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物质循环转化图的解题方法

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 循环图

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对于“环式”反应过程图像可表示为: (1)位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤、⑥、⑦、⑧;上题中MgOCO 2 、MgOCOOH、MgOCO、MgOCOOH、MgOC、MgOCH、MgOCH 2 、MgOCH 3 均为中间产物,而MgO是催化剂(加入后又生成)。 (2)“入环”的物质为反应物,如①和④;

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一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝,其反应机理如下图所示,该反应的化学方程式为____________,反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是____________。

物质循环转化图的解题方法

对于“环式”反应过程图像可表示为:

物质循环转化图的解题方法

(1)位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤、⑥、⑦、⑧;上题中MgOCO2、MgOCOOH、MgOCO、MgOCOOH、MgOC、MgOCH、MgOCH2、MgOCH3均为中间产物,而MgO是催化剂(加入后又生成)。

(2)“入环”的物质为反应物,如①和④;上题中“入大环”的物质是CO2,“入小环(Pd)”的物质是H2,即上题中的反应物是CO2和H2

(3)“出环”的物质为生成物,如②和③;上题中“出环”的物质是CH4和H2O,即上题中的生成物是CH4和H2O。

(4)依据判断出的反应物和生成物,即可快速写出反应的化学方程式,如上题中的化学方程式为CO2+4H2物质循环转化图的解题方法CH4+2H2O。

[典题示例2] 以乙烯作为还原剂脱硝(NO),脱硝的机理如下图:

物质循环转化图的解题方法

转化反应中的催化剂是____________;

若反应中n(NO)∶n(O2)=2∶1,则总反应的化学方程式为_______________。

[解题流程]

物质循环转化图的解题方法

[答案] Cu 6NO+3O2+2C2H4==3N2+4CO2+4H2O

[题组训练]

5.(2021·湖南省招生适应性考试)据文献报道,某反应的反应历程如图所示:

物质循环转化图的解题方法

下列有关该历程的说法错误的是(  )

A.总反应的化学方程式为4NH3+3O2物质循环转化图的解题方法2N2+6H2O

B.Ti4+…NH2—N===O是中间产物

C.Ti4+是催化剂

D.Ti4+…NH2—N===O―→Ti4++N2+H2O属于分解反应

解析:A 根据反应历程图可知,该反应的反应物是NH3、NO和O2,生成物是N2和H2O,因此总反应式为4NH3+2NO+2O2物质循环转化图的解题方法3N2+6H2O,A项错误;根据题图可知,Ti4+…NH2—N===O是中间产物,B项正确;在整个反应过程中,Ti4+参与了反应,但反应前后质量和性质未变,因此是催化剂,C项正确;分解反应指的是一种物质反应生成两种或两种以上的新物质的反应,因此该反应属于分解反应,D项正确。

6.Pd-Mg/SiO2催化剂上CO2甲烷化的反应机理如图所示。下列说法错误的是(  )

物质循环转化图的解题方法

A.上述CO2甲烷化过程的总反应可表示为CO2+4H2物质循环转化图的解题方法CH4+2H2O

B.题图中碳元素为+2价的中间体只有MgOCO

C.Pd-Mg/SiO2催化剂增大了CO2甲烷化速率,提高了H2的平衡转化率

D.经过一个甲烷化循环后的MgO再次与CO2结合形成碳酸盐,开始一个新的甲烷化循环过程

解析:C 由题图可知,反应物为CO2和H2,生成物为CH4和H2O,Pd-Mg/SiO2为催化剂,A项正确;MgOCO中碳元素为+2价,B项正确;催化剂可以增大反应速率,但不影响平衡转化率,C项错误;由题图可知MgO和CO2反应生成MgOCO2,再经过后续一系列反应后转化为MgO,性质不变,可以继续开始一个新的甲烷化循环过程,D项正确。

3.(2021·贵阳模拟)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除汽车尾气中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应历程如图所示,下列说法不正确的是(  )

物质循环转化图的解题方法

A.反应中H是催化剂

B.X是N2和H2O

C.上述历程的总反应为2NH3+NO+NO2物质循环转化图的解题方法2N2+3H2O

D.汽车尾气中的氮氧化物是汽油不完全燃烧产生的

解析:D 由反应历程图可知,H虽然参加反应,但其本身的量及化学性质在反应前后都没有发生变化,故H起催化作用,A项正确;由原子守恒可知X为N2和H2O,B项正确;分析反应历程图可知,反应物为NH3、NO、NO2,生成物是两种无毒物质N2和H2O,总反应为2NH3+NO+NO2物质循环转化图的解题方法2N2+3H2O,C项正确;汽油的主要成分是碳氢化合物,汽车尾气中的氮氧化物是空气中的氮气和氧气发生化合反应产生的,D项错误。

5.(2021·大庆模拟)硝酸盐污染已成为一个日益严重的环境问题。甲酸(HCOOH)在纳米级Pd表面分解为活性H和CO2,再经下列历程实现NO-3的催化还原,进而减少污染。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中二价铁和三价铁。下列说法错误的是(  )

物质循环转化图的解题方法

A.Fe3O4参与了该循环历程

B.HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂

C.H2在反应历程中生成的H起到调节体系pH的作用

D.在整个历程中,1 mol H2可还原1 mol NO3

解析:D A项,该反应中,Fe价态随着NO-3的氧化以及H2的还原不断循环,所以Fe3O4参与了循环过程,正确;B项,HCOOH分解产生CO2和H2,所以会发生碳氢键和碳氧键的断裂,正确;C项,NO3与NO2在氧化Fe2+的过程中需要消耗氢离子,pH降低,但H2还原Fe3+过程中生成H,所以生成的氢离子可以起到调节pH的作用,正确;D项,整个历程中,1 mol H2失电子形成2 mol H转移2 mol e-,1 mol NO3最终得电子形成0.5 mol N2转移5 mol e-,所以1 mol H2可以还原0.4 mol NO3,错误。

10.(2021·海淀模拟)某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]的催化剂可用于汽车尾气脱硝,催化机理如图1,反应历程中不同态物质体系所含的能量如图2。下列说法不正确的是(  )

物质循环转化图的解题方法物质循环转化图的解题方法

A.总反应的焓变ΔH<0

B.状态②到状态③发生的是氧化还原反应

C.状态③到状态④的变化过程中有O—H键的形成

D.总反应的化学方程式为8NH3+2NO+5O2===12H2O+5N2

解析:D 由图2知,总反应为放热反应,ΔH<0,A项正确;状态②到状态③发生的反应为[CuⅡ(OH)(NH3)3]+NO===H2O[CuⅠ(H2NNO)(NH3)2],铜由+2价变为+1价,化合价降低,故状态②到状态③发生的是氧化还原反应,B项正确;状态③到状态④有H2O生成,故此变化过程中有O—H键的形成,C项正确;分析图1知,总反应的化学方程式为4NH3+4NO+O2===4N2+6H2O,D项错误。

2.(2021·安庆模拟)五氧化二钒是二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫的催化剂,反应过程如图所示,有关说法错误的是(  )

物质循环转化图的解题方法

A.催化剂参加化学反应改变反应历程,从而改变反应速率

B.V2O5·SO2与V2O4·SO3中钒的价态不相同

C.第Ⅳ步反应方程式为V2O4+O2+2SO2===2VOsO4

D.第Ⅴ步反应中SO3是氧化产物

解析:D 催化剂是通过改变化学反应途径进而改变活化能,从而改变化学反应速率,故A正确;V2O5·SO2V(元素的化合价为)+5价,V2O4·SO3中V元素的化合价为+4价,故B正确;从图示可知,第Ⅳ步反应的反应物为V2O4、O2、SO2,反应方程式为V2O4+O2+2SO2===2VOSO4,故C正确;从图示可知,第Ⅴ步反应为2VOSO4===V2O5+SO2↑+SO3↑,V(元素的化合价变化为)+4价→+5价,V2O5是氧化产物,S元素的化合价变化为+6价→+4价,SO2是还原产物,故D错误。

(责任编辑:化学自习室)
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