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考點(diǎn)四十 金屬電池 1．某興趣小組設(shè)計(jì)如圖所示的原電池裝置，下列有關(guān)說法正確的是 ( ) A． 鋅板是原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) B． 電子流向：鋅板燈泡銀板濕布鋅板 C． 銀板上的電極反應(yīng)： D． 電池總反應(yīng)： 【答案】D 2．一種新型的電池，總反應(yīng)為: 3Zn+2FeO42－+8H2O=2Fe(OH)3↓+3Zn(OH)2↓+4OH—，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 A． Zn極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) B． 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的pH增大 C． 電子由Zn極流出到石墨電極，再經(jīng)過溶液回到Zn極，形成回路 D． 石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為：FeO42—+3e—+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH— 【答案】C 【解析】A、根據(jù)電池總反應(yīng)，Zn的化合價(jià)升高，根據(jù)原電池的工作原理，即鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A說法正確；B、根據(jù)電池總反應(yīng)方程式，生成OH－，溶液的pH增大，故B說法正確；C、根據(jù)原電池的工作原理，電子從Zn電極流出經(jīng)外電路流向石墨，電解質(zhì)溶液應(yīng)是陰陽離子定向移動，沒有電子通過，故C說法錯(cuò)誤；D、負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2↓，正極反應(yīng)式為FeO42－＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－，故D說法正確。 3．關(guān)于如圖所示裝置的敘述，正確的是 A． 銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生 B． 銅片質(zhì)量逐漸減少 C． 電流方向從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 D． 銅離子在銅片表面被還原 【答案】D 4．下列實(shí)驗(yàn)操作或裝置符合實(shí)驗(yàn)要求的是 裝置Ⅰ 裝置Ⅱ 裝置Ⅲ 裝置Ⅳ A． 裝置Ⅰ用滴定法測定鹽酸的濃度 B． 裝置Ⅱ可用于中和熱的測定 C． 裝置Ⅲ可用于驗(yàn)證化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D． 裝置Ⅳ可合成氨并檢驗(yàn)氨氣的生成 【答案】C 5．下列關(guān)于銅鋅原電池（如圖所示）的說法正確的是（ ） A． Zn是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) B． Cu是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) C． 銅片上有氣體逸出 D． 電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片 【答案】C 【解析】A.該裝置是原電池,Zn易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極、Cu作正極,故A錯(cuò)誤; B.Cu作正極,發(fā)生還原反應(yīng),故B錯(cuò)誤；C.銅是正極,氫離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng):2H++2e-=H2↑,所以C選項(xiàng)是正確；D.負(fù)極上失電子、正極上得電子,該裝置中Zn是負(fù)極、Cu是正極,所以電子從Zn沿導(dǎo)線流向正極Cu,故D錯(cuò)誤； 正確選項(xiàng)C。 6．有關(guān) X、Y、Z、W 四種金屬的實(shí)驗(yàn)如下： ① 將 X 與 Y 用導(dǎo)線連接，浸入電解質(zhì)溶液中，Y 不易腐蝕 ② 將片狀的 X、W 分別投入等濃度鹽酸中都有氣體產(chǎn)生，W 比 X 反應(yīng)劇烈 ③ 用惰性電極電解等物質(zhì)的量濃度的 Y 和 Z 的硝酸鹽混合溶液，在陰極上首先析出單質(zhì) Z 根據(jù)以上事實(shí)，下列判斷或推測錯(cuò)誤的是（ ）。 A． Z 的陽離子氧化性最強(qiáng) B． W 的還原性強(qiáng)于 Y 的還原性 C． 用 Y、Z 和稀硝酸可構(gòu)成原電池，且 Y 作負(fù)極 D． Z 放入 CuSO4 溶液中一定有 Cu 析出 【答案】D 【解析】根據(jù)1可知金屬活潑性是：X＞Y，根據(jù)2可知金屬的活潑性是：W＞X，根據(jù)3可知，金屬的活潑性是Y＞Z，所以四種金屬的金屬活動性為：W＞X＞Y＞Z，Z可能是Ag或Cu。A、金屬單質(zhì)的還原性越弱，離子的得電子能力越強(qiáng)，即氧化性越強(qiáng)，四種金屬的金屬活動性為：W＞X＞Y＞Z，所以Z的陽離子氧化性最強(qiáng)，故A正確；B、金屬的活動性為：W＞Y，W的還原性強(qiáng)于Y的還原性，故B正確；C、金屬活潑性是：X＞Z，所以用X、Z和稀硫酸構(gòu)成的原電池，X做負(fù)極，故C正確。D、四種金屬的金屬活動性為：W＞X＞Y＞Z，Z可能是Ag或Cu，Z放入CuSO4溶液中一定沒有Cu析出，故D錯(cuò)誤。 7．某原電池的電池反應(yīng)為：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，與此電池反應(yīng)不符的原電池是 A． 銅片、鐵片、FeCl3 溶液組成的原電池 B． 石墨、鐵片、Fe(NO3)3 溶液組成的原電池 C． 鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3 溶液組成的原電池 D． 銅片、鐵片、Fe(NO3)3 溶液組成的原電池 【答案】C 8．實(shí)驗(yàn)室可用如圖裝置(啟普發(fā)生器)制取氫氣，欲使得到氫氣的速率加快，下列措施可行的是 A． 將稀硫酸改為濃硫酸 B． 向稀硫酸中加入少量固體 C． 向稀硫酸中加入溶液 D． 給裝置中發(fā)生反應(yīng)的部分加熱 【答案】B 9．下圖甲和乙是雙液原電池裝置。由圖可判斷下列說法錯(cuò)誤的是（ ） A． 乙圖電池反應(yīng)的離子方程式為：Co(s)＋2Ag＋(aq)＝2Ag(s)＋Co2+(aq) B． 反應(yīng)2Ag(s)＋Cd2＋(aq)＝Cd(s)＋2Ag＋(aq) 不能發(fā)生 C． 鹽橋的作用是形成閉合回路，并使兩邊溶液保持電中性 D． 甲圖當(dāng)有1mol電子通過外電路時(shí)，正極有59g Co析出 【答案】D 【解析】A項(xiàng)，乙裝置中，Co為負(fù)極，Co極電極反應(yīng)式為Co-2e-=Co2+，Ag為正極，Ag極電極反應(yīng)式為2Ag++2e-=2Ag，電池總反應(yīng)的離子方程式為Co（s）+2Ag+（aq）=Co2+（aq）+2Ag（s），A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，甲裝置中，Cd為負(fù)極，Co為正極，金屬活動性：Cd>Co，乙裝置中，Co為負(fù)極，Ag為正極，金屬活動性：Co>Ag，則金屬活動性：Cd>Co>Ag，反應(yīng)2Ag（s）+Cd2+（aq）=2Ag+（aq）+Cd（s）不能發(fā)生，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，鹽橋的作用是形成閉合回路和平衡電荷，原電池工作時(shí)，鹽橋中的陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，使兩邊溶液保持電中性，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，甲裝置中，Co為正極，Co極電極反應(yīng)式為Co2++2e-=Co，當(dāng)有1mol電子通過外電路時(shí)正極析出0.5molCo，即有29.5gCo析出，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選D。 10．如圖所示，杠桿 AB 兩端分別掛有體積相同．質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入 M 的濃溶液，一段時(shí)間后， 下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是（實(shí)驗(yàn)過程中，不考慮兩球的浮力變化）（ ） A． 當(dāng) M為鹽酸、杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A 端高，B 端低 B． 當(dāng) M為 AgNO3、杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A 端高，B 端低 C． 當(dāng) M為 CuSO4、杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A 端低，B 端高 D． 當(dāng) M為 CuSO4、杠桿為絕緣體時(shí)，A 端低，B 端高 【答案】C 11．如圖所示，燒杯內(nèi)盛有濃 HNO3，在燒杯中放入用導(dǎo)線相連的鐵、鉛兩個(gè)電極，已知原電池停止工作時(shí)，F(xiàn)e、Pb 都有剩余．下列說法正確的是（ ） A． Fe比Pb活潑，始終作負(fù)極 B． Fe在濃硝酸中鈍化，始終不會溶解 C． 電池停止工作時(shí)，燒杯中生成了硝酸鐵 D． 利用濃硝酸做電解質(zhì)溶液不符合“綠色化學(xué)”思想 【答案】D 12．如圖為一原電池裝置，其中X、Y為兩種不同的金屬。對此裝置的下列說法中正確的是 A． 活動性順序：X>Y B． 外電路的電流方向是：X→外電路→Y C． 隨反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的pH減小 D． Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) 【答案】A 【解析】A.一般構(gòu)成原電池的兩個(gè)金屬電極的活潑性為：負(fù)極>正極，故X>Y，故A正確；B. 外電路的電流方向與電子的流向相反，應(yīng)為是：Y→外電路→X，故B錯(cuò)誤；C. 隨反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中氫離子濃度不斷減小，溶液的pH增大，故C錯(cuò)誤；D. Y極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；答案選A。 13．據(jù)報(bào)道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因?yàn)殇\電池容量更大，而且沒有鉛污染，其電池反應(yīng)為2Zn＋O2===2ZnO，原料為鋅粒、KOH電解液和空氣，則下列敘述正確的是( ) A． 鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng) B． 負(fù)極反應(yīng)為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O C． 正極發(fā)生氧化反應(yīng) D． 放電時(shí)電子在溶液中從正極向負(fù)極移動 【答案】B 【解析】A項(xiàng)，在電池反應(yīng)2Zn+O2=2ZnO中，Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，Zn為負(fù)極，O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)，空氣進(jìn)入正極反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Zn為負(fù)極，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，放電時(shí)電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選B。 14．有關(guān)如下圖所示原電池的敘述，正確的是(鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂)( ) A． 反應(yīng)中，鹽橋中的K＋會移向CuSO4溶液 B． 取出鹽橋后，電流計(jì)依然發(fā)生偏轉(zhuǎn) C． 銅片上有氣泡逸出 D． 反應(yīng)前后銅片質(zhì)量不改變 【答案】A 15．下列裝置或操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? 【答案】A 【解析】A．利用空氣熱脹冷縮的性質(zhì)驗(yàn)證熱效應(yīng)，如果鈉和水是放熱反應(yīng)，放出的熱量導(dǎo)致空氣體積膨脹，會導(dǎo)致U形管左端液柱下降，所以能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模蔄正確；B．該裝置中應(yīng)該使用分液漏斗，否則生成的氫氣從長頸漏斗中逸出而得不到氫氣，故B錯(cuò)誤；C．酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，酸性高錳酸16．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的反應(yīng)裝置及部分反應(yīng)現(xiàn)象如下： 實(shí)驗(yàn)裝置 部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a極質(zhì)量減小 b極質(zhì)量增加 b極有氣體產(chǎn)生 c極無變化 d極溶解 c極有氣體產(chǎn)生 電流計(jì)指示在導(dǎo)線中電流從a極流向d極 由此可判斷這四種金屬的活動性順序是 A． a＞b＞c＞d B． d＞a＞b＞c C． b＞c＞d＞a D． a＞b＞d＞c 【答案】B 【解析】裝置是原電池，a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加，a極為負(fù)極，b極為正極，所以金屬的活動性順序a＞b；裝置不能構(gòu)成原電池，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，所以金屬的活動性順序b＞c；裝置是原電池，d極溶解，d是負(fù)極，c極有氣體產(chǎn)生，c是正極，所以金屬的活動性順序d＞c；裝置是原電池，電流從a極流向d極，a極為正極，d極為負(fù)極，所以金屬的活動性順序d＞a；因此這四種金屬的活動性順序d＞a＞b＞c，答案選B。 17．關(guān)于如圖所示裝置的說法錯(cuò)誤的是（ ） A． 鋅片發(fā)生氧化反應(yīng) B． 銅片周圍溶液變?yōu)樗{(lán)色 C． 電子由鋅片通過外電路流向銅片 D． 溶液中SO42-向負(fù)極方向流動 【答案】B 18．Licht等科學(xué)家設(shè)計(jì)的Al—MnO4—電池原理如圖所示，電池總反應(yīng)為Al＋MnO4—===AlO2—＋MnO2，下列說法正確的是( ) A． 電池工作時(shí)，K＋向負(fù)極區(qū)移動 B． Al電極發(fā)生還原反應(yīng) C． 正極的電極反應(yīng)式為MnO4—＋4H＋＋3e－===MnO2＋2H2O D． 理論上電路中每通過1mol電子，負(fù)極質(zhì)量減小9g 【答案】D 19．控制適合的條件，將反應(yīng)Fe3++AgFe2++Ag+設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池(鹽橋裝有瓊脂-硝酸鉀溶液；靈敏電流計(jì)的0刻度居中，左右均有刻度)。已知接通后，觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。下列判斷不正確的是( ) A． 在外電路中，電子從銀電極流向石墨電極 B． 鹽橋中的K+移向甲燒杯 C． 電流計(jì)指針居中后,往甲燒杯中加入一定量的鐵粉，電流計(jì)指針將向左偏轉(zhuǎn) D． 一段時(shí)間后，電流計(jì)指針反向偏轉(zhuǎn)，越過0刻度，向左邊偏轉(zhuǎn) 【答案】D 【解析】A項(xiàng)，石墨電極為正極，得到電子，銀電極為負(fù)極，失去電子，因此外電路中電子從銀電極流向石墨電極，故A項(xiàng)正確。 B項(xiàng)，鹽橋中的陽離子K+移向正極處的FeCl3溶液，以保證兩電解質(zhì)溶液均保持電中性，故B項(xiàng)正確； C項(xiàng)，電流計(jì)指針居中后，往甲燒杯中加入一定量的鐵粉，由于鐵的金屬活動性比銀強(qiáng)，形成了新的原電池，此時(shí)鐵作負(fù)極，銀電極作正極，外電路電流方向?yàn)橛捎摄y到石墨，故電流計(jì)指針將向左偏轉(zhuǎn)，故C項(xiàng)正確； D項(xiàng)，一段時(shí)間后，原電池反應(yīng)結(jié)束，靈敏電流計(jì)指針應(yīng)該指向0刻度，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；綜上所述，本題正確答案為D。 20．A1-MnO4?電池是一種高能電池,以Ga2O3為緩蝕劑,其示意圖如圖所示。已知電池總反應(yīng)為Al + MnO4? ═AlO2- + MnO2.下列說法正確的是( ) A． 電池工作時(shí),K+向負(fù)極移動 B． 電池工作時(shí)，電子由Al經(jīng)電解質(zhì)溶液流向Ni C． 負(fù)極反應(yīng)為Al- 3e? + 4OH? ═AlO2? + 2H2O D． 電池工作時(shí)，Ni電極周圍溶液pH減小 【答案】C 21．普通水泥在固化過程中其自由水分子減少并形成堿性溶液。根據(jù)這一物理化學(xué)特點(diǎn)，科學(xué)家發(fā)明了電動勢法測水泥的初凝時(shí)間。此法的原理如圖所示，總反應(yīng)為2Cu+Ag2O=Cu2O+2Ag。下列有關(guān)說法正確的是 A． 正極的電極反應(yīng)式：Ag2O-2e-+2H2O=2Ag+2OH- B． 2 mol Cu與1 mol Ag2O的總能量低于1mlCu2O與2 molAg的總能量 C． 電池工作時(shí)，OH-向Ag2O /Ag電極移動 D． 水泥固化過程中自由水分子減少，導(dǎo)致溶液中各離子濃度的變化，從而引起電動勢變化 【答案】D 【解析】A. 由電池反應(yīng)方程式2Cu+Ag2O=Cu2O+2Ag知，較不活潑的金屬銀作正極，電極反應(yīng)式為Ag2O +2e?+H2O═2Ag+2OH?，故A錯(cuò)誤；B. 因?yàn)樵姵氐臉?gòu)成條件之一為自發(fā)的放熱的氧化還原反應(yīng),所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則2molCu與1molAg2O的總能量大于1molCu2O與2molAg具有的總能量，故B錯(cuò)誤；C. 原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動，因此OH-向Cu電極移動，故C錯(cuò)誤。D、水泥固化過程中，自由水分子減少，溶劑的量減少導(dǎo)致溶液中各離子濃度的變化，從而引起電動勢變化，故D正確．答案選D. 22．某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示原電池裝置(鹽橋中吸附有飽和K2SO4溶液）。下列說法正確的是 A． 該原電池的正極反應(yīng)是Cu2++2e－===Cu B． 甲燒杯中溶液的血紅色逐漸變淺 C． 鹽橋中的SO42－流向甲燒杯 D． Cu電極質(zhì)量減少，Pt電極質(zhì)量增加 【答案】B 23．下列關(guān)于催化劑的說法不正確的是 A．催化劑在適宜的溫度范圍時(shí)的催化效果更好 B．使用催化劑，可以增大活化分子百分?jǐn)?shù)，加快反應(yīng)速率 C．催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變是因?yàn)榇呋瘎┎粎⒓踊瘜W(xué)反應(yīng) D．鋅與鹽酸反應(yīng)時(shí)，加入幾滴硫酸銅溶液可加快反應(yīng)速率，但硫酸銅不作催化劑 【答案】C 【解析】在化學(xué)反應(yīng)中催化劑參與反應(yīng)，增大活化分子百分?jǐn)?shù)，加快反應(yīng)速率，只不過質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì) 不變，所以C錯(cuò)誤；D中是發(fā)生了置換反應(yīng)，銅與鋅構(gòu)成了原電池，加快反應(yīng)速率。 24．關(guān)于催化劑的理解中不正確的是 A． 由催化劑反應(yīng)前后質(zhì)量不變知催化劑不參加化學(xué)反應(yīng) B． 催化劑具有高度的選擇性(即催化的專一性) C． 酶是生物體內(nèi)的一類催化劑 D． 催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)、質(zhì)量不變 【答案】A 25．2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予理查德赫克等三位科學(xué)家，以表彰他們在“鈀催化交叉偶聯(lián)”方面的研究。下面關(guān)于催化劑的說法正確的是 A． 催化劑只改變反應(yīng)的正反應(yīng)速率 B． 催化劑通過升高反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率 C． 催化劑能夠改變反應(yīng)的反應(yīng)熱 D． 催化劑不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 【答案】D 【解析】A．催化劑能同等程度地改變正逆反應(yīng)速率，故A錯(cuò)誤；B．催化劑在化學(xué)反應(yīng)中降低反應(yīng)的活化能，故B錯(cuò)誤；C．反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始末狀態(tài)有關(guān)，與催化劑不能改變反應(yīng)熱，故C錯(cuò)誤；D．催化劑不能改變反應(yīng)的平衡狀態(tài)，則不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故D錯(cuò)誤． 26．下列關(guān)于催化劑的說法不正確的是 A．溫度越高，催化劑的催化效果越好 B．汽車排氣管上的“催化轉(zhuǎn)化器”能減少有害氣體排放 C．催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變 D．催化劑可以降低反應(yīng)所需要的活化能，但不能改變反應(yīng)熱 【答案】A 【解析】適宜的溫度下，催化劑的催化效果越好，故A錯(cuò)誤。 27．下列關(guān)于催化劑的說法不正確的是 （ ） A．溫度越高，催化劑的催化效果越好 B．汽車排氣管上的“催化轉(zhuǎn)化器”能減少有害氣體排放 C．催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，但廈應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變 D．鋅與鹽酸反應(yīng)時(shí)，加入幾滴硫酸銅溶液可加快反應(yīng)速率，但硫酸銅不作催化劑 【答案】A 28．下列關(guān)于催化劑的說法正確的是 A． 使用催化劑可以增大正反應(yīng)速率，減小逆反應(yīng)速率 B． 使用催化劑可以使化學(xué)平衡正向移動 C． 使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能 D． 使用催化劑可以改變反應(yīng)的平衡常數(shù) 【答案】C 【解析】試題分析：A、使用催化劑可以增大正反應(yīng)速率，同時(shí)也增大逆反應(yīng)速率，A錯(cuò)誤；B、使用催化劑能同等程度改變正逆反應(yīng)速率，因此不能使化學(xué)平衡移動，B錯(cuò)誤；C、使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速率，C正確；D、使用催化劑不能改變平衡狀態(tài)，因此不可以改變反應(yīng)的平衡常數(shù)，D錯(cuò)誤，答案選C。 29．下列關(guān)于催化劑的說法不正確的是 ( ) A． 溫度越高，催化劑的催化效果越好 B． 汽車排氣管上的“催化轉(zhuǎn)化器”能減少有害氣體排放 C． 催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變 D． 鋅與鹽酸反應(yīng)時(shí)，加入幾滴硫酸銅溶液可加快化學(xué)反應(yīng)速率，但硫酸銅不作催化劑 【答案】A 【解析】某些催化劑會因溫度過高而失去活性，即失去催化作用，故催化劑不是溫度越高催化效果越好。 30．2017年11月1日，中國環(huán)境網(wǎng)報(bào)道，近日，從中科院大連化物所獲悉，該所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王集杰博士、李燦院士等人開發(fā)了一種雙金屬固溶體氧化物催化劑，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳(CO2)高選擇性高穩(wěn)定性加氫合成甲醇。傳統(tǒng)用于合成氣制甲醇的Cu基催化劑應(yīng)用于二氧化碳加氫制甲醇時(shí)，突出問題是甲醇選擇性低(50～60%).研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的一種不同于傳統(tǒng)金屬催化劑的雙金屬固溶體氧化物催化劑ZnO-ZrO2，在二氧化碳單程轉(zhuǎn)化率超過10%時(shí)，甲醇選擇性仍保持在90%左右，是目前同類研究中綜合水平最好的結(jié)果。據(jù)此判斷下列說法不正確的是（ ） A． 一種催化劑并非對所有的化學(xué)反應(yīng)都有催化作用，某些化學(xué)反應(yīng)并非只有唯一的催化劑 B． 使用傳統(tǒng)Cu基催化劑不改變二氧化碳加氫制甲醇的化學(xué)反應(yīng)速率，因此甲醇選擇性低 C． 使用雙金屬固溶體氧化物催化劑ZnO-ZrO2和Cu基催化劑，前者所得產(chǎn)物甲醇的純度高 D． 二氧化碳加氫制甲醇等燃料及化學(xué)品可實(shí)現(xiàn)全球二氧化碳減排和碳資源可持續(xù)利用 【答案】B 31．美國科學(xué)家理查德赫克（Richard F, Heck）和日本科學(xué)家根岸英一(Ei-ichi Negishi) 、鈴木章(Akira Suzuki)因在有機(jī)合成領(lǐng)域中鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)方面的卓越研究獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這一成果廣泛應(yīng)用于制藥、電子工業(yè)和先進(jìn)材料等領(lǐng)域，為化學(xué)家們提供“精致工具”，大大提升合成復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)的可能性。下列有關(guān)催化劑的表述錯(cuò)誤的是 A．催化劑是改變化學(xué)反應(yīng)速率最有效的手段之一 B．催化劑自身的組成、化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后不發(fā)生變化 C．同一反應(yīng)可以有不同的催化劑，同一催化劑也可用于不同的反應(yīng) D．上圖中b表示使用催化劑的情況，a表示無催化劑的情況 【答案】D 【解析】催化劑可減少反應(yīng)的活化能而提高活化分子的百分?jǐn)?shù)，進(jìn)而加快反應(yīng)速率，故圖中的a線表示有催化劑的情況，答案為D 32．32．已知：2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) △H=+Q kJmol，下圖為該反應(yīng)在不同初始濃度的N2和不同催化劑I、Ⅱ作用下（其他條 件相同），體積為2L的密閉容器中n(NH3)隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線，下列說法正確的是 A． 0～6h內(nèi)，催化劑I的催化效果比催化劑Ⅱ的好 B． a點(diǎn)時(shí)，催化劑I、Ⅱ作用下N2的轉(zhuǎn)化率相等 C． 0～5h內(nèi)，在催化劑I的作用下，O2的反應(yīng)速率為0.12mol/(Lh) D． 0～12h內(nèi)，催化劑Ⅱ作用下反應(yīng)吸收的熱量比催化劑I的多 【答案】D 33．某化學(xué)反應(yīng)的能量變化如右圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是 A．該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝E1－E2 B．a(chǎn)、b分別對應(yīng)有催化劑和無催化劑的能量變化 C．催化劑能降低反應(yīng)的活化能 D．催化劑能改變反應(yīng)的焓變 【答案】C 【解析】 試題分析：A、焓變△H=產(chǎn)物的總焓-反應(yīng)物的總焓=△H=E2-E1，故A錯(cuò)誤；B、催化劑會降低反應(yīng)的活化能，a、b分別對應(yīng)無催化劑和有催化劑的能量變化，故B錯(cuò)誤；C、催化劑能降低反應(yīng)的活化能，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率，故C正確；D、加入催化劑不會改變化學(xué)反應(yīng)的焓變，故D錯(cuò)誤，故選C。 34．碳酸二甲酯(DMC）是一種無毒、環(huán)保性能優(yōu)異、用途廣泛的化工原料．在催化劑作用下，可由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯：CO2+2CH3OH→CO(OCH3）2 + H2O 。某研究小組在其他條件不變的情況下，通過研究催化劑用量分別對轉(zhuǎn)化數(shù)（TON ） 的影響來評價(jià)催化劑的催化效果．計(jì)算公式為TON＝轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量／催化劑的物質(zhì)的量．根據(jù)該研究小組的實(shí)驗(yàn)及催化劑用量TON的影響圖，判斷下列說法不正確的是 A．由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯，可以利用價(jià)廉易得的甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為資源，在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)方面都具有重要意義 B．在反應(yīng)體系中添加合適的吸水劑，將提高該反應(yīng)的TON C．當(dāng)催化劑用量為1.210-5mol時(shí)，該反應(yīng)的TON 達(dá)到最高點(diǎn) D．當(dāng)催化劑用量高于1.210-5mol時(shí)，隨著催化劑用量的增加，甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率逐漸降低 【答案】D 35．如圖為某烯烴在催化劑作用下發(fā)生加成反應(yīng)的能量變化圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 A．催化劑能降低該反應(yīng)的活化能 B．催化劑能改變該反應(yīng)的焓變 C．該反應(yīng)為放熱反應(yīng) D．由圖可知，在催化劑作用下，該反應(yīng)不是一步完成的 【答案】B 36．一定條件下，用 Fe2O3、 NiO 或 Cr2O3作催化劑對燃煤煙氣進(jìn)行回收，使 SO2轉(zhuǎn)化生成為 S。催化劑不同，相同其他條件(濃度、溫度、壓強(qiáng))情況下， 相同時(shí)間內(nèi) SO2 的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如下圖:下列說法不正確的是( ) A． 不考慮催化劑價(jià)格因素，選擇 Fe2O3 作催化劑可以節(jié)約能源 B． 相同其他條件下，選擇 Cr2O3 作催化劑， SO2 的平衡轉(zhuǎn)化率最小 C． a 點(diǎn)后 SO2 的轉(zhuǎn)化率減小的原因可能是溫度升高催化劑活性降低了 D． 選擇 Fe2O3 作催化劑，最適宜溫度為 340～380℃溫度范圍 【答案】B 【解析】根據(jù)圖像可知，當(dāng)溫度在340℃時(shí)，在Fe2O3作催化劑條件下，反應(yīng)先達(dá)到平衡，SO2 的平衡轉(zhuǎn)化率最大，A正確；相同其他條件下，選擇 Cr2O3 作催化劑，在溫度為380℃時(shí)，SO2 的平衡轉(zhuǎn)化率不是最小的，NiO作催化劑時(shí)，相同溫度下，SO2 的轉(zhuǎn)化率是最小的，B錯(cuò)誤；催化劑催化能力需要維持在一定的溫度下，溫度太高，催化劑活性可能會降低，C正確；340～380℃溫度范圍內(nèi)，催化劑的催化能力最大，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率也是最大，反應(yīng)速率最快，D正確；正確選項(xiàng)B。 37．已知CoxNi(1－x)Fe2O4（其中Co、Ni均為+2價(jià)）可用作H2O2分解的催化劑，具有較高的活性，通常由兩種不同方法制得。右圖為二種方法制得的催化劑，在10℃時(shí)催化分解6%的H2O2溶液的相對初始速率隨x變化的曲線圖。下列說法錯(cuò)誤的是 A．該催化劑中鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià) B．Co、Ni、Fe均為ⅧB族元素 C．由圖中信息可知，Co2+、Ni2+兩種離子中催化效果較好的是Co2+ D．由圖中信息可知，微波水熱法制取的催化劑活性更高 【答案】B 38．已知H2O2在催化劑作用下分解速率加快，進(jìn)程的變化示意圖。下列說法正確的是（ ） A． 加入催化劑，可提高H2O2的平衡轉(zhuǎn)化率 B． a表示的催化劑效率高于b表示的催化劑效率 C． 改變催化劑．既能改變反應(yīng)熱．也能改變活化能 D． 該反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行 【答案】D 39．三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑，其催化劑表面物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是 A． 在轉(zhuǎn)化過程中，氮元素均被還原 B． 依據(jù)圖示判斷催化劑不參與儲存和還原過程 C． 還原過程中生成0.1mol N2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5 mol D． 三效催化劑能有效實(shí)現(xiàn)汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的凈化 【答案】D 【解析】A、根據(jù)圖中信息可知，NOx被氧氣氧化得到硝酸鹽，氮元素被氧化，硝酸鹽還原產(chǎn)生氮?dú)?，氮元素被還原，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、催化劑參與儲存和還原過程，但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C、還原過程中氮元素從+5價(jià)降為0價(jià)，生成0.1mol N2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1.0 mol，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、三效催化劑能有效實(shí)現(xiàn)汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的凈化，轉(zhuǎn)化為無污染的氣體再排放，選項(xiàng)D正確。 40．常溫常壓時(shí)烯烴與氫氣混合不反應(yīng)，高溫時(shí)反應(yīng)很慢，但在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┐嬖跁r(shí)可氫氣反應(yīng)生成烷，一般認(rèn)為加氫反應(yīng)是在催化劑表面進(jìn)行。反應(yīng)過程的示意圖如下： 下列說法中正確的是 A． 乙烯和H2生成乙烷的反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B． 加入催化劑，可減小反應(yīng)的熱效應(yīng) C． 催化劑能改變平衡轉(zhuǎn)化率，不能改變化學(xué)平衡常數(shù) D． 催化加氫過程中金屬氫化物的一個(gè)氫原子和雙鍵碳原子先結(jié)合，得到中間體 【答案】D 41．將CO2轉(zhuǎn)化為 CH4，既可以減少溫室氣體的排放，又能得到清潔能源。已知：CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g) ΔH= +802 kJmol-1 右圖為在恒溫、光照和不同催化劑（Ⅰ、Ⅱ）作用下， 體積為1 L的密閉容器中n (CH4)隨光照時(shí)間的變化曲線。 下列說法正確的是 A．0～16h內(nèi)，v(H2O)Ⅰ=1.5mol/(Lh) B．0~25h內(nèi)，催化劑Ⅰ的催化效果比催化劑Ⅱ的效果好 C．在兩種不同催化劑下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)不相等 D．反應(yīng)開始后的15h內(nèi)，第Ⅰ種催化劑的作用下，得到的CH4最多 【答案】A 【解析】A、在0～16h內(nèi)，CH4的反應(yīng)速率v（CH4）＝＝0.75mol/（L?h），而v（H2O）＝2v（CH4）＝20.75mol/（L?h）＝1.5 mol/（L?h），A正確；B、在0-25h時(shí)，在催化劑I的作用下，生成的甲烷的物質(zhì)的量較少，故催化劑Ⅱ的催化效果比催化劑Ⅰ的效果好，B錯(cuò)誤；C、平衡常數(shù)只受溫度的影響，與催化劑的使用無關(guān)，故在恒溫的條件下，在兩種不同催化劑下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)相等，C錯(cuò)誤；D、根據(jù)圖象不難看出，在反應(yīng)開始后的15h內(nèi)，第Ⅰ種催化劑的作用下，得到的CH4較少，D錯(cuò)誤，答案選A。 42．諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主——德國科學(xué)家格哈德埃特爾對一氧化碳在鉑表面氧化過程的研究，催生了汽車尾氣凈化裝置。凈化裝置中催化轉(zhuǎn)化器可將CO、NO、NO2等轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。下列有關(guān)說法不正確的是 A． 催化轉(zhuǎn)化器中的鉑催化劑可加快CO的氧化 B． 鉑表面做成蜂窩狀更有利于提高催化效果 C． 使用鉑催化劑，可以提高CO、NO、NO2的平衡轉(zhuǎn)化率 D． 在鉑催化下，NO、NO2可被CO還原成N2 【答案】C 43．人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學(xué)原料。下圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是 A．該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程 B．催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有O2產(chǎn)生 C．催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強(qiáng) D．催化劑b表面的反應(yīng)是CO2 +2H++2e一=HCOOH 【答案】C 【解析】根據(jù)題給信息和反應(yīng)特點(diǎn)，該電池中發(fā)生的總反應(yīng)式為：2CO2+2H2O=2HCOOH+O2↑；故其將太陽能轉(zhuǎn)化為了化學(xué)能，A對；根據(jù)氫離子的轉(zhuǎn)移方向和電子轉(zhuǎn)移的方向，催化劑a表面發(fā)生：2H2O-4e- =4H++ O2↑，氧元素化合價(jià)升高被氧化，B對；催化劑a表面產(chǎn)生氫離子，酸性增強(qiáng)，C錯(cuò)；催化劑b表面發(fā)生：CO2 +2H++2e一=HCOOH，D對。 44．硝酸是氧化性酸，其本質(zhì)是NO3－有氧化性，某課外實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了下列有關(guān)NO3－氧化性的探究（實(shí)驗(yàn)均在通風(fēng)櫥中完成）。 實(shí)驗(yàn)裝置 編號 溶液X 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)Ⅰ 6 molL-1稀硝酸 電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，銅片表面產(chǎn)生無色氣體，在液面上方變?yōu)榧t棕色。 實(shí)驗(yàn)Ⅱ 15 molL-1濃硝酸 電流計(jì)指針先向右偏轉(zhuǎn)，很快又偏向左邊，鋁片和銅片表面產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液變?yōu)榫G色。 （1）實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，鋁片作_____（填“正”或“負(fù)”）極。液面上方產(chǎn)生紅棕色氣體的化學(xué)方程式是_________。 （2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ中電流計(jì)指針先偏向右邊后偏向左邊的原因是____________________。 查閱資料：活潑金屬與1 molL-1稀硝酸反應(yīng)有H2和NH4+生成，NH4+生成的原理是產(chǎn)生H2的過程中NO3－被還原。 （3）用上圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅲ：溶液X為1 molL-1稀硝酸溶液，觀察到電流計(jì)指針向 右偏轉(zhuǎn)。 ①反應(yīng)后的溶液中含NH4+。實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)NH4+的方法是______________________________。 ②生成NH4+的電極反應(yīng)式是_____________________________________________。 （4）進(jìn)一步探究堿性條件下NO3－的氧化性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅳ： ①觀察到A中有NH3生成，B中無明顯現(xiàn)象。A、B產(chǎn)生不同現(xiàn)象的解釋是_______________。 ②A中生成NH3的離子方程式是_______________________________。 （5）將鋁粉加入到NaNO3溶液中無明顯現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ說明理由_________________。 【答案】負(fù)2NO+O2=2NO2Al開始作電池的負(fù)極，Al在濃硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作負(fù)極取少量待檢溶液于試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，若產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則溶液中含NH4+NO3-＋8e-＋10H+＝NH4+＋3H2OAl與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的過程中可將NO3-還原為NH3，而Mg不能與NaOH溶液反應(yīng)8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-因?yàn)殇X與中性的硝酸鈉溶液無生成H2的過程，NO3－無法被還原 【解析】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)1電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，銅片表面產(chǎn)生無色氣體，在液面上方變?yōu)榧t棕色，說明在原電池中鋁作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅做正極，硝酸根離子被還原成一氧化氮，在空氣中被氧化成二氧化氮，反應(yīng)方程式為2NO+O2=2NO2；（2）實(shí)驗(yàn)2中電流計(jì)指針先向右偏轉(zhuǎn)，很快又偏向左邊，鋁片和銅片表面產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液變?yōu)榫G色，說明開始鋁是負(fù)極，同實(shí)驗(yàn)1，銅表面有二氧化氮產(chǎn)生，很快鋁被濃硝酸鈍化，銅做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硝酸銅，溶液呈綠色，硝酸根離子在鋁電極被還原成二氧化氮；（3）溶液X為1mol?L-1稀硝酸溶液，反應(yīng)后的溶液中含NH4+，說明硝酸根離子被還原成了銨根離子，原電池中鋁做負(fù)極，銅做正極，硝酸根離子在正極還原成銨根離子，①實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)NH4+的方法是 取少量待檢溶液于試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，若產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則溶液中含NH4+；②生成NH4+的電極反應(yīng)式是NO3-+8e-+10 H+=NH4++3H2O；（4）①Al與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的過程中可將NO3-還原為NH3；根據(jù)電荷守恒和元素守恒可寫出離子方程式，而鎂與堿沒有反應(yīng)；②堿性條件下鋁將硝酸根還原生成氨氣，反應(yīng)的離子方程式為8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-；（5）鋁與中性的硝酸鈉溶液無生成H2的過程，也就不與硝酸鈉反應(yīng)，所以無明顯現(xiàn)象。 45．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Zn(s)＋Cu2＋(aq)===Zn2＋(aq)＋Cu(s)設(shè)計(jì)的原電池如下圖所示。 請回答下列問題： （1）電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是________。 （2）銅電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________，X極上發(fā)生的電極反應(yīng)為________________。 （3）外電路中的電子是從________極流向________極。 （4）鹽橋中的Cl－向________極移動，如將鹽橋撤掉，電流計(jì)的指針將________偏轉(zhuǎn)。 【答案】ZnCuCl2溶液正Cu2＋＋2e－―→CuZn―→Zn2＋＋2e－ZnCuZn不 【解析】 (1)由Zn(s)＋Cu2＋(aq)=Zn2＋(aq)＋Cu(s)反應(yīng)可知，鋅的化合價(jià)升高，被氧化，做負(fù)極，銅為正極，則電解質(zhì)溶液為氯化銅。(2)銅為正極，是溶液中的銅離子得到電子，電極反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－=Cu，鋅為負(fù)極，失去電子生成鋅離子，電極反應(yīng)為Zn—2e－=Zn2＋；(3)原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極經(jīng)過導(dǎo)線流向正極，所以從Zn流向Cu；(4)原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動，即向Zn極移動，若將鹽橋撤掉，則不能形成閉合回路，電流計(jì)的指針不能偏轉(zhuǎn)。 46．Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2＝4LiCl＋S＋SO2↑。請回答下列問題： (1)電池的負(fù)極材料為______，發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________，每轉(zhuǎn)移0.5mol電子，負(fù)極的質(zhì)量都會減少_______g。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________________________。 (3)SOCl2易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。 (4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行，原因是___________________。 【答案】鋰Li-e-＝Li+3.52SOCl2+4e-＝4Cl-+S+SO2↑出現(xiàn)白霧，有刺激性氣體生成SOCl2+H2O＝SO2↑+2HClLi與O2、H2O反應(yīng)，SOCl2與水反應(yīng) 47．稀薄燃燒是指汽油在較大空/燃比(空氣與燃油氣的體積比)條件下的燃燒。隨著全球能源危機(jī)的加劇，稀薄燃燒技術(shù)的研究受到了人們的重視，但稀薄燃燒時(shí)，常用的汽車尾氣凈化裝置不能有效地將NOx轉(zhuǎn)化為N2。不同空/燃比時(shí)汽車尾氣中主要污染物的含量變化如圖所示。 (1)稀薄燃燒技術(shù)除能節(jié)約能源外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是_______(填一項(xiàng))。排放到大氣中的NOx會導(dǎo)致酸雨、________等環(huán)境問題(填一項(xiàng))。 (2)某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，按下列流程探究不同催化劑對NH3還原NO反應(yīng)的催化性能。 若控制其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，在催化反應(yīng)器中裝載不同的催化劑，將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通入滴有酚酞的稀硫酸溶液(溶液的體積、濃度均相同)。為比較不同催化劑的催化性能，需要測量并記錄的數(shù)據(jù)是_______________________________________________。 (3)若某一催化劑能同時(shí)催化NH3等還原性氣體與NOx的反應(yīng)。將該催化劑分別用于催化還原含等物質(zhì)的量NOx的兩種氣體：①純NO氣體，②汽車尾氣。消耗NH3的物質(zhì)的量較多的可能是______________(填字母)，原因是____________。 A．① B．② C．都有可能 【答案】(1)減少CO和碳?xì)浠衔锏奈廴?光化學(xué)煙霧 (2)溶液顯色所需要的時(shí)間 (3)A 汽車尾氣中含有一定量的CO和碳?xì)浠衔铮傧腘H3 (或B 汽車尾氣中含有一定量的NO2，多消耗NH3 或C 汽車尾氣中同時(shí)含有CO、碳?xì)浠衔锏冗€原性氣體和NO2等氧化性氣體，二者相對含量的不同可導(dǎo)致消耗NH3的增多或減少) 48．碳酸二甲酯(DMC)是一種近年來受到廣泛關(guān)注的環(huán)保型綠色化工產(chǎn)品。在催化劑作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2＋2CH3OH―→CO(OCH3)2＋H2O，但甲醇轉(zhuǎn)化率通常不會超過1%是制約該反應(yīng)走向工業(yè)化的主要原因。某研究小組在其他條件不變的情況下，通過研究溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量分別對轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)的影響來評價(jià)催化劑的催化效果。 計(jì)算公式為TON＝轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量/催化劑的物質(zhì)的量。 （1）已知25 ℃時(shí)，甲醇和DMC的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為ΔH1和ΔH2，則上述反應(yīng)在25 ℃時(shí)的焓變ΔH3＝________。 （2）根據(jù)反應(yīng)溫度對TON的影響圖(圖1)判斷該反應(yīng)的焓變ΔH____0(填“＞”、“＝”或“＜”)，理由是_________。 （3）根據(jù)反應(yīng)時(shí)間對TON的影響圖(圖2)，已知溶液總體積 10 mL，反應(yīng)起始時(shí)甲醇0.25 mol，催化劑0.610－5 mol，計(jì)算該溫度下，4～7 h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率：________；計(jì)算10 h時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率：________。 （4）根據(jù)該研究小組的實(shí)驗(yàn)及催化劑用量TON的影響圖(圖3)，判斷下列說法正確的是________。 a．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用價(jià)廉易得的甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為資源，在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)方面都具有重要意義 b．在反應(yīng)體系中添加合適的脫水劑，將提高該反應(yīng)的TON c．當(dāng)催化劑用量低于1.210－5 mol時(shí)，隨著催化劑用量的增加，甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率顯著提高 d．當(dāng)催化劑用量高于1.210－5 mol時(shí)，隨著催化劑用量的增加，DMC的產(chǎn)率反而急劇下降 【答案】（1）2ΔH1－ΔH2 （3分） （2）＜（1分） 經(jīng)過相同的反應(yīng)時(shí)間，溫度較低時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡；溫度較高時(shí)，反應(yīng)已達(dá)到平衡，隨著溫度升高，TON減小，即平衡向左移動，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以ΔH<0; （3）110－3 molL－1h－1（3分） 8.410－2%（3分）；（4）a、b（3分）。 【解析】 （1）因?yàn)樵?5 ℃時(shí)，甲醇和DMC的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為ΔH1和ΔH2，則可得熱化學(xué)方程式是：① CH4O(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+H2O(l) ΔH1 ;② CO(OCH3)2(l)＋3O2(g)=CO2(g)+H2O(l) ΔH2 ; ①2－②可得CO2(g)＋2CH3OH(l)―→CO(OCH3)2(l)＋H2O(l) ΔH =2ΔH1－ΔH2 ; （2） 經(jīng)過相同的反應(yīng)時(shí)間，溫度較低時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡；溫度較高時(shí)，反應(yīng)已達(dá)到平衡，隨著溫度升高，TON減小，即平衡向左移動，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)所以ΔH<0; （3）由于在反應(yīng)開始時(shí)，n(CH3OH)=0.25mol;n(催化劑)=0.610-5mol;在4h、7 h時(shí)的TON分別是20、30，則在這三個(gè)小時(shí)Δn(CH3OH)=100.610-5mol=610-5mol,所以V(CH3OH)= 610-5mol0.01L3h=210-3mol/(Lh);則 4～7 h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率是V(DMC)= 1/2V(CH3OH)= 110-3mol/(Lh). 在10 h時(shí)，甲醇的TON是35，甲醇的轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量Δn(CH3OH) = 350.610-5mol=2.110-4mol,所以甲醇的轉(zhuǎn)化率是：2.110-4mol0.25mol=8.410-4=8.410－2%;（4） a．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用價(jià)廉易得的甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為資源，在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)方面都具有重要意義，正確；b．在反應(yīng)體系中添加合適的脫水劑，即減小生成物的濃度，平衡正向移動，因此將提高該反應(yīng)的TON[，正確；c．當(dāng)催化劑用量低于1.210－5 mol時(shí)，隨著催化劑用量的增加，催化劑的催化效果增大，錯(cuò)誤；d．當(dāng)催化劑用量高于1.210－5 mol時(shí)，隨著催化劑用量的增加，催化劑的催化效果急劇下降，錯(cuò)誤。只有在催化劑用量等于1.210－5 mol時(shí)，催化效果最好。 49．（1）生產(chǎn)水煤氣過程中有以下反應(yīng)：①C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH1； ②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) ΔH2； ③C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH3； 上述反應(yīng)ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關(guān)系為__________________________________。 （2）將CH4轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應(yīng)原理為 2CH4(g)＋3O2(g) 2CO(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 038 kJmol－1。 工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三種催化劑進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(其他條件相同)： ①X在750 ℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3105倍； ②Y在600 ℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3105倍； ③Z在440 ℃時(shí)催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1106倍； 根據(jù)上述信息，你認(rèn)為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是________(填“X”或“Y”或“Z”)，選擇的理由是________________________________________________________； （3）請畫出（2）中反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖，并進(jìn)行必要標(biāo)注。 【答案】（1）ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 （2）Z 催化效率最高其活性溫度低，節(jié)能(或催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度低) （3） 50．NOx會引起光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題，在催化劑存在條件下，以NH3或尿素將尾氣中NOx 還原為N2的技術(shù)，即NH3或尿素-SCR技術(shù)，是去除NOx最為有效且應(yīng)用最廣的技術(shù)之一，其中最重要的催化劑體系是釩基催化劑。 （1）NH3去除尾氣中的NOx，當(dāng)v(NO)：v(NO2)=l:1時(shí)稱為“快速SCR 反應(yīng)”，該反應(yīng)化學(xué)方程式為___________。 （2）不同釩含量的催化劑（V2O5/TiO2）添加WO3對NO去除率的影響如下圖，從圖中可以得出其它條件相同時(shí)添加WO3，對NO去除率的影響是_____（填“增大”、“減小”或“無影響”）。根據(jù)圖中所示，隨著溫度升高NO去除率的變化趨勢為_____，該變化趨勢的一種可能原因是___________。 （3）在制備釩基催化劑時(shí)，添加的各種成型助劑中堿金屬或堿土金屬（如Na、K、Ca）能夠使催化劑中毒（催化性能下降）, K、Ca的毒化作用與Na相似。下列適合做成型助劑有_____。 A．Li B．Mg C．酸性鋁溶膠 D．酸性硅溶膠 請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究添加金屬K對催化劑活性的影響（只需寫出實(shí)驗(yàn)思路，不需要具體實(shí)驗(yàn) 操作）_____________。 （4）在NOx催化去除過程中，NH3儲罐存在危險(xiǎn)性，更多應(yīng)用為尿素-SCR技術(shù)。在該技術(shù)過程中，發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng)： ① CO(NH2)2=NH3+HNCO ② HNCO(g)+H20(g)====NH3(g)+CO2(g) 在此過程中一分子尿素可以生成兩分子NH3，因此尿素被視為是NH3的有效儲存源。反應(yīng)②的平衡常數(shù)表達(dá)式為_______。目前商用的尿素溶液濃度為32.5%（密度為1.05g/mL），常稱為“Ad Blue ”。1L該商用尿素溶液發(fā)生“快速SCR反應(yīng)”， 理論上最多可消除NO和NO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為______L。 【答案】 2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O 增大 減小 低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，溫度升高平衡逆向移動導(dǎo)致NO去除率下降；②低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，發(fā)生NH3的非選擇性氧化NOx反應(yīng)。③低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，催化劑活性下降。（其它合理答案均可） C、D 分別向催化劑中添加1%K、2%K，并控制與（3）題中相同實(shí)驗(yàn)條件下，然后測定不同溫度下的NO去除率，繪制成圖表。 [c(NH3)?c(CO2)]/[c(HNCO)?c(H2O)] 254.8