2025年湖北高考化学一轮专练——反应原理综合题

2025湖北高考一轮专练——反应原理综合题 1．（2024·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测）聚丙烯简称 PP，是一种应用非常广泛的有机合成高分子材料，其单体丙烯可以通过丙烷催化剂脱氢制备。 已知： C3H8 g  C3H6 g H2 gΔH Kp 853K 0.199kPa Kp 893K 0.450kPa (1) H 0(填“>”、“<”或“=”)，该反应在 (填“高温”或“低温”)更容易自发进行。 (2) 已知v正 k正pC3H8 、v逆 k逆 pC3H6 pH2 ，其中k正 、k逆 为速率常数。883K ，100kPa 时， ( 正 逆 3 8 正 )k 6.0min1, k 15.0kPa1 min1 ，在容器中投入一定量的C H ，反应达到平衡时， v 。 ( 160.64 )( 12.8, 251 15.8) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 (3) 已知速率常数 k 与温度 T 的关系可表示为： lgk R 8.3103kJ mol1 K1 ，A 为常数。 Ea 2.3RT lgA 。其中Ea 为反应活化能， ①丙烷脱氢速率常数lgk 与 1 的图像如图 1 所示，则可通过斜率计算 。 T ②800K 时，其他条件不变，使用某催化剂使丙烷脱氢反应的总活化能降低了15.272kJ mol1 ，则反应速率变为原 来的 倍。 v(有催化剂) ③若催化剂能降低相同的活化能，当温度越 (填“高”或“低”)时， v(无催化剂) 越大。 (4) “丙烷催化脱氢膜反应器”的原理如图 2 所示。在一定压强下，该装置采用 措施提高了C3H8 的转化率。 (5) 丙烷催化氧化也是制备丙烯的常见方法，下图为两种催化剂(甲采用碳基催化剂，乙采用钒系催化剂)催化氧化丙烷的机理。 下列说法正确的是 。 A. 每步反应都是氧化还原反应 B. 两种催化剂都可防止丙烯进一步被氧化 C．碳基催化剂的活性温度低 D．若用18 O2 参与反应，最终两种催化剂中都含有18 O 2．（2024·湖北·校联考模拟预测）中央工作会议强调“加快新能源、绿色低碳等前沿技术研发和应用推广”，CO2 甲 烷化是目前研究的热点方向之一，在环境保护方面显示出较大潜力。其主要反应如下： 反应 I： CO2 g 4H2 g  CH4 g 2H2Og ΔH1 反应Ⅱ： CO2 g H2 g  COg H2Og H 2 0 回答下列问题： (1) ( f m ) H 为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定相态的单质生成1mol 该物质的焓变。反应 I 的反应热 H1 ，温度越高，反应 I 正向自发趋势越 (填“大”或“小”)。 物质 CO2 H2 CH4 H2O H kJ mol1 f m 393.5 0 74.8 241.8 (2) 将一定量的CO2 和H2 的混合气体充入密闭容器中，反应相同的时间， c CO2 、v正 CO2 与温度的关系如下图所示，400℃之后c CO2 降低，但速率仍然增大可能的原因是 。 (3) 向恒压密闭装置中充入5mol CO2 和20mol H2 ，不同温度下同时发生反应 I 和反应Ⅱ，达到平衡时其中两种含碳物质的物质的量n X 与温度 T 的关系如图所示。图中缺少 (填含碳物质的分子式)的变化曲线，随温度升高该物质的变化趋势为 ，800℃时， CH4 的选择性为 。(已知： CH4 的选择性 = ×100％) (4) 在酸性条件下可采用电解法还原CO2 制CH4 。阴极的电极反应式： 。 3．（2024·湖北武汉·湖北省武昌实验中学校考模拟预测）除去废水中 Cr(VI)的方法有多种。请按要求回答下列问题。 (1) 室温下，含 Cr(VI)的微粒在水溶液中存在如下平衡： ( 4 )H2CrO4(aq) ����H+(aq)+HCrO (aq) ∆H1 HCrO(aq) �� H+(aq)+CrO 2 (aq) ∆H2 2HCrO(aq) �� Cr2O 2 (aq)+H2O(l) ∆H3 ①室温下，反应 2CrO 2 (aq)+2H+(aq) �� Cr2O 2 (aq)+H2O(l)的∆H= (用含∆H1、∆H2 或∆H3 的代数式表示)。 ( 7 )②室温下，初始浓度为 1.0mol•L-1 的 Na2CrO4 溶液中 c(Cr2O 2 )随 c(H+)的变化如图所示。 根据 A 点数据计算反应 2CrO 2 +2H+ �� Cr2O 2 +H2O 的 K= ，下列关于该反应的说法不正确的 是 。 A. 加水稀释，平衡右移，K 值增大 B. ( 4 )若达到 A 点的时间为 5s，则 v(CrO 2 )=0.1mol•L-1•s-1 C. ( 4 )若升高温度，溶液中 CrO 2 的平衡转化率减小，则该反应的∆H＞0 (2) NaHSO3 与熟石灰除 Cr(VI)法：向酸性废水中加入 NaHSO3，再加入熟石灰，使 Cr3+沉淀。 ①实验中的 NaHSO3 作用是 。 ②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图 1 所示。当 pH＞12 时，Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为 。 (3) 微生物法： ①用硫酸盐还原菌(SRB)处理含 Cr(VI)废水时，Cr(VI)去除率随温度的变化如图 2 所示。55℃时，Cr(VI)的去除率很低的原因是 。 ②水体中，Fe 合金在 SRB 存在条件下腐蚀的机理如图 3 所示。Fe 腐蚀后生成 FeS 的过程可描述为：Fe 失去电子转化为 Fe2+，H2O 得到电子转化为 H， 。 4．（2024·湖北荆州·沙市中学校考模拟预测）氮及其化合物在工农业生产中有着重要应用，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。 I. 一定条件下，用CH4 催化还原可消除 NO 污染。 已知：① CH4 g 2NO2 g  N2 g CO2 g 2H2Og H 865.0 kJ mol1 ② 2NOg O2 g  2NO2 g H 112.5 kJ mol1 (1) N2 和O2 完全反应，每生成 2.24L(标准状况)NO 时，吸收 8.9kJ 的热量；则 CH4 g 4NOg  2N2 g CO2 g+2H2Og ∆H= kJ·mol-1。 (2) 将 2mol NO(g)、1molO2 (g)和 1mol He(g)通入反应器，在温度 T、压强 p 条件下进行反应②和 2NO2 g  N2O4 g 。平衡时，若O2 、NO2 与N2O4 三者的物质的量相等，则 NO 转化率为 ，反应②平 衡常数 Kp (用含 p 的代数式表示，不考虑N2O4 )。 II. 汽车尾气中的氮氧化物可利用如下反应处理：2NO g 2COg  N2 g 2CO2 g H 746.8 kJ mol1 ， 实验测得， v k c2 NO c2 CO ， v k c N c2 CO ( k 、k 为速率常数，只与温度有关)。 (3) 达到平衡后，仅升高温度，k 正增大的倍数 (填“>”“<”或“=”)k 逆增大的倍数。 III. 近年来，低温等离子技术是在高压放电下，O2 产生 O*自由基，O*自由基将 NO 氧化为 NO2 后，再用 Na2CO3溶液吸收，达到消除 NO 的目的。实验室将模拟气(N2、O2、NO)以一定流速通入低温等离子体装置，实验装置如图所示。 (4) 等离子体技术在低温条件下可提高 NO 的转化率，原因是 。 (5) 其他条件相同，等离子体的电功率与 NO 的转化率关系如图所示，当电功率为 30W 时，NO 转化率达到最大的原因可能是 。 IV. 一种隔膜电化学法可处理燃煤烟气中的 NO，装置如图所示。 (6) 阴极区的电极反应式为 。 5．（2024·湖北黄冈·黄冈中学校考三模）中国提出力争于 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和，因此 CO2 的捕集和利用成了研究的重点。 (1) 以金属钌作催化剂，可以从空气中捕获 CO2 直接转化为甲醇，这是实现碳中和的一种技术，其转化原理如图所示。该过程的总反应为 。第 1 步生成高分子产物的分子式 。 (2) I．CH4-CO2 催化重整对温室气体的减排具有重要意义，某温度下在体积为 2L 的容器中加入 3mol CH4、3 mol CO2 以及催化剂，同时进行反应： ①CH4(g)+CO2(g)  2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247kJ·mol-1 ②CO2(g)+H2(g)  CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol-1 达到平衡时测得出现水蒸气的质量为 9g，容器内 CO 物质的量为 1.5mol，则 CO2 的转化率是 (保留 2 位有效数字)；反应①平衡常数为 (保留 2 位有效数字)。 II．CH4 还原能力(R)可衡量 CO2 Δn(CO2) ( 4 )转化效率， R= Δn(CH ) (同一时段内 CO2 与 CH4 的物质的量变化量之比)。 ①常压下 CH4 和 CO2 按物质的量之比 1：3 投料，某一时段内 CH4 和 CO2 的转化率随温度变化如图 1，请在图 2 中画出 400~1000℃之间 R 的变化趋势，并标明 1000℃时 R 值。 ②催化剂 X 可改变 R 值，另一时段内 CH4 转化率、R 值随温度变化如下表： 温度／℃ 480 500 520 550 CH4 转化率/％ 11.5 20.2 34.8 46.9 R 2.6 2.4 2.1 1.8 若温度越低时，含氢产物中 (填写物质的分子式)占比越高 (3) 已知反应：CO2(g)+H2(g)  CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.0 kJ·mol-1。研究表明，CO 催化变换反应的速率方程为 v= x(CO2) c(H 2) ( K )k[c(CO)c(H2O)- p ]，式中 x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示特定转化率各组分下物质的量分数。 Kp 为平衡常数，k 为反应的速率常数，温度升高时 k 值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时，CO 催化变换反应的 Kp (填“增大”“减小”或“不变”)。根据速率方程分析，T>Tm 时 v 逐渐减小的原因是 。 6．（2024·湖北黄冈·黄冈中学校考三模）光催化反应和光催化剂是化学反应重点研究领域 I.光催化剂 Ag3PO4 的制备 在避光条件下，将 Na2HPO4 溶液滴加到 AgNO3 溶液中，持续搅拌 6h；抽滤，于 60℃下真空干燥 12h，即得到 Ag3PO4。 (1) 制备的反应化学方程式为 (2) 避光的原因是 (3) 实验中选择 Na2HPO4 溶液，而不选择 NaH2PO4 溶液作为沉淀剂的理由是 II.催化性能研究 实验时分别用 Ag3PO4 和 WO3 单独作为催化剂，以及 Ag3PO4 和 WO3 复合物作为催化剂(Ag3PO4 质量分数用 AW 表示)，取等量催化剂催化盐酸四环素(TC)分解浓度变化和实验装置如图。 (4) 冷凝管 2 的冷凝水应从 口通入，冷凝管的作用为 (5) 该实验条件下催化效果最优催化剂是 III.光催化机理研究 已知：在光的作用下催化剂的价带(VB)电子(e-) (6) ( 2 )使用最优催化剂时 TC 最主要被 (填“·OH”“O ”或者“h+”)降解 (7) 产生羟基自由基(·OH)的反应方程式为 7．（2024·湖北·华中师大一附中校联考模拟预测）研究发现：采用不同的催化剂，CO2 和H2 可发生两个平行反应，分别生成CH3OH 和 CO。反应的热化学方程式如下。 ① CO2 g 3H2 g  CH3OHg H2Og H1 0 ② CO2 g H2 g  COg H2Og H 2 0 某实验室控制CO2 和H2 初始投料比为 1∶2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据。 T/K 催化剂 CO2 转化率/% 甲醇选择性／％ 500 催化剂 1 12 42 500 催化剂 2 11 73 600 催化剂 1 15 39 600 催化剂 2 12 72 已知：甲醇选择性指转化的CO2 中生成甲醇的百分比。回答下列问题： (1) 已知：a． CO2 和H2 的标准燃烧热分别为ΔH3 a kJ⋅ mol-1 和ΔH4 b kJ⋅ mol-1； b． H2O l H2O g ΔH5 c kJ⋅ mol-1。 不考虑温度对H 的影响，反应②的ΔH2 kJ⋅ mol-1(用含 a、b、c 的代数式表示)。 (2) 为了提高CO2 转化为CH3OH 的平衡转化率，下列可采取的措施有 (填标号)。 A. 使用催化剂 1 B．使用催化剂 2 C．升高反应温度 D．投料比不变，增加反应物的浓度 (3) 在温度为 TK、压强为 101kPa 的条件下，按初始投料比 n CO2 1: 2 加入刚性密闭容器中，反应过程中温度 n H2 保持不变，达平衡时CO2 的转化率为 30%， H2 的转化率为 40%，则反应②的平衡常数 Kp (计算结果保留 2 位有效数字)。 (4) 甲醇碱性燃料电池的原理如图 1 所示。 ①X 电极的电极反应式为 。 ②以该燃料电池为电源给铅酸蓄电池充电，一段时间后铅酸蓄电池的阴极减少了 28.8g，此时理论上消耗甲醇的质量为 g(计算结果保留 2 位有效 ( 试卷第 10 页，共 30 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 数字)。 (5)已知H CO 的 K 4.3107 、K 5.6 1011 ，为了测量某湖水中无机碳含量，量取湖水，酸化后用 N 吹出CO ，2 3 a1 a 2 2 2 再用 NaOH 溶液吸收。向吸收液中滴加 1.0mol⋅ L 1 HCl，生成的V CO2 随V HCl 的变化关系如图 2 所示，则吸收液中阴离子浓度由大到小的顺序为 (用相应的离子符号表示)。 8．（2024·湖北·校联考二模）为促进碳中和，科研工作者利用化学链技术将 CO2 转化为燃料 CO，回答下列问题： (1)化学链技术分为两个过程： 过程一：还原器中，低价态金属氧化物(FeO，Ce2O3、NbO2)载氧体将 CO2，还原为 CO，选用 FeO 作还原剂时，可能发生的反应有： 反应 I：3FeO(s)+CO2(g)=Fe3O4(s)+CO(g) ΔH1=-9.8kJ·mol-1反应Ⅱ：6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH2=-189.0kJ·mol-1反应Ⅲ：C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH3 根据盖斯定理，计算ΔH3= kJ·mol-1。 过程二：再生反应器中，可能发生以下两种路径(仅表示转化过程)：直接再生：MOy→MOx+O2 间接再生：MOy+C→MOx+CO 压强 101kPa 下，不同金属氧化物直接再生路径和间接再生路径的ΔG 随温度变化如图 1 和图 2 所示，则在研究温度内，直接再生路径不可行的主要原因是 。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 (2)间接再生时，化学平衡常数随温度变化见图 3，则间接再生反应均为 (填“吸热”或“放热”)反应，根据图 3，化学链技术将 CO2 还原为 CO 的最优载氧体系为 Fe3O4/FeO，其主要原因是 。 (3)为确定过程一的最佳反应温度，在还原器中按 n(FeO)：n(CO2)=3：1 投料，达平衡时各组分的物质的量如图 4 所示。 ①结合(1)中过程一的反应分析，800℃之前，n(CO))随温度升高而增大的原因是 。 ②800℃之后的高温条件下，n(CO2)和 n(CO)趋于稳定，说明温度对反应 I、Ⅱ、Ⅲ的平衡影响不大，但 n(FeO)仍在增大，则主要发生的化学方程式为 。 ③800℃达平衡时，容器内总压为 pkPa．n(CO2)=0.66mol。n(CO)=0.33mol，则消碳反应 C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数 Kp= kPa(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 9．（2024·湖北武汉·统考模拟预测）低碳烯烃是基础有机化工原料，工业上可利用合成气直接或间接制取。主要反应方程式如下。 间接制取低碳烯烃：CO(g)+2H2(g)  CH3OH(l) △H1=-116kJ•mol-1 2CH3OH(l)  C2H4(g)+2H2O(l) △H2=-35kJ•mol-1 直接制取低碳烯烃：2CO(g)+4H2(g)  C2H4(g)+2H2O(g) △H3 回答下列问题： (1) 已知 H2O(g)  H2O(l) △H=-44kJ•mol-1，则△H3= kJ/mol。 (2) 将 N2、CO 和 H2 以体积比为 1：1：2 充入密闭容器中直接制取乙烯，CO 的平衡转化率与温度的关系如图 1 所示，则 P1 P2(填“＞”“＜”或“=”)，M 点的正反应速率 N 点的逆反应速率(填“＞”“＜”或“=”)。在 500K，压强为 P1 的条件下，该反应的 Kp= (列出计算式)。 (3) 已知反应空速是指一定条件下，单位时间单位体积(或质量)催化剂处理的气体量。在常压、450℃，n(CO)：n(H2) 为 1：2 的条件下，利用合成气直接制取乙烯。反应空速对 CO 转化率和乙烯选择性[选择性 = n(C2 H4 ) n(C2 H4 )+n(C2 H6 ) ×100%]的影响如图 2 所示。随着反应空速的增加，乙烯的选择性先升高后降低的原因 是 。 (4) 利用合成气制取低碳烯烃时，需使合成气吸附在催化剂表面的活性位点上。研究发现催化剂晶体的颗粒越小，催化效果越好，其理由是 。 (5) Ga2O3 是工业上利用合成气制低碳烯烃的催化剂，其晶体结构单元如图 3 所示(O2-之间紧密堆积，Ga3+位于 O2-形成的空隙中且未画出)，其中 O2-半径为 anm，晶体结构单元的高为 bnm。已知阿伏加德罗常数的值为 NA，则 Ga2O3 晶体的摩尔体积 Vm= m3/mol。 10．（2024·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测） H2 和CH3OH 都是重要的能源物质， CO2 催化加氢合成甲醇是一种有效利用氢气且减少温室气体CO2 排放的方法。 (1) 通过计算机分析，我们可从势能图认识CO2 加氢制甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径，如图所示， 下列说法正确的是 。 ①甲酸盐路径的决速步是HCOO* H* H COO* 2 ②不考虑H COH* ，两种路径中产生的含碳中间体种类均有 5 种3 ③该反应的活化能Ea 正<Ea 逆 ④催化剂相同，使用不同的载体也可改变反应历程 (2) CO2 催化加氢合成甲醇的过程中会发生副反应。 副反应Ⅰ： CO2 g H2 g  CO g H2O g ΔH 41.2 kJ mol 1 副反应Ⅱ： 2CO2 g 6H2 g  CH3OCH3 g 3H2Og1 ΔH 122.5 kJ mol1 主反应为CO2 g 3H2 g  CH3OHg H2Og2 ΔH 49.5 kJ mol1 CH3OH的选择性初始 CH3OH的物质的量反应的CO2的物质的量 100%3 CO 的转化率= n CO2 -n CO2 平衡 100% 2 n CO2 初始 ①一定条件下，在固定容积的容器中通入 1mol CO2 和 3mol H2 发生上述反应，初始压强为 p，达到平衡时，容 器中CH3OH 的物质的量为 a mol， CH3OH 物质的量为 b mol， H2 的转化率为α，则CH3OH 的选择性为 。 主反应的平衡常数Kp 为 (用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数)。 ②控制CO2 和H2 初始投料比为 1：3 时，温度对CO2 平衡转化率及甲醇和 CO 的产率的影响如图所示，则在 250℃ 以上，升高温度CO2 的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是 。为增大CH3OH 的产率，可采用的方法是 (填一项即可)。 (3)在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应CO2 g H2 g  CO g H2O g 控制CO2 和H2 初始投料比为 1：1 时，在不同温度下T1 、T2 、T3 ，达到平衡后， CO2 的转化率分别为 50%、60%、75%，已知反应速率 v=v正-v逆=k 正x CO 2 x H 2 -k 逆x CO x H 2O ，k正 、k逆 分别为正、逆向反应速率常数，x 为物质的量分数。k正 -k逆最大的是温度 (填“ T1 ”、“ T2 ”或“ T3 ”，右同)， v逆最大的是 。 11．（2024·湖北荆门·荆门市龙泉中学校联考二模）工业烟气中常含有 NOx(NO、NO2)。用 NaClO 溶液将 NOx 氧化为NO- ，实现烟气中 NOx 的脱除。3 (1) NOx 在大气中会形成酸雨。形成酸雨的过程中，NO 表现 性。 (2) 向 NaClO 溶液中加入硫酸，研究初始 pH 对 NOx 脱除率的影响，结果如下。 已知：NOx 脱除率= 脱除前n(NOx )-脱除后n(NOx ) ×100% 脱除前n(NOx ) ①不用盐酸调节 NaClO 溶液初始 pH 的原因是 。 ②将 pH=3.5 时 NaClO 溶液脱除 NO 的离子方程式(可．逆．)为 。 ③pH<5.5 时，分析 NOx 脱除率随溶液初始 pH 升高而增大的可能原因： 。 (3) 用 CrO3 分别将脱除前后的 NOx 全部转化为 NO2，并用库仑仪测定 NO2 的量，可计算 NOx 脱除率。库仑仪工作的原理和装置如下： cI2 检测前，电解质溶液中的 cI- 保持定值时，电解池不工作。NO2 进入电解池后与 I-反应，库仑仪便立即自动进行 cI2 电解到 cI- 又回到原定值，测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求出 NO2 的物质的量。 ①NO2 在电解池中被 I-还原为 NO 的离子方程式为 。 ②将脱除前、后等体积的烟气分别用上述装置进行测定，电解时转移电子的物质的量分别为 amol、bmol。NOx 脱除率是 。 需进行校正。 12．（2024·湖北荆门·荆门市龙泉中学校联考二模）金属钇(Y)具有重要的国防价值，但因过度开采已濒临枯竭。通过硫酸浸泡深海磷灰石矿，可以得到 Y3+的浸出液： 表 1.浸出液成分 Al3+ Fe3+ Ca2+ PO3- 4 Mg2+ Mn2+ Y3+ 浓度/(mg•L-1) 7670 9460 550 640 5600 1500 70.2 (1) 浸出液可用有机溶剂(HR)进行萃取，实现 Y3+的富集(已知：Y3+与 Fe3+性质相似)，原理如下： Fe3++3HR⇌FeR3+3H+、Y3++3HR⇌YR3+3H+如图 1。 ①用平衡移动原理解释，随 pH 增大，Y3+萃取率增大的原因 。 ②萃取 Y3+时，为使 Y3+萃取率≥50%，杂质离子相对含量尽可能少，结合图 1 分析，萃取时应控制的最佳 pH 为 左右。 (2) 采用“中和沉淀法”和“磷酸法”可以除铁。 中和沉淀法：向浸出液中加入 NaOH 除 Fe3+，去除率如表 2 所示。表 2.Fe3+、Y3+去除率表 终点 pH 去除率/% Fe3+ Y3+ 3.0 87.84 19.86 3.5 92.33 23.63 4.5 99.99 44.52 5.0 99.99 89.04 ①Ksp[Fe(OH)3] Ksp[Y(OH)3](选填“>”或“<”)。 磷酸法：将磷酸(H3PO4：三元弱酸)加入到浸出液中，再加入 Na2CO3 溶液，调 pH 为 2.5，有气泡产生，过滤除去磷酸铁(FePO4)沉淀，滤液中剩余的 Fe3+、Y3+浓度如表 3。 表 3.滤液中 Fe3+、Y3+的浓度 Fe3+ Y3+ 浓度/(mg•L-1) 508 68.9 ②“磷酸法”除铁过程中的离子方程式 。 ③综合分析表 1、表 2、表 3，工业上采用的最佳除铁方法是 (选填“中和沉淀法”或“磷酸法”)。 (3)经“磷酸法”除铁后，用有机溶剂 HR 萃取 Y3+，可通过 (填操作)收集含 Y3+的有机溶液。 (4) 综合分析以上材料，下列说法不合理的是 。 a. 分析图．1 可知，pH 在 0.2～2.0 范围内，有机溶剂中的 Fe3+多于水溶液中的 Fe3+ b. 表 2 中 pH 在 3.0～3.5 范围内，Y3+损失率在 20%左右的原因可能是生成的 Fe(OH)3 对 Y3+的吸附 c. 表 2 中 pH 在 4.5～5.0 范围内，Y3+损失率变大的可能原因：Y3++3OH-=Y(OH)3↓ d. 有机溶剂萃取 Y3+的优点是 Ca2+、Mg2+、Mn2+等金属离子萃取率极低 13．（2024·湖北武汉·统考模拟预测）乙二醇在生产、生活中有着广泛的用途，某传统工艺制取乙二醇所涉及的 反应如下： Ⅰ： COOCH 3 g 2H 2 g  HOCH 2COOCH 32 g CH 3OH g H1=akJ/mol Ⅱ： HOCH2COOCH3 g 2H2 g   CH2OH g CH3OH g2 H2 bkJ/mol Ⅲ： COOCH3 g 4H2 g   CH2OH g 2CH3OH g2 2 ΔH3 回答下列问题： (1) 则ΔH3 = ；该工艺中制备乙二醇的缺点是 (填写 1 点即可)。 (2) 在压强一定的条件下，将COOCH 3 、H2 按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管，同时发生H 0 的反应Ⅰ、反应Ⅲ。测得COOCH 3 的转化率与CH3OOCCH2OH 、HOCH 2CH 2OH 的选择性 2 2 【 n生成 CH 3OOCCH 2OH 或n 生成 HOCH 2CH 2OH 100% 】随温度变化的关系如下图所示： n总转化 COOCH 3 2 ①表示COOCH 3 的转化率随温度变化的曲线是 (填“a”“b”或“c”)。 ③由 X、Y 点可推断反应中n COOCH 3 2 剩余:n HOCH 2CH 2OH 生成 。 (3) 工业生产中，“反应Ⅲ”的体系压强控制在 2.3~2.5MPa 的原因是 。 (4) 在日常生活中乙二醇的用途是 。 14．（2024·湖北荆州·统考模拟预测）CO2 也是一种“碳源”，转化为高附加值的燃料或化学品不仅可以解决CO2 的 问题，还可变废为宝得到有用的化学品。CO2 加氢制甲醇是实现这一过程的理想方法之一。 主要发生以下反应：反应 I： CO2 g 3H2 g  CH3OHg H2Og H 53.7 kJ mol1 反应Ⅱ： CO2 g H2 g  COg H2Og1 H 41.2 kJ mol1 反应Ⅲ： COg 2H2 g  CH3OHg2 ΔH3 (1) 已知部分化学键的键能如下表，则 x= kJ mol1 化学键 H-H H-O C-H C-O 键能/( kJ mol1 ) 436 465 413 1076.8 x (2) Fujta 等学者开展了在 Cu/ZnO 催化剂上进行 CO2＋H2 合成甲醇机理的研究。机理如下： ①过程 2 的化学方程式为 ； ②研究表明，过程 3 的活化能小但实际反应速率慢，是速控步骤，导致该步反应速率小的原因可能是 A．温度变化导致活化能增大 B． CO2 的存在削弱了同一吸附位上H2 的吸附 C． H2O对该反应有阻碍作用 D．温度变化导致平衡常数减小 (3) 一定温度下，在容积恒定的密闭容器中充入 amol CO2 (g)和 3amol H2 (g)，起始压强为 P0 在达到平衡，测得容器内的压强为起始的 0.8 倍， H2O (g)的物质的量为 0.6amol。在此条件下， CO2 的转化率= ，反应Ⅲ的平衡常数 Kp (以分压表示，分压=总压×物质的量分数) (4) 甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统可作为电动汽车燃料电池的理想氢 源。系统中的两个反应如下： 主反应： CH3OH g H2Og  CO2 g 3H2 g 副反应： H2 g CO2 g  COg H2Og H1 0 H 2 0 单位时间内， CH3OH 转化率与 CO 生成率随温度的变化如图所示： 升温过程中CH3OH 实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是 ；温度升高，CO 实际反应生成率并没有不断接近平衡状态的生成率，其原因可能是 。 15．（2024·湖北·校联考模拟预测） CO2 的资源化利用有利于碳中和目标的实现。回答下列问题： (1) 将CO2 催化加氢转化为CH3OCH3 是资源化利用的途径之一，适当温度下，在催化剂存在的CO2 加氢反应器中， 主要反应有： ⅰ． CO2 g H2 g  COg H2Og H 41 kJ mol1 K1 1 ⅱ． 2COg 4H2 g  CH3OCH3 g H2Og H 204 kJ mol1 K ⅲ． 2CO2 g 6H2 g  CH3OCH3 g 3H2Og2 2 ΔH3 K3 ① ΔH3 = kJ mol1 ， K3 (用含 K1 、 K2 的式子表示)。 ②将 1mol CO2 、3mol H2 充入 2L 的刚性容器中，测得反应进行到 10min 时， CO2 的转化率与催化剂(X、Y、 Z)、温度(T)间关系如图所示： 则三种催化剂条件下的反应中， T2 温度下活化能最小的是 (填“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”)，a 点对应反应的 v CO2 mol L1 min1 ；转化率b c 的原因可能是 (填选项字母)。 A．b 点平衡后升温平衡逆向移动 B．温度过高导致催化剂 Y 催化活性降低，c 点时反应还没有达到平衡 C．b 点不是平衡态 c 点是平衡态 (2) CO2 与H2 也可用于制备甲醇：CO2 g 3H2 g  CH3OH g H2 Og H 49 kJ mol1 。TK 时，向压强 ①写出能提高CH3OH 产率的两种方法： 。 ② CO 和H 的平衡转化率之比为 ；TK 时，该反应的平衡常数 K MPa2 (以分压表示，分压=总压×气体物质的量分数，保留两位有效数字)。2 2 P 16．（2024·湖北·校联考模拟预测）油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题： (1) 已知下列反应的热化学方程式： 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 ② CS2 g 2H2 g  CH4 g S2 g H 2 81kJ mol1 则反应③ CH4 g 2H2Sg  CS2 g 4H2 g 的ΔH3 = kJ mol1 ：下列叙述中能说明反应③达到平衡状态的是 (填字母)。 A．断裂 2molC—H 的同时生成 1molC=S B．恒容条件下，体系压强不再变化 C．恒容条件下，气体的密度不再变化 D． v正 H2S 2v逆 CS2 (2) 对于上述反应①，在不同温度、压强为 100kPa、进料H2S 的物质的量分数为 0.1%~20%(其余为 Ar)的条件下， H2S 的平衡转化率如图 1 所示。T1 、T2 和T3 的大小关系为 ； H2S 的物质的量分数越大， H2S 的平衡 转化率越小的原因是 。 (3) 上述反应①和③的G 随温度的变化如图 2 所示，已知G RT ln K (R 为常数，T 为温度，K 为平衡常数)，则在 1000K 时，反应的自发趋势：① ③(选填“>”“<”或“=”)。在 1000K、100kPa 条件下， n H2S : n CH4 : n Ar 3 : 2 :15 的混合气发生反应，达到平衡时n CS2 : n H2 1: 4 ， n S2 接近于 0，其原因是 。 (4) 在 1000K、100kPa 条件下，n H2S : n CH4 : n Ar 3 : 3 : 2 的混合气发生反应，上述反应③达到平衡时，CS2 的分压与H2S 的分压相同。则反应③的 Kp 。 17．（2024·湖北·襄阳四中校考模拟预测）异丁烯( C4 H8 )是一种重要的化工原料，利用异丁烷( C4H10 )催化脱氢制备。回答下列问题： (1) 已知C4H10 、C4 H8 和H2 的燃烧热H 如下表所示： 物质 C4H10 C4 H8 H2 ΔH kJ mol1 -2877 -2718 -286 则异丁烷催化脱氢反应C4 H10 g   C4 H8 g H2 g 的ΔH= kJ mol1 。有利于提高异丁烷平衡转化率的条件是 (填标号)。 a．高温低压 B．高温高压 C．低温高压 D．低温低压 (2) 在温度和压强相同条件下，相同流速的异丁烷通过不同的催化剂反应相同的时间，异丁烷的转化率与异丁烯 异丁烯的物质的量 的选择性［选择性= 异丁烷转化的物质的量 ］如下表所示，则催化剂催化效果最好的是 。 催化剂的种类 异丁烷的转化率/% 异丁烯的选择性/% a 35% 90% b 50% 65% c 44% 75% (3) 在温度和压强相同条件下，不同流速的异丁烷通过催化剂反应相同的时间，异丁烷的转化率随着流速的增大而减小，其原因可能是 。 (4) 在高温条件下，异丁烷容易发生裂解产生积碳，沉积在催化剂的表面导致异丁烯的产率降低。若在相同条件下，向反应体系中通入CO2 ，异丁烯的产率会提高，请利用方程式说明原因 。 (5) 在一定温度 T℃和压强 p 条件下，假设异丁烷脱氢只发生副反应：C4H10 g  C2H4 g C2H6 g ；达到平衡时，异丁烷的转化率为 80%，异丁烯的分压是乙烯分压的 3 倍，则异丁烯的选择性为 ；异丁烷催化脱氢制异丁烯反应的K p 。 18．（2024·湖北·校联考模拟预测）氨气在农业和国防工业都有很重要的作用，历史上诺贝尔奖曾经有三次颁给研究合成氨的科学家。 (1) 反应的能量变化如图所示。则 N2(g)与 H2(g)制备 NH3(1)的热化学方程式为 。 (2) 关于合成氨工艺的理解，下列正确的是 。 A. 合成氨工业常采用的反应温度为 400～500℃左右，可用勒夏特列原理解释 B．使用更高效的催化剂，可以提高平衡时 NH3 的量 C. 合成氨工业采用 10MPa～30MPa，是因常压下 N2 和 H2 的转化率不高 D. 用铜氨溶液处理原料气中 CO 杂质的反应为：[Cu(NH3)2]++CO+NH3 ����[Cu(NH3)3CO]+ ΔH＜0，其适宜的生产条件为低温高压 (3) 恒压密闭容器中，起始时 n(H2)：n(N2)=3：1，不同温度(T)下平衡混合物中 NH3(g)物质的量分数随压强的变化曲线如图所示： ①A 点的温度迅速从 T1 变为 T2，则此时浓度商 Q K(T2)(填“＞”“＜”或“=”)。 ②Kp(B)：Kp(A)= (Kp 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 p2 ③合成氨逆反应速率方程为：v(逆)=k(逆) NH3 ，式中 k(逆)为逆反应的速率常数(只与温度有关)。从 C 点开始减p 3 H2 小压强，平衡发生移动，直至达到新的平衡，v(逆)的变化过程为 。 (4) 电化学法也可合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质，用 Pt−C3N4 作阴极催化剂电解 H2(g)和 N2(g) 合成 NH3 的原理示意图： ①Pt−C3N4 电极反应产生 NH3 的电极反应式 。 ②实验研究表明，当外加电压超过一定值以后，发现阴极产物中氨气的体积分数随着电压的增大而减小，分析其可能原因 。 19．（2024·湖北·统考模拟预测）我国力争于 2030 年前做到碳达峰，2060 年前实现碳中和。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。 I. CO2 在 Pb 催化剂作用下，通过电催化还原为 CO、HCOOH 等物质被认为是一种具有前景的利用 CO2 的方式。 (1) Pb 催化剂中引入 Bi 能够提高它的选择性。Bi 的价电子排布式为 6s26p3，其在元素周期表中的位置为 。 (2) 在 Pb 催化剂表面，CO2 转化为 CO 和 HCOOH 是通过两种平行的反应途径进行的。CO2 还原生成 CO、HCOOH的关键中间体分别为*COOH、HCOO*。Pb 催化剂催化 CO2 转化为 CO 和 HCOOH 的反应历程如图所示。(*表示吸附在催化剂表面) ①写出 CO2 在酸性介质中电催化还原为 HCOOH 的电极反应式 。 ②产物的选择性是由催化剂对两种关键中间体的结合强度决定的。在 Pb 催化剂表面更利于生成 II. CH4 与 CO2 重整是 CO2 再利用的研究热点之一，该重整反应体系主要涉及以下反应：反应①：CH4(g)+CO2(g)  2CO(g)+2H2(g) ΔH1 反应②：CO2(g)+H2(g)  CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1 反应③：2CO(g)  CO2(g)+C(s) ΔH3=-172.5kJ·mol-1 (3) 已知 25℃时，CH4、CO 和 H2 的燃烧热分别为 890 kJ·mol-1、283kJ·mol-1 和 285.8kJ·mol-1 则ΔH1= 。 (4) 1.01×105 Pa 下，将 n(CO2)：n(CH4)=1：1 的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中 CH4 和 CO2 的平衡转化率如图所示。 ①800℃时 CO2 的平衡转化率远大于 600℃时 CO2 的平衡转化率，其原因是 。 Δn(CO2) ②CH4 的还原能力(R)可用于衡量 CO2 的转化效率，R= Δn(CH ) (平衡时 CO2 与 CH4 的物质的量变化量之比)。4 600℃时，R= ；随温度的升高，R 变化趋势为 (填“增大”、“减小”、“先减小后增大”)。 20．（2024·湖北·武汉二中校联考二模）汽车尾气中含有CO、NO、NO 2 等大气污染物，可发生以下反应： ① NO g COg NOg CO gΔS 13.2JK1 mol1 2 2 1 ② 2NOg 2COg N g 2CO gΔS 197.8JK1 mol12 2 2 ③ 2NO2 g 4COg N2 g 4CO2 gΔS3 (1) 已知G H TS ，(忽略H、S随温度的影响)，则S3 = J mol1 K 。 (2) 反应①的平衡常数lgKp  1 的关系如图 1： T 反应①为 (填“吸热”或“放热”)反应；温度为tK 下，向恒容密闭容器中加入1mol COg 和 1mol NO2 g (若只发生反应①)，测得起始压强为20 kPa ，达到平衡时， NO2 的转化率为 ； NO 的分压为 kPa 。 (3) 向体积均为1L 的容器中加入2mol COg 和2mol NOg (若只发生反应②)，其中甲为绝热恒容，乙为恒温恒 容，两容器中压强随时间变化曲线如图 2： ①甲容器中，开始压强增大的原因是 ②c 点的逆反应速率大于 b 点的逆反应速率的原因是 ③c 点对应的平衡常数 d 点对应的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。 21．（2024·湖北·统考二模）氨气是现代工业、农业生产最基础的化工原料之一、 I. 传统的“哈伯法”反应原理为： N2 (g) 3H2 (g)  2NH3 (g) ΔH 92.4kJ / mol ΔS 200J / (K mol) (1) 上述反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。 (2) “哈伯法”合成氨的工业条件为 400~500℃、10~30MPa，是综合考虑了 因素(至少写两点)。 (3) t℃时向 2L 的某刚性容器中充入1molN 和3molH 。已知平衡时体系中 NH 的体积占比为 3 ，则该反应的平衡 常数K 。 II. “哈伯法”的原料H2 来自于化石燃料，该过程会产生大量温室气体CO2 。近年来有科学家提出通过电解氮气和水来合成氨气(NRR 反应)。 (4) 一种常温常压下 NRR 反应的装置如图所示，请写出阴极的电极反应方程式： 。 (5) 下表为不同电压下进行电解时Mo2C / C 电极表面的气体产生情况(以NH3 为计算值) ①表中NH3 的最大产率= (产率=实际产量/理论产量×100%，常温常压下Vm 24.5L / mol ，结果保留 3 位有效数值) ②较高电压下NH3 的生成速率下降的原因是： 。 电压 V N2 通入速率 mL/min H2 生成速率 mL/min NH3 生成速率 mg/min 0.2 25 0.015 0.51 0.3 25 0.038 0.68 0.4 25 0.095 0.65 0.5 25 0.11 0.52 (6) 如图为Mo2C / C 电极表面“ N2 NH3 ”的可能路径( 表示电极表面)。该过程中会产生两种具有对称结构的副产物，分别为： (填化学式)。 22．（2024·湖北·校联考模拟预测）氨的用途十分广泛，是制造硝酸和氮肥的重要原料。 (1)工业合成氨中，合成塔中每产生 2 molNH3，放出 92.2kJ 热量。 1 mol N-H 键断裂吸收的能量约等于 kJ (2) 一定条件下，在恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量 N2 和 H2 发生反应生成 NH3，下列状态能说明反应达到平衡的是 (填标号)。 A. 容器内压强不变 B．N2 的体积分数不变 C．气体的密度不再改变 D．V 正(N2)=3V 逆(H2) (3) 近期我国科学家为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用 Fe-TiO2-xHy 双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为 495℃时，Fe 的温度为 547℃，而 TiO2-xHy 的温度为 415℃)。结合图示解释该双催化剂的工作原理是 。 (4) 已知合成氨反应的速率方程为：ν=kcα(N2)cβ(H2)c-1(NH3)，在合成氨过程中，需要不断分离出氨，可能的原因为 。 (5) 以氨为原料生产尿素的方程式为 2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(1)+H2O(g)。 ①为进一步提高 NH3 的平衡转化率，下列措施能达到目的的是 (填标号)。 A. 增大 CO2 的浓度 B．增大压强 C．及时转移生成的尿素 D．使用更高效的催化剂 ②尿素的合成分两步进行：a.2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(1) ΔH=-117 kJ/mol b.NH2COONH4(1)⇌CO(NH2)2(1)+H2O(g) ΔH=+15 kJ/mol，第一步反应速率快，可判断活化能较大的是 (填 “第一步”或“第二步”)。 ③某实验小组为了模拟工业上合成尿素，在恒温恒容的真空密闭容器中充入一定量的 CO2 和 NH3 发生反应： 2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(1)+H2O(g)，反应过程中混合气体中 NH3 的体积分数如下图所示。 实验测得体系平衡时的压强为 10MPa，计算该反应的平衡常数 Kp= (已知：分压=总压×体积分数)。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$