组卷网 > 知识点选题 > 催化剂对化学反应速率的影响
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解析
| 共计 51 道试题
1 . 二氧化碳捕获技术用于去除气流中的二氧化碳或者分离出二氧化碳作为气体产物,其中CO2催化合成甲醇是一种很有前景的方法。如图所示为该反应在无催化剂及有催化剂时的能量变化。

(1)从图可知,有催化剂存在的是过程____(填“I”或“II”)。
(2)写出图中CO2催化合成甲醇的热化学方程式:____
(3)若要提高上述可逆反应中甲醇的平衡产率,可以采取的措施有____
(4)关于CO2催化合成甲醇的反应,下列说法中,合理的是_____(填字母序号)。
a.该反应中所有原子都被用于合成甲醇
b.该反应可用于CO2的转化,有助于缓解温室效应
c.使用催化剂可以降低该反应的H,从而使反应放出更多热量
d.降温分离出液态甲醇和水,将剩余气体重新通入反应器,可以提高CO2与H2的利用率
(5)目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积为2L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在相同温度、容积不变的条件下,能说明该反应已达平衡状态的是____(填序号)。
A.CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度均不再变化
B.v生成(CH3OH)=v消耗(CO2)
C.n(CO2):n(H2):n(CH3OH):n(H2O)=1:1:1:1
D.容器中混合气体的密度保持不变
E.H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3:1
2022-10-06更新 | 106次组卷 | 1卷引用:河北省张家口市张北县第一中学2022-2023学年高二上学期10月月考化学试题
2 . 煤炭燃烧时产生大量SO2、NO对环境造成很大污染,将煤进行气化和液化是减少污染的有效手段。
(1)煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案,最常见的液化方法为用煤生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下:
i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       H1
ii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)       H2=41.2kJ/mol
iii:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)       H3=-132.0kJ/mol
850℃时,三个反应的平衡常数分别为K1=160、K2=243、K3=160。
H1=____,该反应在____(填“高温”或“低温”)能自发进行。
②850℃时,在密闭容器中进行反应i,开始时只加入CO2、H2,反应10min后测得各组分的浓度如表。比较正、逆反应的速率的大小:v____v(填“>”“<”或“=”)。
物质H2CO2CH3OHH2O
浓度/mol/L0.20.50.80.8
(2)在CO2利用的科研中,中科院天津工业生物所将H2与CO2反应合成甲醇,再由甲醇经若干酶促反应合成淀粉,首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。该研究成果在碳中和、碳排放、温室效应、粮食危机等方面有着重大意义。
回答下列问题:
保持温度T不变,在一刚性密闭容器中,充入一定量的CO2和H2,同时发生反应i和ii,起始及达平衡时,容器内各气体的物质的量如表所示。
CO2H2CH3OHCOH2O
起始量/mol4.08.0000
平衡量/moln13.0
已知起始时总压强为1.5pkPa,平衡时体系总压强为pkPa,则表中n1=____,反应i的平衡常数Kp=____。(含p的式子表示)
(3)取物质的量浓度为amol•L-1的甲醇,选择不同的工程酶组块作为催化剂反应10h,测得实验数据如表所示。
实验序号温度/K不同工程酶的组块淀粉/(g•L-1)
1T1agp-M10.21
2T1agp-M20.38
3T2agp-M21.82
4T2agp-M31.24
①根据表中数据选取最佳的反应条件____(填实验序号)。
②已知温度升高,反应生成的淀粉量先增加后急剧减少,其可能原因是____
③实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为____g•L-1•h-1
2022-10-05更新 | 662次组卷 | 3卷引用:河北省昌黎第一中学2023届高三下学期第七次调研考试化学试题
3 . 氨气广泛应用于化肥、制药、合成纤维等领域。
I.工业上可由氢气和氮气合成氨气。若用分别表示和固体催化剂,则在固体催化剂表面合成氨的过程如图所示:

(1)吸附后,能量状态最高的是___________(填序号)。
(2)结合上述过程,一定温度下在固体催化剂表面进行的分解实验,发现的分解速率与其浓度的关系如图所示。从吸附和解吸过程分析,前反应速率增加的原因可能是___________之后反应速率降低的原因可能是___________

II.利用在催化剂()作用下将还原为是目前应用最为广泛的氮氧化物()净化方法,其原理是:
主板应:
副反应:
(3)根据盖斯定律可得:
=___________(用含的式子表示)。
(4)催化剂中的是活性组分。在反应器中以一定流速通过混合气,在不同温度下进行该催化反应,的质量分数对单位时间内NO去除率的影响如图所示。

①从起始至对应A、B、C三点的平均反应速率由小到大的顺序为___________
的质量分数对该催化剂活性的影响是___________
(5)一定温度下,向1 L恒容密闭容器(含催化剂)中投入1 mol 和1.5 mol NO,发生反应。达到平衡状态时,NO的转化率为60%,则平衡常数为___________(列出计算式即可)。
2022-10-04更新 | 167次组卷 | 1卷引用:河北省秦皇岛市卢龙县第二高级中学2021-2022学年高二上学期期末考试化学试题
4 . 作为绿色氧化剂和消毒剂,在工业生产及日常生活中应用广泛。已知:     。回答下列问题:
(1)实验表明,在54℃下恒温储存两周,的浓度仍然保持为原来的99%,这说明分解反应的_______
(2)催化分解的原理分为两步:第一步反应的热化学方程式为   (a>0),则第二步反应的热化学方程式为_______。已知第一步反应为慢反应,第二步反应为快反应,则能正确表示催化分解原理的示意图为_______(填标号)。

(3)某兴趣小组设计实验测定在不同条件下分解的反应速率,实验室测量气体体积的常用方法如图所示,其中有明显错误的是_______(填标号),应当怎样改正?_______;四种测量气体体积方法的图示中均用到的仪器包括导管、_______;比较在不同条件下分解的反应速率时,实验中需要测定的数据为_______

A. B. C. D.

(4)一定条件下,溶液的酸碱性对催化分解反应的影响如图所示。

时,0~10min内分解反应的平均速率_______
②下列对图象的分析正确的是_______(填标号)。
A.相同条件下,的浓度越小,分解速率越大
B.相同条件下,溶液的酸性越强,的分解速率越大
C.在0~50min内,的分解百分率比时大
5 . 乙酸制氢过程有如下反应:
反应Ⅰ:CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g) H1
反应Ⅱ:CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g) H2
(1)由如图可知,H1=_______kJ/mol(用有关E的代数式表示)。

(2)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气制氢,在相何时间测得温度与气体产率的关系如图。

①650℃之前,氢气产率低于甲烷的原因是_______
②分析图象发现,该容器内还发生了其他的副反应,分析理由是_______
③若保持其他条件不变,在乙酸蒸气中掺杂一定量水,氢气的产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示可能发生的反应_______
(3)按照符合“绿色化学”要求(原子利用率100%),可采用光催化反应技术直接合成乙酸,下列原料组合符合要求的是_______(填标号)
A.CO2+H2B.CO+H2C.H2O+CH4D.CO2+CH4
(4)用甲醇与CO反应来制备乙酸。反应如下:CH3OH(g)+CO(g) =CH3COOH(1) 。在恒压密闭容器中通入0.20 mol的CH3OH和0.22mol的CO气体,回答如下问题:
①恒温恒压下,不能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填编号)。
A.容器内混合气体的密度保持不变               B.容器内压强保持不变
C.CH3OH的浓度保持不变                           D.CO的体积分数保持不变
②测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。温度为T1时,该反应的正反应速率:v(B)_______v(A)(填“>”,“=”或“<”)。温度为T1时,在恒压容器中,上述反应已达到平衡,再通入0.10molCH3OH和0.11molCO的混合气体,再次达到平衡,甲醇的转化率_______80%(“>”,“=”或“<”)。
2022-07-21更新 | 232次组卷 | 1卷引用:河北省石家庄市第二中学教育集团2021-2022学年高一下学期期末考试化学试题
6 . 减排策略主要有三种:减少排放、捕集封存、转化利用。其中转化利用生产高能燃料和高附加值化学品,有利于实现碳资源的有效循环。
(1)甲醇是燃料电池的常用燃料,也是有机合成的重要化工原料。已知时,甲醇、氢气燃烧热分别为甲醇蒸气、水蒸气液化分别放出的热量。则反应生成甲醇蒸气和水蒸气的热化学方程式为_________________________
(2)通过计算机分析,我们可从势能图(峰值数据是峰谷和峰值物质能量的差值)认识加氢制甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径,如图1所示。

①写出甲酸盐路径决速步的化学方程式_______________
②下列说法正确的有_______________
A.增大催化剂表面积可提高在催化剂表面的吸附速率
B.不考虑,两种路径中产生的含碳中间体种类均有5种
C.中间体更稳定
D.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率
(3)向恒压密闭装置中通入反应物混合气[混合比例],测定甲醇的平均生成速率随温度的变化曲线,如图2所示。

①甲醇的平均生成速率呈“抛物线”形状的原因_______________,最佳催化剂及最佳反应温度是______________
②二氧化碳加氢制甲醇的速率方程可表示为:,其中k为速率常数,各物质起始分压的指数为各物质的反应级数.实验结果表明,速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用催化剂时,反应温度由升高到,若反应级数反应级数不变,则速率常数之比______________
(4)在催化加氢制甲醇过程中也存在竞争性的反应:。在恒温密闭容器中,维持压强和投料不变,将按一定流速通过反应器,二氧化碳转化率和甲醇选择性随温度变化关系如图3所示。

①若时催化剂活性受温度影响不大,则后图中曲线下降的原因________________
②某温度时,向压强为的恒压装置中加入反应并达到平衡状态,平衡转化率为,甲醇选择性为,则甲醇的平衡分压为___________(结果保留2位有效数字) 。
7 . CO2的资源化利用能有效减少CO2排放缓解能源危机,有助于实现碳达峰、碳中和。
I.CO2催化加氢制甲醇(CH3OH)
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ/mol
CO(g)+H2(g)CH3OH(g) ΔH3=-45.1kJ/mol
(1)反应①的ΔH1=____
(2)在催化剂作用下CO2加氢可制得甲醇,该反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如*CO2表示CO2吸附在催化剂表面;图中*H已省略)。

上述合成甲醇的反应速率较慢,该反应过程中决速步反应的化学方程式为____
(3)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有____
A.加压,反应②的平衡不移动,化学平衡常数不变
B.增大H2的浓度,有利于提高CO2的平衡转化率
C.加入催化剂,可以降低反应的反应热
D.及时分离除CH3OH,循环利用CO2和H2,可以提高反应速率和原料的利用率

II:CO2催化(固体催化剂)加氢合成甲烷
主反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-165kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.1kJ·mol-1
在不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性(CH4选择性=)随温度变化的影响如图所示。

(4)对比上述三种催化剂的催化性能,工业上选择的催化剂是Ni-20CeO2/MCM-41,其使用的合适温度为____℃左右(填选项)。
A.300          B.340        C.380          D.420
当温度高于400℃时,CO2转化率和生成CH4选择性均有所下降,其原因可能是____。(答出一点即可)
(5)向某恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,其分压分别为0.85MPa、2.7MPa,在温度t℃,某催化剂催化下发生甲烷化反应,一段时间后,主、副反应均达平衡(不考虑其它副反应),测得容器内CH4和H2O的分压分别为0.6MPa、1.25MPa,则主反应的分压平衡常数Kp=____MPa-2
2022-03-11更新 | 361次组卷 | 1卷引用:河北省唐山市2021-2022学年高三下学期第一次模拟考试化学试题
8 . 第十一届全国环境化学大会原定于2021年12月24日在哈尔滨举行,大会主题为“创新环境科学,低碳环保健康”。氮氧化物(NOx)是一类特殊的污染物,会对生态系统和人体健康造成严重危害,必须对其进行治理或综合利用。
(1)一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图1所示,A[Cu(NH3)]在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程如图2所示。

①由A到B的变化过程可表示为___
②已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)       ΔH1=-907.28 kJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)       ΔH2=-1269.02 kJ·mol-1
则4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)       ΔH3=___kJ·mol-1
③关于该反应中催化剂的说法正确的是___(填标号)。
a.能加快反应速率,并且改变反应的焓变
b.具有选择性,能降低特定反应的活化能
c.能增大NH3还原NOx反应的平衡常数
(2)原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于NO的脱除。热解温度为500℃、900℃得到的煤焦分别用S-500、S-900表示,相关信息如表:
煤焦元素分析/%比表面积/(cm2·g-1)
CH
S-50080.792.76105.69
S-90084.260.828.98

将NO浓度恒定的废气以固定流速通过反应器(图3)。不同温度下,进行多组平行实验,测定相同时间内NO的出口浓度,可得NO的脱除率与温度的关系如图4所示。[已知:NO的脱除主要包含吸附和化学还原(ΔH<0)两个过程]

①已知煤焦表面存在的官能团有利于吸附NO,其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关。由图4可知,相同温度下,单位时间内S-500对NO的脱除率比S-900的高,可能原因是___(任答一条)
②350℃后,随着温度升高,单位时间内NO的脱除率增大的原因是___
(3)氢气选择性催化还原(H2-SCR)是目前消NO的理想方法。一定条件下,向恒温恒容容器中充入NO和H2,只发生反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g),已知起始时:c(NO)=2.0×10-3 mol·L-1c(H2)=4.0×10-3 mol·L-1[已知该反应速率方程为v=k·c(H2c2(NO),k为速率常数]。体系总压强p随时间t的变化如表所示。
t/min010203040
p/kPa2422.621.62121

①t=20 min时,v=___mol·L-1·s-1。(速率常数k=1.0×105 mol-2·L2·s-1)
②该温度下的平衡常数K=___L·mol-1
9 . 用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素,离子方程式为:2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。一实验小组欲通过测定。单位时间内生成CO2的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如图1所示(KMnO4溶液已酸化):
实验序号A溶液B溶液
20 mL0.1 mol•L-1H2C2O4溶液30 mL0.1 mol•L-1KMnO4溶液
20 mL0.2 mol•L-1H2C2O4溶液30 mL0.1 mol•L-1KMnO4溶液
(1)该实验探究的是___________因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是①___________②(填“>”、“<”或“=”)。
(2)若实验①在2 min末收集了4.48 mLCO2(标准状况下),则在2 min末c(MnO)=___________mol•L-1(假设混合溶液体积为50 mL)
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率,本实验还可通过测定___________来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率总是如图2,其中t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是:①产物Mn2+是反应的催化剂、②___________
10 . I、2021年1月7日,我国首个探明储量超千亿方的深层页岩气田——中国石化西南石油局威荣页岩气田一期项目全面建成,对促进成渝地区双城经济圈建设具有重要意义。回答下列问题:
(1)页岩气的主要成分是甲烷。已知25℃,101kPa时甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1。请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式:______________________________________________
(2)用甲烷可以合成乙烯:2CH4(g)C2H4(g) + 2H2(g) ΔH=+202 kJ·mol1,该反应在______下自发进行(填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
II、在催化剂作用下由CO2和H2可直接合成乙烯:2CO2(g) + 6H2(g)⇌C2H4(g) + 4H2O(g) ΔH
(3)关于该反应,下列叙述正确的是          (填字母序号) 。
A.恒容下达平衡状态时,再充入少量氦气,正逆反应速率不变
B.当混合气体的平均摩尔质量不再发生变化时,反应达平衡状态
C.当反应达平衡状态时,3v(H2) = 2v(H2O)
D.恒温下缩小容器体积,反应物的活化分子百分数增大
(4)在体积为2 L的恒容密闭容器中,加入2 mol CO2和6 mol H2,在催化剂作用下发生乙烯直接合成反应,测得温度对CO2的平衡转化率影响如图所示。

①已知在200℃下,10 min时反应达到平衡状态。则0~10min内用CO2表示的平均反应速率为_____
②该反应的ΔH______0(填 “<”、“>” 或 “=”),请结合平衡移动原理简述理由_________________
③若不使用催化剂,则200℃ 时CO2的平衡转化率位于图中的_____点(填“a”、“b”、“c”或“d”)。
共计 平均难度:一般