模块四 化学反应原理
2025版新教材高考化学第二轮复习
风向预测·规律分析
命题点 考题示例
新型电化学装置分析 (2024江西,11,3分)(2024安徽,11,3分)(2024湖南,10,3分)(2024黑、吉、辽,12,3分)(2024贵州,11,3分)(2024山东,13,4分)(2023广东,6,2分)(2023福建,9,4分)(2023重庆,12,3分)(2023辽宁,11,3分)(2023河北,13,3分)(2023辽宁,7,3分)(2023湖北,10,3分)(2023北京,5,3分)
反应历程分析 (2024广东,15,4分)(2024贵州,14,3分)(2024安徽,10,3分)(2023北京,13,3分)(2023广东,15,4分)(2023浙江6月,14,3分)(2023山东,14,4分)
溶液中离子平衡图像分析 (2024黑、吉、辽,15,3分)(2024江西,13,3分)(2023湖南,12,3分)(2023福建,10,4分)(2023河北,14,3分)(2023北京,14,3分)(2023山东,15,4分)
多重平衡体系分析 (2024浙江6月,11,2分)(2024江西,16,14分)(2024湖南,14,3分)(2024山东,20,12分)(2024全国甲,28,15分)(2023福建,13)(2023湖南,16,14分)
命题点1 新型电化学装置分析
预测说明 通常以选择题形式考查,有时也会在非选择题的某一小题中进行考查,难度中等
备考指南 连考,必拿
风向前知 以化工制备、废料回收利用等为情境,以陌生电化学装置图为载体,考查电极反应式的书写、溶液pH变化、电子或者离子移动方向、隔膜类型、电极或者溶液质量变化等
风向预测·精华题组
1.(2024湖南雅礼中学4月自主测试,12)下图是一种能将有机物通过电化学装置转化为电能的微生物燃料电池,可大大提高能量转化效率,以下说法不正确的是 ( )
A.理论上,每消耗1 mol O2,就有4 mol H+通过质子交换膜
B.两种微生物的存在保证了S元素循环
C.负极电极反应式为HS-+4H2O-8e- 9H++S
D.升高温度,可以有效提高该电池的放电效率
2.(2024海南中学一模,11,改编)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水,同时还可以淡化海水。下列说法错误的是 ( )
A.a极电极反应式:2CN--10e-+12OH- 2C+N2↑+6H2O
B.电池工作一段时间后,右室溶液的pH减小
C.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜,交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
D.若将含有26 g CN-的废水完全处理,理论上可除去NaCl的质量为292.5 g
3.(2024江苏南通二模,11)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质,反应原理如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.电解时的阳极反应式为2Cr3++6e-+7H2O Cr2+14H+
B.电解结束后,阴极区溶液pH升高
C.1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时,共消耗
D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离
命题点2 反应历程分析
预测说明 以选择题或者非选择题中的一问的形式考查,难度中等
备考指南 基础,必拿
风向前知 给出反应历程的进程图、循环图、能量变化图等图像,并据此考查反应的热效应、反应速率的大小与变化、决速步、催化剂活性大小判断、总反应方程式等
风向预测·精华题组
4.(2024贵州,14,3分)AgCN与CH3CH2Br可发生取代反应,反应过程中CN-的C原子和N原子均可进攻CH3CH2Br,分别生成腈(CH3CH2CN)和异腈(CH3CH2NC)两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态,Ⅰ、Ⅱ为后续物)。
由图示信息,下列说法错误的是 ( )
A.从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应
B.过渡态TS1是由CN-的C原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的
C.Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱
D.生成CH3CH2CN放热更多,低温时CH3CH2CN是主要产物
命题点3 溶液中离子平衡图像分析
预测说明 通常以选择题形式考查
备考指南 连考,挑战
风向前知 以溶液中离子平衡图像为载体,考查溶液中粒子浓度大小关系及比较、变化曲线对应的离子、溶液的pH、水的电离程度大小比较等
风向预测·精华题组
5.(2024贵州学业水平选择性考试模拟,14)组氨酸()能溶于水,在医药上用于治疗胃溃疡、贫血、过敏症等。将组氨酸简写成HA,向组氨酸盐(H3ACl2)溶液中逐滴加入等浓度NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液的滴入有如图所示变化,已知pK=-lg K(K为H3A2+的电离平衡常数)。下列说法错误的是 ( )
A.pH=3时,c(H2A+)>c(H3A2+)>c(HA)>c(A-)
B.pH=6时,c(H2A+)=c(HA)
C.c2(HA)
6.(2024广东湛江一模,16)已知:常温下,碳酸的电离平衡常数=4.4×10-6.36,=10-10.32。常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中缓慢滴加20 mL 0.2 mol·L-1盐酸,溶液中各离子的物质的量浓度(不含H+和OH-)随加入盐酸的体积的变化如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.曲线L1为C的物质的量浓度变化曲线
B.滴加至A点时,溶液pH约为10.32
C.滴加至C点时,溶液中c(Cl-)>c(HC)>c(C)>c(H2CO3)
D.滴加至D点时,溶液中存在c(HC)+2c(C)+c(OH-)=c(H+)
7.(2024吉林白山二模,15)常温下,在HOOCCH2COOH(简记为H2A)和Mn(NO3)2的混合溶液中滴加NaOH溶液,混合溶液中pX[pX=-lg X,X=、c(Mn2+)]与pH的关系如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.L2代表-lg与pH的关系
B.直线L1和L2的交叉点坐标为M(7,-1.3)
C.0.1 mol·L-1 NaHA溶液中:c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
D.常温下,Mn(OH)2(s)+H2A(aq) MnA(aq)+2H2O(l)的K值为10-6.8
8.(2024安徽黄山二模,13)室温下向含KSCN、KIO3和K2CrO4的溶液中滴加AgNO3溶液,混合液中pX[pX=-lgc(X),X=I]和pAg[pAg=-lgc(Ag+)]的关系如图所示。已知:Ksp(AgSCN)
B.d点直线Ⅱ和直线Ⅲ对应的两种沉淀的Ksp相同
C.向等浓度的K2CrO4和KSCN混合溶液中逐滴滴加AgNO3溶液,先生成AgSCN沉淀
D.AgIO3+SCN- AgSCN+I的平衡常数K为104.49
9.(2024福建龙岩二模,10)室温下H2CO3溶液中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系如图1所示。向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液X中滴加BaCl2溶液,所得溶液中-lgc(Ba2+)与lg的关系如图2所示。下列说法不正确的是 ( )
图1图2
A.b点对应溶液的pH为8.25
B.混合溶液X中一定存在c(Na+)>c(C)+c(HC)+c(H2CO3)
C.a对应的溶液中存在:c(Na+)+2c(Ba2+)>3c(HC)+c(Cl-)
D.a→b的过程中,溶液中一直增大
命题点4 多重平衡体系分析
预测说明 通常以非选择题形式考查,少部分会以选择题形式出现
备考指南 常考,力争
风向前知 以化工生产中的化学平衡为背景,考查化学反应原理知识的综合应用能力,主要考查利用盖斯定律计算反应热、影响速率平衡因素的调控、化学平衡图像的分析、平衡计算等
风向预测·精华题组
10.(2024重庆八中强化训练一,17)乙醇是一种重要的化工产品,有关乙醇的研究是化工生产中的重要课题。
(1)乙醇部分氧化制氢涉及以下几个反应:
①C2H5OH(g) CH4(g)+CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ/mol
②CH4(g)+O2(g) CO(g)+2H2O(g)
ΔH2=b kJ/mol
③CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH3=c kJ/mol
反应C2H5OH(g)+O2(g) 2CO(g)+3H2(g)
ΔH= kJ/mol(用含a、b和c的式子表示)。
(2)用乙醇制乙烯,其他条件相同,乙醇转化率和乙烯选择性S[S=n(生成乙烯)/n(消耗乙醇)]随温度、乙醇进料量(mL/min)的关系如图甲所示。在410~440 ℃温度范围内,下列说法正确的是 。
甲
A.一定温度下,增大乙醇进料量,乙醇转化率增大
B.当温度一定时,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大
C.当乙醇进料量一定时,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高
D.当乙醇进料量一定时,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大
(3)利用二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉及以下两个反应:
反应Ⅰ:CO(g)+CH3OCH3(g) CH3COOCH3(g)
ΔH1<0
反应Ⅱ:CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3CH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH2<0
在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比及体系压强不变的条件下,同时发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图乙所示。
乙
①曲线X表示 。
②600~700 K时,CH3COOCH3的物质的量分数随温度升高而降低的原因是 。
③一定温度和压强下,向初始体积为1 L的密闭容器中通入1 mol CO(g)、1 mol CH3OCH3(g)和2 mol H2(g),发生以上两个反应,测得平衡时n[CH3COOCH3(g)]=0.4 mol,体积减小20%,则平衡时,c(H2)= ,反应Ⅱ的平衡常数K= (结果保留2位有效数字)。
(4)用KOH溶液吸收工业废气中的CO2,电解得到的K2CO3溶液可生产乙醇等有机物。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(FE%)随电解电压的变化如图丙所示:
丙
FE%=×100%
选择性S(X)=×100%
写出当电解电压为U1时阴极主要发生的电极反应式: 。当电解电压为U2时,生成C2H5OH和HCOO-的选择性之比为 。
11.(2024安徽淮北一模,18)为了减缓温室效应,实现碳中和目标,可将CO2转化为甲醚、甲醇等产品。请回答问题:
CO2与H2制甲醚(CH3OCH3)的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.7 kJ·mol-1
Ⅲ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH3=-23.5 kJ·mol-1
(1)总反应2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)的ΔH= 。
(2)若在体积恒定的密闭容器内发生上述反应,下列措施可提高总反应速率的是 。
a.加入催化剂
b.降低温度
c.充入惰性气体
d.同比例增大CO2和H2的投料
(3)向密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2,在0.1 MPa条件下测得平衡时CO2转化率和CH3OCH3选择性随温度的变化如图所示。
已知:CH3OCH3选择性=×100%
①表示CH3OCH3选择性的是曲线 填(“M”或“N”);
②温度高于300 ℃时,曲线N随温度升高而升高的原因是 ;
③为同时提高平衡时CO2转化率和CH3OCH3选择性,应选择的反应条件为 (填字母);
a.低温、低压 b.高温、高压
c.高温、低压 d.低温、高压
④Q点温度下CO的物质的量为0.08 mol,则该温度下反应Ⅲ的Kp= 。
12.(2024东北三校二模,18)丙烯是一种重要的化工原料,但丙烯的产量仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上以WO3/SiO2为催化剂,利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制丙烯:C4H8(g)+C2H4(g) 2C3H6(g) ΔH。请回答下列问题:
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 C2H4(g) C3H6(g) C4H8(g)
燃烧热ΔH/(kJ·mol-1) -1 411 -2 049 -2 539
催化歧化反应的ΔH= kJ·mol-1。
(2)利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制备丙烯时,仅发生如下反应:
反应ⅰ:C4H8(g)+C2H4(g) 2C3H6(g)
反应ⅱ:2C4H8(g) C3H6(g)+C5H10(g)
一定条件下,经相同反应时间,丙烯的产率、丁烯的转化率随温度变化的关系如图所示:
①丁烯的转化率随温度升高而增大可能的原因是 ,500~550 ℃丙烯产率下降的原因为 。
②某温度下,保持体系总压强为1.0 MPa,按=2投料,达平衡状态时,C4H8、C2H4的转化率分别为96%、32%,则平衡时= ;反应ⅰ的压强平衡常数Kp= (结果保留三位有效数字)。
(3)反应ⅱ中,WO3/SiO2催化机理如图所示,关于该过程的说法错误的是 (填字母)。
A.有加成反应发生
B.能将2-丁烯转化为1-丁烯
C.W元素的成键数目一直未发生变化
D.存在碳碳单键的断裂和形成
(4)为了增强WO3/SiO2催化剂的活性和吸附能力,其他条件一定时,可向WO3/SiO2催化剂中添加催化剂助剂。下图为不同催化剂助剂的加入对丁烯的转化率、丙烯的选择性(产率=转化率×选择性)的影响,选择 作催化剂助剂为优选方案(填化学式)。
模块四 化学反应原理
风向预测·规律分析
命题点 考题示例
新型电化学装置分析 (2024江西,11,3分)(2024安徽,11,3分)(2024湖南,10,3分)(2024黑、吉、辽,12,3分)(2024贵州,11,3分)(2024山东,13,4分)(2023广东,6,2分)(2023福建,9,4分)(2023重庆,12,3分)(2023辽宁,11,3分)(2023河北,13,3分)(2023辽宁,7,3分)(2023湖北,10,3分)(2023北京,5,3分)
反应历程分析 (2024广东,15,4分)(2024贵州,14,3分)(2024安徽,10,3分)(2023北京,13,3分)(2023广东,15,4分)(2023浙江6月,14,3分)(2023山东,14,4分)
溶液中离子平衡图像分析 (2024黑、吉、辽,15,3分)(2024江西,13,3分)(2023湖南,12,3分)(2023福建,10,4分)(2023河北,14,3分)(2023北京,14,3分)(2023山东,15,4分)
多重平衡体系分析 (2024浙江6月,11,2分)(2024江西,16,14分)(2024湖南,14,3分)(2024山东,20,12分)(2024全国甲,28,15分)(2023福建,13)(2023湖南,16,14分)
命题点1 新型电化学装置分析
预测说明 通常以选择题形式考查,有时也会在非选择题的某一小题中进行考查,难度中等
备考指南 连考,必拿
风向前知 以化工制备、废料回收利用等为情境,以陌生电化学装置图为载体,考查电极反应式的书写、溶液pH变化、电子或者离子移动方向、隔膜类型、电极或者溶液质量变化等
风向预测·精华题组
1.(2024湖南雅礼中学4月自主测试,12)下图是一种能将有机物通过电化学装置转化为电能的微生物燃料电池,可大大提高能量转化效率,以下说法不正确的是 (D)
A.理论上,每消耗1 mol O2,就有4 mol H+通过质子交换膜
B.两种微生物的存在保证了S元素循环
C.负极电极反应式为HS-+4H2O-8e- 9H++S
D.升高温度,可以有效提高该电池的放电效率
2.(2024海南中学一模,11,改编)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水,同时还可以淡化海水。下列说法错误的是 (B)
A.a极电极反应式:2CN--10e-+12OH- 2C+N2↑+6H2O
B.电池工作一段时间后,右室溶液的pH减小
C.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜,交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
D.若将含有26 g CN-的废水完全处理,理论上可除去NaCl的质量为292.5 g
3.(2024江苏南通二模,11)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质,反应原理如下图所示。下列说法正确的是 (C)
A.电解时的阳极反应式为2Cr3++6e-+7H2O Cr2+14H+
B.电解结束后,阴极区溶液pH升高
C.1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时,共消耗
D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离
命题点2 反应历程分析
预测说明 以选择题或者非选择题中的一问的形式考查,难度中等
备考指南 基础,必拿
风向前知 给出反应历程的进程图、循环图、能量变化图等图像,并据此考查反应的热效应、反应速率的大小与变化、决速步、催化剂活性大小判断、总反应方程式等
风向预测·精华题组
4.(2024贵州,14,3分)AgCN与CH3CH2Br可发生取代反应,反应过程中CN-的C原子和N原子均可进攻CH3CH2Br,分别生成腈(CH3CH2CN)和异腈(CH3CH2NC)两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态,Ⅰ、Ⅱ为后续物)。
由图示信息,下列说法错误的是 (D)
A.从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应
B.过渡态TS1是由CN-的C原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的
C.Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱
D.生成CH3CH2CN放热更多,低温时CH3CH2CN是主要产物
命题点3 溶液中离子平衡图像分析
预测说明 通常以选择题形式考查
备考指南 连考,挑战
风向前知 以溶液中离子平衡图像为载体,考查溶液中粒子浓度大小关系及比较、变化曲线对应的离子、溶液的pH、水的电离程度大小比较等
风向预测·精华题组
5.(2024贵州学业水平选择性考试模拟,14)组氨酸()能溶于水,在医药上用于治疗胃溃疡、贫血、过敏症等。将组氨酸简写成HA,向组氨酸盐(H3ACl2)溶液中逐滴加入等浓度NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液的滴入有如图所示变化,已知pK=-lg K(K为H3A2+的电离平衡常数)。下列说法错误的是 (C)
A.pH=3时,c(H2A+)>c(H3A2+)>c(HA)>c(A-)
B.pH=6时,c(H2A+)=c(HA)
C.c2(HA)
6.(2024广东湛江一模,16)已知:常温下,碳酸的电离平衡常数=4.4×10-6.36,=10-10.32。常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中缓慢滴加20 mL 0.2 mol·L-1盐酸,溶液中各离子的物质的量浓度(不含H+和OH-)随加入盐酸的体积的变化如图所示。下列说法不正确的是 (C)
A.曲线L1为C的物质的量浓度变化曲线
B.滴加至A点时,溶液pH约为10.32
C.滴加至C点时,溶液中c(Cl-)>c(HC)>c(C)>c(H2CO3)
D.滴加至D点时,溶液中存在c(HC)+2c(C)+c(OH-)=c(H+)
7.(2024吉林白山二模,15)常温下,在HOOCCH2COOH(简记为H2A)和Mn(NO3)2的混合溶液中滴加NaOH溶液,混合溶液中pX[pX=-lg X,X=、c(Mn2+)]与pH的关系如图所示。下列叙述错误的是 (D)
A.L2代表-lg与pH的关系
B.直线L1和L2的交叉点坐标为M(7,-1.3)
C.0.1 mol·L-1 NaHA溶液中:c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
D.常温下,Mn(OH)2(s)+H2A(aq) MnA(aq)+2H2O(l)的K值为10-6.8
8.(2024安徽黄山二模,13)室温下向含KSCN、KIO3和K2CrO4的溶液中滴加AgNO3溶液,混合液中pX[pX=-lgc(X),X=I]和pAg[pAg=-lgc(Ag+)]的关系如图所示。已知:Ksp(AgSCN)
B.d点直线Ⅱ和直线Ⅲ对应的两种沉淀的Ksp相同
C.向等浓度的K2CrO4和KSCN混合溶液中逐滴滴加AgNO3溶液,先生成AgSCN沉淀
D.AgIO3+SCN- AgSCN+I的平衡常数K为104.49
9.(2024福建龙岩二模,10)室温下H2CO3溶液中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系如图1所示。向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液X中滴加BaCl2溶液,所得溶液中-lgc(Ba2+)与lg的关系如图2所示。下列说法不正确的是 (D)
图1图2
A.b点对应溶液的pH为8.25
B.混合溶液X中一定存在c(Na+)>c(C)+c(HC)+c(H2CO3)
C.a对应的溶液中存在:c(Na+)+2c(Ba2+)>3c(HC)+c(Cl-)
D.a→b的过程中,溶液中一直增大
命题点4 多重平衡体系分析
预测说明 通常以非选择题形式考查,少部分会以选择题形式出现
备考指南 常考,力争
风向前知 以化工生产中的化学平衡为背景,考查化学反应原理知识的综合应用能力,主要考查利用盖斯定律计算反应热、影响速率平衡因素的调控、化学平衡图像的分析、平衡计算等
风向预测·精华题组
10.(2024重庆八中强化训练一,17)乙醇是一种重要的化工产品,有关乙醇的研究是化工生产中的重要课题。
(1)乙醇部分氧化制氢涉及以下几个反应:
①C2H5OH(g) CH4(g)+CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ/mol
②CH4(g)+O2(g) CO(g)+2H2O(g)
ΔH2=b kJ/mol
③CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH3=c kJ/mol
反应C2H5OH(g)+O2(g) 2CO(g)+3H2(g)
ΔH= a+(b+2c) kJ/mol(用含a、b和c的式子表示)。
(2)用乙醇制乙烯,其他条件相同,乙醇转化率和乙烯选择性S[S=n(生成乙烯)/n(消耗乙醇)]随温度、乙醇进料量(mL/min)的关系如图甲所示。在410~440 ℃温度范围内,下列说法正确的是 BD 。
甲
A.一定温度下,增大乙醇进料量,乙醇转化率增大
B.当温度一定时,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大
C.当乙醇进料量一定时,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高
D.当乙醇进料量一定时,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大
(3)利用二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉及以下两个反应:
反应Ⅰ:CO(g)+CH3OCH3(g) CH3COOCH3(g)
ΔH1<0
反应Ⅱ:CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3CH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH2<0
在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比及体系压强不变的条件下,同时发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图乙所示。
乙
①曲线X表示 H2 。
②600~700 K时,CH3COOCH3的物质的量分数随温度升高而降低的原因是 两者均为放热反应,温度升高平衡均逆移,而反应Ⅰ平衡逆移幅度超过反应Ⅱ平衡逆移的幅度 。
③一定温度和压强下,向初始体积为1 L的密闭容器中通入1 mol CO(g)、1 mol CH3OCH3(g)和2 mol H2(g),发生以上两个反应,测得平衡时n[CH3COOCH3(g)]=0.4 mol,体积减小20%,则平衡时,c(H2)= 2 mol/L ,反应Ⅱ的平衡常数K= 0.031 (结果保留2位有效数字)。
(4)用KOH溶液吸收工业废气中的CO2,电解得到的K2CO3溶液可生产乙醇等有机物。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(FE%)随电解电压的变化如图丙所示:
丙
FE%=×100%
选择性S(X)=×100%
写出当电解电压为U1时阴极主要发生的电极反应式: C+4e-+4H2O HCHO+6OH- 。当电解电压为U2时,生成C2H5OH和HCOO-的选择性之比为 1∶3 。
11.(2024安徽淮北一模,18)为了减缓温室效应,实现碳中和目标,可将CO2转化为甲醚、甲醇等产品。请回答问题:
CO2与H2制甲醚(CH3OCH3)的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.7 kJ·mol-1
Ⅲ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH3=-23.5 kJ·mol-1
(1)总反应2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)的ΔH= -122.5 kJ·mol-1 。
(2)若在体积恒定的密闭容器内发生上述反应,下列措施可提高总反应速率的是 ad 。
a.加入催化剂
b.降低温度
c.充入惰性气体
d.同比例增大CO2和H2的投料
(3)向密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2,在0.1 MPa条件下测得平衡时CO2转化率和CH3OCH3选择性随温度的变化如图所示。
已知:CH3OCH3选择性=×100%
①表示CH3OCH3选择性的是曲线 M 填(“M”或“N”);
②温度高于300 ℃时,曲线N随温度升高而升高的原因是 温度高于300 ℃时,升高温度反应Ⅰ平衡正向移动 ;
③为同时提高平衡时CO2转化率和CH3OCH3选择性,应选择的反应条件为 d (填字母);
a.低温、低压 b.高温、高压
c.高温、低压 d.低温、高压
④Q点温度下CO的物质的量为0.08 mol,则该温度下反应Ⅲ的Kp= 1.5 。
12.(2024东北三校二模,18)丙烯是一种重要的化工原料,但丙烯的产量仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上以WO3/SiO2为催化剂,利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制丙烯:C4H8(g)+C2H4(g) 2C3H6(g) ΔH。请回答下列问题:
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 C2H4(g) C3H6(g) C4H8(g)
燃烧热ΔH/(kJ·mol-1) -1 411 -2 049 -2 539
催化歧化反应的ΔH= +148 kJ·mol-1。
(2)利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制备丙烯时,仅发生如下反应:
反应ⅰ:C4H8(g)+C2H4(g) 2C3H6(g)
反应ⅱ:2C4H8(g) C3H6(g)+C5H10(g)
一定条件下,经相同反应时间,丙烯的产率、丁烯的转化率随温度变化的关系如图所示:
①丁烯的转化率随温度升高而增大可能的原因是 温度升高,反应速率增大,单位时间内消耗丁烯的量增加,丁烯转化率增大;反应ⅰ为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,丁烯转化率增大 ,500~550 ℃丙烯产率下降的原因为 丙烯的选择性随温度升高而降低,产率下降 。
②某温度下,保持体系总压强为1.0 MPa,按=2投料,达平衡状态时,C4H8、C2H4的转化率分别为96%、32%,则平衡时= 9 ;反应ⅰ的压强平衡常数Kp= 38.1 (结果保留三位有效数字)。
(3)反应ⅱ中,WO3/SiO2催化机理如图所示,关于该过程的说法错误的是 BC (填字母)。
A.有加成反应发生
B.能将2-丁烯转化为1-丁烯
C.W元素的成键数目一直未发生变化
D.存在碳碳单键的断裂和形成
(4)为了增强WO3/SiO2催化剂的活性和吸附能力,其他条件一定时,可向WO3/SiO2催化剂中添加催化剂助剂。下图为不同催化剂助剂的加入对丁烯的转化率、丙烯的选择性(产率=转化率×选择性)的影响,选择 MgO 作催化剂助剂为优选方案(填化学式)。
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