2021届二轮复习催化剂催化机理习题

催化剂催化机理

1.乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。下列有关说法正确的是()

A.吸附反应为吸热反应

B.该正反应历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol-1

C.Pd为固体催化剂,其表面积大小对催化效果无影响

D.C2H2*+H*C2H3*只有化学键的形成过程

2.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。下列说法正确的是()

A.过程①中钛氧键断裂会释放能量

B.该反应中,光能和热能转化为化学能

C.使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变,从而提高化学反应速率

D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g)ΔH=+30 kJ·mol-1

3.中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含C2H4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图所示,下列说法正确的是

()

A.第ⅰ步反应为CO2+H2CO+H2O

B.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步

C.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯的ΔH减小

D.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同

4.三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。我国科学家实现了使用铜催化剂将N,N-二甲基甲酰胺(N(CH3)2NCHO,简称DMF)转化为三甲胺的合成路线。结合实验与计算机模拟结果,研究单一DMF分子在铜催化剂表面的反应历程,如图所示:

该历程中最大能垒(活化能)=________eV,该步骤的化学方程式为__ ___ ____ ____ __。

5.科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用“*”标注。

下列说法错误的是()

A.②中包含C—H键的断裂过程

B.该历程中能垒(反应活化能)最小的是③

C.该历程中制约反应速率的方程式为CH3OH*CH3O*+H*

D.由此历程可知:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH<0

6.甲硫醇是一种重要的原料和化工试剂,硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如图。下列说法中不正确的是()

A.CH3SH中碳元素化合价为-2价

B.过程⑤中,形成了O—H键和C—H键

C.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率

D.硫化氢与甲醇合成甲硫醇的反应类型为取代反应

7.我国科研人员研究了在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇过程中水的作用机理,其说法错误的是()

A.第①步中CO2和H2分子中都有化学键断裂

B.第③步的反应式为:*H3CO+H2O CH3OH+*HO

C.第④步反应是一个放热过程

D.水在整个历程中可以循环使用,整个过程不消耗水也不产生水

8.下图是在一定时间内,使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业使用的最佳催化剂为________、相应温度为________;使用Mn作催化剂时,脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是

__________________。

9.某科研小组研究臭氧氧化-碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺,氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下:

反应Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)ΔH1=-200.9 kJ·mol-1

E a1=+3.2 kJ·mol-1

反应Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)ΔH2=-241.6 kJ·mol-1

E a2=+58 kJ·mol-1

已知该体系中臭氧发生分解反应:2O3(g)3O2(g)。请回答:

其他条件不变,每次向容积为2 L 的反应器中充入含1.0 mol NO 、1.0 mol SO 2的模拟烟气和2.0 mol O 3,改变温度,反应相同时间t 后体系中NO 和SO 2的转化率如图所示:

(1)由图可知相同温度下NO 的转化率远高于SO 2,结合题中数据分析其可能原因 __________________________。 (2)下列说法正确的是________(填字母)。 A.P 点一定为平衡状态点

B.温度高于200 ℃后,NO 和SO 2的转化率随温度升高显著下降,最后几乎为零

C.其他条件不变,若缩小反应器的容积可提高NO 和SO 2的转化率

10.CO 2催化加氢合成二甲醚是一种CO 2转化方法,其过程中主要发生下列反应: 反应Ⅰ:CO 2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g)

ΔH=41.2 kJ·mol -1

反应Ⅱ:2CO 2(g)+6H 2(g)

CH 3OCH 3(g)+3H 2O(g) ΔH =-122.5 kJ·mol -1

在恒压、CO 2和H 2的起始量一定的条件下,CO 2平衡转化率和平衡时CH 3OCH 3的选择性随温度的变化如图。其中:

CH 3OCH 3的选择性=

2×CH 3OCH 3的物质的量反应的CO 2的物质的量

×100%

①温度高于300 ℃,CO 2平衡转化率随温度升高而上升的原因是__________。

②220 ℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有

__________________________________________________________。

11.在密闭容器中充入5 mol CO和4 mol NO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH1=-746.5 kJ·mol-1,图1为平衡时NO的体积分数与压强的关系。

(1)温度:T1________(填“<”或“>”)T2。

(2)若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的________点。

(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图2所示。若低于200 ℃,图2中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为 _________________________;

a点________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,说明其理由__

__________________________________________________________。

答案分析