考前特訓(xùn) (一)關(guān)注碳中和，推進(jìn)碳達(dá)峰--2025年高考化學(xué)大二輪專題復(fù)習(xí)（講練）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

(一)關(guān)注碳中和，推進(jìn)碳達(dá)峰［分值：50分］
(選擇題1~3題，每小題4分，4~7題，每小題6分，共36分)
1.為了2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，“十四五”期間生態(tài)環(huán)境與資源綜合利用發(fā)展途徑對(duì)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.開(kāi)發(fā)煤炭廢棄資源的高值、高效利用技術(shù)能降低二次污染
B.煤的綜合利用有利于保護(hù)自然環(huán)境和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展
C.向煤中加入適量碳酸鈣可減少燃燒產(chǎn)物中二氧化碳的量
D.利用太陽(yáng)能等清潔能源代替煤炭，有利于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境
2.我國(guó)提出爭(zhēng)取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這對(duì)于改善環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。CO2催化加氫制CO技術(shù)是兼顧新能源和實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的重要途徑之一，該反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH，達(dá)平衡后，若升溫，c(H2)降低，則ΔH>0
B.催化劑(In2O3)表面易于形成豐富的氧空位，有效促進(jìn)CO2的吸附活化
C.步驟d、e中，CO2的吸附與轉(zhuǎn)化均存在化學(xué)鍵的斷裂與形成
D.催化劑(In2O3)能提高催化加氫的速率，是因?yàn)榻档土朔磻?yīng)的活化能
3.中國(guó)努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。利用NaOH溶液噴淋捕捉空氣中的CO2，反應(yīng)過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.捕捉室中NaOH溶液噴成霧狀有利于吸收CO2
B.環(huán)節(jié)a中物質(zhì)分離的基本操作是過(guò)濾
C.反應(yīng)過(guò)程中CaO和NaOH是可循環(huán)的物質(zhì)
D.高溫反應(yīng)爐中的物質(zhì)是Ca(HCO3)2
4.我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如下。T ℃時(shí)一定量的CO2被吸收塔中K2CO3溶液吸收后進(jìn)入再生塔再生，最后利用電化學(xué)原理將CO2電催化還原為C2H4(該溫度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7，Ka2=5.6×10-11)。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.若T ℃時(shí)吸收塔中c(CO32-)∶c(HCO3-)=28∶5，則該溶液的pH=11
B.再生塔中產(chǎn)生CO2的離子方程式為2HCO3-CO2↑+CO32-+H2O
C.將濃度相等的K2CO3溶液與KHCO3溶液等體積混合，所得溶液中離子濃度大小為c(K+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
D.CO2電催化還原為C2H4的陰極反應(yīng)式為2CO2+12e-+12H+===C2H4+4H2O
5.(2024·貴州安順期末)杭州亞運(yùn)會(huì)火炬名為“薪火”，主火炬以甲醇作為燃料，在亞運(yùn)史上首次實(shí)現(xiàn)廢碳再生、循環(huán)內(nèi)零碳排放，綠色甲醇生態(tài)示意圖如圖所示。
下列有關(guān)綠色甲醇生態(tài)示意圖的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.太陽(yáng)能、風(fēng)能屬于可再生能源
B.工業(yè)上可用氨水捕獲煙氣中的CO2
C.CO2轉(zhuǎn)換為甲醇的反應(yīng)中CO2作還原劑
D.甲醇的生態(tài)循環(huán)有利于實(shí)現(xiàn)碳中和
6.(2024·河北滄州模擬)我國(guó)科研工作者通過(guò)研發(fā)新型催化劑，利用太陽(yáng)能電池將工業(yè)排放的CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.該過(guò)程中存在的能量轉(zhuǎn)化形式只有太陽(yáng)能→化學(xué)能
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.P極的電極反應(yīng)式為CO2+2e-+2H+===HCOOH
D.N極催化轉(zhuǎn)化22.4 L H2時(shí)，P極生成HCOOH的質(zhì)量為46 g
7.(2024·江西模擬)CO2回收和利用有助于碳中和?？茖W(xué)家開(kāi)發(fā)催化劑實(shí)現(xiàn)CO2固定，如圖所示(R為氫或烴基)。
下列敘述正確的是( )
A.若R為氫，則乙的分子式為C3H6O3
B.若R為甲基，則甲、乙、丙分子中都含有1個(gè)手性碳原子
C.丙是一種能自然降解的綠色有機(jī)高分子材料
D.甲和CO2在催化劑作用下發(fā)生取代反應(yīng)生成乙
8.(14分)2023年杭州亞運(yùn)會(huì)的主火炬使用的燃料為“零碳甲醇”，更好地展現(xiàn)了綠色化學(xué)低碳環(huán)保的理念?！傲闾技状肌钡闹苽溥^(guò)程中，主要發(fā)生以下反應(yīng)。
ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1；
ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·ml-1；
ⅲ.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH3=-206.2 kJ·ml-1
回答下列問(wèn)題：
(1)反應(yīng)ⅰ可能的反應(yīng)歷程如圖1所示。
注：方框內(nèi)包含微粒種類及數(shù)目，微粒的相對(duì)總能量［如最后一個(gè)方框表示1個(gè)CH3OH(g)分子和1個(gè)H2O(g)分子的相對(duì)總能量為-0.51 eV，單位：eV］，TS表示過(guò)渡態(tài)、*表示吸附在催化劑上的微粒，1 eV=1.6×10-22 kJ。
①ΔH1= kJ·ml-1(計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))。
②該反應(yīng)歷程中，生成甲醇的決速步驟的反應(yīng)方程式為。
(2)在恒溫恒壓條件下，通入CO2(g)與H2(g)混合氣體，發(fā)生反應(yīng)ⅰ、ⅱ、ⅲ。下列可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (填字母)。
A.反應(yīng)混合物中各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變
B.反應(yīng)后混合氣體的壓強(qiáng)不再改變
C.混合氣體的密度不再改變
D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
(3)一定溫度下，將CO2(g)和H2(g)按n(CO2)∶n(H2)=1∶3充入恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)ⅰ、ⅱ、ⅲ，容器內(nèi)總壓強(qiáng)與反應(yīng)時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)n(CH3OH)n(CH4)=3，H2O的分壓為15 kPa。
①0~10 min內(nèi)，CO2的平均分壓變化率為 kPa·min-1。
②反應(yīng)ⅲ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp= kPa-2(以平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(4)一定條件下，向恒溫恒容密閉容器中充入CO2(g)和H2(g)只發(fā)生反應(yīng)ⅰ，在兩種不同催化劑下建立平衡的過(guò)程中H2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線如圖3所示。
①兩種催化劑催化效果較好的是。
②催化劑Ⅰ條件下，t2 min時(shí)改變的反應(yīng)條件可能是 (填字母)。
A.降低溫度
B.容器容積不變，通入一定量He(g)
C.容器容積不變，通入一定量CH3OH(g)
D.縮小容器容積
答案精析
1.C [煤中加入適量碳酸鈣，可達(dá)到鈣基固硫的作用，減少燃燒產(chǎn)物中二氧化硫的量，但不能減少二氧化碳的排放量，故C錯(cuò)誤。]
2.C [對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，升溫c(H2)降低，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，ΔH>0，A正確；觀察反應(yīng)機(jī)理圖可知，催化劑先吸附氫氣，氫原子與氧成鍵后脫水，得到較多的氧空位，促進(jìn)了CO2的吸附活化，B正確；步驟d中，CO2只是進(jìn)入氧空位被催化劑吸附，不存在化學(xué)鍵的斷裂與形成，C錯(cuò)誤；In2O3作催化劑降低了反應(yīng)的活化能，從而提高化學(xué)反應(yīng)速率，D正確。]
3.D [環(huán)節(jié)a為向碳酸氫鈉溶液中加入氧化鈣，氧化鈣與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，過(guò)濾得到碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液，B正確；高溫反應(yīng)爐中碳酸鈣受熱分解生成氧化鈣和二氧化碳，將二氧化碳收集后儲(chǔ)存，環(huán)節(jié)a得到的氫氧化鈉溶液和反應(yīng)爐中得到的氧化鈣可以循環(huán)利用，C正確、D錯(cuò)誤。]
4.C [水煤氣中的CO2被吸收塔中K2CO3溶液吸收后形成KHCO3溶液進(jìn)入再生塔，再生塔中KHCO3分解產(chǎn)生CO2，再將CO2電催化還原為C2H4。設(shè)c(CO32-)=2.8 ml·L-1，則c(HCO3-)=0.5 ml·L-1，根據(jù)CO32-+H2OHCO3-+OH-可知，c(HCO3-)·c(OH-)c(CO32-)=KwKa2，則0.5×c(OH-)2.8=1.0×10-145.6×10-11，解得c(OH-)=1.0×10-3 ml·L-1，溶液中c(H+)=1.0×10-11 ml·L-1，pH=11，A正確；再生塔中，KHCO3受熱分解產(chǎn)生CO2，該反應(yīng)的離子方程式為2HCO3-CO2↑+CO32-+H2O，B正確；將濃度相等的K2CO3溶液與KHCO3溶液等體積混合，Kh=KwKa2>Ka2，則CO32-的水解程度大于HCO3-的電離程度，故所得溶液中離子濃度大小為c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)，C錯(cuò)誤；CO2在陰極上被還原為C2H4，電極反應(yīng)式為2CO2+12e-+12H+===C2H4+4H2O，D正確。]
5.C [CO2可與氨水中的一水合氨反應(yīng)，故可用氨水捕獲煙氣中的CO2，故B正確；CO2轉(zhuǎn)換為甲醇，C元素的化合價(jià)降低，反應(yīng)中CO2作氧化劑，故C錯(cuò)誤；甲醇的生態(tài)循環(huán)不會(huì)排放CO2，有利于實(shí)現(xiàn)碳中和，故D正確。]
6.C [能量轉(zhuǎn)化形式：太陽(yáng)能→電能→化學(xué)能，A錯(cuò)誤；P極電極反應(yīng)消耗H+，故P極區(qū)需要補(bǔ)充H+，該離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，B錯(cuò)誤；P極上CO2→HCOOH，C元素的化合價(jià)降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則P極為陰極，電極反應(yīng)式為CO2+2e-+2H+===HCOOH，C正確；沒(méi)有說(shuō)明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，不能確定H2的物質(zhì)的量，D錯(cuò)誤。]
7.C [若R為氫，則乙()的分子式為C3H4O3，A項(xiàng)錯(cuò)誤；丙分子中有n個(gè)手性碳原子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；丙的鏈節(jié)含酯基，在自然界中可水解生成小分子，C項(xiàng)正確；甲和CO2發(fā)生加成反應(yīng)生成乙，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
8.(1)①-49.1 ②HCOOH*+2H2(g)===H2COOH*+32H2(g)[或HCOOH*+12H2(g)===H2COOH*]
(2)ACD (3)①1.25 ②2.3×10-4 (4)①催化劑Ⅰ ②C
解析 (1)①根據(jù)ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量可得，ΔH1=(-0.51-0)eV×6.02×1023 ml-1=-0.51×1.6×10-22 kJ×6.02×1023 ml-1≈-49.1 kJ·ml-1。②反應(yīng)的活化能=過(guò)渡態(tài)的能量-反應(yīng)物的總能量，則可比較經(jīng)歷過(guò)渡態(tài)TS1、TS2、TS3、TS4、TS5、TS6的反應(yīng)的活化能可得，經(jīng)歷TS3過(guò)渡態(tài)時(shí)，反應(yīng)的活化能最大、反應(yīng)速率最慢，反應(yīng)方程式為HCOOH*+2H2(g)===H2COOH*+32H2(g)或HCOOH*+12H2(g)===H2COOH*。(2)恒溫恒壓條件下，反應(yīng)混合物中各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變，可說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A符合題意，B不符合題意；由于反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅲ均為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)，在恒溫恒壓條件下發(fā)生反應(yīng)ⅰ、ⅱ、ⅲ，反應(yīng)前后混合氣體的體積發(fā)生變化，混合氣體的質(zhì)量不變，則反應(yīng)前后混合氣體的密度、平均相對(duì)分子質(zhì)量發(fā)生變化，當(dāng)混合氣體的密度、平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，可說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C、D符合題意。
(3)【第一步：根據(jù)信息假設(shè)反應(yīng)物的量】設(shè)起始時(shí)n(CO2)=1 ml，n(H2)=3 ml。
【第二步：根據(jù)圖像計(jì)算物質(zhì)轉(zhuǎn)化的量】設(shè)平衡時(shí)總物質(zhì)的量為x ml，由題圖2可知，起始時(shí)總壓強(qiáng)為100 kPa，平衡時(shí)總壓強(qiáng)為80 kPa。恒溫恒容條件下，100 kPa80 kPa=4mlxml，x=3.2，氣體總物質(zhì)的量減少0.8 ml。由于反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅲ均為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，反應(yīng)ⅱ為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，設(shè)平衡時(shí)n(CH3OH)=a ml，n(CH4)=b ml，依據(jù)差量法計(jì)算：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) Δn
1 2
a ml 2a ml
CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) Δn
1 2
b ml 2b ml
ab=3，2a+2b=0.8，解得a=0.3，b=0.1。
【第三步：列三段式計(jì)算】假設(shè)反應(yīng)ⅰ達(dá)到平衡后發(fā)生反應(yīng)ⅱ，反應(yīng)ⅱ達(dá)到平衡后發(fā)生反應(yīng)ⅲ，設(shè)反應(yīng)ⅱ生成的CO的物質(zhì)的量為y ml。
反應(yīng)ⅰ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量/ml 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化量/ml 0.3 0.9 0.3 0.3
平衡量/ml 0.7 2.1 0.3 0.3
反應(yīng)ⅱ CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)
起始量/ml 0.7 2.1 0 0.3
轉(zhuǎn)化量/ml y y y y
平衡量/ml 0.7-y 2.1-y y 0.3+y
反應(yīng)ⅲ CO(g) + 3H2(g)CH4(g)+H2O(g)
起始量/ml y 2.1-y 0 0.3+y
轉(zhuǎn)化量/ml 0.1 0.3 0.1 0.1
平衡量/ml y-0.1 1.8-y 0.1 0.4+y
根據(jù)p(H2O)p總=n(H2O)n總，15 kPa80 kPa=n(H2O)3.2ml可得，n(H2O)=0.6 ml，即0.4+y=0.6，y=0.2。
【第四步：根據(jù)具體問(wèn)題計(jì)算】①反應(yīng)過(guò)程中消耗的CO2的物質(zhì)的量為0.5 ml，CO2的壓強(qiáng)變化量為0.5ml4ml×100 kPa=12.5 kPa，則0~10 min內(nèi)，CO2的平均分壓變化率為12.5 kPa10min=1.25 kPa·min-1。②平衡時(shí)n(H2O)=0.6 ml，n(CH4)=0.1 ml，n(CO)=0.1 ml，n(H2)=1.6 ml，p(H2O)=15 kPa，p(CH4)=p(CO)=2.5 kPa，p(H2)=40 kPa，則反應(yīng)ⅲ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=p(CH4)·p(H2O)p(CO)·p3(H2)=2.5 kPa×15 kPa2.5 kPa×(40 kPa)3≈2.3×10-4kPa-2。(4)②由題圖3可知，從t2 min開(kāi)始H2的轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動(dòng)。由于反應(yīng)ⅰ的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大，A不符合題意；容器容積不變，通入一定量He(g)，各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率不變，B不符合題意；容器容積不變，通入一定量CH3OH(g)，平衡逆向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率降低，C符合題意；縮小容器容積，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，由于反應(yīng)ⅰ為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大，D不符合題意。

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