专题13反应热催化剂机理和活化能真题演练.docx
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专题13反应热催化剂机理和活化能真题演练
专题13-反应热、催化剂机理和活化能
1.(2020年浙江1月卷22题)在一定温度下,某反应达到了化学平衡,其反应过程对应的能量变化如图。
下列说法正确的是
A.Ea为逆反应活化能,E
为正反应活化能
B.该反应为放热反应,ΔH=Ea`-Ea
C.所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D.温度升高,逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度,使平衡逆移
2.(2020年北京卷12题)依据图示关系,下列说法不正确的是
A.石墨燃烧是放热反应
B.1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,前者放热多
C.C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
3.(2018年北京卷7题)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程,该历程示意图如下所示。
下列说法不正确的是
A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C—C键
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
4.(2018年海南卷12题)炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧。
活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。
活化氧可以快速氧化SO2。
下列说法正确的是(双选)
A.每活化一个氧分子吸收0.29eV能量
B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV
C.氧分子的活化是O-O的断裂与C-O键的生成过程
D.炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂
5.(2021河北学业水平考试演练10题)氯化钯可以催化乙烯制备乙醛(Wacker法),反应过程如图:
下列叙述错误的是()
A.
被氧化的反应为
B.催化剂
再生的反应为
C.制备乙醛的总反应为
D.如果原料为丙烯,则主要产物是丙醛
6.(2021湖南省学业水平考试演练9题)活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。
HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示:
下列说法正确的是()
A.该反应为吸热反应
B.产物的稳定性:
P1>P2
C.该历程中最大正反应的活化能E正=186.19kJ•mol-1
D.相同条件下,由中间产物z转化为产物的速率:
v(P1) 7.(2021湖南省学业水平考试演练9题)己知 (g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g)△H=-157kJ/mol。 已知环丙烷(g)的燃烧热△H=-2092kI/mol,丙烷(g)的燃烧热△H=-2220kJ/mol,1mol液态水蒸发为气态水的焓变为△H=+44kJ/mol。 则2mol氢气完全燃烧生成气态水的△H(kJ/mol)为 A.-658B.-482C.-329D.-285 8.(2021·上海浦东新区·高三一模)碳在氧气或臭氧中燃烧的能量变化如图所示,下列说法正确的是 A.O2(g)⇌ O3(g)+80.8kJ B.将O2转变为O3后再与碳反应,可获得更多的能量 C.lmol碳不完全燃烧所释放的能量介于393.5~474.3kJ D.断裂l mol O2(g)中共价键吸收的能量比形成1molCO2(g)中共价键放出的能量少 9.(2021·湖南株洲市·高三一模)石墨在一定条件下能转化为金刚石,其能量变化如图所示,其中E1=393.5kJ/mol,E2=395.4kJ/mol,下列说法正确的是() A.石墨转化为金刚石属于物理变化 B.金刚石能量比石墨能量高1.9kJ/mol C.金刚石的稳定性强于石墨 D.E1表示1molC(s,石墨)所具有的总能量 10.(2020江苏卷20题节选)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。 (1)CO2催化加氢。 在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式为__________;其他条件不变,HCO3-转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图-1所示。 反应温度在40℃~80℃范围内,HCO3-催化加氢的转化率迅速上升,其主要原因是_____________。 (2)HCOOH催化释氢。 在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图-3所示。 ①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成__________(填化学式)。 ②研究发现: 其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是_______________。 11.(2018年全国Ⅰ卷28题节选)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应: 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡,体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=∞时,N2O5(g)完全分解): t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ P/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 (1)已知: 2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g)△H1=-4.4KJ·mol-1 2NO2(g)=N2O4(g)△H2=-55.3KJ·mol-1 则反应 的△H=__________KJ·mol-1 (2)对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程: 第一步N2O5 NO3+NO2 快速平衡 第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应 第三步NO+NO3→2NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。 下列表述正确的是__________(填标号) A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应) B.反应的中间产物只有NO3 C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高 12.(2021·陕西渭南市·高三一模)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质,研究氮氧化物的反应机理更有助于消除大气污染。 ① 催化还原NO是重要的烟气脱硝技术,研究发现在以 为主的催化剂上可能发生的反应过程如图。 写出脱硝过程的总反应的化学方程式: _______。 ②催化氧化法去除NO是在一定条件下,用 消除NO污染,其反应原理为 。 不同温度条件下, 为2: 1时,得到NO脱除率曲线如图所示。 脱除NO的最佳温度是_______。 在温度超过1000 时NO脱除率骤然下降的原因可能是_______。 ③NO氧化反应: 分两步进行,反应Ⅰ. ,反应Ⅱ. ,其反应过程能量变化示意图如图。 其中决定NO氧化反应速率的步骤是反应_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 专题1-化学与生活、传统文化、STSE答案及解析 1.【答案】D 【解析】 A项: 由图可知,Ea为正反应活化能,E 为逆反应活化能,故A错误; B项: 由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,反应热ΔH=—(Ea-Ea`),故B错误; C项: 在相同温度下,分子的能量并不完全相同,有些分子的能量高于分子的平均能量,称为活化分子,则所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量,故C错误; D项: 该反应为放热反应,逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度,使平衡向吸热的逆反应方向移动,故D正确; 故选D。 2.【答案】C 【解析】**** A项: 所有的燃烧都是放热反应,根据图示,C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol,ΔH1<0,则石墨燃烧是放热反应,故A正确; B项: 根据图示,C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol,CO(g)+ O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol,根据反应可知都是放热反应,1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,1molC(石墨)放热多,故B正确; C项: 根据B项分析,①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol,②CO(g)+ O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol,根据盖斯定律①-②x2可得: C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)ΔH=ΔH1-2ΔH2,故C错误; D项: 根据盖斯定律可知,化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故D正确; 故选C。 3.【答案】D 【解析】 A项: 根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH,总反应: CH4+CO2 CH3COOH,只有CH3COOH一种生成物,原子利用率为100%,A项正确;B项: CH4选择性活化变为①过程中,有1个C-H键发生断裂,B项正确; C项: 根据图示,①的总能量高于②的总能量,①→②放出能量,对比①和②,①→②形成C-C键,C项正确; D项: 催化剂只影响化学反应速率,不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D项错误;答案选D。 4.【答案】CD 【解析】 A项: 由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此是放出能量,故A不符合题意; B项: 由图可知,水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV,故B不符合题意; C项: 由图可知,氧分子的活化是O-O的断裂与C-O键的生成过程,故C符合题意; D项: 活化氧可以快速氧化SO2,而炭黑颗粒可以活化氧分子,因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂,故D符合题意; 故答案为CD。 5.【答案】D 【解析】 A项: 根据图示可知在反应中CuCl被O2氧化产生CuCl2,同时产生H2O,反应方程式为: ,A正确; B项: 由流程图可知: PbCl2再生的过程有Cu2+、Cl-参加,再生方程式为: ,B正确; C项: PbCl2、CuCl2在反应中起催化剂作用,反应方程式为: ,C正确; D项: 如果原料为丙烯,则中间产物 连接在第二个C原子上得到的产物为丙酮,D错误; 6.【答案】C 【解析】 A项: 由图示可知,反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高,即该反应为放热反应,故A错; B.产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低118.4kJ,所以产物P2比产物P1要稳定,故B错; C.由图示可知中间产物Z到过渡态IV所需的活化能最大,则 ,故选C; D.由图示可知,由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能,则由中间产物Z转化为产物的速率: ,故D错。 7.【答案】B 【详解】 己知反应①为 (g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g)△H1=-157kJ/mol。 反应②: ,反应③: ,变化④ ,则按盖斯定律,反应①-反应②+反应③+变化④得到反应: ,则2mol氢气完全燃烧生成气态水的热化学方程式为: ,B正确; 8.【答案】D 【解析】 A.由盖斯定律、图示信息知: O2(g)⇌ O3(g)-80.8kJ,A错误; B.由盖斯定律知,将O2转变为O3后再与碳反应生成二氧化碳、将O2直接与碳反应生成二氧化碳、获得相同的能量,B错误; C.lmol碳不完全燃烧所释放的能量小于393.5kJ,C错误; D.O2与碳反应生成二氧化碳是放热反应、氧气的键能和碳的键能之和小于二氧化碳的键能,则l mol O2(g)中共价键吸收的能量比形成1molCO2(g)中共价键放出的能量少,D正确; 答案选D。 9.【答案】B 【详解】 A.石墨与金刚石的结构不同,则石墨转化为金刚石属于化学变化,A说法错误; B.根据图像可知,C(s,石墨)=C(s,金刚石)∆H=+1.9kJ/mol,则金刚石能量比石墨能量高1.9kJ/mol,B说法正确; C.相同量的金刚石具有的能量高于石墨,则石墨的稳定性强于金刚石,C说法错误; D.E1表示1molC(s,石墨)完全生成二氧化碳气体时,所释放的总能量,D说法错误; 10.【答案】 (1) 温度升高反应速率增大,温度升高催化剂的活性增强 (2)HD提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度。 【详解】 (1)含有催化剂的KHCO3溶液中通入H2生成HCOOˉ,根据元素守恒和电荷守恒可得离子方程式为: +H2 HCOOˉ+H2O;反应温度在40℃~80℃范围内时,随温度升高,活化分子增多,反应速率加快,同时温度升高催化剂的活性增强,所以 的催化加氢速率迅速上升; (2)①根据分析可知HCOOD可以产生HCOOˉ和D+,所以最终产物为CO2和HD(Hˉ与D+结合生成);②HCOOK是强电解质,更容易产生HCOOˉ和K+,更快的产生KH,KH可以与水反应生成H2和KOH,生成的KOH可以吸收分解产生的CO2,从而使氢气更纯净,所以具体优点是: 提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度。 11.【答案】 (1)+53.1; (2)AC 【详解】 (1)已知: ⅰ、2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H1=-4.4kJ/mol ⅱ、2NO2(g)=N2O4(g) △H2=-55.3kJ/mol 根据盖斯定律可知ⅰ÷2-ⅱ即得到N2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g) △H1=+53.1kJ/mol; (2)A、第一步反应快,所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率,A正确; B、根据第二步和第三步可知中间产物还有NO,B错误; C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效,C正确; D、第三步反应快,所以第三步反应的活化能较低,D错误。 答案选AC。 12.【答案】答案: 900℃催化剂失去活性Ⅱ 【详解】 催化氧化法去除NO是在一定条件下,用 消除NO污染,其反应原理为 。 由不同温度条件下, 为2: 1时NO脱除率曲线知: 900℃时NO的脱除率最高,因此脱除NO的最佳温度是900℃。 由于催化剂在一定温度具有强的催化活性,当温度较高时会失去活性,因此在温度超过1000℃时NO脱除率骤然下降的原因可能是催化剂失去活性。 决定NO氧化反应速率主要取决于活化能大的反应,反应Ⅰ活化能小于反应Ⅱ的活化能,因此决定NO氧化反应速率的步骤是反应Ⅱ。
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