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专题过关验收卷·专题4
1．C　[由图可知，“热Fe”上的变化为N2===N，“冷Ti”上发生的变化为H2===3H，氮原子和氢原子在“冷Ti”上生成氨，合成氨反应为放热反应，“热Fe”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，“冷Ti” 低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨的产率。A．由分析可知，“热Fe”上的变化为N2===N，氮气分子发生共价键断裂的变化为吸热、熵增的变化，故A正确；B．由分析可知，“热Fe” 高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，故B正确；C．由分析可知，“冷Ti” 低于体系温度，有利于合成氨反应的平衡向正反应方向移动，提高氨的产率，但降低温度不利于提高合成氨反应速率，故C错误；D．由分析可知，“热Fe”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，“冷Ti” 低于体系温度，有利于合成氨反应的平衡向正反应方向移动，提高氨的产率，所以该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾，故D正确。]
2．C　[A．①②③在高温区发生时，由于在高温区，物质的内能增加，分子含有的能量增加，活化分子数目增加，而分子总数不变，因此增加了活化分子百分数，反应速率加快，A正确；B．根据图示可知：该历程中能量变化最大的是2.46 eV，该过程为N2在催化剂表面的吸附过程，B正确；C．合成NH3的正反应是放热反应，降低温度，可以使合成氨的化学平衡向放热的正反应方向移动，因此在低温区提高了氨的产率；但由于温度降低，物质的内能减少，分子运动速率减小，故化学反应速率会减慢，C错误；D．催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，使用Ti－H－Fe双温区催化合成氨，能够极大的降低合成氨反应的活化能，D正确。]
3．D　[A．等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-中σ键数之比为(6＋2×6)∶4＝9∶2，故A错误；B．降低温度，溶液变为红色，说明平衡逆向移动，该反应为吸热反应，反应焓变ΔH>0，故B错误；C．②过程加水，溶液变红，说明平衡逆向移动，但加水的体积未知，无法计算的浓度，故C错误；D．③过程加入ZnCl2，溶液变红，推测Zn2+与Cl－形成了配合物，使Cl－浓度减小，平衡逆向移动，溶液变红，D正确。]
4．C　[结合题图可知，该装置是电解池，与外接电源的正极相连的IrOx Ti电极为阳极，H2SO4溶液作为电解质溶液时，发生的电极反应是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，电解池工作时生成的H＋通过质子交换膜由左室移动到右室，Cu电极为阴极，高浓度的K＋抑制析氢反应的发生，使CO2在Cu电极上转化为乙烯、乙醇等，发生的主要反应是2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，A错误；该电解池装置使用的是质子交换膜，只允许H＋通过，不允许Cl－通过，B错误；由上述分析可知，生成乙烯的电极反应为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，C正确；根据阳极发生的电极反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑可知，每转移1 mol电子，生成0.25 mol氧气，标准状况下体积为5.6 L，D错误。]
5．B　[由题意分析：该装置是电解池，电解水制氢气，电极A上水得到电子生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，电极B上尿素失电子生成氮气，电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋6OH－===CO2↑＋N2↑＋5H2O，电极B上生成氧气的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。A．没有标明所处温度和压强，无法计算转移电子数，故A错误；B．电解过程中，电极A为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故电解过程中电极A附近不断生成氢氧根离子，电极A附近溶液的碱性增强，故B正确；C．结合图示，UOR分两步进行，有氮气生成，故有非极性键的形成，故C错误；D．电极B为电解池的阳极，应该与铅酸蓄电池的正极即PbO2极相连，故D错误。]
6．A　[熵增的反应利于反应的进行，由流程可知，“焙烧”过程碳酸锰首先分解为氧化锰，而此时碳酸镁没有分解，故ΔS最大的不是MgCO3，A错误；吸热反应不利于反应的自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS<0反应可以自发进行，“焙烧”过程碳酸钙分解所需的温度最高，则ΔH最大的是CaCO3，B正确；“焙烧”过程要求碳酸锰分解而碳酸镁、碳酸钙不分解，结合图像可知，“焙烧”温度应控制在622.7～913.3 K，C正确；Mn(NH3)6CO3生成碳酸锰的反应为分解反应，则操作X为加热促使Mn(NH3)6CO3分解，D正确。]
7．C　[电离常数的表达式Ka1(H3PO4)＝，随着pH增大，c(H＋)减小增大减小，图像中曲线a表示与pH的关系；Ka2(H3PO4)＝，Ka3(H3PO4)＝，在pH相等时，Ka2(H3PO4)>Ka3(H3PO4)，即，故曲线b表示与pH的关系，曲线c表示与pH的关系。A．由上述分析可知，直线b表示与pH的关系，故A正确；B．Ka1(H3PO4)＝，在图像中找(0，2.12)的点，此时c(H＋)＝1 mol·L-1，故Ka1(H3PO4)＝＝＝10-2.12，故B正确；C．在曲线b上找(0，－7.20)的点，Ka2(H3PO4)＝＝10-7.20，在曲线c上找(12.36，0)的点，Ka3(H3PO4)＝＝的平衡常数K＝，Ka2(H3PO4)×Ka3(H3PO4)＝，则K＝＝＝1019.56，故C错误；D．Y点＝＝＝，即＝，c(H＋)＝＝ mol·L-1＝10-7.24 mol·L-1，故pH＝7.24，故D正确。]
8．C　[该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热方向移动，导致NO的含量增大，根据图示可知：在压强相同时，NO的体积分数：T2＞T1，所以温度：T2＞T1，A错误；在温度不变时，增大压强，化学反应速率增大，由于压强：C＞B，所以反应速率v(C)＞v(B)，B错误；该反应中CO、NO都是反应物，二者反应转化的物质的量相同，因此若反应体系中NO的体积分数大，则其中的CO的体积分数也大，所以根据图示可知：w(A)＞w(E)，C正确；化学平衡常数只与温度有关，在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，导致化学平衡常数减小，根据选项A分析可知，温度：T2＞T1，所以化学平衡常数：K(A)＜K(G)，D错误。]
9．B　[由题干反应历程图可知，Ⅰ转化为Ⅱ、Ⅱ转化为Ⅲ、Ⅲ转化为Ⅳ的活化能分别为和27.8a kJ·mol-1，活化能越大反应速率越慢，故在Ⅰ～Ⅳ中，Ⅰ生成Ⅱ的反应为决速步，A错误；根据HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应历程图可知HCOOH中的两个H原子被解离出来形成H2，则用HCOOD代替HCOOH，得到的产物含有HD，也可能是两个HCOOD分子一起被解离出来，H和D重新结合为H2和D2，故还可能含有D2和H2，B正确；催化剂只能改变反应的活化能，从而改变反应速率，不影响化学平衡，即如将催化剂换成Rh，反应的焓变及平衡产率不变，C错误；由题干反应历程图可知，HCOOH在催化剂Pd表面脱氢反应的焓变为－14.1a kJ·mol-1，D错误。]
10．C　[向NH4F溶液中滴加NaOH溶液，随着pH增大，c(H＋)减小，c(OH－)增大，＝＝，则Ⅰ线代表lg，Ⅱ线代表。A．由分析可知，Ⅰ线代表lg，A正确；B．Ⅰ线和Ⅱ线交点横坐标为6.6可得＝＝＝，则＝，解得Kb＝10-5.3，横轴交点说明＝1，则＝＝1，c(OH－)＝10-5.3mol·L-1，pH＝8.7，B正确；C．Ka(HF)＝10-4.5，F－的水解平衡常数Kh＝＝＝的水解平衡常数Kh＝＝＝10-8.7，NH4F溶液显酸性，加水稀释过程中氢离子浓度减小，pH逐渐增大，C错误；D．NH4F溶液中存在：电荷守恒)＋c(H＋)＝c(F－)＋c(OH－)①，元素守恒＋c(NH3·H2O)＝c(F－)＋c(HF)②，2×②－①得＋c(OH－)＋2c(NH3·H2O)＝c(H＋)＋c(F－)＋2c(HF)，D正确。]
11．C　[由已知得Ka1＝＝10-2.12、Ka2＝＝10-7.20、Ka3＝＝10-12.36。A．M点pH＝4.5，由Ka2＝＝10-7.20 ＝＝＝10-2.70，A错误；B．N点为第二次滴定终点，主要溶质为Na2HPO4，Na＋最多，其次为，N点的pH＝9.1，
Ka2Ka3＝＝ ＝＝＝，故，B错误；C．N点为第二次滴定终点，溶质为Na2HPO4，可得×36×10-3L＝50×10-3L×c×2，c＝0.36 mol·L-1，C正确；D．pH＝7时，c(H＋)＝c(OH－)，电荷守恒c(Na＋)＝，D错误。]
12．C　[由曲线A上CH3OOCCH2OH选择性为50%时，曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性恰好为50%，曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性随温度变化，A错误；两反应均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，190～198 ℃范围内，温度升高，(COOCH3)2的平衡转化率减小，B错误； 190～198 ℃范围内，温度升高，反应Ⅱ：(COOCH3)2(g)＋4H2(g) HOCH2CH2OH(g)＋2CH3OH(g)　ΔH2＜0的选择性增大，升高温度，对于放热反应，平衡逆向移动 ，每减少2 mol CH3OH，只减少1 mol HOCH2CH2OH，HOCH2CH2OH减小的幅度小于CH3OH，逐渐减小，C正确；192 ℃时，其他条件一定，加快气体的流速，反应物(COOCH3)2转化率降低，D错误。]
13．解析：(1)①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心及棱心的磷原子个数为8×＋2×＋8×＝4，位于体内的钼原子个数为4，催化剂的化学式为MoP，则制备催化剂的反应为二氧化钼与(NH4)2HPO4混合物与氢气高温下反应生成磷化钼、氨和水，反应的化学方程式为2MoO2＋2(NH4)2HPO4＋9H22MoP＋4NH3＋12H2O。
②由题意可知，电解时，与电源正极相连的电极b是电解池的阳极，碱性条件下甲醛在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子、氢气和水，电极反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，电极a是阴极，水得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，由得失电子守恒可知，电解过程中生成1 mol氢气时，阴、阳两极生成氢气的物质的量都为0.5 mol，则通过阴离子交换膜由阴极区进入阳极区的氢氧根离子的物质的量为0.5 mol×2＝1 mol。
(2)①由反应的机理可知，氢分子中的两个氢原子一个来自水分子，一个来自甲醛分子，若将甲醛中的氢原子用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为HD。
②氧化铝能与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠，若氢氧化钠溶液浓度过大，氢氧化钠溶液溶解载体氧化铝，使纳米银颗粒发生团聚，催化活性下降，导致氢气的产生迅速减慢。
(3)①A．由化学方程式可知，v逆(NO)＝2v正(N2)时正、逆反应速率相等，故错误；B．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正、逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；C．该反应是气体体积减小的反应，反应中容器内压强减小，则容器内压强保持不变说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；D．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应是气体体积减小的反应，反应中混合气体的平均相对分子质量增大，则混合气体的平均相对分子质量不再变化说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确。
②设起始氢气和一氧化氮的浓度都为1 mol·L-1，由题意可知，起始反应速率v0＝k×1m×12＝k，氢气转化率为50%时，氢气和一氧化氮的浓度都为×50%＝0.5 mol·L-1，则反应速率v＝k×0.5m×0.52＝0.125v0＝0.125k，解得m＝1；由lg＝－可知，若T2>T1，活化能越大，升高温度时，－越大，则lg越大，速率常数k2大于k1，所以速率常数增大的倍数越大。
答案：(每空2分)(1)①2MoO2＋2(NH4)2HPO4＋9H22MoP＋4NH3＋12H2O　②2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O　1　(2)①HD　②NaOH溶液溶解载体Al2O3，使纳米Ag颗粒发生团聚，催化活性下降　(3)①CD　②1　越大专题4　反应变化与规律
(总分：48分)
一、选择题：本题共12小题，共32分。第1～8题每小题2分，第9～12题每小题4分，每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2024·聊城二模)我国科学家研发出一种新型双温催化剂，该催化剂催化N2和H2合成NH3(反应体系温度为495 ℃)的原理如图所示，下列分析错误的是(　　)
[A]“热Fe”上的变化属于吸热、熵增的变化
[B]“热Fe”有利于N2快速转化为N
[C]“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
[D]该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾
2．(2024·大庆二模)Ti－H－Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中Ti－H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃。吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法错误的是(　　)
[A]①②③在高温区发生，在高温区增加了活化分子百分数
[B]该历程中能量变化最大的是2.46 eV，过程为N2的吸附过程
[C]④⑤在低温区发生，在低温区提高了氨的产率和生产速率
[D]使用Ti－H－Fe双温区催化合成氨，降低了合成氨反应的活化能
3．(2024·长郡中学二模)某小组同学利用如下实验探究平衡移动原理。
实验1：
实验2：
已知：
ⅰ．[Co(H2O)6]2+＋4Cl－ [CoCl4]2-＋6H2O　ΔH
ⅱ．ZnCl2溶液为无色。
下列说法正确的是(　　)
[A]等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-中σ键数之比为3∶2
[B]结合实验可知反应ΔH<0
[C]②过程加水，溶液变红，说明平衡逆向移动，[Co(H2O)6]2+的浓度增大
[D]③过程加入ZnCl2，溶液变红，推测Zn2+与Cl－形成了配合物
4．(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
[A]析氢反应发生在IrOx Ti电极上
[B]Cl－从Cu电极迁移到IrOx Ti电极
[C]阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
[D]每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
5．(2024·大庆二模)研究发现，以非晶态Ni(Ⅲ)基硫化物为催化剂，能有效催化OER(析氧反应)和UOR(尿素氧化反应)，从而降低电解水制氢气过程中的能耗，其工作原理和反应机理如图所示：
下列说法正确的是(　　)
[A]产生5.6 L O2，电路中转移的电子数为2NA
[B]电极A的反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，电极A附近溶液的碱性增强
[C]UOR分两步进行，其中没有非极性键的形成或断裂
[D]若将光伏电池改为铅酸蓄电池，电解过程中电极B应连接铅酸蓄电池的Pb极
6．从菱锰矿(主要成分为MCO3，M为Mn、Mg或Ca)提取MnCO3的转化关系如下：
已知MCO3(s)===MO(s)＋CO2(g)　ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG T关系如图。下列说法错误的是(　　)
[A]“焙烧”过程ΔS最大的是MgCO3
[B]“焙烧”过程ΔH最大的是CaCO3
[C]“焙烧”温度应控制在622.7～913.3 K
[D]“操作X”为加热
7．(2024·长春二模)常温下，用NaOH溶液滴定磷酸的稀溶液，溶液的pH与lg β关系如图所示，β为、或。下列说法错误的是(　　)
[A]直线b表示与pH的关系
[B]Ka1(H3PO4)＝10-2.12
[C]的平衡常数为109.32
[D]Y点溶液的pH＝7.24
8．汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入10 mol CO和8 mol NO发生反应2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＜0，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图。下列说法正确的是(　　)
[A]温度：T2＜T1
[B]反应速率：v(C)＜v(B)
[C]CO的体积分数：w(A)＞w(E)
[D]平衡常数：K(A)＞K(G)
9．甲酸脱氢可以生成二氧化碳，甲酸在催化剂Pd表面脱氢的反应历程与相对能量的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A]在Ⅰ～Ⅳ中，Ⅲ生成Ⅳ的反应为决速步
[B]用HCOOD代替HCOOH反应，产物可能含有HD、D2和H2
[C]如将催化剂换成Rh，反应的焓变及平衡产率增大
[D]HCOOH在催化剂Pd表面脱氢反应的焓变为14.1a kJ·mol-1
10．(2024·辽宁实验中学二模)常温下，向NH4F溶液中滴加NaOH溶液，混合溶液中lgX[X表示或]随pH变化如图，已知Ka(HF)＝10-4.5，Ⅰ线和Ⅱ线交点横坐标为6.6，下列说法错误的是(　　)
[A]Ⅰ线代表lg
[B]Ⅱ线和横轴交点坐标为(8.7，0)
[C]NH4F溶液加水稀释过程中pH逐渐减小
[D]NH4F溶液中存在：＋c(OH－)＋2c(NH3·H2O)＝c(H＋)＋c(F－)＋2c(HF)
11．(2024·赣州二模)常温下，用1.00 mol·L-1的NaOH溶液滴定未知浓度的50.00 mL磷酸溶液，只有两次pH突变，如图所示。磷酸的Ka1、Ka2、Ka3分别为10-2.12、10-7.20、10-12.36。下列说法正确的是(　　)
[A]M点，生成物、各占50%
[B]N点
[C]磷酸物质的量浓度为0.36 mol·L-1
[D]pH＝7时，c(Na＋)＝
12．草酸二甲酯[(COOCH3)2]催化加氢制乙二醇的反应体系中，发生的主要反应为
反应Ⅰ：(COOCH3)2(g)＋2H2(g) CH3OOCCH2OH(g)＋CH3OH(g)　ΔH1＜0
反应Ⅱ：(COOCH3)2(g)＋4H2(g) HOCH2CH2OH(g)＋2CH3OH(g)　ΔH2＜0
压强一定的条件下，将(COOCH3)2、H2按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管，测得(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH的选择性
(×100%)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A]曲线B表示HOCH2CH2OH的选择性随温度变化
[B]190～198 ℃范围内，温度升高，(COOCH3)2的平衡转化率增大
[C]190～198 ℃范围内，温度升高，逐渐减小
[D]192 ℃时，其他条件一定，加快气体的流速可以提高(COOCH3)2转化率
二、非选择题：本题共1小题，共16分。
13．(16分)(2024·南昌二模)甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
(1)HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得H2与HCOONa(如图所示)，其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物(晶胞结构如图所示)作催化剂。
①催化剂可由MoO2与(NH4)2HPO4混合物与H2高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变)，该反应的化学方程式为_______________________________________
_____________________________________________________________________。
②电解时，电极b上同时产生H2与HCOO－的物质的量之比为1∶2，则电极b上的电极反应式为_____________________________________________________，
此种情况下，电解过程中每产生1 mol H2，通过阴离子交换膜的OH－为________mol。
(2)HCHO水化释氧45 ℃时，碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为H2，反应的机理如图所示：
使用时将纳米Ag颗粒负载在Al2O3表面以防止纳米Ag团聚，其他条件不变，反应相同时间，NaOH溶液的浓度对氢气产生快慢的影响如图所示：
①若将甲醛中的氢原子用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为____(填化学式)。
②若NaOH溶液的浓度过大，H2的产生迅速减慢的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)氢气在化学工业中应用广泛，一定条件下，在某恒容密闭容器中，按投料比n(H2)∶n(NO)＝1发生如下反应：2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)。
①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是________(填字母)。
A．2v逆(NO)＝v正(N2)
B．混合气体的密度不再变化
C．容器内总压强不再变化
D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
②研究表明该反应速率方程式为v＝kcm(H2)c2(NO)，其中k为速率常数。与温度、活化能有关，若投料比n(H2)∶n(NO)＝1，T1时的初始速率为v0，当H2转化率为50%时，反应速率为，由此可知m＝________；设此时反应的活化能为Ea，不同温度T1、T2条件下对应的速率常数分别为k1、k2，存在关系：lg＝－(R为常数)，据此推测：升高一定温度，活化能越大，速率常数增大倍数________(填“越大”“越小”或“不变”)。

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