专题三-学术探究情境：案例一-催化剂的研究-2020年高考化学考前精准预测

2020高考化学考前精准预测系列情境篇学术探索情境案例一：催化剂的研究2020高考化学考前精准预测系列情境篇1．三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，其催化剂表面物质转化的关系如图所示，下列说法正确的A．在转化过程中，氮元素均被还原B．依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程C．还原过程中生成0.1molN2，转移电子数为0.5NAD．三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、COX三种成分的净化D2020高考化学考前精准预测系列情境篇【详解】A．在转化过程中，氮元素化合价先升高为+5价，再降低为0价，则先被氧化，再被还原，A说法错误；B．依据图示判断催化剂参与储存和还原过程，B说法错误；C．还原过程中生成0.1molN2，不能确定由几价的N原子得电子，则转移电子数不能确定，C说法错误；D．三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、NOx、CxHy三种成分的净化，D说法正确；答案为D。2020高考化学考前精准预测系列情境篇2．设NA为阿伏加德罗常数值。如图表示N2O在Pt2O+表面与CO反应转化成无害气体的过程。下列说法正确的是A．N2O转化成无害气体时的催化剂是Pt2O2+B．每1molPt2O+转化为Pt2O2+得电子数为3NAC．将生成的CO2通人含大量SiO32-、Na+、Cl-的溶液中，无明显现象D．1gCO2、N2O的混合气体中含有电子数为0.5NA2020高考化学考前精准预测系列情境篇【解析】A．根据转化关系，N2O转化N2时，Pt2O+转化为Pt2O2+，则该过程的催化剂是Pt2O+，故A错误；B．根据转化关系，结合得失电子守恒，N2O转化N2时，Pt2O+转化为Pt2O2+，氧化还原反应方程式为：N2O+Pt2O+=N2+Pt2O2+，反应中氮元素由+1价得电子变为0价，1molN2O转化为N2得到2mol电子，则每1molPt2O+转化为Pt2O2+失电子为2mol，数目为2NA，故B错误；C．将生成的CO2通人含大量SiO32-、Na+、Cl-的溶液中，碳酸的酸性大于硅酸，SiO32-+CO2(少量)+H2O=CO32-+H2SiO3↓，有白色沉淀生成，故C错误；D．CO2和N2O的摩尔质量都为44g/mol，一个分子中含有电子数都为22个，则1gCO2、N2O的混合气体的物质的量为mol，含有电子数为mol×22×NA=0.5NA，故D正确；答案选D。2020高考化学考前精准预测系列情境篇3．据预测，到2040年我国煤炭消费仍将占能源结构的三分之一左右。H2S在催化活性碳（AC）表面的迁移，对煤的清洁和综合应用起了很大的促进作用，其机理如图所示，其中ad表示物种的吸附状态。下列有关叙述错误的是A．图中阴影部分表示H2S分子的吸附与离解B．AC表面作用的温度不同，H2S的去除率不同C．图中反应过程中只有H—S键的断裂，没有H—S键的形成D．H2S在AC表面作用生成的产物有H2O、H2、S、SO2、CS2等C2020高考化学考前精准预测系列情境篇【解析】图中阴影部分H2S(g)→H2S(ad)为H2S在催化剂表面的吸附，H2S(ad)→2H(ad)+S(ad)表示H2S的离解，选项A正确；温度高时气态硫会反应生成H2S等，温度低时会变成固态的硫，选项B正确；图中阴影部分出现H(ad)、S(ad)，有H—S键的断裂，部分S(g)与H2(g)生成H2S(g)，存在H—S键的形成，选项C错误；观察图示可知H2S在AC表面作用生成的产物有H2O、H2、S、SO2、CS2等，选项D正确。2020高考化学考前精准预测系列情境篇4．中国科学家在合成氨（N2+3H22NH3△H0）反应机理研究中取得新进展，首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理，如图所示。下列说法不正确的是（）A．过程中有极性键形成B．复合催化剂降低了反应的活化能C．复合催化剂能降低合成氨反应的焓变D．350℃，催化效率：5LiH-Fe/MgO铁触媒C2020高考化学考前精准预测系列情境篇【解析】A.根据图中信息，过程中有极性键N—H键形成，故A正确；B.复合催化剂降低了反应的活化能，故B正确；C.复合催化剂能降低反应的活化能，但不能降低合成氨反应的焓变，故C错误；D.根据图中信息，350℃，催化效率：5LiH-Fe/MgO＞铁触媒，故D正确。综上所述，答案为C。2020高考化学考前精准预测系列情境篇5．N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化如图所示。下列叙述正确的是（）A．在反应过程中作催化剂B．催化剂a表面发生了分解反应和化合反应C．催化剂a、b增大了该历程中的最大能垒（活化能）D．催化剂b表面发生的反应为：4NH3+5O24NO+6H2OD2020高考化学考前精准预测系列情境篇【详解】A.由示意图可知，在催化剂a表面氮气和氢气发生化合反应生成氨气，氨气做生成物，在催化剂b表面氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，氨气做反应物，则氨气在反应过程中做中间产物，故A错误；B.由示意图可知，在催化剂a表面氮气和氢气发生化合反应生成氨气，没有发生分解反应，故B错误；C.催化剂a、b，降低了反应的活化能，从而提高反应速率，故C错误；D.由示意图可知，在催化剂b表面氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O，故D正确；故选D。2020高考化学考前精准预测系列情境篇6．科研工作者结合实验与计算机模拟来研究钌催化剂表面不同位点上合成氨反应历程，如图所示，其中实线表示位点A上合成氨的反应历程，虚线表示位点B上合成氨的反应历程，吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是A．由图可以判断合成氨反应属于放热反应B．氮气在位点A上转变成2N*速率比在位点B上的快C．整个反应历程中活化能最大的步骤是2N*+3H2→2N*+6H*D．从图中知选择合适的催化剂位点可加快合成氨的速率C2020高考化学考前精准预测系列情境篇【解析】据图可知，始态*N2+3H2的相对能量为0eV，生成物*+2NH3的相对能量约为-1.8eV，反应物的能量高于生成物，所以为放热反应，故A正确；图中实线标示出的位点A最大能垒(活化能)低于图中虚线标示出的位点B最大能垒(活化能)，活化能越低，有效碰撞几率越大，化学反应速率越大，故B正确；由图像可知氮气活化在位点A上活化能较低，速率较快，故D正确；故选C。2020高考化学考前精准预测系列情境篇7．二氧化碳用不同催化剂催化生成一氧化碳的历程中能量的转变如图所示，(吸附在催化剂表面的用“·”表示）下列说法错误的是（）A．使用催化剂NiPc需要的条件更高B．·COOH经过还原反应得到COC．反应过程中存在极性键的断裂和生成D．相同微粒吸附在不同的催化剂时能量相同D2020高考化学考前精准预测系列情境篇【详解】A.由图可知，使用催化剂NiPc的相对能量更高，需要的条件更高，A项正确；B.整个过程中，C的化合价下降，故·COOH经过还原反应得到CO，B项正确；C.·CO2转变为·COOH存在极性键的生成，·COOH转变为·CO存在极性键的断裂，C项正确；D.由图可知，COOH、CO吸附在不同的催化剂时，能量不相同，D项错误；答案选D。2020高考化学考前精准预测系列情境篇8．一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生成S。催化剂不同，其他条件相同(浓度、温度、压强)情况下，相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如下图，下列说法不正确的是A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作催化剂可以节约能源B．选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度为340℃左右C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低了D．其他条件相同的情况下，选择Cr2O3作催化剂，SO2的平衡转化率最小D类似图像还可以考查催化剂的选择性2020高考化学考前精准预测系列情境篇【详解】A.根据图象可知，当温度在340℃时，在Fe2O3作催化剂条件下，反应先达到平衡，SO2的平衡转化率最大，A正确；B.340～380℃温度范围内，催化剂的催化能力最大，二氧化硫的转化率也是最大，反应速率最快，B正确；C.催化剂催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低，C正确；D.相同其他条件下，选择Cr2O3作催化剂，在温度为380℃时，SO2的平衡转化率不是最小的，NiO作催化剂时，相同温度下，SO2的转化率是最小的，D错误；答案选D。2020高考化学考前精准预测系列情境篇9．为了实现“将全球温度上升幅度控制在以内”的目标，科学家正在研究温室气体的转化和利用。（1）海洋是地球上碳元素的最大“吸收池”。在海洋中，可通过如图所示的途径来固碳。发生光合作用时，与反应生成和的化学方程式为________。2020高考化学考前精准预测系列情境篇（2）在一定温度和催化剂作用下，与可直接转化成乙酸，这是实现“减排”的一种研究方向。①在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示，则该反应的最佳温度应控制在________左右。②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜，难溶物。将溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体，其离子方程式为________。250℃232323CuAlONO16H3Cu3AlNO8HO2020高考化学考前精准预测系列情境篇（3）有科学家提出可利用来吸收，已知：则________KJ/mol。（4）往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：。在不同催化剂作用下，相同时间内的转化率随温度变化如下图所示图中c点的转化率为66.67%，即转化了2/3。①催化剂效果最佳的是________填“催化剂Ⅰ”“催化剂Ⅱ”或“催化剂Ⅲ”。②b点v正________v逆。(填“”“”“=”)1222Cs2HOgCOg2HgH113.4kJmol123423FeOsHOgFeOsHgH18.7kJmol2346FeOsCOg2FeOsCsH2232COg3HgCHOHgHOg-76.0催化剂Ⅰ2020高考化学考前精准预测系列情境篇（3）有科学家提出可利用来吸收，已知：则________KJ/mol。（4）往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：。在不同催化剂作用下，相同时间内的转化率随温度变化如下图所示图中c点的转化率为66.67%，即转化了2/3。③若此反应在a点时已达到平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是________。④c点时该反应的平衡常数K=________。1222Cs2HOgCOg2HgH113.4kJmol123423FeOsHOgFeOsHgH18.7kJmol2346FeOsCOg2FeOsCsH2232COg3HgCHOHgHOg-76.0反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动16/3（或5.3）2020高考化学考前精准预测系列情境篇（5）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b表面的电极反应式为________。2CO2e2HHCOOH2020高考化学考前精准预测系列情境篇2020高考化学考前精准预测系列情境篇2020高考化学考前精准预测系列情境篇2020高考化学考前精准预测系列情境篇122 2NOgNgOg180.8kJmolH2020高考化学考前精准预测系列情境篇AD2020高考化学考前精准预测系列情境篇Ⅱ464502090.41.45．．该反应为放热反应，当温度升高，平衡向左移动2020高考化学考前精准预测系列情境篇224OH4e2HOO4301.2102