化学二模试题分类汇编化学反应与能量推断题综合附答案.docx
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化学二模试题分类汇编化学反应与能量推断题综合附答案
化学二模试题分类汇编——化学反应与能量推断题综合附答案
一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析）
1．六氟磷酸锂（LiPF6）极易溶于水，可溶于醇等有机溶剂，常作锂离子电池的电解质。
某工氟磷灰石[Ca5（PO4）3F]为主要原料，制备六氟磷酸锂的流程如下：
已知：
HF的熔点为-83℃，沸点为19.5℃
回答下列问题：
（1）粉碎氟磷灰石的目的是________________________
（2）特制容器不能用玻璃容器，原因是________________（用文字叙述）
（3）沸腾炉中产生固液混合物，该混合物中含有CaSO4和________（除硫酸外）
（4）制备白磷（P4）中产生SiF4和一种还原性气体，制备白磷的化学方程式为________________
（5）尾气中PCl5用足量的烧碱溶液吸收生成两种盐，写出发生反应的离子方程式：
________________
（6）如果42.5kgLiCl参与反应，理论上可制备________kgLiPF6
【答案】增大接触面积，加快反应速率HF能与玻璃或陶瓷仪器中的二氧化硅反应H3PO44Ca5（PO4）3F+21SiO2+30C
20CuSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑PCl5+8OH-=PO43-+5Cl-+4H2O152
【解析】
【分析】
氟磷灰石粉碎后，加入浓硫酸加热的条件下发生Ca5[PO4]3F+5H2SO4=HF↑+3H3PO4+5CaSO4，气体A为HF，液化后，HF能与二氧化硅反应，不能在玻璃仪器中反应，需在特制容器中与LiCl反应；氟磷灰石与焦炭、石英砂在1500℃发生4Ca5（PO4）3F+21SiO2+30C
20CuSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑，白磷与氯气点燃的条件下生成三氯化磷与五氯化磷的混合物，再与LiCl反应生成LiPF6和HCl。
【详解】
（1）粉碎氟磷灰石，导致固体颗粒小，接触面积增大，其目的为增大接触面积，加快反应速率；
（2）生成的气体为HF，HF能与玻璃或陶瓷仪器中的二氧化硅反应，故需在特制容器反应；
（3）根据反应的方程式，混合物中含有CaSO4和H3PO4；
（4）制备白磷（P4）中产生SiF4和一种还原性气体CO，反应的方程式为4Ca5（PO4）3F+21SiO2+30C
20CuSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑；
（5）尾气中PCl5用足量的烧碱溶液吸收生成磷酸钠和氯化钠，离子方程式为PCl5+8OH-=PO43-+5Cl-+4H2O；
（6）LiCl+6HF+PCl5=LiPF6+6HCl，42.5kgLiCl的物质的量为1000mol，理论生成1000molLiPF6，质量为152kg。
2．在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO2和N2O4之间发生反应：
2NO2（g）（红棕色）
N2O4（g）（无色），如图所示。
（1）曲线_____________（填“X”或“Y”）表示N2O4的物质的量随时间的变化曲线。
（2）3min内，以X的浓度变化表示的平均反应速率为_____________。
（3）下列措施能使该反应速率加快的是________。
①升高温度②减小容器体积③通入N2O4④通入Ar使压强增大⑤通入HCl气体
A．①③④B．①②③C．①④⑤D．①②④
（4）此反应在该条件下达到限度时，X的转化率为________。
（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是____________（填标号）。
A．容器内压强不再发生变化B．混合气体的密度不变
C．容器内混合气体原子总数不变D．混合气体的平均相对分子质量不变
E．v（NO2）=2v（N2O4）F．相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X
【答案】Y0.1mol·L－1·min－1B60%A、D、F
【解析】
【分析】
【详解】
（1）据图可知相同时间内△n（X）是△n（Y）的两倍，根据方程式2NO2（g）
N2O4（g）可知单位时间内NO2的变化量更大，所以Y代表N2O4的物质的量随时间的变化曲线；
（2）X代表NO2，3min内，v（NO2）=
=0.1mol·L－1·min－1；
（3）①升高温度可以增大活化分子百分含量，增大反应速率，故正确；
②减小容器体积，各物质浓度增大，反应速率加快，故正确；
③通入N2O4，平衡逆向移动，反应物和生成物浓度均增大，反应速率加快，故正确；
④通入Ar使压强增大，各物质的浓度没有发生改变，反应速率不变，故错误；
⑤通入HCl气体，各物质的浓度没有发生改变，反应速率不变，故错误；
综上所述选①②③，答案为B；
（4）据图可知初始X的物质的量为1mol，平衡时X的物质的量为0.4mol，转化率为
=60%；
（5）A．容器恒容，平衡移动时气体的总物质的量发生改变，所以未达到平衡时体系内压强会变，压强不变时说明反应达到平衡，故A正确；
B．气体总体积不变，总质量不变，所以密度一直不变，故B错误；
C．反应物和生成物均为气体，根据质量守恒定律可知平衡移动时原子总数不变，故C错误；
D．气体总质量不变，平衡移动时气体总的物质的量会发生改变，所以气体平均相对分子质量会变，当气体平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡，故D正确；
E．未指明是正反应速率还是逆反应速率，故E错误；
F．相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X即反应的正逆反应速率相等，说明反应达到平衡，故F正确；
综上所述选A、D、F。
【点睛】
判断压强是否影响反应速率时关键是要看压强的改变是否改变了反应物和生成物的浓度，若改变了则压强的改变影响反应速率，若不改变，则压强的变化不影响反应速率。
3．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。
某同学利用“Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+”反应设制一个化学电池，如图所示，已知该电池在外电路中，电流从a极流向b极。
请回答下列问题：
（1）b极是电池的_____________极，材料是_____________，写出该电极的反应式_____________。
（2）a可以为_____________A、铜B、银C、铁D、石墨
（3）c溶液是_____________A、CuSO4溶液B、AgNO3溶液C、酒精溶液
（4）若该反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成Ag为_____________克。
【答案】负CuCu–2e-=Cu2+BDB21.6
【解析】
【分析】
有题干信息可知，原电池中，电流从a极流向b极，则a为正极，得到电子，发生还原反应，b为负极，失去电子，发生氧化反应，据此分析解答问题。
【详解】
（1）根据上述分析知，b是电池的负极，失去电子，反应Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+中Cu失去电子，故Cu作负极，发生的电极反应为Cu–2e-=Cu2+，故答案为：
负；Cu；Cu–2e-=Cu2+；
（2）a是电池的正极，电极材料可以是比铜更稳定的Ag，也可以是惰性的石墨，故答案为：
BD；
（3）电解质溶液c是含有Ag+的溶液，故答案为：
B；
（4）根据得失电子守恒可得，反应过程中转移1mol电子，生成2molAg，质量为108×2=21.6g，故答案为：
21.6。
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．氮的单质及其化合物性质多样，用途广泛。
完成下列填空：
科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2：
2NO+2CO
2CO2+N2+Q（Q＞0）。
在某温度下测得该反应在不同时间的CO浓度如下表：
浓度（mol/L）
时间（s）
0
1
2
3
4
5
c（CO）
3.60×10-3
3.05×10-3
2.85×10-3
2.75×10-3
2.70×10-3
2.70×10-3
（1）该反应平衡常数K的表达式为___；温度升高，K值___（选填“增大”“减小”“不变”）；前2s的平均反应速率v（N2）=___；若上诉反应在密闭容器中发生，达到平衡时能提高NO转化率的措施之一是___。
（2）工业合成氨的反应温度选择500℃左右的原因是___。
（3）实验室在固定容积的密闭容器中加入1mol氮气和3mol氢气模拟工业合成氨，反应在一定条件下已达到平衡的标志是___。
A．N2、H2、NH3的浓度之比为1：
3：
2
B．容器内的压强保持不变
C．N2、H2、NH3的浓度不在变化
D．反应停止，正、逆反应的速率都等于零
（4）常温下向1molHCl的稀盐酸中缓缓通入1molNH3（溶液体积变化忽略不计），反应结束后溶液中离子浓度由大到小的顺序是___；在通入NH3的过程中溶液的导电能力___（选填“变大”“变小”“几乎不变”）
【答案】
减小1.875×10-4mol/（L·s）增大压强（或其它合理答案）催化剂在500℃左右具有最佳活性BCc（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-）几乎不变
【解析】
【分析】
（1）根据平衡常数和化学反应速率（
）的相关公式进行计算；
（2）工业合成氨的反应温度选择500℃左右的主要原因是催化剂在500℃左右具有最佳活性；
（3）根据化学平衡状态的特征判断，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（4）二者恰好反应生成氯化铵，水解方程式为NH4++H2O
NH3.H2O+H+，溶液呈酸性，进行分析。
【详解】
（1）平衡常数等于生成物浓度的系数次幂之积除以反应浓度系数次幂之积，根据反应2NO（g）+2CO（g）
2CO2（g）+N2（g），平衡常数
；该反应为放热反应，温度升高时平衡逆向移动，所以平衡常数减小；根据速率之比等于各物质系数比可知：
v（CO）=
，前2s内的平均反应速率v（N2）=v（CO）/2=1.875×10-4mol/（L·s）；一氧化氮的转化率变大,说明平衡正向移动可以通过增大压强，使平衡正向移动，故答案为：
；减小；1.875×10-4mol/（L·s）；增大压强（或其它合理答案）；
（2）工业合成氨的反应温度选择500℃左右的主要原因是催化剂在500℃左右具有最佳活性，故答案为：
催化剂在500℃左右具有最佳活性；
（3）A.浓度之比为1：
3：
2，并不是不变，不能判断是否平衡，A项错误；
B.反应正向进行，体积减小，当压强不变时，已经到达平衡，B项正确；
C.N2、H2、NH3的浓度不再变化，已经到达平衡，C项正确；
D.可逆反应达到平衡时，正、逆反应的速率相等，但不会等于零，D项错误；故答案为：
BC；
（4）二者恰好反应生成氯化铵，水解方程式为NH4++H2O
NH3.H2O+H+，溶液呈酸性，即c（H+）>c（OH-），根据溶液呈电中性有:
c（NH4+）+c（H+）=c（OH-）+c（Cl-），因为c（H+）>c（OH-），所以c（Cl-）>c（NH4+），故离子浓度大小关系为:
c（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-）；溶液中离子浓度几乎不变，所以导电能力几乎不变，故答案为：
c（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-）；几乎不变。
【点睛】
本题易错点（3）注意平衡状态的判断，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。
7．
（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。
8．在800℃时，2L密闭容器内发生反应：
2NO（g）＋O2（g）⇌2NO2（g），反应体系中，一氧化氮的物质的量随时间的变化如表所示：
时间/s
0
1
2
3
4
5
n（NO）/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
（1）如图表示NO2的物质的量浓度变化的曲线是________。
（2）用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝__________。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A．v（NO2）＝2v（O2）
B．容器内压强保持不变
C．容器内气体质量不变
D．容器内密度保持不变
【答案】b1.5×10－3mol·L－1·s－1B
【解析】
【分析】
（1）从图象分析，随反应时间的延长，各物质的浓度不再不变，且反应物没有完全反应，是可逆反应，根据一氧化氮物质的量的变化知，该反应向正反应方向移动，则二氧化氮的物质的量在不断增大，且同一时间段内，一氧化氮减少的物质的量等于二氧化氮增加的物质的量；
（2）根据△v=
计算一氧化氮的反应速率，再结合同一化学反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氧气的反应速率；
（3）化学平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变。
【详解】
（1）从图象分析，随反应时间的延长，各物质的浓度不再不变，且反应物没有完全反应，所以反应为可逆反应，根据一氧化氮物质的量的变化知，该反应向正反应方向移动，则二氧化氮的物质的量在不断增大，且同一时间段内，一氧化氮减少的物质的量等于二氧化氮增加的物质的量，所以表示NO2的变化的曲线是b；
故答案为：
b；
（2）0∼2s内v（NO）=
=0.0030mol/（L.min），同一化学反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以氧气的反应速率为0.0015mol/（L⋅s）；
故答案为：
0.0015mol/（L⋅s）；
（3）A.反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v（NO2）＝2v（O2）为正反应速率之比，不能说明正逆反应速率相同，无法判断正逆反应速率是否相等，故A错误；
B.反应前后气体体积不同，压强不变说明正逆反应速率相等，各组分浓度不变，故B正确；
C.恒容容器，反应物生成物都是气体质量不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D.恒容容器，反应物生成物都是气体质量不变，体积不变，所以密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故选B；
故答案为：
B。
9．
（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
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