主题排查4　化学反应速率与化学平衡　催化机理（讲义+课件 2份打包）2025年高考化学二轮复习

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1. HCOOH-HCOONa混合溶液可脱除烟气中NO。其机理如图1所示：
图1已知：①脱除过程中，Fe(Ⅱ)-EDTA络合液部分易被烟气中O2氧化成Fe(Ⅲ)-EDTA；②酸性较强环境下，EDTA易与溶液中H＋结合；③HCOOH-HCOONa混合溶液产生的·H既可以将NO还原，又可将Fe(Ⅲ)-EDTA还原，实现催化剂再生。
(1)调节Fe(Ⅱ)-EDTA络合液的pH，对吸收NO的影响如图2所示，则适宜的pH为_________，pH过大或过小均不利于吸收NO理由是__________________________ __________________________________________________________________________________。
pH过小，络合液内EDTA与溶液中H＋结合，NO吸收效率降低；pH过大，Fe2＋生成Fe(OH)2沉淀，NO吸收效率降低
(2)如图3所示，当HCOOH浓度小于2(g/L)，NO的脱除率随HCOOH浓度增大而增大的可能原因是________________________________________________________ ___________________________。
随着HCOOH浓度增大，产生的活性吸附氢量增多(或产生的·H增多)，NO的脱除率增大
2. (1)利用氨水可捕集烟气中的CO2。捕集、再生过程中含碳物种的变化如下流程：注：虚线框内表示以氨气为主要介质的液相环境。
C2＋可以和更多的NH3配位，更有利于解吸反应正向进行，促进CO2释放
(2)一种负载活性金属原子催化剂可催化还原CO2，在催化剂表面的物质相对能量与反应历程的关系如图1所示。
①反应中催化剂的活性会因为生成CO的不断增多而逐渐减弱，原因是___________________________________________________________________。
CO脱除较难，占据催化剂表面，使催化剂表面活性点位减少
②CH3OH可由中间体X或Y经过如图2所示两步转化得到。X和Y的组成相同，催化剂载体中的活性金属带正电性，Y与活性金属结合后的相对能量低于X。在图3方框内画出Y的结构简式____________。
3. 研究二氧化碳的资源化利用具有重要的意义。(1)CO2催化加氢制CH4是CO2的有机资源转化途径之一。已知发生反应如下：反应Ⅰ. CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－164.7 kJ/ml反应Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ/ml①反应Ⅲ. 2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的ΔH＝__________kJ/ml。
②在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图1所示。CO2的平衡转化率在600 ℃之后随温度升高而增大的主要原因是___________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
反应Ⅰ的ΔH＜0，反应Ⅱ的ΔH＞0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，使CO2的平衡转化率减小，反应Ⅱ平衡正向移动，使CO2的平衡转化率增大，600 ℃之后，升高温度，反应Ⅱ的CO2平衡转化率增大的幅度大于反应Ⅰ的CO2平衡转化率减小的幅度
(2)电催化还原法是CO2的有机资源化的研究热点。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入盛有酸性溶液的电催化装置中，CO2可转化为有机物，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。
①电解电压为U1时，电解时转移电子的物质的量为____________。②电解电压为U2时，阴极由CO2生成甲醇的电极反应式为________________ ____________________。③在实际生产中发现当pH过低时，有机物产率降低，可能的原因是_________ ________________________________________________________________________________________________。
CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O
pH过低时，c(H＋)增大，H＋在阴极表面得电子，生成的H2增多，CO2被还原为有机物的比例减少，有机物产率降低
②实验中将锰粉、碳酸氢钠和去离子水添加到反应器中，反应一段时间后产生甲酸的速率迅速上升的原因可能是_______________________________。
生成的MnO对反应有催化作用
由k正＝1.8k逆可得K＝
4. 生物质铁炭纳米材料可以活化过一硫酸盐，降解废水中有机污染物。
②生物质铁炭纳米材料降解有机污染物的机理可描述为_______________ _________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)与直接使用纳米铁颗粒相比，使用生物质铁炭纳米材料降解的优点：____________________________________________________________________________________。
石墨碳层可以增加反应的接触面积；石墨碳层的包裹可以减少铁的渗出，减少二次污染
(3)铁炭纳米材料在不同pH时对有机污染物去除率(C/C0：溶液有机物浓度与初始有机物浓度的比值)的影响如图2所示，pH越小，有机污染物去除率越高的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
5. 肼(N2H4)及其衍生物的合成与利用具有重要意义。(1)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物为催化中心，可将NH2OH与NH3转化为肼，其反应历程如图所示。
①该反应历程中，步骤Ⅱ、Ⅳ中Fe元素化合价的变化可分别描述为___________________________________________________________________________________。②将NH2OH替换为ND2OD，反应所得产物的化学式为__________________。
该反应历程中，步骤Ⅱ中Fe元素由＋2价变成＋3价，步骤Ⅳ中Fe元素由＋3价变成＋2价
(2)在碱性条件下，水合肼(N2H4·H2O)在催化剂Rh(铑)g-C3N4作用下发生如下分解反应：反应Ⅰ. N2H4·H2O===N2↑＋2H2↑＋H2O反应Ⅱ. 3N2H4·H2O===N2↑＋4NH3＋3H2O
①催化剂载体g-C3N4可由三聚氰胺(C3H6N6)在空气中焙烧得到。已知C3H6N6具有六元环结构，其结构简式可表示为_____________________。②TOF随c(NaOH)变化的原因是______________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
当c(NaOH) 0.75 ml/L时，随c(NaOH)的增大，催化剂活性、H2的选择性均下降，TOF减小
(3)相同条件下，测得CO2诱导肼、甲肼(H2NNHCH3)和偏二甲肼[H2NN(CH3)2]低温反应(均为吸热反应)产物与反应物能量差ΔE、反应速率常数k值(k越大，反应越快)如下表。
①请补充上表所缺反应产物的结构简式：________________。②相较甲肼而言，肼、偏二甲肼与CO2的反应效果不佳的原因分别是______________________________________________________________________。
肼与CO2反应速率相对较慢；偏二甲肼与CO2反应程度相对较小(或反应难度较大)