高考化学压轴题之化学反应与能量(高考题型整理,突破提升)附答案

高考化学压轴题之化学反应与能量(高考题型整理,突破提升)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 H3PO4 4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C+4H2O 152 【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

20CuSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑ PCl5+8OH-=PO43-+5Cl-

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．从本质入手看物质及其能量的变化，可以让我们更加深入的去理解所学知识的内涵及外延应用。对于《原电池》这部分知识也是如此，如图是原电池的基本构造模型：

（1）若a和b的电极材料为Al或Mg。

①若c为稀NaOH溶液时，则a的电极材料为__，该极电极方程式为___。 ②若c为稀H2SO4时，则a的电极材料为___，该极电极方程式为__。 （2）对于原电池的应用，以下说法正确的是__。

A．选择构成原电池两极材料时，必须选择活泼性不同的两种金属材料 B．构成原电池时，负极材料的活泼性一定比正极材料的强 C．构成原电池时，作为负极材料的金属受到保护

D．从能量转化角度去看，如图的氧化还原反应能量变化曲线，则不能够设计原电池

【答案】Al Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O Mg Mg-2e-=Mg2+ D 【解析】 【分析】

(1)原电池中电极由负极经导线流向正极，所以a为负极发生氧化反应，b为正极发生还原反应。 【详解】

(1)①若c为稀NaOH溶液时，电池总反应应为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑，Al被氧化做负极，即a的电极材料为Al，该电极方程式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；

②若c为稀H2SO4时，Mg比Al活泼，所以电池总反应式为Mg+2H+=Mg2++H2↑，Mg被氧化做负极，即a的电极材料为Mg，电极方程式为：Mg-2e-=Mg2+；

(2)A．构成原电池两极材料不一定选择活泼性不同的两种金属材料，可以是活泼性相同的Pt电极、也可以是非金属材料，如燃料原电池的两极材料常选择石墨电极，故A错误； B．碱性原电池中，作为负极的材料的活泼性不一定比正极材料的强，如Al-Mg-NaOH原电池中，活泼金属Mg作正极，Al作负极，故B错误；

C．原电池中正极发生得到电子的还原反应，所以作为正极材料的金属受到保护，而负极材料的金属会加速腐蚀，故C错误；

D．原电池中发生氧化还原反应，会以电能的形式放出能量，所以一般为放热的氧化还原

反应，而图示反应为吸热反应，所以从能量转化角度看，一般不设计成原电池或不能够设计原电池，故D正确； 综上所述选D。 【点睛】

构成原电池的两个电极中并不是较为活泼的金属一定就会做负极，要结合具体的环境去判断发生的总反应，再判断正负极。

3．某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。

根据要求回答相关问题：

（1）甲装置中，通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，该极电极反应式为________；若将KOH溶液换成硫酸溶液，则正极电极反应式为__________________________。

（2）关于乙装置，下列说法正确的是________(填序号)； ①溶液中Na向C极移动

②从C极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝

③反应一段时间后通入适量HCl可恢复到电解前电解质的浓度 ④若标准状况下Fe极产生2.24L气体，则溶液中转移0.2mol电子 该装置中发生的总反应的离子方程式为__________________________。

（3）乙装置中，X为阳离子交换膜，反应一段时间后交换膜左侧溶液中pH____(填“增大”、“减小”或“不变”)；若用饱和MgCl2溶液代替饱和氯化钠溶液，则该装置中发生的总反应______(填“改变”或“不变”)。

（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)，精铜电极上的电极反应式为_______________________________。

【答案】负极 H2-2e+2OH=2H2O O2+4e+4H=2H2O ②③ 2Cl+2H2O+H2↑+Cl2↑ 增大 改变 减小 Cu2++2e-=Cu 【解析】 【分析】

甲池为原电池，氧气发生还原反应，通入氧气的一极为正极，氢气发生还原反应，通入氢气的一极为负极；乙池中Fe电极与负极相连为阴极，石墨电极为阳极；丙池中精铜为阴极，粗铜为阳极。 【详解】

---+

-＋

电解2OH-

(1)氢氧燃料电池中氢气发生还原反应，所以通入氢气的一极为负极，电解质溶液为KOH溶液，所以电极方程式为H2-2e-+2OH-=2H2O；正极为通入氧气的一极，若电解质为硫酸，氧气得电子后会生成水，电极方程式为：O2+4e-+4H+=2H2O； (2)①C极为阳极，电解池中阳离子流向阴极，故错误；

②电解饱和食盐水时阳极上氯离子放电生成氯气，氯气可以使湿润的KI淀粉试纸变蓝，故正确；

③电解饱和食盐水阳极生成氯气，阴极生成氢气，所以反应一段时间后通入适量HCl可恢复到电解前电解质的浓度，故正确； ④电子不能在溶液中转移，故错误； 综上所述答案为②③；

乙装置中右侧阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，左侧阴极反应为水电离的氢离子放电：2H++2e-=H2↑，总反应为2Cl+2H2O

-

电解2OH-+H2↑+Cl2↑；

(3)乙装置中右侧阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，左侧阴极反应为水电离的氢离子放电：2H++2e-=H2↑，水的电离平衡被破坏，电离出更多的氢氧根，X为阳离子交换膜，所以生成的OH-无法迁移到阳极，所以左侧溶液中pH增大；由于Mg2+会与OH-反应生成沉淀，所以总反应发生改变；

(4)丙池中阴极即精铜上发生反应：Cu2++2e-=Cu，而阳极即粗铜上由于由比铜活泼的金属杂质放电，所以转移相同电子数目时，阳极不能生成与阴极消耗的等量的铜离子，所以硫酸铜溶液浓度减小。 【点睛】

第2题第4个选项为易错点，学生要注意审题，电子并不能在溶液中进行专业，不要盲目计算，

4．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 Cu Cu–2e-=Cu2+ BD B 21.6

【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。

5．在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ?mol－1表示。请认真观察图1，然后回答问题。 （1）图中所示反应是________ （填“吸热”或“放热”）反应。

（2）已知拆开1mol H﹣H键、1mol I﹣I、1mol H﹣I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、299kJ。则由1mol氢气和1mol 碘反应生成HI会________ （填“放出”或“吸收”）________ kJ的热量。在化学反应过程中，是将________ 转化为________ 。

（3）某实验小组同学进行如图2的实验，以探究化学反应中的能量变化。实验表明：①中的温度降低，由此判断氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是________ （填“吸热”或“放热”）反应；实验②中，该小组同学在烧杯中加入5mL 1.0mol/L盐酸，再放入用砂纸打磨过的铝条，该反应是________ （填“吸热”或“放热”）反应。 【答案】放热 放出 11 化学能 热能 吸热 放热 【解析】 【分析】 【详解】

(1)依据图象分析反应物的能量大于生成物的能量，反应放热； (2)在反应H2+I2?2HI中，断裂1molH-H键，1molI-I键共吸收的能量为：

1×436kJ+151kJ=587kJ，生成2molHI，共形成2molH-I键，放出的能量为：2×299kJ=598kJ，吸收的能量少，放出的能量多，所以该反应为放热反应，放出的热量为：598kJ-