催化剂知识点题库

[实验化学]

实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛（实验装置见下图，相关物质的沸点见附表）。其实验步骤为：

步骤1：将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl₃、1，2－二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至60℃，缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。

步骤2：将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。有机相用10%NaHCO₃溶液洗涤。

（1）实验装置中冷凝管的主要作用是，锥形瓶中的溶液应为。
（2）步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为。
（3）步骤2中用10%NaHCO₃溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的 (填化学式)。
（4）步骤3中加入无水MgSO₄固体的作用是。
（5）步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止。

下列说法不正确的是（　　）

A . ¹²₆C、¹³₆C、¹⁴₆C为碳元素的三种核素．元素周期表中碳的相对原子质量为12.01，说明自然界中的碳主要以¹²₆C的核素形式存在 B . 汽车尾气催化转化装置可将尾气中的NO和CO等有害气体转化为N₂和CO₂ ，该装置中的催化剂可降低NO和CO反应的活化能，加快该反应的速率，却不能提高该反应的平衡转化率 C . 人们通常用标准燃烧热或热值来衡量燃料燃烧放出热量的大小，某物质的热值越高则其标准燃烧热越大 D . 绿色荧光蛋白在研究癌症发病机制的过程中应用突出，但其在酸性或碱性条件下可能会失去发光功能

已知用甲醇制乙烯、丙烯等烯烃时，在温度为400 ℃时，发生的主反应为2CH₃OH $\text{[math]}$ C₂H₄+2H₂O、3CH₃OH $\text{[math]}$ C₃H₆+3H₂O，副反应为2CH₃OH $\text{[math]}$ CH₃OCH3+H₂O。乙烯和丙烯的选择性(转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)及丙烯对乙烯的比值(Cat.1和Cat.2代表两种等量的催化剂)如图所示，下列说法不正确的是（）。

A . 使用Cat.2反应2小时后乙烯和丙烯的选择性下降 B . 使用Cat.1反应3小时后产生的烯烃主要是乙烯 C . 使用Cat.2反应3小时内产生的烯烃主要是丙烯 D . 使用Cat.1时乙烯和丙烯的选择性一直高于使用Cat.2时

如图已知反应S₂O₈^2- (aq) + 2I^-(aq) $\text{[math]}$ 2SO₄^2-(aq) + I₂(aq)，若向该溶液中加入含Fe³⁺的某溶液，反应机理如下：下列有关该反应的说法错误的是（）

①2Fe³⁺ (aq) + 2I^- (aq) $\text{[math]}$ I₂ (aq) + 2Fe²⁺ (aq)

②2Fe²⁺ (aq) + S₂O₈^2- (aq) $\text{[math]}$ 2Fe³⁺ (aq) + 2SO₄^2- (aq)

A . Fe³⁺是该反应的催化剂 B . S₂O₈^2- (aq) + 2I^-(aq) $\text{[math]}$ 2SO₄^2-(aq) + I₂(aq)是放热反应 C . 加入Fe³⁺后降低了该反应的活化能 D . 向该溶液中滴加淀粉溶液，溶液变蓝，适当升温，蓝色加深

如图表示某可逆反应在使用和未使用催化剂时，反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是( )

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A . a与b相比，b的活化能更高 B . 反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量 C . a与b相比，反应的平衡常数一定不同 D . a与b相比，a对应的反应速率更快

二氧化碳催化加氢制甲醇的反应为3H₂(g)+CO(g)⇌ H₂O(g)+CH₃OH(g) ∆H<0。下列说法正确的是( )

A . 增大压强，平衡正向进行，该反应的平衡常数K增大 B . 升高温度可使该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小 C . 温度越低越有利于该反应的进行，从而提高甲醇的生产效率 D . 使用高效催化剂，可降低反应的活化能，增大活化分子百分数

化学与生产、生活、科技等密切相关，下列说法错误的是（）

A . 加大清洁能源的开发利用，提高资源的利用率 B . 研究使用高效催化剂，可提高反应中原料的转化率 C . 氯碱工业中，采用阳离子交换膜可以提高烧碱的纯度 D . 用 $\text{[math]}$ 代替氯气处理饮用水，可以杀菌消毒，还能沉降水中悬浮物

CO₂的回收与利用是科学家研究的热点课题。

已知：反应ICO₂(g)＋3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)＋H₂O(g)△H₁=－58kJ·mol^－1

反应ICO₂(g)＋H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)＋H₂O(g)△H₂=＋41kJ·mol^－1

（1） CO(g)和H₂(g)反应生成CH₃OH(g)的热化学方程式为。
（2）某实验过程中，控制压强一定，将CO₂和H₂按一定的初始投料比、一定流速通过催化剂，经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态)：

T/K

CO₂实际转化率/%

甲醇的选择性/%

543

12.3

42.3

553

15.3

39.1

表中实验数据表明，升高温度，CO₂实际转化率提高而甲醇的选择性降低。其原因是。
（3）在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应CO₂(g)＋H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)＋H₂O(g)。调整CO₂和H₂初始投料比，测得在一定投料比和一定温度下，该反应CO₂的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。

已知：K_x是以物质的量分数表示的化学平衡常数。

①经分析，A、E和G三点对应的反应温度相同，结合数据说明判断理由。

②已知反应速率v=v_正－v_逆=k_正x(CO₂)x(H₂)－k_逆x(CO)x(H₂O)，k_正、k_逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。C、D、E三点中k_正－k_逆最大的是，A、B、F三点中v_逆最大的是。计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中，当CO₂转化率达到50%时， $\text{[math]}$ =。
（4）关于合成甲醇过程中用到的催化剂，下列说法错误的是___________(填字母)。

A . 参与了反应，改变了反应历程和△H B . 使k_正和k_逆增大，但二者增大倍数不同 C . 降低了反应的活化能 D . 提高了CO₂的平衡转化率

中科院研制出一种多功能催化剂，首次实现将CO₂转化为汽油(主要成分是C₅～C₁₁的烃类混合物)，过程示意图如下。下列说法错误的是（）

A . 该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景 B . 该多功能催化剂能降低反应的活化能 C . a和b的一氯代物均有4种 D . 反应①的产物中含有水，反应②只有碳氢键的形成

$\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 储存还原)技术可有效降低柴油发动机中的 $\text{[math]}$ 排放， $\text{[math]}$ 的储存和还原在不同时段交替进行，工作原理如图所示。下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 储存过程中N元素化合价不变 B . $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 都是该反应过程的催化剂 C . $\text{[math]}$ 储存还原总反应中， $\text{[math]}$ 是还原剂， $\text{[math]}$ 是还原产物 D . $\text{[math]}$ 还原过程发生的反应为： $\text{[math]}$

用下图装置进行实验，能达到相应实验目的的是（）

A	B	C	D

检验海带中有碘元素	吸收少量氨气	制备乙烯并验证其易被氧化	对比Fe²⁺、Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果

A . A B . B C . C D . D

已知反应：2NO(g)＋Br₂(g) $\text{[math]}$ 2NOBr(g) △H =－a kJ·mol^－1(a>0)，其反应机理如下：

①NO(g)＋Br₂(g) $\text{[math]}$ NOBr₂ (g) 快

②NO(g)＋NOBr₂(g) $\text{[math]}$ 2NOBr(g) 慢

下列有关该反应的说法正确的是（）

A . 该反应的速率主要取决于①的快慢 B . NOBr₂是该反应的催化剂 C . 慢反应②的活化能小于快反应的活化能 D . 正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol^－1

CO₂催化加氢合成CH₄的反应为CO₂(g)+4H₂(g)=CH₄(g)+2H₂O(g)ΔH

已知：①CH₄(g)+2O₂(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+2H₂O(g)ΔH₁=-802.0kJ·mol^-1

②CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)ΔH₂=+41.2kJ·mol^-1

③2CO(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2CO₂(g)ΔH₃=-566.0kJ·mol^-1

下列有关说法正确的是（）

A . CH₄的燃烧热为802.0kJ·mol^-1 B . ΔH=+165.2kJ·mol^-1 C . 使用催化剂是为了提高CO₂加氢时原料的平衡转化率 D . 反应②能自发进行的原因是ΔS>0

如图是乙烯催化氧化生成乙醛的过程(部分相关离子未画出)，下列描述正确的是（）

A . 过程Ⅰ和过程Ⅴ均发生了氧化还原反应 B . 整个转化过程中，只有PdCl $\text{[math]}$ 在反应中起到催化剂的作用 C . 根据整个过程的总反应，理论上生成1molCH₃CHO，电子转移为4mol D . 若原料是丙烯，则产物可能是丙醛和丙酮

下列说法中正确的是（）

A . 化学反应中的能量变化都是以热量形式体现的 B . 化学键的断裂一定会伴随着化学变化 C . 加入催化剂可以改变化学反应的反应热 D . 原电池原理的本质是发生氧化还原反应

甲烷分子结构具有高对称性且断开1molC－H键需要吸收440kJ能量。无催化剂作用下甲烷在温度达到1200℃以上才可裂解。在催化剂及一定条件下，CH₄可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是（）

A . 甲烷催化裂解成C和 $\text{[math]}$ 需要吸收1760kJ能量 B . 步骤②、③反应均为放热反应 C . 催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积 D . 使用该催化剂，反应的焓变不变

$\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 分子在催化剂表面的部分变化过程如图所示。下列说法错误的是（）

A . 催化剂能提高化学反应速率 B . ①→②过程吸热，②→③过程放热 C . 反应结束后，催化剂的性质发生了改变 D . 反应过程中存在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 等中间产物

已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示，下列说法错误的是（）

A . 该反应为吸热反应 B . 使用合适的催化剂能减少该反应吸收的能量 C . 该反应吸收的能量为(E₁ – E₂) D . 该反应反应物的总能量低于生成物的总能量

乙烷、乙烯均是有机合成中重要的原料，乙烯年产量的多少可体现一个国家石油化工发展水平的高低。回答下列问题：

（1）已知有关反应热化学方程式如下：
①C₂H₆(g) $\text{[math]}$ C₂H₄(g)+H₂(g) △H₁=+137kJ·mol^-1
②C₂H₄(g)+3O₂(g) $\text{[math]}$ 2CO₂(g)+2H₂O(l) △H₂=-1411kJ·mol^-1
欲利用反应①、②中的数据求C₂H₆(g)的燃烧热，还需要知道一种物质的燃烧热(用△H₃表示)，请写出该物质的燃烧热的热化学方程式。C₂H₆(g)的燃烧热(△H₄)为(用含△H₃的代数式表示)。
（2）一定条件下向某刚性恒容密闭容器内充入一定量的C₂H₆(g)，使其只发生反应①，测得不同温度，分别使用甲、乙两种催化剂的情况下，经过相同反应时间时乙烷的转化率随温度的变化情况如图1所示。
①温度低于1000K时，两种催化剂对该反应活化能影响较大的是(填“甲”或“乙”)，使用该催化剂时，该转化反应适宜的温度是；使用催化剂甲时，当温度高于1000K时，C₂H₆的转化率减小的原因可能是(填标号)。
A．平衡向左移动
B．催化剂催化活性降低，导致反应速率减小
C．温度过高，乙烯与氢气发生反应
②乙烷的转化率随时间的变化关系如图2所示，在m点条件下，平衡时总压为2.1×10⁵Pa，经过10min反应达到平衡状态，则0~10min内m点对应反应的v(C₂H₆)=Pa·min^-1 ， K_p为用气体分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数，则平衡常数K_p=Pa。
（3）利用电解法可将乙烷转化为乙酸、乙烯等多种产品，工作原理如图3所示。写出生成乙酸的电极反应式：。

C₂H₆在Ni的活化下可放出CH₄ ，其反应历程如下图所示：

下列关于活化历程的说法正确的是（）

A . 该转化过程ΔH>0 B . 在此反应过程中Ni的成键数目发生变化 C . 该反应过程中，最大能垒(活化能)为204.32kJ·mol^-1 D . 整个过程中，Ni是该反应的催化剂

T/K	CO₂实际转化率/%	甲醇的选择性/%
543	12.3	42.3
553	15.3	39.1

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