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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第六章 化学反应与能量 章末综合检测卷
第I 卷（选择题）
一、选择题（每小题3 分，共45 分）
1．（2023·天津·统考一模）胶状液氢(主要成分是
和
)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实
验测得：
时，
完全燃烧生成液态水，放出
热量；
完全燃烧生成液态水和
，放出
的热量。下列热化学方程式的书写中正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】
A．CH4燃烧为放热反应，ΔH<0，A 项错误；
B．1molCH4燃烧放出890.3kJ，反应放热且产生H2O(l)，B 项正确；
C．CH4燃烧产生的H2O(l)，C 项错误；
D．ΔH 单位错误应该为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=−571.6kJ/mol，D 项错误；
故选B。
2．（2023·全国·高三专题练习）下面是丙烷(用
表示)的氯化和溴化反应时的相对能量变化图(已知
)及产率关系。有关说法不正确的是
1
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A．
完全生成
放热
B．
比
稳定
C．以丙烷、卤素、氢氧化钠溶液为原料制备2-丙醇，
优于
D．溴代和氯代第一步都是决速反应
【答案】A
【详解】
A．由图可知，1 个
分子转化成
放热
，则
完全生成
放热
，故A 错误；
B．由图可知，
的能量比
低，则
比
稳定，故B 正确；
C．由题目信息可知，丙烷和Br2发生取代反应时相比和Cl2发生取代反应更加容易生成CH2CH(X)CH3，
CH2CH(X)CH3在NaOH 水溶液中发生水解反应可以得到2-丙醇，则以丙烷、卤素、氢氧化钠溶液为原料制
备2-丙醇，
优于
，故C 正确；
D．由图可知，溴代和氯代第一步反应活化能大于第二步，说明第一步反应速率小于第二步，则溴代和氯
代第一步都是决速反应，故D 正确；
故选A。
3．（2023·全国·高三专题练习）Ar 气氛下，高价态钒镁氧化物晶体作为催化剂进行乙苯脱氢制备苯乙烯，
并将CO2转化为CO，反应机理如图(a)所示；同时采用电解法处理含苯乙烯的废水，其工作原理如图(b)(电
解液是含苯乙烯和硫酸的废水，pH≈ 6)，已知：·OH 具有很强的氧化性。下列说法不正确的是
2
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A．图a 由MgVmOn+1转化为MgVmOn的过程，乙苯发生氧化反应
B．M 连接电源的正极
C．苯乙烯被·OH 氧化的化学方程式为C8H8-40e- +40·OH =8CO2↑+ 24H2O
D．若电路中通过10mol 电子，理论上有26g 苯乙烯(M= 104 g/mol)被氧化成CO2和H2O
【答案】C
【详解】
A．图a 由MgVmOn+1转化为MgVmOn的过程中，X 转化为Y，失氧发生还原反应，则由乙苯
生成苯乙烯
和H2O，得氧发生氧化反应，A 正确；
B．在M 电极，
被·OH 氧化为CO2等，则
失电子发生氧化反应，所以M
极为阳极，连接电源的正极，B 正确；
C．在方程式C8H8-40e- +40·OH =8CO2↑+ 24H2O 中，电荷不守恒，则苯乙烯被·OH 氧化的化学方程式为
C8H8+40·OH =8CO2↑+ 24H2O，C 不正确；
D．1mol
被氧化成CO2和H2O 时，需要失去40mol，若电路中通过10mol 电子，则理论上被氧
化的苯乙烯的物质的量为0.25mol，质量为0.25mol×104 g/mol=26g，D 正确；
故选C。
4．（2023·全国·高三专题练习）某同学利用下列电池装置探究
的氧化性和还原性。电流表显示电子由
铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe 析出，下列分析不正确的是
3
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A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中
B．一段时间后两烧杯溶液中
均增大
C．当两烧杯溶液中
相等时，说明反应已达到平衡状态
D．由A、B 中的现象可知，
还原性小于Fe、氧化性小于
【答案】C
【详解】
该反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，负极为铁单质失电子生成亚铁离子，正极为铁离子得电子生成亚铁离子，据此
分析下列选项。
A．铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐桥中阳离子进入石墨电极溶
液中，A 正确；
B．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上发生的反应为Fe3++e-=Fe2+，两侧均反应生成亚铁离子，故一段时
间后两烧杯溶液中
均增大，故石墨电极溶液中亚铁离子浓度增大，B 正确；
C．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，设两边均为1L 溶液，一段时间后转移电子为
2xmol 时两极溶液中亚铁离子浓度相等，则0.10+x=2x+0.05，得x=0.05，则右边消耗铁离子为0.05mol＜
1mol，则反应仍能继续进行，故不能说明反应达到平衡状态，C 错误；
D．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应中氧化剂为
Fe3+，还原剂为Fe，Fe2+既是氧化产物也是还原产物，故Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+，D 正确；
故答案选C。
5．（2023·山东德州·统考三模）苯和甲醇在催化剂
上反应生成甲苯的计算机模拟反应能线图
如下。下列有关说法正确的是(已知：TS 代表反应过渡态；Int 代表反应中间体。)
4
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A．反应过程中决速步的
为
B．反应过程中不存在
键的形成
C．反应过程中铝元素的化合价发生了变化
D．降低温度能够增大苯的平衡转化率
【答案】D
【详解】
A．Int1 变到Int2 过程的活化能最高，它为决速步骤，ΔH =E 生成物的总能量-E 反应物的总能量=-75.7-（-128.4）
=52.7kJ mol
⋅
−1，A 项错误；
B．反应过程种存在O-H 断裂和形成，B 项错误；
C．反应过程中Al 始终以4 价结构与O 连接，化合价没有发生变化，C 项错误；
D．苯参与的反应为放热过程，降温平衡正向，反应物的转化率提高，D 项正确；
故选D。
6．（2023 春·湖南常德·高三常德市一中校考阶段练习）科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，用于铜
片上镀银，工作原理如图所示。下列说法错误的是
5
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A．a 为负极，电极反应式：H2-2e-+2OH-=2H2O
B．当吸附层a 通入2.24L(标况)氢气时，溶液中有0.2mol 离子透过交换膜
C．离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜
D．电池工作时，m 电极质量逐渐增重
【答案】D
【详解】
由电子流向可知，左边吸附层a 为负极，发生了氧化反应，电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2O，右边吸附层b
为正极，发生了还原反应，电极反应是2H++2e-=H2↑，原电池工作时，电解质溶液中阳离子移向正极，阴
离子移向负极，电池的总反应为H++OH-=H2O，则m 为阳极，p 为阴极；
A．根据图知，吸附层a 上，氢气失电子发生氧化反应，则吸附层a 为负极，氢气失电子和OH-反应生成
H2O，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，故A 正确；
B．吸附层a 的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，标况下2.24L 氢气的物质的量为
，转移0.2mol 电子，则有0.2mol 氢离子透过交换膜，故B 正确；
C．H+在吸附层b 上得电子生成氢气，所以离子交换膜还允许H+通过，可以是阳离子交换膜，
移向吸
附层a 移动，因此也可以是阴离子交换膜，故C 正确；
D．吸附层b 为正极，则m 为阳极，为了在铜片上镀银，则m 电极材料为银，阳极发生氧化反应，Ag 失电
子生成Ag+，m 电极质量逐渐减小，故D 错误；
故选：D。
7．（2023·全国·高三专题练习）标准状态下，气态反应物、生成物及活化分子[A(B)表示“A＋B→产物”
的活化分子]的相对能量如表所示：
物质
6
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相对能量/
91.3
33.2
-296.8
-395.7
0
142.7
237.2
-96.1
下列说法不正确的是
A．
B．
反应不能自发进行
C．相同条件下，
比
速率快
D．1mol
(g)的总键能大于1mol NO(g)总键能
【答案】C
【详解】
A．
ΔH=生成物总能量-反应物总能量=91.3kJ/mol+（-395.7kJ/mol）-
[33.2kJ/mol+（-296.8kJ/mol）]=-40.8kJ/mol，故A 正确；
B．
H=生成物总能量-反应物总能量=+285.4kJ/mol＞0，且
S＜0，则任何温度下
H-T
S＞0，即反应
不能自发进行，故B 正确；
C．反应
的活化能=活化分子能量-反应物总能量=-96.1kJ/mol-
（-296.8kJ/mol+142.7kJ/mol）=58kJ/mol，反应
的活化能为237.2kJ/mol-
（91.3kJ/mol+142.7kJ/mol）=3.2kJ/mol＜58kJ/mol，反应的活化能越高，反应速率越慢，则相同条件下，
比
速率慢，故C 错误；
D．反应
ΔH=生成物总能量-反应物总能量=2×33.2kJ/mol-2×91.3kJ/mol-0kJ/
mol=-116.2kJ/mol，为放热反应，焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，则该反应反应物总键能＜生成物
总键能，即1molNO(g)和0.5molO2总键能＜1molNO2(g)的总键能，所以1molNO2(g)的总键能大于
1molNO(g)总键能，故D 正确；
故选：C。
8．（2023 秋·山东青岛·高三统考期末）催化剂
可以光降解2﹣萘酚，将其处理成无害
物，装置如图。下列说法错误的是
7
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A．b 极电势高于a 极
B．该装置将光能和化学能转化为电能
C．工作时，
从正极迁移到负极
D．工作时的负极发生反应：
-46e-+23O2-=10CO2↑+4H2O
【答案】A
【详解】
由图可知该装置是将光能和化学能转化为电能的装置，属于原电池，a 极是氧气得到电子生成
，所以a
极为正极，b 为负极，负极是2-萘酚与
在光照和催化剂作用下发生氧化反应生成二氧化碳和水。
A．正极的电势高于负极，所以a 极电势高于b 极，故A 错误；
B．该装置属于原电池，且光也参与了反应，所以是光能和化学能转化为电能，故B 正确；
C．原电池工作时，阴离子从正极迁移到负极，故C 正确；
D．负极发生的反应为：
-46e-+23O2-=10CO2↑+4H2O，故D 正确；
故选A。
9．（2023·全国·高三专题练习）下列关于热化学反应的描述正确的是
A．已知
，用含
的稀溶液与稀盐酸反应测出的
中和反应反应热为
B．
的燃烧热
，则反应
的
C．
甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
8
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D．稀醋酸与稀
溶液反应生成
水，放出
热量
【答案】B
【详解】
A．中和反应反应热是以生成
(1)作为标准的，A 错误；
B．燃烧热是指1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，CO(g)的燃烧热ΔH 是-283.0
kJ·mol－1，则2mol 一氧化碳完全燃烧放出的热量为(2×283.0) kJ·mol－1，所以2CO(g)＋O2(g) =2CO2(g)反应
的ΔH=-(2×283.0) kJ·mol－1，则2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH=+(2×283.0) kJ·mol－1，B 正确；
C．燃烧热是指1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，应为生成液态水而不是气态水放
出的热量，C 错误；
D．醋酸为弱酸，稀释促进醋酸的电离，电离吸热，所以放出的热量小于57.3 kJ 热量，D 错误；
故答案为：B。
10．（2023 春·湖北宜昌·高三统考期中）根据文献，将
和
的混合气体导入石英管反应器热解(一边
进料，另一边出料)，可制得产物
。反应由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行：
Ⅰ.
Ⅱ.
投料按体积之比
，并用
稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得
和
体
积分数如下表：
温度/℃
105
0
1100
1150
(%)
3.6
5.5
8.5
(%)
0.1
0.4
1.8
已知：升高相同温度时，活化能越大的化学反应，其反应速率提高的倍数越大。故由反应原料经两步生成
产物
的反应过程能量示意图为
9
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A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】
反应Ⅰ、反应Ⅱ均是吸热反应，且反应Ⅰ的
更大。在题设温度范围内(其他条件不变)，
的体积分
数随温度升高先升后降。在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，
的体积分数增大；在高温段，随
温度升高；反应Ⅱ消耗
的速率大于反应Ⅰ生成
的速率，
的体积分数减小。升高相同温度时，活
化能越大的化学反应，其反应速率提高的倍数越大。故反应Ⅱ活化能更大。
故选A。
11．（2023·湖北·校联考模拟预测）次磷酸镍[
]主要用于化学镀镍、金属及塑料着色剂等，工
业上利用电解法制备一定量
的工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．a 极接电源正极
B．通电过程中，Ⅳ室溶液中NaOH 浓度增大
C．当电路中有2mol 电子转移时，透过膜a 的离子数目为
D．b 电极上电极反应式为
10
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【答案】C
【详解】
电镀时镀层金属失电子，故a 连接正极，为电解池的阳极，不锈钢连接电源的负极，为阴极；
A．电解中单质镍只有做阳极才能转化为
，选项A 正确；
B．
进入Ⅱ室，Ⅳ室是阴极室，
得电子转化为
、
，由于溶液中阴离子浓度增大，故Ⅲ室
中的
应进入Ⅳ室，导致Ⅳ室溶液中
增大，选项B 正确；
C．电路中转移的电子所带电量应与通过指定膜的离子所带电荷相等，
通过膜a 进入Ⅱ室，离子数目
为
，选项C 错误；
D．
进入Ⅱ室，Ⅳ室是阴极室，
得电子转化为
、
，由于溶液中阴离子浓度增大，故Ⅲ室
中的
应进入Ⅳ室，导致Ⅳ室溶液中
增大，选项D 正确；
答案选C。
12．（2023·全国·高三统考专题练习）N2(g)与H2(g)化合生成NH3(g)的过程能量变化如下图所示，有关说法
正确的是
A．使用催化剂会改变反应的热效应
B．反应的热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)+2bkJ
C．1molN(g)和3molH(g)生成1molNH3(g)时，放出bkJ 热量
D．1molN2(g)和3molH2(g)的能量之和小于2molNH3(g)的能量
【答案】C
【详解】
A．催化剂不会改变反应的热效应，A 错误；
11
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B．根据反应过程的能量变化可知，反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-2(b-a)kJ/mol，B 错
误；
C．从图中可知，1molN(g)和3molH(g)生成1molNH3(g)时，放出bkJ 热量，C 正确；
D．氮气和氢气反应生成氨气，这是一个放热反应，1molN2(g)和3molH2(g)的能量之和大于2molNH3(g)的
能量，D 错误；
故答案选C。
13．（2023·浙江·高三统考专题练习）化学电源在生活中有广泛的应用，各种电池的示意图如下，下列有
关说法正确的是
A．甲：电子由铜片经导线流向锌片
B．乙：负极的电极反应式为
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，使用一段时间锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后电解质溶液的酸性增强，导电能力增大
【答案】C
【详解】
A．活泼金属做负极，所以Zn 为负极，Cu 为正极，电子由锌片经导线流向铜片，A 错误；
B．电解质溶液是KOH 溶液，负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，B 错误；
C．锌筒作负极，发生氧化反应，锌失电子生成Zn2+，使用一段时间锌筒会变薄，C 正确；
D．铅蓄电池放电时，Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，使用一段时间后电解质溶液的酸性增减弱，导电
能力减弱，D 错误；
故答案选C。
14．（2023·全国·高三专题练习）一种电化学法合成甲酸盐和辛腈[CH3(CH2)6CN]的工作原理如图所示。下
列说法不正确的是
12
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A．电极电势：Ni2P 高于In/In2O3-x
B．电解一段时间后，阴极区溶液pH 增大
C．Ni2P 电极的电极方程式：CH3(CH2)7NH2-4e-+4OH-=CH3(CH2)6CN+4H2O
D．标准状况下，33.6LCO2参与反应时Ni2P 电极有0.75mol 辛腈生成
【答案】B
【详解】
由图中
电极上
可知，
发生得电子的还原反应，
电极为阴极，阴极反
应为
，则
电极为阳极，辛胺在阳极发生失电子的氧化反应生成辛腈，阳
极反应为
，阴极与外加电源的负极相接，阳极与外加
电源的正极相接，即A 为电源负极，B 为正极。
A．
电极为阳极，
电极为阴极，A 为电源负极，B 为正极，
高于
，A 项正
确；
B．阴极反应为
，电路中转移2mol 电子，有2mol
移向阳极，则阴极区溶
液的碱性减弱，pH 减小，B 项错误；
C．
电极为阳极，阳极反应为
，C 项正确；
D．阴极反应
，阳极反应
，电子守恒有
，则
，D 项正确；
答案选B。
15．（2023·重庆·重庆南开中学校考三模）将2 mol
和3 mol
置于密闭容器中，在250℃下只发生如
下两个反应：
13
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kJ/mol
kJ/mol
一段时间后，
和
恰好全部消耗，共放出303 kJ 热量。
已知：部分化学键的键能如下表所示
化学键
(ClF 中)
(
中)
键能/(kJ/mol)
157
243
248
X
则X 的值为
A．172
B．202
C．238
D．258
【答案】A
【详解】
根据反应热与键能的关系△H＝∑D（反应物）∑
−
D（生成物），可求出a，以及用x 把b 表示出来，然后
根据化学方程式的计算可解。
根据反应热与键能的关系△H＝∑D（反应物）∑
−
D（生成物），由题意Cl2＋F2═2ClF ΔH1＝akJ/mol；Cl2
＋3F2═2ClF3 ΔH2＝bkJ/mol 可知；ΔH1＝（243＋157−2×248）kJ/mol＝−96kJ/mol，ΔH2＝（243＋
3×157−2×3x）kJ/mol＝（714−6x）kJ/mol，即a＝−96，b＝714−6x，设参与Cl2＋F2═2ClF ΔH1＝akJ/mol 的
氯气物质的量为m，则消耗的氟气也为m，剩下的氯气和氟气正好按Cl2＋3F2═2ClF3 ΔH2＝bkJ/mol 的系数
比反应，即
，解之得，m＝1.5mol，则有1.5mol×（−96kJ/mol）＋0.5mol×（714−6x）kJ/mol＝
303kJ，解之得x＝172，
故答案选A。
第II 卷（非选择题）
二、非选择题（共55 分）
16．（2023 秋·全国·高三专题练习）某化学兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当
闭合该装置的开关时，观察到电流表的指针发生了偏转。
14
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请回答下列问题：
(1)甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH 的电极的电极反应
。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应为
。
(3)当乙池中B 极质量增加10.8 g 时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况)，丙池中
(填“C”或“D”)极析出 g 铜。
(4)若丙池中电极不变，将CuCl2溶液换成MgCl2溶液，开关闭合一段时间后，甲池中溶液的pH 将
(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，丙池中溶液的pH 将 。
【答案】
(1)原电池
(2)阳极
(3)560 D 3.2
(4)减小 不变
【详解】
甲池为甲烷氧气燃料电池，甲醇做负极，氧气做正极，由电极连接可知，A 为阳极，B 为阴极，C 为阳
极，D 为阴极。
（1）甲池为甲烷氧气燃料电池，通入CH3OH 的电极的电极反应：
。
（2）乙池中A(石墨)与电源正极相连，电极的名称为阳极，总反应为
。
（3）当乙池中B 极质量增加10.8 g 时，即生成0.1molAg 时，转移0.1mol 电子，甲池中理论上消耗O2为
0.025mol，体积为560mL(标准状况)，丙池D 极析出0.05molCu，质量为3.2g。
15
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（4）若丙池中电极不变，将CuCl2溶液换成MgCl2溶液，根据丙中总反应
可知，溶液的pH 不变，而甲池中总反应为
，溶液pH 减小。
17．（2023 秋·四川泸州·高三四川省泸县第一中学校考开学考试）工业尾气
对环境和人体健康会产生
严重危害，回收
制备高附加值的硫磺是保护环境和资源利用的有效措施。
已知：
。
回答下列问题：
(1)上述反应中相关键能数据：
化学键
键能
339
436
①反应能自发进行的条件是 ，
。
②在恒温恒容密闭容器中，充入一定量
气体发生上述反应，下列说法正确的是 (填标号)。
A．
的体积分数不再改变，说明该反应达到平衡
B．
与
体积比不再改变，说明该反应达到平衡
C．平衡时向容器中充入情性气体，平衡逆向移动
D．平衡时向容器中充入
和
，再达平衡时，
不变
(2)保持压强恒定为
，向密闭容器中充入
和
(
不参与反应)发生上述反应，
的平衡转化
率
]与通入气体中
、温度
关系如下图所示。
16
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①从反应开始至反应体系分别达到M、N 点状态，平均反应速率较快的是达到 (填“M”或“N”)的
过程。
②相同温度下，
随着
增大而减小，其原因是 。
③
温度下，平衡常数
(要求带单位，结果保留1 位小数)。(提示：
为用压强计算的平衡常
数，分压
总压物质的量分数)
(3)我国科学家设计协同转化装置处理尾气
。为避免硫磺沉积在
极，将氧化吸收和电解过程分开进
行，装置如图所示(电解反应器中，以石墨为电极)。
①
通过质子交换膜移向 (填“
”或“
”)极区。
②协同转化装置实现物质转化的总反应方程式为 。
【答案】
(1)高温下可以自发进行 314.2 AD
(2)M
值越大，等效于增大了H2S 的浓度，但是平衡常数不变，转化率降低
(3)
H2S+CO2
CO+S↓+H2O
17
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【详解】
（1）①反应能自发进行的条件是△H-T
S<0
△
，该反应的△H>0，△S>0，故在高温下可以自发进行，焓变
=反应物键能和-生成物键能和，169.8
=4×339
-2×436
-a
，解得
314.2
。
A
②．该反应为体积增大的反应，
的体积分数不再改变，说明该反应达到平衡，A 正确；
B．
与
体积比始终为2:1，
与
体积比不再改变，不能说明该反应达到平衡，B 错误；
C．平衡时向容器中充入情性气体，各物质浓度不变，平衡不移动，C 错误；
D．K=
，温度不变，平衡常数不变，平衡时向容器中充入
和
，再达平衡时，
不变，D 正确；
故选AD。
（2）①该反应为吸热反应，温度升高，H2S 的转化率增大，故温度T1<T2，温度越高，反应速率越快，从
反应开始至反应体系分别达到M、N 点状态，平均反应速率较块的是达到N 的过程。
②相同温度下，压强恒定，
随着
增大而减小，其原因是
值越大，等效于增大了H2S 的浓度，但
是平衡常数不变，转化率降低。
③
温度下M 点，列出三段式：
平衡常数
=
≈
。
（3）①结合CO2得到电子生成CO，阴极发生还原反应，则X 电极为阴极，Y 电极为阳极，电解池中，阳
离子向阴极移动，则
通过质子交换膜移向
极区。
②协同转化装置实现物质转化的总反应方程式为H2S+CO2
CO+S↓+H2O。
18
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18．（2023·山西·校联考模拟预测）甲烷的直接转化具有较高的经济价值，因此备受科学家关注。回答下
列问题：
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇，合成方法有以下两种：
方法I：
kJ mol
⋅
方法Ⅱ：
已知：
的燃烧热
kJ mol
⋅
；
kJ mol
⋅
。
则
。
(2)某工厂采用(1)中方法I 生产甲醇。在恒温恒压的密闭容器内充入1 mol
、0.5 mol
和0.5 mol
He，测得压强为p MPa，加入合适催化剂后开始反应，测得容器的体积变化如下。
反应时间/min
0
10
20
30
40
50
容器体积/L
4
3.7
3.55
3.45
3.4
3.4
①下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A．单位时间内生成1 mol
的同时生成1 mol
B．平衡常数不再变化
C．容器内
保持不变
D．混合气体的平均摩尔质量不再变化
②
的平衡转化率为 ，该温度下的平衡常数
为
(
为以分压表示
的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(3)北京化工大学某课题组提出了利用光解水产氢过程中形成的活性氧物种活化甲烷直接制甲醇[(1)中方法
Ⅱ]的策略。下列说法正确的是___________(填标号)。
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A．水在光阳极上发生氧化反应生成
B．
生成·OH 自由基是化学反应
C．反应过程中C、H、O 元素化合价均发生改变
D．在25℃、容积为V L 的容器中，适当增大
分压，有助于提高
的生成速率
(4)某大学采用甲烷电催化氧化法制备甲醇，研究发现在NaCl 的碱性电解液中更容易生成
，甲烷在
催化剂上可能的反应机理如下：
i：
ii：
iii：…
iv：
机理iii 为 。阴极的电极反应式为 。
【答案】
(1)+115.4 kJ mol
⋅
(2)AD 60%
(3)ACD
(4)
【详解】
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（1）已知：①
kJ mol
⋅
；②
；③
kJ mol
⋅
；④
kJ mol
⋅
，由盖斯定律可知，反应②=反应①-反应③-反应④，
kJ mol
⋅
。
（2）①A．单位时间内生成1 mol
的同时生成1 mol
，则
，能
说明反应达到平衡状态，A 正确；
B．由于恒温，平衡常数始终不变，不能说明反应达到平衡状态，B 错误；
C．起始充入1 mol
、0.5 mol
，则容器内
始终等于2，不能说明反应达到平衡状态，C 错
误；
D．气体总质量不变，气体总物质的量为变量，因此，混合气体的平均摩尔质量不再变化，能说明反应达
到平衡状态，D 正确；
故选AD。
②根据题意，列出下列三段式进行计算：
N(起始)
mol，n(平衡)
mol。恒温恒压条件下，
，
，解得
，
的平衡转化率
。平衡时混合气
体的总压强=起始时混合气体的总压强
MPa，n（平衡）
mol，平衡时
、
、
的物质
的量分别为0.4 mol、0.2 mol、0.6 mol，平衡时
、
、
的分压分别为
MPa、
MPa、
MPa。该温度下的平衡常数
。
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（3）A．
在光阳极上发生反应生成
，O 元素化合价升高，
发生氧化反应，A 正确；
B．
生成·OH 自由基只有断键没有成键，不是化学反应，B 错误；
C．由示意图中物质转化可知，反应过程中C、H、O 元素化合价均发生改变，C 正确；
D．在25℃、容积为V L 的容器中，适当增大
分压，即相当于增大了反应物的浓度，有助于提高
的生成速率，D 正确；
故选ACD。
（4）由题意iv 中反应物有CH3Cl，推测其为iii 的生成物，又因为
为催化剂，推测其为iii 的
生成物，综上，iii 为
。已知甲烷被氧化，则甲烷一极为
阳极，条件为无氧条件，溶液为碱性，则阴极反应式为
。
19．（2023 秋·重庆万州·高三重庆市万州第二高级中学校考阶段练习）当今世界多国相继规划了碳达峰、
碳中和的时间节点，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。因此，研发二氧化碳的利用技术，将二氧化
碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一、请回答下列问题：
Ⅰ．
耦合乙苯(
)脱氢制备苯乙烯(
)是综合利用
的热点研究领域。制备苯乙
烯涉及的主要反应如下：
i、
ii、
iii、
(1)
。当反应达到平衡时，要提高
的平衡产率，可采取的措施为 (任写
一种)。
(2)在某恒温恒容容器中发生
耦合乙苯(
)脱氢制备苯乙烯(
)的反应，下列能说明
反应达到平衡的是_____(填标号)。
A．容器内压强不再发生变化
B．CO 的百分含量不再发生变化
C．容器内混合气体的密度不再发生变化
D．每消耗
的同时生成
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(3)恒压0.1MPa 下，将原料气配比改为下列三种情况：只有
、
：
(对应曲线3)、
仅发生反应下i、ii，测得
的平衡转
化率与温度的变化关系如图1 所示。
①图中表示原料气配比仅
的曲线是曲线 (填“1”或“2”)。
A
②
点时，
的物质的量分数为0.01，该条件下反应i 的
(分压=总压×物质的量分数)MPa．
Ⅱ．中科院化学所研究出了一种常温常压下通过电化学共还原
和甲醛进行偶联的方法，该方法能够同
时实现甲醛的处理与
的高附加值转化，其工作原理如图2 所示，总反应为
。
(4)电极b 的电极反应式为 ，每生成
，电路中转移的电子数为
。
【答案】
(1)+117.6 升高温度或扩大容器体积(或其他合理答案)
(2)AB
(3)1 0.004
(4)
8
【详解】
（1）方程式i=方程式iii-方程式ii，由盖斯定律可得
；
生成
的正反应为吸热反应，正反应气体的物质的量增大，减小压强、升高温度平衡正向移动
可提高
的平衡产率；
（2）A．反应前后气体的系数不等，恒温恒容下只要反应未达到平衡，压强一定会发生改变，故容器内压
强不再发生变化可说明反应达到平衡，A 正确；
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B．CO 的百分含量不再发生变化说明反应达到了平衡，B 正确；
C．容器内的物质全为气体，故气体的总质量不变，又恒温恒容说明气体的体积也不变，根据
可知气
体的密度始终不变，C 错误；
D．每消耗
的同时一定会生成
，这与平衡无关，D 错误；
故选AB。
（3）投料仅只有
、
时，只发生反应i；当
时，由于总压不变，所以
的分压减小，相当于减压，反应i 正向
移动，
的转化率增大，故图中表示原料气配比仅
的曲线是曲线1；
A 点
的转化率为80%，初始投料
：
，设初始投料为1mol
和10molCO2，则反应消耗的
为0.8mol，平衡后剩余的
为0.2mol，根
据反应i 可知消耗
0.8mol 会生成
0.8mol，根据反应i 和ii 可知，每消耗1mol
，气体的总物质的量增加1mol，现在反应消耗的
为0.8mol，则气体的总物质的量
增加0.8mol，故平衡时气体总的物质的量为1mol+10mol+0.8mol=11.8mol，氢气的物质的量分数为0.01，
其物质的量为0.118mol，由此可知平衡时
、
、H2的物质的量分别为0.2mol、
0.8mol、0.118mol，所以
；
（4）由图可知此装置为电解池，电极b 上发生的反应是H2O 变成氧气，其电极反应式为：
；
由总反应
可看出甲醛和二氧化碳得电子变成乙醇，水中的氢氧根失电
子变成氧气，根据得失电子守恒可知，甲醛和二氧化碳生成1mol 乙醇得电子的数目等于水中的氢氧根生
成2mol 氧气失电子的数目，也即生成
电路中转移的电子数和生成2molO2转移的电子数相
同，为8NA。
20．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如图1 所示，用
作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶
液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。
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①写出燃料电池负极的电极反应式： 。
②若利用该燃料电池作电源，与图1 右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是 极(填“A”或
“B”)；当铁件的质量增加
时，燃料电池中消耗标准状况下氧气的体积为 L。
(2)电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理为通电后
转化为
，然后
将甲醇氧化成
和
(用石墨烯除去
)。现用如图2 所示装置模拟上述过程，则
在阳极的电极反应式为 。除
去甲醇的离子方程式为 。
(3)一种用铅蓄电池进行电絮凝净水装置如图3 所示，回答下列问题：
①装置Ⅰ中Y 电极的电极材料是 (填化学式)，工作时
向 (填“X”或“Y”)电极移动；Y
电极的电极反应式为 。
②装置Ⅱ中
电极的电极反应式为 。
③每消耗
，装置的电流效率为
，则理论上电解池阴极上生成
。
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【答案】
(1)
B 1.12
(2)
(3)
X
、
【详解】
（1）①用
作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气，甲醇失电
子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，通入甲醇的一极为负极，负极的电极反应式为
；
②利用该燃料电池作电源，与题图1 右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件作电解池的阴极，阴极与电
源负极连接，题图1 中与甲醇相连的B 电极是阴极；所以铁件应是B 极；在铁件表面镀铜，当铁件的质量
增加
时，根据
可知转移电子
，燃料电池中消耗氧气的电极反应式为
，依据得失电子守恒，消耗的氧气的物质的量为
，标准状况下氧气的体积
为
；
（2）通电后，
转化为
，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为
；
作氧化剂把水中的甲醇氧化成
和
，自身被还原为
，反应的离子方程式为
；
（3）①由装置Ⅱ中
电极失电子发生的氧化反应知
为阳极、
为阴极，与
相接的铅蓄电池的Y 电
极为正极，电极材料是
；工作时
向负极移动，即
移向X 电极；Y 电极
得电子生成
PbSO4，电极反应式为
。
②装置Ⅱ是电絮凝净水装置，工作时，
转化为
胶体，电极反应式为
；由题图3 知，还发生反应
。
③由
可知消耗
，转移电子的物质的量为
，装置的电流效率为
，
故装置Ⅱ阴极上参与反应的电子为
，该电极反应式为
，即产生
。
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