2025-2026學(xué)年上學(xué)期高二化學(xué)蘇教版期中必刷?？碱}之化學(xué)反應(yīng)與能量

(解答題)

一.解答題(共15小題)

1.(2024秋?揚州期末)乙酸是一種重要的有機化工原料，其制備方法受到廣泛研究和關(guān)注。

(1)CO催化電解制乙酸。

①將CO通入附著催化劑的多孔石墨電極，以KOH溶液為電解液，電解裝置如圖-1所示。生成的

CH3coOK經(jīng)處理后得到乙酸，陰極上CO生成C/COO-的電極反應(yīng)式為。

KOH(aq)KOH(aq)4-C8H15NO6(aq)

CHtCOOK(aq)4-KOH(aql4-O,CH3coOK(aq)+KNO,(aq)

圖一I圖一2

②C8H15NO6是一種來源廣、價格低的化工原料。其他條件不變，改進(jìn)工藝，以KOH和C8H15NO6的混

合液為電解液也可制備乙酸，電解裝置如圖-2所示。從裝置和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析，改進(jìn)后的優(yōu)點

有_______________________

(2)CH4光催化制乙酸。

在光照條件下，以Pd()/Pd為催化劑，向反應(yīng)器中勻速通入一定比例的CH4和H2O進(jìn)行反應(yīng)。H2O在

Pd表面產(chǎn)生?OH。生成乙酸的一種機理如圖?3所示。

0CHOCH，CH.2-OH

4442HQ口一氧空位

Pd-Pd-0二Pd-Pd-0PdPd-0

I

in

O0

u/vmo甲弋】。

Pd-Pd0

,。&CHtLPd-Pd-0

?OHH￡…《

0IVI

3MVJI/O

CH,COOH形成C-CPd—畢一o—Pd-Pd-0f-OH

0H,00耳。

圖-3

①步驟VI過程中形成碳碳單鍵，在圖中補全X的結(jié)構(gòu)。步驟vm需在加熱條件下,

加入物質(zhì)Y實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，Y可能為(填字母)。

A.CO

B.02

C.H2

②催化劑中Pd元素總量一定，乙酸的產(chǎn)量和光催化效率隨PdO的含量變化如圖-4所示。當(dāng)PdO的含

量大于lOpmol時，隨著PdO含量的增加，乙酸的產(chǎn)量逐漸減少，原因是。

若催化劑中不含PdO時，在Pd上的反應(yīng)仍遵循上述反應(yīng)機理，則反應(yīng)得到的有機產(chǎn)物有C2H6、

（填結(jié)構(gòu)簡式）。

③在該光催化條件下，02比H20更易活化，生成更多的?0H。若用02代替部分H2O進(jìn)行實驗，隨著

02含量的上升，甲烷的消耗量略有增加，乙酸的產(chǎn)量卻不升反降，原因是。

2.（2024秋?蘇州期末）吸收工廠煙氣中的S02,能有效減少S02對空氣的污染。電解法和Na2s03溶液吸

收法可實現(xiàn)S02的資源化利用。

（1）電解法除煙氣中S02的裝置如圖1所示。

①Sn電極上發(fā)生的反應(yīng)為（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)。

②Pl電極上的主要反應(yīng)的電極反應(yīng)式為。

③電解過程中，lmolSO2放電時，通過質(zhì)子交換膜的H+的物質(zhì)的量為

（2）用Na2s03溶液吸收煙氣中的SO2吸收后的溶液經(jīng)熱分解再生為Na2s03溶液。

已知：室溫時，溶液中H2s03、HSOQS。g物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的分布如圖2所示。

①圖中曲線b表示的微粒是（短離子符號）。

②Na2s03溶液吸收S02的離子方程式為<,

③當(dāng)=1°時，吸收液的PH=。

④吸收和再生過程中，完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因

是。與吸收SO2前的溶液相比，再生后的溶液pH（填“增大”或“減小”

或“不變

3.（2024秋?蘇州期末）氨作為?種無碳燃料可用于熱電工業(yè)，研究新的制氨方法至關(guān)重要。

I.氨的燃燒：氨氣完全燃燒生成氮氣和水，同時產(chǎn)生大量的熱。

（1）實驗室通常用如圖1所示裝置測量NH3燃燒產(chǎn)生的熱量。燃燒室中加一定量氨氣，使其完全燃燒，

①器壁I和器壁II分別具有的性能是（填字母）。

A.絕熱絕熱

B絕執(zhí)導(dǎo)執(zhí)

c導(dǎo)執(zhí)絕執(zhí)

D.導(dǎo)熱導(dǎo)熱

②298K、1.0Ixl（）5pa時，1g氨氣完全燃燒，測得產(chǎn)生18.6kJ熱量。寫出NH3完全燃燒的熱化學(xué)方程

式：。

（2）向煤炭中摻入一定量NH3共同燃燒，可減少CO2排放。煤炭燃燒產(chǎn)物中常含有氮氧化物（NOx）,

相同量的煤炭摻氨燃燒后產(chǎn)生的NOx明顯減少，可能原因是。

n.氨的獲取

（3）在酶的作用下，利用生物燃料電池可實現(xiàn)室溫下氨的合成，原理如圖2所示。

①電極M為原電池的（填“正極”或“負(fù)極

②電池工作時H+的移動方向為。

A.M極室-N極室

B.N極室—M極室

圖2圖3

（4）電解還原廢水中NOJ制備氨氮（NH3-N“，）的裝置如圖3所示。當(dāng)電解電壓為1.0V時，陰極產(chǎn)物

以含氮還原產(chǎn)物（NH3、NOf等）為主；當(dāng)電解電壓為3.0V時,只能得到少量含氮還原產(chǎn)物。

①陰極生成NH3的電極反應(yīng)式為。

②電解電壓為LOV時，若在電解槽中間添加陽離子交換膜（阻止N。*、NO］等通過），NO］的轉(zhuǎn)化率明

顯升高，其原因可能是：陰極區(qū)N。*濃度不會因離子定向移動而減少和_________o

③電解電壓為3.0V時，陰極的主要產(chǎn)物為（填化學(xué)式）。

4.（2025秋?鼓樓區(qū)校級月考）氫氣是一種理想的清潔能源。

（1）制氫。利用鹵化物熱化學(xué)循環(huán)制氫，原理如圖所示（部分反應(yīng)物和產(chǎn)物已略去）。

②若反應(yīng)IV中有4mol水參加反應(yīng)，理論上該反應(yīng)可生成molH2。

（2）儲氫。鎂基儲氫材料Mg、MgH2、Mg-Mg2NiH4等體系能與水反應(yīng)釋放出氫氣。已知Mg2NiH2+4H2O

=2Mg（OH）2+Ni+4H2b不同儲氫材料與水反應(yīng)制氫速率曲線如圖I所示，MgH2在AIC13溶液中的

水解機理如圖II所示。

900

750-

600-

450-

300-

150-

0-

+

VH2OOHOAI（OH）3eCF

圖n

①Mg2NiH4與水反應(yīng)放出氫氣的速率較慢，原因可能為o

②Mg-10%Mg2NiH4復(fù)合材料與水反應(yīng)放出氫氣的速率最快，原因可能為o

③MgH2在AIC13溶液中水解速率較快，結(jié)合機理說明其原因o

（3）實驗室利用鐵基催化劑進(jìn)行電催化硝酸鹽還原合成氨的裝置如圖III所示。電解時，N。*先吸附到

催化劑表面放電產(chǎn)生控制其它條件不變，NH：的產(chǎn)率和法拉笫效率（FE%）隨pH變化如圖IV所

Qx（生成還原產(chǎn)帆所需要的電禽

示。FE%=X100%。其中，QX=F,n表示電解生成還原產(chǎn)物X所

Q熱電解過程中通過的總電量）

轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，F(xiàn)表示法拉第常數(shù)。

①寫出電解生成NHj的電極反應(yīng)式。

②pH從5變化到3時，N咫的產(chǎn)率逐漸減小的原因可能為o

5.(2025?京口區(qū)開學(xué))研究燃煤煙氣中CO2的捕集和資源再利用技術(shù)對低碳經(jīng)濟有重大意義。

(I)利用反應(yīng)CO2(g)+H2(g)=HCOOH(g)AH=14.9kJ?mo「I不能實現(xiàn)CO2直接加氫合成HCOOH,

原因是O

(2)利用氨水可捕集煙氣中的CO2o捕集、再生過程中含碳物種的變化如圖I所示。

模擬煙氣:捕集—NC。。-典

(含凡、CO2)iX

虛線框內(nèi)表小以抬水為

主要介質(zhì)的液相環(huán)境

圖1

①液相中H2NCO。-發(fā)生轉(zhuǎn)化:H2NCOO+H2O-X+NH3.X的結(jié)構(gòu)式為

②已知:CO2++6NH3=CO(NH3)62+KI=1X105

Zn2++4NH3=Zn(NH3)42+K2=lxlO9

反應(yīng)2co2++3Zn(NH3)42+^2CO(NH3)62++3ZI?+的平衡常數(shù)K=。

③轉(zhuǎn)化后的溶液通過反應(yīng)NH；+XUCO2+NH3+H2O解吸釋放C()2,向兩份相同的轉(zhuǎn)化后的溶液中分別

加入等體積、等濃度的CoC12和ZnCh溶液，加入CoCh溶液后釋放CO2效果更好的原因

是o

(3)以過渡金屬作催化劑，利用圖2所示裝置可實現(xiàn)“轉(zhuǎn)化I”。

①寫出陰極表面的電極反應(yīng)方程式：O

②在金屬催化劑表面發(fā)生*C02->*C2H4轉(zhuǎn)化的過程可能為*CO2->*COOH—*CO—*OCCOT*C2H4(*

表示吸附在催化劑表面）。其中部分物種在催化劑表面的吸附構(gòu)型如圖3所示，反應(yīng)歷程中的相對能量

如圖4所示。與Cu催化劑相比，摻雜了Cs的Cu-Cs復(fù)合催化劑更有利于C2H4的形成，可能原因

是_______________________

聞

會

女

五

Cu催化劑Cu-Cs催化劑

圖3

6.（2025春?南京期末）化學(xué)就像一座橋梁，連接著材料和環(huán)境，影響著我們生活的方方面面。

I.儲能材料是當(dāng)前研究的熱點。

A1H3易發(fā)生分解反應(yīng)釋放出活性氫原子，且可與固體氧化物混合作固體燃料推進(jìn)劑。

A1H3與FC2O3的反應(yīng)過程如下:

i.A1H3(s)=AI(s)+3H(g)；AH=+521.1kJ*mol

ii.6H(g)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+3H2O(g)；AH=?1209.2kJ?mo「1

iii.2A1(s)+Fe2O3(s)=AhO3(s)+2Fe(s)；AH=-851.5kJ-mol

(1)反應(yīng)2A1H3(S)+2Fe2O3(s)=4Fe(s)+3H10(g)+AI2O3(s)的AH=

(2)AIH3與普通鋁粉相比，A1H3與Fe?O3反應(yīng)更容易引發(fā):的原因是—

I【.工業(yè)脫硫是環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展的重要課題。脫除工業(yè)煙氣中的SO2有多種方法。

i.鈉鈣雙堿法。鈉鈣雙堿法吸收煙氣中SO2的一種流程如圖1所示，H2s03、HSOIS。廣在水溶液中

的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的分布如圖2所示。

NaOH溶液石灰乳

含SO2的煙氣濾渣

圖1圖2

（3）“吸收”所得溶液的pH約為4?5時，SO2轉(zhuǎn)化為.（填化學(xué)式）。“吸收”時控制溶液

的pH略大于9,寫出“再生”反應(yīng)的化學(xué)方程式:

ii.氧化、還原法。

(4)二氧化鎘氧化。以軟鐳礦漿(主要成分為MnO2,雜質(zhì)為Fe、Al等元素的氧化物)和煙氣(含有

SO2、O2等)為原料可制備MnSO,向一定量軟鋅礦漿中勻速通入煙氣，測得溶液中c(SO；-)、c(Mn")

與pH隨反應(yīng)時間的變化如圖3所示。

溶液中c(SOM)的增加呈現(xiàn)由慢到快迅速增大的趨勢，其主要原因是。

(5)一氧化碳還原。反應(yīng)原理為2co(g)+S02(g)=282(g)+S(1)；AH=-270kJ?moL。其他

條件相同，分別選取Fe2O3、NiO作上述反應(yīng)的催化劑時，SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖4所示。

①與NiO相比，選擇Fe2O3作催化劑的優(yōu)點是。

②已知：硫的沸點約為445℃o反應(yīng)溫度高于445c時，，S02的平衡轉(zhuǎn)化率增大，其原因

是0

7.(2025春?天寧區(qū)校級期末)(I)以太陽能為熱源，熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氧

方法。其反應(yīng)過程如圖所示:

反應(yīng)I:SO2(g)+h(g)+2H2O(1)=2HI(aq)+H2SO4(aq)AHi=-213kJ*mol

反應(yīng)II：H2s04(aq)=S02(g)+H2O(I)+/(g)AH2=+327kJ?moL

反應(yīng)HI：2HI(aq)=H2(g)+I2(g)AH3=+172kJ?mo「?

①總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2H20(1)=2H2<g)+02(g)AH=3

②在該過程中SOz和對總反應(yīng)起到催化劑作用；使用了催化劑，總反應(yīng)的AH

(填“增大”“減小”或“不變”)

(2)CH4和CO,都是比較穩(wěn)定的分了，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實現(xiàn)兩種分了的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖

所示：

固體電解質(zhì)(傳號。2一)

①陰極上的反應(yīng)式：O

②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2：1,貝I」消耗的CH4和C02體積比為o

(3)EF—H2O2—FeOx法可用于水體中有機污染物降解，其反應(yīng)機理如圖所示。X微粒的化學(xué)式

為，陰極附近Fe?+參與反應(yīng)的離子方程式為。

8.(2025春?廣陵區(qū)校級期末)某研究小組探究原電池的原理并進(jìn)行實驗。

（I）下列反應(yīng)通過原電池裝置，可實現(xiàn)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的是（填序號）。

①CH4+2O2=CO2+2H2O?Fe+Cu2+=Cu+Fe2+?CaO+HzO=Ca（OH）2

（2）某種燃料電池的工作原理示意如圖所示，X、Y均為惰性電極，假設(shè)使用的“燃料”是氫氣（H2）,

則通入H2的電極是（填"a”或"b”）電極。

（3）有人以化學(xué)反應(yīng)：2ZTI+O2+4H+=2Z/++2H2。為基礎(chǔ)設(shè)計一種原電池，移入人體內(nèi)作為心

臟起搏器的能源，它們靠人體內(nèi)血液中溶有一定濃度的。2,H+、ZM+進(jìn)行工作，則原電池的負(fù)極發(fā)生

的電極反應(yīng)式為。

9.（2025春?高郵市期末）氣是一種清潔能源，制氧技術(shù)和氫能源的應(yīng)用研究具有重要意義。

（1）水煤氣法制氫。將?定量的C和H2O加入密閉容器中，在一定條件下主要發(fā)生反應(yīng)如下:

主反應(yīng)C(s)+H2O(g)=C0(g)+H2(g)AH=131.7kJ-mor1

副反應(yīng)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AH=-43.6kJ-mol'1

向容器中加入適量的CaO有利于H2的生成。

①已知：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)AH=-178.3kJ?mo「?

貝ijC(s)+CaO(s)+2H2O(g)=CaCO3(s)+2H2(g)AH=kJ*molL

適量的CaO有利于H2生成的原因，除了能吸收CO2使平衡正向移動外，還有

②當(dāng)加入CaO的量過大時，H2的產(chǎn)量會降低，原因是

（2）電解水制氫。有研究認(rèn)為，堿性條件下電解水的過程中，氣泡在電極上產(chǎn)生和脫離對電解效率具

有重要影響，某電極上發(fā)生的變化如圖所示。

①電極附近溶液的pH（填“增大”或“減小”）。

②相同條件下，若電極表面的氣泡難以脫離，則不利于電解氫氣的產(chǎn)生。原因

是O

③在上述實驗條件和20kHz、100%振幅超聲波下，氣泡直徑分布的百分?jǐn)?shù)如圖所示。超聲波振動能夠

提高電解效率的原因是o

氣泡直徑/um

圖2圖3

（3）甲酸（HCOOH）分解制氫。

常溫下，甲酸是一種液態(tài)物質(zhì)，在械配合物離子（Ir-L+）催化作用下，分解制氫的一種機理如圖所示。

①在題圖中補全步驟I過程中X的結(jié)構(gòu)簡式。

②甲酸催化分解制氫的化學(xué)方程式為o

10.（2025春?高郵市期末）03是一種綠色氧化劑，可用于脫除煙氣中NO。

（1）03的制取和性質(zhì)

①用惰性電極甩解高純水制取03,陽極生成03的電極反應(yīng)式為o將陽極產(chǎn)

生的10（）mL氣體通入足最KI的酸性溶液中，「被氧化為12,再用Na2s203標(biāo)準(zhǔn)液滴定生成的12,計算

出03的濃度。算得的03濃度與儀器測定值相比明顯偏大，原因是。

②03分解生成02。可用一定量氣體中03質(zhì)量變?yōu)槠鹗紩r的g所需時間（I）來衡量03分解的快慢，不

同溫度下，I的值如表。在40c恒容密閉容器中，0?lOOmin,OZmoM/、分解為02的化學(xué)反應(yīng)速率

為____________________mol,L'*min

溫度（T）/℃20406080

時間(t)/min1851006035

(2)03脫除NO

將含有一定濃度NO的煙氣和03[n(NO)：n(O3)=1：1]以一定流速通入0.04mol?L-Na2cO3吸收液

中，不同溫度下，NO脫除率隨溫度的變化如圖1所示。

①NO與03反應(yīng)生成N02和02,N02再進(jìn)行反應(yīng)后被吸收°若生成23gNO2放出QkJ熱量，NO與03

反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為(反應(yīng)物和產(chǎn)物均為氣態(tài))。

②NO脫除率隨溫度升高而降低，原因是o

③吸收液中Na2c03與N02反應(yīng)，生成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種含氮酸鹽和一種溫室氣體，其反應(yīng)

的離子方程式為。Na2c03溶液的濃度會影響NO脫除，相同條件下，通入

一定量的03時，NO脫除率隨Na2c03溶液濃度的變化如題圖-2所示。當(dāng)吸收液中Na2c。3濃度大于

0.04mol?L/i時，NO脫除率基本不變，原因是。

II.(2025春?常州期末)氫氣是一種清潔能源，高效制氫、用氫具有重要意義。

(I)利用水煤氣變換反應(yīng)制氫，反應(yīng)原理為

CO(g)+H20(g)=CO2(g)+H2(g)AH=-41.2kJ*mor!

控制壓強恒定為1.7MPa,水破比n(H2O)：n(CO)=12：5投料,測得不同條件下反應(yīng)達(dá)平衡時C02

和H2的分壓(某成分分壓=總壓X該成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)〉如下表：

p(CO2)/MPap(H2)/MPap(CH4)/MPa

條件10.400.400

條件20.420.360.02

①對比條件1,條件2中H2產(chǎn)率下降是因為發(fā)生了一個不涉及C02的副反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式

為O

②在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，水煤氣變換反應(yīng)的歷程包含反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附(快速)、反

應(yīng)及產(chǎn)物分子脫附等過程。隨著溫度升高，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先增大后減小，其速率減小的原因

是

(2)“尸e-HCO]-，2。熱循環(huán)制氫”的原理為：在密閉容器中，鐵粉與NaHC03溶液反應(yīng)，生成H2、

HCOONaWFe3O4o300℃時，鐵粉與NaHCO3溶液反應(yīng)，反應(yīng)初期有FeCCb生成并放出H2。隨著反

應(yīng)進(jìn)行，F(xiàn)eCO3迅速轉(zhuǎn)化為活性Fe3Ch-x,活性Fe3CM-x是，C。]轉(zhuǎn)化為HCOCT的催化劑，其可能反應(yīng)

機理如圖-1所示。

OFe2+

步驟I

%

、

?笠

也

條

3舟

海

①根據(jù)元素電負(fù)性的變化規(guī)律，反應(yīng)機理中的步驟I可描述為<

②在其他條件相同時，測得Fe的轉(zhuǎn)化率、HCOCf的產(chǎn)率隨c(HCO])變化關(guān)系如圖-2所示。HCOO

的產(chǎn)率隨增加而增大的可能原因是°

(3)氫能的高效利用途徑之一是制成燃料電池。某熔融碳酸鹽燃料電池工作原理如圖-3所示。已知:

該條件下H2的摩爾體積為24.5L?mo「i；電荷量q(C)=電流I(A)x時間(s)；NA=6.0x

,9

e=l.60xl0'Co

用電器

①正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為。

②該電池以3.2A恒定電流工作14分鐘，消耗H2體積為0.49L,故可測得該電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

的轉(zhuǎn)化率為。

12.（2025春?無錫期末）常見的脫硫技術(shù)以燃燒階段為基礎(chǔ)可以分為三大類，即燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、

燃燒后脫硫。

I.燃燒前脫硫

煤的電化學(xué)脫硫是借助電解生成某些具有強氧化性的產(chǎn)物，將煤中黃鐵礦（FeS2）或有機硫化物氧化成

可溶于水的含硫化合物而達(dá)到凈煤目的。堿性條件下電化學(xué)脫硫機理如圖1所示：

(1)電極a應(yīng)與電源(填“正極”或“負(fù)極”)相連。

(2)寫出含硫物質(zhì)FeS2轉(zhuǎn)化為離子方程式o

H.燃燒中脫硫

常用石灰石脫硫，其熱化學(xué)方程式為2CaCO3(s)+2SO2(g)+02(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)AH

已知：CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s)AH1=akj?moL

l

SO2(g)+CaO(s)=CaSO3:s)AH2=bkj-mol~

2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s)d/=ckj-mol^

(3)AH=kJ*mol1。

HL燃燒后脫硫

工業(yè)上可以用含ZnO的煙塵、V2O5/炭基材料（活性炭、活性焦、活炭纖維）等脫除工業(yè)煙氣中的SO2c

（4）ZnO懸濁液吸收煙氣中的SO2后轉(zhuǎn)化為ZnSO3o將ZnSO3懸濁液轉(zhuǎn)化為ZnSO4時，因其被02氧

化的速率很慢，易造成管道堵塞，實驗室模擬03氧化解決該問題。

已知：【.ZnSO3微溶于水，ZnSCM易溶于水。

11.03為強氧化劑，反應(yīng)時生成等體積的02

IH.25℃時，，溶液中S（+4價）各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH變化曲線如圖2。

反

應(yīng)

速

率

圖2圖3圖4

①初始時用鹽酸將5%ZnSO3懸濁液調(diào)至pH=3.5,停止滴加鹽酸，再以一定的進(jìn)氣流量通入03,溶液

pH隨時間變化的曲線如圖3所示。停止滴加鹽酸后，溶液pH迅速變大的原因是

（用離子方程式表示）：一段時間后，溶液pH基本保持不變的原因是o

②在保持其他因素不變的情況下，實驗測得03氧化ZnS03的反應(yīng)速率與ZnS03含量的關(guān)系如圖4所示，

解釋反應(yīng)速率先增大后減小的原因是。

（5）V2O5/炭基材料脫硫原理是SO2在炭表面被吸附，吸附態(tài)S02在炭表面被催化氧化為S03。脫硫開

始后，通過紅外光譜發(fā)現(xiàn)催化劑表面出現(xiàn)了V0S04的吸收峰，繼續(xù)通入02后VOSO4吸收峰消失。吸

附態(tài)SO2被催化氧化為SO3的反應(yīng)過程可描述為。

13.（2025?蘇州模擬）研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。

（I）減少碳排放的方法有很多，C02轉(zhuǎn)化成有機化合物可有效實現(xiàn)碳循環(huán)，如下反應(yīng):

光合作用

a.6CO2+6H2OtC6Hl20+602

催化劑

b.CO2+3H2-CH3OH+H2O

加熱

催化劑

c.2CO2+6H2->CH2=CH2+4H2O

加熱

上述反應(yīng)中原子利用率最高的是(填編號)。

(2)C02在固體催化表面加氫合成甲烷過程中發(fā)生以下兩個反應(yīng)：

主反應(yīng)：CO2(g)+4H2(g)#CH4(g)+2H2O(g)AHi=-156.9kJ?mo「i

副反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)=C0(g)+H2O(g)AH2=+41.1kJ*mol1

已知：2H2(g)+02(g)=2H2O(g)AH3=-395.6kJ?molI

則CH4燃燒的熱化學(xué)方程式CH4(g)+202(g)=CO2(g)+2H2O(g)AH=°

(3)利用電化學(xué)方法通過微生物電催化將CO2有效地轉(zhuǎn)化為H2c204,裝置如圖1所示。陰極區(qū)電極

反應(yīng)式為;當(dāng)體系的溫度升高到一定程度，電極反應(yīng)的速率反而迅速下降,

其主要原因是o

圖1圖2

(4)研究脫除煙氣中的N0是環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展的重要課題。有氧條件下，在Fe基催化

劑表面，NH3還原NO的反應(yīng)機理如圖2所示，該過程可描述為

(5)近年來，低溫等離子技術(shù)是在高壓放電下，02產(chǎn)生O’自由基，0*自由基將NO氧化為N02后,

再用Na2c03溶液吸收，達(dá)到消除NO的目的。實驗室將模擬氣(N2、02、NO)以一定流速通入低溫

等離子體裝置，實驗裝置如圖3所示。

(Nr

圖3

①等離子體技術(shù)在低溫條件下可提高NO的轉(zhuǎn)化率，原因是

②其他條件相同，等離子體的電功率與NO的轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖4所示，當(dāng)電功率大于30W時，NO轉(zhuǎn)化

率下降的原因可能是

14.(2025?高郵市開學(xué))氫能是理想清潔能源，氫能產(chǎn)業(yè)鏈由制氫、儲氫和用氫組成。

(1)利用鐵及其氧化物循環(huán)制氫，原理如圖1所示。反應(yīng)器I中被氧化的元素有；含CO

和H2的總物質(zhì)的量為9mol的混合氣體通過該方法制氫，理論上可獲得8molH2至少需通入標(biāo)況下的空

氣為L(設(shè)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)占

（2）HCHO電催化釋氫。催化電解含較低濃度的HCHO、NaOH混合溶液，可獲得Hz與HCOONa（如

圖2所示），其中電極b表面覆蓋一種Mo與P形成的化合物（晶體部分結(jié)構(gòu)如圖3所示）作催化劑。

①催化劑可由MOO2與（NH4）2HPO4混合物與H2高溫灼燒制得（反應(yīng)中N元素化合價不變），該反應(yīng)

的化學(xué)方程式為o

②電解時，電極b上同時產(chǎn)生H2與HCOO-的物質(zhì)的量之比為1：2,電解過程中每產(chǎn)生0.5molH2通過

陰離子交換膜的0H.為moL

<3>C5/HC3OH循環(huán)在氫能的貯存/擇放、燃料電池等方面具有重要應(yīng)用。

①CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液（CO2與KOH溶液反應(yīng)制得）中通入

H2生成HCOO-其離子方程式為;其他條件不變，HC。*轉(zhuǎn)化為HCOO-的

轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖4所示。反應(yīng)溫度在40c?70c范圍內(nèi)，HCOO一產(chǎn)率迅速上升原因

是o

②使用含氨基物質(zhì)（化學(xué)式為CN—NH2CN是一種碳衍生材料）聯(lián)合Pd-Au催化劑儲氫，可能機理如

圖5所示。氨基能將HCO］控制在催化劑表面，其原理是氨基能與HCO］之間形成氫鍵。請結(jié)合機理圖

畫出它們之間的氫鍵。請在答題卡相應(yīng)位置畫出。。

③已知Pd-Au催化劑的Pd-Au粒徑隨著含金量的增加而逐漸增大。Pd-Au比例與Pd-Au/CN—NH2

催化劑捕獲CO2加氫能力的關(guān)系（數(shù)值越大，催化劑效果越好）如圖6所示。由圖可知Pd-Au比例為

1時催化效果最好，請說明原因O

%

、

郴

忙

O

O50

U

X25

20

溫度/匕HCOO-

圖一4圖-5圖一6

15.（2025春?連云港期末）氫能的開發(fā)和利用是當(dāng)今化學(xué)研究的熱點。

(1)乙醇水蒸氣重整制氫。

主反應(yīng)為C2H50H(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)AH=173.3kJ*mol'1

①該反應(yīng)的活化能：Ea(正)Ea(逆)(填“或“=”)；高溫下能自發(fā)進(jìn)行的原因

是O

②在450C水醇摩爾比為3條件下，使用ZnO/Al2O3催化劑以及Pd-ZnO/Al2O3催化劑，充分反應(yīng)后,

各產(chǎn)物的選擇性如圖-1所示，使用Pd-ZnO/Al2O3催化劑反應(yīng)機理如圖-2所示:

相對于ZnO/A12O3催化劑，使用Pd-ZnO/A12O3催化劑能顯著提高H2選擇性的原因

是_______________________

③反應(yīng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)催化劑的活性下降。研究發(fā)現(xiàn)催化劑的比表面積及孔容均未改變，將活性下降

的催化劑置于空氣中加熱，所得熱重曲線如圖-3所示。

催化劑活性下降的可能原因是

(2)甲醛電催化制氫。

用Cu/Ag合金催化劑，電解低濃度的HCH0堿性溶液可以獲取氫氣，同時得到甲酸鹽產(chǎn)品。陽極處反

應(yīng)機理如圖所示。

①中間體X的結(jié)構(gòu)式為o電解時，陽極的電極反應(yīng)式

為

②與普通電解水制氫相比，該法制氫的優(yōu)點有（填兩點）。

（3）二氧化碳加氫合成甲醇在Cu/ZrO2催化劑作用下，C02加氫合成甲醇的機理如圖-4所示。

①Cu/ZrO2催化劑中Cu活性位點的作用是。

②若ZrO2-O-H中的羥基氧用1&0代替，則產(chǎn)物中不會出現(xiàn)18。的物質(zhì)為（滇化學(xué)式）。

H

—

O

.HH

H?,co2pLL

-CHQH

-H2O

HTTH

、i/H一I

CHC

H6ozZ

?卜2H2__L

m求苫。，

CuZrO,<—CuZr

圖一4

20252026學(xué)年上學(xué)期高二化學(xué)蘇教版（2019）期中必刷?？碱}之化學(xué)反

應(yīng)與能量（解答題）

參考答案與試題解析

一.解答題（共15小題）

1.（2024秋?揚州期末）乙酸是一種重要的有機化工原料，其制備方法受到廣泛研究和關(guān)注。

（1）CO催化電解制乙酸。

①將CO通入附著催化劑的多孔石墨電極，以KOH溶液為電解液，電解裝置如圖-1所示。生成的

CH38OK經(jīng)處理后得到乙酸。陰極上CO生成C/C。。一的電極反應(yīng)式為2CO+2e+H2O=CH38O

+OH。

KOH（aq）KOH（aq）4-C8H15NO6（aq）

CHQOOK(aq)+KOH(aq)+O,CH,COOK(aq)+KNO,(aq)

圖一1圖一2

②C8H15NO6是一種來源廣、價格低的化工原料。其他條件不變，改進(jìn)工藝，以KOH和CSH15NO6的混

合液為電解液也可制備乙酸，電解裝置如圖-2所示。從裝置和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析，改進(jìn)后的優(yōu)點有

提高「原子利用率（或減少/副產(chǎn)物牛.成）、降低/生產(chǎn)成本（或原料更廉價易得）、裝置更簡便（合理

即可）O

（2）CH4光催化制乙酸。

在光照條件下，以PdO/Pd為催化劑，向反應(yīng)器中勻速通入一定比例的CK和H20進(jìn)行反應(yīng)。H20在

Pd表面產(chǎn)生?OIL生成乙酸的一種機理如圖3所示。

氧空位

圖-3

①步驟VI過程中形成碳碳單鍵，在圖中補全X的結(jié)構(gòu)CH3coeH3（丙酮）o步驟vra需在加熱條件

下，加入物質(zhì)Y實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，Y可能為B（填字母）。

A.CO

B.O2

C.H2

②催化劑中Pd元素總量一定，乙酸的產(chǎn)量和光催化效率隨PdO的含量變化如圖?4所示。當(dāng)PdO的含

量大于lOpmol時，隨著PdO含量的增加，乙酸的產(chǎn)量逐漸減少，原因是隨著PdO含量的增加，Pd

（活性位點）的相對含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量逐漸降低o若

催化劑中不含PdO時，在Pd上的反應(yīng)仍遵循上述反應(yīng)機理，則反應(yīng)得到的有機產(chǎn)物有催H6、CH3cHO

（乙醛）（填結(jié)構(gòu)簡式）。

③在該光催化條件下，02比H20更易活化，生成更多的?0H。若用02代替部分H20進(jìn)行實驗，隨著

02含量的上升，甲烷的消耗量略有增加，乙酸的產(chǎn)量卻不升反降，原因是02活化生成的過多?0H

將乙酸進(jìn)?步氧化O

【答案】（1）①2co+2e+H20=CH3COO+OH；

②提高了原子利用率（或減少了副產(chǎn)物生成）、降低了生產(chǎn)成本（或原料更廉價易得）、裝置更簡便（合

理即可）；

（2）①CH3coeH3（丙酮）；B；

②隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點）的相對含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致

乙酸的產(chǎn)量逐漸降低；CH3CHO（乙醛）；

③02活化生成的過多?0H將乙酸進(jìn)一步氧化。

【分析】（1）①在電解池中，CO在陰極生成CH3co0,據(jù)此分析；

②從裝置和物質(zhì)轉(zhuǎn)化角度分析圖-2的優(yōu)點；

（2）①根據(jù)步驟VI反應(yīng)的機理及驟W1的目的來分析；

②隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點）的相對含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致

乙酸的產(chǎn)量逐漸降低，據(jù)此分析；

③用02代替部分H2O時，?0H增多，過多?0H將乙酸進(jìn)一步氧化，據(jù)此分析。

【解答】解?：（1）①在電解池中，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；CO在陰極生成CH3co0,電解質(zhì)溶液為KOH

溶液（呈堿性）；根據(jù)原子守恒和電荷守恒，電極反應(yīng)式為：2CO+2c+H2O=CH3COO+OH,

故答案為：2CO+2c+H20=CHaCOO*+OH；

②裝置方面：圖-2中使用了C8HI5NO6,可能使電解反應(yīng)更易進(jìn)行，不需要像圖-1那樣嚴(yán)格的電極

材料（如多孔石墨電極的特殊要求），裝置的適用性或簡便性可能增強；物質(zhì)轉(zhuǎn)化方面：圖-I中生成

了02,而圖-2中C8HI5NO6參與反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為KN02,沒有02等副產(chǎn)物生成（或副產(chǎn)物更易處理）,

原子利用率更高，且C8HI5NO6來源廣、價格低，降低了生產(chǎn)成本，

故答案為：提高了原子利用去（或減少了副產(chǎn)物生成）、降低了生產(chǎn)成本（或原料更廉價易得）、裝置

更簡便（合理即可）；

（2）①步驟VI是形成碳■碳單鍵，結(jié)合反應(yīng)機理，X的結(jié)構(gòu)應(yīng)為CH3COCH3（丙酮）；步驟VH1是在加

熱條件下，使反應(yīng)體系中的氧空位得到補充，重新生成活性位點：02可■以提供氧原子，使Pd-Pd表面

的氧空位得到填充，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)化：CO和H2不能提供氧原子來補充氧空位，所以Y可能為02,即選

項B,

故選：CH3COCH3（丙酮）；B：

②乙酸產(chǎn)量減少的原因：當(dāng)PdO的含量大于lOpmol時，隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點）的相

對含品減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)后逐漸降低；不含PdO時的有機產(chǎn)物；

若催化劑中不含PdO,根據(jù)反應(yīng)機理，除了C2H6,還會生成CH3cH0（乙醛），

故答案為：隨著PdO含量的塢加，Pd（活性位點）的相對含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減

少，導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量逐漸降低；CH3CH0（乙醛）；

③隨著PdO含量的增加，Pd（活性位點）的相對含量減少，參與生成乙酸反應(yīng)的活性中心減少，導(dǎo)致

乙酸的產(chǎn)量逐漸降低當(dāng)用02代替部分H20時，雖然?0H增多，甲烷消耗量略有增加，但過多的?0H會

將生成的乙酸進(jìn)一步氧化（比如氧化為CO2等物質(zhì)），從而導(dǎo)致乙酸的產(chǎn)量不升反降，

故答案為：02活化生成的過多?0H將乙酸進(jìn)一步氧化。

【點評】本題是一道綜合性填空題，有一定的綜合度，要求學(xué)生能夠利用所學(xué)的知識解決實際問題，能

力要求較高。

2.（2024秋?蘇州期末）吸收工廠煙氣中的S02,能有效減少S02對空氣的污染。電解法和Na2s03溶液吸

收法可實現(xiàn)SO2的資源化利用。

（1）電解法除煙氣中SO2的裝置如圖1所示。

圖1

①Sn電極上發(fā)生的反應(yīng)為丕原（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)。

②Pl電極上的主要反應(yīng)的電極反應(yīng)式為S02-2上+2H2O=4H++S0六。

③電解過程中，ImolSCh放電時，通過質(zhì)子交換膜的H+的物質(zhì)的量為。

（2）用Na2s03溶液吸收煙氣中的SO2吸收后的溶液經(jīng)熱分解再生為Na2s03溶液。

已知：室溫時，溶液中H2s03、HSOJ、S。歹物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的分布如圖2所示。

①圖中曲線b表示的微粒是HSO三（填離子符號）。

②Na2s03溶液吸收S02的離子方程式為SOM+H2O+SO2=2HS。？