北京市2020-2021学年高三各区第一学期期末化学考试分类汇编（九）化学反应原理（海淀区）1.（11分）丁烯(C4H8)是重要的化工原料，可由丁烷(C4H10)催化脱氢制备，反应如下：CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CHCH2CH3(g) + H2(g) ΔH已知：i. 该工艺过程的副产物有炭（C），生成的积炭会附着在催化剂表面，影响催化效果。

ii. 温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。

iii. H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) ΔH1CH3CH2CH2CH3(g) + 13/2O2(g) = 4CO2(g) + 5H2O(l) ΔH2CH2=CHCH2CH3 (g) + 6O2(g) = 4CO2(g) + 4H2O(l) ΔH3（1）用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示丁烷催化脱氢反应的反应热ΔH = ______。

（2）寻找高效的催化剂是脱氢反应重要的研究课题之一。

①催化剂使用一段时间后活性会下降，通入适量氢气可使其改善，氢气的作用是______。

②其他条件相同时，以SiO2为载体与不同质量百分比的CrO x组合，催化效果相关数据如下表。

实验组催化剂组成正丁烷转化率/ % 正丁烯收率/ %1 无催化剂 5 0.352 SiO2 5 0.353 SiO2 +9% CrO x25.5 18.34 SiO2 +15% CrO x27.5 20.655 SiO2 +21% CrO x24 17.87下列说法正确的是______（填序号）。

a. 脱氢反应中SiO2不起催化作用b. CrO x的含量越高，反应的催化效果越好c. CrO x的含量对丁烷脱氢反应的焓变无影响（3）其他条件相同，30min时测得正丁烷转化率、正丁烯收率随温度的变化如图1。

[收率=（生成某产物的原料量/投入的原料量）×100%]图1 图2①实际生产温度选择590℃，由图1说明其理由是______。

②590℃时，向体积为1L的密闭容器中充入3mol正丁烷气体，据图1计算0~30min内生成正丁烯的平均反应速率为______ mol/(L·min)。

（4）其他条件相同，30min时正丁烷转化率、正丁烯收率随进料气中n(H2)/n(C4H10)的变化如图2。

图2中，n(H2)/n(C4H10)＞2.5后，正丁烷转化率和正丁烯收率呈减小趋势，原因是______。

（海淀区）2.（10分）汽车尾气中的氮氧化物（NO x）对环境有危害，可利用化学方法实现氮的转化，从而降低氮氧化物排放。

（1）CO、HC（碳氢化合物）和NH3等均可在催化剂作用下，将NO x转化为N2。

①CO在氮的转化过程中体现了______性。

②NH3和NO反应的化学方程式为______。

（2）利用电解装置可以将尾气中的NO转化为尿素[CO(NH2)2，其中碳的化合价为+4价，属于非电解质]，工作原理如右图。

①阴极的电极反应式为______。

②反应一段时间后，阳极区的pH基本不变，结合化学用语解释原因为______。

③用NO－2代替NO进行电化学反应，研究表明阴极反应的历程如下：I. CO2(g) + 2H++ 2e－=== CO(pre) + H2OII.……III. CO(pre) + 2NH2(pre) === CO(NH2)2其中，CO(pre)表示CO前体，NH2(pre)表示NH2前体。

用化学用语表示步骤II的反应：______。

（朝阳区）3．（12分）研究人员将钛（Ti）掺杂进硅沸石中，得到催化剂TS－1，该催化剂能催化丙烯与过氧化氢合成环氧丙烷CH3CH CH2O的反应。

已知：i. H2O2在酸性溶液中比较稳定，在碱性溶液中易分解。

ii. 环氧丙烷中C—O键活性较强，易断键发生反应。

（1）丙烯转化为环氧丙烷的反应类型是______。

（2）以甲醇为溶剂，有利于催化剂形成活性中心，可能的催化历程如下。

①甲醇中羟基的氢原子与“Ti－OOH”中的氧原子能形成氢键，体现出氧的非金属性______（填“强”或“弱”）。

②研究催化历程常用同位素示踪法。

用17O标记H2O2中的所有氧原子，上图所示历程中存在17O的物质除H2O2外，还有______（填序号）。

a．CH3OH b．Ti O OHSiOSiO OSi c．CH3CH CH2O③反应生成的环氧丙烷中含有CH3CH CH2OCH3OH，这可能是因为环氧丙烷和_______发生了副反应产生的。

（3）溶液中适当添加某些碱性物质，能提高环氧丙烷选择性，但会使反应速率明显下降，原因可能有：i．碱性较强时，催化剂活性降低；ii．碱性较强时，______。

（4）用环氧丙烷生产具有较高反应活性的碳酸二甲酯，主要过程如下。

①CO2的电子式为______。

②A的分子式为C4H6O3（含五元环），其结构简式为______。

（东城区）4.（11分）短程硝化-厌氧氨氧化工艺的目的是将氨氮(NH4+)废水中的氮元素转变为N2脱除，其机理如下：资料：氧气浓度过高时，NO 2-会被氧化成NO3-。

（1）该工艺中被氧化的微粒是________。

（2）参与Ⅰ中反应的n(NH4+) ：n(O2) =_______（3）废水溶解氧浓度(DO)对氮的脱除率的影响如右图所示。

当DO > 2mg/L时，氮的脱除率为0，其原因可能是厌氧氨氧化菌被抑制，II中反应无法发生；还有可能是___________。

（4）经上述工艺处理后，排出的水中含有一定量的NO3-，可以通过改进工艺提高氮的脱除率。

①加入还原铁粉能有效除去NO3-。

该过程涉及的三个反应（a、b和c）如下：在整个反应过程中几乎监测不到NH4+浓度的增加。

请从化学反应速率的角度解释其原因：_____________________。

②采用微生物电解工艺也可有效除去NO3-，其原理如右图所示。

A是电源________极。

结合电极反应式解释该工艺能提高氮的脱除率的原因：______________。

（西城区）5．（12分）石油天然气开采和炼制过程中会产生大量含硫废水（其中S元素的主要化合价是－2价），对设备、环境等造成严重危害。

已知：H2S有剧毒；常温下溶解度为1∶2.6（体积）。

（1）H2S、HS−、S2−在水溶液中的物质的量分数随pH 的分布曲线如右图。

当pH≈8时，含硫废水中最主要的含硫（－2价）微粒是______。

（2）沉淀法处理含硫废水：向pH ≈8的含硫废水中加入适量Cu 2+的溶液，产生黑色沉淀且溶液的pH 降低。

用化学平衡移动的原理解释溶液的pH 降低的原因：______。

（3）氧化还原法处理含硫废水： 向pH ≈8的含硫废水中加入一定浓度的Na 2SO 3溶液，加酸将溶液调为pH ＝5，产生淡黄色沉淀。

①反应的离子方程式是______。

②不同pH 时，硫化物去除率随时间的变化曲 线如右图。

本工艺选择控制体系的pH ＝5， 不选择pH ＜5，从环境保护的角度分析其主 要原因：______。

（4）电浮选絮凝法处理含硫废水：铝作阳极、石墨作阴极，以直流电电解含一定浓度Na 2SO 4的pH ≈8的含硫废水。

阳极产生微小气泡，随后溶液中产生淡黄色浑浊，阳极附近生成的胶体吸附淡黄色浑浊。

①用离子方程式表述产生淡黄色浑浊的可能原因：______（1种即可）。

②阴极产生的气泡把污水中的悬浮物（含阳极扩散的胶体）带到水面形成浮渣层， 结合电极反应式解释胶体和浮渣层的形成过程：______。

（丰台区）6．碘酸钾是一种重要的无机物，可用作食盐中的加碘剂。

其制备方法如下：I ．过氧化氢氧化法（1）合成步骤中加快化学反应速率的措施是 。

（2）合成步骤中的化学方程式为 。

（3）当合成温度高于70℃，碘酸钾产率会降低，请写出可能的两种原因 。

II ．氯酸钾氧化法（4）在稀硝酸介质中，用氯酸钾氧化碘单质，然后用氢氧化钾中和碘酸氢钾[KH(IO 3)2]，补全反应的化学方程式：6I 2 + KClO 3 + H 2O === 6KH(IO 3)2 + KCl+3Cl 2， KH(IO 3)2 + KOH === 2KIO 3 + H 2O 。

（5）相对于氯酸钾氧化法，过氧化氢氧化法的优点是 。

III ．电解法（6）先将一定量的I 2溶于过量的KOH 溶液，发生反应：3I 2 + 6KOH === 5KI +KIO 3 + 3H 2OH 2O 2 粉碎的I 2合成结晶调中性K 2CO 3溶液 70℃ 催化剂将反应后溶液加入阳极区，制备纯度较高的碘酸钾。

写出阳极的电极反应式。

惰性电极a惰性电极b反应后溶液KOH冷却水阳离子交换膜（丰台区）7．零价纳米铁在环境修复中具有广泛应用，可用来处理地下水中的铼酸根离子（ReO4-）。

资料：零价纳米铁胶粒表面带正电，采用物理吸附和还原的共同作用，可将ReO4-固定，防止其随地下水的运动而迁移。

（1）利用无机炭作为还原剂，在高温下通过氧化还原反应来制备零价纳米铁，涉及的反应有：6Fe2O3(s)＋C(s)===4Fe3O4(s)＋CO2(g) ∆H = +a kJ/molFe3O4(s)＋2C(s)===3Fe(s)＋2CO2(g) ∆H = +b kJ/mol写出无机炭还原氧化铁制备纳米铁的热化学方程式。

（2）液相还原法也可用来制备零价纳米铁。

将50 mL KBH4（B元素的化合价为+3）水溶液添加到50 mL FeSO4水溶液中，搅拌数秒钟，溶液变黑时停止搅拌，用磁铁分离沉淀，先用蒸馏水充分洗涤，再用无水乙醇洗涤3次，氮气保护下烘干，即得所需纳米铁。

反应原理为：Fe2+＋2BH4-＋6H2O===Fe＋2B(OH)3＋7H2①氮气作用下烘干的目的是。

②每生成1 mol Fe，转移电子数为。

（3）零价纳米铁具有很强的还原能力。

某酸性样品溶液中含有K+、Na+、Ca2+、Cl-、ReO4-等离子。

在酸性环境下，用零价纳米铁可将该样品溶液中的ReO4-还原成固态的ReO2而除去，自身转化成Fe3+。

①写出反应的离子方程式。

②反应后样品溶液中阴离子浓度降低，而阳离子浓度几乎无变化，可能的原因是。

③研究表明pH过高或过低会使ReO4-的去除率降低，可能的原因分别是。

（石景山区）8．（10分）海水是巨大的化学资源宝库，利用海水可以直接或间接获取很多物质。

利用1：氯碱工业（1）从海水中提取粗盐的方法是______。

（2）图16-1是氯碱工业中电解饱和氯化钠溶液的示意图，饱和氯化钠溶液从a口进入，NaOH 溶液从______（填b或d）口导出。

阳离子交换膜的作用是______。

（3）图16-2是电解氯化钠溶液的微观示意图。

X为电源的______极，水合钠离子、水合氯离子。