1、2022年高考化学热点循环催化机理、多重平衡体系、图表数据处理第一部分：催化剂1、 (1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯晴(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)3/2O2(g)C3H3N(g)3H2O(g)H515kJmol1C3H6(g)O2(g)C3H4O(g)H2O(g)H353kJmol1提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 。2、丙烯是一种重要的有机化工原料，用于制丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等。已知：C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) H1=+124kJ/mol（2）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了丙烷在六方氮
2、化硼催化剂表面氧化脱氢制丙烯的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。该反应历程中决速步骤的能垒（活化能）为_eV，该步骤的化学方程式为 请补充该历程之后可能发生的化学反应方程式_3、2018年是合成氨工业先驱哈伯（PHaber）获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为：1/2N2（g）+3/2H2（g） NH3（g） H(298K)= - 46.2KJmol-1在Fe催化剂作用下的反应历程为（*表示吸附态） 化学吸附：N2（g）2N*；H2（g）2H*； 表面反应：N*+ H* NH*；NH*+ H* NH2*；NH2* + H*NH3* 脱附：NH3* NH3（g
3、）其中， N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 （3）实际生产中，常用工艺条件，Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0X105Pa，原料中N2和H2物质的量之比为1：2.8。分析说明原料气中N2过量的理由 。4、（2021年山东省济南模拟-19）采用镍系催化剂的水煤气(主要有效成分为CO和H2)甲烷化是推动绿色发展的有效途径，该过程中涉及的反应有：CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) H1=206 kJmol12CO(g) C(s)+CO2(g) H2=173kJmol1CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H3=41kJmol1已知
4、：反应称为甲烷化反应；CO转化率甲烷的选择性，两式中的L为进口或出口流量(mLmin1)。回答下列问题：（3）当氢碳比为3时，CO的转化率和CH4的选择性与不同的氢气流速变化关系如图所示。氢气流速低于或高于2000h1都不利于甲烷化反应，可能的原因是_。5、（2021年武汉市3月质量检测-18）甲醇是重要的化工原料，可用于制备甲醛、醋酸等产品。利用CH4与O2在催化剂的作用下合成甲醇。主反应：CH4(g)+ O2(g) CH3OH(g) H 副反应：CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) H (2)科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究了CH4、O2和H2O(g)(H2O的
5、作用是活化催化剂)按照一定体积比在催化剂表面合成甲醇的反应，部分历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注，TS代表过渡态)。在催化剂表面上更容易被吸附的是 (填“H2O”或“O2”)。该历程中正反应最大的活化能为 kJ/mol，写出该步骤的化学方程式 。(3)在恒温的刚性密闭容器中，分别按照CH4、O2的体积比为2:1以及CH4、O2、H2O(g)的体积比为2:1:8反应相同的时间，所得产物的选择性(如甲醇的选择性=)如下图所示： 向反应体系中加入H2O(g)能够显著提高甲醇选择性的原因： 、 。6、研究大气污染物SO2、CH3OH与H2O之间的反应，有利于揭示雾霾的形成机理。反应i：S
6、O3(g)+H2O(g)=H2SO4(l) H1=-227kJ/mol反应ii：CH3OH(g)+SO3(g)=CH3OSO3H(g)(硫酸氢甲酯) H2=-63.4kJ/mol（3）我国科学家利用计算机模拟计算，分别研究反应ii在无水和有水条件下的反应历程，如图所示，其中分子间的静电作用力用“”表示。分子间的静电作用力最强的是_（填“a”、“b”或“c”）。水将反应ii的最高能垒由_eV降为_eV。d到f转化的实质为质子转移，该过程断裂的化学键为_（填标号）。ACH3OH中的氢氧键 BCH3OH中的碳氧键CH2O中的氢氧键 DSO3中的硫氧键（4）分别研究大气中H2O、CH3OH的浓度对反应
7、i、反应ii产物浓度的影响，结果如图所示。 当c(CH3OH)大于10-11mol.L-1时，c(CH3OH)越大，c(H2SO4)越小的原因是 _ _ 。 当c(CH3OH)小于10-11mol.L-1时，c(H2O)越大，c(CH3OSO3H)越小的原因是_ 。1答案：（1）催化剂；2【答案】（2） 1.73 C3H8=C3H7+H 2H2O2=2H2O+O2 3答案：原料气中N2的相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。4答案：（3）氢气流速过低导致H2供给量不足，CH4选择性差，不利于甲烷化反应；氢气流速过高导致H2
8、停留时间过短，H2与催化剂接触时间不足，导致催化效率不佳。5答案：（2）H2O22.37 *CH4+*OH=*CH3OH+*H 或 *CH4+*OH+*H=*CH3OH+2*H （3） H2O是催化剂的活化剂，增大生成甲醇反应速率 H2O使得副反应的逆反应速率增大，利于甲烷转化为甲醇6.答案：（3） a 20.93 6.62 ACD （4） 反应i和反应ii为竞争反应，甲醇浓度增大，促进了甲醇和三氧化硫反应，抑制了三氧化硫和水的反应，硫酸的浓度减小 水的浓度越大，甲醇和三氧化硫碰撞几率越小，生成CH3OSO3H越小，c(CH3OSO3H)越小第二部分：多重平衡体系1、（2021年广东省新高考适
9、应性-19）温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。I. CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体，其工艺过程中涉及如下反应：反应CH4(g) + CO2(g) 2CO(g)+2H2 (g) H1反应CO2 (g)+ H2 (g)CO(g) + H2O(g) H2= +41.2 kJmol-1反应CH4 (g)+ O2(g) CO(g) + 2 H2(g) H3 = -35.6 kJmol-1（1）已知：O 2(g)+H2(g)= H2O(g) H = -241.8 kJmol-1，则H1 =_ kJmol-1。（2）一定条件下，向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0 mo
10、l及少量O2，测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图8所示。 图8中a和b分别代表产物_ _和_ _，当温度高于900 K， H2O的含量随温度升高而下降的主要原因是_ 。2、（2021年湖北省新高考适应性-18）甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应： CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H= +206 kJ/molCO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H= -41 kJ/mol恒定压强为100kPa时，将n(CH4):n(H2O)=1:3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下图所示回答下列问题：（3）系统中H2的含量，在700左
11、右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因：低于700，_； 高于700，_3.（2021年广东深圳第一次调研-19）CO2作为未来的重要碳源，其选择性加氢合成CH3OH一直是研究热点。在CO2加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应：反应i:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) H10已知：CH3OH的选择性100%（5)维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化率(CO2)和甲醇的选择性(CH3OH)随温度变化的关系如下图所示：已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应i和反应ii,分析235后曲线变化的原因。 甲醇的选择性随温度
12、升高而下降的原因是 。 二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是 。4、（2021年江苏省扬州市期末调研-12）甲醇-水蒸气重整法所得氢气是电动汽车燃料电池的理想氢源。反应的热化学方程式如下：反应 CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) H1=49kJ/mol反应 CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) H2CO会损害燃料电池的交换膜。在压强、CH3OH和H2O的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下，CH3OH的转化率、H2的产率和CO的物质的量如图中实线所示（图中虚线表示相同条件下达平衡状态时的变化）。已知：CO的选择性下列说法正确的是（ ）A
13、. H20 B图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率C图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率D380下，c起始(O2)=5.0104 molL1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K20002、为探究温度及不同催化剂对反应2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g)的影响，分别在不同温度、不同催化剂下，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得NO转化率与温度的关系如图所示：（1）在催化剂乙作用下，图中M点对应的速率（对应温度400）v正_v逆（填“”、“ 相同温度下，曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率，说明M点不是平衡点，反应仍向正反应进行（2）温度升高催化剂活性降低 答案： 反应 该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动 13
