催化剂知识点题库

近年来发现用铈(Ce)的氧化物可高效制取H₂ ，制备原理如图所示

已知：0<a<2。下列说法错误的是（）

A . 太阳能最终转变为化学能 B . T<1050℃时，CeO_2-a比CeO₂稳定 C . CeO₂是水分解的催化剂 D . 两步反应均属于氧化还原反应

CO₂是地球上取之不尽用之不竭的碳源，捕集、利用 CO₂ 始终是科学研究的热点。

（1）新的研究表明，可以将 CO₂ 转化为炭黑回收利用，反应原理如图所示。

①整个过程中 FeO 的作用是；

②写出 CO₂ 转化为炭黑的总反应化学方程式。
（2）由CO₂合成甲醇是CO₂资源化利用的重要方法。
研究表明在催化剂作用下CO₂和H₂可发生反应：CO₂(g) + 3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) + H₂O(g) ΔH

①有利于提高合成CH₃OH反应中CO₂的平衡转化率的措施有。(填字母)

a．使用催化剂 b．加压 c．增大初始投料比n(CO₂ )/ n(H₂)

②研究温度对于甲醇产率的影响。在210℃~290℃，保持原料气中CO₂和H₂的投料比不变，得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如下图所示。ΔH0(填“＞”或“＜”)，其依据是。
（3）工业用二氧化碳加氢可合成乙醇： $\text{[math]}$ 保持压强为5MPa，向密闭容器中投入一定量CO₂和H₂发生上述反应，CO₂的平衡转化率与温度、投料比 $\text{[math]}$ 的关系如图所示。

①该反应平衡常数的表达式为。

②投料比m₁、m₂、m₃由大到小的顺序为。

氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。

（1）根据如图提供的信息，写出该反应的热化学方程式，下图的曲线中（填“a” 或“b”）表示加入铁触媒（催化剂）的能量变化曲线。
（2）在恒容容器中，下列描述中能说明上述反应已达平衡的是。
A.3υ(H₂)_正＝2υ(NH₃)_逆

B．单位时间内生成n mol N₂的同时生成2n molNH₃

C．容器内气体的密度不随时间的变化而变化

D．容器内压强不随时间的变化而变化
（3） 500℃、50MPa时，在容积为1 L的容器中加入1 mol N₂、3 mol H₂ ，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N₂的转化率为a。则K和a的关系是K＝。

（4）为了寻找合成NH₃的适宜条件，某同学设计了三组实验（如下表），请在下表空格处填入相应的实验条件及数据。

实验编号	T(℃)	n (N₂)/n(H₂)	P(MPa)
ⅰ	450	$\text{[math]}$	1
ⅱ		$\text{[math]}$	10
ⅲ	480		10

（5） 1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺），实现了高温常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阴极的电极反应式为。

自然界中时刻存在着氮的转化。实现氮按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题，如图为N₂分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图：

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下列叙述正确的是（）

A . N₂→NH₃ ， NH₃→NO均属于氮的固定 B . 催化剂a作用下氮原子发生了氧化反应 C . 催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂 D . 使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量

下列实验装置或操作设计符合题意、且能达到目的的是（）

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A . 实验①排出碱式滴定管胶管中的气泡 B . 实验②比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果 C . 实验③验证牺牲阳极的阴极保护法 D . 实验④进行中和热的测定实验

中国化学家研究出一种新型复合光催化剂（C₃N₄/CQDs），能利用太阳光高效分解水，原理如下图所示。下列说法错误的是（）

A . 通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化 B . 反应I中涉及到非极性键的断裂和极性键的形成 C . 反应II为：2H₂O₂ $\text{[math]}$ 2H₂O+O₂↑ D . H₂O分子VSEPR模型为四面体

中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N₂ 和CO₂。下列对此反应的叙述中正确的是（）

A . 使用光催化剂不改变反应速率 B . 该“光触媒”技术可以杜绝“光化学烟雾”的产生 C . 升高温度能加快反应速率 D . 改变压强对反应速率无影响

N₂和H₂在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图所示，用

、

分别表示N₂、H₂、NH₃ ，其中a、b分别代表该反应无催化剂和有催化剂的能量变化示意图，下列说法正确的是（）

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A . 使用催化剂时，合成氨的反应放出的热量不变 B . 在该过程中，b线代表有催化剂时的反应历程 C . 在该过程中，N原子和H原子形成了含有非极性键的NH₃ D . 合成氨反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量

在 $\text{[math]}$ 基催化剂表面， $\text{[math]}$ 还原合成 $\text{[math]}$ 有以下两种途径，如图所示。下列说法错误的是（）

A . 途径Ⅰ中 $\text{[math]}$ 分子仅断裂 $\text{[math]}$ 键 B . 途径Ⅱ中 $\text{[math]}$ 分子中仅有一个N原子生成 $\text{[math]}$ ，另一N原子不参与反应 C . 两种途径的总反应式均 $\text{[math]}$ D . 使用 $\text{[math]}$ 基催化剂可以降低反应的活化能，从而提高化学反应速率

大气中的二氧化氮和碳氢化合物受紫外线作用，可产生光化学烟雾，部分反应的历程如图所示。下列说法错误的是（）

A . 转化中丙烯被氧化为甲醛和乙醛 B . 转化中发生了氧化还原反应 C . 转化产生的光化学烟雾是二次污染物 D . 转化中O₂作催化剂

下列实验现象及所得结论均正确的是（）

实验	实验现象	结论
A．	左侧试管比右侧试管中产生气泡的速率快	Fe³⁺对H₂O₂分解的催化效果更好
B．	左侧棉花变为橙色，右侧棉花变为蓝色	氧化性：Cl₂>Br₂> I₂
C．	U形管左端液面下降，右端液面上升	NH₄NO₃溶解吸热
D．	烧杯中产生白色沉淀	甲烷与氯气光照条件下发生取代反应

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

下列图示与对应叙述正确的是（）

A . 图甲表示在有、无催化剂时H₂O₂分解反应的能量变化曲线，曲线b表示有催化剂时的反应 B . 图乙表示在一定条件下进行的反应2SO₂+O₂ $\text{[math]}$ 2SO₃中各成分的物质的量浓度变化，t₂时刻改变的条件是缩小容器的体积 C . 图丙表示25℃时，分别加水稀释体积均为100mL、pH=2的CH₃COOH溶液和一元酸HX溶液，则该温度下HX的电离平衡常数大于CH₃COOH D . 图丁表示用0.1000mol·L^-1HCl溶液滴定0.1000mol·L^-1NaOH溶液

$\text{[math]}$ 转化为NO的过程如图所示。下列说法正确的是（）

A . 催化剂a和b可增大反应的活化能( $\text{[math]}$ ) B . 在催化剂b作用下，氮元素发生了还原反应 C . 催化剂a、b不会改变反应的焓变( $\text{[math]}$ ) D . 催化剂b可提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率

实现氨按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题，如图为 $\text{[math]}$ 分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图：

下列叙述正确的是（）

A . 改变两个反应使用的催化剂，其转化率不变 B . 两个反应的原子利用率均为100% C . 合成氨反应 $\text{[math]}$ ，降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D . 催化剂 $\text{[math]}$ 表面反应生成NO时有电子转移

控制变量是科学研究重要方法。由下列实验现象一定能得出相应结论的是（）

选项	A	B	C	D
装置图
现象	右边试管产生气泡较快	左边棉球变棕黄色，右边棉球变蓝色	B中产生白色沉淀，C中溶液颜色褪去	试管中液体变浑浊
结论	催化活性：Fe³⁺>Cu²⁺	氧化性：Br₂>I₂	硫酸亚铁铵分解的产物中除NH₃外还含有SO₃ 和SO₂	非金属性：C>Si

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

利用 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 制备合成气( $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ )，可能的反应历程如图所示：

说明：① $\text{[math]}$ 为吸附性活性炭， $\text{[math]}$ 表示方框中物质的总能量(单位： $\text{[math]}$ )， $\text{[math]}$ 表示过渡态。

②相关化学键键能为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

下列说法错误的是。（）

A . 制备合成气总反应的 $\text{[math]}$ 可表示为 $\text{[math]}$ B . 若 $\text{[math]}$ ，则决定速率步骤的化学方程式为 $\text{[math]}$ C . 若 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 键能为 $\text{[math]}$ D . 使用催化剂后， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 平衡产率不改变

我国科研人员提出了由 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 转化为高附加值产品 $\text{[math]}$ 的催化反应历程。该历程如图所示。下列说法错误的是（）

A . ①→②过程中放出能量并形成了 $\text{[math]}$ 键 B . $\text{[math]}$ 过程中有 $\text{[math]}$ 键断裂 C . 该反应总方程式为 $\text{[math]}$ D . 反应中催化剂因有效降低反应物的能量而使得反应速率加快

下列说法正确的是（）

A . 放热反应都是自发进行的反应 B . 催化剂一定会加快反应的速率 C . 化学反应一定既有物质变化又有能量变化 D . 活化分子间的碰撞一定可以发生化学反应

CO₂—CH₄催化重整是减缓温室效应、实现碳中和的重要方式，其主反应为：CO₂(g)+CH₄(g)⇌ 2CO(g)+2H₂(g) △H，反应体系还涉及以下副反应：

i.CH₄(g)⇌C(s)+2H₂(g) △H₁=+75.0kJ/mol

ii.CO₂(g)+H₂(g)⇌CO(g)+H₂O(g) △H₂=+41.0kJ/mol

iii.CO(g)+H₂(g)⇌C(s)+H₂O(g) △H₃=-131.0kJ/mol

（1）主反应的△H=kJ/mol。
（2）我国学者对催化重整的主反应进行理论研究，提出在Pt—Ni或Sn—Ni合金催化下，先发生甲烷逐级脱氢反应，其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。

①该历程中最大能垒E(正)=eV/mol；

②其它条件相同时，催化重整的主反应在不同催化剂下反应相同时间，CO的产率随反应温度的变化如图所示：

B是合金催化下CO的产率随温度的变化曲线，A、B曲线到达W点后重合，请解释原因。
（3）在恒容密闭容器中通入1molH2及一定量CO，反应ⅲ中CO的平衡转化率随n(CO)及温度变化如图。

①A、B两点对应的CO正反应速率v_正(A)v_正(B)(填“<”“=”或“>”，下同)，B和C两点对应的反应温度T_BT_C_。

②已知反应速率v_正=k_正x(CO)x(H₂)，v_逆=k_逆x(H₂O)，k为反应速率常数，x为气体的体积分数，在达到平衡状态为D点的反应过程(此过程为恒温)中，当某时刻CO的转化率刚好达到60%时， $\text{[math]}$ =。(用含k_正和k_逆的式子表示)

甲醇燃料是一种新的替代燃料，它和普通的汽油、柴油比较，优势十分明显。目前正在开发用甲烷和氧气合成甲醇：2CH₄(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2CH₃OH(g)。

已知：RlnK_p=- $\text{[math]}$ +C(R、C均为常数)。

下列说法错误的是（）

A . 恒压条件下，温度升高，K_p减小 B . 恒温条件下，压强增大，△H减小 C . 向恒压容器中加入2molCH₄和1molO₂ ，达到平衡，放出0.251kJ热量 D . 催化剂可以提高该反应的生产效率

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