2022年高考化学反应原理微专题《催化机理 反应历程》.docx
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1、1第一部分:火眼睛睛循环催化机理1、 (2021 年河北省新高考适应考试年河北省新高考适应考试-10)氯化钯可以催化乙烯制备乙醛氯化钯可以催化乙烯制备乙醛(Wacker 法法),反应过程如图,反应过程如图:下列叙述错误的是下列叙述错误的是()A. CuCl 被氧化的反应为被氧化的反应为 2CuCl+2HCl+1/2O2=2CuCl2+H2OB. 催化剂催化剂 PdCl2再生的反应为再生的反应为 2CuCl2+Pd=PdCl2+2CuClC. 制备乙醛的总反应为制备乙醛的总反应为 CH2=CH2+1/2O2CH3CHOD. 如果原料为丙烯,则主要产物是丙醛如果原料为丙烯,则主要产物是丙醛2、 (
2、2021 年湖北省新高考适应考试年湖北省新高考适应考试-6)最新文献报道最新文献报道,有机小分子可催化多氟芳烃的取代反应有机小分子可催化多氟芳烃的取代反应,机理机理如图所示。如图所示。下列说法错误的是下列说法错误的是()A. 2 是催化剂是催化剂B. 4 和和 7 都是反应中间体都是反应中间体C. 2 向向 4 的转化过程中有非极性键与极性健的断裂与形成的转化过程中有非极性键与极性健的断裂与形成D. 5 为为时,时,1 是是3、 (2021 年湖南省新高考适应考试年湖南省新高考适应考试-7)据文献报道,某反应的反应历程如图所示:据文献报道,某反应的反应历程如图所示:2下列有关该历程的说法错误的
3、是下列有关该历程的说法错误的是()A. 总反应化学方程式为总反应化学方程式为 4NH33O22N26H2OB. Ti4+NH2N=O 是中间产物是中间产物C. Ti4+是催化剂是催化剂D. Ti4+NH2N=OTi4+N2+H2O 属于分解反应属于分解反应4、 (2021 年广东省新高考适应性年广东省新高考适应性-19) II. Ni-CeO2催化催化 CO2加加 H2形成形成 CH4的反应历程如图的反应历程如图 9 所示所示(吸吸附在催化剂表面的物种用附在催化剂表面的物种用*标注标注),含碳产物中,含碳产物中 CH4的物质的量百分数的物质的量百分数(Y)及及 CO2的转化率随温度的变化如的转
4、化率随温度的变化如图图 10 所示。所示。(3)下列对)下列对 CO2甲烷化反应体系的说法合理的有甲烷化反应体系的说法合理的有_。A.含碳副产物的产率均低于含碳副产物的产率均低于 CH4B.存在反应存在反应 CO2+4H2CH4+ 2H2OC.存在副反应存在副反应 CO2+ H2CO+ H2OD. CO2转化为转化为 CH4的过程中发生了能量转化的过程中发生了能量转化E.温度高于温度高于 260后,升高温度,甲烷产率几乎不变后,升高温度,甲烷产率几乎不变答案:D 答案:C 答案:A 答案: ABCD3第二部分:别来无恙图表数据处理1、 (2016 年全国高考年全国高考 II 卷卷-27) (1
5、) 以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯晴以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯晴(C3H3N)和副产物丙烯醛和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:的热化学方程式如下:C3H6(g)NH3(g)3/2O2(g)C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1C3H6(g)O2(g)C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1(2)图)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,高于为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,高于 460时,丙烯腈产率降低的可能原因是时,丙烯腈产率降低的可能原因是_ (双选,填标号双选,填标号)。A催化剂活性降低催化剂活性降低B平衡常数
6、变大平衡常数变大 C副反应增多副反应增多D反应活化能增大反应活化能增大2、(2019 年江苏高考年江苏高考-20)(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种催化加氢合成二甲醚是一种 CO2转化方法转化方法,其过程中主要发生其过程中主要发生下列反应:下列反应:反应反应:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)H =41.2 kJmol1反应反应:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)H =122.5 kJmol1在恒压、在恒压、CO2和和 H2的起始量一定的条件下,的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时平衡转化率和平衡时 CH3OCH3的选择性随温度的的选
7、择性随温度的变化如图。其中:变化如图。其中:CH3OCH3的选择性的选择性=332CH OCHC2O的物质的量反应的的物质的量100温度高于温度高于 300 ,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是平衡转化率随温度升高而上升的原因是。4220 时,在催化剂作用下时,在催化剂作用下 CO2与与 H2反应一段时间后,测得反应一段时间后,测得 CH3OCH3的选择性为的选择性为 48%(图中(图中 A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高点)。不改变反应时间和温度,一定能提高 CH3OCH3选择性的措施有选择性的措施有。3、 (2018 年江苏高考年江苏高考-20) (4)在有氧条件下,新型催化剂
8、)在有氧条件下,新型催化剂 M 能催化能催化 NH3与与 NOx反应生成反应生成 N2。将一定比例的将一定比例的 O2、NH3和和 NOx的混合气体的混合气体,匀速通入装有催化剂匀速通入装有催化剂 M 的反应器中反应的反应器中反应,反应相同时反应相同时间间 NOx的去除率随反应温度的变化曲线如题的去除率随反应温度的变化曲线如题 20 图图2 所示,在所示,在 50250 范围内随着温度的升高,范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_;当反应温度高于当反应温度高于 380 时时,NOx的去除率迅的去除率迅速下降的原因可能是速下
9、降的原因可能是_。1 答案: (2)AC2 答案:(3)反应反应的的H0,反应反应的的H0,温度升高使温度升高使 CO2转化为转化为 CO 的平衡转化率上升的平衡转化率上升,使使 CO2转化为转化为 CH3OCH3的平衡转化率下降的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度且上升幅度超过下降幅度增大压强增大压强,使用对反应使用对反应催催化活性更高的催化剂化活性更高的催化剂3 答案: (4)迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使 NOx去除反应速率迅速增去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的大;上升缓慢段主要是温度升高引
10、起的 NOx去除反应速率增大去除反应速率增大催化剂活性下降;催化剂活性下降;NH3与与 O2反应生成了反应生成了 NO5由图像判断平衡状态1、 (2019 年江苏高考年江苏高考-15)在恒压在恒压、NO 和和 O2的起始浓度一定的条件下的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间催化反应相同时间,测得不测得不同温度下同温度下 NO 转化为转化为 NO2的转化率如图中实线所示的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下图中虚线表示相同条件下 NO 的平衡转化率随温度的的平衡转化率随温度的变化变化)。下列说法正确的是。下列说法正确的是A反应反应 2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的的H0B图中
11、图中 X 点所示条件下,延长反应时间能提高点所示条件下,延长反应时间能提高 NO 转化率转化率C图中图中 Y 点所示条件下,增加点所示条件下,增加 O2的浓度不能提高的浓度不能提高 NO 转化率转化率D380下,下,c起始起始(O2)=5.0104molL1,NO 平衡转化率为平衡转化率为 50%,则平衡常数,则平衡常数 K20002、为探究温度及不同催化剂对反应为探究温度及不同催化剂对反应 2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g)的影响的影响,分别在不同温度分别在不同温度、不不同催化剂下,保持其它初始条件不变重复实验,在相同时间内测得同催化剂下,保持其它初始条件不变重复
12、实验,在相同时间内测得 NO 转化率与温度的关系如图所示:转化率与温度的关系如图所示:(1)在催化剂乙作用下,图中)在催化剂乙作用下,图中 M 点对应的速率(对应温度点对应的速率(对应温度 400)v正正_v逆逆(填(填“”、“相同温度下,曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率,说明相同温度下,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,反应仍点不是平衡点,反应仍向正反应进行向正反应进行(2)温度升高催化剂活性降低)温度升高催化剂活性降低答案: 反应反应 该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动7第三部分:高考宠儿催化剂1、 (2016 年全国高
13、考年全国高考 II 卷卷-27) (1) 以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯晴以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯晴(C3H3N)和副产物丙烯醛和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:的热化学方程式如下:C3H6(g)NH3(g)3/2O2(g)C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1C3H6(g)O2(g)C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1提高丙烯腈反应选择性的提高丙烯腈反应选择性的关键因素关键因素是是。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。、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
14、知: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化硼催化剂表面氧化脱氢制丙烯的)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反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。标注。该反应历程中决速步骤的能垒(活化能)为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,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请补充该历程之后可能发生的化学反应方程式_3、 (2018 年浙江省年浙江省 5
15、 月份高考月份高考-30)2018 年是合成氨工业先驱哈伯(年是合成氨工业先驱哈伯(PHaber)获得诺贝尔奖)获得诺贝尔奖 100 周周年。年。N2和和 H2生成生成 NH3的反应为:的反应为:1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) H(298K)= - 46.2KJmol-1在在 Fe 催化剂作用下的反应历程为(催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)表示吸附态)化学吸附:化学吸附:N2(g)2N*;H2(g)2H*;表面反应:表面反应:N*+ H*NH*;NH*+ H*NH2*;NH2* + H*NH3*脱附:脱附:NH3*NH3(g)其中,其中, N2的吸附分解反应活化能高、速
16、率慢,决定了合成氨的整体反应速率。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。8(3)实际生产中实际生产中,常用工艺条件常用工艺条件,Fe 作催化剂作催化剂,控制温度控制温度 773K,压强压强 3.0X105Pa,原料中原料中 N2和和 H2物质的量之比为物质的量之比为 1:2.8。分析说明原料气中分析说明原料气中 N2过量的理由过量的理由。4、 (2021 年山东省济南模拟年山东省济南模拟-19)采用镍系催化剂的水煤气采用镍系催化剂的水煤气(主要有效成分为主要有效成分为 CO 和和 H2)甲烷化是推动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:绿色发展的有效途径,
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