2023年高考化学原理核心突破.doc
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- 2023 年高 化学 原理 核心 突破
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1、2023年高考化学原理核心突破年 级: 高 三 辅导科目: 化 学 教学目的针对高考最后一个大题进行练习总结重点难点1. 转化率的影响因素分析2. 反应机理的分析与表述3. 原因题的文字表达教学内容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:=
2、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_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
3、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
4、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”或“c”)。3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F
5、e。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_。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
6、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
7、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:_。5H2O2、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
8、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_。6铀(U)可用作核燃料。核废料中+
9、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: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.1002
10、00min,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
11、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,原因分别是_。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。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
12、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pH=3时苯胺浓度大于pH=10时的原因是_。已知氧化性:HClO(H+)ClO-(OH-)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
13、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Na2S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
14、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_。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
15、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
16、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)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_。10磷的化合物应用广
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