必刷题17 化学反应原理综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题(江苏专用)
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必刷题型17 化学反应原理综合题
1.(2024·全国·校考二模)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是的再资源化利用。
(1)氨的饱和食盐水捕获是其利用的方法之一,反应原理为:。该反应常温下能自发进行的原因是 。
(2)基掺杂形成(等),能用于捕获,原理如下图所示。已知阳离子电荷数越高、半径越小,阴离子越易受其影响而分解。
①时,再生的化学方程式为 。
②相比,其优点有 。
(3)催化电解吸收的溶液可将转化为有机物。
①在阴极放电生成的电极反应式为 。
②碱性溶液有利于抑制阴极上副产物的产生,该副产物的化学式为 。
(4)在催化剂作用下,以和为原料合成,主要反应为:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
保持压强,将起始的混合气体匀速通过装有催化剂的反应管,测得出口处的转化率和甲醇的选择性与温度的关系如题图1、题图2所示。
①随着温度的升高,转化率增大、但甲醇选择性降低的原因是 。
②假设定义催化剂催化效率,计算时三种催化剂的催化效率之比 (写出计算过程)。
2.(2024·江苏南通·一模)一种燃煤烟气中的捕集和资源再利用技术可通过如下转化过程实现。
转化I是利用风/太阳能电厂过剩电力,将转化为等高值产品。
转化II是利用风/太阳能电厂过剩电力驱动压缩机压缩。
转化III是风/太阳能电厂发电低谷时,利用压缩推动汽轮机,带动发电机发电。
(1)利用氨水可捕集烟气中的捕集、再生过程中含碳物种的变化如图所示。
①液相中发生转化:。X的结构式为 。
②已知:
反应的平衡常数 。
③转化后的溶液通过反应解吸释放。向两份相同的转化后的溶液中分别加入等体积、等浓度的和溶液,加入溶液后释放效果更好的原因是 。
(2)以过渡金属作催化剂,利用如图所示装置可实现“转化1”。
①写出阴极表面的电极反应方程式: 。
②在金属催化剂表面发生转化的过程可能为(*表示吸附在催化剂表面)。其中部分物种在催化剂表面的吸附构型如图甲所示,反应历程中的相对能量如图乙所示。与Cu催化剂相比,掺杂了Cs的复合催化剂更有利于的形成,可能原因是 。
(3)从物质转化与资源综合利用角度分析,本工艺中的捕集和资源再利用技术的优点是 。
3.(2024·湖北·二模)为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,将转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。回答下列问题:
方法Ⅰ:催化加氢制甲醇。
以、为原料合成涉及的反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)计算反应ⅲ的 。
(2)一定温度和催化剂条件下,在密闭恒容容器中按照投料发生反应(不参与反应),平衡时的转化率、和CO的选择性(如的选择性)随温度的变化曲线如图所示。
①图中曲线a表示物质 的变化(填“”“”或“CO”)。
②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 (填标号)。
A.升高温度,反应ⅰ逆向移动,所以正反应速率减小
B.向容器中再通入少量,的平衡转化率下降
C.移去部分,反应ⅲ平衡一定不移动
D.选择合适的催化剂能提高的选择性
③保持温度不变,在恒容反应器中,初始总压为5p kPa,只发生反应ⅰ和ⅱ,达到平衡时的转化率为80%,CO的选择性为25%,则的转化率为 ,反应ⅱ的压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
方法Ⅱ:催化加氢制甲酸
(3)科研工作者通过开发新型催化剂,利用太阳能电池将工业排放的转化为HCOOH,实现碳中和的目标。
已知。温度为达到平衡时,化学平衡常数。实验测得:,,、为速率常数。时, ;若温度为达到平衡时,,则 (填“>”、“<”或“=”)。
4.(2024·江苏连云港·一模)氮氧化物(、等)的处理和资源化利用具有重要意义。
(1)的处理。研究证明:能提高的分解速率,参与了第Ⅱ步、第Ⅲ步反应。反应历程(为反应活化能):
第Ⅰ步:
第Ⅱ步:……
第Ⅲ步:
①第Ⅱ步发生反应的方程式为 。
②总反应的反应速率取决于第Ⅱ步,则 (填“>”、“<”或“=”)。
(2)的应用。分解制取和的原理如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应的(值为平衡时用各气体的分压表示得出的值)的关系如图-1所示。
①时,反应的为 。
②时,向容积不变的容器中充入和进行反应,测得反应过程中容器内压强与时间的关系如图-2所示(反应开始和平衡后容器的温度相同)。在时间段内,容器中压强增大的主要原因是 。
(3)催化电解吸收液可将还原为,其催化机理如图-3所示。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图-4所示。已知,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数;表示电解过程中通过的总电量。
①当电解电压为时,电解生成的和的物质的量之比为 。
②当电解电压为时,催化电解生成的电极反应式为 。
③电解电压大于后,随着电解电压的不断增大,的法拉第效率迅速增大,可能原因是 (吸附在催化剂上的物种加“*”表示,如、等)。
5.(2024·河北唐山·一模)通过捕捉空气中的CO2和电解水产生的H2可以合成“零碳甲醇”,实现碳中和。回答下列问题:
(1)已知H2燃烧热为286kJ.ml-1,甲醇的燃烧热为726 kJ.ml-1,反应△H,△H= kJ.ml-1
(2)采用绿色光伏发电电解Na2SO4溶液制备H2,同时获得H2SO4和NaOH。已知a、b均为惰性电极,气体甲和乙的体积比为2:1,b极的电极反应式为 。
(3)在2L恒温恒容有某催化剂的密闭容器中充入2 ml CO2和6mlH2,发生如下反应:
主反应①:△H1<0
副反应②:△H2<0
副反应③:△H3>0
某温度下反应均达平衡后,测得CH3OH为1ml、CH4为0.4ml、CO为0.2ml, 则CH3OH的选择性为 ()。反应②的平衡常数 (只列出计算式)。
(4)若测得上述反应在不同温度下CO2的平衡转化率和甲醇的选择性如下图:
通过图示分析,更适合生产甲醇的温度为 (填标号),
A.400℃ B.600℃ C.800℃ D.1000℃
高于800℃时,CO2转化率增大的主要原因是 。
(5)利用电喷雾电离等方法可得MO+,MO+与CH4反应能高选择性地生成甲醇,反应机理如下图所示:
己知参与化学键变化的元素替换成更重的同位素时,反应速率会变慢,则MO+与CD4反应的能量变化曲线为 (填c、d),写出MO+与CHD3反应生成的氘代甲醇的结构简式 。
6.(2024·黑龙江哈尔滨·一模)利用1-甲基萘(1-MN)制备四氢萘类物质(MTLs,包括1-MTL和5-MTL)。
反应过程中伴有生成十氢萘(1-MD)的副反应,涉及反应如图:
回答下列问题:.
(1)1-甲基萘(1-MN)中的大Π键可表示为 ,提高反应选择性的关键因素是 。
(2)已知一定条件下反应、、的焓变分别为、、,则反应的焓变为 (用含、、的代数式表示)。
(3)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。
①a、b分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化的曲线为 。
②已知反应的速率方程,(、分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。温度下反应达到平衡时,温度下反应达到平衡时。由此推知, (填“>”“<”或“=”)。
③下列说法正确的是 (填标号)。
A.四个反应均为放热反应
B.压强越大,温度越低越有利于生成四氢萘类物质
C.由上述信息可知,400K时反应速率最快
D.反应体系中1-MD最稳定.
(4)1-MN在的高压氛围下反应(压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物i的物质的量与消耗l-MN的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随1-MN平衡转化率y的变化关系如图乙所示,y为65%时反应的平衡常数 (列出计算式)。
7.(2024·江苏南通·一模)全钒液流电池正极废液中含有的离子是。以该废液为原料经过氧化、调、沉钒、煅烧可以制取。
(1)氧化:向正极废液中加入将转化为,写出该反应的离子方程式: 。
(2)调:向氧化后的溶液中加入调节溶液,溶液中V(价)会以等形式存在。随pH的升高,溶液中的值将 (填“增大”“减小”或“保持不变”),判断的方法是 。
(3)沉钒:不同时,向溶液中加入,可得到不同类型的含钒沉淀。
①其他条件一定,控制溶液在2~5之间,向溶液中加入,沉钒率和沉淀的X射线衍射图分别如图1和图2所示。时,越大,溶液的沉钒率越低的原因是 。
②向的溶液中(此时主要以存在)加入过量溶液,生成沉淀。加入过量溶液的目的是。已知:。
(4)煅烧:煅烧固体制取时,需在有氧条件下进行,原因是 。
(5)是一种相变材料,其一种晶胞(部分原子未标出)的结构如图3所示,在图中合适位置补充其余原子 。
8.(2023·江苏盐城·二模)研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)减少碳排放的方法有很多,CO2转化成有机化合物可有效实现碳循环,如下反应:
a.
b.
c.
上述反应中原子利用率最高的是 (填编号)。
(2)在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
已知:,
则燃烧的热化学方程式 。
(3)利用电化学方法通过微生物电催化将有效地转化为,装置如图1所示。阴极区电极反应式为 ;当体系的温度升高到一定程度,电极反应的速率反而迅速下降,其主要原因是 。
(4)研究脱除烟气中的是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。有氧条件下,在基催化剂表面,还原的反应机理如图2所示,该过程可描述为 。
(5)近年来,低温等离子技术是在高压放电下,O2产生自由基,自由基将NO氧化为NO2后,再用Na2CO3溶液吸收,达到消除NO的目的。实验室将模拟气(N2、O2、NO)以一定流速通入低温等离子体装置,实验装置如图3所示。
①等离子体技术在低温条件下可提高的转化率,原因是 。
②其他条件相同,等离子体的电功率与的转化率关系如图4所示,当电功率大于时,转化率下降的原因可能是 。
9.(2024·陕西商洛·模拟预测)甲烷不仅是一种燃料,还是用来生产氢气、乙炔、炭黑等物质的化工原料。回答下列问题:
(1)一种甲烷催化氧化的反应历程如图所示,*表示微粒吸附在催化剂表面。下列叙述错误的是___________(填字母)。
A.*CH3→*CH2的过程中C被氧化,放出热量
B.产物从催化剂表面脱附的速率慢会降低总反应速率
C.适当提高O2分压能加快O2(g)→2*O的反应速率
D.CH4与O2反应生成CO、H2涉及极性键、非极性键的断裂和生成
(2)向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。
① (填“>”或“<”,下同)。
②反应速率:(正) (正),理由是 。
③点对应的平衡常数三者之间的大小关系是 。
(3)一定条件下,甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应:
I.;
II.。
恒定压强为时,将的混合气体投入反应器中,平衡时,各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。
①反应在 条件下能自发进行(填字母)。
A.低温 B.高温 C.任意温度
②图中表示CO的物质的量分数与温度的变化曲线是 (填“m”或“n”)。
③系统中q的含量在左右出现峰值,试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因: 。
④上述条件下,时,的平衡转化率为 (保留2位有效数字),反应Ⅰ的压强平衡常数的计算表达式为 (Kp是以分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。
10.(2024·江苏泰州·一模)空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。
(1)利用高炉炼铁尾气中的制取有机物的过程如下:
相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率随电解电压的变化如图1所示:
图1
,选择性。
“电解”在质子交换膜电解池中进行,生成的电极反应式为 ,当电解电压为时,生成和的选择性之比为 。
(2)利用铟氧化物催化制取的可能机理如图2所示,无催化活性,形成氧空位后具有较强催化活性,将固定比例的混合气体以不同流速通过装有催化剂的反应管,选择性、转化率随气体流速变化曲线如图3所示,
①图2中的反应每生成放出的热量,其热化学方程式为 。
②若原料气中比例过低、过高均会减弱催化剂活性,原因是 。
③制取时,同时发生反应,气体流速分别为和,相同时间内生成的质量,前者 后者(选填“>”、“="或“<”);保持气体流速不变,反应管内温度从升高到,测得出口处和的物质的量均减小,可能的原因是 。
11.(2024·辽宁沈阳·二模)资源化利用CO2,不仅可以减少温室气体的排放,还可以获得燃料或重要的化工产品。
(1)CO2的捕集:
①CO2属于 分子(填“极性”或“非极性”),其晶体(干冰)属于 晶体。
②用饱和溶液做吸收剂可“捕集”CO2。若所得溶液,溶液中c(HCO):c(CO)= ;(室温下,的K1=4×10-7;K2=5×10-11)若吸收剂失效,可利用NaOH溶液使其再生,写出该反应的离子方程式 。
③聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。结合下图分析聚合离子液体吸附CO2的有利条件是 。
(2)生产尿素:工业上以CO2、为原料生产尿素[CO(NH2)2],该反应分为二步进行:
第一步:
第二步:
写出上述合成尿素的热化学方程式 。
(3)合成乙酸:中国科学家首次以、CO2和H2为原料高效合成乙酸,其反应路径如图所示:
①原料中的可通过电解法由制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成的电极反应式: 。
②根据图示,写出总反应的化学方程式: 。
12.(2024·山东日照·一模)“氢能源”的开发利用意义重大,乙醇与水催化重整制“氢”发生如下反应。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的 。
(2)反应Ⅱ的速率,其中、分别为正、逆反应速率常数。升高温度时 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)压强为100kPa下,和发生上述反应,平衡时和CO的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如图。
[已知:CO的选择性]
①表示CO选择性的曲线是 (填标号);
②573K时,生成的物质的量为 ;
③573K时,反应Ⅱ的标准平衡常数,其中为100kPa,、、和为各组分的平衡分压,则反应Ⅲ的 (列出计算式即可)。
(4)压强为100kPa,的平衡产率与温度、起始时的关系如图所示,每条曲线表示相同的平衡产率。
①的平衡产率:Q点 N点(填“>”、“=”或“<”);
②M、N两点的平衡产率相等的原因是 。建议完成时间: 120 分钟
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必刷题15 有机合成与推断综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题(江苏专用): 这是一份必刷题15 有机合成与推断综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题(江苏专用),文件包含必刷题型15有机合成与推断综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题型江苏专用原卷版docx、必刷题型15有机合成与推断综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题型江苏专用解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共48页, 欢迎下载使用。
必刷题14 化学工艺流程综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题(江苏专用): 这是一份必刷题14 化学工艺流程综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题(江苏专用),文件包含必刷题型14化学工艺流程综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题型江苏专用原卷版docx、必刷题型14化学工艺流程综合题-备战2024年高考化学二轮必刷题型江苏专用解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共43页, 欢迎下载使用。