2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)反應(yīng)式設(shè)計(jì)與機(jī)理解析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、請根據(jù)黃鐵礦（主要成分為FeS?）在氧氣中氧化焙燒制備硫酸亞鐵的過程，書寫總化學(xué)反應(yīng)方程式，并配平。二、以氧化鋁（Al?O?）為原料，通過電解熔融氧化物法制取金屬鋁。請寫出該核心反應(yīng)的化學(xué)方程式，并簡述鋁離子在電解過程中的還原機(jī)理。三、工業(yè)上利用CO在高溫下還原氧化鐵（Fe?O?）制備鐵。請寫出該還原反應(yīng)的總化學(xué)方程式，并指出此反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，簡要說明理由。四、在合成氨工業(yè)中，氮?dú)猓∟?）與氫氣（H?）在催化劑作用下合成氨氣（NH?）。請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式（假設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行），并簡述影響該反應(yīng)平衡移動(dòng)的因素（至少列舉三點(diǎn)）。五、請?jiān)O(shè)計(jì)一條合成路線，以乙烷（C?H?）為起始原料，通過有機(jī)化學(xué)反應(yīng)合成乙酸（CH?COOH）。要求寫出關(guān)鍵步驟的化學(xué)方程式，并簡要說明每步反應(yīng)類型。六、在以甲烷（CH?）為燃料的生氣過程中，甲烷與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳。請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式，并分析該反應(yīng)可能存在的副反應(yīng)及其對主反應(yīng)的影響。七、對于氣相催化氧化反應(yīng)SO?→SO?，請簡述該反應(yīng)可能的反應(yīng)機(jī)理（例如，以V?O?為催化劑的情況），并說明催化劑在其中發(fā)揮的作用。八、在濕法煉銅過程中，浸出液中的銅離子（Cu2?）通過電解沉積的方式回收金屬銅。請寫出陽極和陰極的電極反應(yīng)式，并簡述影響銅沉積速率的因素。九、請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，用于探究影響碳酸鈣（CaCO?）在鹽酸（HCl）中反應(yīng)速率的因素。要求說明至少三種可探究的因素，并簡述如何通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)來比較這些因素對反應(yīng)速率的影響。十、設(shè)想一種利用工業(yè)副產(chǎn)硫化氫（H?S）氣體制備單質(zhì)硫的方法，請簡述該方法的化學(xué)反應(yīng)原理，并寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。試卷答案一、4FeS?+11O?→2Fe?O?+8SO?*解析思路：*本題考查化學(xué)方程式的配平。根據(jù)反應(yīng)物FeS?和O?，生成物Fe?O?和SO?，先確定各元素的配平系數(shù)。鐵原子在反應(yīng)物中有4個(gè)，在生成物Fe?O?中有2個(gè)×2=4個(gè)，鐵已配平。硫原子在反應(yīng)物中有4個(gè)，在生成物SO?中有8個(gè)，所以硫的系數(shù)應(yīng)為4÷2=2。氧原子在反應(yīng)物中有11×2=22個(gè)，在生成物中有Fe?O?中3×2=6個(gè)，SO?中2×8=16個(gè)，總共6+16=22個(gè)，氧已配平。最終配平方程式為4FeS?+11O?→2Fe?O?+8SO?。二、2Al?O?--(電解,熔融)-->4Al+3O?↑*解析思路：*本題考查熔融氧化物電解制金屬的反應(yīng)方程式書寫和機(jī)理分析。Al?O?在熔融狀態(tài)下電解，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧離子失去電子生成氧氣；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，鋁離子得到電子生成金屬鋁。根據(jù)電荷守恒和原子守恒配平總方程式。機(jī)理方面，陽極氧離子(O2?)失去電子(O2?-3e?→?O?↑)，陰極鋁離子(Al3?)得到電子(Al3?+3e?→Al)。三、Fe?O?+3CO→2Fe+3CO?*解析思路：*本題考查化學(xué)方程式書寫和反應(yīng)熱效應(yīng)判斷。CO作為還原劑，將Fe?O?中的鐵還原為單質(zhì)鐵，自身被氧化為CO?。根據(jù)反應(yīng)物Fe?O?和CO，生成物Fe和CO?，配平方程式。該反應(yīng)是工業(yè)上重要的放熱還原反應(yīng)，屬于碳的氣化反應(yīng)，可以基于熱力學(xué)數(shù)據(jù)或常識(shí)判斷為放熱。四、N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH<0*解析思路：*本題考查熱化學(xué)方程式書寫和勒夏特列原理應(yīng)用。合成氨反應(yīng)為放熱（ΔH<0）的可逆反應(yīng)。熱化學(xué)方程式需注明物質(zhì)狀態(tài)和反應(yīng)熱。影響平衡移動(dòng)的因素包括：增大壓強(qiáng)（平衡向氣體分子數(shù)少的一方移動(dòng)，即正向移動(dòng)）、升高溫度（平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)）、增大H?或N?濃度（平衡向正向移動(dòng)）、使用催化劑（改變反應(yīng)速率，不移動(dòng)平衡）、分離NH?（平衡向正向移動(dòng)）。五、1.C?H?+H?O(g)--(催化劑,高溫)-->C?H?OH2.2C?H?OH+O?(g)--(燃燒)-->2CH?CHO+2H?O3.2CH?CHO+O?(g)--(催化劑)-->2CH?COOH*解析思路：*本題考查有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)。以乙烷為起始原料合成乙酸。思路一：乙烷氧化可生成乙醛，乙醛再氧化生成乙酸。思路二：乙烷水蒸氣轉(zhuǎn)化生成乙烯，乙烯水合生成乙醇，乙醇氧化生成乙醛，乙醛再氧化生成乙酸。題目要求總步數(shù)可能較少，選擇乙烷直接氧化為乙醛再氧化為乙酸路線。步驟1為加氫反應(yīng)（非典型，此處視為脫水或直接氧化生成醇，但更常見的是生成乙烯再水合），步驟2為氧化反應(yīng)，步驟3為氧化反應(yīng)。六、CH?+H?O(g)→CO+3H?*解析思路：*本題考查化學(xué)反應(yīng)方程式書寫和副反應(yīng)分析。甲烷與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳是生氣過程的主反應(yīng)?？赡艿母狈磻?yīng)包括：水煤氣變換反應(yīng)（CO+H?O(g)?CO?+H?），甲烷的深度氧化（如CH?+H?O(g)→CO?+4H?或2CH?+O?→2CO+4H?）。這些副反應(yīng)會(huì)消耗原料甲烷和水蒸氣，降低目標(biāo)產(chǎn)物氫氣的選擇性。七、*機(jī)理示例（V?O?催化）：*1.SO?+V?O?→SO?+VOSO?2.VOSO?+H?O→VO2?+SO?2?+2H?3.SO?+VO2?+2H?→SO?2?+V3?+2H?O4.V3?+V?O?→2VO2?(循環(huán)往復(fù))*解析思路：*本題考查反應(yīng)機(jī)理分析。催化氧化反應(yīng)機(jī)理通常涉及催化劑與反應(yīng)物之間的中間體形成和循環(huán)。以V?O?為例，V?O?首先吸附并氧化SO?生成SO?，同時(shí)自身被還原成VOSO?。VOSO?在水中解離或與水反應(yīng)生成可溶性的VO2?。VO2?再與SO?和H?反應(yīng)生成SO?2?和V3?。V3?再與V?O?反應(yīng)，再生出VO2?，完成催化循環(huán)。催化劑的作用是提供活性位點(diǎn)，降低反應(yīng)活化能，改變反應(yīng)路徑。八、陽極：Cu→Cu2?+2e?陰極：Cu2?+2e?→Cu*解析思路：*本題考查電解過程中的電極反應(yīng)式書寫。電解沉積法制取銅時(shí)，陽極是粗銅，銅失去電子形成銅離子進(jìn)入溶液（或粗銅中雜質(zhì)金屬失去電子）。陰極是純銅板，溶液中的銅離子得到電子沉積在純銅板上。根據(jù)電化學(xué)原理書寫電極反應(yīng)。九、*實(shí)驗(yàn)方案示例：*1.探究濃度影響：取相同質(zhì)量、粒度相近的CaCO?粉末，分別置于不同體積的稀鹽酸中（如10mL、20mL），其他條件（溫度、固液比）相同，測量產(chǎn)生相同體積氣體（如500mL）所需時(shí)間，比較反應(yīng)速率。2.探究溫度影響：取相同質(zhì)量、粒度相近的CaCO?粉末和相同體積、濃度的鹽酸，分別在不同溫度下（如室溫、50℃、80℃）進(jìn)行反應(yīng)，測量產(chǎn)生相同體積氣體所需時(shí)間，比較反應(yīng)速率。3.探究固體顆粒大小影響：取質(zhì)量相等但粒度不同的CaCO?粉末（如粗粉、細(xì)粉），分別置于相同體積、濃度的鹽酸中，其他條件相同，測量產(chǎn)生相同體積氣體所需時(shí)間，比較反應(yīng)速率。*解析思路：*本題考查探究影響反應(yīng)速率因素的設(shè)計(jì)。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率影響因素（濃度、溫度、固體表面積、催化劑等），選擇變量進(jìn)行控制變量法實(shí)驗(yàn)。確定自變量（濃度、溫度、顆粒大?。?，因變量（反應(yīng)速率，可通過測量產(chǎn)生氣體的體積隨時(shí)間變化來體現(xiàn)），控制其他無關(guān)變量。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，明確如何操作和測量。十、*原理與方程式示例（ClausProcess-硫鐵礦燒渣制硫）：*原理：利用工業(yè)副產(chǎn)FeS?（或其燒渣）在高溫下與氧氣反應(yīng)，通過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)硫。相關(guān)化學(xué)方程式：1.4FeS?+11O?→2Fe?O?+8SO?2.2SO?+O??2SO?(催化劑V?O?,高溫)3.2SO?+2H?O→H?SO?(接觸室)4.H?SO?+FeS→FeSO?+S+H?O(吸收塔或轉(zhuǎn)化器)*解析思路：*本題考查利用副產(chǎn)硫化物制備硫的原理和方程式設(shè)計(jì)。常見的利用FeS?制備