1 . 甲醇直接脱氢制无水甲醛是具有工业化前景的新工艺。回答下列问题：
(1)在标准压强(100kPa)、298K下，一些物质的热力学数据如下表，标准摩尔生成焓是指由稳定的单质合成1mol该物质的反应焓变；
甲醇脱氢制甲醛的反应方程式为：
___________ ，该反应高温能自发进行的原因是___________ 。
(2)已知Arrhenius经验公式为
(
为活化能，k为速率常数，R、A为常数)。一定条件下，催化剂1作用下甲醇脱氢制甲醛反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示。
①升高温度，速率常数k___________ (填“增大”“减小”或“不变”)；
②催化剂Ⅱ作用下，实验数据如图中b线所示，则催化效果：催化剂Ⅰ___________ 催化剂Ⅱ(填“>”成“<”)。
(3)催化剂1作用下，恒容密闭容器中充入一定量的
发生反应，达到平衡时，容器总压、的体积分数随温度的变化曲线如图所示。
①随着温度的升高，压强不断增大的原因是___________ 。
②600K达到平衡时，
___________ kPa(用含“p”的式子表示，下同)，的转化率为___________ ，
___________ 。
(1)在标准压强(100kPa)、298K下，一些物质的热力学数据如下表，标准摩尔生成焓是指由稳定的单质合成1mol该物质的反应焓变；
| 物质 |  | HCHO |  |
标准摩尔生成焓( ) | 0 | -115.8 | -201 |
熵( ) | 130.7 | 218.7 | 239.9 |
(2)已知Arrhenius经验公式为
(为活化能，k为速率常数，R、A为常数)。一定条件下，催化剂1作用下甲醇脱氢制甲醛反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示。①升高温度，速率常数k
②催化剂Ⅱ作用下，实验数据如图中b线所示，则催化效果：催化剂Ⅰ
(3)催化剂1作用下，恒容密闭容器中充入一定量的
发生反应，达到平衡时，容器总压、的体积分数随温度的变化曲线如图所示。①随着温度的升高，压强不断增大的原因是
②600K达到平衡时，
的转化率为
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2 . 我国科学家成功利用光伏发电，将电解水获得的与
反应合成甲醇，再由甲醇经若干酶促反应合成淀粉。该研究成果已在国际学术期刊《科学》上发表。回答下列问题：
(1)人工合成转化为淀粉只需要11步，其中前两步涉及的反应如图所示。
的__________ （用含
、
、
、
的代数式表示）。
(2)有学者结合实验和计算机模拟结果，得出
的一种反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“·”标注，TS1、TS2、TS3、TS4均为过渡态。决速步骤对应的化学方程式为__________ ；TS3对应的步骤适合在__________ （填“高温”或“低温”）条件下进行。和，发生反应
，在催化剂作用下单位时间内的转化率与温度、催化剂的关系如图所示。
的生成速率__________ （填“>”“<”或“=”，下同）的消耗速率；催化效率：Cat2__________ Cat1。
②b点之后的转化率降低，可能的原因是__________ 。
(4)已知催化加氢的主要反应如下：
反应Ⅰ．
反应Ⅱ．
①230℃时，将和按物质的量之比为1：3混合通入恒温刚性密闭容器中，在催化剂作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，容器内压强随时间的变化如下表所示。
平衡时
，则该温度下反应Ⅰ的化学平衡常数__________ 
（用含
的代数式表示）。
②二氧化碳催化加氢合成甲醇反应往往伴随副反应Ⅱ。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和甲醇选择性，应当__________ 。
与反应合成甲醇，再由甲醇经若干酶促反应合成淀粉。该研究成果已在国际学术期刊《科学》上发表。回答下列问题：(1)
人工合成转化为淀粉只需要11步，其中前两步涉及的反应如图所示。
的、、、的代数式表示）。(2)有学者结合实验和计算机模拟结果，得出
的一种反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“·”标注，TS1、TS2、TS3、TS4均为过渡态。决速步骤对应的化学方程式为
和，发生反应 ，在催化剂作用下单位时间内的转化率与温度、催化剂的关系如图所示。
的生成速率的消耗速率；催化效率：Cat2②b点之后
的转化率降低，可能的原因是(4)已知
催化加氢的主要反应如下：反应Ⅰ．
反应Ⅱ．
①230℃时，将
和按物质的量之比为1：3混合通入恒温刚性密闭容器中，在催化剂作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，容器内压强随时间的变化如下表所示。时间/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
压强/MPa |
|
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|
|
|
，则该温度下反应Ⅰ的化学平衡常数（用含的代数式表示）。②二氧化碳催化加氢合成甲醇反应往往伴随副反应Ⅱ。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和甲醇选择性，应当
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2024-03-30更新
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414次组卷
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6卷引用：广西壮族自治区部分学校2023-2024学年高三下学期教学质量监测联考（二模）化学试题
3 . 二氧化碳捕集、利用和封存是减少化石能源发电和工业过程中排放的关键技术。减少碳排放的方法还有很多，转化成其他化合物可有效实现碳循环，如下反应：
a．
b．
c．
d．
回答下列问题：
(1)已知：原子利用率
，上述反应中原子利用率最高的是_______ (填标号)。
(2)著名的
经验公式为
(
为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂的催化效能，兴趣小组对反应b进行了实验探究，并依据实验数据获得如图曲线。在m催化剂作用下，该反应的活化能
_______ 
，从图中信息获知催化效能较高的催化剂是_______ (填“m”或“n”)。
(3)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)认识反应b制备甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径：
根据势能图，判断下列说法正确的是_______(填标号)。
(4)反应d中，
将等物质的量和充入恒压
的密闭容器中。已知逆反应速率
，其中p为分压，该温度下
。反应达平衡时测得
。的平衡转化率为_______ ，该温度下反应的压强平衡常数
_______ (用各组分的分压计算平衡常数)。
(5)向恒容密闭容器中以物质的量之比为
充入和
，发生反应c和反应d，实验测得平衡体系中各组分的体积分数与温度的关系如图所示。其中表示的体积分数与温度关系的曲线为_______ (填“
”“
”或“
”)；
之后，
平衡体积分数随温度的变化程度小于
平衡体积分数随温度的变化程度，原因为_______ 。
排放的关键技术。减少碳排放的方法还有很多，转化成其他化合物可有效实现碳循环，如下反应：a．
b．
c．
d．
回答下列问题：
(1)已知：原子利用率
，上述反应中原子利用率最高的是(2)著名的
经验公式为(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂的催化效能，兴趣小组对反应b进行了实验探究，并依据实验数据获得如图曲线。在m催化剂作用下，该反应的活化能，从图中信息获知催化效能较高的催化剂是(3)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)认识反应b制备甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径：
根据势能图，判断下列说法正确的是_______(填标号)。
| A．提高分压一定可以提高在催化剂表面的吸附速率 |
B．甲酸盐路径的决速步反应是 |
C．中间体 比 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 |
(4)反应d中，
将等物质的量和充入恒压的密闭容器中。已知逆反应速率，其中p为分压，该温度下。反应达平衡时测得。的平衡转化率为(5)向恒容密闭容器中以物质的量之比为
充入和，发生反应c和反应d，实验测得平衡体系中各组分的体积分数与温度的关系如图所示。其中表示的体积分数与温度关系的曲线为”“”或“”)；之后，平衡体积分数随温度的变化程度小于平衡体积分数随温度的变化程度，原因为
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4 . 氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(1)Ⅰ.根据图1数据计算反应
的
。
Ⅱ.在一定温度、催化剂存在的条件下，密闭容器中CO与
转化为与
，相关反应如下：
①
②
③
(2)则反应I：
的(3)合成氨工厂以“水煤气”和
为原料，采用两段间接换热式绝热反应器，由进气口充入一定量含CO、、
、的混合气体，在反应器A进行合成氨，其催化剂Ⅲ铁触媒，在500℃活性最大，反应器B中主要发生的反应为
，装置如图2。
①温度比较：气流a
②气体流速一定，经由催化剂Ⅰ到催化剂Ⅱ，原料转化率有提升，其可能原因是：
③下列说法正确的是
A．合成氨是目前自然固氮最重要的途径
B．利用焦炭与水蒸气高温制备水煤气时，适当加快通入水蒸气流速，有利于水煤气生成
C．体系温度升高，可能导致催化剂失活，用热交换器将原料气可预热并使反应体系冷却
D．终端出口2得到的气体，通过液化可分离出
(4)LiH-3d过渡金属复合催化剂也可用于催化合成氨，已知
先被吸附发生反应
，紧接着被吸附发生的反应方程式
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5 . 合成氨原料气高纯氢可以由天然气、水蒸气催化重整制取，所涉及的主要反应如下：
已知：反应
的物质的量分数平衡常数
，其中x(A)、x(B)、x(C)、x(D)为各组分的物质的量分数。
请回答下列问题：
(1)298K时，有关物质的相对能量如下表所示。
CH4(g)的相对能量为_____ kJ·mol-l。
(2)反应ⅱ在某催化剂作用下，可能的反应历程如下(*表示吸附在催化剂表面)，请写出步骤Ⅱ的方程式。
I．
Ⅱ．_____ 。
Ⅲ．
Ⅳ．
V．
(3)相同条件下，随者反应温度的升高，化学平衡常数Kx1、Kx3的比值(
)_____ (填“增大”“减小”或“不变”)，其原因为_____ 。
(4)T℃时，向2L恒容密闭容器中充入1molCH4和2molH2O(g)，发生上述反应i和ⅲ。测得反应达到平衡时，容器中n(CH4)=0.4mol，n(H2)=2mol。
①T℃时，反应中H2O的平衡转化率为_____ 。
②T℃时，反应i的平衡常数Kx1=_____ (列出表达式，无需化简)。
③若将容器的体积压缩为1L，甲烷的平衡转化率_____ (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，反应ⅲ的逆反应速率_____ 。
④下列图像正确且能表明tmin时反应i达到化学平衡状态的是_____ (填字母)。
A．
B．
C．
D．
| 相关反应 | △H | 物质的量分数平衡常数 | |
| 反应i |  |  | Kx1 |
| 反应ⅱ |  |  | Kx2 |
| 反应iii |  |  | Kx3 |
的物质的量分数平衡常数，其中x(A)、x(B)、x(C)、x(D)为各组分的物质的量分数。请回答下列问题：
(1)298K时，有关物质的相对能量如下表所示。
| 物质 | CO(g) | H2O(g) | H2(g) |
| 相对能量/(kJ·mol-1) | -110.5 | -241.8 | 0 |
(2)反应ⅱ在某催化剂作用下，可能的反应历程如下(*表示吸附在催化剂表面)，请写出步骤Ⅱ的方程式。
I．
Ⅱ．
Ⅲ．
Ⅳ．
V．
(3)相同条件下，随者反应温度的升高，化学平衡常数Kx1、Kx3的比值(
)(4)T℃时，向2L恒容密闭容器中充入1molCH4和2molH2O(g)，发生上述反应i和ⅲ。测得反应达到平衡时，容器中n(CH4)=0.4mol，n(H2)=2mol。
①T℃时，反应中H2O的平衡转化率为
②T℃时，反应i的平衡常数Kx1=
③若将容器的体积压缩为1L，甲烷的平衡转化率
④下列图像正确且能表明tmin时反应i达到化学平衡状态的是
A．
B． C． D．
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6 . 催化氢化是一项重要的实验方法，某实验小组制备高活性的雷尼镍，并用于催化氢化反应制备氢化肉桂酸(M=150g/mol)的实验如下：
步骤1：雷尼镍的制备
步骤2：氢化肉桂酸的制备
反应原理和实验装置图如下(夹持和搅拌装置略)。将2.96g肉桂酸溶于45 mL95% 乙醇中，再转移至仪器M中备用。
回答下列问题：
(1)装置Ⅱ中仪器N的名称为_______ 。
(2)过程(a)的离子方程式为_______ 。
过程(b)中移除清液的最佳方法为_______ (填字母)。
A．倾析 B．过滤 C．蒸发
雷尼镍相对于普通镍粉有更优的催化活性，原因是_______ 。
(3)步骤2中组装完装置后，需要进行的操作是_______ 。
(4)步骤2中部分实验操作顺序为 c→_______ (填字母)。
a． 向装置I中加水至集气管中充满水
b． 调节三通阀1和2，使装置I 中 H2进入装置Ⅱ
c． 调节三通阀2，抽出装置Ⅱ中空气
d． 调节三通阀1，向装置I中通入H2
若反应中装置I的水准管与集气管液面相平，为使反应继续进行，可进行的操作为_______ 。
(5)氢化肉桂酸粗品纯化的方法为_____ ；纯化得到产品2.5 g，则氢化肉桂酸的产率为___ %(保留小数点后1位)。
步骤1：雷尼镍的制备
步骤2：氢化肉桂酸的制备
反应原理和实验装置图如下(夹持和搅拌装置略)。将2.96g肉桂酸溶于45 mL95% 乙醇中，再转移至仪器M中备用。
回答下列问题：
(1)装置Ⅱ中仪器N的名称为
(2)过程(a)的离子方程式为
过程(b)中移除清液的最佳方法为
A．倾析 B．过滤 C．蒸发
雷尼镍相对于普通镍粉有更优的催化活性，原因是
(3)步骤2中组装完装置后，需要进行的操作是
(4)步骤2中部分实验操作顺序为 c→
a． 向装置I中加水至集气管中充满水
b． 调节三通阀1和2，使装置I 中 H2进入装置Ⅱ
c． 调节三通阀2，抽出装置Ⅱ中空气
d． 调节三通阀1，向装置I中通入H2
若反应中装置I的水准管与集气管液面相平，为使反应继续进行，可进行的操作为
(5)氢化肉桂酸粗品纯化的方法为
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7 . 钢铁冶炼所排放的烟气是造成雾霾的主要大气污染物，其中含有
（
以上为
）。
回答下列问题：
(1)目前，
R脱硝技术是全世界广泛使用的脱硝技术，其主要原理是：
已知：
。
写出
被
直接氧化为
的热化学方程式____________________ 。
(2)对于含
的烟气，可以直接利用还原（
脱硝技术），生成和
，实现“以废治废”。右图为还原过程的能量图。
①“ads”表示吸附态，“*”表示催化剂活性表面。在
催化的条件下，反应可分为三个过程：
过程I：
；
过程Ⅱ：____________________ ；
过程Ⅲ：
。
过程I为__________ 反应（填“吸热”或“放热”），整个反应的决速步为过程__________ （填“I”或“Ⅱ”或“Ⅲ”）。
②对比无催化的过程，有催化剂的吸附利于键的断裂__________ （填“N—O”或“C—O”），从而降低反应能垒。
(3)科研团队研究了在
催化作用下烟气（含）中含量对去除率的影响，结果如下图所示。
①在
的范围内，相同温度下，随着与比例的提高，去除率增大，原因是__________ 。
②在
的范围内，相同温度下，随着与比例的提高，去除率差别不大，可能的原因是_________ 。
(4)向某恒温恒容的密闭容器内按照
投料，若初始压强为
，模拟上述脱硝反应（忽略变化），平衡时脱硝率达到
，则脱硝反应的
____ （列出计算式）
（以上为）。回答下列问题：
(1)目前，
R脱硝技术是全世界广泛使用的脱硝技术，其主要原理是：已知：
。写出
被直接氧化为的热化学方程式(2)对于含
的烟气，可以直接利用还原（脱硝技术），生成和，实现“以废治废”。右图为还原过程的能量图。①“ads”表示吸附态，“*”表示催化剂活性表面。在
催化的条件下，反应可分为三个过程：过程I：
；过程Ⅱ：
过程Ⅲ：
。过程I为
②对比无
催化的过程，有催化剂的吸附利于键的断裂(3)科研团队研究了在
催化作用下烟气（含）中含量对去除率的影响，结果如下图所示。①在
的范围内，相同温度下，随着与比例的提高，去除率增大，原因是②在
的范围内，相同温度下，随着与比例的提高，去除率差别不大，可能的原因是(4)向某恒温恒容的密闭容器内按照
投料，若初始压强为，模拟上述脱硝反应（忽略变化），平衡时脱硝率达到，则脱硝反应的
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8 . 甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
(1)HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得与HCOONa（如图所示），其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物（晶胞结构如图所示）作催化剂。
与
混合物与高温灼烧制得（反应中N元素化合价不变），该反应的化学方程式为_________________ 。
②电解时，电极b上同时产生与
的物质的量之比为1∶2，则电极b上的电极反应式为_____________ 。
③电解过程中每产生1 mol，通过阴离子交换膜的
为______ mol。
(2)HCHO水化释氢
45℃时，碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为，反应的机理如图所示。
表面以防止纳米Ag团聚。其他条件不变，反应相同时间，NaOH浓度对氢气产生快慢的影响如图所示。
。
①若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为_______ （填化学式）。
②NaOH浓度低于1 mol⋅L
时，NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是__________ 。
③若NaOH浓度过大，的产生迅速减慢的原因可能是__________________ 。
(3)甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物，与甲烷水化法制氢气相比，甲醛制氢的优点有______________ 。
(1)HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得
与HCOONa（如图所示），其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物（晶胞结构如图所示）作催化剂。
与混合物与高温灼烧制得（反应中N元素化合价不变），该反应的化学方程式为②电解时，电极b上同时产生
与的物质的量之比为1∶2，则电极b上的电极反应式为③电解过程中每产生1 mol
，通过阴离子交换膜的为(2)HCHO水化释氢
45℃时，碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为
，反应的机理如图所示。
表面以防止纳米Ag团聚。其他条件不变，反应相同时间，NaOH浓度对氢气产生快慢的影响如图所示。
。①若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为
②NaOH浓度低于1 mol⋅L
时，NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是③若NaOH浓度过大，
的产生迅速减慢的原因可能是(3)甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物，与甲烷水化法制氢气相比，甲醛制氢的优点有
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2024-03-24更新
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800次组卷
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4卷引用：江苏省苏锡常镇四市2024届高三一模考试化学试题
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解题方法
9 . 氢气作为一种清洁能源，一直是能源研究的热点，水煤气变换反应可用于大规模制，反应原理如下：
kJ⋅mol
(1)根据下表中提供的数据，计算
。化学键 |
|
|
|
|
键能/kJ·mol | 803 | x | 463 | 436 |
(2)某温度下，在一恒容密闭容器中充入CO和
，加入催化剂使其发生上述反应（忽略其他副反应），测得该反应中初始压强为
，分压如图甲所示（t时刻前，的分压未给出），则A点坐标为（t，
(3)反应
的Arrhenius经验公式的实验数据如图乙中曲线所示，已知经验公式为
（其中
为活化能，k为速率常数，R和C为常数）。该反应的活化能
当使用更高效催化剂时，
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10 . 我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值，2060年前达到“碳中和”。因此，二氧化碳的综合利用尤为重要。
(1)通过使用不同新型催化剂，实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚(CH3OCH3)也有广泛的应用。
反应I：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
①结合计算分析反应
的自发性：_____ 。
②恒压、投料比
的情况下，不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示：
当温度超过290℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是_____ 。
③工业实际设计温度一般在230∼270℃范围内变化，不能过高的原因是_____ 。
(2)研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
①CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_____ 。
②在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为_____ (用a、b、c字母排序)。
(3)CO2参与的乙苯脱氢机理如图所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B1、B2位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤I可描述为：乙苯α-H带部分正电荷，被带部分负电荷的B1位点吸引，随后解离出H+并吸附在B1位点上；步骤Ⅱ可描述为：_____ 。
(1)通过使用不同新型催化剂，实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚(CH3OCH3)也有广泛的应用。
反应I：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
①结合计算分析反应
的自发性：②恒压、投料比
的情况下，不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示：当温度超过290℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
③工业实际设计温度一般在230∼270℃范围内变化，不能过高的原因是
(2)研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
①CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为
②在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为
(3)CO2参与的乙苯脱氢机理如图所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B1、B2位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤I可描述为：乙苯α-H带部分正电荷，被带部分负电荷的B1位点吸引，随后解离出H+并吸附在B1位点上；步骤Ⅱ可描述为：
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