高考化学化学反应与能量提高练习题压轴题训练.docx
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高考化学化学反应与能量提高练习题压轴题训练
高考化学（化学反应与能量提高练习题）压轴题训练
一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析）
1．工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等杂质）制取金属锌的工艺流程如下。
回答下列问题：
（1）ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料，也是一种催化剂，能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。
①ZnFe2O4中Fe的化合价是________。
②工业上利用反应ZnFe2（C2O4）3·6H2O
ZnFe2O4＋2CO2↑＋4CO↑＋6H2O制备ZnFe2O4。
该反应中每生成1molZnFe2O4转移电子的物质的量是________。
（2）酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率。
为达到这一目的，还可采用的措施是________________________（任答一条）；已知ZnFe2O4能溶于酸，则酸浸后溶液中存在的金属离子有____________________________________________。
（3）净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为_________；试剂X的作用是_______。
【答案】＋34mol增大硫酸的浓度（或升高温度、搅拌等其他合理答案）Zn2＋、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O调节溶液的pH，促进Fe3＋水解
【解析】
【分析】
将锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质）酸浸，发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O，向溶液中加入双氧水，发生反应2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，调节溶液pH时不能引进新的杂质，可以用ZnO，所以X为ZnO，然后向溶液中加入Zn，发生反应Cu2++Zn=Zn2++Cu，然后过滤，所以Y中含有Cu，最后电解得到Zn；
（1）①ZnFe2O4中锌的化合价+2价，氧元素化合价-2价，结合化合价代数和为0计算得到Fe的化合价；
②工业上利用反应ZnFe2（C2O4）3•6H2O
ZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制备ZnFe2O4．反应过程中铁元素化合价+2价变化为+3价，碳元素化合价+3价变化为+4价好+2价，计算转移电子的物质的量；
（2）酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率．为达到这一目的，还可采用的措施是增大硫酸的浓度或升高温度、空气搅拌等，已知ZnFe2O4能溶于酸，则酸浸后溶液中存在的金属离子有，氧化锌溶解得到锌离子、氧化亚铁溶解得到亚铁离子、氧化铜溶解得到铜离子、ZnFe2O4能溶于酸得到铁离子；
（3）净化Ⅰ中H2O2参与反应是双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，试剂X的作用是调节溶液PH，促进Fe3+水解生成氢氧化铁沉淀除去。
【详解】
（1）①ZnFe2O4中锌的化合价+2价，氧元素化合价-2价，结合化合价代数和为0计算得到Fe的化合价，+2+x×2+（-2）×4=0，x=+3；
②工业上利用反应ZnFe2（C2O4）3•6H2O
ZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制备ZnFe2O4，反应过程中铁元素化合价+2价变化为+3价，碳元素化合价+3价变化为+4价好+2价，则氧化产物为：
ZnFe2O4、CO2，每生成1molZnFe2O4，碳元素化合价+3价变化为+2价降低得到电子，每生成1molZnFe2O4，生成4molCO转移电子的物质的量是4mol；
（2）酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率．为达到这一目的，还可采用的措施是增大硫酸的浓度或升高温度、空气搅拌等，已知ZnFe2O4能溶于酸，则酸浸后溶液中存在的金属离子有，氧化锌溶解得到锌离子、氧化亚铁溶解得到亚铁离子、氧化铜溶解得到铜离子、ZnFe2O4能溶于酸得到铁离子，所以得到的金属离子有：
Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+；
（3）净化Ⅰ中H2O2参与反应是双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为：
H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O，试剂X的作用是调节溶液pH，促进Fe3+水解生成氢氧化铁沉淀除去。
2．以氯化钾和硫酸亚铁为原料生产硫酸钾和氧化铁红颜料，其主要流程如下：
已知：
NH4HCO3溶液呈碱性，30℃以上NH4HCO3大量分解。
（1）NH4HCO3溶液呈碱性的原因是_____________________________________。
（2）写出沉淀池I中反应的化学方程式_____________________________，该反应必须控制的反应条件是________________________________________。
（3）检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全的方法是_____________________。
（4）酸化的目的是______________________________。
（5）在沉淀池II的反应中，为使反应物尽可能多地转化为生成物，可在反应过程中加入___。
a．（NH4）2SO4 b．KCl c．丙醇 d．水
（6）N、P、K、S都是植物生长所需的重要元素。
滤液A可做复合肥料，因为其中含有_____________等元素。
【答案】NH4+的水解程度小于HCO3-的水解程度2NH4HCO3 +FeSO4 → FeCO3↓+（NH4）2SO4 +CO2↑+H2O反应温度低于30℃取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全除去溶液中的HCO3-cN、S、K
【解析】
【分析】
FeSO4与NH4HCO3发生双水解反应生成碳酸亚铁、硫酸铵、二氧化碳等，然后过滤得到碳酸亚铁，碳酸亚铁在空气中加热得到氧化铁，因滤液中含有NH4HCO3，向滤液中加入硫酸，可除去
，此时溶液中溶质为硫酸铵、硫酸，向溶液中加入足量KCl，此时溶液中因硫酸钾的溶解度较氯化铵低而发生沉淀，然后过滤，得到硫酸钾固体，以此解答。
【详解】
（1）NH4HCO3溶液中铵根离子水解显示酸性，碳酸氢根离子水解显示碱性，
的水解程度小于
的水解程度，所以NH4HCO3溶液呈碱性，故答案为：
的水解程度小于
的水解程度；
（2）碳酸氢根离子和亚铁离子之间发生双水解反应生成碳酸亚铁沉淀，并放出二氧化碳，反映的原理方程式为：
2NH4HCO3+FeSO4=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O，为防止较高温度下碳酸氢铵的分解，要注意温度的选择，故答案为：
2NH4HCO3+FeSO4=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；反应温度低于30℃；
（3）亚铁离子可以被氯气氧化为三价铁离子，亚铁离子遇到硫氰酸钾不显色，但是三价铁遇到硫氰酸钾显示红色，检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全的方法是：
取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全，故答案为：
取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全；
（4）沉淀池Ⅰ中，除了生成的碳酸亚铁之外，溶液中含有过量的碳酸氢铵，加入酸，酸化的目的是除去溶液中的
，故答案为：
除去溶液中的
；
（5）由题目看出在沉淀池II中生成的K2SO4为固体，而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K2SO4的溶解度，故选：
c；
（6）滤液A的成分中含有（NH4）2SO4以及KCl，即其中含有N、S、K元素，属于复合肥料，故答案为：
N、S、K。
3．某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气（标准状况），实验记录如下（累计值）：
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL
50
120
232
290
310
（1）在0～1min、1～2min、2～3min、3～4min、4～5min时间段中，反应速率最大的时间段是________，原因为______________________；反应速率最小的时间段是________，原因为__________________________。
（2）在2～3min内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为________。
（3）为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，在盐酸中分别加入等体积的下列溶液，其中可行的是________。
A．蒸馏水B．Na2SO4溶液
C．NaNO3溶液D．Na2CO3溶液
【答案】2～3min该反应是放热反应，2～3min时溶液温度最高，反应速率最快4～5min此时反应物的浓度最小，反应速率最慢0.1mol·L－1·min－1AB
【解析】
【详解】
由表格数据可知，0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min生成氢气分别为50mL、70mL、112mL、58mL、20mL；
（1）2min～3min收集的氢气比其他时间段多，反应速率最大，该反应放热，反应过程中温度升高加快反应速率；4～5 min反应速率最小，随着反应进行氢离子浓度逐渐减小，该时间段内H+浓度小，反应速率最慢；
（2）2min～3min生成的氢气的体积为112mL，则n（H2）=
0.005mol，反应过程中发生反应Zn+2HCl===ZnCl2+H2，则该时间段内消耗的n（HCl）=0.01mol，溶液体积为100mol，则△c（HCl）=0.1mol/L，v（HCl）=
=0.1mol·L－1·min－1；
（3）A．加入蒸馏水，溶液的浓度减小，反应速率减小，H+的物质的量不变，氢气的量也不变，故A正确；
B．加入Na2SO4溶液，减小盐酸的浓度，反应速率减小，H+的物质的量不变，氢气的量也不变，故B正确；
C．加入硝酸钠溶液，锌与氢离子、硝酸根反应不产生氢气，故C错误；
D．加入Na2CO3溶液，Na2CO3能与盐酸反应，盐酸的浓度减小，反应速率减小，H+的物质的量减小，氢气的量也减小，故D错误；
所以选AB。
4．
（1）二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2快速启动，其装置示意图如图：
①质子的流动方向为________________（“从A到B”或“从B到A”）。
②负极的电极反应式为________________。
（2）工业上吸收和转化SO2的电解装置示意图如下（A．B均为惰性电极）：
①B极接电源的________________极（“负”或“正”）。
②A极的电极反应式是_________________。
【答案】从A到BSO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+正2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O
【解析】
【详解】
（1）①二氧化硫发生氧化反应，氧气发生还原反应，所以二氧化硫所在电极为负极，氧气所在电极为正极，原电池中阳离子移向正极，所以质子移动方向为：
从A到B；
②二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：
SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
（2）①依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源的正极相连，即B极接电源的正极；
②A为阴极，得电子发生还原反应由SO32-生成S2O42-，电极反应式为2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O。
5．有甲、乙两位学生利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人都使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L-1硫酸溶液中，乙同学将电极放入6mol·L-1的氢氧化钠溶液中，如图所示。
（1）写出甲池中正极的电极反应式__。
（2）写出乙池中负极的电极反应式__。
（3）写出乙池中总反应的离子方程式__。
（4）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出__活动性更强，而乙会判断出__活动性更强（填写元素符号）。
（5）由此实验，可得到如下哪些结论正确（________）
A．利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动顺序已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
（6）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序判断原电池中的正负极”这种做法__（可靠或不可靠）。
如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案__（如可靠，此空可不填）。
【答案】2H＋＋2e-=H2↑2Al＋8OH-－6e-=2AlO2-＋4H2O2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑MgAlAD不可靠将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极
【解析】
【分析】
甲同学依据的化学反应原理是Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑，乙同学依据的化学反应原理是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。
由于铝与碱的反应是一个特例，不可作为判断金属性强弱的依据。
判断原电池的正极、负极要依据实验事实。
【详解】
（1）甲中镁与硫酸优先反应，甲池中正极上氢离子得电子产生氢气，电极反应式为：
2H＋＋2e-=H2↑；
（2）乙池中负极上铝失电子在碱性条件下生成AlO2-，电极反应式为2Al＋8OH-－6e-=2AlO2-＋4H2O；
（3）乙池中铝与氢氧化钠反应，镁与氢氧化钠不反应，总反应的离子方程式为：
2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；
（4）甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲中镁活动性强、乙中铝活动性强，故答案为：
Mg；Al；
（5）A．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故A正确；
B．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故B错误；、
C．该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，故C错误；
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故D正确；
故选AD；
（6）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种做法不可靠。
可行实验方案如：
将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极。
【点睛】
本题考查了探究原电池原理，明确原电池中各个电极上发生的反应是解本题关键，注意不能根据金属的活动性强弱判断正负极，要根据失电子难易程度确定负极，为易错点。
利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质；该实验还说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析。
6．一氧化碳和二氧化硫是用途广泛的化工基础原料。
（1）已知：
C（s）＋O2（g）＝CO2（g）△H1＝–393.5kJ·mol–1
C（s）＋CO2（g）＝2CO（g）△H2＝＋172.5kJ·mol–1
S（s）＋O2（g）＝SO2（g）△H3＝–296.0kJ·mol–1
已知某反应的平衡常数
，据以上信息，请写出该反应的热化学反应方程式：
________________。
（2）工业上用一氧化碳制取氢气的反应为：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g），已知420℃时，该反应的化学平衡常数为9.0。
如果反应开始时，在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol，5min末达到平衡，则此时CO的转化率为______，H2的化学反应速率为_____。
（3）工业利用反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）制硫酸，一定条件下，将1molSO2与2molO2置于恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是______
a体系压强保持不变
b混合气体密度保持不变
cSO2和O2的物质的量保持不变
d每消耗1molSO3的同时，生成0.5molO2
【答案】SO2（g）＋2CO（g）
2CO2（g）＋S（s）△H＝－270kJ·mol-1；75%0.045mol·L-1·min-1a、c
【解析】
【分析】
（1）已知某反应的平衡常数
，则该反应的方程式为SO2（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+S（s），根据盖斯定律结合已知方程式计算反应热；
（2）根据所给反应的平衡常数，利用三段式法计算浓度变化值结合公式计算；
（3）学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断；
【详解】
（1）已知某反应的平衡常数
，则该反应的方程式为SO2（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+S（s），
①C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ•mol-1
②C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1
③S（s）+O2（g）=SO2（g）△H3=-296.0kJ•mol-1，
由盖斯定律①-②-③可得SO2（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+S（s）△H=-270kJ•mol-1；
故答案为：
SO2（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+S（s）△H=-270kJ•mol-1；
（2）设参加反应的CO的浓度为x
，解得x=0.225mol/L，所以CO的转化率α（CO）=
×100%=75%，氢气反应速率v（H2）=
=0.045mol/（L•min），故答案为：
75%；0.045mol/（L•min）；
（3）a．反应前后气体的体积不等，故容器总压强随时间改变，当压强不再随着时间变化时，即达到化学平衡状态，故a正确；
b．总质量不变，体积不变，故混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故b错误；
c．起始SO2和O2的物质的量之比为1:
2，而反应过程中按照2:
1的比例进行反应，所以SO2和O2的物质的量之比不变时说明反应达到平衡，故c正确；
d．每消耗1molSO3为逆反应速率，同时，生成0.5molO2也为逆反应速率，任一时刻不同物质表示的同一方向速率之比等于计量数之比，故d错误；故答案为：
ac；
7．
（1）将Al片和Cu片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成原电池。
写出插入稀NaOH溶液中形成原电池的负极反应________________。
写出插入浓硝酸中形成原电池的正极反应______________。
（2）铅蓄电池是最常见的二次电池，由于其电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，所以在生产、生活中使用广泛，写出铅蓄电池放电时的正极反应______________________；充电时的阴极反应____________________。
【答案】2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2OPbSO4+2e−=Pb+SO42−
【解析】
【分析】
（1）Al片和Cu片用导线连接，插入稀NaOH溶液中，只有Al能与NaOH溶液反应，形成原电池，负极为Al失电子，在碱性溶液中，Al转化为AlO2-。
Al片和Cu片用导线连接，插入浓硝酸中，形成原电池，由于Al发生钝化，所以Cu作负极，Al作正极，正极为溶液中的NO3-获得电子，生成NO2气体。
（2）铅蓄电池放电时，正极反应为PbO2得电子，生成PbSO4等；充电时的阴极反应为PbSO4获得电子转化为Pb。
【详解】
（1）Al片和Cu片用导线连接，插入稀NaOH溶液中，只有Al能与NaOH溶液，在碱性溶液中，负极Al失电子转化为AlO2-，电极反应式为2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O。
Al片和Cu片用导线连接，插入浓硝酸中，形成原电池，由于Al发生钝化，所以Cu作负极，Al作正极，正极反应为溶液中的NO3-获得电子，生成NO2气体，电极反应式为4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O。
答案：
2Al-6e−+8OH−=2AlO2-+4H2O；4H++2e−+2NO3−=2NO2↑+2H2O；
（2）铅蓄电池放电时，正极反应为PbO2得电子，生成PbSO4等，电极反应式为4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2O；充电时阴极为PbSO4获得电子转化为Pb，电极反应式为PbSO4+2e−=Pb+SO42−。
答案为：
4H++2e−+SO42−+PbO2=PbSO4+2H2O；PbSO4+2e−=Pb+SO42−。
【点睛】
判断原电池的电极时，首先看电极材料，若只有一个电极材料能与电解质反应，该电极为负极；若两个电极材料都能与电解质发生反应，相对活泼的金属电极作负极。
在书写电极反应式时，需要判断电极产物。
电极产物与电解质必须能共存，如Al电极，若先考虑生成Al3+，则在酸性电解质中，能稳定存在，Al3+为最终的电极产物；若在碱性电解质中，Al3+不能稳定存在，最终应转化为AlO2-。
8．乙醇（C2H5OH）燃料电池（DEFC）具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。
现有以下三种乙醇燃料电池。
（1）三种乙醇燃料电池中正极反应物均为_________________。
（填化学式）
（2）熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO32－向电极___（填“a”或“b”）移动。
（3）酸性乙醇燃料电池中，若电池消耗标准状况下2.24LO2，则电路中通过了的电子数目为___________。
【答案】O2a0.4NA
【解析】
【分析】
（1）燃料电池中，负极通入燃料，正极通入氧化剂；
（2）根据装置图可知，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动；
（3）酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应为：
3O2+12H++12e-=6H2O，根据电极反应计算转移的电子的数目。
【详解】
（1）燃料电池中，负极通入燃料，正极通入氧化剂，由装置图可知，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为O2；
（2）根据装置图可知，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，因此CO32－向电极a移动；
（3）酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应为：
3O2+12H++12e-=6H2O，若电池消耗标准状况下2.24L（即0.1mol）O2时，电子转移0.4mol，转移电子的数目为0.4NA。
9．燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
如图为氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是___，在导线中电子流动方向为___（用a、b表示）。
（2）负极反应式为___，正极反应式为___。
（3）用该燃料电池作电源，用Pt作电极电解饱和食盐水：
①写出阴极的电极反应式：
___。
②写出总反应的离子方程式：
___。
③当阳极产生7.1gCl2时，燃料电池中消耗标况下H2___L。
【答案】由化学能
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