高考化学难点剖析专题51高考试题中催化剂的考查练习.docx
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高考化学难点剖析专题51高考试题中催化剂的考查练习
专题51高考试题中催化剂的考查
1．下列关于催化剂的说法，正确的是（ ）
A．催化剂能使不起反应的物质发生反应
B．催化剂能改变化学反应速率
C．任何化学反应，都需要催化剂
D．电解水时，往水中加少量NaOH，可使电解速率明显加快，所以NaOH是这个反应的催化剂
【答案】B
【解析】
试题分析：
在电解水时，加少量NaOH，可增大水中离子浓度，增强水的导电性，NaOH并没有改变反应机理，故不是催化剂。
另外，有些反应是不需要催化剂的，如中和反应等，所以答案选B。
2．下列关于催化剂的说法，正确的是
A．催化剂能使不起反应的物质发生反应
B．在化学反应前后催化剂性质和质量都不改变
C．催化剂能加快化学反应速率
D．在化学反应过程中，催化剂能提高转化率
【答案】B
3．2010年诺贝尔化学奖授予理查德·赫克等三位科学家，以表彰他们在“钯催化交叉偶联”方面的研究。
下面关于催
化剂的说法正确的是（）
A．催化剂只改变反应的正反应速率B．催化剂通过升高反应的活化能来加快反应速率
C．催化剂能够改变反应的反应热D．催化剂不能改变反应物的转化率
【答案】D
【解析】A．催化剂能同等程度地改变正逆反应速率，故A错误；B．催化剂在化学反应中降低反应的活化能，故
B错误；C．反应热只与反应的始末状态有关，与催化剂不能改变反应热，故C错误；D．催化剂不能改变反应的平衡状态，则不能改变反应物的转化率，故D错误．
4．下列关于催化剂的说法，正确的是
A．催化剂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．催化剂不能改变化学反应速率
D．任何化学反应都需要催化剂
【答案】B
【解析】A.催化剂不能使不起反应的物质发生反应，A错误；B.催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变，B正确；C.催化剂能改变化学反应速率，C错误；D.不一定每个化学反应都需要催化剂，D错误。
5．下列关于催化剂说法正确的是
A．任何化学反应都需要催化剂
B．催化剂能使不反应的物质之间发生反应
C．催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变
D．电解水时加少量的NaOH做催化剂，可使电解速率加快
【答案】C
6．如图为某烯烃在催化剂作用下发生加成反应的能量变化图，下列有关叙述错误的是
A．催化剂能降低该反应的活化能
B．催化剂能改变该反应的焓变
C．该反应为放热反应
D．由图可知，在催化剂作用下，该反应不是一步完成的
【答案】B
【解析】B．催化剂能改变该反应的活化能，正催化剂主要是降低了反应物发生化学反应时所需要的活化能，但不能改变反应的焓变，错误；
7．已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，下图表示在不同催化剂作用下其能量随反应进程的变化示意图。
下列说法正确的是（）
A．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率
B．a表示的催化剂效率高于b表示的催化剂效率
C．改变催化剂，既能改变反应热，也能改变活化能
D．该反应可自发进行
【答
案】D
8．已知：
2N2（g）+6H2O（g）
4NH3（g）+3O2（g）△H=+QkJ·mol，下图为该反应在不同初始浓度的N2和不同催化剂I、Ⅱ作用下（其他条件相同），体积为2L的密闭容器中n（NH3）随反应时间的变化曲线，下列说法正确的是
A．0～6h内，催化剂I的催化效果比催化剂Ⅱ的好
B．a点时，催化剂I、Ⅱ作用下N2的转化率相等
C．0～5h内，在催化剂I的作用下，O2的反应速率为0.12mol/（L·h）
D．0～12h内，催化剂Ⅱ作用下反应吸收的热量比催化剂I的多
【答案】D
9．某化学反应的能量变化如图所示。
下列有关叙述正确的是（）
A．该反应的反应热△H=E2-E1
B．a、b分别对应有催化剂和无催化剂的能量变化
C．催化剂能降低反应的活化能
D．催化剂能改变反应的焓变
【答案】C
【解析】A、根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，所以该反应是吸热反应，则该反应的反应热△H=E1－E2，A不正确；B、催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，则a、b分别对应无催化剂和有催化剂的能量变化，B不正确，选项C正确；D、催化剂不能改变反应的焓变，焓变只与反应物和生成物总能量的相对大小有关系，D不正确。
10．在催化剂作用下，H2
O2发生分解，其反应能量随反应的进程变化如下图：
下列说法正确的是
A．H2O2分解反应的△H＞0
B．催化剂的加入使反应的热效应减小
C．催化剂的加入提高了H2O2的分解率
D．催化剂通过改变反应历程、降低反应的活化能来提高H2O2分解速率
【答案】D
11．下列说法正确的是（）
A．NH4HCO3（s）═NH3（g）+H2O（g）+CO2（g）△H=+185.57kJ⋅mol−1，能自发进行，原因是△S>0
B．常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行
C．焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
【答案】A
【解析】A、反应焓变大于0，熵变大于0，反应向熵变增大的方向进行，
NH4HCO3（s）═NH3（g）+H2O（g）+CO2（g）△H=+185.57kJ⋅mol−1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，A正确；
B、某些吸热反应也可以自发进行，根据△H-T△S<0分析，△H>0，△S<0，常温下可以△H-T△S<0，如氢氧化钡晶体和氯化铵反应，是吸热反应，常温下可以蒸发进行，B错误；
C、根据反应自发进行的判断根据△H-T△S<0分析，反应自发进行需要焓变、熵变和温度共同决定，C错误；
D、催化剂改变反应速率不改变化学平衡，使用催化剂不可以改变化学反应进行的方向，D错误。
12．反应2NO（g）+2
H2（g）
N2（g）+2H2O（g）中，每生成7gN2放出166kJ的热量，该反应的速率表达式为v=k·cm（NO）·cn（H2）（k、m、n待测），其反应包含下列两步：
①2NO+H2=N2+H2O2（慢）②H2O2+H2=2H2O（快），T℃时测得有关实验数据如下：
序号
c（NO）/mol•L-1
c（H2）/mol•L-1
速率/mol•L-1•min-1
Ⅰ
0.0060
0.0010
1.8×10-4
Ⅱ
0.0060
0.0020
3.6×10-4
Ⅲ
0.0010
0.0060
3.0×10-5
Ⅳ
0.0020
0.0060
1.2×10-4
下列说法错误的是
A．整个反应速度由第①步反应决定
B．该反应速率表达式：
v=5000c2（NO）·c（H2）
C．正反应的活化能：
①<②
D．该反应的热化学方程式为2NO（g）+2H2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-664kJ•mol-1
【答案】C
【解析】A．①2NO+H2═N2+H2O2（慢），②H2O2+H2═2H2O（快），反应历程中反应慢的决定反应速率，整个反应速度由第①步反应决定，故A正确；B．比较图表中Ⅰ、Ⅱ组数据，NO浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率增大一倍，根据Ⅲ、Ⅳ组数据，H2浓度不变，NO浓度增大一倍，反应速率增大到4倍，据此得到速率方程，v=kc2（NO）•c（H2），依据Ⅰ中数据计算k=5000，则速率方程v=5000c2（NO）•c（H2），故B正确；C．反应①难以进行，说明反应的活化能高，正反应的活化能一定是①＞②，故C错误；D．反应
2NO（g）+2H2（g）═N2（g）+2H2O（g）中，每生成7gN2放出166kJ的热量，生成28gN2放热664KJ，热化学方程式为：
2NO（g）+2H2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-664kJ•mol-1，故D正确。
13．以反应5H2C2O4+2MnO4-+6H＋=10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。
实验时，分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。
下列说法不正确的是
A．实验①、②、③所加的H2C2O4溶液均要过量
B．实验①和实验②是探究浓度对化学反应速率的影响，实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响
C．实验①和②
起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能是生成的Mn2+对反应起催化作用
D．若实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s，则这段时间内平均反应速率v（KMnO4）=2.5×10-4mol·L-1·s-1
【答案】D
14．某温度时，在0.5L密闭容器中，某一反应的A、B气体物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析求得：
（1）该反应的化学方程式为_____________；
（2）若降低温度，v（逆）__；（填“加快”
“减慢”或“不变”）
（3）第4min时，正、逆反应速率的大小关系为：
v（正）__v（逆）；（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）以下措施能加快反应速率的是__。
A．恒温恒容充入He使压强增大B．缩小体积，使压强增大
C．恒温恒压充入HeD．平衡后加入催化剂
【答案】2A
B减慢＞BD
（3）第4min时，A的物质的量仍在减少，B的物质的量仍在增加，因此反应仍向正反应方向进行，所以正、逆反应速率的大小关系为v（正）＞v（逆）；
（4）A.恒温恒容充入He使压强增大，参加反应的气体的浓度不变，则反应速率不变，A错误；
B.缩小体积，使压强增大，参加反应气体的浓度增大，B正确；
C.恒温恒压充入He，体积增大，参加反应气体的浓度减小，反应速率减小，C错误；
D.平衡后加入催化剂，反应速率增大，D正确。
15．近几年我国大面积发生雾霾天气，2.5微米以下的细颗粒物（PM2.5）是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。
空气中的CO、SO2、氮氧化物等污染气体会通过大气化学反应生成PM2.5颗粒物。
（1）用CaSO4代替O2与燃料CO反应，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，既可提高燃烧效率，又能得到较纯的CO2，以便于被处理。
反应①为主反应，反应②和③为副反应。
ⅰ．CaSO4（s）＋4CO（g）==CaS（s）＋4CO2（g）ΔH1＝－189.2kJ·mol-1
ⅱ．CaSO4
（s）＋CO（g）==CaO（s）＋CO2（g）＋SO2（g） ΔH2＝＋210.5kJ·mol-1
ⅲ．CO（g）==
C（s）＋
CO2（g）ΔH3＝－86.2kJ·mol-1
反应2CaSO4（s）＋7CO（g）==CaS（s）＋CaO（s）＋6CO2（g）＋C（s）＋SO2（g）的Δ
H＝_________________
（2）已知由CO生成CO2的化学方程式为CO＋O2
CO2＋O。
其正反应速
率为v正=K正·c（CO）·c（O2），逆反应速率为v逆=K逆·c（CO2）·c（O），K正、K逆为速率常数。
在2500K下，K正=1.21×105L·s-1·mol-1，K逆=3.02×105L·s-1·mol-1。
则该温度下上述反应的平衡常数K值为________（保留小数点后一位小数）。
（3）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。
某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：
C（s）＋2NO（g）
N2（g）＋CO2（g） ΔH=QkJ·mol-1。
在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
时间（min）
浓度（mol·L-1）
0
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.58
0.40
0.40
0.48
0.48
N2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
CO2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=___________________________________；
②30min后只改变某一条件，反应达新平衡，根据上表数据判断改变的条件可能是____（选填字母）；
a．加入一定量的活性炭b．通入一定量的NOc．适当缩小容器的体积d．加入合适的催化剂
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5∶3∶3，则Q_____0（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（4）利用如图所示电解装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO2，并用阴极室排出的溶液吸收NO2。
与电源b极连接的电极的电极反应式为____________________________________。
（5）NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。
相同温度下，等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液，测得NH4NO2溶液中c（NH4+）较小，分析可能的原因________________________。
【答案】－151.1kJ·mol-10.40.042mol·L-1·min-1bc＜2HSO3—＋2e—＋2H+==S2O42—＋2H2ONO2—水解呈碱性，对NH4+的水解起促进作用或答出N
O2—与NH4+氧化还原产生氮气
【解析】
（1）根据盖斯定律，①+②+③×2可得：
2CaSO4（s）+7CO（g）==CaS（s）+CaO（s）+6CO2（g）+C（s）+SO2（g）的△H=△H1+△H2+2△H3=－189.2kJ·mol-1＋210.5kJ·mol-1+（－86.2kJ·mol-1）
2=－151.1kJ·mol-1；
（2）平衡常数K=
；（3）①分析图表数据，0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=
=0.042mol/（L•min）；②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，图表数据分析可知一氧化氮，氮气，二氧化碳浓度都增大；a．加入一定量的活性炭是固体，对平衡无影响，故a不符合；b．通入一定量的NO，反应正向进行，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大，故b符合；c．适当缩小容器的体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不动，但个物质浓度增大，符合要求，故c符合；d．加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，浓度不变，故d不符合；故答案为：
bc；③若30min后，达到平衡时容器中NO、N2、CO2的浓度之比2：
1：
1，升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：
1：
1，所以平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应方向是放热反应Q＜0；（4）根据图中信息可知，与电源b极连接的电极上HSO3—得电子转化为S2O42—，发生的电极反应式为2HSO3—＋2e—＋2H+==S2O42—＋2H2O；（5）NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。
相同温度下，等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液，NO2—水解呈碱性，对NH4+的水解起促进作用或答出NO2—与NH4+氧化还原产生氮气，故测得NH4NO2溶液中c（NH4+）较小。
16．甲醇水蒸气重整制氢（SRM）是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电
池的理想氢源，当前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量，以免使燃料电池Pt电极中毒。
重整过程发生的反应如下：
反应ICH3OH（g）+H2O（g）
CO2（g）+3H2（g）ΔH1
反应ⅡCH3OH（g）
CO（g）+2H2（g）ΔH2
反应ⅢCO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K2、K3随温度变化如下表所示：
125℃
225℃
325℃
K2
05535
1858
9939.5
K3
1577
137.5
28.14
请回答：
（1）反应Ⅱ能够自发进行的条件_______（填“低温”、“高温”或“任何温度”），ΔH1____ΔH3（填“>”、“<”或“=”）。
（2）相同条件下，甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢（反应Ⅱ）的先进之处在于__________________。
（3）在常压、Cat.1催化下，CH3OH和H2O混和气体（体积比1∶1.2，总物质的量2.2mol）进行反应，tl时刻测得CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示（CO、CO2的选择性：
转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比）。
注：
曲线a表示CH3OH的转化率，曲线b表示CO的选择性，曲线c表示CO2的选择性
①下列说法不正确的是__________。
A．反应适宜温度为300℃
B．工业生产通常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整
C．己知Cat.2催化剂具有更高催化活性，可提高甲醇平衡转化率
D．添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率
②260℃时H2物质的量随
时间的变化曲线如图所示。
画出300℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线。
________________
（4）副产物CO2可以在酸性水溶液中电解生成甲酸，生成甲酸的电极反应式是：
___________。
【答案】高温>甲醇转化率高；产物中氢气含量高，一氧化碳含量低ABC
CO2+2H++2e-==HCOOH
的产率降低，故错误；C．催化剂不能改变化学平衡状态，对于某温度下的平衡转化率，催化剂不能改变该温度下的反应的平衡状态，只能缩短达到平衡的的时间，故错误；D．260℃之前，随着温度升高，甲醇的转化率增大，260之后，随着温度升高，甲醇的转化率几乎不变，说明260℃之前催化剂起着一定的性能，260℃之后催化性能降低，对于260℃之前的过程，添加氧化钙的复合催化剂可提高氢气产率，故正确。
故选ABC；
②温度升高，化学反应速率加快，达到化学平衡的时间缩短，反应为放热反应，温度升高，不利于化学平衡正向移动，所以平衡时氢气的产量降低，图像应为：
（4）二氧化碳可以在酸性水溶液中电解生成甲酸，碳的化合价降低，二氧化碳发生还原反应，所以电极反应为：
CO2+2H++2e-==HCOOH。
17．“温室效应”是全球关注的环境问题之一。
CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。
因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
（1）下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有：
_________。
（填字母）
a．减少化石燃料的使用b．植树造林，增大植被面积
c．采用节能技术d．利用太阳能、风能
（2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。
CO2转化成有机物的例子很多，如：
a．6CO2+6H2O
C6H12O6b．CO2+3H2
CH3OH+H2O
c．CO2+CH4
CH3COOHd．2CO2+6H2
CH2==CH2+4H2O
以上反应中，最节能的是_____________，原子利用率最高的是____________。
（3）文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下：
反应结束后，气体中检测到CH4和H2，滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe3O4。
CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：
研究人员根据实验结果得出结论：
HCOOH是CO2转化为CH4的中间体，即：
CO2
HCOOH
CH4
①写出产生H2的反应方程式_______________________________________。
②由图可知，镍粉是_______。
（填字母）
a．反应Ⅰ的催化剂
b．反应Ⅱ的催化剂
c．反应ⅠⅡ的催化剂
d．不是催化剂
③当镍粉用量从1mmol增加到10mmol，反应速率的变化情况是__________。
（填字母）
a．反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变
b．反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加
c．反应ⅠⅡ的速率均不变
d．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快
e．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快
f．反应Ⅰ的速率减小，反应Ⅱ的速率增加
【答案】abcdac
ce
18．工业上用CO生产燃料甲醇。
一定温度和容积条件下发生反应：
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）。
图1表示反应中的能量变化；图2表示一定温度下，在体积为1L的密闭容器中加入2molH2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化。
请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线_______（填“a”或“b”）表示使用了催化剂；没有使用催化剂时，在该温度和压强条件下反应CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）的△H=_________。
（2）从反应开始到建立平衡，v（CO）=________；达到平衡时，该温度下CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）的化学平衡常数为______________。
达到平衡后若保持其它条件不变，将容器体积压缩为0.5L，则平衡___________移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）已知CH3OH（g）＋3/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（g）；ΔH＝－193kJ/mol。
又知H2O（l）=H2O（g）；ΔH＝＋44kJ/mol，请写出32g的CH3OH（g）完全燃烧生成液态水的热化学方程式____________。
【答案】b-91kJ/mol0.075mol/（L·min）12正向CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）
△H=-281kJ/mo
l
【解析】
（1）由图像分析b的活化能比a的低，说明使用了催化剂，降低了反应的活化能，反应速率快，所以曲线b表示使用了催化剂；反应热只与始态和终态有关，与反应途经无关。
所以反应的反应热不变，△H=419KJ/mol-510KJ/mol=-91KJ/mol；答案：
b；-91kJ/mol。
（3）①CH3OH（g）＋3/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－193kJ/mol，② H2O（l）=H2O（g）ΔH＝＋44kJ/mol，根据盖斯定律，所求热化学方程式=①-②×2，32g的CH3OH（g）的物质的量是1mol，所以热化学方程式为CH3OH（g）＋3/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－281kJ/mol。
19．二氧化碳与氢气催化合成甲醇，发生的反应为：
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）
（1）已知：
计算上述反应的△H=______________kJ·mol-1。
（2）一定条件下，将n（CO2）:
n（H2）=1:
1的混合气充入恒温恒容密闭容器中，下列事实可以说明该反应已达平衡的是_______________（填选项字母）。
A．容器内气体密度保持不变B．H2O（g）与CO2（g）的生成速率之比为1∶1
C．容器中压强保持不变D．该反应的平衡常数保持不变
（3）一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2，在不同催化剂作用下的反应I、反应II与反应III，相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示，据表中数据绘制下右图：
（T5时，图中C点转化率为66.67%，即转化了2/3）
①催化剂效果最佳的反应是________________（填“反应I”，“反应II”，“反应III”）。
②T3的b点
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