1、2023年高考化学原理综合题集一、原理综合题1含碳化合物的转化利用是目前全球研究的热点。(1)利用CO2生产甲醇是资源化利用CO2的一种有效途径。涉及的反应如下：反应：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)反应：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)在恒压条件下，起始n(CO2)：n(H2)=1：3时，平衡时CO2的转化率和CH3OH的选择性随温度变化如图-1所示。CH3OH的选择性=100%。已知键能总和：=2798。则=_。温度高于280时，曲线Y随温度的升高而升高的原因是_。(2)一种铜分子筛催化甲烷制取甲醇的反应机理如图-2所示。请结合Cu元素的化合价变
2、化描述转化的反应过程：_。(3)一种捕获和转化CO的原理如图-3所示。在反应完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2和CH4混合气匀速通入装有CaCO3和催化剂的反应器，测得流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图-4所示。反应过程中检测到催化剂上有积碳，积碳反应为CH4=C+2H2。 t时刻，CO气体流出速率为0的原因_氢气的流出速率保持为CH4流入速率的2倍的原因_【答案】(1) 2847； 曲线 Y 表示 CO2 的平衡转化率，反应的H0，反应的H0，280后，温度越高，CO2 转化为 CO 的平衡转化率越大，CO2 转化为 CH3OH 的平衡转化率越小，反应的上升幅度超过反应的下降幅
3、度，故当温度高于280时，曲线Y随温度的升高而升高；(2)甲烷失去电子，结合 O 原子生成 CH3OH，Cu得到电子，由2 价变为1价，O原子失去后催化剂中形成氧空位；(3) 催化剂表面被积碳覆盖，转化反应不再发生； 0t 时，CH4 分别发生反应 和 CH4=C+2H2C，两个反应中， H2 的生成速率均是 CH4 消耗速率的 2 倍，因为这段时间CH4 完全反应，则 H2 的流出速率保持为 CH4 流入速率的 2 倍。2氢气不仅是一种清洁能源，更是一种重要的化工原料。(1)图1是一种将氢气与氮气利用电解原理制备NH3的装置，图中陶瓷在高温时可以传输H+。其中Pd电极b为_(填“阳极”或“阴
4、极”)，阴极的电极反应式为_。(2)氢气与苯催化加成制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下发生如下反应：I.主反应：(g)+3H2(g)(g) H10有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有_。A适当升温B适当降温C适当加压D适当减压反应在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2)n(C6H6)=31的基础上适当增大H2用量，其目的是_。图2是氢气与苯反应的机理，该过程可描述为_；当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应I的产率降低，推测其可能原因为_。催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合孤电子对，图3中可作为酸性中心的原子的标号是_(填“a”、“b
5、”或“c”)。【答案】(1) 阳极 N2+6H+6e-=2NH3(2) BC 提高苯的利用率 氢气在金属催化剂表面转化为氢原子，氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心，发生反应生成环己烷 金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性或者H2S、CO导致催化剂中毒而失去催化活性 b3氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。(1)“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_(用电极反应式表示)。电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解
6、和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_(填元素符号)。(2)“热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收制得的溶液反应，生成、和；再经生物柴油副产品转化为Fe。实验中发现，在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，该反应的离子方程式为_。随着反应进行，迅速转化为活性，活性是转化为的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤可描述为_。在其他条件相同时，测得Fe的转化率、的产率随变化如题图所示。的产率随增加而增大的可能原因是_。(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“热循环制氢和甲酸”的优点是_。【答案】(1) Cu、O(2) 吸附在催
7、化剂的Fe2+上的H与中碳原子作用，吸附在O2-的H与中的羟基氧作用生成的H2O和均吸附在上Fe2+ 随增加，催化剂的量增多，增大了接触面积， H2的产量增大， 的产率增大(3)制得H2，CO2转化为甲酸，生物柴油副产品的利用4温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。(1)与重整可以同时利用两种温室气体，其工艺过程涉及如下反应：反应：；反应：；反应：；一定条件下，向体积为V L的密闭容器中通入、各1.0mol及少量，测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。图中a代表产物_。当温度高于900K，的产量随温度升高而下降的主要原因是_。(2)电催化转化合成气：电还原反应机理如图所示，由图可
8、知，催化剂选择纳米(纳米指的是含55个原子的纳米颗粒)，理由是_。该过程中，发生还原反应的步骤为_(填“I”“II”或“III”)。(3)电池能将二氧化碳(CO2)高效转化，研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤III的离子方程式。I.II.III._IV.(4)2021年9月，科学杂志发表论文，介绍人类首次以二氧化碳为原料，不依赖植物光合作用，直接经过11步路径人工合成淀粉。前两步，是先将二氧化碳还原为甲醛。请写出前两步总反应的化学方程式：_。【答案】(1) H2 H2O分解生成H2和O2(2) 活化能低 I、II(3)(4)5
9、H2O2、O2、O3在水中可形成具有超强氧化能力的羟基自由基(OH)，能有效去除废水中的H2PO、CN-、苯酚等物质(1)H2O2、O3在一定条件可处理废水中H2PO。弱碱性条件下OH将H2PO氧化成PO，该反应的离子方程式为_。为比较不同投料方式下含H2PO模拟废水的处理效果，向两份等体积废水样品中加入等量H2O2和O3，其中一份再加入FeSO4。反应相同时间，实验结果如图所示。添加FeSO4后，次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高，原因是_。(2)H2O2、O2在一定条件下可处理废水中的CN-。工业上通过电激发O2处理废水中的CN-，反应机理如图所示，其过程可描述为_。已知Cu2+可催化
10、过氧化氢氧化CN-。在含氰废水总量、过氧化氢用量和溶液pH一定的情况下，反应相同时间，测得CN-的氧化去除率随c(Cu2+)的变化如图所示。c(Cu2+)超过90 mgL-1时，CN-的氧化去除率有所下降，原因是_。(3)H2O2在Fe3O4催化下可有效除去废水中的苯酚等有机污染物。除去废水中的苯酚的原理如图所示。研究在不同初始pH条件下，苯酚的去除率随时间的变化，结果表明：在反应开始时，初始pH=6的溶液中苯酚的去除率明显低于初始pH=3的溶液，但一段时间后两者接近，原因是_。【答案】(1) 4OH2OH-H2PO=PO4H2O Fe2促进H2O2和O3产生OH，氧化产生的Fe3将PO转化为
11、FePO4沉淀(2) O2在阴极得电子被还原成O，O结合H+生成O2H，O2H分解生成O2和H2O2， H2O2在阴极得电子产生的OH和OH-将CN-氧化生成N2、CO、H2O c(Cu2+)超过90 mgL-1，会催化过氧化氢分解，导致H2O2产生OH的数目减少(3)酸性有利于OH的形成，所以初始pH=3的溶液在开始时去除率较高；随着反应的进行，苯酚转化为乙酸，使溶液酸性增强 ，pH=6的溶液中苯酚去除率显著提高，最终两者的去除率接近6铀(U)可用作核燃料。核废料中+6价的铀U(VI)可以通过以下两种方法处理。(1)电化学还原法。U(VI)还原为U(IV)的电化学装置如图所示。阴极上发生反应
12、：UO+4H+2e-=U4+2H2O、+3H+2e-=HNO2+H2O阴极区溶液中发生反应：2HNO2+U4+=UO+2NO+2H+、2HNO2+=N2O+N2+3H2O+H+反应2HNO2+=N2O+N2+3H2O+H+中，每生成0.1mol N2转移电子_mol。阴极区溶液中加入N2H5NO3的目的是_。以恒定电流进行电解，测得阴极区溶液中部分离子的物质的量浓度随时间变化如图所示。i.0100min，电路中每转移1mol e-，阴极区H+减少_mol。ii.100200min，c(H+)下降速率低于100min前，原因是_。(2)吸附-沉淀法。氟磷灰石Ca10(PO4)6F2可吸附溶液中的
13、U(VI)并形成Ca(UO2)2(PO4)2沉淀。900条件下，煅烧CaF2、Ca(OH)2和Ca2P2O7混合物，可制得吸附剂氟磷灰石。该反应的化学方程式为_。U(VI)的微粒越小，氟磷灰石吸附-沉淀的效果越好。溶液的pH会影响氟磷灰石表面所带电荷。pH=2.5氟磷灰石表面不带电，pH2.5氟磷灰石表面带正电，pH2.5氟磷灰石表面带负电。U(VI)在不同pH的酸性溶液中的主要物种分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)如图甲所示。不同pH溶液中，吸附达到平衡时单位质量氟磷灰石吸附U(VI)的质量如图乙所示。pH=3时氟磷灰石的平衡吸附量高于pH=2和pH=4时的平衡吸附量，原因
14、分别是_。【答案】(1) 0.4 消耗反应中生成的HNO2，防止HNO2与U4+反应 1 100min后参与电极反应，相同时间内，转移等量电子时，比消耗的H+更少，且生成的HNO2与反应有H+生成(2) CaF2+3Ca(OH)2+3Ca2P2O7Ca10(PO4)6F2+3H2O pH=2时，氟磷灰石表面带正电，pH=3时，氟磷灰石表面带负电，带负电氟磷灰石更易吸附溶液中带正电的；pH=4时，溶液中U（VI）以、 、 三种形式存在，后两种粒子半径较大，不易被吸附7用化学方法降解水中有机物已成为污水处理领域的重要研究方向。(1)酸性条件下，铁炭混合物处理污水中硝基苯时的物质转化示意图如图1所示
15、。该物质转化示意图可以描述为_。其他条件一定，反应相同时间，硝基苯的去除率与pH的关系如图2所示。pH越大，硝基苯的去除率越低的原因是_。(2)向含Fe2+和苯胺()的酸性溶液中加入双氧水，会发生如下反应：Fe2+H+H2O2=Fe3+HO+H2OHO(羟基自由基)具有强氧化性，能将溶液中的苯胺氧化成CO2和N2。写出该反应的离子方程式：_。H2O2也具有氧化性，设计验证苯胺是被HO氧化而不是被H2O2氧化的实验方案：_。(3)利用电化学装置通过间接氧化法能氧化含苯胺的污水，其原理如图3所示。其他条件一定，测得不同初始pH条件下，溶液中苯胺的浓度与时间的关系如图4所示。反应相同时间，初始溶液p
16、H=3时苯胺浓度大于pH=10时的原因是_。已知氧化性：HClO(H+)ClO-(OH-)【答案】(1) 铁失去电子变成Fe2+，电子传递到炭中，NO2在炭表面得到电子变成NO，NO再得到电子变成NH2 pH增大，Fe2+生成Fe(OH)2沉淀，Fe(OH)2沉淀覆盖在铁炭混合物表面，阻碍了反应的进行，降低了反应速率(2) 2NH2+62HO12CO2+N2+38H2O 向一定量苯胺溶液中加入H2O2溶液，无明显现象(测定苯胺未发生反应)，再加入FeSO4溶液，有气泡产生(测定苯胺已发生反应)(3)酸性条件下Cl2不易与水反应生成HClO，pH=3时的溶液中HClO溶液浓度远小于pH=10时的
17、ClO-浓度，反应速率较慢8酸性废水中的砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在。已知As2S3难溶于水，也不溶于稀硫酸、稀盐酸等无机酸。(1)工业上采用硫化法(通常用Na2S)去除废水中的砷。向酸性废水中加入Na2S，产生的H2S与H3ASO3反应生成As2S3的化学方程式为_。沉淀后，若废水中c(S2-)=1.010-4molL-1，则c(As3+)=_。Ksp(As2S3)=4.010-38。为了防止As2S3与过量的S2-形成络合离子而溶解，通常需添加适量的FeSO4溶液，形成FeS，与As2S3共沉淀。验证沉淀中含有FeS的实验方法是_。(2)用硫代硫酸钠(Na2S2O3)替代Na
18、2S处理含砷酸性废水可避免H2S污染。Na2S2O3去除酸性废水中H3AsO3的反应机理如图1所示，S2O经过“途径I”的除砷过程可描述为_(图中“HS”为自由基，“”表示孤单电子)。其他条件相同时，在紫外线照射下，将Na2S2O3分别加入到不含H3AsO3的酸性废水和含H3AsO3的酸性废水中，监测到反应过程中部分物质的浓度变化如图2所示，发现均不释放H2S，其原因是_。【答案】 2.010-13mol/L 取少量反应后沉淀于过滤器中，用蒸馏水洗涤，向滤液中滴加几滴KSCN溶液和少量氯水，不变红，取少量洗涤干净的沉淀于试管中，加入足量稀盐酸，过滤，向滤液中加入几滴KSCN溶液，若出现红色，则
19、说明原沉淀中含有FeS S2O与氢离子在紫外线照射条件下可以生成HS，两个HS可以结合生成H2S2，H2S2分解得到S8和H2S，H2S与H3AsO3发生反应生成AsS3 向不含H3AsO3的酸性废水中加入Na2S2O3时，S2O与H+在紫外线照射条件下生成的H2S可与S2O在紫外线照射条件下生成的亚硫酸根发生反应，转化为S8；向含H3AsO3的酸性废水中加入Na2S2O3，S2O与H+在紫外线照射条件下生成的H2S和H3AsO3反应生成硫化砷沉淀的速率大于H2S与亚硫酸根反应转化为S8的速率9工业上常用CO2为原料合成甲酸或甲醇。.用CO2和水蒸气为原料，在等离子体和双金属催化剂的作用下制备
20、CH3OH。研究表明，在等离子体的协同下，双金属催化剂中的ZrO2更易形成氧空位，从而更有利于吸附或结合外界O原子，使得制备CH3OH的反应条件更趋温和。(1)催化剂的制备将一定比例的和溶于水，搅拌下将其滴入pH为8的氨水中，充分反应后得到沉淀，将固体过滤、洗涤、干燥，于55O焙烧6h，制得双金属催化剂。写出生成沉淀的离子方程式：_。(2)工艺参数的研究控制水蒸气流速为28.74、温度为150、反应电流为4.17A，在使用单独的等离子体(P)、等离子体与双金属催化剂协同(P+C)两种不同催化条件下，测得CO2流速对醇类产生的影响关系如图所示。无论使用何种催化条件，CH3OH的产量均随着CO2流
21、速的增大而下降，其原因是_。分析图像可知，选用等离子体与双金属催化剂协同催化条件的优势是_。(3)反应机理的分析利用等离子体和双金属催化剂催化CO2和H2O反应生成CH3OH的过程中Zr的化合价发生变化，可能机理如图所示：说明：图中的表示ZnO，表示ZrO2，表示氧空位；“”表示化学健，“”表示吸附作用。Zr的常见化合价有+2、+3和+4，上图步骤()中，元素Zr化合价发生的变化为_。增大反应电流，等离子体会释放出数量更多、能量更大的高能粒子。随着反应电流的增加，CH3OH的产量增大，其可能原因是_。工业上可以通过CO2电催化加氢合成甲酸。一种利用电催化反应器合成甲酸的工作原理如图所示。(4)
22、若控制原料H2的流速为22.4，且保证CO2气体略过量，通气10min后，阴极收集到5.6LH2和CO的混合气体，阳极出口处收集到22.4LH2.则生成HCOOH的物质的量为_。(气体体积均已折算成标准状况下的体积)(5)电极表面积对CO2转化率和HCOOH选择性的影响如图所示。控制其他条件不变，随着电极表面积的增大，CO2转化率增大且HCOOH选择性下降的原因是_。【答案】(1)(2) 增大CO2的流速，缩短了CO2和水蒸气的接触时间，更多的原料气未得到充分反应； 抑制生成乙醇的副反应的发生，且能够提高甲醇产量(3) +3价变为+4价 在数量更多、能量更大的带负电的高能粒子作用下，更多的水蒸
23、气分子断裂出H原子；同时催化剂中的ZrO2表面形成更多的氧空位，提高了反应物在催化剂上的吸附能力和成键能力，促进反应的进行(4)8.75mol(5)越多；电极表面积增大，通过电极的电流增大，且增加了二氧化碳与催化剂的接触面积，提高了单位时间内二氧化碳的转化率；但同时也加快了副反应的反应速率，阴极会析出更多的H2和CO，使HCOOH的选择性降低。10磷的化合物应用广泛。(1)磷酸铁用于生产新型动力锂电池的电极材料。生产原理：向硫酸铁溶液中先加入磷酸调节铁磷比，再加氨水调节溶液pH，析出磷酸铁沉淀。一定条件下，探究pH对磷酸铁沉淀的影响，结果如图所示。在pH为12.5时，加入氨水生成沉淀的主要成分
24、为磷酸铁，生成磷酸铁的化学方程式为_。在pH为2.53.0时，随pH增大，磷的沉淀率开始下降，其可能原因是_。(2)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，它可用作金属的表面保护层。磷化硼晶胞结构如图甲所示(白球代表磷原子，黑球代表硼原子)。磷化硼(BP)晶体属于_晶体。磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙所示(图乙中表示原子的投影)，图乙中B原子的投影位置为_(用序号表示)。(3)磷化氢是一种熏蒸剂，在贮粮中用于防治害虫，一种制备的流程如下：白磷与过量浓NaOH溶液反应的离子方程式：_。计算理论上共生产气体在标准状况下的体积_。【答案】(1) Fe2(SO4)32H3PO46NH3H2O=2
25、FePO43(NH4)2SO46H2O； 随pH的增大，部分FePO4转化为Fe(OH)3，从而释放出部分PO；(2) 共价； 1246或1357；(3) P43OH-3H2OPH33H2PO； 28L。11我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，而研发CO2的碳捕捉和碳利用技术则是关键。(1)大气中的CO2主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：CH4(g)C(s)+2H2(g) H1=akJmol-1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2=bkJmol-12CO(g)
26、CO2(g)+C(s) H3=ckJmol-1反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的H=_kJmol-1。(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图1所示，电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，温度控制在10左右。生成C2H4的电极反应式为_。(3)CO2的电化学催化还原具有条件温和、对环境友好的优点。Cu对CO2的电还原有一定的催化作用。在0.1molL-1CuSO4/H2SO4溶液中，改变沉积时间，进行恒电位沉积制备纳米Cu电极。图2是根据不同沉积时间制备
27、的纳米Cu电极的循环伏安曲线作出的CO2的还原峰电流(峰电流越大，表明纳米Cu电极催化效果越好)与沉积时间的关系图，沉积时间超过50s，进一步延长沉积时间，纳米Cu电极催化效果减弱的原因是_。(4)常温下，以NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3，再过滤，所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_molL-1。已知：常温下Ksp(BaSO4)=110-11，Ksp(BaCO3)=110-10；忽略溶液体积变化(5)章根强课题组通过温和的自光刻技术制备出富含氧空位的Co(CO3)0
28、.5(OH)0.11H2O纳米线(用CoII表示)，测试结果表明，该CoII在可见光下具有优异的光催化CO2还原活性。分析表明，该CO2还原催化机理为典型的CoII/CoI反应路径(如图3)。首先，光敏剂(Ru(bpy)32+)通过可见光照射被激发到激发态(Ru(bpy)32+*)，随后(Ru(bpy)32+*)被TEOA淬灭得到(Ru(bpy)3+)还原物种，该还原物种将向CoII供激发电子将CoII还原为CoI，_。(结合图示，描述CO2还原为CO的过程)【答案】(1)(a-c)(2)14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12HCO(3)沉积时间过长，由于电极表面沉积的Cu量过大，会形
29、成脱落，从而使电极表面不均匀，因此使电催化还原效果变差(4)0.11(5)CoI失去一个电子转化为CoII，同时失去的电子被转移到吸附在光催化剂表面的CO2上生成CoIICOO-，CoIICOO-再结合一个H+转化为CoIICOOH，H+得到一个电子和CoIICOOH结合生成CoIICO和H2O(CoIICOOH+H+e-=CoIICO+H2O)，最后中间产物CoIICO从Co活性中心处解吸出游离的CO分子12用化学方法进行环境修复已成为环境修复领域的重要研究方向。(1)能将NO和转化成绿色硝化剂。已知下列热化学方程式：则反应的_。(2)纳米零价铁(ZVI)因其高比表面积、优异的吸附性、较强的
30、还原性和反应活性等优点被广泛应用于污染物的去除。ZVI可通过和溶液反应制得，同时生成、，制备过程中需要不断通入高纯氮气，其目的是_。ZVI电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复，、等物种的存在会影响效果，水体修复的过程如图所示。有效腐蚀过程中，生成1mol乙烯所转移电子的物质的量为_mol，过程d对应的电极反应式为_。(3)催化剂协同ZVI能将水体中的硝酸盐转化为，其催化还原反应的过程如图所示。硝酸盐转化为的示意图可以描述为_。为有效降低水体中氮元素的含量，宜调整水体pH为4.2，当pH4.2时，随pH减小，生成率逐渐降低的原因是_。(4)利用电化学装置通过间接氧化法能氧化含苯胺的污水，其原理如图
31、甲所示。其他条件一定，测得不同初始pH条件下，溶液中苯胺的浓度与时间的关系如图乙所示。反应相同时间，初始溶液pH=3时苯胺浓度大于pH=10时的原因是_。已知氧化性：甲 乙【答案】(1)(2) 排除装置中存在的空气，防止制得的纳米零价铁被氧化；及时排出，防止爆炸 6 (3) 纳米零价铁在催化剂表面失去电子变为亚铁离子，在催化剂层中氢离子得到电子变为氢原子，在酸性条件下氢原子还原硝酸根变为NH，NH失去氢原子变为氮气 pH减小，浓度增大，会生成更多的H，使被还原的中间产物NH更多的与H反应生成，减少的生成(4)酸性条件下不易与水反应生成HClO，pH=3时的溶液中HClO浓度远小于pH=10时的
32、浓度，反应速率较慢13H2S是石油化工行业尾气，是重要的氢源和硫源，工业上可以采取多种方式处理。(1)电化学循环法将H2S转化为H2SO4和H2，其原理如图1所示。 电极a上发生反应的电极反应式为_。 氧化过程中硫酸参与的反应为H2SH2SO4=SO2S2H2O。不考虑物质和能量的损失，每处理1 mol H2S，理论上可制得H2的物质的量为_。(2)30 时，T.F菌在酸性环境中处理天然气中的H2S的过程如图2所示。 该脱硫的过程可描述为_。 30 时，T.F菌作用下，不同pH下Fe2的氧化速率与pH的关系如图3所示。工业上选择pH在2.1进行反应，其氧化速率最快，可能的原因是_(3)热解H2
33、S获取氢源，原理是将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解，发生如下反应：反应.2H2S(g)2H2(g)S2(g)；H=170 kJmol-1。反应. CH4(g)S2(g) CS2(g)2H2(g)；H=64 kJmol-1。投料按体积之比=21，并用N2稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如下表：温度/9501 0001 0501 1001 150H2体积分数(%)0.51.53.65.58.5CS2体积分数(%)0.00.00.10.41.8 在1 000 、常压下，若保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比 ，H2S的转化率_(填 “增大”“减小”或“
34、不变”)。 实验测定，在9501 150 范围内(其他条件不变)，S2(g)的体积分数随温度升高先增大而后减小，其原因可能是_。【答案】(1) SO2-2e-2H2O=SO4H 2 mol(2) 酸性环境中，在T.F菌的催化下，Fe3将天然气中的H2S氧化为S，同时被还原为Fe2。生成的Fe2被O2氧化为Fe3，继续参与循环反应 pH大于2.1时，Fe3开始沉淀，导致Fe3和Fe2浓度降低，Fe2氧化速率减慢；当pH小于2.1时，酸性增强，T.F菌活性降低，Fe2氧化速率减慢(3) 不变 低温段，只发生反应，温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，温度升高，反应消耗S2的速率大于反应生成
35、S2的速率，故S2(g)的体积分数减小14铁黄是一种重要的化工产品。(1)制备铁黄：向一定浓度溶液中加入氨水，产生白色沉淀，并很快变成灰绿色当滴加氨水至pH为6.0时，停止滴加氨水，开始通氧气，生成铁黄通入氧气过程中，记录溶液pH变化如题所示。已知：25，pH=8.5时，恰好沉淀完全。加氨水至pH为6.0时，溶液中残留浓度为_。时段，溶液pH几乎不变；时段，溶液pH明显降低。请解释原因：_。(2)在催化剂的表面上，分解产生。较和更易与烟气中的发生反应生成。当一定浓度溶液与烟气以一定的流速经过装有催化剂的反应管，的脱除效率与温度的关系如图所示。仅用相同浓度相同流速的溶液通过反应管(无催化剂进行实
36、验测得：随着温度升高，热分解速率加快，升温至以上，大量汽化。时，随着温度升高的脱除效率显著提高的原因是_。温度高于的脱除效率降低的原因是_。(3)用于常压电化学法合成氨该电解装置如图所示。在阴极参与反应，电解前后的质量不变。该电极的反应过程可描述为_。【答案】(1) 段，c(H+)基本保特不变段，c(H+)增大(2) 大量汽化与催化剂的接触更好，产生更多的，浓度越大，与反应速率越快 后，分解速率加快，高于催化分解生成的速率，导致浓度减小，的脱除率下降(3)在阴极得电子生成低价态的铁或0价铁，低价态的铁与反应生成和，在该过程中起催化作用15铅和锰是工业生产中的重要金属，利用软锰矿(主要成分)和方
37、铅矿(主要成分，含少量)协同浸出制取铅、锰氧化物是重要的化工方法。已知：(1)在搅拌条件下将方铅矿、软锰矿和盐酸混合溶液进行混合，反应生成和S。写出该过程中浸出的离子方程式_。(2)研究表明加入氯化钠对体系中元素的浸出率有影响，结果如图1所示。随着氯化钠浓度的增大，铅元素的浸出率上升而铁元素的浸出率下降的原因是_。(3)在浸出结束后加入溶液调节除铁。已知：，。若起始浓度均为，加入固体调节后的范围为_(当溶液中离子浓度小于时则该离子已除尽)。(4)氯化铅配合物与硫酸溶液反应生成。利用与溶液进一步反应制取。将所得固体样品进行射线衍射分析如图2所示，写出生成杂质的化学方程式_。(5)利用除去后的溶液
38、制备。在溶液中滴加氨水并通入氧气得到，写出该反应的离子方程式_。【答案】(1)(2)随着氯化钠浓度的增大，增大，转化为浸出，同时消耗了大量的，减少了的氧化(3)37(4)(5)16脱硫脱氮技术是环境科学研究的热点。(1)模拟氧化结合溶液吸收法同时脱除和NO的过程示意图如下。已知气体反应器中主要发生如下反应(K为25下平衡常数、E为活化能)：i.、ii.、iii.、其他条件不变时，温度高于150，在相同时间内和NO的转化率均随温度升高而降低，原因是_。其他条件不变，和NO初始的物质的量浓度相等时，经检测装置1分析，在相同时间内和NO的转化率随的浓度的变化关系如图所示。NO的转化率始终高于的原因是
39、_。从检测装置1中排出的气体经如图所示的溶液吸收器吸收，被还原成。该喷淋吸收塔装置的优点是_。其他条件不变，和NO初始的物质的量浓度相等时，经检测装置2分析，在相同时间内，与NO的物质的量之比对和NO脱除率的影响如图所示。的浓度很低时，的脱除率超过97%，其原因是_。(2)科研人员研究发现厌氧氨氧化生物酶体系可以促进H+和电子的转移(如a、b和c)，能将废水中的转化为进入大气层，其反应过程如图所示。请结合反应方程式，描述上述转化的具体过程：_。若废水中存在一定浓度的时，则上述转化无法发生，其可能原因是_。【答案】(1) 温度高于150时，反应i的反应速率加快，减小，反应ii和iii的速率降低，
40、导致和的转化率均降低 反应ii的活化能小于反应iii活化能，反应ii的速率大于反应iii，因此NO的转化率高于 使溶液和气体充分接触，吸收效果更好 溶液直接与反应是脱除的主要原因(2) 过程为在酶1作用下转化为NO，过程为NO与在酶2的作用下转化为，最后在质子和电子作用下转化为氮气和酶3，其总反应为 当废水中存在氧气时厌氧氨氧化生物酶体系无法与氧气共存失去活性17不同催化剂作用下NH3还原NOx的机理与效果是研究烟气(含NOx、O2、N2等)脱硝的热点。(1)NH3还原NO的主反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)。已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g
41、) H=+180.5kJmol-14NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) H=-1269kJmol-1上述主反应的H=_。(2)在某钒催化剂中添加一定量Cu2O可加快NO的脱除效率，其可能机理如图1所示(*表示物种吸附在催化剂表面，部分物种未画出)。X、Y处V元素化合价为+4或+5价。X处V元素化合价为_。NO转化为N2的机理可描述为_。烟气中若含有SO2，会生成NH4HSO4堵塞催化剂孔道。生成NH4HSO4的化学方程式为_。(3)将模拟烟气(一定比例NOx、NH3、O2和N2)以一定流速通过装有Fe/Zr催化剂的反应管，测得NOx转化率随温度变化的曲线如图2所示。温度低
42、于350时，NOx转化率随温度升高而增大，其可能原因是_。温度高于450时，NOx转化率已降低为负值，其可能原因是_。【答案】(1)-1630kJmol-1(2) +5 O2与催化剂表面的Cu+反应生成和Cu2+，部分NO与、Cu2+反应生成NO2和Cu+；与钒催化剂反应生成，+5价V变为+4价V，NO或NO2与、+4价V反应生成N2和H2O，+4价V变为+5价V，如此循环往复 O2+2SO2+2NH3+2H2O2NH4HSO4(3) 低于200的范围内，催化剂的活性很低，主要是温度升高加快了化学反应速率；200300范围内，随着温度升高催化剂的活性增强共同使化学反应速率加快 ；在300350的范围内，催化剂的活性达到最强，随温度升高化学反应速率加快 温度高于450时，NH3与O2反应生成NOx的速率大于NOx被NH3还原的速率，使得流出反应管的NOx总量超过流入反应管的NOx总量18某些工业废水中含有铊元素(Tl)，其中三价铊各物种的分布分数与pH的关系如图所示(已知：某物种的分布分数)。(1)活性炭、铁屑、铁炭混合物、纳米均可作为去除废水中和的吸附剂。相同条件下，分别使用活性炭、铁屑、铁屑+活性炭去除溶液中的铊元素，效果如图所示。单独使用活性炭时，也能除去少量铊元素，原因是_。相同条件下，使用铁屑+活性炭去除铊元素的效果远好于单独使用活性炭和单独使用
