和二氧化碳反应制一氧化碳，大多数分解反应是吸热反应，氧化反应、酸碱中和、炸药爆炸都是放热反应；
（3）依据中和热的概念是强酸、强碱的稀溶液完全反应生成1mol水和可溶性盐放出的热量进行分析；
（4）根据旧键断裂吸收的能量减去新键生成释放的能量的差值即为反应热，结合燃烧反应为放热反应分析解答。
【详解】
（1）固体参加的反应，搅拌可使反应混合物充分接触而促进反应进行，通过玻璃片上水结冰而与烧杯粘在一起，知道氢氧化钡晶体和氯化铵之间的反应是吸热反应；
（2）形成化学键、燃料的燃烧、葡萄糖在体内的氧化反应、酸碱中和反应和炸药的爆炸过程都属于放热反应，而化合反应不一定为放热反应，如CO2与C在高温下反应产生CO的反应属于吸热反应，所以不一定释放能量的为化合反应，故合理选项是C；
（3）在稀溶液中1molH2SO4与NaOH溶液恰好完全反应时生成2molH2O，放出QkJ热量，而中和热是指强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应生成可溶性盐和1mol水时放出的热量，故H2SO4与NaOH反应的中和热为：
kJ/mol；
（4）1molH2O中含2molH-O键，断开1molH-H、1molO=O、1molO-H键需吸收的能量分别为Q1、Q2、Q3kJ，则形成1molO-H键放出Q3kJ热量，对于反应H2（g）+
O2（g）=H2O（g），断开1molH-H键和
molO=O键所吸收的能量（Q1+
Q2）kJ，生成2molH-O新键释放的能量2Q3kJ，由于该反应是放热反应，所以2Q3-（Q1+
Q2）>0，2Q1+Q2<4Q3，故合理选项是C。
【点睛】
本题考查了化学反应与能量变化，注意掌握中和热的概念，反应热为断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差，（4）1molH2O中含2molH-O键为解答易错点。
4．为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。
（1）甲装置中，a电极的反应式为_____。
（2）乙装置中，阴极区产物为_____。
（3）丙装置是一种家用84消毒液（NaClO）发生器。
外接电源a为_____（填“正”或“负”）极，该装置内发生反应的化学方程式为_____、_____。
（4）若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为_____（不考虑气体的溶解）。
（5）某工厂采用电解法处理含Cr2O72-的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，Cr2O72-被还原成为Cr3+，Cr3在阴极区生成Cr（OH）3沉淀除去，工作原理如图。
①写出电解时阴极的电极反应式____。
②写出Cr2O72-被还原为Cr3+的离子方程式____。
【答案】H2-2e-+2OH-=2H2O氢氧化钠和氢气负2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O3:
42H++2e-=H2↑Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
【解析】
【分析】
甲装置：
该装置为氢氧燃料电池，氢气被氧化作负极，氧气被还原做作正极；
乙装置：
该装置为电解池，与正极相连的一极为阳极发生氧化反应，与负极相连的为阴极发生还原反应；
丙装置：
该装置为电解池，电解饱和食盐水时阳极产生氯气，阴极产生氢气和氢氧根，要制备次氯酸钠所以需要氯气到阴极与氢氧根反应，所以下端为阳极产生氯气；
（5）B电极生成氢气，说明该电极发生还原反应为阴极，氢离子放电生成氢气，导致阴极区pH变大；A电极为阳极，铁为电极材料，则铁被氧化生成Fe2+，继而将Cr2O72-还原成为Cr3+，然后迁移到阴极与OH-生成沉淀。
【详解】
（1）甲装置是氢氧燃料电池，a电极通入氢气为负极，电解质溶液为KOH溶液，所以电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；
（2）乙装置是电解池，电解饱和食盐水，所以阴极区产物为氢氧化钠和氢气；
（3）根据分析可知该装置中发生电解饱和食盐水的反应，同时阳极产生的氯气与阴极产物发生反应制备次氯酸钠，下端为阳极，上端为阴极，即a电极为电源负极，该装置内发生反应的化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
（4）若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中总反应为：
2H2+O2=2H2O；乙中总反应为：
2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑；各电极转移的电子相等，假如都是4mol，甲池消耗气体2mol+1mol=3mol，乙池产生气体2mol+2mol=4mol，物质的量之比为3：
4；
（5）①阴极氢离子放电生成氢气，电极方程式为：
2H++2e-=H2↑；
②根据分析可知反应过程中Fe2+将Cr2O72-还原成为Cr3+，方程式为：
Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。
【点睛】
第（5）题为易错点，虽然Cr2O72-被还原成为Cr3+，但根据图示可知阴极产生的是氢气，说明Cr2O72-被还原并不是电极反应，再结合阳极材料为Fe，可知是阳极产生的Fe2+将Cr2O72-还原。
5．在我国南海、东海海底均存在大量的可燃冰（天然气水合物，可表示为
）。
2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功。
2017年11月3日，国务院正式批准将可燃冰列为新矿种。
可燃冰的开采和利用，既有助于解决人类面临的能源危机，又能生成一系列的工业产品。
（1）对某可燃冰矿样进行定量分析，取一定量样品，释放出的甲烷气体体积折合成标准状况后为166m3，剩余H2O的体积为0.8m3，则该样品的化学式中x=_________________。
（2）已知下表数据，且知H2O（l）=H2O（g）△H=+41
化学键
C—H
O=O
C=O
H—O
键能/
413
498
803
463
用甲烷燃烧热表示的热化学方程式为_____________________________________________________。
（3）甲烷燃料电池相较于直接燃烧甲烷有着更高的能量转化效率，某甲烷燃料电池，正极通入空气，以某种金属氧化物为离子导体（金属离子空穴中能传导O2-），该电池负极的电极反应式为__________________________________________。
（4）甲烷与水蒸气重整制氢是工业上获得氢气的重要手段。
若甲烷与脱盐水在一定条件下反应生成H2，同时得到体积比为1:
3的CO2和CO，该反应的化学方程式为_____________________________________。
混合气体中的CO2可用浓氨水脱除，同时获得氮肥NH4HCO3，该反应的离子方程式是_________________________________________________________。
【答案】6CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-892kJ·mol-1CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O
NH3·H2O+CO2=NH4++
【解析】
【分析】
【详解】
（1）n（CH4）=
=
mol，n（H2O）=
=
mol，n（CH4）:
n（H2O）=
:
≈1:
6，所以x=6，故答案为：
6；
（2）由表格可知①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）的△H=（4×413+2×498-2×803×-4×463）kJ·mol-1=-810kJ·mol-1，又因为②H2O（l）=H2O（g）△H=41
，将①-2×②得：
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=（-810-2×41）
=-892kJ·mol-1，故答案为：
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-892kJ·mol-1；
（3）甲烷在负极失电子，被氧化，结合电解质、原子守恒、电荷守恒可得负极反应为：
CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故答案为：
CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；
（4）由已知可知道，反应物为甲烷和水，生成物为氢H2、CO和CO2，结合CO2和CO的体积比为1:
3可得方程式为：
。
二氧化碳和氨水反应生成NH4HCO3的离子方程式为：
NH3·H2O+CO2=NH4++
，故答案为：
；NH3·H2O+CO2=NH4++
。
【点睛】
燃料电池电极反应的书写：
燃料在负极失电子，O2在正极得电子。
6．硫化氢（H2S）是一种有毒的可燃性气体，用H2S、空气和KOH溶液可以组成燃料电池，其电池总反应为2H2S+3O2+4KOH=2K2SO3+4H2O。
（1）该电池工作时正极应通入___。
（2）该电池负极的电极反应式为___。
（3）该电池工作一段时间后负极区溶液的pH__（填“升高”“不变”或“降低”）。
【答案】O2H2S+8OH--6e-=SO32-+5H2O降低
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由电池总反应可知，反应中硫元素的化合价升高，发生氧化反应，氧气中氧的化合价降低，发生还原反应，则通入硫化氢的电极为负极，通入氧气的电极为正极。
答案为：
O2。
（2）碱性溶液中正极的电极反应式为：
O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应减去正极反应得到负极反应式为：
H2S+8OH--6e-=SO32-+5H2O。
答案为：
H2S+8OH--6e-=SO32-+5H2O。
（3）由负极反应式可知，负极反应消耗OH-，同时生成水，则负极区溶液中c（OH-）减小，pH降低。
答案为：
降低。
【点睛】
电池反应中有氧气参加，氧气在反应中得到电子发生还原反应，根据原电池原理，负极发生氧化，正极发生还原，所以通入氧气的电极为电池的正极，酸性条件下的反应：
O2+4H++4e-=2H2O，碱性条件下的反应：
O2+2H2O+4e-=4OH-。
7．汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO。
为了减轻大气污染科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，即2NO+2CO
2CO2+N2。
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t1℃下，在一等容的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表（CO2和N2的起始浓度为0）。
时间（s）
0
1
2
3
4
5
c（NO）（×10-4，mol/L）
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c（CO）（×10-3，mol/L）
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
回答下列问题：
（1）已知在上述反应中，反应物总能量大于生成物总能量，则正反应是___反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）前3s内的平均反应速率：
v（N2）=___。
（3）t1℃时该反应的平衡常数表达式：
K=___。
（4）假设在密闭容器中该反应达到平衡后，改变下列条件，能提高NO转化率的是___（选填答案编号）。
a.选用更有效的催化剂b.升高反应体系的温度
c.降低反应体系的温度d.缩小容器的体积
【答案】放热1.42×10-4mol/（L·s）
c、d
【解析】
【分析】
（1）根据图示所给的反应物总能量与生成物总能量大小关系进行分析；
（2）同一反应同一时段内各物质反应速率之比等于计量数之比，v（N2）=
v（NO）；
（3）根据平衡常数的概念进行书写；
（4）根据影响平衡移动的规律进行分析。
【详解】
（1）反应物总能量大于生成物总能量，则该反应为放热反应；
（2）同一反应同一时段内各物质反应速率之比等于计量数之比，所以前3s内的平均反应速率v（N2）=
v（NO）=
×
=1.42×10-4mol•L-1•s-1；
（3）根据平衡常数的概念可知反应 2NO+2CO
2CO2+N2的K=
；
（4）a．选用更有效的催化剂，不能使平衡发生移动，故错误；
b．因反应放热，升高反应体系的温度，则平衡逆向移动，转化率减小，故错误；
c．降低反应体系的温度，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
d．缩小容器的体积，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
故答案为：
cd。
8．氯化硫酰（SO2Cl2）主要用作氯化剂。
它是一种无色液体，熔点–54.1℃，沸点69.1℃。
氯化硫酰可用干燥的二氧化硫和氯气在活性炭催化剂存在下反应制取：
SO2（g）＋Cl2（g）
SO2Cl2（l）+97.3kJ
（1）试写出常温常压下化学平衡常数K的表达式：
K=______________________若在此条件下，将化学平衡常数K增大，化学反应速率v正也增大，可采取的措施是________（选填编号）。
a．降低温度b．移走SO2Cl2
c．增加反应物浓度d．无法满足上述条件
（2）为了提高上述反应中Cl2的平衡转化率，下列措施合理的是________（选填编号）。
a．缩小容器体积b．使用催化剂c．增加SO2浓度d．升高温度
（3）在100℃时，往上述平衡体系中加入37Cl2，一段时间后，则平衡体系中含有37Cl的物质有__________（选填编号）。
a．只有37Cl2b．只有SO237Cl2c．37Cl2和SO237Cl2d．无法判断
（4）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是____________（选填编号）。
a．υ（Cl2）＝υ（SO2）b．容器中气体压强不随时间而变化
c．c（Cl2）:
c（SO2）＝1:
1d．容器中气体颜色不随时间两变化
（5）300℃时，体积为1L的密闭容器中充入16.20gSO2Cl2，达到平衡时容器中含SO27.616g.若在上述中的平衡体系中，再加入16.20gSO2Cl2，当再次达平衡时，容器中含SO2的质量范围是___________________________。
【答案】K＝
daccbd7.616g＜m（SO2）＜15.232g
【解析】
【分析】
（1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；平衡常数只受温度影响，将化学平衡常数K增大，应使平衡向正反应移动，该反应正反应是放热反应，故应降低温度，化学反应速率降低，据此解答；
（2）提高反应中Cl2的平衡转化率，改变条件使平衡向正反应移动，根据平衡移动原理结合选项分析解答，注意不能只增大氯气的用量；
（3）增大氯气的浓度，平衡向正反应移动，反应为可逆反应，反应物不能完全反应，平衡时37Cl存在37Cl2和SO237Cl2 中；
（4）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，百分含量不变，以及由此衍生其它一些物理量不变，据此结合选项判断；
（5）再加入16.20g SO2Cl2，平衡向生成二氧化硫的方向移动，平衡时二氧化硫的质量增大，可以等效为增大压强，SO2Cl2转化率降低，平衡时二氧化硫的质量小于原平衡时的2倍。
【详解】
（1）常温常压下SO2（g）＋Cl2（g）
SO2Cl2（l）的平衡常数K=
；平衡常数只受温度影响，将化学平衡常数K增大，应使平衡向正反应移动，该反应正反应是放热反应，故应降低温度，化学反应速率降低，故不能实现K增大的同时化学反应速率v正增大，故选d；
故答案为：
；d；
（2）提高反应中Cl2的平衡转化率，改变条件使平衡向正反应移动，不能只增大氯气的用量，a．缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应移动，Cl2的转化率增大，故a正确；
b．使用催化剂，缩短到达平衡的时间，不影响平衡移动，Cl2的转化率不变，故b错误；
c．增加SO2浓度，平衡向正反应移动，Cl2的转化率增大，故c正确；
d．该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，Cl2的转化率降低，故d错误；故答案为：
ac；
（3）增
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