专题14 化学反应原理综合题（期中真题汇编，江苏专用）高三化学上学期

专题14 化学反应原理综合题 1.(2025-2026高三上·江苏省宿迁中学·期中)“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一。 (一)CH4-CO2催化重整是实现“双碳”经济的有效途径之一，具有广阔的市场前景和经济、社会价值。相关的主要反应有： Ⅰ：              Ⅱ：                     已知：常温常压下，CH4、H2、CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol、283.0kJ/mol。请回答： （1）反应Ⅰ的　　　　　　　　　　　kJ/mol。 （2）恒温恒容条件下，起始按投料，若只发生反应Ⅰ，能作为反应达到平衡的标志是___________(填序号)。 A. CH4浓度不再发生变化 B. 体系压强不再变化 C. 单位时间内，消耗a mol CO2时，同时生成2a mol H2 D. 混合气体的密度不再变化 （3）在一定条件下的密闭容器中，按投料，图1表示温度对H2产率的影响曲线。 此反应优选温度为900℃的原因是　　　　　　　　　　　。 （4）近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱酸环境下CO2甲醇化实现碳中和，工作原理如图2所示。 ①实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上会产生气体A，导致CO2的转化率降低，则气体A的分子式为　　　　　　　　　　　。 ②阴极生成甲醇的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 (二)CO2和CO加氢制甲烷可实现CO2资源利用的同时实现氢能的储存，相关反应如下： Ⅰ．        Ⅱ．        （5）CO2制备甲烷过程中，CO2活化的可能途径有两种，如图3所示。请从反应速率和生成物稳定性角度分析说明CO*是CO2活化的优势含碳中间体的原因是　　　　　　　　　　　。 2.(2025-2026高三上·江苏无锡·期中)合成气(CO和)是重要的工业原料气。 （1）联合催化重整生产合成气。主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①反应Ⅱ在　　　　　　(选填“高温”、“低温”或“任意温度”)下可以自发进行。 ②一定温度、100 kPa下，向体系中加入和，假设此条件下其他副反应可忽略。恒压反应至平衡时，体系中转化率为转化率为物质的量为1.3 mol，此时原位利用率为　　　　　　。已知：原位利用率 （2）利用合成气合成乙二醇：   。按化学计量比进料，固定平衡转化率分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图所示： ①代表的曲线为　　　　　　(填“”、“”或“”)。 ②　　　　　　填“”、“”或“”)。 （3）合成气经“变换”、“脱碳”可以获取高纯度的和。“变换”反应为：。 ①N-甲基二乙醇胺可实现对“变换”后混合气体中的捕集和释放。N-甲基二乙醇胺能够捕集和释放的可能原因是　　　　　　。 ②高纯可催化合成环状碳酸酯。利用高纯和1，1-二甲基环氧乙烷()合成环状碳酸酯的可能机理如下所示。 上述反应中，水蒸气的存在使得产品产率大幅度下降，原因是　　　　　　。 3.(2025-2026高三上·江苏州市园区苏州大学苏州附属中学·期中)研究反应中影响物质转化率的因素对物质生产或转化具有重要意义 （1）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为： 反应：   kJ·mol-1 反应：   kJ·mol-1 在密闭容器中，Pa、时，平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间的实际转化率随温度的变化如图1所示。 ①图中表示平衡转化率的是曲线　　　　　　　　　　　。(填“a”或“b”) ②温度低于550℃时，曲线a对应转化率随温度升高而降低的原因是　　　　　　　　　　　。 ③温度高于400℃时，曲线b对应转化率随温度升高而降低的原因是　　　　　　　　　　　。 （2）NaClO可除烟气中的。将含的烟气通入NaClO溶液，其他条件和气体流速一定，测得的脱除率与温度的关系如图2所示。温度高于50℃，的脱除率随温度升高而降低的原因有　　　　　　　　　　　。 （3）用、混合液可吸收烟气中NO，反应机理如图3所示。为探究烟气中对脱除NO的影响。控制NO浓度一定，分别将含和不含的烟气通入吸收液中，不同时刻测得出口处烟气中NO脱除率如图4所示。 ①含4%的的烟气，通入时间越长，NO的脱除率越低的原因是　　　　　　　　　　　。 ②5min时，含4%的烟气所测NO的脱除率高于不含烟气的原因是　　　　　　　　　　　。 4.(2025-2026高三上·江苏苏州阳光调研·期中)酸性废水中三价砷As（III）主要以弱酸形式存在，处理达标后才能排放。 （1）电解除砷 电解含的酸性废水，将砷转化为气体去除。原理如图1所示。 ①写出转化为的电极反应式：　　　　　　　　　　。 ②离子交换膜应选择　　　　　　　　　　交换膜（填“阴离子”或“阳离子”）。 （2）硫化沉砷 向含的酸性废水中加入适量硫化钠，将转化为沉淀去除。 已知：i.；ii.。 ①“硫化沉砷”的离子方程式为　　　　　　　　　　。 ②硫化钠不能过量，主要的原因是　　　　　　　　　　。 ③除砷率随pH变化的曲线如图2所示。pH>7.0时，除砷率下降的原因是　　　　　　　　　　。 （3）氧化吸附除砷 新生态悬浊液具有较强的氧化性和吸附性，能将酸性废水中（III）氧化为后吸附去除。已知：常温下，，，，。 ①写出将废水中转化为的离子方程式：　　　　　　　　　　。 ②结合分析，时吸附的As（V）的主要微粒为　　　　　　　　　　。 ③砷去除率随变化的曲线如图3所示。加入溶液的体系中，当时，砷去除率提高到接近100%。可能的原因是　　　　　　　　　　。 5.(2025-2026高三上·江苏省苏州中学校·期中)甲醛是室内装修常见污染物，可通过光触媒氧化法和催化氧化法等多种方法去除。 （1）将KMnO4、Ce(NO3)3、Mn(NO3)2和KOH按一定比例混合充分反应，可得一种用于去除甲醛的复合催化剂xMnO2•yCeO2(反应后锰元素均转化为MnO2)。若，则反应消耗的KMnO4、Ce(NO3)3、Mn(NO3)2物质的量之比为　　　　　　　。 （2）一种以Ag—C3N4催化剂、多孔SiO2为催化剂载体，去除空气中甲醛的机理如下图所示。 ①该催化剂去处甲醛的机理可描述为　　　　　　　。 ②写出酸性条件下，与HCHO反应的离子方程式：　　　　　　　。 ③空气的湿度会影响甲醛的去除率，其他条件一定，测得甲醛的去除率与相对湿度的关系如下图所示。相对湿度=。 I．相对湿度从20%增大到40%，甲醛的去除率增大的主要原因是　　　　　　　。 II．相对湿度从40%增大到80%，甲醛的去除率降低的主要原因是　　　　　　　。 （3）一种Au—氧化物催化去除甲醛的机理如图所示。根据信息将图戊中所缺部分补全　　　　　　　。 6.(2025-2026高三上·江苏省苏州中学校·期中)我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。以为原料合成依然是“碳达峰”环境下的科研热点，电化学原理在降低碳排放、实现碳中和目标中有广泛应用。回答下列问题： Ⅰ：   =           Ⅱ：   =           Ⅲ：   =           （1）部分键能的数据如下表所示，则　　　　　　　　　　　。 共价键 键能 436 803 328.4 464 （2）反应Ⅰ能自发进行的原因是　　　　　　　　　　　。 （3）一定条件下，=反应历程如图所示。该反应的反应速率由第　　　　　　　　　　　(填“1”或“2”)步决定。 （4）研究发现表面脱除原子形成的(氧空穴)决定了的催化效果，氧空穴越多，催化效果越好，催化合成甲醇的机理如图。已知增大气体流速可带走多余的，从而提高的选择性，请结合催化机理解释其原因　　　　　　　　　　　。 （5）汽车尾气中的和在催化转化器中反应生成两种无毒无害的气体。催化剂性能决定了尾气处理效果。将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，测量逸出气体中含量，从而测算尾气脱氮率。相同时间内，脱氮率随温度变化曲线如图所示。 ①曲线上点的脱氮率　　　　　　　　　　　(填“”“”或“”)对应温度下的平衡脱氮率。 ②催化剂条件下，温度高于时脱氮率随温度升高而下降的原因可能是　　　　　　　　　　　。 （6）近年研究发现，电催化和含氮物质可合成尿素，同时可解决含氮废水污染问题。常温常压下，向一定浓度的溶液通入至饱和，经电解获得尿素，其原理如图所示。电解过程中生成尿素的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 7.(2025-2026高三上·江苏省苏州中学校·期中)(主要指NO和)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的是环境保护的重要课题。 （1）已知：                        ①在汽车上安装三元催化转化器可实现反应：   　　　　　　　 ②在恒温恒容的密闭容器发生反应。下列能说明反应达到平衡状态的是　　　　　　　(填字母序号)。 A．容器内气体的密度不再改变 B． C．容器内气体的压强不再改变 （2）用活化后的作催化剂，在烟气中加入适量氨气，使、转化为，反应历程如图-1所示。 ①写出反应总方程式　　　　　　　。 ②步骤1过程中，控制在催化剂的表面，其原理是　　　　　　　。 （3）用作催化剂，将一定比例的、和的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器中反应。其它条件相同，如图-2所示为不同空速，随温度的变化，转化率的关系。空速(GHSV)是指规定的条件下，单位时间单位体积催化剂处理的气体量。 ①温度低于时，相同温度下，空速越小，转化率越高的原因是　　　　　　　； ②高于时，不同空速，随温度升高，转化率迅速下降的原因是　　　　　　　。 8.(2024-2025高三上·江苏徐州·期中)用烟气中SO2制S是一种重要的脱硫技术。 （1）用电解法将 SO2转化为S的原理如图所示。 电极a表面的电极反应式为　　　　　　　　　　　。随稀硫酸的浓度增大，SO2转化率先增大后减小的可能原因为　　　　　　　　　　　。 （2）利用乙烯与 SO2反应制S的机理如图所示，Cu⁺的基态核外电子排布式　　　　　　　　　　　，此过程总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 （3）H2S与SO2在盐溶液中反应制备S，该过程生成含S 悬浮颗粒的悬浊液，含S 悬浮颗粒带负电。 SO2(g)+2H2S(g)3S(s)+2H2O(l)   ΔH<0。 ①SO2转化率受温度影响如图所示。温度高于60℃时，SO2转化率逐渐减小的可能原因为　　　　　　　　　　　。 ②其它条件相同，Na2SO4溶液浓度对含S悬浮颗粒的过滤速率影响如下表所示。 Na2SO4溶液浓度 (g·L−1) 过滤速率 (mL∙min−1) 8 20 10 50 20 330 Na2SO4溶液浓度增大，过滤速率加快的可能原因为　　　　　　　　　　　。 9.(2024-2025高三上·江苏镇江·期中)的资源化利用是化学研究的热点。 （1）催化脱氢可制备丙烯。反应为 ①该反应高温下能自发进行的原因为　　　　　　　。 ②工业生产反应温度选择，温度过高，反应速率和丙烯选择性均快速下降，原因可能为　　　　　　　。 （2）催化下，与耦合反应过程如图所示。 已知：     耦合反应的　　　　　　　。 （3）利用电化学装置可实现和的耦合转化，原理如图所示。 ①阳极生成乙烷的电极反应式为　　　　　　　。 ②同温同压下，若生成乙烯和乙烷的体积比为1：1，则消耗的和体积比为　　　　　　　。 （4）催化加氢制甲醇。在表面吸附后活化生成中间体的机理如图所示。 ①转化1中，In元素的化合价会　　　　　　　。(选填“升高”、“降低”或“不变”) ②根据元素电负性的变化规律，用文字描述转化Ⅱ和Ⅲ的机理　　　　　　　。 10.(2024-2025高三上·江苏连云港·期中)工业上常用催化除去重整气(主要成分为、、、、和少量等)中含有的少量。主要反应为；。 （1）用大孔径的催化剂载体可以提高催化氧化效果。 ①制备泡沫铜载体。三羟甲基氨基甲烷()和硝酸铜混合均匀，在氩气的保护下点燃，冷却清洗后得到泡沫铜。三羟甲基氨基甲烷作用为　　　　　　。 ②做载体。导热性差，会导致反应管温度过高去除率明显降低，除因为催化剂失活外，还有　　　　　　(用化学方程式表示)。 （2）(Ce是活泼金属)中添加能提高反应催化效果。将的混合气体(其余为氮气)以一定流速通过装有催化剂的反应管，实验表明催化剂中氧空位的数量影响反应速率，可能机理如图-1所示。 ①中加入少量能提高的去除率，其原因是　　　　　　。 ②催化剂中铜原子上会形成少量碱性基团()，其存在会降低去除率的原因是　　　　　　。 ③步骤ⅱ氧气也会参与反应。若参加反应的和物质的量相等，则每转化产生的物质的量为　　　　　　。 （3）、均能催化反应。重整气通过装有催化剂的反应管，的转化率和生成选择性随温度变化的曲线如图-2所示。 ①产物选择性下降的原因可能是　　　　　　。 ②相对于催化剂，其优点是　　　　　　。 11.(2024-2025高三上·江苏常州·期中)探索固氮机理，实现温和条件下固定空气中的具有重要意义。 （1）自然界中的一些微生物能将转化为含氮化合物，约占自然固氮的90%。 ①豆科植物根瘤中的固氮酶能将直接转化为化合态的　　　　　　　　　　（填化学式）作为自身的养分。 ②固氮酶中的过渡金属原子能与形成分子氮配合物，从而活化。在分子氮配合物中，可作为配位体的原因是　　　　　　　　　　。 ③1965年，人类合成了第一个分子氮配合物，该配合物的配位数为　　　　　　　　　　。 （2）在如图所示装置中，用石墨作电极，含的酸性溶液作电解质，和的混合物作阴极原料气，在常温下电解即可获得，电解时在阴极区检测到、·OH、等。 ①转化为与阴极区产物有关，电解生成的电极反应式为　　　　　　　　　　。 ②若将直接通过溶液，一段时间后，溶液中仅检测到微量的。 研究表明，是该固氮过程的催化剂，其反应机理可表述为：　　　　　　　　　　（填离子方程式）、、。 ③被·OH氧化为的过程中经历了中间体。该物质的红外光谱中有N＝N吸收峰，核磁共振氢谱中仅有一个特征峰，写出两种可能的结构式：　　　　　　　　　　。 ④控制电解电压、电解质溶液pH、阴极原料气和的比例和流速保持不变，增大溶液的浓度，反应相同时间测得的产率先增大后减小，溶液浓度过大，产率下降的原因是　　　　　　　　　　。 12.(2024-2025高三上·江苏苏州·期中)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。 （1）一定条件下，在银催化剂表面存在反应：，该反应平衡时体系的压强(Pc)与温度(T)的关系如表： T/K 401 443 463 Pc/kPa 10 51 100 已知：在平衡体系中，用气体物质的分压替换浓度计算得到的平衡常数称为压强平衡常数，用Kp表示。气体物质X的分压。 ①401K时，该反应的压强平衡常数Kp=　　　　　　　kPa。 ②起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2，经下列过程达到各平衡状态： 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是　　　　　　　(填序号)。 A.从状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程，△S＜0        B.体系压强： C.平衡常数：            D.若体积，则 请补全图中的v逆-t图像。　　　　　　　 图1 ③某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为，k为速率常数(一定温度下，k为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。当转化率为14.5%时，v(O2)　　　　　　　(用k表示)。 （2）固体离子导体α-AgI可通过加热γ-AgI制得。上述两种晶体的晶胞如图所示(省略了Ag+在晶胞中的位置)。 ①测定晶体结构最常用的仪器是　　　　　　　。 ②α-AgI与γ-AgI晶胞的体积之比为　　　　　　　。 ③判定α-AgI中导电离子类型的实验装置如图所示。实验前，H型管内填充满a-AgI，竖管a和b(含a-AgI)的质量相同，两支Ag电极的质量也相同。通电一段时间后，可判定导电离子是Ag+而不是I-的实验数据是　　　　　　　。 13.(2025-2026高三上·江苏淮安·期中)空间站处理的一种方法是对进行收集和再生处理，生成可供航天员呼吸的。其部分技术路线如图所示： （1）的富集。在水蒸气存在下，固态胺吸收反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应)；加热该酸式碳酸盐再解吸为高浓度进入Sabtier反应器。写出加热解吸时的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）Sabtier反应。在Sabtier反应器中一种用催化剂催化加的反应历程如图所示。画出方框中微粒的结构：　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）二氧化碳加氢制甲醇。研究在Sabatier反应器中将二氧化碳加氢制甲醇，过程中的主要反应(忽略其他副反应)为： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 225℃时、Pa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(相邻位点等距)的气体温度、CO和的体积分数变化如图所示。 ①反应的活化能　　　　　　　　　(填“>”、“＜”或“=”) ②位点至处CO气体体积分数不变的原因可能为　　　　　　　　。 （4）电解水制氧。空间站制氧采用SOE电解池电解水法，其装置如图所示，在高温SOE中传递的氧离子()作为载流子，产生氢气的电极反应式为　　　　　　　　。 （5）甲烷化学链重整制氢。由三个独立的子反应组成，在三个反应器中进行，其中蒸汽反应器中反应吸热，燃料反应器和空气反应器中反应放热；其制备原理示意如图所示。 ①经过燃料反应器转化为，当时，中为　　　　　　　　。 ②结合图示综合分析该化学链重整制氢工艺的优点　　　　　　　　。 14.(2025-2026高三上·江苏省泰州中学·期中)氢气是清洁能源，氢能产业链包括制氢、储氢和用氢。 （1）铁酸铜()是有良好前景的分解水制氢的材料。制氢反应中，首先铁酸铜在较低的温度下分解形成氧缺位铁酸铜()，然后氧缺位铁酸铜从水中夺取氧恢复至原状态并释放出氢气，且氧缺位值(即式中x)越大，产氢量越大。 ①氧缺位铁酸铜与水反应的化学方程式为　　　　　　　。 ②反应过程中，若产生2mol(x=0.15)，理论上能制得标准状况下体积为　　　　　　　。 （2）反应 可用于储氢。 ①“纳米多孔镍”催化碳酸氢盐和氢气反应生成的部分机理如下所示。转化为的过程可描述为　　　　　　　。 ②密闭容器中，其他条件不变，向含有催化剂的0.1溶液中通入，测得反应时间对产率的影响如下图所示。2小时后产率随时间延长而减少的可能原因是　　　　　　　。 （3）选择性催化还原汽车尾气中NO主要经历“吸附→氧化→还原”的过程。将一定比例的、NO、、He(作平衡气)气体匀速通过装有Pd/催化剂的反应器，测得NO转化率随温度的变化如下图所示。 ①当参加反应时，催化还原NO转化为的化学方程式为　　　　　　　。 ②温度高于125℃，NO转化率随温度升高而呈下降趋势，可能的原因是　　　　　　　。 15.(2025-2026高三上·江苏南京·期中)综合利用是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。 Ⅰ.电化学技术：采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程如图-1所示： （1）电解过程中生成的电极反应式　　　　　　　　。 （2）在反应器中，发生如下反应： 反应ⅰ：    反应ⅱ：    ①计算反应的　　　　　　　　kJ/mol。 一定温度下，、和（体积比为x:2:1）按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器（入口压强为100kPa）发生反应ⅰ和ⅱ，有存在时，反应ⅱ的反应进程如图-2所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性（）如图-3所示。 ②根据图2，的选择性大于的原因是　　　　　　　　。 ③结合图3，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着的增大，的转化率减小的原因是　　　　　　　　。 Ⅱ.等离子体技术 利用等离子体和双金属催化剂催化和反应生成的过程中Zr的化合价发生变化，可能机理如图-4所示： 说明：图中的表示ZnO，表示ZrO2，表示氧空位；“—”表示化学键，“……”表示吸附作用。 （3）在中掺杂少量ZnO后形成的双催化剂，化学式可表示为，则　　　　　　　　（用x表达）。 （4）Zr的常见化合价有+2、+3和+4，上图所示机理的步骤（ⅲ）中，元素Zr化合价发生的变化为　　　　　　　　。 （5）增大反应电流，等离子体会释放出数量更多、能量更大的带负电的高能粒子。随着反应电流的增加，的产量增大，其可能原因是　　　　　　　　。 16.(2025-2026高三上·江苏省宿迁中学·期中)氢能是应用前景广阔的新能源。 （1）制氢。工业上电解碱性尿素水溶液制氢。 ①阳极活性物质Ni(OH)2首先放电生成NiOOH，该过程的电极反应式为　　　　　　。 ②CO(NH2)2吸附在NiOOH上被氧化生成N2。根据电负性规则，CO(NH2)2分子中能被Ni吸附的原子是　　　　　　（填元素符号）。 （2）储氢。部分H2和N2在催化剂表面合成氨以储氢，其反应机理的部分过程如图所示，中间体X的结构　　　　　　。 （3）储氢物质NH3的运用。NH3常用于烟气（主要成分NO、NO2）脱硝。以N2为载气，将含一定量NO、NH3及O2的模拟烟气以一定流速通过装有催化剂CeO2的反应管，研究温度、SO2(g)、H2O(g)对脱硝反应的影响。 ①如图1所示，温度高于350℃时，NO转化率下降，推测原因是　　　　　　。 ②如图2所示，温度高于350℃时，和不含水蒸气的烟气相比，含10%水蒸气的烟气的NO转化率更高，其原因是　　　　　　。③实验证明，烟气中含SO2会导致催化剂不可逆的中毒(Ce4+氧化SO2生成覆盖在生成的Ce3+表面，阻止了O2氧化Ce3+）。而添加CuO后抗硫能力显著增强，请结合如图机理，说明抗硫能力增强的原因　　　　　　。 17.(2025-2026高三上·江苏盐城·期中)合成气(CO和)是重要的工业原料气。生物质(光合作用过程生成的有机物)制备合成气转化过程如下： （1）生物炭气化发生的主要反应为 反应Ⅰ    反应Ⅱ    反应Ⅲ    ①反应的　　　　　　　　　　　kJ·mol-1。 ②在催化剂表面反应Ⅱ的反应历程如图所示，该反应中的决速步骤的方程式是　　　　　　　　　　　。 ③在时生物质直接气化，产生一氧化碳、氢气、甲烷等气体以及苯、甲苯等焦油，再通过净化得到合成气。和生物炭气化相比，生物质直接气化的缺点有　　　　　　　　　　　。 （2）其它条件相同，研究，用(熔点为)作为反应的催化剂。 ①催化机理如下：补充反应ⅰ化学方程式 反应ⅰ　　　　　　　　　　　 反应ⅱ 反应ⅲ 反应ⅳ ②催化作用受接触面积和温度等因素影响。用(熔点360.4℃)代替作催化剂进行生物炭气化，得到的合成气中含量更高。其原因是　　　　　　　　　　　。 （3）合成气中的可用溶液进行脱除并回收。 ①脱除在钢制吸收塔中进行，溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是　　　　　　　　　　　(填化学式)。 ②回收的电催化还原生成的装置如图所示，铂电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 18.(2025-2026高三上·江苏连云港·期中)CO和CO2的资源化利用有着重要的意义。 （1）CO和CO2催化加氢制甲烷。在Cu-ZnO/Al2O3催化下，CO和CO2混合气体与H2主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）   ΔH=-205.8kJ·mo1-1 反应Ⅱ：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）   ΔH=-165.0kJ·mo1-1 ①反应CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）的ΔS=-4.4J·mo1-1·K-1，通过计算说明该反应在常温下能自发进行的原因　　　　　　。 ②CO2催化加氢合成CH4过程中，CO2活化的可能途径如图-1所示，CO是CO2活化的优势中间体，原因是　　　　　　。 （2）CO催化加氢制丙醇。在铁的催化下CO与H2反应可以制丙醇（C3H7OH），反应的机理如图-2所示（H*表示吸附在催化剂上）： ①在上述机理中若要减少C2H6的生成，可采取的措施有　　　　　　。 ②流程中物质X的化学式为　　　　　　。 （3）利用合成气制甲醇。在Fe/CuO基催化下合成气（CO2、CO、H2）加氢生成甲醇，其反应机理与上述（2）类似，在相同时间内测得甲醇的产率与不同比例合成气间的关系如图-3所示。 合成气比例达到V（CO2）：V（CO）：V（H2）=2：28：70后，随着CO2浓度增大甲醇的产率降低的原因是　　　　　　。 19.(2025-2026高三上·江苏徐州·期中)利用气体合成甲醇、二甲醚，可以减少排放。 （1）和可以制取，在300℃、催化作用下可以合成，写出合成的化学反应方程式　　　　　　　　　　　。 （2）①甲醇重整制氢：   ，已知：   。向重整反应体系中加入适量CaO的优点是　　　　　　　　　　　。 ②在Cu-Pd合金表面，甲醇与水蒸气重整反应的机理如题图-1所示(“★”表示此微粒吸附在催化剂表面，M为反应过程的中间产物)。 已知步骤Ⅱ中碳氧双键与发生加成反应，根据元素电负性的变化规律，推导M的结构简式　　　　　　　　　　　。若用代替，则生成氢气的分子式为　　　　　　　　　　　。催化剂长时间使用后，因有积炭而失去活性。为减少积炭，可采用的方法是　　　　　　　　　　　。 （3）催化加氢合成二甲醚： 反应Ⅰ：        反应Ⅱ：           其他条件相同时，反应一段时间，反应温度对平衡转化率及实际转化率影响如题图-2所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及二甲醚实际选择性影响如题图-3所示。(已知：的选择性) ①题图-2中，温度高于290℃，平衡转化率随温度升高而上升的可能原因是　　　　　　　　　　　。 ②题图-3中，在240℃～300℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于平衡选择性，结合活化能从化学反应速率的角度解释原因：　　　　　　　　　　　。 20.(2025-2026高三上·江苏常州·期中)工业上在恒压下用水煤气变换反应制取氢气。 （1）恒定总压下，按水碳比投料，在不同条件下达平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①在条件1时，水煤气变换反应的化学平衡常数　　　　　　　(填数值)。 ②对比条件1，条件2时产率下降是因为发生了一个不涉及的副反应，该反应的化学方程式为　　　　　　　。 （2）是水煤气变换反应的常用催化剂，其催化反应机理为：         ①水煤气变换反应的　　　　　　　。 ②通入过量的水蒸气可防止被进一步还原为，其原因有　　　　　　　。 ③在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附、反应及产物分子的脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因有　　　　　　　。 （3）工业上进行水煤气变换反应时，需在多个催化剂层间进行降温操作以去除反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。 ①如图2中折线“”反映了某一阶段转化率随温度变化的实际过程，其中“”段对应降温操作。写出一种该降温过程可能采用的操作：　　　　　　　。 ②若采用喷入冷水蒸气的操作进行降温，在图3中作出平衡转化率随温度变化的曲线　　　　　　　(请在答题卡的图上作图)。 21.(2025-2026高三上·江苏州市园区苏州大学苏州附属中学·期中)油田气中含大量的和，充分利用和可以制取硫黄、乙烯和尿素等物质。 （1）已知下列反应的热化学方程式： 反应：   kJ·mol-1 反应：   kJ·mol-1 反应：   kJ·mol-1 反应：的　　　　　　　　　　　kJ·mol-1。 （2）制目前较普遍采用是克劳斯工艺(综合反应和)即，利用反应热分解也可制。为解决反应的耗能问题，可以利用克劳斯工艺的热效应为反应供热。若克劳斯工艺产生的热量有85%被利用，则理论上应控制反应消耗的与克劳斯工艺消耗的的比值为　　　　　　　　　　　。 （3）一种脱除CO后利用制取乙烯的工艺如图1所示。 ①X可以是　　　　　　　　　　　。 ②经电催化还原为的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 ③已知：电解效率。铂电极除有生成外，还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下，当玻碳电极生成448mL氧气时，铂电极生成112mL，则电解效率为　　　　　　　　　　　。 （4）传统工业以和为原料在高温(185~200℃)和高压(13~25MPa)下合成尿素，反应共分两步，其物质变化和能量变化如图2所示。其他条件一定，反应单位时间，常温时和的转化率高但产量低，采用高温时产量大幅增加，原因是　　　　　　　　　　　。 22.(2025-2026高三上·江苏苏州阳光调研·期中)甲烷热值高、储量大，是重要的碳氢资源。 （1）甲烷热催化裂解制氢 ①在下，物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。根据下表所列的一些物质标准燃烧热，写出甲烷裂解为碳和氢气的热化学方程式：　　　　　　　　　　。 名称 化学式 甲烷 -890.3 氢气 -285.8 碳 C（s） -393.5 ②研究发现甲烷热催化裂解制氢过程中存在着副反应。若只考虑以下一个副反应：，当产率为，产率为时，甲烷热催化过程中的选择性为　　　　　　　　　　（填计算结果）。 [已知：] ③甲烷热催化实验中测得氢气的产率随时间变化的曲线如图1所示。氢气的产率随时间变化缓慢下降的原因为　　　　　　　　　　。 （2）甲烷与水催化重整制氢 时，与催化重整主要发生的反应为： ； 。 ①反应体系中过量能有效防止催化剂活性下降，原因为　　　　　　　　　　。 ②已知   。向反应体系中加入适量多孔，其优点是　　　　　　　　　　。 （3）甲烷光催化重整制合成气（CO和） 研究发现，和在紫外线和光催化剂作用下制得合成气的部分机理如图2所示（表示光生空穴，是有很强得电子能力的活性位点）。 ①光生空穴在活化甲烷分子时，原子比原子更易被攻击的原因是　　　　　　　　　　。 ②制备合成气的过程可描述为：光催化剂在紫外线作用下将电子激发到CB端，在VB端留下光生空穴，　　　　　　　　　　。 23.(2025-2026高三上·江苏省苏州中学校·期中)选择性催化还原烟气中的NOx是环境保护研究中的热点，用NH3在有O2存在时催化还原NOx是其中常见的一种方法。 （1）将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器，反应相同时间，NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因除催化剂活性降低外，还可能是　　　　　　　　　　　。 （2）150℃时，一种含MnO2的催化剂催化还原NO的过程如图所示。 ①转化(I)中会生成分子式为H2N2O的中间体，该中间体的结构式为　　　　　　　　　　　。 ②图中所示转化总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 （3）烟气中通常含有一定浓度SO2和水蒸气。充有SO2和水蒸气的模拟烟气在通过某锰氧化物催化剂表面时，可得到如图所示的各种结构： ①充入SO2后，NO的转化率降低的原因是　　　　　　　　　　　。 ②实验研究发现，图(b)所示结构既可吸附NH3得到图(c)所示结构，也可吸附H2O得到图(d)所示结构，但图(d)所示结构的生成不影响NH3吸附的总量，原因是　　　　　　　　　　　。 ③长时间通入含SO2的烟气，会造成催化剂失活，失活的原因除了(3)①中的原因外，还有可能是　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　。 24.(2024-2025高三上·江苏常州·期中)Deacon催化氧化法处理HCl废气，可实现氯资源的再利用。 （1）Deacon氧化反应为       ，CuO是该方法中常用的催化剂，其催化机理如图所示。 ①图中转化涉及的反应中，发生化合价变化的元素有　　　　　　　　　　（填元素符号）。 ②根据上述机理，反应制得1mol ，须投入　　　　　　　　　　（填序号）CuO。 A.少量             B.2mol             C.4mol             D.足量 （2）负载在上的也可用作Deacon催化氧化的催化剂。和的晶胞结构均如图所示，且二者晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66。 ①当晶体中有O原子脱出时，出现O空位，此时Ru的化合价　　　　　　　　　　（填“升高”“降低”或“不变”）。 ②Ru的相对原子质量为　　　　　　　　　　（精确至1）。 （3）将HCl和分别以不同起始流速通入装有催化剂的反应器，在360℃、400℃和440℃下分别发生Deacon氧化反应，通过检测不同温度下反应器出口处气体成分绘制HCl的转化率（α）曲线如图所示（较低流速下转化率可近似为平衡转化率）。 ①图中　　　　　　　　　　℃。 ②下列措施可提高M点HCl的转化率的是　　　　　　　　　　（填序号）。 A.增大HCl的流速       B.将温度升高40℃       C.增大       D.使用更高效的催化剂 ③图中较高流速时，小于和，原因是　　　　　　　　　　。 ④设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数K＝　　　　　　　　（用平衡时气体物质的量分数代替气体平衡浓度计算）。 25.(2024-2025高三上·江苏苏州·期中)工业尾气中的氮氧化物是大气主要污染源之一、消除氮氧化物对环境保护有着重要意义。 （1）SNCR­SCR脱硝技术是一种新型除去烟气(含NOx和O2等)中氮氧化物的方法，以NH3作还原剂，其脱硝流程如图1，其中SNCR脱硝效率与体系温度关系如图2所示。 ①当体系温度高于950℃时，SNCR脱硝效率明显降低，其可能的原因是　　　　　　　； ②SNCR与SCR技术相比，SCR技术的反应温度不能太高，其原因是　　　　　　　。 （2）氢气选择性催化还原(H2-SCR)是一种理想的方法。其相关反应如下： 主反应：2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)　ΔH1 副反应：2NO(g)＋H2(g)=N2O(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 ①已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH3=-483.5 kJ·mol-1 N2(g)＋O2(g)=2NO(g)　ΔH4=＋180.5 kJ·mol-1 ΔH1=　　　　　　　。 ②一定温度下用H2还原NO，测得反应后尾气中NO、N2O、N2的体积分数随H2的体积分数的变化如图3所示。当H2的体积分数大于750×10-6时，N2的体积分数下降的原因是　　　　　　　。 ③在Pt表面H2、O2和NO会解离成H、O、N，其中H与O生成H2O，而Pt表面的N会与邻位的N反应生成N2，与NO反应生成N2O，与邻位的H反应生成NH3，过程如图4所示。当Pt的载体酸性增强时，会产生更多的N2，原因是　　　　　　　。 26.(2025-2026高三上·江苏泰兴·期中)是一种清洁的绿色能源，氮的氢化物(等)可作为制的原料。 （1）可作为抗衰老剂清除人体内产生的氧化因子ROS。某ROS的化学式与硝酸根相同，其中N为价，不含环状结构，其结构式为　　　　　　　　　　。 （2）在催化作用下分步释放气体的示意图如图所示。 ①500K完成反应Ⅰ后的残留固体M的X射线衍射谱图如图中(a)所示，反应Ⅰ中化合价发生改变的元素有　　　　　　　　　　(填化学式)。 ②723K完成反应Ⅱ后的残留固体的X射线衍射谱图如图-2中(b)所示，经过循环得到的与的物质的量之比小于理论值3的可能原因是　　　　　　　　　　。 （3）在钛基催化剂的作用下获得过程中的主要反应： 反应Ⅲ    反应Ⅳ    ①已知几种共价键的键能数据如下表： 共价键 H-H N-H N-N N=N 键能/() 436 391 193 418 946 估算反应Ⅲ的　　　　　　　　　　。 ②为研究钛基催化剂对上述反应的影响，以的水溶液为原料(含的物质的量为)进行实验，得到随时间t变化曲线如图所示，其中为与的物质的量之和，为剩余的物质的量。 设为时间段内反应Ⅲ消耗物质的量，该时间段内，本体系中催化剂的选择性用表示，则内，催化剂的选择性为　　　　　　　　　　。 ③的水溶液呈弱碱性。研究发现：向溶液中加入适量NaOH或KOH，能促进上述催化分解反应的进行，其原因是　　　　　　　　　　。 （4）常储存于不锈钢罐中，但易被金属催化解离形成半径小的H原子，H原子在金属中扩散导致氢脆降低罐体性能。在罐体内部引入一层无限链状结构的聚乙烯醇膜()可以防止氢脆现象。难以穿过聚乙烯醇膜的原因可能是　　　　　　　　　　。 27.(2025-2026高三上·江苏镇江·期中)铬因其高毒性和环境危害性大而受到人们广泛关注。采用Na2S联合DTC[（重金属捕集剂）（二硫代氨基甲酸盐）]可以高效处理水中的Cr(Ⅵ)元素。 已知：Cr(OH)3具有两性；DTC在碱性条件下稳定存在，其原理为： （1）硫化钠除Cr ①工业废水中Cr(Ⅵ)主要是以形式存在，该类工业废水显 　　　　　　　 。（选填：“酸性”、“碱性”或“中性”） ②Na2S还原生成Cr2O3•nH2O和的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 （2）DTC协同除残留Cr(Ⅲ) 转化(1)中残留的Cr(Ⅲ)可用二硫代氨基甲酸钠捕集去除，反应的离子方程式如图1所示。 请画出X的结构 　　　　　 。（已知：X的结构中的S原子与Cr3+通过配位键形成含有3个四元环的稳定配合物）。 （3）反应时间对硫化钠除Cr的影响 Na2S还原过程中，生成的Cr(Ⅲ)固体中部分含有Cr(OH)3，反应时间与Na2S除铬率变化的关系如图2所示。1为总铬去除率(TCr)变化曲线，2为Cr(Ⅵ)去除率变化曲线（下同）。45～90 min，曲线1数值随着时间增加，先增大后减小的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 （4）pH对DTC除铬率的影响 取一定量硫化沉淀除Cr后的废水，调节pH，加入适量二硫代氨基甲酸钠，pH与DTC除铬率变化的关系如图3所示。pH在1～3范围中，随着pH增大，总铬去除率(TCr)逐渐增大的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 （5）DTC失效 二硫代氨基甲酸钠长时间使用，在酸性条件下会生成一种不稳定的中间体，该中间体会发生分解反应。产生一种直线型的非极性分子，写出该分子的结构式 　　　　　　　　　　 。 28.(2025-2026高三上·江苏扬州·期中)工业上用CH4制合成气(CO和H2)，再脱碳制氢，具有良好的前景。 （1）合成气电化学脱碳制氢的原理如图1所示。该装置中固体酸膜能传导H+。 ①写出阳极CO转化为CO2的电极反应式　　　　　　　　　　　。 ②实验测得，阳极区气体中CO2的量大于阳极上电化学反应产生CO2的量，原因是　　　　　　　　　　　。 （2） CH4、CO2催化重整制合成气，其原理如图2所示。反应②中化合价发生改变的元素有　　　　　　　　　　　(填元素符号)；每消耗1mol CH4，理论上反应②中转移电子的物质的量为　　　　　　　　　　　。 （3）CH4、H2O与铁铈载氧体(简写为MexOy)反应制合成气。相同条件下，以一定流速向装有的反应器中间歇通入CH4、H2O(g)，按下列步骤交替发生反应 步骤I   主反应： 副反应：； 步骤Ⅱ    ①步骤I中铁铈载氧体表面的晶格氧将CH4氧化为CO、H2。步骤I、Ⅱ中会有晶格氧在载氧体的内部和表面之间发生迁移。步骤Ⅱ中晶格氧迁移的方向是　　　　　　　　　　　。 ②步骤I中，其他条件一定，在850℃下，CO的选择性、H2的选择性、CH4的转化率与反应时间关系如图3所示。 i．6min后，比值变化趋势为　　　　　　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 已知：CO的选择性；H2的选择性。 ⅱ．其他条件不变，与850℃相比，在900℃下反应初期CO的选择性更低，可能原因是　　　　　　　　　　　。 ③步骤Ⅱ中，向反应器中通入过量H2O的作用是　　　　　　　　　　　。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题14 化学反应原理综合题 1.【答案】（1）+247.3     （2）AB     （3）产率在900℃时已达到较高水平，继续升温对产率不再有显著的影响，还会增大工业生产的能耗成本，影响经济效益     （4）①     ②      （5）生成的反应活化能更低，反应速率更快。活化产物的总能量更低，稳定性更好      2.【答案】（1）① 高温    ②      （2）①     ② <     （3）① N-甲基二乙醇胺含有（叔）氨基，有碱性，可与二氧化碳和水反应生成盐；该盐在一定温度下又可以充分分解释放二氧化碳    ② 占据催化剂的活性位点，使得催化剂活性下降      3.【答案】（1）① a    ② 曲线a为平衡转化率，温度低于550℃时，以反应为主，反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡转化率降低    ③ 温度高于400℃时，催化剂活性降低，反应速率减慢，曲线b对应的实际转化率随温度升高而降低     （2）随温度升高SO2气体溶解度降低     （3）① O2氧化Fe2+为Fe3+，导致Fe2+浓度下降，络合能力减弱    ② O2将NO氧化为NO2，NO2被水吸收，提升NO脱除率      4.【答案】（1）①     ② 阳离子     （2）①     ② 硫化钠过量，溶液中增大，正向进行程度增大，不利于沉砷    ③ ，碱性增强，水解程度增大，生成可溶性的或     （3）①     ②     ③ 发生水解转化为也能吸附；与转化为沉淀      5.【答案】（1）     （2）① 在光照条件下，H2O在Ag表面失电子生成和，电子通过C3N4中的电子孔到达另一侧银表面，O2在Ag表面得电子生成，甲醛被·OH和氧化为CO2和H2O    ②     ③ 相对湿度增大，催化剂吸附的水增多，催化剂表面产生更多的，使甲醛去除率增大    ④ 相对湿度增大，催化剂表面吸附的H2O增多，吸附的甲醛减小，使甲醛去除率降低     （3）         6.【答案】（1）414     （2）、，则在低温能自发进行     （3）1     （4）增大气体流速可带走多余的，促进反应正向进行，增加氧空穴的量     （5）① ＜    ② 温度超过650K时，催化剂的活性降低，催化效果减弱，相同时间内脱氮率下降或催化剂Y条件下，反应速率增大，相同时间内反应已经平衡，随着温度超过650K，升温使该反应平衡逆向移动，脱氮率下降     （6）      7.【答案】（1）① -759.8    ② BC     （2）①     ② 步骤1：中N和中的H，形成氢键；中H和中的O形成氢键     （3）① 反应温度较低时，反应速率慢。此时空速越大，反应气体与催化剂的接触时间越短，反应不够充分，转化率越低。空速越小，反应气体与催化剂的接触时间长，反应充分，转化率越高    ② 高于时，温度升高，催化剂活性下降；与反应生成了      8.【答案】（1）①     ② 得电子时需要参与，增大，有利于被还原；过大，溶解量减少；得电子产生，使得电子的量减少，转化率减小     （2）①     ②      （3）① 温度高于60℃时，与溶解度减小，导致转化率降低；该反应是一个放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，转化率降低    ② 离子浓度增大，正电荷增多，中和硫悬浮颗粒的负电荷效果更好，使硫更易形成大颗粒，过滤速率增加      9.【答案】（1）① 该反应的，，高温下，反应可自发进行    ② 温度过高，丙烷裂解产生CH4、C2H4、C和氢气等副产物，使丙烯的选择性下降；同时高温下产生积碳使催化剂快速失活，反应速率快速下降。     （2）     （3）①     ② 4：3     （4）① 降低    ② CO2分子中的一个O原子填充到氧空位，促进CO2分子中C=O键断裂；In的电负性小于H，与In相连的H原子带负电，C的电负性小于O，与O相连的C原子带正电；带负电的H进攻带正电的C原子生成HCOO*，(吸附在In2O3表面)      10.【答案】（1）① 做燃料，产生大量气体造孔，提供还原性气体还原氧化铜为铜单质    ②      （2）① 增强了在上的吸附量；代替增加了催化剂中氧空位的数量    ② 与产生竞争吸附(使不易吸附)；产生碳酸盐覆盖催化剂表面，阻碍反应发生    ③      （3）① 氢气还原氧化铜为铜，催化剂有利于甲烷的生成    ② 产物二氧化碳选择性高，不消耗      11.【答案】（1）① NH3或    ② 分子中存在孤电子对（或分子中的电子对可提供给中心原子）    ③ 6     （2）①     ②     ③ 、    ④ 过量的消耗·OH，导致参与氧化的·OH浓度减少，反应速率减慢      12.【答案】（1）① 10    ② AC    ③     ④ 0.75k     （2）① X射线衍射仪    ② 7：12    ③ 竖管a和b的质量均不变      13.【答案】（1）     （2）或     （3）① ＜    ② 反应I生成CO的速率与反应II消耗CO的速率相等     （4）     （5）① 1:1    ② 后面反应放出的热量给前面的反应提供热量；得到较纯的氢气；催化剂可循环使用      14.【答案】（1）① +xH2O=CuFe2O4+xH2    ② 6.72L     （2）① H的电负性大于Ni，小于O，在纳米多孔镍表面，H2断裂为2个H原子，一个H原子与中的碳结合，后者与中羟基氧结合生成H2O，转化为    ② 长时间反应导致催化剂表面被覆盖或结构改变，活性降低；溶液浓度随反应进行逐渐降低，反应速率减慢     （3）① 2NO+4H2+O2 N2+4H2O    ② 温度升高，催化剂活性下降，反应速率减慢；温度升高，H2与O2发生反应，使还原NO(或NOx)的H2的量减少，NO转化率下降      15.【答案】（1）或     （2）① -126    ② 由生成时，活化能较大，反应速率慢    ③ 随着x的增大，的分压增大，对于反应ⅰ和反应ⅱ相当于减压，反应ⅰ和反应ⅱ平衡均逆向移动，所以的转化率减小     （3）     （4）+3价变为+4价     （5）在数量更多、能量更大的带负电的高能粒子作用下，更多的水蒸气分子断裂出H原子；同时催化剂中的表面形成更多的氧空位，提高了反应物在催化剂上的吸附能力和成键能力，促进反应的进行      16.【答案】（1）① Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O    ② N、O     （2）     （3）① 温度过高，催化剂的活性下降，NH3和O2反应生成NO，还原剂NH3的量减少    ② 在350℃以上含10%水蒸气的烟气中，水蒸气的存在抑制了NH3和O2生成NO的反应，更多NH3和NO反应，提高NO转化率    ③ 添加CuO后，氧化生成的SO覆盖在Cu2+上，O2氧化Ce3+生成Ce4+，恢复催化能力      17.【答案】（1）① -205.8    ② 或    ③ 产生污染多；炭的利用率低；焦油易和灰尘等杂质结合到一起堵塞管道和生物炭孔道     （2）①     ② KOH吸收的反应Ⅱ平衡正向移动，生成的作催化剂，时熔化成液态，和多孔生物炭均匀接触，加快了反应速率，得到含量更高     （3）① KHCO3    ②       18.【答案】（1）① 反应的ΔH=-40.8kJ·mol-1，ΔG=ΔH-TΔS<0，所以该反应能自发进行    ② 生成中间体CO反应的活化能小，反应速率快、CO中间体能量低，稳定，有利于生成     （2）① 应减缓加氢或促进CO的活化    ② C2H5CHO     （3）CO2浓度过高，CO2吸附性过强而占据活性位点，抑制了CO和H2的在催化剂表面的吸附与反应，导致甲醇合成速率下降（或CO2浓度过高，CO2加氢过程中产生的H2O过多，与催化剂Fe反应导致催化剂失活）      19.【答案】（1）     （2）① 吸收，且反应放热，促进反应正向移动，提高氢气的产率    ②     ③ 和HD    ④ 适当增加水蒸气的用量     （3）① 温度高于290℃，随着温度升高，平衡时反应Ⅱ向右进行的程度增大，反应Ⅰ向右进行的程度减小，且前者增大的幅度大于后者减小的程度。使的平衡转化率上升    ② 反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ的活化能低，导致在未达到平衡时，反应Ⅰ的速率相对更快，因此二甲醚的实际选择性高于其平衡值      20.【答案】（1）① 2    ②      （2）①     ② 水蒸气可促进被氧化为(或水蒸气能与反应生成)；还可降低体系中还原性物质和的浓度    ③ 温度过高，不利于反应物在催化剂表面的吸附；催化剂的活性降低     （3）① 按原水碳比通入冷的原料气，或通过热交换器散热    ②       21.【答案】（1）     （2）1.57     （3）①     ②     ③      （4）反应2活化能大，是反应的决速步：低温时反应2速率慢，高温时反应2速率加快， 尿素产量大幅度增加      22.【答案】（1）① CH4(g)=C(s)+2H2(g)   H =+74.8 kJ·mol-1    ② 9.2%    ③ 反应过程中，催化剂表面会积碳，导致催化剂活性逐渐降低；同时副反应增多，消耗CH4但生成H2的效率降低，因此氢气产率随时间缓慢下降     （2）① 过量H2O(g)可与催化剂表面的积碳发生反应，减少积碳对催化剂活性的影响，从而防止催化剂活性下降    ② 提高H2产率，加快反应速率     （3）① CH4中 C 的电负性大于 H， C-H键的电子对更偏向 C，导致 H 原子带部分正电荷；光生空穴（h+）具有强得电子能力，更易攻击带正电的 H 原子    ② 光生空穴（h+）在 VB 端攻击CH4，断裂C-H键生成·CH3、·CH2等自由基；光生电子（e-）转移到 CB 端，还原CO2生成CO；同时自由基进一步反应生成H2和CO，最终得到合成气      23.【答案】（1）在温度、催化剂条件下，氨气被催化氧化生成NO     （2）①     ②      （3）① SO2会占据催化剂的活性位点，NO的吸附减少    ② NH3可与H+结合    ③ 生成铵盐覆盖、堵塞催化剂空隙    ④ 将锰氧化物转化为硫酸锰，失去催化能力      24.【答案】（1）① Cu、Cl、O    ② A     （2）① 降低    ② 101     （3）① 360    ② BD    ③ 流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触发生反应，导致转化率下降，同时温度低，反应速率慢    ④ 36      25.【答案】（1）① 温度超过950℃后，NH3会与O2反应生成NO(生成的N2会与O2反应)，增大烟气中的NOx浓度，脱硝率下降    ② SCR技术中温度过高，催化剂活性降低     （2）① -664.0 kJ·mol-1    ② 氢气和生成的氮气反应生成氨气    ③ 酸性增强，NH3易被载体吸附生成NH，NH与NO和O2反应，产生更多的N2      26.【答案】（1）     （2）① Fe、N    ② 分解生成Fe的同时生成了     （3）① -61    ② 75％    ③ 肼是弱碱，在水溶液中存在如下电离平衡：，加入适量NaOH或KOH后，溶液中氢氧根离子浓度增大，平衡逆向移动，的浓度增大，催化分解反应加快     （4）聚乙烯醇极性较强，与分子之间作用较弱；聚乙烯醇中羟基间形成氢键，使聚乙烯醇内空隙较小      27.【答案】（1）① 酸性    ②      （2）或     （3）45~75 min，随着还原，溶液的碱性逐渐增强，体系中的转化为沉淀而使上升；75~90 min，pH升高，与反应生成可溶性的，所以下降     （4）pH在1~3区间，随着pH增大，溶液中浓度减小，竞争与捕集剂配位的几率增大，使被捕集的效果增强，因此增大；pH在1~3区间，随着pH增大，浓度增大，使反应逆向移动，DTC浓度增大，捕集效果增强，因此增大     （5）      28.【答案】（1）①     ② 阳极区还发生反应(或“CO与H2O发生反应生成CO2、H2”)     （2）① C、H    ② 6     （3）① 晶格氧从表面向铁铈载氧体内部转移(或“由表向内”“由外向内”等)    ② 增大    ③ 温度高，CH4转化为CO2的反应速率加快，导致CO选择性降低(或“温度高、反应初期载氧体表面晶格氧数目多，导致部分CH4被过度氧化为CO2”)    ④ 复原铁铈载氧体中晶格氧(或“使MexOy-1更好地转化为MexOy”)；除去铁铈载氧体表面的积碳；获得更多H2      试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题14 化学反应原理综合题 1.(2025-2026高三上·江苏省宿迁中学·期中)“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一。 (一)CH4-CO2催化重整是实现“双碳”经济的有效途径之一，具有广阔的市场前景和经济、社会价值。相关的主要反应有： Ⅰ：              Ⅱ：                     已知：常温常压下，CH4、H2、CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol、283.0kJ/mol。请回答： （1）反应Ⅰ的　　　　　　　　　　　kJ/mol。 （2）恒温恒容条件下，起始按投料，若只发生反应Ⅰ，能作为反应达到平衡的标志是___________(填序号)。 A. CH4浓度不再发生变化 B. 体系压强不再变化 C. 单位时间内，消耗a mol CO2时，同时生成2a mol H2 D. 混合气体的密度不再变化 （3）在一定条件下的密闭容器中，按投料，图1表示温度对H2产率的影响曲线。 此反应优选温度为900℃的原因是　　　　　　　　　　　。 （4）近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱酸环境下CO2甲醇化实现碳中和，工作原理如图2所示。 ①实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上会产生气体A，导致CO2的转化率降低，则气体A的分子式为　　　　　　　　　　　。 ②阴极生成甲醇的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 (二)CO2和CO加氢制甲烷可实现CO2资源利用的同时实现氢能的储存，相关反应如下： Ⅰ．        Ⅱ．        （5）CO2制备甲烷过程中，CO2活化的可能途径有两种，如图3所示。请从反应速率和生成物稳定性角度分析说明CO*是CO2活化的优势含碳中间体的原因是　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）+247.3     （2）AB     （3）产率在900℃时已达到较高水平，继续升温对产率不再有显著的影响，还会增大工业生产的能耗成本，影响经济效益     （4）①     ②      （5）生成的反应活化能更低，反应速率更快。活化产物的总能量更低，稳定性更好      【解析】(1)已知、和燃烧热的热化学方程式为①；②；③；根据盖斯定律，可得热化学方程式； (2)A．当体系内浓度不再变化时，说明其生成速率和消耗速率相等，反应达到平衡状态，A正确； B．该反应是气体物质的量增加的反应，同时在恒容条件下进行，因此体系内压强随着反应的进行而增加；当压强不变时，说明体系内气体总物质的量不变，反应达到平衡，B正确； C．和分别是正反应的反应物和生成物，单位时间内消耗a mol 生成2 a mol 只能说明正反应仍然在进行，不能说明正逆反应速率相等，C错误； D．该反应在恒容条件下进行，总体积不变；根据质量守恒，反应前后物质的质量不变；密度为一定值，不能作为判断反应平衡的依据，D错误； 故答案选AB； (3)从图像可以看出，体系内温度达到900℃时，产率已达到85%左右，继续升温对产率不再有显著的影响，同时，增加反应温度会增大工业生产的能耗和设备成本，不利于经济效益，所以选择900℃为反应温度； (4)① 由图像可以看出，通过质子交换膜从左极区流向右极区；电解池中，阳离子流向阴极，因此右侧是阴极区；结合题干可知，随着溶液酸性提高，离子浓度增加，阴极区会生成气体，该极会发生的还原反应，生成的气体是； ② 由分析可知，右极为阴极，在此电极发生还原反应，与结合生成，结合电荷守恒和元素守恒可以写出阴极反应式； (5)从图像可以看出，生成的反应活化能为0.28 eV，低于生成的反应活化能(0.55 eV)，因此由生成的反应速率更快；同时活化产物的总能量为-0.82 eV，低于的总能量（0.04 eV）,稳定性更强；因此是活化的优势含碳中间体。 2.(2025-2026高三上·江苏无锡·期中)合成气(CO和)是重要的工业原料气。 （1）联合催化重整生产合成气。主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①反应Ⅱ在　　　　　　(选填“高温”、“低温”或“任意温度”)下可以自发进行。 ②一定温度、100 kPa下，向体系中加入和，假设此条件下其他副反应可忽略。恒压反应至平衡时，体系中转化率为转化率为物质的量为1.3 mol，此时原位利用率为　　　　　　。已知：原位利用率 （2）利用合成气合成乙二醇：   。按化学计量比进料，固定平衡转化率分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图所示： ①代表的曲线为　　　　　　(填“”、“”或“”)。 ②　　　　　　填“”、“”或“”)。 （3）合成气经“变换”、“脱碳”可以获取高纯度的和。“变换”反应为：。 ①N-甲基二乙醇胺可实现对“变换”后混合气体中的捕集和释放。N-甲基二乙醇胺能够捕集和释放的可能原因是　　　　　　。 ②高纯可催化合成环状碳酸酯。利用高纯和1，1-二甲基环氧乙烷()合成环状碳酸酯的可能机理如下所示。 上述反应中，水蒸气的存在使得产品产率大幅度下降，原因是　　　　　　。 【答案】（1）① 高温    ②      （2）①     ② <     （3）① N-甲基二乙醇胺含有（叔）氨基，有碱性，可与二氧化碳和水反应生成盐；该盐在一定温度下又可以充分分解释放二氧化碳    ② 占据催化剂的活性位点，使得催化剂活性下降      【解析】(1)① 反应Ⅱ中变化不明显，，要使反应能自发进行，则要小于零，则需高温，故答案为：高温； ② 一定温度、下，向体系中加入和，恒压反应至平衡时，体系中转化率为，反应：平衡时生成，转化率为，物质的量为，则 气体总物质的量， 平衡时，原位利用率为，故答案为：70%； (2)①该反应为气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，，故对应α为0.6、0.5、0.4，因此代表的曲线为，故答案为：； ②对应α为0.6、0.5、0.4，由图可知，压强相同时，温度升高，平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，；，故答案为：<； (3)①N-甲基二乙醇胺具有碱性（氮原子有孤电子对，可结合），能与酸性气体发生反应实现捕获；当改变条件时，生成的盐分解，重新释放出，故答案为：N-甲基二乙醇胺含有（叔）氨基，有碱性，可与二氧化碳和水反应生成盐；该盐在一定温度下又可以充分分解释放二氧化碳； ② 反应中，1,1 - 二甲基环氧乙烷的开环反应依赖催化剂的活化，而水蒸气会与环氧乙烷发生竞争反应（环氧乙烷易与水发生开环加成生成二醇），同时水蒸气也可能与催化剂活性位点结合，降低催化剂对和环氧乙烷的催化效率，从而导致产品产率下降，故答案为：占据催化剂的活性位点，使得催化剂活性下降。 3.(2025-2026高三上·江苏州市园区苏州大学苏州附属中学·期中)研究反应中影响物质转化率的因素对物质生产或转化具有重要意义 （1）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为： 反应：   kJ·mol-1 反应：   kJ·mol-1 在密闭容器中，Pa、时，平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间的实际转化率随温度的变化如图1所示。 ①图中表示平衡转化率的是曲线　　　　　　　　　　　。(填“a”或“b”) ②温度低于550℃时，曲线a对应转化率随温度升高而降低的原因是　　　　　　　　　　　。 ③温度高于400℃时，曲线b对应转化率随温度升高而降低的原因是　　　　　　　　　　　。 （2）NaClO可除烟气中的。将含的烟气通入NaClO溶液，其他条件和气体流速一定，测得的脱除率与温度的关系如图2所示。温度高于50℃，的脱除率随温度升高而降低的原因有　　　　　　　　　　　。 （3）用、混合液可吸收烟气中NO，反应机理如图3所示。为探究烟气中对脱除NO的影响。控制NO浓度一定，分别将含和不含的烟气通入吸收液中，不同时刻测得出口处烟气中NO脱除率如图4所示。 ①含4%的的烟气，通入时间越长，NO的脱除率越低的原因是　　　　　　　　　　　。 ②5min时，含4%的烟气所测NO的脱除率高于不含烟气的原因是　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）① a    ② 曲线a为平衡转化率，温度低于550℃时，以反应为主，反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡转化率降低    ③ 温度高于400℃时，催化剂活性降低，反应速率减慢，曲线b对应的实际转化率随温度升高而降低     （2）随温度升高SO2气体溶解度降低     （3）① O2氧化Fe2+为Fe3+，导致Fe2+浓度下降，络合能力减弱    ② O2将NO氧化为NO2，NO2被水吸收，提升NO脱除率      【解析】(1)① 温度较低时，反应速率慢，没有达到平衡状态，随温度升高，反应速率加快，实际转化率增大，所以图中b曲线表示实际转化率，a曲线表示平衡转化率。 ② 曲线a为平衡转化率，温度低于550℃时，以反应为主，反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡转化率降低，所以曲线a对应转化率随温度升高而降低。 ③b曲线表示实际转化率，温度高于400℃时，催化剂活性降低，反应速率减慢，曲线b对应的实际转化率随温度升高而降低。 (2)随温度升高气体溶解度降低。温度高于50℃，的脱除率随温度升高而降低的原因可能是随温度升高SO2气体溶解度降低。 (3)① 含4%的的烟气通入时间越长，O2氧化Fe2+为Fe3+，导致Fe2+浓度下降，络合能力减弱，NO的脱除率越低。 ②5min时，O2将NO氧化为NO2，NO2被水吸收，提升NO脱除率，所以含4%的烟气所测NO的脱除率高于不含烟气。 4.(2025-2026高三上·江苏苏州阳光调研·期中)酸性废水中三价砷As（III）主要以弱酸形式存在，处理达标后才能排放。 （1）电解除砷 电解含的酸性废水，将砷转化为气体去除。原理如图1所示。 ①写出转化为的电极反应式：　　　　　　　　　　。 ②离子交换膜应选择　　　　　　　　　　交换膜（填“阴离子”或“阳离子”）。 （2）硫化沉砷 向含的酸性废水中加入适量硫化钠，将转化为沉淀去除。 已知：i.；ii.。 ①“硫化沉砷”的离子方程式为　　　　　　　　　　。 ②硫化钠不能过量，主要的原因是　　　　　　　　　　。 ③除砷率随pH变化的曲线如图2所示。pH>7.0时，除砷率下降的原因是　　　　　　　　　　。 （3）氧化吸附除砷 新生态悬浊液具有较强的氧化性和吸附性，能将酸性废水中（III）氧化为后吸附去除。已知：常温下，，，，。 ①写出将废水中转化为的离子方程式：　　　　　　　　　　。 ②结合分析，时吸附的As（V）的主要微粒为　　　　　　　　　　。 ③砷去除率随变化的曲线如图3所示。加入溶液的体系中，当时，砷去除率提高到接近100%。可能的原因是　　　　　　　　　　。 【答案】（1）①     ② 阳离子     （2）①     ② 硫化钠过量，溶液中增大，正向进行程度增大，不利于沉砷    ③ ，碱性增强，水解程度增大，生成可溶性的或     （3）①     ②     ③ 发生水解转化为也能吸附；与转化为沉淀      【解析】(1)①转化为，As的化合价由+3价降为-3价，得6个电子，在酸性条件下进行，综合电荷守恒可得电极反应式：； ② 含的酸性废水发生的电极反应为，反应消耗氢离子，稀硫酸的一极上氢离子通过交换膜转移过来，故离子交换膜应选择阳离子交换膜； (2)① 向含的酸性废水中加入适量硫化钠，将转化为沉淀去除，“硫化沉砷”的离子方程式为； ② 硫化钠不能过量，主要的原因是硫化钠过量，溶液中增大，正向进行程度增大，不利于沉砷； ③ 除砷率随pH变化的曲线如图2所示。根据图中曲线可知，，碱性增强，水解程度增大，生成可溶性的或，因此pH>7.0时，除砷率下降； (3)①将废水中转化为，同时被还原为锰离子，反应的离子方程式为：； ②，时，，，；，，，因此 吸附的As（V）的主要微粒为； ③ 砷去除率随变化的曲线如图3所示。加入溶液的体系中，当时，发生水解转化为也能吸附；与转化为沉淀，则砷去除率提高到接近100%。 5.(2025-2026高三上·江苏省苏州中学校·期中)甲醛是室内装修常见污染物，可通过光触媒氧化法和催化氧化法等多种方法去除。 （1）将KMnO4、Ce(NO3)3、Mn(NO3)2和KOH按一定比例混合充分反应，可得一种用于去除甲醛的复合催化剂xMnO2•yCeO2(反应后锰元素均转化为MnO2)。若，则反应消耗的KMnO4、Ce(NO3)3、Mn(NO3)2物质的量之比为　　　　　　　。 （2）一种以Ag—C3N4催化剂、多孔SiO2为催化剂载体，去除空气中甲醛的机理如下图所示。 ①该催化剂去处甲醛的机理可描述为　　　　　　　。 ②写出酸性条件下，与HCHO反应的离子方程式：　　　　　　　。 ③空气的湿度会影响甲醛的去除率，其他条件一定，测得甲醛的去除率与相对湿度的关系如下图所示。相对湿度=。 I．相对湿度从20%增大到40%，甲醛的去除率增大的主要原因是　　　　　　　。 II．相对湿度从40%增大到80%，甲醛的去除率降低的主要原因是　　　　　　　。 （3）一种Au—氧化物催化去除甲醛的机理如图所示。根据信息将图戊中所缺部分补全　　　　　　　。 【答案】（1）     （2）① 在光照条件下，H2O在Ag表面失电子生成和，电子通过C3N4中的电子孔到达另一侧银表面，O2在Ag表面得电子生成，甲醛被·OH和氧化为CO2和H2O    ②     ③ 相对湿度增大，催化剂吸附的水增多，催化剂表面产生更多的，使甲醛去除率增大    ④ 相对湿度增大，催化剂表面吸附的H2O增多，吸附的甲醛减小，使甲醛去除率降低     （3）         【解析】(1)若，复合催化剂为5MnO2•4CeO2，假设得到1mol5MnO2•4CeO2，消耗的KMnO4、Ce(NO3)3、Mn(NO3)2物质的量分别为amol、bmol、cmol，根据原子守恒，a+c=5，b=4，根据得失电子守恒，3a=b+2c，解得a=，c=，KMnO4、Ce(NO3)3、Mn(NO3)2物质的量之比为； (2)① 根据图示，甲醛最终转化为CO2和H2O，该催化剂去除甲醛的机理可描述为：在光照条件下，H2O在Ag表面失电子生成和，电子通过C3N4中的电子孔到达另一侧银表面，O2在Ag表面得电子生成，甲醛被·OH和氧化为CO2和H2O； ② 酸性条件下，与HCHO反应生成CO2和H2O，离子方程式：； ③ 空气的湿度会影响甲醛的去除率，相对湿度从20%增大到40%，甲醛的去除率增大的主要原因是相对湿度增大，催化剂吸附的水增多，催化剂表面产生更多的，使甲醛去除率增大；相对湿度从40%增大到80%，甲醛的去除率降低的主要原因是相对湿度增大，催化剂表面吸附的H2O增多，吸附的甲醛减小，使甲醛去除率降低； (3)甲醛最后转化为二氧化碳和水，根据中箭头指向，可推测戊为  。 6.(2025-2026高三上·江苏省苏州中学校·期中)我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。以为原料合成依然是“碳达峰”环境下的科研热点，电化学原理在降低碳排放、实现碳中和目标中有广泛应用。回答下列问题： Ⅰ：   =           Ⅱ：   =           Ⅲ：   =           （1）部分键能的数据如下表所示，则　　　　　　　　　　　。 共价键 键能 436 803 328.4 464 （2）反应Ⅰ能自发进行的原因是　　　　　　　　　　　。 （3）一定条件下，=反应历程如图所示。该反应的反应速率由第　　　　　　　　　　　(填“1”或“2”)步决定。 （4）研究发现表面脱除原子形成的(氧空穴)决定了的催化效果，氧空穴越多，催化效果越好，催化合成甲醇的机理如图。已知增大气体流速可带走多余的，从而提高的选择性，请结合催化机理解释其原因　　　　　　　　　　　。 （5）汽车尾气中的和在催化转化器中反应生成两种无毒无害的气体。催化剂性能决定了尾气处理效果。将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，测量逸出气体中含量，从而测算尾气脱氮率。相同时间内，脱氮率随温度变化曲线如图所示。 ①曲线上点的脱氮率　　　　　　　　　　　(填“”“”或“”)对应温度下的平衡脱氮率。 ②催化剂条件下，温度高于时脱氮率随温度升高而下降的原因可能是　　　　　　　　　　　。 （6）近年研究发现，电催化和含氮物质可合成尿素，同时可解决含氮废水污染问题。常温常压下，向一定浓度的溶液通入至饱和，经电解获得尿素，其原理如图所示。电解过程中生成尿素的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）414     （2）、，则在低温能自发进行     （3）1     （4）增大气体流速可带走多余的，促进反应正向进行，增加氧空穴的量     （5）① ＜    ② 温度超过650K时，催化剂的活性降低，催化效果减弱，相同时间内脱氮率下降或催化剂Y条件下，反应速率增大，相同时间内反应已经平衡，随着温度超过650K，升温使该反应平衡逆向移动，脱氮率下降     （6）      【解析】(1)根据盖斯定律，，反应物的键能-生成物的键能，计算得； (2)该反应Ⅰ为放热反应，依据反应能自发进行，反应ⅰ的、，则在低温能自发进行； (3)由图可知，能垒：过渡态过渡态1，能垒越小反应速率越大，化学反应的决速步是由速率慢的反应一步所决定的，则一定条件下的反应速率由第1步决定的； (4)从催化机理图中能看出与中的O结合生成，而使催化剂出现氧空穴，由题意可知，氧空穴越多，催化效果越好，所以增大气体流速可带走多余的，可以促进反应正向进行，可以增加氧空穴的量。 (5)①由图知，在催化剂Y作用下，Y时，脱氮率达到最大，而催化剂不影响平衡移动即不影响平衡脱氮率，而曲线上a点的脱氮率远低于催化 剂Y条件下脱氮率最大值，故曲线上a点的脱氮率<对应温度下的平衡脱氮率； ② 催化剂Y条件下，温度高于650K时脱氮率随温度升高而下降的原因可能是温度超过650K时，催化剂的活性降低，催化效果减弱，相同时间内脱氮率下降或催化剂Y条件下，反应速率增大，相同时间内反应已经平衡，随着温度超过650K，升温使该反应平衡逆向移动，脱氮率下降； (6)电解过程中生成尿素的反应是还原反应，在阴极上发生，电极反应式为。 7.(2025-2026高三上·江苏省苏州中学校·期中)(主要指NO和)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的是环境保护的重要课题。 （1）已知：                        ①在汽车上安装三元催化转化器可实现反应：   　　　　　　　 ②在恒温恒容的密闭容器发生反应。下列能说明反应达到平衡状态的是　　　　　　　(填字母序号)。 A．容器内气体的密度不再改变 B． C．容器内气体的压强不再改变 （2）用活化后的作催化剂，在烟气中加入适量氨气，使、转化为，反应历程如图-1所示。 ①写出反应总方程式　　　　　　　。 ②步骤1过程中，控制在催化剂的表面，其原理是　　　　　　　。 （3）用作催化剂，将一定比例的、和的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器中反应。其它条件相同，如图-2所示为不同空速，随温度的变化，转化率的关系。空速(GHSV)是指规定的条件下，单位时间单位体积催化剂处理的气体量。 ①温度低于时，相同温度下，空速越小，转化率越高的原因是　　　　　　　； ②高于时，不同空速，随温度升高，转化率迅速下降的原因是　　　　　　　。 【答案】（1）① -759.8    ② BC     （2）①     ② 步骤1：中N和中的H，形成氢键；中H和中的O形成氢键     （3）① 反应温度较低时，反应速率慢。此时空速越大，反应气体与催化剂的接触时间越短，反应不够充分，转化率越低。空速越小，反应气体与催化剂的接触时间长，反应充分，转化率越高    ② 高于时，温度升高，催化剂活性下降；与反应生成了      【解析】(1)反应①        ②        ③        ②+2×③-① 得到，，； A．容器内气体的密度是定值，密度不再改变不能说明反应达到平衡状态，A不符合； B．，符合正逆反应速率相等，达到了平衡状态，B符合； C．恒温恒容下，反应前后气体的物质的量变化，容器内气体的压强是变量，压强不再改变说明反应达到平衡状态，C符合； 答案选BC； (2)① 由反应历程可知，反应物为NH3、NO、O2，生成物为N2和H2O，NH3、NO、O2的物质的量之比为1:1：，则反应的化学方程式为： ； ② 由中间体X到过渡态的结构可知，步骤1中，中N和中的H，形成氢键；中H和中的O形成氢键； (3)① 由图可知，温度低于时，相同温度下，空速越小，转化率越高，原因是：反应温度较低时，反应速率慢。此时空速越大，反应气体与催化剂的接触时间越短，反应不够充分，转化率越低。空速越小，反应气体与催化剂的接触时间长，反应充分，转化率越高； ② 高于时，不同空速，随温度升高，转化率迅速下降，原因是：高于时，温度升高，催化剂活性下降；与反应生成了。 8.(2024-2025高三上·江苏徐州·期中)用烟气中SO2制S是一种重要的脱硫技术。 （1）用电解法将 SO2转化为S的原理如图所示。 电极a表面的电极反应式为　　　　　　　　　　　。随稀硫酸的浓度增大，SO2转化率先增大后减小的可能原因为　　　　　　　　　　　。 （2）利用乙烯与 SO2反应制S的机理如图所示，Cu⁺的基态核外电子排布式　　　　　　　　　　　，此过程总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 （3）H2S与SO2在盐溶液中反应制备S，该过程生成含S 悬浮颗粒的悬浊液，含S 悬浮颗粒带负电。 SO2(g)+2H2S(g)3S(s)+2H2O(l)   ΔH<0。 ①SO2转化率受温度影响如图所示。温度高于60℃时，SO2转化率逐渐减小的可能原因为　　　　　　　　　　　。 ②其它条件相同，Na2SO4溶液浓度对含S悬浮颗粒的过滤速率影响如下表所示。 Na2SO4溶液浓度 (g·L−1) 过滤速率 (mL∙min−1) 8 20 10 50 20 330 Na2SO4溶液浓度增大，过滤速率加快的可能原因为　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）①     ② 得电子时需要参与，增大，有利于被还原；过大，溶解量减少；得电子产生，使得电子的量减少，转化率减小     （2）①     ②      （3）① 温度高于60℃时，与溶解度减小，导致转化率降低；该反应是一个放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，转化率降低    ② 离子浓度增大，正电荷增多，中和硫悬浮颗粒的负电荷效果更好，使硫更易形成大颗粒，过滤速率增加      【解析】(1)用电解法将SO2转化为S，电极a表面SO2得电子被还原为S，稀硫酸作电解质溶液，则电极a表面的电极反应式为：；由电极反应可知，SO2得电子被还原为S时需要H+参加反应，随稀硫酸的浓度增大，增大，有利于被还原，所以SO2转化率先增大；但过大，会引起溶解量减少；且过大，得电子产生，使得电子的量减少，SO2转化率减小。所以随稀硫酸的浓度增大，SO2转化率先增大后减小的可能原因为：得电子时需要参与，增大，有利于被还原；过大，溶解量减少；得电子产生，使得电子的量减少，转化率减小； (2)Cu的原子序数为29，其基态核外电子排布式为，则Cu⁺的基态核外电子排布式为；由乙烯与SO2反应制S的环式机理图可知，入环为反应物、出环为生成物，则此过程的反应物为C2H4、O2、SO2，生成物为S、CO2、H2O，配平后得到总反应的化学方程式为：； (3)①H2S与SO2在盐溶液中反应制备S：SO2(g)+2H2S(g)3S(s)+2H2O(l) ΔH<0，温度较高时，气体的溶解度会减小，且该反应为放热反应，较高温度不利于反应正向进行，则温度高于60℃时，SO2转化率逐渐减小的可能原因为：温度高于60℃时，与溶解度减小，导致转化率降低；该反应是一个放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，转化率降低； ②H2S与SO2在盐溶液中反应制备S，该过程生成含S悬浮颗粒的悬浊液，含S悬浮颗粒带负电，其它条件相同，Na2SO4溶液浓度增大，过滤速率加快的可能原因为：浓度增大，正电荷增多，中和硫悬浮颗粒的负电荷效果更好，使硫更易形成大颗粒，过滤速率增加。 9.(2024-2025高三上·江苏镇江·期中)的资源化利用是化学研究的热点。 （1）催化脱氢可制备丙烯。反应为 ①该反应高温下能自发进行的原因为　　　　　　　。 ②工业生产反应温度选择，温度过高，反应速率和丙烯选择性均快速下降，原因可能为　　　　　　　。 （2）催化下，与耦合反应过程如图所示。 已知：     耦合反应的　　　　　　　。 （3）利用电化学装置可实现和的耦合转化，原理如图所示。 ①阳极生成乙烷的电极反应式为　　　　　　　。 ②同温同压下，若生成乙烯和乙烷的体积比为1：1，则消耗的和体积比为　　　　　　　。 （4）催化加氢制甲醇。在表面吸附后活化生成中间体的机理如图所示。 ①转化1中，In元素的化合价会　　　　　　　。(选填“升高”、“降低”或“不变”) ②根据元素电负性的变化规律，用文字描述转化Ⅱ和Ⅲ的机理　　　　　　　。 【答案】（1）① 该反应的，，高温下，反应可自发进行    ② 温度过高，丙烷裂解产生CH4、C2H4、C和氢气等副产物，使丙烯的选择性下降；同时高温下产生积碳使催化剂快速失活，反应速率快速下降。     （2）     （3）①     ② 4：3     （4）① 降低    ② CO2分子中的一个O原子填充到氧空位，促进CO2分子中C=O键断裂；In的电负性小于H，与In相连的H原子带负电，C的电负性小于O，与O相连的C原子带正电；带负电的H进攻带正电的C原子生成HCOO*，(吸附在In2O3表面)      【解析】(1)① 该反应高温下能自发进行的原因为： 该反应的，，高温下，反应可自发进行； ② 工业生产反应温度选择，温度过高，反应速率和丙烯选择性均快速下降，原因可能为：温度过高，丙烷裂解产生CH4、C2H4、C和氢气等副产物，使丙烯的选择性下降；同时高温下产生积碳使催化剂快速失活，反应速率快速下降。 (2)已知：I.；II. ；III. ；由盖斯定律可知，I+ III可得 =。 (3)① 由图可知，CH4在阳极失去电子生成乙烷的电极反应式为：； ② 由图可知，CO2在阴极得到电子生成CO，电极方程式为：CO2+2e-=CO+O2-，由图可知，CH4在阳极失去电子生成乙烷或乙烯，电极反应式为：、，若生成乙烯和乙烷的体积比为1：1，则失去6个电子，消耗4molCH4，3mol CO2，则消耗的和体积比为4：3。 (4)① 转化1中，中产生了氧空位，由化合价代数和为零可知，In元素的化合价会降低； ② 根据元素电负性的变化规律，用文字描述转化Ⅱ和Ⅲ的机理为：CO2分子中的一个O原子填充到氧空位，促进CO2分子中C=O键断裂；In的电负性小于H，与In相连的H原子带负电，C的电负性小于O，与O相连的C原子带正电；带负电的H进攻带正电的C原子生成HCOO*，(吸附在In2O3表面)。 10.(2024-2025高三上·江苏连云港·期中)工业上常用催化除去重整气(主要成分为、、、、和少量等)中含有的少量。主要反应为；。 （1）用大孔径的催化剂载体可以提高催化氧化效果。 ①制备泡沫铜载体。三羟甲基氨基甲烷()和硝酸铜混合均匀，在氩气的保护下点燃，冷却清洗后得到泡沫铜。三羟甲基氨基甲烷作用为　　　　　　。 ②做载体。导热性差，会导致反应管温度过高去除率明显降低，除因为催化剂失活外，还有　　　　　　(用化学方程式表示)。 （2）(Ce是活泼金属)中添加能提高反应催化效果。将的混合气体(其余为氮气)以一定流速通过装有催化剂的反应管，实验表明催化剂中氧空位的数量影响反应速率，可能机理如图-1所示。 ①中加入少量能提高的去除率，其原因是　　　　　　。 ②催化剂中铜原子上会形成少量碱性基团()，其存在会降低去除率的原因是　　　　　　。 ③步骤ⅱ氧气也会参与反应。若参加反应的和物质的量相等，则每转化产生的物质的量为　　　　　　。 （3）、均能催化反应。重整气通过装有催化剂的反应管，的转化率和生成选择性随温度变化的曲线如图-2所示。 ①产物选择性下降的原因可能是　　　　　　。 ②相对于催化剂，其优点是　　　　　　。 【答案】（1）① 做燃料，产生大量气体造孔，提供还原性气体还原氧化铜为铜单质    ②      （2）① 增强了在上的吸附量；代替增加了催化剂中氧空位的数量    ② 与产生竞争吸附(使不易吸附)；产生碳酸盐覆盖催化剂表面，阻碍反应发生    ③      （3）① 氢气还原氧化铜为铜，催化剂有利于甲烷的生成    ② 产物二氧化碳选择性高，不消耗      【解析】(1)① 三羟甲基氨基甲烷()和硝酸铜混合均匀，在氩气的保护下点燃，冷却清洗后得到泡沫铜。三羟甲基氨基甲烷作用为：做燃料，产生大量气体造孔，提供还原性气体还原氧化铜为铜单质； ②导热性差，会导致反应管温度过高，CO2和H2在高温下反应生成CO和H2O，化学方程式为： 。 (2)①中加入少量能提高的去除率，其原因是增强了在上的吸附量；代替增加了催化剂中氧空位的数量； ② 催化剂中铜原子上会形成少量碱性基团()，其存在会降低去除率的原因是：与产生竞争吸附(使不易吸附)；产生碳酸盐覆盖催化剂表面，阻碍反应发生； ③ 步骤ⅱ氧气也会参与反应，若参加反应的和物质的量相等，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：++3CO=+3CO2，则每转化产生的物质的量为mol。 (3)① 主要反应为；，产物选择性下降的原因可能是：氢气还原氧化铜为铜，催化剂有利于甲烷的生成； ② 由图可知，相对于催化剂，其优点是产物二氧化碳选择性高，不消耗。 11.(2024-2025高三上·江苏常州·期中)探索固氮机理，实现温和条件下固定空气中的具有重要意义。 （1）自然界中的一些微生物能将转化为含氮化合物，约占自然固氮的90%。 ①豆科植物根瘤中的固氮酶能将直接转化为化合态的　　　　　　　　　　（填化学式）作为自身的养分。 ②固氮酶中的过渡金属原子能与形成分子氮配合物，从而活化。在分子氮配合物中，可作为配位体的原因是　　　　　　　　　　。 ③1965年，人类合成了第一个分子氮配合物，该配合物的配位数为　　　　　　　　　　。 （2）在如图所示装置中，用石墨作电极，含的酸性溶液作电解质，和的混合物作阴极原料气，在常温下电解即可获得，电解时在阴极区检测到、·OH、等。 ①转化为与阴极区产物有关，电解生成的电极反应式为　　　　　　　　　　。 ②若将直接通过溶液，一段时间后，溶液中仅检测到微量的。 研究表明，是该固氮过程的催化剂，其反应机理可表述为：　　　　　　　　　　（填离子方程式）、、。 ③被·OH氧化为的过程中经历了中间体。该物质的红外光谱中有N＝N吸收峰，核磁共振氢谱中仅有一个特征峰，写出两种可能的结构式：　　　　　　　　　　。 ④控制电解电压、电解质溶液pH、阴极原料气和的比例和流速保持不变，增大溶液的浓度，反应相同时间测得的产率先增大后减小，溶液浓度过大，产率下降的原因是　　　　　　　　　　。 【答案】（1）① NH3或    ② 分子中存在孤电子对（或分子中的电子对可提供给中心原子）    ③ 6     （2）①     ②     ③ 、    ④ 过量的消耗·OH，导致参与氧化的·OH浓度减少，反应速率减慢      【解析】(1)①豆科植物根瘤中的固氮酶能将空气中的氮气直接转化为NH3或铵根离子作为自身的养分，故答案为：NH3或； ② 固氮酶中的过渡金属原子能与氮气形成分子氮配合物，从而活化氮气是因为氮气分子中含有孤对电子（或分子中的电子对可提供给中心原子），在配合物中作为配位体，故答案为：分子中存在孤电子对（或分子中的电子对可提供给中心原子）； ③由化学式可知，配合物中Ru2+为提供空轨道的中心离子，氨分子、氮气分子为配体，配位数为6，故答案为：6； (2)①由题意可知，电解生成过氧化氢的反应为酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，电极反应式为，故答案为：； ② 由题意可知，亚铁离子是该固氮过程的催化剂，则反应机理可表述为：、、，故答案为：； ③ 由题意可知，分子是含有N=N吸收峰的对称结构，且存在顺反异构的化合物，结构式可能为、，故答案为：、； ④硫酸亚铁溶液浓度过大，硝酸产率下降的原因是过量的消耗·OH，导致参与氧化的·OH浓度减少，反应速率减慢，故答案为：过量的消耗·OH，导致参与氧化的·OH浓度减少，反应速率减慢。 12.(2024-2025高三上·江苏苏州·期中)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。 （1）一定条件下，在银催化剂表面存在反应：，该反应平衡时体系的压强(Pc)与温度(T)的关系如表： T/K 401 443 463 Pc/kPa 10 51 100 已知：在平衡体系中，用气体物质的分压替换浓度计算得到的平衡常数称为压强平衡常数，用Kp表示。气体物质X的分压。 ①401K时，该反应的压强平衡常数Kp=　　　　　　　kPa。 ②起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2，经下列过程达到各平衡状态： 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是　　　　　　　(填序号)。 A.从状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程，△S＜0        B.体系压强： C.平衡常数：            D.若体积，则 请补全图中的v逆-t图像。　　　　　　　 图1 ③某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为，k为速率常数(一定温度下，k为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。当转化率为14.5%时，v(O2)　　　　　　　(用k表示)。 （2）固体离子导体α-AgI可通过加热γ-AgI制得。上述两种晶体的晶胞如图所示(省略了Ag+在晶胞中的位置)。 ①测定晶体结构最常用的仪器是　　　　　　　。 ②α-AgI与γ-AgI晶胞的体积之比为　　　　　　　。 ③判定α-AgI中导电离子类型的实验装置如图所示。实验前，H型管内填充满a-AgI，竖管a和b(含a-AgI)的质量相同，两支Ag电极的质量也相同。通电一段时间后，可判定导电离子是Ag+而不是I-的实验数据是　　　　　　　。 【答案】（1）① 10    ② AC    ③     ④ 0.75k     （2）① X射线衍射仪    ② 7：12    ③ 竖管a和b的质量均不变      【解析】(1)①401K时，该反应的压强平衡常数Kp=p(O2)=10 kPa； ②A．该反应是气体体积增大的反应，平衡状态Ⅱ到状态Ⅲ的平衡正向移动，固体质量减小，而状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程中固体质量增大，即反应逆向进行，则从Ⅰ到状态Ⅱ的过程△S＜0，A正确； B．反应Ag2O(s)2Ag(s)+O2(g)的平衡常数Kp=p(O2)，Kp只与温度有关，温度不变，则Kp不变，即pc(Ⅱ) =pc(Ⅲ)，B错误； C．反应Ag2O(s)2Ag(s)+O2(g)的平衡常数Kp随温度升高而增大，说明升高温度，化学平衡正向移动，故该反应的正反应为吸热反应，温度越高平衡常数Kp越大，即平衡常数： K(Ⅱ)>K(Ⅳ)，C正确； D．状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则n(O2)相等，但V(Ⅰ)=2V(Ⅲ)，则压强p(Ⅰ)=2p(Ⅲ)，即浓度熵Q(Ⅰ)=p(Ⅰ)，K(Ⅲ)= p(Ⅲ)，所以Q(Ⅰ)=2K (Ⅲ) ，D错误； 故合理选项是AC； 起始状态Ⅰ在恒温恒容条件下逆向移动达到平衡状态Ⅱ，则逆反应速率减小；平衡状态Ⅱ在温度不变、体积增大瞬间逆反应速率减小，平衡正向移动，逆反应速率增大，达到平衡状态；平衡状态Ⅲ在体积不变、温度降低的瞬间，逆反应速率减小，平衡逆向移动，逆反应速率增大，达到平衡状态Ⅳ，所以v逆- t图像为； ③ 设起始时恒容容器中加入Ag2O的质量为m g，当固体质量减少4%时，逆反应速率最大，即达到平衡状态，生成n(O2)=，反应Ag2O(s)2Ag(s)+O2(g)，若转化率为14.5%时生成n (O2)=，即，则v(O2)=k(1-)=k(1-)=0.75k； (2)① 测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪； ②a-AgI晶胞中AgI的个数为1+8×=2，γ- AgI晶胞中AgI的个数为6×+8×=4， ρ=，则V=×AgI的个数，则a- AgI与γ-AgI晶胞的体积之比为()：()=7：12； ③ 由图可知，阳极Ag失电子生成Ag+进入溶液中，阴极溶液中Ag+得电子生成Ag单质，Ag+能与I-结合生成AgI沉淀，而实验测得竖管a中AgI质量不变，则阳极生成的Ag+移向阴极，导致阳极质量减小，Ag+在阴极得电子生成Ag，导致阴极质量增大，所以实验中导电离子是Ag+而不是I-。 13.(2025-2026高三上·江苏淮安·期中)空间站处理的一种方法是对进行收集和再生处理，生成可供航天员呼吸的。其部分技术路线如图所示： （1）的富集。在水蒸气存在下，固态胺吸收反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应)；加热该酸式碳酸盐再解吸为高浓度进入Sabtier反应器。写出加热解吸时的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）Sabtier反应。在Sabtier反应器中一种用催化剂催化加的反应历程如图所示。画出方框中微粒的结构：　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）二氧化碳加氢制甲醇。研究在Sabatier反应器中将二氧化碳加氢制甲醇，过程中的主要反应(忽略其他副反应)为： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 225℃时、Pa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(相邻位点等距)的气体温度、CO和的体积分数变化如图所示。 ①反应的活化能　　　　　　　　　(填“>”、“＜”或“=”) ②位点至处CO气体体积分数不变的原因可能为　　　　　　　　。 （4）电解水制氧。空间站制氧采用SOE电解池电解水法，其装置如图所示，在高温SOE中传递的氧离子()作为载流子，产生氢气的电极反应式为　　　　　　　　。 （5）甲烷化学链重整制氢。由三个独立的子反应组成，在三个反应器中进行，其中蒸汽反应器中反应吸热，燃料反应器和空气反应器中反应放热；其制备原理示意如图所示。 ①经过燃料反应器转化为，当时，中为　　　　　　　　。 ②结合图示综合分析该化学链重整制氢工艺的优点　　　　　　　　。 【答案】（1）     （2）或     （3）① ＜    ② 反应I生成CO的速率与反应II消耗CO的速率相等     （4）     （5）① 1:1    ② 后面反应放出的热量给前面的反应提供热量；得到较纯的氢气；催化剂可循环使用      【解析】(1)固态胺吸收生成酸式碳酸盐，加热时该盐发生分解反应，生成高浓度、固态胺和（依据分解反应的逆过程和元素守恒推导）。化学方程式为： ； (2)根据反应历程，第4步最终生成，结合第3步的中间产物转化关系，方框中的微粒是，（或表示为）； (3)① 正逆反应活化能比较根据盖斯定律，将反应I和反应II相加得到总反应：，该反应为放热反应。根据焓变与活化能的关系：，放热反应，因此。 ② 反应I（）生成CO，反应II（）消耗CO，当反应I生成CO的速率与反应II消耗CO的速率相等时，CO的体积分数不再变化。 (4)SOE电解池中，为载流子，产生氢气的电极为阴极，在阴极得到电子生成，同时释放（结合电解水原理和载流子移动方向推导）。电极反应式为：； (5)①中的计算，当时，化学式为。设的物质的量为a，的物质的量为b：根据Fe原子守恒：，根据电荷守恒（化合物中正负电荷总数相等，O为-2价）：联立方程解得：，，因此； ② 化学链重整制氢工艺的优点从流程和反应特点分析：后面反应放出的热量给前面的反应提供热量；得到较纯的氢气；催化剂可循环使用。 14.(2025-2026高三上·江苏省泰州中学·期中)氢气是清洁能源，氢能产业链包括制氢、储氢和用氢。 （1）铁酸铜()是有良好前景的分解水制氢的材料。制氢反应中，首先铁酸铜在较低的温度下分解形成氧缺位铁酸铜()，然后氧缺位铁酸铜从水中夺取氧恢复至原状态并释放出氢气，且氧缺位值(即式中x)越大，产氢量越大。 ①氧缺位铁酸铜与水反应的化学方程式为　　　　　　　。 ②反应过程中，若产生2mol(x=0.15)，理论上能制得标准状况下体积为　　　　　　　。 （2）反应 可用于储氢。 ①“纳米多孔镍”催化碳酸氢盐和氢气反应生成的部分机理如下所示。转化为的过程可描述为　　　　　　　。 ②密闭容器中，其他条件不变，向含有催化剂的0.1溶液中通入，测得反应时间对产率的影响如下图所示。2小时后产率随时间延长而减少的可能原因是　　　　　　　。 （3）选择性催化还原汽车尾气中NO主要经历“吸附→氧化→还原”的过程。将一定比例的、NO、、He(作平衡气)气体匀速通过装有Pd/催化剂的反应器，测得NO转化率随温度的变化如下图所示。 ①当参加反应时，催化还原NO转化为的化学方程式为　　　　　　　。 ②温度高于125℃，NO转化率随温度升高而呈下降趋势，可能的原因是　　　　　　　。 【答案】（1）① +xH2O=CuFe2O4+xH2    ② 6.72L     （2）① H的电负性大于Ni，小于O，在纳米多孔镍表面，H2断裂为2个H原子，一个H原子与中的碳结合，后者与中羟基氧结合生成H2O，转化为    ② 长时间反应导致催化剂表面被覆盖或结构改变，活性降低；溶液浓度随反应进行逐渐降低，反应速率减慢     （3）① 2NO+4H2+O2 N2+4H2O    ② 温度升高，催化剂活性下降，反应速率减慢；温度升高，H2与O2发生反应，使还原NO(或NOx)的H2的量减少，NO转化率下降      【解析】(1)①根据转化关系图可知氧缺位铁酸铜()与水反应生成氢气和CuFe2O4，所以反应的化学方程式为+xH2O=CuFe2O4+xH2； ②根据①中反应的方程式可知若x＝0.15，则2mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为0.3mol×22.4L/mol＝6.72L。 (2)①由图可知，转化为的过程可描述为：H的电负性大于Ni，小于O，在纳米多孔镍表面，H2断裂为2个H原子，一个H原子与中的碳结合，后者与中羟基氧结合生成H2O，转化为； ②2小时后产率随时间延长而减少的可能原因是：长时间反应导致催化剂表面被覆盖或结构改变，活性降低；溶液浓度随反应进行逐渐降低，反应速率减慢。 (3)①当参加反应时，催化还原NO转化为，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：2NO+2H2+O2 N2+2H2O； ②温度高于125℃，NO转化率随温度升高而呈下降趋势，可能的原因是：高温可能导致催化剂结构变化或烧结，催化效率下降，反应速率降低；同时温度升高，H2与O2发生反应，使还原NO(或NOx)的H2的量减少，NO转化率下降。 15.(2025-2026高三上·江苏南京·期中)综合利用是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。 Ⅰ.电化学技术：采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程如图-1所示： （1）电解过程中生成的电极反应式　　　　　　　　。 （2）在反应器中，发生如下反应： 反应ⅰ：    反应ⅱ：    ①计算反应的　　　　　　　　kJ/mol。 一定温度下，、和（体积比为x:2:1）按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器（入口压强为100kPa）发生反应ⅰ和ⅱ，有存在时，反应ⅱ的反应进程如图-2所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性（）如图-3所示。 ②根据图2，的选择性大于的原因是　　　　　　　　。 ③结合图3，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着的增大，的转化率减小的原因是　　　　　　　　。 Ⅱ.等离子体技术 利用等离子体和双金属催化剂催化和反应生成的过程中Zr的化合价发生变化，可能机理如图-4所示： 说明：图中的表示ZnO，表示ZrO2，表示氧空位；“—”表示化学键，“……”表示吸附作用。 （3）在中掺杂少量ZnO后形成的双催化剂，化学式可表示为，则　　　　　　　　（用x表达）。 （4）Zr的常见化合价有+2、+3和+4，上图所示机理的步骤（ⅲ）中，元素Zr化合价发生的变化为　　　　　　　　。 （5）增大反应电流，等离子体会释放出数量更多、能量更大的带负电的高能粒子。随着反应电流的增加，的产量增大，其可能原因是　　　　　　　　。 【答案】（1）或     （2）① -126    ② 由生成时，活化能较大，反应速率慢    ③ 随着x的增大，的分压增大，对于反应ⅰ和反应ⅱ相当于减压，反应ⅰ和反应ⅱ平衡均逆向移动，所以的转化率减小     （3）     （4）+3价变为+4价     （5）在数量更多、能量更大的带负电的高能粒子作用下，更多的水蒸气分子断裂出H原子；同时催化剂中的表面形成更多的氧空位，提高了反应物在催化剂上的吸附能力和成键能力，促进反应的进行      【解析】电解池中，在N极上转变为，化合价降低，发生还原反应，是阴极，电解质为溶液，配平得电极方程式为(或)，M则为阳极，发生氧化反应，乙烯、二氧化碳、氢气在反应器中反应生成。 (1)由分析可知，电解过程中生成的电极反应式为(或)； (2)①目标反应可由反应ii减反应i得到，==； ②由图2可知，由生成时，活化能较大，反应速率慢，故的选择性更大； ③ x增大，的分压增大，对于反应i和ii(均为气体分子数减少的反应)相当于减压，反应和反应i平衡均逆向移动，故的转化率减小； (3)化合物中，Zr为+4价、Zn为+2价、O为-2价，由化合价代数和为0得：，解得； (4)根据化合物中所有元素的化合价代数和为零，步骤(iii)中，Zr的化合价由+3价变为+4价； (5)增大反应电流，更多高能粒子使水蒸气分子断裂出H原子，同时催化剂中表面形成更多氧空位，提高反应物的吸附能力和成键能力，促进反应进行，产量增大，故答案为：在数量更多、能量更大的带负电的高能粒子作用下，更多的水蒸气分子断裂出H原子，同时催化剂中的表面形成更多的氧空位，提高了反应物在催化剂上的吸附能力和成键能力，促进反应的进行。 16.(2025-2026高三上·江苏省宿迁中学·期中)氢能是应用前景广阔的新能源。 （1）制氢。工业上电解碱性尿素水溶液制氢。 ①阳极活性物质Ni(OH)2首先放电生成NiOOH，该过程的电极反应式为　　　　　　。 ②CO(NH2)2吸附在NiOOH上被氧化生成N2。根据电负性规则，CO(NH2)2分子中能被Ni吸附的原子是　　　　　　（填元素符号）。 （2）储氢。部分H2和N2在催化剂表面合成氨以储氢，其反应机理的部分过程如图所示，中间体X的结构　　　　　　。 （3）储氢物质NH3的运用。NH3常用于烟气（主要成分NO、NO2）脱硝。以N2为载气，将含一定量NO、NH3及O2的模拟烟气以一定流速通过装有催化剂CeO2的反应管，研究温度、SO2(g)、H2O(g)对脱硝反应的影响。 ①如图1所示，温度高于350℃时，NO转化率下降，推测原因是　　　　　　。 ②如图2所示，温度高于350℃时，和不含水蒸气的烟气相比，含10%水蒸气的烟气的NO转化率更高，其原因是　　　　　　。③实验证明，烟气中含SO2会导致催化剂不可逆的中毒(Ce4+氧化SO2生成覆盖在生成的Ce3+表面，阻止了O2氧化Ce3+）。而添加CuO后抗硫能力显著增强，请结合如图机理，说明抗硫能力增强的原因　　　　　　。 【答案】（1）① Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O    ② N、O     （2）     （3）① 温度过高，催化剂的活性下降，NH3和O2反应生成NO，还原剂NH3的量减少    ② 在350℃以上含10%水蒸气的烟气中，水蒸气的存在抑制了NH3和O2生成NO的反应，更多NH3和NO反应，提高NO转化率    ③ 添加CuO后，氧化生成的SO覆盖在Cu2+上，O2氧化Ce3+生成Ce4+，恢复催化能力      【解析】(1)① 由题意可知，阳极上发生的反应为碱性条件下氢氧化镍在阳极失去电子发生氧化反应生成NiOOH和水，电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，故答案为：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O； ② 由电负性可知，尿素分子中氧原子和氮原子带部分负电荷，NiOOH中镍原子带正电荷，所以尿素分子中的氮原子和氧原子能被镍原子吸附，故答案为：N、O； (2)由图可知，中间体X结合一个氢原子生成氨气和在催化剂表面的N≡，则中间体X的结构为，故答案为：； (3)① 温度高于350℃时，一氧化氮转化率下降是因为温度升高，催化剂的活性下降，氨气和氧气反应生成一氧化氮，还原剂氨气的量减少导致一氧化氮转化率下降，故答案为：温度过高，催化剂的活性下降，NH3和O2反应生成NO，还原剂NH3的量减少； ② 温度高于350℃时，和不含水蒸气的烟气相比，含10%水蒸气的烟气的NO转化率更高说明水蒸气的存在抑制了氨气和氧气生成一氧化氮的反应，更多的氨气和一氧化氮反应，提高了一氧化氮转化率，故答案为：在350℃以上含10%水蒸气的烟气中，水蒸气的存在抑制了NH3和O2生成NO的反应，更多NH3和NO反应，提高NO转化率； 由图可知，加入氧化铜后，氧化生成的硫酸根离子覆盖在铜离子上，使硫酸根离子不会附着在Ce3+上，有利于氧气氧化Ce3+生成Ce4+，恢复催化能力，所以添加氧化铜后，催化剂抗硫能力显著增强，故答案为：添加CuO后，氧化生成的SO覆盖在Cu2+上，O2氧化Ce3+生成Ce4+，恢复催化能力。 17.(2025-2026高三上·江苏盐城·期中)合成气(CO和)是重要的工业原料气。生物质(光合作用过程生成的有机物)制备合成气转化过程如下： （1）生物炭气化发生的主要反应为 反应Ⅰ    反应Ⅱ    反应Ⅲ    ①反应的　　　　　　　　　　　kJ·mol-1。 ②在催化剂表面反应Ⅱ的反应历程如图所示，该反应中的决速步骤的方程式是　　　　　　　　　　　。 ③在时生物质直接气化，产生一氧化碳、氢气、甲烷等气体以及苯、甲苯等焦油，再通过净化得到合成气。和生物炭气化相比，生物质直接气化的缺点有　　　　　　　　　　　。 （2）其它条件相同，研究，用(熔点为)作为反应的催化剂。 ①催化机理如下：补充反应ⅰ化学方程式 反应ⅰ　　　　　　　　　　　 反应ⅱ 反应ⅲ 反应ⅳ ②催化作用受接触面积和温度等因素影响。用(熔点360.4℃)代替作催化剂进行生物炭气化，得到的合成气中含量更高。其原因是　　　　　　　　　　　。 （3）合成气中的可用溶液进行脱除并回收。 ①脱除在钢制吸收塔中进行，溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是　　　　　　　　　　　(填化学式)。 ②回收的电催化还原生成的装置如图所示，铂电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）① -205.8    ② 或    ③ 产生污染多；炭的利用率低；焦油易和灰尘等杂质结合到一起堵塞管道和生物炭孔道     （2）①     ② KOH吸收的反应Ⅱ平衡正向移动，生成的作催化剂，时熔化成液态，和多孔生物炭均匀接触，加快了反应速率，得到含量更高     （3）① KHCO3    ②       【解析】(1)①由盖斯定律可知，反应Ⅲ-反应Ⅰ可得的-205.8； ②由图可知，反应④的活化能最大，反应速率最慢，是反应的决速步骤，方程式为：或； ③和生物炭气化相比，生物质直接气化的缺点有：产生污染多；炭的利用率低；焦油易和灰尘等杂质结合到一起堵塞管道和生物炭孔道。 (2)①总反应为，总反应-反应ⅱ-反应ⅲ-反应ⅳ可得反应ⅰ为； ②用(熔点360.4℃)代替作催化剂进行生物炭气化，得到的合成气中含量更高。其原因是：KOH吸收的反应Ⅱ平衡正向移动，生成的作催化剂，时熔化成液态，和多孔生物炭均匀接触，加快了反应速率，得到含量更高； (3)①脱除在钢制吸收塔中进行，和溶液反应生成，若溶液浓度偏高，由于KHCO3的溶解度小于，生成的会析出导致堵塞； ②由图可知，H2O在玻碳电极失去电子生成O2，玻碳电极是阳极，铂电极为阴极，铂电极上二氧化碳得电子生成CH3OCH3，铂电极的电极反应式为。 18.(2025-2026高三上·江苏连云港·期中)CO和CO2的资源化利用有着重要的意义。 （1）CO和CO2催化加氢制甲烷。在Cu-ZnO/Al2O3催化下，CO和CO2混合气体与H2主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）   ΔH=-205.8kJ·mo1-1 反应Ⅱ：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）   ΔH=-165.0kJ·mo1-1 ①反应CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）的ΔS=-4.4J·mo1-1·K-1，通过计算说明该反应在常温下能自发进行的原因　　　　　　。 ②CO2催化加氢合成CH4过程中，CO2活化的可能途径如图-1所示，CO是CO2活化的优势中间体，原因是　　　　　　。 （2）CO催化加氢制丙醇。在铁的催化下CO与H2反应可以制丙醇（C3H7OH），反应的机理如图-2所示（H*表示吸附在催化剂上）： ①在上述机理中若要减少C2H6的生成，可采取的措施有　　　　　　。 ②流程中物质X的化学式为　　　　　　。 （3）利用合成气制甲醇。在Fe/CuO基催化下合成气（CO2、CO、H2）加氢生成甲醇，其反应机理与上述（2）类似，在相同时间内测得甲醇的产率与不同比例合成气间的关系如图-3所示。 合成气比例达到V（CO2）：V（CO）：V（H2）=2：28：70后，随着CO2浓度增大甲醇的产率降低的原因是　　　　　　。 【答案】（1）① 反应的ΔH=-40.8kJ·mol-1，ΔG=ΔH-TΔS<0，所以该反应能自发进行    ② 生成中间体CO反应的活化能小，反应速率快、CO中间体能量低，稳定，有利于生成     （2）① 应减缓加氢或促进CO的活化    ② C2H5CHO     （3）CO2浓度过高，CO2吸附性过强而占据活性位点，抑制了CO和H2的在催化剂表面的吸附与反应，导致甲醇合成速率下降（或CO2浓度过高，CO2加氢过程中产生的H2O过多，与催化剂Fe反应导致催化剂失活）      【解析】(1)①根据盖斯定律，该反应=反应Ⅰ-反应Ⅱ，该反应，，常温下能自发进行； ②由图可知，CO2活化过程生成CO中间体所需活化能更低，速率更快，CO中间体能量更低，更稳定； (2)由图可知，，想要减少C2H6的生成，可以减少H*的活化，促进CO*的活化，故答案为：应减缓加氢或促进CO的活化；根据图示反应机理，X为C2H5CHO； (3)生成甲醇反应机理和(2)类似，当CO2浓度过高，CO2吸附性过强而占据活性位点，抑制了CO和H2的在催化剂表面的吸附与反应，导致甲醇合成速率下降，除此之外，CO2浓度过高，CO2加氢过程中产生的H2O过多，与催化剂Fe反应导致催化剂失活，甲醇产率降低。 19.(2025-2026高三上·江苏徐州·期中)利用气体合成甲醇、二甲醚，可以减少排放。 （1）和可以制取，在300℃、催化作用下可以合成，写出合成的化学反应方程式　　　　　　　　　　　。 （2）①甲醇重整制氢：   ，已知：   。向重整反应体系中加入适量CaO的优点是　　　　　　　　　　　。 ②在Cu-Pd合金表面，甲醇与水蒸气重整反应的机理如题图-1所示(“★”表示此微粒吸附在催化剂表面，M为反应过程的中间产物)。 已知步骤Ⅱ中碳氧双键与发生加成反应，根据元素电负性的变化规律，推导M的结构简式　　　　　　　　　　　。若用代替，则生成氢气的分子式为　　　　　　　　　　　。催化剂长时间使用后，因有积炭而失去活性。为减少积炭，可采用的方法是　　　　　　　　　　　。 （3）催化加氢合成二甲醚： 反应Ⅰ：        反应Ⅱ：           其他条件相同时，反应一段时间，反应温度对平衡转化率及实际转化率影响如题图-2所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及二甲醚实际选择性影响如题图-3所示。(已知：的选择性) ①题图-2中，温度高于290℃，平衡转化率随温度升高而上升的可能原因是　　　　　　　　　　　。 ②题图-3中，在240℃～300℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于平衡选择性，结合活化能从化学反应速率的角度解释原因：　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）     （2）① 吸收，且反应放热，促进反应正向移动，提高氢气的产率    ②     ③ 和HD    ④ 适当增加水蒸气的用量     （3）① 温度高于290℃，随着温度升高，平衡时反应Ⅱ向右进行的程度增大，反应Ⅰ向右进行的程度减小，且前者增大的幅度大于后者减小的程度。使的平衡转化率上升    ② 反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ的活化能低，导致在未达到平衡时，反应Ⅰ的速率相对更快，因此二甲醚的实际选择性高于其平衡值      【解析】(1)根据原子守恒可知，合成的化学反应方程式为 ； (2)①甲醇重整制氢 ，已知 ，向重整反应体系中加入适量的优点是吸收且反应放热，促进反应正向移动，提高氢气的产率； ②根据元素电负性的变化规律，推导M的结构简式为，若用代替，则生成氢气的分子式为和，催化剂长时间使用后，因有积炭而失去活性，为减少积炭，可采用的方法是适当增加水蒸气的用量； (3)①图-2中，温度高于290℃，的平衡转化率随温度升高而上升的可能原因是，温度高于290℃，随着温度升高，平衡时反应II向右进行的程度增大，反应I向右进行的程度减小，且前者增大的幅度大于后者减小的程度，使得的平衡转化率上升； ②图-3中，在240℃~300℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于平衡选择性，结合活化能从化学反应速率的角度解释原因是反应I的活化能比反应II的活化能低，导致在未达到平衡时，反应I的速率相对更快，因此二甲醚的实际选择性高于其平衡值。 20.(2025-2026高三上·江苏常州·期中)工业上在恒压下用水煤气变换反应制取氢气。 （1）恒定总压下，按水碳比投料，在不同条件下达平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①在条件1时，水煤气变换反应的化学平衡常数　　　　　　　(填数值)。 ②对比条件1，条件2时产率下降是因为发生了一个不涉及的副反应，该反应的化学方程式为　　　　　　　。 （2）是水煤气变换反应的常用催化剂，其催化反应机理为：         ①水煤气变换反应的　　　　　　　。 ②通入过量的水蒸气可防止被进一步还原为，其原因有　　　　　　　。 ③在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附、反应及产物分子的脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因有　　　　　　　。 （3）工业上进行水煤气变换反应时，需在多个催化剂层间进行降温操作以去除反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。 ①如图2中折线“”反映了某一阶段转化率随温度变化的实际过程，其中“”段对应降温操作。写出一种该降温过程可能采用的操作：　　　　　　　。 ②若采用喷入冷水蒸气的操作进行降温，在图3中作出平衡转化率随温度变化的曲线　　　　　　　(请在答题卡的图上作图)。 【答案】（1）① 2    ②      （2）①     ② 水蒸气可促进被氧化为(或水蒸气能与反应生成)；还可降低体系中还原性物质和的浓度    ③ 温度过高，不利于反应物在催化剂表面的吸附；催化剂的活性降低     （3）① 按原水碳比通入冷的原料气，或通过热交换器散热    ②       【解析】(1) 水煤气变换反应的化学平衡常数；条件2中有生成，且分压降低、CO2分压略升，说明与发生副反应生成，根据元素守恒可得：； (2)根据盖斯定律，将两个分步反应相加得，故；水蒸气可促进被氧化为(或水蒸气能与反应生成)；过量水蒸气可降低体系中H2分压，抑制Fe3O4进一步被还原为Fe(即减弱还原性)。随着温度升高，水煤气变换反应速率先增大后减小，原因包括：温度过高会减弱反应物在催化剂表面的吸附，甚至导致催化剂活性下降等； (3)① 按原水碳比通入冷的原料气，可以降低温度，同时化学反应速率稍减小，导致CO的转化率稍减小与图中变化相符；通过热交换器换热，可以降低温度，且不改变投料比，同时化学反应速率稍减小，导致CO的转化率和减小，与图中变化相符故答案为：按原水碳比通入冷的原料气，或通过热交换器散热；② 若在降温过程中喷入冷水蒸气，则体系中水蒸气分压增大，平衡将进一步向生成CO2和H2方向移动。在作图时，应将CO平衡转化率-温度曲线整体“上移”，表示在同样温度下CO的平衡转化率提高，（如图所示）。 21.(2025-2026高三上·江苏州市园区苏州大学苏州附属中学·期中)油田气中含大量的和，充分利用和可以制取硫黄、乙烯和尿素等物质。 （1）已知下列反应的热化学方程式： 反应：   kJ·mol-1 反应：   kJ·mol-1 反应：   kJ·mol-1 反应：的　　　　　　　　　　　kJ·mol-1。 （2）制目前较普遍采用是克劳斯工艺(综合反应和)即，利用反应热分解也可制。为解决反应的耗能问题，可以利用克劳斯工艺的热效应为反应供热。若克劳斯工艺产生的热量有85%被利用，则理论上应控制反应消耗的与克劳斯工艺消耗的的比值为　　　　　　　　　　　。 （3）一种脱除CO后利用制取乙烯的工艺如图1所示。 ①X可以是　　　　　　　　　　　。 ②经电催化还原为的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 ③已知：电解效率。铂电极除有生成外，还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下，当玻碳电极生成448mL氧气时，铂电极生成112mL，则电解效率为　　　　　　　　　　　。 （4）传统工业以和为原料在高温(185~200℃)和高压(13~25MPa)下合成尿素，反应共分两步，其物质变化和能量变化如图2所示。其他条件一定，反应单位时间，常温时和的转化率高但产量低，采用高温时产量大幅增加，原因是　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）     （2）1.57     （3）①     ②     ③      （4）反应2活化能大，是反应的决速步：低温时反应2速率慢，高温时反应2速率加快， 尿素产量大幅度增加      【解析】(1)根据已知反应：根据盖斯定律，目标反应 Ⅳ 可由已知反应组合得到： ， (2)克劳斯工艺（记为反应Ⅴ）：，，，反应热分解制，利用克劳斯工艺的热效应为反应供热且克劳斯工艺产生的热量有85%被利用，设克劳斯工艺消耗的物质的量为，反应Ⅳ消耗的物质的量为，则有，推出 (3)使用吸收生成，Y（）可循环使用；阴极反应（还原反应）：中C为+ 4价，中C为- 2价， 2个C共得12个，酸性条件下（质子交换膜），参与反应生成，结合电荷与原子守恒可得；阳极（玻碳电极）电子转移：阳极反应为标准状况下，当玻碳电极生成448 mL（0.02 mol）氧气转移电子为：0.08 mol；步骤 2阴极铂电极生成112 mL（0.005 mol），则电解效率为由电极反应式可知转移电子：0.005×12 = 0.06 mol，故电解效率 (4)尿素合成反应，由图可知，反应2活化能大，是反应的决速步：低温时反应2速率慢，单位时间内尿素产量低，高温时反应2速率加快， 尿素产量大幅度增加。 22.(2025-2026高三上·江苏苏州阳光调研·期中)甲烷热值高、储量大，是重要的碳氢资源。 （1）甲烷热催化裂解制氢 ①在下，物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。根据下表所列的一些物质标准燃烧热，写出甲烷裂解为碳和氢气的热化学方程式：　　　　　　　　　　。 名称 化学式 甲烷 -890.3 氢气 -285.8 碳 C（s） -393.5 ②研究发现甲烷热催化裂解制氢过程中存在着副反应。若只考虑以下一个副反应：，当产率为，产率为时，甲烷热催化过程中的选择性为　　　　　　　　　　（填计算结果）。 [已知：] ③甲烷热催化实验中测得氢气的产率随时间变化的曲线如图1所示。氢气的产率随时间变化缓慢下降的原因为　　　　　　　　　　。 （2）甲烷与水催化重整制氢 时，与催化重整主要发生的反应为： ； 。 ①反应体系中过量能有效防止催化剂活性下降，原因为　　　　　　　　　　。 ②已知   。向反应体系中加入适量多孔，其优点是　　　　　　　　　　。 （3）甲烷光催化重整制合成气（CO和） 研究发现，和在紫外线和光催化剂作用下制得合成气的部分机理如图2所示（表示光生空穴，是有很强得电子能力的活性位点）。 ①光生空穴在活化甲烷分子时，原子比原子更易被攻击的原因是　　　　　　　　　　。 ②制备合成气的过程可描述为：光催化剂在紫外线作用下将电子激发到CB端，在VB端留下光生空穴，　　　　　　　　　　。 【答案】（1）① CH4(g)=C(s)+2H2(g)   H =+74.8 kJ·mol-1    ② 9.2%    ③ 反应过程中，催化剂表面会积碳，导致催化剂活性逐渐降低；同时副反应增多，消耗CH4但生成H2的效率降低，因此氢气产率随时间缓慢下降     （2）① 过量H2O(g)可与催化剂表面的积碳发生反应，减少积碳对催化剂活性的影响，从而防止催化剂活性下降    ② 提高H2产率，加快反应速率     （3）① CH4中 C 的电负性大于 H， C-H键的电子对更偏向 C，导致 H 原子带部分正电荷；光生空穴（h+）具有强得电子能力，更易攻击带正电的 H 原子    ② 光生空穴（h+）在 VB 端攻击CH4，断裂C-H键生成·CH3、·CH2等自由基；光生电子（e-）转移到 CB 端，还原CO2生成CO；同时自由基进一步反应生成H2和CO，最终得到合成气      【解析】(1)① 表示甲烷燃烧热的热化学方程式为反应1：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，氢气燃烧为反应2：H2(g)+O2(g)=H2O(l) ，碳燃烧为反应3：C(s)+O2(g)=CO2(g) ，由盖斯定律可知，目标反应 = 反应 1 - 反应 2 - 2× 反应 3，H==+74.8 kJ·mol-1，甲烷裂解为碳和氢气的热化学方程式为CH4(g)=C(s)+2H2(g)   H =+74.8 kJ·mol-1；② 由副反应可知消耗CH4的速率= 2×生成C2H6的速率=2×4.6=9.2 mol· h-1，总氢气速率为186.2 mol·h-1，则甲烷热催化裂解生成氢气的速率为186.2-4.6=181.6 mol·h-1，消耗甲烷的速率为90.8 mol·h-1，反应总消耗甲烷的速率=90.8+9.2=100 mol·h-1，乙烷的选择性=；③ 反应过程中，催化剂表面会积碳，导致催化剂活性逐渐降低；同时副反应增多，消耗CH4但生成H2的效率降低，因此氢气产率随时间缓慢下降； (2)① 过量H2O(g)可与催化剂表面的积碳发生反应，减少积碳对催化剂活性的影响，从而防止催化剂活性下降；② 向反应体系中加入适量多孔，其优点是消耗CO2，使反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)正向移动，提高H2产率；同时多孔结构增大接触面积，加快反应速率； (3)①原子比原子更易被攻击的原因是CH4中 C 的电负性大于 H， C-H键的电子对更偏向 C，导致 H 原子带部分正电荷；光生空穴（h+）具有强得电子能力，更易攻击带正电的 H 原子；②光催化剂在紫外线作用下将电子激发到CB端，在VB端留下光生空穴，光生空穴（h+）在 VB 端攻击CH4，断裂C-H键生成·CH3、·CH2等自由基；光生电子（e-）转移到 CB 端，还原CO2生成CO；同时自由基进一步反应生成H2和CO，最终得到合成气。 23.(2025-2026高三上·江苏省苏州中学校·期中)选择性催化还原烟气中的NOx是环境保护研究中的热点，用NH3在有O2存在时催化还原NOx是其中常见的一种方法。 （1）将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器，反应相同时间，NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因除催化剂活性降低外，还可能是　　　　　　　　　　　。 （2）150℃时，一种含MnO2的催化剂催化还原NO的过程如图所示。 ①转化(I)中会生成分子式为H2N2O的中间体，该中间体的结构式为　　　　　　　　　　　。 ②图中所示转化总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 （3）烟气中通常含有一定浓度SO2和水蒸气。充有SO2和水蒸气的模拟烟气在通过某锰氧化物催化剂表面时，可得到如图所示的各种结构： ①充入SO2后，NO的转化率降低的原因是　　　　　　　　　　　。 ②实验研究发现，图(b)所示结构既可吸附NH3得到图(c)所示结构，也可吸附H2O得到图(d)所示结构，但图(d)所示结构的生成不影响NH3吸附的总量，原因是　　　　　　　　　　　。 ③长时间通入含SO2的烟气，会造成催化剂失活，失活的原因除了(3)①中的原因外，还有可能是　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）在温度、催化剂条件下，氨气被催化氧化生成NO     （2）①     ②      （3）① SO2会占据催化剂的活性位点，NO的吸附减少    ② NH3可与H+结合    ③ 生成铵盐覆盖、堵塞催化剂空隙    ④ 将锰氧化物转化为硫酸锰，失去催化能力      【解析】NOx的去除率随反应温度的变化曲线图中，迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大；温度高于380℃时可能是催化剂活性下降，且NH3与O2反应生成NO导致。MnO2的催化剂催化还原NO的过程图中可知反应物为氨气、氧气、NO，生成物为氮气和水。 (1)反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是温度过高催化剂失去活性，反应速率迅速降低；还可能是因为在温度、催化剂条件下，氨气被催化氧化生成NO，氨气含量减少，反应速率迅速降低。故答案为：在温度、催化剂条件下，氨气被催化氧化生成NO (2)分子式为H2N2O的中间体，由流程可知为NO连接到氨基上得到中间体，结合H、N、O的成键数进行分析结构式为：；反应为氨气和氧气在150℃、二氧化锰催化作用下还原NO，故方程式为： (3)由SO2和水蒸气的模拟烟气在通过某锰氧化物催化剂表面时得到如图所示的各种结构可知：SO2会占据催化剂的活性位点，NO的吸附减少，导致NO的转化率降低；氨气显碱性，图(d)所示结构中含H+，NH3可与H+结合不影响NH3吸附的总量；吸入的二氧化硫显酸性会与氨气反应生成铵盐，生成的铵盐可能覆盖、堵塞催化剂空隙，同时二氧化硫具有还原性，催化剂二氧化锰具有氧化性会被二氧化硫还原为硫酸锰而失去催化能力。故答案为：SO2会占据催化剂的活性位点，NO的吸附减少；NH3可与H+结合；生成铵盐覆盖、堵塞催化剂空隙；将锰氧化物转化为硫酸锰，失去催化能力。 24.(2024-2025高三上·江苏常州·期中)Deacon催化氧化法处理HCl废气，可实现氯资源的再利用。 （1）Deacon氧化反应为       ，CuO是该方法中常用的催化剂，其催化机理如图所示。 ①图中转化涉及的反应中，发生化合价变化的元素有　　　　　　　　　　（填元素符号）。 ②根据上述机理，反应制得1mol ，须投入　　　　　　　　　　（填序号）CuO。 A.少量             B.2mol             C.4mol             D.足量 （2）负载在上的也可用作Deacon催化氧化的催化剂。和的晶胞结构均如图所示，且二者晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66。 ①当晶体中有O原子脱出时，出现O空位，此时Ru的化合价　　　　　　　　　　（填“升高”“降低”或“不变”）。 ②Ru的相对原子质量为　　　　　　　　　　（精确至1）。 （3）将HCl和分别以不同起始流速通入装有催化剂的反应器，在360℃、400℃和440℃下分别发生Deacon氧化反应，通过检测不同温度下反应器出口处气体成分绘制HCl的转化率（α）曲线如图所示（较低流速下转化率可近似为平衡转化率）。 ①图中　　　　　　　　　　℃。 ②下列措施可提高M点HCl的转化率的是　　　　　　　　　　（填序号）。 A.增大HCl的流速       B.将温度升高40℃       C.增大       D.使用更高效的催化剂 ③图中较高流速时，小于和，原因是　　　　　　　　　　。 ④设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数K＝　　　　　　　　（用平衡时气体物质的量分数代替气体平衡浓度计算）。 【答案】（1）① Cu、Cl、O    ② A     （2）① 降低    ② 101     （3）① 360    ② BD    ③ 流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触发生反应，导致转化率下降，同时温度低，反应速率慢    ④ 36      【解析】(1)根据总反应：，CuO为催化剂，Y和Z为反应物，X和W为生成物，故Y为HCl，Cu(OH)Cl转化为Cu2OCl2和W，W为H2O；Z为O2，X为Cl2。 ①根据分析，图中转化涉及的反应中，发生化合价变化的元素有Cu、Cl、O； ②根据上述机理，CuO为催化剂，反应制得1mol ，须投入少量CuO，故选A； (2)①当晶体中有O原子脱出时，O元素显负价，此时Ru的化合价降低； 和的晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66，故：，故； (3)①Deacon氧化反应为放热反应，由于在流速较低时的转化率视为平衡转化率，所以在流速低的时候，温度越高，HCl的转化率越小，故T1代表的温度为440℃，T3为360℃； ②A．由图像可知，增大HCl的流速，HCl的转化率减小，A错误； B． M对应温度为360℃，由图像可知，在HCl流速均为0.17mol·h-1时，升高温度，HCl的转化率增大，B正确； C．增大，HCl的转化率降低，C错误； D．使用更高效的催化剂，可以增加该温度和HCl流速下的反应速率，使单位时间内HCl的转化率增大，D正确； 故选BD； ③ 图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要原因是：流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触发生反应，导致转化率下降，同时温度低，反应速率慢； ④ 由图像可知，N点HCl的平衡转化率为80%，设起始n(HCl)=n(O2)=4mol，可列出三段式： ，平衡时气体总物质的量为7.2mol，故K=。 25.(2024-2025高三上·江苏苏州·期中)工业尾气中的氮氧化物是大气主要污染源之一、消除氮氧化物对环境保护有着重要意义。 （1）SNCR­SCR脱硝技术是一种新型除去烟气(含NOx和O2等)中氮氧化物的方法，以NH3作还原剂，其脱硝流程如图1，其中SNCR脱硝效率与体系温度关系如图2所示。 ①当体系温度高于950℃时，SNCR脱硝效率明显降低，其可能的原因是　　　　　　　； ②SNCR与SCR技术相比，SCR技术的反应温度不能太高，其原因是　　　　　　　。 （2）氢气选择性催化还原(H2-SCR)是一种理想的方法。其相关反应如下： 主反应：2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)　ΔH1 副反应：2NO(g)＋H2(g)=N2O(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 ①已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH3=-483.5 kJ·mol-1 N2(g)＋O2(g)=2NO(g)　ΔH4=＋180.5 kJ·mol-1 ΔH1=　　　　　　　。 ②一定温度下用H2还原NO，测得反应后尾气中NO、N2O、N2的体积分数随H2的体积分数的变化如图3所示。当H2的体积分数大于750×10-6时，N2的体积分数下降的原因是　　　　　　　。 ③在Pt表面H2、O2和NO会解离成H、O、N，其中H与O生成H2O，而Pt表面的N会与邻位的N反应生成N2，与NO反应生成N2O，与邻位的H反应生成NH3，过程如图4所示。当Pt的载体酸性增强时，会产生更多的N2，原因是　　　　　　　。 【答案】（1）① 温度超过950℃后，NH3会与O2反应生成NO(生成的N2会与O2反应)，增大烟气中的NOx浓度，脱硝率下降    ② SCR技术中温度过高，催化剂活性降低     （2）① -664.0 kJ·mol-1    ② 氢气和生成的氮气反应生成氨气    ③ 酸性增强，NH3易被载体吸附生成NH，NH与NO和O2反应，产生更多的N2      【解析】(1)①当体系温度高于950℃时，SNCR脱硝效率明显降低，其可能的原因是温度高于950℃时，NH3会与O2反应生成NO(生成的N2会与O2反应)，增大烟气中的NOx浓度，脱硝率下降； ②SCR技术的反应温度不能太高，其原因是温度过高，催化剂活性降低， (2)①已知：III、2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH3=-483.5 kJ·mol-1 IV、N2(g)＋O2(g)=2NO(g)　ΔH4=＋180.5 kJ·mol-1 由盖斯定律III-IV可得2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，ΔH1=-483.5kJ•mol-1-180.5kJ⋅mol-1=-664kJ/mol； ②由图可知，当H2的体积分数大于750×10-6时，N2的体积分数呈下降趋势，但NH3的体积分数呈上升趋势，说明生成的氮气与氢气反应生成了氨气； ③根据图4可知，酸性增强，NH3易被载体吸附生成NH，NH与NO和O2反应，产生更多的N2。 26.(2025-2026高三上·江苏泰兴·期中)是一种清洁的绿色能源，氮的氢化物(等)可作为制的原料。 （1）可作为抗衰老剂清除人体内产生的氧化因子ROS。某ROS的化学式与硝酸根相同，其中N为价，不含环状结构，其结构式为　　　　　　　　　　。 （2）在催化作用下分步释放气体的示意图如图所示。 ①500K完成反应Ⅰ后的残留固体M的X射线衍射谱图如图中(a)所示，反应Ⅰ中化合价发生改变的元素有　　　　　　　　　　(填化学式)。 ②723K完成反应Ⅱ后的残留固体的X射线衍射谱图如图-2中(b)所示，经过循环得到的与的物质的量之比小于理论值3的可能原因是　　　　　　　　　　。 （3）在钛基催化剂的作用下获得过程中的主要反应： 反应Ⅲ    反应Ⅳ    ①已知几种共价键的键能数据如下表： 共价键 H-H N-H N-N N=N 键能/() 436 391 193 418 946 估算反应Ⅲ的　　　　　　　　　　。 ②为研究钛基催化剂对上述反应的影响，以的水溶液为原料(含的物质的量为)进行实验，得到随时间t变化曲线如图所示，其中为与的物质的量之和，为剩余的物质的量。 设为时间段内反应Ⅲ消耗物质的量，该时间段内，本体系中催化剂的选择性用表示，则内，催化剂的选择性为　　　　　　　　　　。 ③的水溶液呈弱碱性。研究发现：向溶液中加入适量NaOH或KOH，能促进上述催化分解反应的进行，其原因是　　　　　　　　　　。 （4）常储存于不锈钢罐中，但易被金属催化解离形成半径小的H原子，H原子在金属中扩散导致氢脆降低罐体性能。在罐体内部引入一层无限链状结构的聚乙烯醇膜()可以防止氢脆现象。难以穿过聚乙烯醇膜的原因可能是　　　　　　　　　　。 【答案】（1）     （2）① Fe、N    ② 分解生成Fe的同时生成了     （3）① -61    ② 75％    ③ 肼是弱碱，在水溶液中存在如下电离平衡：，加入适量NaOH或KOH后，溶液中氢氧根离子浓度增大，平衡逆向移动，的浓度增大，催化分解反应加快     （4）聚乙烯醇极性较强，与分子之间作用较弱；聚乙烯醇中羟基间形成氢键，使聚乙烯醇内空隙较小      【解析】(1)由题意可知，某ROS的化学式为NO，离子中氮元素为价，由化合价代数和为0可知，离子中含有1个化合价为-2价的氧原子和2个化合价为-1价的氧原子，则不含环状结构的结构式为：； (2)①由图可知，500K完成反应Ⅰ后的残留固体M为Li2NH和Fe2N的混合物，则反应Ⅰ的方程式为：4Li3FeN2+2NH3 6Li2NH+2Fe2N+N2，由方程式可知，反应中氮元素的化合价升高被氧化，铁元素的化合价降低被还原，则反应中化合价发生改变的元素为氮元素和铁元素； ② 由图可知，723K完成反应Ⅱ后的残留固体为Li3FeN2和铁的混合物，说明Li2NH和Fe2N共热反应生成Li3FeN2和氢气时，还发生了Fe2N受热分解生成铁和氮气的副反应，所以经过循环得到的氢气与氮气的物质的量之比小于理论值3； (3)①反应的ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和，则由表格数据可知，反应Ⅲ的ΔH=(391 kJ/mol×4+193 kJ/mol)-(946 kJ/mol+436 kJ/mol×2)=-61 kJ/mol； ② 由题意可知，起始时肼的物质的量为n0 mol，由图可知，t1时=1.75、=0.25，则n2=0.25n0 mol，反应消耗的肼的物质的量为：(n0-0.25n0) mol =0.75n0 mol，反应生成的氮气和氢气的物质的量之和为1.75n0 mol；设反应Ⅲ生成氢气的物质的量为x mol，则由方程式可知，反应生成的氮气的总物质的量为 (1.75n0-x) mol；由氮原子个数守恒可知，反应Ⅳ生成氨气的物质的量为：n0 mol×2-0.25n0 mol×2- (1.75n0-x) mol×2=(2x-2n0 )mol，由方程式和肼的消耗量可得：(2x-2n0 )mol×+ xmol×=0.75n0 mol，解得：x=n0，则nt=n0 mol×=n0 mol，内，催化剂的选择性为：=75%； ③ 肼是二元弱碱，在水溶液中分步电离，以一级电离为主，在溶液中存在如下电离平衡：，向溶液中加入适量氢氧化钠或氢氧化钾后，溶液中氢氧根离子浓度增大，平衡逆向移动，肼的浓度增大，导致催化分解反应加快； (4)由结构简式可知，聚乙烯醇分子是极性分子，而氢气是非极性分子，两者分子之间的作用力较弱，且聚乙烯醇中羟基间形成氢键，使聚乙烯醇内空隙较小，所以氢气难以穿过聚乙烯醇膜。 27.(2025-2026高三上·江苏镇江·期中)铬因其高毒性和环境危害性大而受到人们广泛关注。采用Na2S联合DTC[（重金属捕集剂）（二硫代氨基甲酸盐）]可以高效处理水中的Cr(Ⅵ)元素。 已知：Cr(OH)3具有两性；DTC在碱性条件下稳定存在，其原理为： （1）硫化钠除Cr ①工业废水中Cr(Ⅵ)主要是以形式存在，该类工业废水显 　　　　　　　 。（选填：“酸性”、“碱性”或“中性”） ②Na2S还原生成Cr2O3•nH2O和的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 （2）DTC协同除残留Cr(Ⅲ) 转化(1)中残留的Cr(Ⅲ)可用二硫代氨基甲酸钠捕集去除，反应的离子方程式如图1所示。 请画出X的结构 　　　　　 。（已知：X的结构中的S原子与Cr3+通过配位键形成含有3个四元环的稳定配合物）。 （3）反应时间对硫化钠除Cr的影响 Na2S还原过程中，生成的Cr(Ⅲ)固体中部分含有Cr(OH)3，反应时间与Na2S除铬率变化的关系如图2所示。1为总铬去除率(TCr)变化曲线，2为Cr(Ⅵ)去除率变化曲线（下同）。45～90 min，曲线1数值随着时间增加，先增大后减小的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 （4）pH对DTC除铬率的影响 取一定量硫化沉淀除Cr后的废水，调节pH，加入适量二硫代氨基甲酸钠，pH与DTC除铬率变化的关系如图3所示。pH在1～3范围中，随着pH增大，总铬去除率(TCr)逐渐增大的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 （5）DTC失效 二硫代氨基甲酸钠长时间使用，在酸性条件下会生成一种不稳定的中间体，该中间体会发生分解反应。产生一种直线型的非极性分子，写出该分子的结构式 　　　　　　　　　　 。 【答案】（1）① 酸性    ②      （2）或     （3）45~75 min，随着还原，溶液的碱性逐渐增强，体系中的转化为沉淀而使上升；75~90 min，pH升高，与反应生成可溶性的，所以下降     （4）pH在1~3区间，随着pH增大，溶液中浓度减小，竞争与捕集剂配位的几率增大，使被捕集的效果增强，因此增大；pH在1~3区间，随着pH增大，浓度增大，使反应逆向移动，DTC浓度增大，捕集效果增强，因此增大     （5）      【解析】先向含Cr(Ⅵ)的酸性废水中加入，将还原为难溶的，实现大部分铬的初步沉淀去除；之后调节废水至弱碱性环境，加入重金属捕集剂DTC，通过配位作用络合捕集水中残留的Cr(Ⅲ)，形成稳定配合物进一步深度除铬，最终大幅降低废水中总铬含量。 (1)①水溶液中存在平衡 ，只有在酸性条件下才能稳定大量存在，因此该类工业废水显酸性。 ②根据得失电子守恒配平：中Cr为+6价，生成+3价的Cr，每个得到6e⁻；中S为-2价，生成中S为+2价，每个S失去4e⁻，离子方程式为 。 (2)1个结合3个二硫代氨基甲酸根，每个配体的两个S原子都作为配位位点，和Cr共同构成1个四元环，3个配体共形成3个四元环，满足配位稳定结构，X的结构为或。 (3)由生成的Cr(Ⅲ)固体中部分含有Cr(OH)3，可推断出45~75 min，随着还原，溶液的碱性逐渐增强，体系中的转化为沉淀而使上升；75~90 min，结合图像特征，Cr(Ⅵ)去除率在该区间整体维持高位无同步下降，说明不是Cr(Ⅲ)被重新氧化为Cr(Ⅵ)，而是两性氢氧化物在强碱性体系中溶解，造成总铬重回液相，所以下降。 (4)结合已知条件可知，DTC在碱性条件下稳定，强酸性环境中DTC易质子化失效，所以pH在1～3范围中，随着pH增大，总铬去除率(TCr)逐渐增大的原因是pH在1~3区间，随着pH增大，溶液中浓度减小，与DTC的结合作用减弱，竞争与捕集剂配位的几率增大，使被捕集的效果增强，因此增大；pH在1~3区间，随着pH增大，浓度增大，使反应逆向移动，DTC浓度增大，捕集效果增强，因此增大。 (5)二硫代氨基甲酸盐酸性条件下生成的不稳定中间体分解，得到的直线型非极性分子为二硫化碳，结构与类似，为碳硫双键连接的直线结构。 28.(2025-2026高三上·江苏扬州·期中)工业上用CH4制合成气(CO和H2)，再脱碳制氢，具有良好的前景。 （1）合成气电化学脱碳制氢的原理如图1所示。该装置中固体酸膜能传导H+。 ①写出阳极CO转化为CO2的电极反应式　　　　　　　　　　　。 ②实验测得，阳极区气体中CO2的量大于阳极上电化学反应产生CO2的量，原因是　　　　　　　　　　　。 （2） CH4、CO2催化重整制合成气，其原理如图2所示。反应②中化合价发生改变的元素有　　　　　　　　　　　(填元素符号)；每消耗1mol CH4，理论上反应②中转移电子的物质的量为　　　　　　　　　　　。 （3）CH4、H2O与铁铈载氧体(简写为MexOy)反应制合成气。相同条件下，以一定流速向装有的反应器中间歇通入CH4、H2O(g)，按下列步骤交替发生反应 步骤I   主反应： 副反应：； 步骤Ⅱ    ①步骤I中铁铈载氧体表面的晶格氧将CH4氧化为CO、H2。步骤I、Ⅱ中会有晶格氧在载氧体的内部和表面之间发生迁移。步骤Ⅱ中晶格氧迁移的方向是　　　　　　　　　　　。 ②步骤I中，其他条件一定，在850℃下，CO的选择性、H2的选择性、CH4的转化率与反应时间关系如图3所示。 i．6min后，比值变化趋势为　　　　　　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 已知：CO的选择性；H2的选择性。 ⅱ．其他条件不变，与850℃相比，在900℃下反应初期CO的选择性更低，可能原因是　　　　　　　　　　　。 ③步骤Ⅱ中，向反应器中通入过量H2O的作用是　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）①     ② 阳极区还发生反应(或“CO与H2O发生反应生成CO2、H2”)     （2）① C、H    ② 6     （3）① 晶格氧从表面向铁铈载氧体内部转移(或“由表向内”“由外向内”等)    ② 增大    ③ 温度高，CH4转化为CO2的反应速率加快，导致CO选择性降低(或“温度高、反应初期载氧体表面晶格氧数目多，导致部分CH4被过度氧化为CO2”)    ④ 复原铁铈载氧体中晶格氧(或“使MexOy-1更好地转化为MexOy”)；除去铁铈载氧体表面的积碳；获得更多H2      【解析】(1)由直流电源的正负极，可确定电解池中，上面的电极为阳极，下面的电极为阴极。 ① 在阳极，CO失电子产物与H2O反应，生成CO2和H+，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，可得出CO转化为CO2的电极反应式：。 ② 实验测得，阳极区气体中CO2的量大于阳极上电化学反应产生CO2的量，则表明CO2还有另一来源，只能为CO与H2O直接反应，生成CO2和H2，则原因是：阳极区还发生反应(或“CO与H2O发生反应生成CO2、H2”)。 (2)反应② 中，CH4+CaCO3=CaO+2CO+2H2，C元素由-4价、+4价转化为+2价，H元素由+1价转化为0价，则化合价发生改变的元素有C、H；反应中，CH4中C元素化合价升高(由-4价升高为+2价)，CH4中H元素和CO2中C元素化合价降低，则每消耗1mol CH4，理论上反应② 中转移电子的物质的量为1mol×[(+2)-(-4)]=6 mol。 (3)步骤I   主反应： 副反应：； 步骤Ⅱ    ① 步骤Ⅱ中，MexOy-1转化为MexOy，则晶格氧由表面迁移到内部，所以晶格氧迁移的方向是：晶格氧从表面向铁铈载氧体内部转移(或“由表向内”“由外向内”等)。 ② i．6min后，H2的选择性基本不变，CO的选择性减小，则比值变化趋势为增大。 ⅱ．其他条件不变，与850℃相比，在900℃下反应初期CO的选择性更低，则温度升高，步骤Ⅰ的主反应速率增大的程度小，而副反应速率增大的程度大，所以可能原因是：温度高，CH4转化为CO2的反应速率加快，导致CO选择性降低(或“温度高、反应初期载氧体表面晶格氧数目多，导致部分CH4被过度氧化为CO2”)。 ③ 步骤Ⅱ中，向反应器中通入过量H2O可将MexOy-1转化为MexOy，同时H2O与C反应生成CO和H2，有助于清除积碳，则通入过量H2O的作用是：复原铁铈载氧体中晶格氧(或“使MexOy-1更好地转化为MexOy”)；除去铁铈载氧体表面的积碳；获得更多H2。 通入过量H2O，增大步骤Ⅱ的反应物浓度，促使平衡正向移动。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $