专题08 化学反应原理综合题(浙江专用)2026年高考化学二模分类汇编
2026-05-10
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内容正文:
专题08 化学反应原理综合题
1.(2026·浙江宁波·二模)与通过催化转化为高附加值化学品是实现“双碳”目标的途径之一。“Chem is try”小组将和按体积比1:3通入恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅱ。
Ⅰ.
Ⅱ.
请回答:
(1)下列关于反应Ⅰ的随温度T的变化趋势正确的是________。
A. B. C. D.
升高温度,________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)实验测得平衡时,部分组分的体积分数-温度曲线如下图所示。
①在下图中画出100~400℃之间的体积分数随温度变化的曲线________;
②和对应的曲线,在700℃之后的趋势变化的原因是________;
(3)反应Ⅱ的一种反应机理如下(其中*表示吸附态):
①
②
③
④________
⑤
⑥
⑦
写出第④步的反应方程式________。
(4)和在一定条件下合成HCOOH。
25℃时,向含有0.1mol的NaOH溶液中逐滴滴加,所得溶液体积为100mL,,该滴加过程中水的电离程度变化情况为________,________(保留2位小数,已知HCOOH的,)。
2.(2026.浙江杭州·二模)硫酸烧渣的主要成分是以及少量的FeO等,是很好的二次资源。在硫酸质量分数为55%、一定温度和相同时间下,加入量与铁元素的浸取率如图1所示。
已知:①是二元弱酸,受热易分解
②三价铁易溶于盐酸,二价铁易溶于硫酸,难溶
③FeS溶于硫酸
Ⅰ.请回答:
(1)当加入量为5%时,下列措施一定能增大Fe元素浸取率的是___________。
A.进一步提高硫酸的浓度
B.进一步提高浸取液的温度
C.在浸取液中添加适量固体
D.在浸取液中添加适量NaCl固体
(2)当加入量大于20%时,铁元素浸取率下降的原因为___________。
(3)当加入的总量一定时,溶液pH值与溶液中Fe(Ⅲ)的分布情况如图2所示,请在图2中画出的分数随pH的变化曲线__________。
(4)在中,一定浓度的溶液的(核磁共振氢谱)如图3所示,其中与的峰面积分别为a和b,则的___________(用a、b列出计算式)。
Ⅱ.浸出铁后的废液中含有,可通过添加氧化剂去除。
(5)已知,在室温下: ,该反应在一天的时间尺度内没有显著发生,原因为___________。
(6)少量将还原为(负离子自由基),使与的氧化还原反应快速进行,涉及的相关基元反应如下:
序号
反应
a
。
b
。
c
d
e
①请按照反应的先后顺序排序___________。
a→___________→___________→___________→b。
②已知体系中还会发生如下两个基元反应
序号
反应
f
g
若与不能快速消耗完,理由为___________。
3.(2026·浙江温州·二模)乙醇是重要的化工原料,可用乙酸甲酯催化加氢制备,反应如下:
主反应:
副反应:
请回答:
(1)主反应能自发进行的条件是___________(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
(2)理论上也可用乙酸乙酯制备乙醇,方程式为 ___________。
(3)将投料比()为的混合气体以一定流速通入装有催化剂(特定物质的量之比的与)的反应管,测得转化率、选择性()、选择性()
随温度的变化如下图示:
①利用制备乙醇最适宜的温度为___________。
A. B. C. D.
②温度高于后,催化剂的活性下降,其原因可能是高温时有机物形成积碳覆盖在催化剂表面和___________(不考虑温度对催化剂的影响)。
③乙酸甲酯催化加氢制备乙醇,部分反应历程可能如下:
化学吸附I:
表面反应II:
化学脱附III:
Ⅳ:补充步骤Ⅳ的反应历程___________。
(4)一定条件下仅发生主反应和副反应,随着投料比逐渐变大,的选择性如图所示。请在图中画出与点对应的选择性的坐标以及变化趋势___________。
(5)电催化还原也可制备。吸附在阴极表面的铜基催化剂上,以为电解质溶液。
①已知参与了阴极的反应,写出阴极反应式___________。
②在上述条件下,产生的副反应能明显被抑制。下列说法正确的是___________。
A.铜基催化剂对的还原反应具有更高的选择性
B.阴极表面选用更优良的催化剂,能降低总反应的反应热
C.温度升高,单位时间内产生乙醇的量不一定增多
D.阴极通入适量的,能抑制的产生,进而有利于乙醇的生成
4.(2026·浙江湖州&衢州·二模)燃油车排放的尾气主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。常用的尾气净化技术有选择性催化还原(SCR)、三元催化转化(TWC)、电化学等。
(1)利用处理柴油车尾气,与的比例不同时发生不同类型的反应:
a.标准SCR:
b.快速SCR:
①已知 ,则___________kJ/mol。标准SCR能自发进行的条件为___________(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
②的存储与释放对脱硝效率至关重要,某储氨材料为一种弱碱性阴离子交换树脂,可通过吸附实现储氨。常温下若将该树脂浸泡在的模拟尾气冷凝液中(忽略体积变化),已知的,则溶液中的比值为___________。
(2)单位质量燃料燃烧所需要的空气质量称为空气燃油比,简称空燃比。
①汽油以辛烷为例,柴油以十六烷为例,理论上空燃比汽油___________柴油(填“>”或“<”),其原因是___________。
②利用TWC处理汽油车尾气,尾气中的、、(碳氢化合物)的转化效率与实际空燃比的变化关系如图1所示。当实际空燃比超过14.7时,转化效率明显降低的原因是___________。
(3)在贵金属催化剂表面模拟TWC用CO还原NO,反应机理如图2所示。
①生成的总反应为___________。
②图中虚线框内还原转化为反应机理可描述为:
气态NO分子吸附到催化剂表面___________气态CO分子吸附到催化剂表面___________吸附态从催化剂表面脱附,释放为气态。
(4)用电解法处理的原理图3所示,两惰性电极间是新型固体氧化物陶瓷,在一定条件下可以传导。X电极发生的电极反应式为___________。
5.(2026·浙江嘉兴·二模)乙二醇是一种应用广泛的化工原料,有多种合成方法。
Ⅰ.某工业园区构建了“捕集再生加氢制乙二醇”闭环系统:
①CaO捕集废气中的:
②再生:
③加氢制乙二醇:
④副反应:
(1)反应③的正反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)反应①和②的作用是___________。
(3)体系中存在副反应④,当体系从恒温恒容条件变为恒温恒压时,反应相同时间,乙二醇的选择性(乙二醇产量占总含碳产物的比例)会升高,可能的原因是___________。
Ⅱ.利用合成气制备乙二醇的方程式为: 。
(4)按进料,控制平衡转化率不变,探究温度(T)与体系总压(p)的关系。分别为0.4、0.5和0.6时,温度与体系总压的关系如图:
①已知、、的燃烧热分别为、、,则上述反应的___________(用a、b和c表示)。
②代表的曲线为___________(填“”“”或“”)。
③图中N点的温度和压强均须高于M点,请解释原因___________。
④已知D点的总压为,则D点对应体系的___________(用含的代数式表示)。
Ⅲ.乙烯电合成法是制备乙二醇的一种新兴的绿色化学方法。制备过程中,阳极室以NaCl溶液为电解液,通入乙烯使其转化为2-氯乙醇(),最终在电解槽外部将阴、阳两极电解液混合,促使2-氯乙醇水解生成乙二醇。
(5)写出阳极室中生成2-氯乙醇的电极反应式___________。
6.(2026·浙江台州·二模)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池电解液添加剂研究的焦点。请回答:
(1)碳酸亚乙烯酯的氯代合成法包含氯代和脱氯两步,反应方程式如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
常温下测得各物质的相对能量如下表所示,试计算反应Ⅰ的_______。
物质
HCl(g)
相对能量()
-426
-462
-368
0
-92
(2)将一定量的和于密闭容器中发生上述反应,下列说法正确的是__________。
A.反应Ⅰ的
B.利用分子筛移除,有利于提高转化率和反应速率
C.体系中可能会产生二氯代、三氯代等多氯代杂质
D.增大用量,当反应达到平衡时,比值不变
(3)已知光照下反应Ⅰ为自由基型的链反应。
①反应机理如下:
ⅰ:;ⅱ:_____;ⅲ:
请写出第2步反应的方程式__________。
②对于上述自由基的产生,有以下两种观点。
观点一:在光照下产生,后续反应由引发;
观点二:在光照下产生,后续反应由引发。
事实证明观点一合理、观点二不合理,请设计实验方案验证(简述实验方法即可)__________。
(4)反应Ⅱ的历程如下:
试解释反应Ⅱ的催化剂为何选择而不选择__________。
(5)直接脱氢法也可合成碳酸亚乙烯酯,在温度下的反应及相应数据如下:
反应Ⅲ:
①在、的密闭容器中,投入,仅发生反应Ⅲ,与时间的关系如图所示,时达到平衡,平衡时,,保持温度不变,时瞬间将容器体积变为,时不再随时间而变化,试在图中画出时,与时间的变化关系__________(液体的体积忽略不计)。
②已知反应Ⅳ: 试结合数据说明为何工业上主要采用氯代合成法__________。
7.(2026·浙江金丽衢十二校·二模)将转化为高附加值化学能源的负碳技术,是全球化学领域的研究热点。请回答:
(1)在一定温度下溶于水的过程及其平衡常数如下:
①
②
其中p为)的平衡压强,为在水溶液中的平衡浓度。在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为C,则___________(用平衡压强p和平衡常数表示,忽略和的电离)。
(2)采用“催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。该体系中涉及以下两个反应:
反应1:
反应2:
①在转化为的过程中使用为催化剂,Zr的原子序数为40,其在元素周期表中的位置为___________。与金属离子通过配位键进行结合,所以在金属离子上的吸附具有选择性,相比,更易吸附,从结构角度解释其可能的原因___________。
②25℃、下,将一定比例混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如下图所示。
下列说法不正确的是___________。
A.反应2是吸热反应
B.反应2的平衡常数:处大于处
C.处的的体积分数大于处
D.混合气从起始到通过处,反应1的速率小于反应2
③不同载体的Cu催化剂催化加氢制的反应历程如图所示(横线上数字表示该步反应的能垒),写出羧酸路径中决速步反应的化学方程式:___________。
(3)甲醇进一步合成天然淀粉路线如下图所示,其中cat、aox、fls为生物酶。
①合成天然淀粉过程中加入过氧化氢酶(cat)的作用是___________。
②电解葡萄糖制取葡萄糖二酸钾的装置示意图如下,书写N极的电极反应方程式___________。
8.(2026·宁波镇海中学·二模)甲醇和乙酸都是化工生产中的基础化学品。请回答:
(1)室温时,将冰醋酸溶于水中存在:,现有的醋酸溶液。
①下列措施可以提高该醋酸溶液中醋酸电离度的是___________。
A.适当升高温度 B.加入冰醋酸 C.加水稀释 D.加入醋酸钠固体
②将转化为乙酸的某设想如下:。
从反应方向性的角度分析该设想是否合理并说明理由___________。
③室温下,用氨水吸收,得到0.20 mol/L氨水和0.36 mol/L醋酸铵的混合溶液,该混合溶液的pH=___________。[已知:室温时,电离常数]
(2)催化加氢合成甲醇过程中伴随反应Ⅰ和Ⅱ的发生:
反应Ⅰ:
反应II:
在恒压、和起始量一定条件下,在分子筛膜反应器中反应,该分子筛膜能选择性分离出。将反应后的气体以一定流速通过含修饰的吸附剂,分离和HCHO(g),能与键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度()之比随时间变化关系如图1所示。
①写出基态亚铜离子价层电子的轨道表示式是___________。
②使用分子筛膜的目的是___________。
③自a-p对应的时间段内,浓度比增大而HCHO(g)浓度比几乎为0的原因是___________。
(3)反应Ⅰ一般认为可通过如下两个步骤来实现:
步骤①:
步骤②:
反应Ⅰ的快慢由步骤②决定,在恒压、投料比条件下,使用不同压制压强下形成的催化剂对步骤②在相同时间内进行催化反应,请在图2画出10~30MPa范围内,CO转化率与压制压强P之间的关系曲线(不考虑催化剂失活)___________。
已知:催化剂存在孔结构(孔结构通向催化剂内部的活性中心),使用前可在高压下压制成型,压制压强越大,孔径越小,但压强超过25MPa时会造成催化剂颗粒破裂成粉末。
9.(2026·浙江新阵地教育联盟·二模)Xe与F2在一定条件下发生下列反应,当时,近似认为Xe完全反应。
I.
Ⅱ.
Ⅲ.
向某恒压密闭容器中按充入F2和Xe,平衡时三种氟化物的分布分数随温度的变化如下左图;T温度下,平衡时三种氟化物的物质的量随投料比的变化如下右图。
请回答:
(1)Xe的原子序数是___________。
(2)反应Ⅱ自发进行的条件是___________。
(3)下列说法正确的是___________。
A.已知ΔH 1<ΔH 2,则XeF2中Xe-F平均键能大于XeF4中Xe-F平均键能
B.催化剂Ni能提高反应物分子的平均能量从而加快反应速率
C.混合气体的密度不变不能说明反应Ⅱ、Ⅲ达到平衡状态
D.若反应在恒容条件下进行,与恒压条件相比,平衡时变小
(4)上左图中630 K之后,XeF4分布系数下降的原因是___________。
(5)上右图中当投料,平衡时___________。
____________
(6)反应Ⅱ、Ⅲ的平衡常数分别为:Kp(Ⅱ)=a kPa-1,Kp(Ⅲ)=b kPa-1。当最多时,L2的选择性为___________(用a、b表示,L2的选择性)。
(7)已知:反应I、反应Ⅱ为熵减反应,反应Ⅲ为熵增反应,请从XeF6分子结构的角度解释反应Ⅲ熵增的原因:___________。
10.(2026·浙江杭州新登中学·二模)乙烯氯化法是工业生产氯乙烯的重要方法。请回答:
I.合成1,2-二氯乙烷:CH2=CH2(g)+Cl2(g)ClCH2CH2Cl(g) ΔH=-142 kJ·mol-1
(1)可提高乙烯平衡转化率的条件是______。
A.降低温度 B.增大投料比
C.增大压强 D.加入催化剂
(2)上述反应主要通过自由基链式反应进行:
i.“链引发”(慢反应):Cl2(g)→2Cl·(g)
ii.“链增长”(快反应):Cl·(g)+CH2=CH2(g)→·CH2-CH2Cl(g)
·CH2-CH2Cl(g)+Cl2(g)→ClCH2CH2Cl(g)+Cl·(g)
副反应如下:
iii.“链终止”:2Cl·(g)→Cl2(g)
·CH2-CH2Cl(g)+Cl·(g)→ClCH2CH2Cl(g)
室温下上述反应很慢,主要原因可能是_________。
(3)加入FeCl3催化剂(催化剂表面形成活性复合体),能明显加快反应,且能减少副产物,副产物减少的原因是________。
Ⅱ.1,2-二氯乙烷裂解:
(4)向1 L恒容容器中充入2 mol ClCH2CH2Cl(g),充分反应达到平衡时,测得体系中部分组分的体积分数与反应温度的关系如图1所示。
①1,2-二氯乙烷裂解反应的ΔH_______0(填“>”或“<”)。
②生成氯乙烯的净反应速率方程:v=k正c(ClCH2CH2Cl)-k逆c(CH2=CHC1)·c(HCl)(其中k正、k逆为速率常数,只与温度、催化剂、接触面积有关,与浓度无关)。
X点时,_______。
Ⅲ.氯碱工业是氯气的主要来源。图2的设计可大幅度降低氯碱工业的能耗。
(5)电解反应的离子方程式为________,选用_____交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)。
11.(2026·浙江绍兴·二模)研究高效处理燃煤烟气中的NOx,在环保领域具有重要价值。
(1)已知在25℃,101kPa时,
a.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH1=-92.4kJ/mol
b.2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ/mol
c.N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ΔH3=+180.0kJ/mol
d.6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) ΔH4=-1807.0kJ/mol
①H2O(l)=H2O(g) ΔH=___________kJ/mol。(保留一位小数)
②若NH3还原NO的主反应为d,相同时间内测得选用Fe2O3作催化剂的实验相关数据如图1所示。图1中250-300℃ NO转化率上升,而N2产率下降的原因是___________。
③若NH3还原NO的只发生反应为d,以下措施能提高原料的平衡转化率的是___________。
A.升高温度 B.将水液化从体系中分离
C.加入催化剂 D.减小压强
(2)CO还原NO的反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态):
①写出该反应过程中决速步骤的化学方程式___________。
②CO还原NO反应自发进行的条件是___________。
(3)氢气选择性催化还原(H2-SCR)技术可以在100-200℃的低温条件下去除氮氧化物,并且与其他还原剂相比,H2具有绿色清洁、无污染的优势。NO被H2还原的机理如下:
序号
反应
Ⅰ
NO+*→NO*
Ⅱ
O2+2*→2O*
Ⅲ
H2+2*→2H*
Ⅳ
Ⅴ
N*+N*→N2+2*
Ⅵ
O*+H*→OH*+*
Ⅶ
OH*+H*→H2O+2*
式中*表示一个空白的活性吸附位点,NO*表示吸附态的NO分子。
请写出步骤反应:Ⅳ___________。
(4)吸附法是利用吸附材料的表面物理吸附和化学吸附特性,从烟气中分离和去除氮氧化物的一种重要净化技术。不同吸附材料对NO吸附性能不同,金属有机框架Mn-MOF-74吸附性能优越,较高温度下才能脱附。它是由Mn2+与2,5-二羟基对苯二甲酸根离子()通过配位键连接形成一维六方孔道结构。Mn-MOF-74与NO吸附后微粒存在的化学键有___________。
A.范德华力 B.氢键 C.共价键 D.离子键
12.(2026·宁波十校·二模)自1913年合成氨工业化以来,科学家一直致力于合成氨技术的研究和发展。回答下列问题:
(1)根据下图数据计算反应的__________。
(2)常温常压下,在密闭容器中和按照体积比3:1混合放置较长时间,没有明显生成,有同学认为原因是反应的速率极小。请判断该同学观点是否正确__________(填“正确”或“错误”),并设计实验验证__________(简述实验方法即可)。
(3)某科研团队构筑了“过渡金属-LiH”双活性中心催化体系,实现了温和条件下氮向氨的逐步转化。已知吸附态或游离态的氮均能与LiH反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①上述两个反应的()与温度T的关系如下图所示,其中__________线(填“a”或“b”)表示反应Ⅱ的与温度T的关系。
②请写出Rh(45号元素)在元素周期表中的位置(周期和族)__________。
(4)过渡金属-LiH复合催化合成氨的进程可表示为如下5步。
其中a~e所表示的状态如下表所示:(cat.和cat.(N)分别代表未吸附和吸附了氮的过渡金属催化剂,未表示出各物质的化学计量数)
a
b
c
d
e
当cat.为Rh时,全过程的能量-反应进程如图中点划线所示。
①过程a→b的__________0(填“>”、“<”或“=”)。
②现将cat.改为Mn,已知: ()若状态a的初始相对能量仍为0,请你在上图中用实线画出全过程的能量-反应进程图__________。
试卷第1页,共3页
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专题08 化学反应原理综合题
1.(2026·浙江宁波·二模)与通过催化转化为高附加值化学品是实现“双碳”目标的途径之一。“Chem is try”小组将和按体积比1:3通入恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅱ。
Ⅰ.
Ⅱ.
请回答:
(1)下列关于反应Ⅰ的随温度T的变化趋势正确的是________。
A. B. C. D.
升高温度,________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)实验测得平衡时,部分组分的体积分数-温度曲线如下图所示。
①在下图中画出100~400℃之间的体积分数随温度变化的曲线________;
②和对应的曲线,在700℃之后的趋势变化的原因是________;
(3)反应Ⅱ的一种反应机理如下(其中*表示吸附态):
①
②
③
④________
⑤
⑥
⑦
写出第④步的反应方程式________。
(4)和在一定条件下合成HCOOH。
25℃时,向含有0.1mol的NaOH溶液中逐滴滴加,所得溶液体积为100mL,,该滴加过程中水的电离程度变化情况为________,________(保留2位小数,已知HCOOH的,)。
【答案】(1) C 减小
(2) 700℃后,反应Ⅰ几乎不发生,二者的体积分数均随温度升高而增大;反应Ⅱ是吸热反应,故升高温度,CO和的体积分数均增大
(3)
(4) 先增大后减小 0.27
【分析】本题围绕CO2与H2催化转化的两个竞争反应(反应Ⅰ:2CO2(g) + 6H2(g)CH3CH2OH(g) + 3H2O(g) ΔH1、反应Ⅱ:CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) ΔH2>0)展开,综合考查了热力学函数ΔH-TΔS与温度的关系、平衡常数比值的温度变化、反应历程与反应方程式书写、水的电离程度分析及弱电解质电离常数计算等核心知识点,需结合反应热效应、反应竞争规律、电离平衡移动原理等知识逐一分析;
【详解】(1)反应的ΔH-TΔS(吉布斯自由能变ΔG)与温度呈线性关系,斜率为-ΔS。反应Ⅰ是气体分子数减少的反应,ΔS1<0,故-ΔS1>0,ΔH-TΔS随T升高而增大,反应Ⅰ为放热反应,低温下能自发进行,,故C符合;反应Ⅰ为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,减小,反应Ⅱ为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,增大;因此随温度升高减小。
(2)①由图可知,100℃~400℃区间内,温度升高,体积分数增大,体积分数基本不变,故主要发生反应Ⅰ,且温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动,CH3CH2OH体积分数逐渐降低,根据各物质体积分数之和等于1可知,曲线起点为100℃时的体积分数(=25.0%),终点为400℃时的体积分数(=12.5%),连接两点绘制一条随温度升高单调下降的平滑曲线即可;
②由图可知,根据各物质体积分数之和等于1可知,700℃后,CH3CH2OH的体积分数几乎为0,即反应Ⅰ几乎不发生,只发生反应Ⅱ,反应Ⅱ为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CO和H2O的体积分数均随温度升高而增大。
(3)根据反应机理的原子守恒与吸附态(*)规律,前序步骤生成O*、H*,第④步需结合H*与O*生成*OH,同时保留吸附态*,因此反应方程式为:H* + O* →*OH + *;
(4)向0.1mol NaOH溶液中滴加HCOOH,发生反应,初始为强碱溶液(NaOH抑制水的电离);滴加HCOOH发生中和反应生成HCOONa,HCOO-水解促进水的电离,水的电离程度先增大;当HCOOH过量后,溶液呈酸性(HCOOH电离抑制水的电离),水的电离程度后减小,故整体变化为先增大后减小;当混合液pH=3.5时,所得溶液为和混合溶液,由原子守恒知、,由电荷守恒知,pH=3.5时,,代入电离常数公式: Ka=;10-3.7=,解得。
2.(2026.浙江杭州·二模)硫酸烧渣的主要成分是以及少量的FeO等,是很好的二次资源。在硫酸质量分数为55%、一定温度和相同时间下,加入量与铁元素的浸取率如图1所示。
已知:①是二元弱酸,受热易分解
②三价铁易溶于盐酸,二价铁易溶于硫酸,难溶
③FeS溶于硫酸
Ⅰ.请回答:
(1)当加入量为5%时,下列措施一定能增大Fe元素浸取率的是___________。
A.进一步提高硫酸的浓度
B.进一步提高浸取液的温度
C.在浸取液中添加适量固体
D.在浸取液中添加适量NaCl固体
(2)当加入量大于20%时,铁元素浸取率下降的原因为___________。
(3)当加入的总量一定时,溶液pH值与溶液中Fe(Ⅲ)的分布情况如图2所示,请在图2中画出的分数随pH的变化曲线__________。
(4)在中,一定浓度的溶液的(核磁共振氢谱)如图3所示,其中与的峰面积分别为a和b,则的___________(用a、b列出计算式)。
Ⅱ.浸出铁后的废液中含有,可通过添加氧化剂去除。
(5)已知,在室温下: ,该反应在一天的时间尺度内没有显著发生,原因为___________。
(6)少量将还原为(负离子自由基),使与的氧化还原反应快速进行,涉及的相关基元反应如下:
序号
反应
a
。
b
。
c
d
e
①请按照反应的先后顺序排序___________。
a→___________→___________→___________→b。
②已知体系中还会发生如下两个基元反应
序号
反应
f
g
若与不能快速消耗完,理由为___________。
【答案】(1)CD
(2)草酸过量后会生成沉淀,使得溶液中的总铁含量变少
(3)(起点和终点为0,最高点在0.6~0.7之间)
(4)
(5)反应的活化能高,反应速率慢
(6) dce 反应f会消耗活泼中间体,且无法通过其他路径再生,当消耗完后,反应就停止了
【详解】(1)A.提高硫酸浓度:虽可增强酸性促进溶解,但体系已达55%硫酸浓度,接近饱和,进一步提升效果有限,且可能引发副反应,不保证浸取率一定增大。A错误;
B.提高温度 受热易分解(已知①),高温会降低其还原能力,反而可能抑制浸取。B错误;
C.添加 : 在酸性条件下,S2-(或生成的H2S)作为还原剂可将Fe3+还原为Fe2+,促进了Fe2O3的溶解,从而提高铁元素的浸取率。C正确;
D.添加 : 与 形成可溶性络合物(如 ),降低游离 浓度,促使 平衡右移,促进溶解,提高浸取率。D正确;
(2)过量草酸提供高浓度 ,与溶液中 结合生成难溶的 沉淀:,沉淀使铁元素从溶液中析出,导致浸取率下降。
(3)根据图2中Fe(III)形态分布规律及配位化学原理,[Fe(C2O4)3]3-的分数随pH变化曲线应满足以下核心特征:低pH区(pH < 2):溶液酸性强,浓度极低,Fe3+主要形成[Fe(C2O4)2] -,[Fe(C2O4)3]3-分数接近0。中pH区(pH ≈ 2~4):随pH升高,浓度增加,Fe3+逐步形成更稳定的三草酸合铁(III)配离子:,此区间内[Fe(C2O4)3]3-分数迅速上升,在pH ≈ 4处达到峰值(约0.6),为该形态主导区。较高pH区(6>pH > 4):[Fe(C2O4)2] -已基本完全转化,Fe2O3尚未大量生成,分数维持在平台期,高pH区(pH > 6):OH-浓度升高,Fe3+开始水解生成Fe(OH)3沉淀(即Fe2O3),导致[Fe(C2O4)3]3-解离,分数持续下降;至pH > 8时,几乎完全转化为Fe2O3,其分数趋近于0。总量守恒约束:任意pH下,三种形态分数之和恒为1:,综上,所求曲线呈“单峰”形态,起始于pH=0附近接近0,于pH≈3~4达峰,pH≈4~6为平台期,pH>6后平滑下降,最终在pH>8时开始归零,与图中另两条曲线共同构成完整分布图。
(4)草酸(H2C2O4)在D2O中第一步电离平衡为:,其电离常数表达式为:,根据¹H-NMR峰面积比,[H2C2O4] : [] = : b,即:,已知pH = 2,故 [H⁺] = 10-2 mol·L-1。代入得:=。
(5)该反应 ΔG = -490 kJ·mol-1 < 0,表明热力学上自发进行。但一天内无显著反应,说明动力学受阻,核心原因是:反应活化能高,导致分子难以跨越能垒 ,最终反应速率减慢;
(6)①反应顺序推导如下:起始步骤:反应a生成自由基,启动链反应。关键引发反应d:反应d产生,为后续链传递提供活性物种。链传递1:反应c消耗 ,生成中间体。链传递2:反应e消耗,释放,为最终氧化步骤准备。链终止/循环:反应b再生,实现催化循环。因此,合理顺序为:a → d → c → e → b;②基元反应f消耗了主反应必需的自由基,使其无法有效参与链传递反应,导致主反应速率受阻,与不能快速消耗。
3.(2026·浙江温州·二模)乙醇是重要的化工原料,可用乙酸甲酯催化加氢制备,反应如下:
主反应:
副反应:
请回答:
(1)主反应能自发进行的条件是___________(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
(2)理论上也可用乙酸乙酯制备乙醇,方程式为 ___________。
(3)将投料比()为的混合气体以一定流速通入装有催化剂(特定物质的量之比的与)的反应管,测得转化率、选择性()、选择性()
随温度的变化如下图示:
①利用制备乙醇最适宜的温度为___________。
A. B. C. D.
②温度高于后,催化剂的活性下降,其原因可能是高温时有机物形成积碳覆盖在催化剂表面和___________(不考虑温度对催化剂的影响)。
③乙酸甲酯催化加氢制备乙醇,部分反应历程可能如下:
化学吸附I:
表面反应II:
化学脱附III:
Ⅳ:补充步骤Ⅳ的反应历程___________。
(4)一定条件下仅发生主反应和副反应,随着投料比逐渐变大,的选择性如图所示。请在图中画出与点对应的选择性的坐标以及变化趋势___________。
(5)电催化还原也可制备。吸附在阴极表面的铜基催化剂上,以为电解质溶液。
①已知参与了阴极的反应,写出阴极反应式___________。
②在上述条件下,产生的副反应能明显被抑制。下列说法正确的是___________。
A.铜基催化剂对的还原反应具有更高的选择性
B.阴极表面选用更优良的催化剂,能降低总反应的反应热
C.温度升高,单位时间内产生乙醇的量不一定增多
D.阴极通入适量的,能抑制的产生,进而有利于乙醇的生成
【答案】(1)低温
(2)
(3) B 被、、、等还原性物质还原为Cu,改变了与的组成比例,导致催化剂活性降低
(4)
(5) AC
【详解】(1)主反应的生成物的气体分子数量小于反应物的气体分子数量,反应前后体系的混乱程度降低,所以这个反应的;又已知主反应的;,当时,反应可以自发进行,所以在反应和的情况下,低温可以使,反应可以自发进行;
(2)目标反应为:,由盖斯定律可得:;
(3)①乙醇是想要得到的产物,因此要选择有利于乙醇产生的条件,由图可知在温度为时,的转化率高,的选择性也高,故答案选B;
②已知催化剂是由特定物质的量之比的与组成,反应过程中产生的、、、等还原性物质可将还原为,改变与的组成比例,导致催化剂活性降低;
③由化学脱吸附III可以知道和的结合物不稳定,中的更容易和表面的原子结合,生成,由此可推知的分解物和表面以及表面的原子结合物也不稳定,也更容易和表面的原子结合生成,故反应历程IV为:;
(4)
由图中点可知当投料比为时,的选择性为,已知选择性,假设,则有,由前式可得;由副反应方程式可知生成的要消耗,则剩下的全部转化为,由主反应方程式可知消耗,可生成,选择性;已知在一定条件下,仅发生主反应和副反应,随着投料比的增加,选择性降低,则随着投料比的增加选择性提高,故答案如图所示:;
(5)①电解池阴极发生还原反应,电解质溶液为,用于产生的氢原子由提供,阴极的反应式为:;
②A.吸附在阴极表面的铜基上,这可能阻碍了溶液中得到电子,从而阻碍了的产生,A正确;
B.催化剂可以改变化学反应的速率,对反应热没有影响,B错误;
C.温度升高可能降低在催化剂表面的吸附量,从而降低乙醇的产量,C正确;
D.在阴极可能发生反应:,和抢夺电子,不利于乙醇生成,D错误;
故答案选AC。
4.(2026·浙江湖州&衢州·二模)燃油车排放的尾气主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。常用的尾气净化技术有选择性催化还原(SCR)、三元催化转化(TWC)、电化学等。
(1)利用处理柴油车尾气,与的比例不同时发生不同类型的反应:
a.标准SCR:
b.快速SCR:
①已知 ,则___________kJ/mol。标准SCR能自发进行的条件为___________(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
②的存储与释放对脱硝效率至关重要,某储氨材料为一种弱碱性阴离子交换树脂,可通过吸附实现储氨。常温下若将该树脂浸泡在的模拟尾气冷凝液中(忽略体积变化),已知的,则溶液中的比值为___________。
(2)单位质量燃料燃烧所需要的空气质量称为空气燃油比,简称空燃比。
①汽油以辛烷为例,柴油以十六烷为例,理论上空燃比汽油___________柴油(填“>”或“<”),其原因是___________。
②利用TWC处理汽油车尾气,尾气中的、、(碳氢化合物)的转化效率与实际空燃比的变化关系如图1所示。当实际空燃比超过14.7时,转化效率明显降低的原因是___________。
(3)在贵金属催化剂表面模拟TWC用CO还原NO,反应机理如图2所示。
①生成的总反应为___________。
②图中虚线框内还原转化为反应机理可描述为:
气态NO分子吸附到催化剂表面___________气态CO分子吸附到催化剂表面___________吸附态从催化剂表面脱附,释放为气态。
(4)用电解法处理的原理图3所示,两惰性电极间是新型固体氧化物陶瓷,在一定条件下可以传导。X电极发生的电极反应式为___________。
【答案】(1) -1632.4 任意温度 1.8
(2) > 汽油含碳量低、含氢量高,单位质量的汽油需要空气的质量比柴油大 空燃比超过14.7时,、碳氢化合物被大量消耗,无法还原
(3) 吸附态分解为吸附态原子和原子 吸附态与吸附态原子结合,生成吸附态
(4)
【详解】(1)①已知标准SCR的反应方程式,根据盖斯定律,;根据吉布斯自由能方程,该反应的正反应为气体分子数增大的反应,,且,故在任意温度下都能保证,即在任意温度下反应都能自发进行;
②已知的,即,反应温度为常温,时,代入式,即;
(2)①当烷烃的质量相同时,碳原子越少,氢元素占比越高而氢耗氧远多于碳,整体耗氧量更大,故理论上空燃比:汽油>柴油,理由为:汽油含碳量低、含氢量高,单位质量的汽油需要空气的质量比柴油大;
②空燃比越大,、碳氢化合物被大量消耗,缺少还原性物质还原,所以转化效率明显降低;
(3)①观察图2,反应物含有和,生成物含有与,据此配平方程式:;
②观察图2,气态NO分子吸附到催化剂表面后,分解成吸附态原子和原子,后气态CO分子吸附到催化剂表面,结合吸附态的原子,生成吸附态分子,后脱离催化剂;
(4)根据图3,在X电极上放电,被还原生成,配平离子为,电极方程式为。
5.(2026·浙江嘉兴·二模)乙二醇是一种应用广泛的化工原料,有多种合成方法。
Ⅰ.某工业园区构建了“捕集再生加氢制乙二醇”闭环系统:
①CaO捕集废气中的:
②再生:
③加氢制乙二醇:
④副反应:
(1)反应③的正反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)反应①和②的作用是___________。
(3)体系中存在副反应④,当体系从恒温恒容条件变为恒温恒压时,反应相同时间,乙二醇的选择性(乙二醇产量占总含碳产物的比例)会升高,可能的原因是___________。
Ⅱ.利用合成气制备乙二醇的方程式为: 。
(4)按进料,控制平衡转化率不变,探究温度(T)与体系总压(p)的关系。分别为0.4、0.5和0.6时,温度与体系总压的关系如图:
①已知、、的燃烧热分别为、、,则上述反应的___________(用a、b和c表示)。
②代表的曲线为___________(填“”“”或“”)。
③图中N点的温度和压强均须高于M点,请解释原因___________。
④已知D点的总压为,则D点对应体系的___________(用含的代数式表示)。
Ⅲ.乙烯电合成法是制备乙二醇的一种新兴的绿色化学方法。制备过程中,阳极室以NaCl溶液为电解液,通入乙烯使其转化为2-氯乙醇(),最终在电解槽外部将阴、阳两极电解液混合,促使2-氯乙醇水解生成乙二醇。
(5)写出阳极室中生成2-氯乙醇的电极反应式___________。
【答案】(1)放热
(2)富集二氧化碳;净化气体减少催化剂中毒
(3)若反应已达平衡,恒压条件下,不会对反应④的平衡移动产生直接影响,但是有利于反应③正向移动,所以乙二醇的选择性会提高;若反应未达平衡,则恒压条件下反应③的速率增大幅度大于反应④,所以相同时间内乙二醇的选择性会提高
(4) 该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,减小;正向反应气体分子数减小,压强增大,平衡右移,增大;为维持不变,温度升高则压强必须升高
(5)
【详解】(1)反应③正反应气体分子数减少,ΔS<0,反应能自发进行,故ΔH<0,为放热反应;
(2)①捕集低浓度,②分解得到高浓度,再生CaO可循环用于捕集,实现闭环,同时净化气体减少催化剂中毒;
(3)反应③正反应气体分子数减少,副反应④气体分子数不变,若反应已达平衡,恒压条件下,不会对反应④的平衡移动产生直接影响,但是有利于反应③正向移动,所以乙二醇的选择性会提高;若反应未达平衡,则恒压条件下反应③的速率增大幅度大于反应④,所以相同时间内乙二醇的选择性会提高
(4)①根据盖斯定律,写出燃烧热热化学方程式,目标反应。
②相同温度下,转化率越大,平衡正向程度越大,需要压强越大;相同温度下压强最大,对应最大转化率;
③该反应正反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,减小;正向反应气体分子数减小,压强增大,平衡右移,增大;为维持不变,温度升高则压强必须升高;
④设进料,,D在对应,列三段式:
总物质的量,分压:,,,压强平衡常数;
(5)阳极Cl⁻参与反应失电子,乙烯被氧化为2-氯乙醇,电极反应式:。
6.(2026·浙江台州·二模)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池电解液添加剂研究的焦点。请回答:
(1)碳酸亚乙烯酯的氯代合成法包含氯代和脱氯两步,反应方程式如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
常温下测得各物质的相对能量如下表所示,试计算反应Ⅰ的_______。
物质
HCl(g)
相对能量()
-426
-462
-368
0
-92
(2)将一定量的和于密闭容器中发生上述反应,下列说法正确的是__________。
A.反应Ⅰ的
B.利用分子筛移除,有利于提高转化率和反应速率
C.体系中可能会产生二氯代、三氯代等多氯代杂质
D.增大用量,当反应达到平衡时,比值不变
(3)已知光照下反应Ⅰ为自由基型的链反应。
①反应机理如下:
ⅰ:;ⅱ:_____;ⅲ:
请写出第2步反应的方程式__________。
②对于上述自由基的产生,有以下两种观点。
观点一:在光照下产生,后续反应由引发;
观点二:在光照下产生,后续反应由引发。
事实证明观点一合理、观点二不合理,请设计实验方案验证(简述实验方法即可)__________。
(4)反应Ⅱ的历程如下:
试解释反应Ⅱ的催化剂为何选择而不选择__________。
(5)直接脱氢法也可合成碳酸亚乙烯酯,在温度下的反应及相应数据如下:
反应Ⅲ:
①在、的密闭容器中,投入,仅发生反应Ⅲ,与时间的关系如图所示,时达到平衡,平衡时,,保持温度不变,时瞬间将容器体积变为,时不再随时间而变化,试在图中画出时,与时间的变化关系__________(液体的体积忽略不计)。
②已知反应Ⅳ: 试结合数据说明为何工业上主要采用氯代合成法__________。
【答案】(1)
(2)CD
(3) 用光照射,再于暗处与混合,能得到氯化产物,用光照射,再于暗处与混合,不能得到氯化产物,则观点一正确
(4)乙基为给电子基,碱性(强于;(基团体积较大,受氯原子空间位阻影响难以与结合
(5) 反应Ⅲ加上Ⅳ可得,氯代合成法的总反应,远大于,使产物的合成得以实现,且反应Ⅳ放热能为反应Ⅲ提供所需的能量
【详解】(1)
,根据方程式: ,再根据表中数据计算。
(2)A.熵变不仅和气体分子数有关,还和分子的种类、混乱度变化有关,反应中,Cl2变成了HCl ,同时有机分子发生了取代反应,分子的结构、对称性、自由度都发生了变化,因此体系的混乱度是改变的,熵变不为0,A错误;
B.移除HCl,平衡正向移动,转化率提高,但生成物浓度降低,反应速率会减慢(逆反应速率先减小,正反应速率逐渐减小),B错误;
C.反应Ⅰ是自由基取代反应,氯自由基可以继续取代产物中的氢原子,生成二氯代、三氯代等多氯代杂质,C正确;
D.反应Ⅰ的平衡常数,温度不变时 K 不变,因此比值不变,D正确;
故答案选CD。
(3)
①自由基链式反应中,第1步生成,第3步是与碳酸亚乙烯酯反应生成氯代产物,因此第2步应为链传递步骤:碳酸亚乙烯酯与反应,生成自由基中间体和HCl,方程式为:;
②观点一认为是引发反应,观点二认为是碳酸亚乙烯酯直接光解引发反应,我们可以通过对比实验,一组先光照Cl2再与碳酸亚乙烯酯混合,另一组先光照碳酸亚乙烯酯再与Cl2混合,题中需要观点1合理观点2不合理的事实结果,所以答案为:用光照射,再于暗处与混合,能得到氯化产物,用光照射,再于暗处与混合,不能得到氯化产物,则观点一正确。
(4)分析NH3与,两个分子的区别在于多3个乙基空间位阻更大,受氯原子的空间位阻影响,只能选择性地夺取目标 H 原子,且碱性强于更有利于夺取H原子,结合反应历程分析,得到答案:乙基为给电子基,碱性强于,且基团体积较大,受氯原子空间位阻影响难以与结合。
(5)①平衡时,Kp=p(H2)=62Pa,t1时刻:容器体积瞬间扩大为原来的2倍,压强骤降,H2的分压从 62 Pa 直接降到 31 Pa,t1∼t2:压强降低,平衡向生成气体的正向移动,H2的分压逐渐升高;由于温度不变,平衡常数不变,最终会达到新的平衡,此时假设完全反应,得到H2的物质的量为,计算其Kp=p(H2) <63Pa,所以此时反应物消耗完全,得到氢气,对应的分压为:(图像上是从31 Pa逐渐上升,向46.5Pa趋近且越来越缓的曲线)
②总反应是反应III与反应IV的加和,总的反应平衡常数K,远大于直接脱氢法的平衡常数,说明反应进行的程度极大,几乎可以完全转化,产率更高。且反应Ⅲ是吸热反应(ΔH>0),需要外界提供能量;而反应Ⅳ是放热反应(ΔH=−186.21 kJ⋅mol−1),放出的热量可以为反应Ⅲ提供能量,降低整体能耗,让反应更容易进行。
7.(2026·浙江金丽衢十二校·二模)将转化为高附加值化学能源的负碳技术,是全球化学领域的研究热点。请回答:
(1)在一定温度下溶于水的过程及其平衡常数如下:
①
②
其中p为)的平衡压强,为在水溶液中的平衡浓度。在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为C,则___________(用平衡压强p和平衡常数表示,忽略和的电离)。
(2)采用“催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。该体系中涉及以下两个反应:
反应1:
反应2:
①在转化为的过程中使用为催化剂,Zr的原子序数为40,其在元素周期表中的位置为___________。与金属离子通过配位键进行结合,所以在金属离子上的吸附具有选择性,相比,更易吸附,从结构角度解释其可能的原因___________。
②25℃、下,将一定比例混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如下图所示。
下列说法不正确的是___________。
A.反应2是吸热反应
B.反应2的平衡常数:处大于处
C.处的的体积分数大于处
D.混合气从起始到通过处,反应1的速率小于反应2
③不同载体的Cu催化剂催化加氢制的反应历程如图所示(横线上数字表示该步反应的能垒),写出羧酸路径中决速步反应的化学方程式:___________。
(3)甲醇进一步合成天然淀粉路线如下图所示,其中cat、aox、fls为生物酶。
①合成天然淀粉过程中加入过氧化氢酶(cat)的作用是___________。
②电解葡萄糖制取葡萄糖二酸钾的装置示意图如下,书写N极的电极反应方程式___________。
【答案】(1)
(2) 第五周期第ⅣB族 有更多的空的d轨道,d轨道更伸展,更易与的孤电子对结合;正电荷密度更大 AD
(3) 及时分解防止其对酶的氧化,同时增大氧气的利用率
【详解】(1)的溶解度是水溶液中所有含碳物种的总浓度,题目忽略电离,故。根据①得;反应②中,由得,因此。
(2)① 由的原子序数为40,可知的位置:第五周期第族;
②由于位于第五周期,因此比有更多的空轨道,而且正电荷更多,更易接受提供的孤电子对形成配位键;
③
A.绝热体系中温度随反应进行升高,说明总反应放热;已知反应1吸热,因此反应2一定是放热反应,故A错误;
B.反应2放热,温度越高平衡常数越小,温度高于,因此,故B正确;
C.越靠后的位点生成量越大,总反应生成更多,因此处体积分数大于,故C正确;
D.起始到,体积分数逐渐增大,说明反应1生成的速率大于反应2消耗的速率,即,故D错误;
故答案选AD。
④决速步为能垒最大的步骤,羧酸路径中最大能垒为,对应该基元反应为;
(3)①催化分解为和,使循环利用,加快甲醇氧化生成;
②葡萄糖在阳极发生氧化反应生成葡萄糖二酸钾,因此极为阳极,电极反应式为。
8.(2026·宁波镇海中学·二模)甲醇和乙酸都是化工生产中的基础化学品。请回答:
(1)室温时,将冰醋酸溶于水中存在:,现有的醋酸溶液。
①下列措施可以提高该醋酸溶液中醋酸电离度的是___________。
A.适当升高温度 B.加入冰醋酸 C.加水稀释 D.加入醋酸钠固体
②将转化为乙酸的某设想如下:。
从反应方向性的角度分析该设想是否合理并说明理由___________。
③室温下,用氨水吸收,得到0.20 mol/L氨水和0.36 mol/L醋酸铵的混合溶液,该混合溶液的pH=___________。[已知:室温时,电离常数]
(2)催化加氢合成甲醇过程中伴随反应Ⅰ和Ⅱ的发生:
反应Ⅰ:
反应II:
在恒压、和起始量一定条件下,在分子筛膜反应器中反应,该分子筛膜能选择性分离出。将反应后的气体以一定流速通过含修饰的吸附剂,分离和HCHO(g),能与键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度()之比随时间变化关系如图1所示。
①写出基态亚铜离子价层电子的轨道表示式是___________。
②使用分子筛膜的目的是___________。
③自a-p对应的时间段内,浓度比增大而HCHO(g)浓度比几乎为0的原因是___________。
(3)反应Ⅰ一般认为可通过如下两个步骤来实现:
步骤①:
步骤②:
反应Ⅰ的快慢由步骤②决定,在恒压、投料比条件下,使用不同压制压强下形成的催化剂对步骤②在相同时间内进行催化反应,请在图2画出10~30MPa范围内,CO转化率与压制压强P之间的关系曲线(不考虑催化剂失活)___________。
已知:催化剂存在孔结构(孔结构通向催化剂内部的活性中心),使用前可在高压下压制成型,压制压强越大,孔径越小,但压强超过25MPa时会造成催化剂颗粒破裂成粉末。
【答案】(1) AC 不合理,反应,不能自发进行 9
(2) 可分离出,促进平衡正向移动,增大的转化率 HCHO分子中含键电子,可与形成较强的配位键,原先吸附剂吸附的被HCHO替代
(3)
【详解】(1)①A.醋酸电离吸热,升温促进电离,电离度增大,A正确;
B.加入冰醋酸,醋酸浓度增大,弱酸浓度越大电离度越小,B错误;
C.加水稀释,电离平衡正向移动,电离度增大,C正确;
D.加入醋酸钠,醋酸根浓度增大,电离平衡逆向移动,电离度减小,D错误;
故答案为AC;
② 该反应气体分子数减少,熵减,,该反应是乙酸燃烧的逆反应,正反应吸热,,根据自由能判据,任何温度下都有,则不能不能自发进行,因此设想不合理;
③已知,醋酸铵溶液呈中性,根据氨水电离平衡,代入数据得,,故。
(2)
①核外价层电子排布为,3d轨道全充满,轨道表示式为;
② 据已知,两个反应均生成水,通过分子筛膜可分离出产物,使反应Ⅰ、Ⅱ平衡正向移动,提高转化率和产物产率;
③HCHO分子含碳氧双键(π键),可与可与之形成强配位键,HCHO被吸附剂吸附,几乎不流出,而无π键,不能被吸附,优先流出,因此出口浓度比逐渐增大;
(3)10~25MPa范围内,压制压强越大,催化剂孔径越小,反应物难以扩散接触内部活性中心,相同时间内反应速率慢,CO转化率降低,即CO转化率随压制压强增大逐渐降低;超过25MPa,催化剂颗粒破裂为粉末,活性中心充分暴露,反应速率加快,相同时间内CO转化率升高,即CO转化率随压强增大逐渐升高,25MPa时存在最低转化率;因此曲线先下降后上升,25MPa时达到最小点,即。
9.(2026·浙江新阵地教育联盟·二模)Xe与F2在一定条件下发生下列反应,当时,近似认为Xe完全反应。
I.
Ⅱ.
Ⅲ.
向某恒压密闭容器中按充入F2和Xe,平衡时三种氟化物的分布分数随温度的变化如下左图;T温度下,平衡时三种氟化物的物质的量随投料比的变化如下右图。
请回答:
(1)Xe的原子序数是___________。
(2)反应Ⅱ自发进行的条件是___________。
(3)下列说法正确的是___________。
A.已知ΔH 1<ΔH 2,则XeF2中Xe-F平均键能大于XeF4中Xe-F平均键能
B.催化剂Ni能提高反应物分子的平均能量从而加快反应速率
C.混合气体的密度不变不能说明反应Ⅱ、Ⅲ达到平衡状态
D.若反应在恒容条件下进行,与恒压条件相比,平衡时变小
(4)上左图中630 K之后,XeF4分布系数下降的原因是___________。
(5)上右图中当投料,平衡时___________。
____________
(6)反应Ⅱ、Ⅲ的平衡常数分别为:Kp(Ⅱ)=a kPa-1,Kp(Ⅲ)=b kPa-1。当最多时,L2的选择性为___________(用a、b表示,L2的选择性)。
(7)已知:反应I、反应Ⅱ为熵减反应,反应Ⅲ为熵增反应,请从XeF6分子结构的角度解释反应Ⅲ熵增的原因:___________。
【答案】(1)54
(2)低温
(3)AD
(4)630 K后,反应Ⅱ逆向移动程度大于反应Ⅲ逆向移动程度,故XeF4含量下降,分布系数减小
(5) 32
(6)
(7)XeF6中Xe原子形成6个σ键和1对孤电子对,分子结构对称性较差,导致其熵值极高,弥补了分子数减少带来的熵减
【分析】由左图可知,随温度升高,分布分数增大,分布分数减小,说明温度升高,平衡Ⅱ和平衡 Ⅲ均逆向移动,故反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热反应。
【详解】(1)Xe的原子序数为54。
(2)由分析知,反应Ⅱ为放热反应,反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,故 ,由自发可知,反应Ⅱ在低温时能自发进行。
(3)A.设XeF2中Xe-F平均键能为, XeF4中Xe-F平均键能为,中F-F键键能为,则,,已知,则,,A正确;
B.催化剂Ni能降低反应的活化能从而加快反应速率,不能提高反应物分子的平均能量,B错误;
C.由知,反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为气体物质的量减小的反应,在恒温恒压条件发生反应,随着反应进行,混合气体的总质量不变,混合气体的总体积减小,混合气体的密度增大,当混合气体密度不变时说明反应Ⅱ、Ⅲ达到平衡状态,C错误;
D.恒容条件下,与恒压相比,容器体积不变,反应体系压强会减小,平衡向气体分子数增多的方向移动,会变小,D正确;
故答案选AD。
(4)630 K后,反应Ⅱ逆向移动程度大于反应Ⅲ逆向移动程度,故XeF4含量下降,分布系数减小。
(5)当投料比时,Xe已经完全反应,利用原子守恒可知,平衡时, 32。
(6)已知Xe与F2发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,当一定时,随着不断增加[即增大],的物质的量逐渐减小,的物质的量先增大后减小,的物质的量会逐渐增大,由图像知,曲线随增大先增大后减小,因此对应的物质是;对应的物质是,对应的物质是,反应Ⅱ减去反应Ⅲ得反应,则该反应,由图可知,当最多时,, ,, 的选择性为=。
(7)XeF6中Xe原子形成6个σ键和1对孤电子对,分子结构对称性较差,导致其熵值极高,弥补了分子数减少带来的熵减,导致反应Ⅲ为熵增反应。
10.(2026·浙江杭州新登中学·二模)乙烯氯化法是工业生产氯乙烯的重要方法。请回答:
I.合成1,2-二氯乙烷:CH2=CH2(g)+Cl2(g)ClCH2CH2Cl(g) ΔH=-142 kJ·mol-1
(1)可提高乙烯平衡转化率的条件是______。
A.降低温度 B.增大投料比
C.增大压强 D.加入催化剂
(2)上述反应主要通过自由基链式反应进行:
i.“链引发”(慢反应):Cl2(g)→2Cl·(g)
ii.“链增长”(快反应):Cl·(g)+CH2=CH2(g)→·CH2-CH2Cl(g)
·CH2-CH2Cl(g)+Cl2(g)→ClCH2CH2Cl(g)+Cl·(g)
副反应如下:
iii.“链终止”:2Cl·(g)→Cl2(g)
·CH2-CH2Cl(g)+Cl·(g)→ClCH2CH2Cl(g)
室温下上述反应很慢,主要原因可能是_________。
(3)加入FeCl3催化剂(催化剂表面形成活性复合体),能明显加快反应,且能减少副产物,副产物减少的原因是________。
Ⅱ.1,2-二氯乙烷裂解:
(4)向1 L恒容容器中充入2 mol ClCH2CH2Cl(g),充分反应达到平衡时,测得体系中部分组分的体积分数与反应温度的关系如图1所示。
①1,2-二氯乙烷裂解反应的ΔH_______0(填“>”或“<”)。
②生成氯乙烯的净反应速率方程:v=k正c(ClCH2CH2Cl)-k逆c(CH2=CHC1)·c(HCl)(其中k正、k逆为速率常数,只与温度、催化剂、接触面积有关,与浓度无关)。
X点时,_______。
Ⅲ.氯碱工业是氯气的主要来源。图2的设计可大幅度降低氯碱工业的能耗。
(5)电解反应的离子方程式为________,选用_____交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)。
【答案】(1)AC
(2)“链引发”为决速步,由于Cl-Cl键的键能大,能垒高(或活化能大),反应慢
(3)有较大的离子半径,阻碍Cl·过度进攻已氯化的碳原子
(4) > 1
(5) 4Cl-+O2+2H2O 2Cl2+4OH- 阳离子
【详解】(1)上述合成反应为气体分子数减小的放热反应,降温、增压有利于平衡正向移动,乙烯的平衡转化率增大,A、C项正确;B项,增大投料比,平衡正移,但乙烯的平衡转化率下降,B错误;加入催化剂,对平衡移动无影响,D错误,故选AC。
(2)“链引发”为决速步,由于Cl-Cl键的键能大,能垒高(或活化能大),反应慢。
(3)有较大的离子半径,阻碍Cl·过度进攻已氯化的碳原子,减少多氯代产物。
(4)①由图1可知,温度升高,1,2-二氯乙烷裂解反应平衡正移,△H>0;
②平衡时净反应v=k正c(ClCH2CH2Cl)-k逆c(CH2=CHCl)·c(HCl)=0,,X点时,1,2-二氯乙烷和氯乙烯的体积分数相等,由平衡计算三段式可求知,平衡时,1,2-二氯乙烷、氯乙烯和HCl的物质的量均为1 mol,代入。
(5)电极I为阳极,发生氧化反应:2Cl--2e-=Cl2,电极Ⅱ为阴极,发生还原反应:O2+4e-+2H2O=4OH-,电解反应为:4Cl-+O2+2H2O2Cl2+4OH-,Na+经阳离子交换膜从阳极区迁移到阴极区,满足两极室的电荷平衡。
11.(2026·浙江绍兴·二模)研究高效处理燃煤烟气中的NOx,在环保领域具有重要价值。
(1)已知在25℃,101kPa时,
a.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH1=-92.4kJ/mol
b.2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ/mol
c.N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ΔH3=+180.0kJ/mol
d.6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) ΔH4=-1807.0kJ/mol
①H2O(l)=H2O(g) ΔH=___________kJ/mol。(保留一位小数)
②若NH3还原NO的主反应为d,相同时间内测得选用Fe2O3作催化剂的实验相关数据如图1所示。图1中250-300℃ NO转化率上升,而N2产率下降的原因是___________。
③若NH3还原NO的只发生反应为d,以下措施能提高原料的平衡转化率的是___________。
A.升高温度 B.将水液化从体系中分离
C.加入催化剂 D.减小压强
(2)CO还原NO的反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态):
①写出该反应过程中决速步骤的化学方程式___________。
②CO还原NO反应自发进行的条件是___________。
(3)氢气选择性催化还原(H2-SCR)技术可以在100-200℃的低温条件下去除氮氧化物,并且与其他还原剂相比,H2具有绿色清洁、无污染的优势。NO被H2还原的机理如下:
序号
反应
Ⅰ
NO+*→NO*
Ⅱ
O2+2*→2O*
Ⅲ
H2+2*→2H*
Ⅳ
Ⅴ
N*+N*→N2+2*
Ⅵ
O*+H*→OH*+*
Ⅶ
OH*+H*→H2O+2*
式中*表示一个空白的活性吸附位点,NO*表示吸附态的NO分子。
请写出步骤反应:Ⅳ___________。
(4)吸附法是利用吸附材料的表面物理吸附和化学吸附特性,从烟气中分离和去除氮氧化物的一种重要净化技术。不同吸附材料对NO吸附性能不同,金属有机框架Mn-MOF-74吸附性能优越,较高温度下才能脱附。它是由Mn2+与2,5-二羟基对苯二甲酸根离子()通过配位键连接形成一维六方孔道结构。Mn-MOF-74与NO吸附后微粒存在的化学键有___________。
A.范德华力 B.氢键 C.共价键 D.离子键
【答案】(1) +43.8 250-300℃反应未达到平衡状态,温度越高,反应速率越大,NO转化率升高;发生副反应,N2转化为N2O等,导致N2产率下降 BD
(2) 2NO(g)=N2O2(g) 低温
(3)NO*+*→N*+O*
(4)C
【详解】(1)①根据盖斯定律,由已知反应得,目标反应=,故。
②根据图示,图1中250-300℃ NO转化率上升,而N2产率下降的原因是250-300℃反应未达到平衡状态,温度越高,反应速率越大,NO转化率升高;发生副反应,N2转化为N2O等,导致N2产率下降。
③主反应:(放热),正反应气体分子数增加;
A.升高温度,平衡向吸热的逆反应方向移动,原料转化率降低,A错误;
B.分离出液态水,生成物浓度降低,平衡正向移动,原料转化率提高,B正确;
C.催化剂不改变平衡状态,不影响转化率,C错误;
D.减小压强,平衡向气体分子数增加的正反应方向移动,原料转化率提高,D正确;
故选BD。
(2)①反应的决速步骤是活化能最大的步骤,活化能为过渡态与反应物的能量差: 第一步活化能,第二步活化能,第三步活化能=,第一步活化能最大,为决速步骤,反应为。
②总反应,生成物总能量低于反应物,;反应后气体分子数减少,,根据时反应自发,低温下满足,因此自发条件为低温。
(3)根据总反应和已有步骤,产物需要生成(由步两个生成),因此步骤IV为吸附态分解为和,配平得。
(4)范德华力、氢键都属于分子间作用力,不属于化学键;Mn-MOF-74是由Mn2+与2,5-二羟基对苯二甲酸根离子通过配位键连接形成一维六方孔道结构,配位键是特殊的共价键,故不含离子键;NO为共价化合物,只含共价键,故Mn-MOF-74与NO吸附后微粒存在的化学键只有共价键,故选C。
12.(2026·宁波十校·二模)自1913年合成氨工业化以来,科学家一直致力于合成氨技术的研究和发展。回答下列问题:
(1)根据下图数据计算反应的__________。
(2)常温常压下,在密闭容器中和按照体积比3:1混合放置较长时间,没有明显生成,有同学认为原因是反应的速率极小。请判断该同学观点是否正确__________(填“正确”或“错误”),并设计实验验证__________(简述实验方法即可)。
(3)某科研团队构筑了“过渡金属-LiH”双活性中心催化体系,实现了温和条件下氮向氨的逐步转化。已知吸附态或游离态的氮均能与LiH反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①上述两个反应的()与温度T的关系如下图所示,其中__________线(填“a”或“b”)表示反应Ⅱ的与温度T的关系。
②请写出Rh(45号元素)在元素周期表中的位置(周期和族)__________。
(4)过渡金属-LiH复合催化合成氨的进程可表示为如下5步。
其中a~e所表示的状态如下表所示:(cat.和cat.(N)分别代表未吸附和吸附了氮的过渡金属催化剂,未表示出各物质的化学计量数)
a
b
c
d
e
当cat.为Rh时,全过程的能量-反应进程如图中点划线所示。
①过程a→b的__________0(填“>”、“<”或“=”)。
②现将cat.改为Mn,已知: ()若状态a的初始相对能量仍为0,请你在上图中用实线画出全过程的能量-反应进程图__________。
【答案】(1)-45
(2) 正确 升温、加压、添加催化剂(能加快反应速率的操作皆可),用湿润的红色石蕊试纸检验,若变蓝则有氨气(其他检验方法合理即可),可证明原因是速率较小
(3) a 第五周期第Ⅷ族
(4) <
【详解】(1)根据能量转换图,利用盖斯定律进行计算,断键吸收的能量=473+654=1127 kJ/mol,成键释放能量等于各步释放之和:339+397+436=1172 kJ/mol,反应热等于断键吸收的能量减去成键释放的总能量,故,答案为-45;
(2)氮气分子中存在氮氮三键,键能极大,破坏它需要的活化能很高,常温常压下,分子间的有效碰撞几率极低,因此反应速率极小,几乎观察不到反应,该同学说法正确;实验验证:需要改变条件(通常是加入催化剂或升高温度),使反应明显进行。方法:向混合气体中加入铁触媒(催化剂),加热至500℃左右,将生成的气体通入滴有酚酞的水中,若溶液变红,证明生成了NH3;
(3)反应Ⅱ中有气态反应物N2转化为固态产物,气体的混乱度减小,即∆S<0,根据公式∆G=∆H-T∆S,随着温度的升高,-T∆S项变得越来越大,导致∆G随温度升高而增大(斜率为正),反应Ⅰ主要是固体参与,熵变∆S接近于零,其∆G随温度变化不大(斜率变缓,近乎于水平线b),因此,斜率明显的直线a对应反应Ⅱ;Rh为45号元素,位于Kr(36号)之后9位,故电子排布式为[Kr]4d85s1,价电子数为9,元素周期位置为第五周期,属于第VIII族,故答案为:a;第五周期第Ⅷ族;
(4)①状态a:反应物为N2(g)+H2(g)(气态分子较多),状态b:表中显示为cat.(N),意味着氮气分子在催化剂表面发生了吸附和解离(化学吸附),形成了表面物种,气体转化为固体表面吸附物(或气体分子数减小),体系的混乱度显著降低,∆S<0,故答案为<;
②催化剂不改变反应的起始和最终状态的能量,Mn催化路径的最终产物能量应与Rh路径的相同。根据∆H1<∆H3<0,应为Mn催化路径的中间产物c的能量比Rh路径的更高,故答案为:。
试卷第1页,共3页
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专题08 化学反应原理综合题
1.(1) C 减小
(2) 700℃后,反应Ⅰ几乎不发生,二者的体积分数均随温度升高而增大;反应Ⅱ是吸热反应,故升高温度,CO和的体积分数均增大
(3)
(4) 先增大后减小 0.27
2.(1)CD
(2)草酸过量后会生成沉淀,使得溶液中的总铁含量变少
(3)(起点和终点为0,最高点在0.6~0.7之间)
(4)
(5)反应的活化能高,反应速率慢
(6) dce 反应f会消耗活泼中间体,且无法通过其他路径再生,当消耗完后,反应就停止了
3.(1)低温
(2)
(3) B 被、、、等还原性物质还原为Cu,改变了与的组成比例,导致催化剂活性降低
(4)
(5) AC
4.(1) -1632.4 任意温度 1.8
(2) > 汽油含碳量低、含氢量高,单位质量的汽油需要空气的质量比柴油大 空燃比超过14.7时,、碳氢化合物被大量消耗,无法还原
(3) 吸附态分解为吸附态原子和原子 吸附态与吸附态原子结合,生成吸附态
(4)
5.(1)放热
(2)富集二氧化碳;净化气体减少催化剂中毒
(3)若反应已达平衡,恒压条件下,不会对反应④的平衡移动产生直接影响,但是有利于反应③正向移动,所以乙二醇的选择性会提高;若反应未达平衡,则恒压条件下反应③的速率增大幅度大于反应④,所以相同时间内乙二醇的选择性会提高
(4) 该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,减小;正向反应气体分子数减小,压强增大,平衡右移,增大;为维持不变,温度升高则压强必须升高
(5)
6.(1)
(2)CD
(3) 用光照射,再于暗处与混合,能得到氯化产物,用光照射,再于暗处与混合,不能得到氯化产物,则观点一正确
(4)乙基为给电子基,碱性(强于;(基团体积较大,受氯原子空间位阻影响难以与结合
(5) 反应Ⅲ加上Ⅳ可得,氯代合成法的总反应,远大于,使产物的合成得以实现,且反应Ⅳ放热能为反应Ⅲ提供所需的能量
7.(1)
(2) 第五周期第ⅣB族 有更多的空的d轨道,d轨道更伸展,更易与的孤电子对结合;正电荷密度更大 AD
(3) 及时分解防止其对酶的氧化,同时增大氧气的利用率
8.(1) AC 不合理,反应,不能自发进行 9
(2) 可分离出,促进平衡正向移动,增大的转化率 HCHO分子中含键电子,可与形成较强的配位键,原先吸附剂吸附的被HCHO替代
(3)
9.(1)54
(2)低温
(3)AD
(4)630 K后,反应Ⅱ逆向移动程度大于反应Ⅲ逆向移动程度,故XeF4含量下降,分布系数减小
(5) 32
(6)
(7)XeF6中Xe原子形成6个σ键和1对孤电子对,分子结构对称性较差,导致其熵值极高,弥补了分子数减少带来的熵减
10.(1)AC
(2)“链引发”为决速步,由于Cl-Cl键的键能大,能垒高(或活化能大),反应慢
(3)有较大的离子半径,阻碍Cl·过度进攻已氯化的碳原子
(4) > 1
(5) 4Cl-+O2+2H2O 2Cl2+4OH- 阳离子
11.(1) +43.8 250-300℃反应未达到平衡状态,温度越高,反应速率越大,NO转化率升高;发生副反应,N2转化为N2O等,导致N2产率下降 BD
(2) 2NO(g)=N2O2(g) 低温
(3)NO*+*→N*+O*
(4)C
12.(1)-45
(2) 正确 升温、加压、添加催化剂(能加快反应速率的操作皆可),用湿润的红色石蕊试纸检验,若变蓝则有氨气(其他检验方法合理即可),可证明原因是速率较小
(3) a 第五周期第Ⅷ族
(4) <
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