催化剂知识点

催化剂：在反应过程中能加快反应速率，降低活化能，使活化分子数增多，活化分子百分数增多,但在反应前后量保持不变。

催化剂知识点题库

飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，不易沉降。它与空气中的SO₂和O₂接触时，SO₂会部分转化为SO₃ ，使空气的酸度增加，环境污染更为严重。其中飘尘所起的作用可能是（　　）

A . 氧化剂 B . 还原剂 C . 催化剂 D . 载体

Ⅰ．某学校研究性学习小组开展“不同条件对化学反应速率影响的探究”课题，选用4mL 0.01mol•L^﹣1KMnO₄溶液与2mL 0.1mol•L^﹣1 H₂C₂O₄溶液进行实验，改变条件如下：

组别	10%硫酸的体积（mL）	温度/℃	其他物质
Ⅰ	2mL	20
Ⅱ	2mL	20	10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ	2mL	20
Ⅳ	2mL	20	1mL蒸馏水

（1）如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验（用I﹣IV表示，下同）；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验

（2）对比实验I和IV，可以研究对化学反应速率的影响，实验IV中加入1mL蒸馏水的目的是

下列关于催化剂的说法，不正确的是（）

A . 催化剂不能使不起反应的物质发生反应 B . 催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变 C . 催化剂能改变化学反应速率 D . 任何化学反应，都需要催化剂

工业上制硫酸的主要反应之一为2SO₂(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2SO₂(g)，反应过程中能量的变化如图所示。

（1）由图可知该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”) 反应。
（2）向反应体系中加入催化剂后，图中E₁(填“增大”“或“减小”或“不变”，下同)，E₃。
（3）已知:2H₂S(g)+O₂(g)=2S(s)+2H₂O(g) ΔH=-442.4kJ/mol
S(s)+O₂(g)=SO₂(g) ΔH=-297.0 kJ/mol 。
若H₂S(g)与O₂(g)反应产生SO₂(g)和H₂O(g)，则消耗0.5mol H₂S时，反应中转移的电子总数为(用N_A 表示阿伏加德罗常数的数值)，放出的热量为kJ。

化学变化中伴随着能量的转化，在理论研究和生产生活中有很重要的作用。

（1） Ⅰ．催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。

人们常用催化剂来选择反应进行的方向．图1所示为一定条件下1 mol CH₃OH 与O₂发生反应时．生成CO、CO₂或HCHO的能量变化图[反应物O₂(g)和生成物H₂O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH₃OH与O₂反应主要生成（填“CO”、“CO₂”或“HCHO”）；2HCHO(g)+O₂(g)=2CO(g)+2H₂O(g) △H=。
（2） Ⅱ．第三代混合动力车，可以用电动机，内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力,降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。
混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油（以辛烷C₈H₁₈计）和氧气充分反应，生成1 mol 水蒸气放热550kJ；若1 g水蒸气转化为液态水放热2.5kJ，则辛烷燃烧热的热化学方程式为。
（3）混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为： H₂+2NiOOH $\text{[math]}$ 2Ni(OH)₂。
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时．乙电极周围溶液的pH（填“增大”,“减小”或“不变”），该电极的电极反应式为。
（4）远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学有腐蚀中的腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的（填“正”或“负”）极相连。
（5） Ⅲ．A,B,C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如表所示：

阳离子

Ag^＋ Na^＋

阴离子

NO₃^－ SO₄²^－ Cl^－

如图1所示的装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液。电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了27克。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如图2所示。据此回答下列问题：

M为电源的极(填写“正”或“负”)，甲为(填写化学式)。
（6）计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积。
（7）写出乙烧杯中的电解池反应。
（8）若电解后甲溶液的体积为25 L，则该溶液的pH为。
（9）要使丙恢复到原来的状态，应加入g。(填写化学式)

某反应的反应过程中的能量变化如图所示（图中E₁表示正反应的活化能，E₂表示逆反应的活化能），下列有关叙述中正确的是（）

图片_x0020_100001

A . 该反应为放热反应 B . 催化剂能改变该反应的焓变ΔH C . 上图可表示由KClO₃受热分解的能量变化 D . 催化剂能改变该反应的正反应的活化能而对逆反应的活化能无影响

为比较Fe³^＋和Cu²^＋对H₂O₂分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题。

图片_x0020_100026 　图片_x0020_100027

（1）定性分析：如图甲可通过观察，定性比较得出结论。有同学提出将FeCl₃改为Fe₂(SO₄)₃更为合理，其理由是。
（2）定量分析：如图乙所示，实验时均以生成20mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。图中仪器A的名称为，实验中需要测量的数据是，为了减少实验误差，反应前后量气管两边液面的高度应保持一致，则在反应后应采取的操作方法是。

烟气(主要污染物SO₂、NO、NO₂)的大量排放造成严重的大气污染，国内较新研究成果是采用以尿素为还原剂的脱硫脱硝一体化技术。

（1）脱硫总反应：2SO₂(g)+2CO(NH₂)₂(aq)+4H₂O(l)+O₂(g)=2(NH₄)SO₄(aq)+ 2CO₂(g)，已知该反应能自发进行，则条件是(填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
（2）电解稀硫酸制备O₃(原理如图)，则产生O₃的电极反应式为。
（3）室温下，往恒容的反应器中加入固定物质的量的SO₂和NO，通入O₃充分混合。反应相同时间后，各组分的物质的量随n(O₃)：n(NO)的变化如图。臭氧量对反应SO₂(g)+O₂(g)= SO₃(g)+O₂(g)的影响不大，试用过渡态理论解释可能原因。
（4）通过控制变量法研究脱除效率的影响因素得到数据如图所示，下列说法正确的是_______。

A . 烟气在尿素溶液中的反应：v(脱硫) <v(脱硝) B . 尿素溶液pH的变化对脱硝效率的影响大于对脱硫效率的影响 C . 强酸性条件下不利于尿素对氮氧化物的脱除 D . pH=7的尿素溶液脱硫效果最佳
（5）尿素的制备：2NH₃(g)+ CO₂(g) $\text{[math]}$ CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g) ∆H<0。一定条件下，往10 L恒容密闭容器中充入2 molNH₃和1 molCO₂。
①该反应10 min后达到平衡，测得容器中气体密度为4.8g/L，平衡常数K=。

②如图是该条件下，系统中尿素的物质的量随反应时间的变化趋势，当反应时间达到3min时，迅速将体系升温，请在图中画出3-10min内容器中尿素的物质的量的变化趋势曲线。

利用CO₂和H₂在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO₂(g) + 3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) + H₂O(g) ∆H₁＝－58kJ•mol^－¹。下列说法错误的是（）

A . 催化剂参与了反应，不能改变∆H B . 催化剂能增大k_正和k_逆，但二者增大倍数不同 C . 升高温度，CO₂和H₂转化率均降低 D . 增大压强提高了甲醇产率，对化学平衡常数无影响

研究减少CO₂排放是一项重要课题。CO₂经催化加氢可以生成多种低碳有机物，如反应类型①：Ⅰ.CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH₁=-49.5kJ·mol^-¹

Ⅱ.CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)ΔH₂=+40.9kJ·mol^-¹

Ⅲ.CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)ΔH₃

回答下列问题：

（1）反应III的∆H₃为。
（2）在绝热恒容的密闭容器中，将CO₂和H₂按物质的量之比1：3投料发生反应I，下列不能说明反应已达平衡的是___(填序号)。

A . 体系的温度保持不变 B . CO₂和H₂的转化率相等 C . 单位时间内体系中减少3molH₂的同时有1molH₂O增加 D . 合成CH₃OH的反应限度达到最大
（3）如图为一定比例的CO₂+H₂、CO+H₂、CO/CO₂+H₂条件下甲醇生成速率与温度的关系。490K时，根据曲线a、c可判断合成甲醇的反应机理是__。(填“A”或“B”)

A . CO $\text{[math]}$ CO₂ $\text{[math]}$ CH₃OH+H₂O B . CO₂ $\text{[math]}$ CO $\text{[math]}$ CH₃OH
反应类型②：

Ⅰ.2CO₂(g)+2H₂O(l) $\text{[math]}$ CH₂=CH₂(g)+3O₂(g)

Ⅱ.CH₂=CH₂(g)+H₂O(l)=C₂H₅OH(l)

Ⅲ.2CO₂(g)+6H₂(g) $\text{[math]}$ CH₂=CH₂(g)+4H₂O(g)
（4） CO₂和水反应乙烯的反应中，当反应达到平衡时，若减小压强，则CO₂的转化率(填“增大”“减小”或“不变”)。
（5）反应Ⅲ，在某铁系催化剂催化下，温度、氢碳比[ $\text{[math]}$ =x]对CO₂平衡转化率的影响以及温度对催化效率影响如图所示。

①下列有关说法正确的是(填字母)。

A.反应Ⅲ是一个放热反应

B.增大氢碳比，可以提高H₂的平衡转化率

C.温度低于300℃时，随温度升高乙烯的平衡产率增大

D.平衡常数：K(N)<K(M)

②在总压为2.1MPa的恒压条件下，M点时，CO₂的平衡转化率为 $\text{[math]}$ ，则该条件下用平衡体系中各气体分压表示的平衡常数(K_p)的计算式(只需列式)为K_p=(各气体分压=平衡体系中各气体的体积分数×总压)。
（6）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C₃H₆、C₃H₈、C₄H₈等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当。

低碳经济已成为一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是一个重要研究方向，既可变废为宝，又可减少碳的排放。工业上可用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 制备被誉为“21世纪的清洁燃料”二甲醚 $\text{[math]}$ ：如在 $\text{[math]}$ 时，在密闭容器中将炼焦中的 $\text{[math]}$ 转化为二甲醚，其相关反应为：

主反应： $\text{[math]}$

副反应： $\text{[math]}$

请回答下列问题：

（1）已知：① $\text{[math]}$
② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

则主反应的 $\text{[math]}$ 。

（2）在一定温度下某恒容密闭容器中按 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的浓度比为 $\text{[math]}$ 投料进行反应，测得不同时间段部分物质的浓度如表。

时间(min)

浓度 $\text{[math]}$

$\text{[math]}$

1.00

0.68

0.40

0.30

$\text{[math]}$

0.05

0.08

0.10

①下列情况不能说明主反应达到平衡状态的是(填字母)

a.混合气体的平均摩尔质量不再改变 b. $\text{[math]}$ 不再改变

c. $\text{[math]}$ 的体积分数不再改变 d. $\text{[math]}$

②10~30min内， $\text{[math]}$ 。

③根据以上数据计算主反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (列式，代入数据，不计算结果)。

（3）欲提高 $\text{[math]}$ 产率，控制生产的关键因素是。
（4）对于副反应，温度对 $\text{[math]}$ 的转化率及催化剂的效率影响如图。下列说法正确的是___________。

A . 温度低于 250℃ 时，随温度升高甲醇的产率一定减小 B . 其他条件不变，若不使用催化剂，则 250℃ 时 $\text{[math]}$ 的转化率可能位于 $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ 点时平衡常数比N点时平衡常数小 D . 实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高 $\text{[math]}$ 的转化率

甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的化工产品，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。回答下列问题：

（1）一定条件下1molCH₃OH与O₂发生反应时，生成CO、CO₂或HCHO的能量变化如图1所示。其中，反应物O₂(g)和生成物H₂O(g)略去。则HCHO(g)与O₂(g)反应生成CO(g)的热化学方程式为。
（2）在恒容密闭容器中利用合成气(主要成分为CO₂和含有少量CO的H₂)合成甲醇，发生的主反应为CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)。在 $\text{[math]}$ 分别为1：a和1：1.5a两种投料比时，CO₂的平衡转化率随温度变化的曲线如图2所示，则投料比为1：1.5a时，对应的曲线是(填①或②)；图中m、n、z三点平衡常数K_m、K_n、K_z的大小关系是； $\text{[math]}$ 的数值，m点比n点(填“大”或“小”)。

（3）在催化剂Cu/ZnO存在下，CO₂和H₂可发生如下反应：

ICO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)△H₁<0；

IICO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)△H₂>0。

控制CO₂和H₂初始投料比为5：11，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：

T(K)	催化剂	CO₂转化率(%)	甲醇选择性(%)
543	Cu/ZnO纳米棒	12.3	42.3
543	Cu/ZnO纳米片	10.9	72.7
553	Cu/ZnO纳米棒	15.3	39.1
553	Cu/ZnO纳米片	12.0	71.6

[备注]甲醇选择性为转化的CO₂中生成甲醇的百分比。

表中实验数据表明，在相同温度下，不同的催化剂对CO₂转化成CH₃OH的选择性有显著的影响，其原因是。

（4）铜系催化剂对反应2CH₃OH(g) $\text{[math]}$ HCOOCH₃(g)+2H₂(g)具有较高的活性。在583K下，将amol甲醇置于bL恒容密闭容器中，经过tmin到达平衡，气体压强为P₀Pa，且P_氢气=P_甲醇，此过程中的平均反应速率v(HCOOCH₃)=，用气体分压表示的平衡常数K_p=；相同温度下，将amol甲醇置于bL恒压密闭容器中，反应到达平衡时P_氢气P_甲醇(填“>”，“=”或“<”)。

如图是PdCl₂、CuCl₂催化下的烯烃的氧化反应，L是配体或溶剂。下列说法正确的是（）

A . 加入CuCl₂之后再通入O₂ ，目的是使催化剂再生 B . 该过程原子利用率100%，且原料、催化剂、溶剂和试剂产物均无毒无害 C . 过程中元素Pd、Cu、O和C等元素发生过化合价变化 D .

和

(二者R相同)中的 $\text{[math]}$ 键数目相等

为探究硫酸铜的量对Fe与稀硫酸反应生成氢气速率的影响，某同学设计了如下一系列实验。表中所给的混合溶液分别加入到5个盛有过量铁粉的反应瓶中，收集产生的气体，记录均获得相同体积的气体所需时间。下列说法正确的是（）

实验混合溶液	A	B	C	D	E
4mol•L^-1H₂SO₄	20	V₁	V₂	V₃	V₄
饱和CuSO₄溶液/mL	0	0.5	2.5	V₅	15
H₂O/mL	V₆	V₇	V₈	8	0
时间/s	T₁	T₂	T₃	T₄	T₅

A . V₄=20，V₈=15 B . T₅可能大于T₄ C . CuSO₄溶液可以加快反应速率的原因可能是SO $\text{[math]}$ 的催化作用 D . 加入饱和Na₂SO₄溶液可以起到与硫酸铜相同的加速作用

碳量子点是种新型碳纳米材料，我国化学家研究的一种新型复微合光催化剂[碳量子点/氮化碳(纳米复合物)]可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是（）

A . 总反应为 $\text{[math]}$ B . 水分解过程中，H₂O₂作催化剂 C . 复合光催化剂中两种纳米材料均属于共价化合物 D . 若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定是吸热反应

某兴趣小组将下表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量 $\text{[math]}$ 粒的反应瓶中，以研究硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响。下列判断错误的是（）

实验组别混合溶液	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	30	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
饱和 $\text{[math]}$ 溶液/ $\text{[math]}$	0	0.5	2.5	5	$\text{[math]}$	20
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	10	0

A . $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ B . 本实验利用了控制变量思想，变量为 $\text{[math]}$ 浓度 C . 反应一段时间后，实验 $\text{[math]}$ 的金属表面可能呈现红色 D . 该小组的实验结论是硫酸铜对稀硫酸与锌反应生成氢气有催化作用

水煤气变换 $\text{[math]}$ 。721 ℃时，在 1 L刚性容器中将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 混合，采用适当催化剂进行反应，测得 $\text{[math]}$ 随时间变化的曲线如a所示。下列叙述错误的是（）

A . 曲线a也可代表 $\text{[math]}$ 的变化 B . 平衡后再充入一定量 $\text{[math]}$ ，平衡右移且 $\text{[math]}$ 比原平衡大 C . $\text{[math]}$ 内，用 $\text{[math]}$ 来表示的反应速率 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ D . 721℃时，该反应的平衡常数为 $\text{[math]}$

将二氧化碳加氢制甲醇可以实现碳减排。其主反应为：

I：CO₂(g) + 3H₂(g) ⇌ CH₃OH(g) + H₂O(g) ΔH=-49kJ/mol

在较高温度时可发生副反应：

II：CO₂(g) + H₂(g) ⇌CO(g) +H₂O(g) ΔH=+41 kJ/mol

（1） ①写出反应 I 的平衡常数表达式。
②为提高主反应 I 中 CO₂的平衡转化率 $\text{[math]}$ ，可以采取的措施是 (填字母序号)
a．升高温度 b．增大反应的压强 c．增大投料比
（2）反应过程中，副反应生成的 CO 也可以与 H₂ 反应生成甲醇，请写出该反应的热化学方程式
（3）在密闭容器中充入 3mol 氢气和 1mol 二氧化碳，在相同时间内测得不同实验温度下混合气体中甲醇的体积分数(CH₃OH)与温度的关系如图所示：
①甲醇的生成速率：v_av_b(填“＞”“=”或“＜”)
②温度高于 t₁ 时，甲醇的体积分数随温度升高而减小的原因是。

（4）下表是其它条件相同时，不同催化剂成分对甲醇产率及催化选择性的数据。

组成/单位催化剂	CuO	ZnO	Al₂O₃	ZrO₂	MnO	CH₃OH 产率	选择性
组成/单位催化剂	wt%	wt%	wt%	wt%	wt%	g·(kg-催化剂)^-1·h^-1	%
催化剂 I	65.8	26.3	7.9	0	0	78	40
催化剂 II	62.4	25	0	12.6	0	96	88
催化剂 III	65.8	26.6	0	3.6	4	88	100
催化剂 IV	65.8	26.6	0	5.6	2	138	91

说明： wt%为质量百分数单位。

由上表数据，可以得到的结论是(填字母序号)。

a．催化剂的组成会影响单位时间内所获得的产品质量

b．催化剂的组成会影响反应的限度

c．其它条件相同时，催化剂中 MnO 对甲醇选择性的影响大于 ZrO₂

已知反应CO(g) + 2H₂(g) ⇌ CH₃OH(g)的能量情况如图所示，曲线І和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是（）

A . 该反应的ΔH=-491kJ‧mol^-1 B . 加入催化剂，加快反应速率，该反应的ΔH变小 C . 无论是否使用催化剂，反应物的总能量都大于生成物的总能量 D . 如果该反应生成液态CH₃OH，则ΔH增大

制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图(其中Ph-代表苯基)。下列说法错误的是（）

A . 可以用苯甲醛和甲醇为原料制备苯甲酸甲酯 B . 反应过程涉及氧化反应 C . 化合物3和4互为同分异构体 D . 化合物1直接催化反应的进行

阳离子	Ag^＋ Na^＋
阴离子	NO₃^－ SO₄²^－ Cl^－

催化剂 知识点

催化剂 知识点题库

催化剂知识点

催化剂知识点题库