《2025年天利38套五年真题高考试题分类化学》

3.(2024·重庆卷,14分)高辛烷值的汽油可提升发动机的抗爆震性能,异构烷烃具有较高的辛烷值。
(1)在密闭容器中,$n-{C_{5}H_{12}}$(正戊烷)发生异构化反应,可同时生成$i-{C_{5}H_{12}}$(异戊烷)和$t-{C_{5}H_{12}}$(新戊烷),其平衡常数$K_{p}$随温度的变化如下表所示。

①体系平衡后,增加压强,反应1的平衡_______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
②$456\ K$平衡时,$i-{C_{5}H_{12}}$和$t-{C_{5}H_{12}}$的体积比值为_______。
③根据表格数据推断$t-{C_{5}H_{12}(g)⇌ i-{C_{5}H_{12}(g)}}$为吸热反应,其推断过程是_______。
(2)加入${H_{2}}$后,$n-{C_{5}H_{12}}$在双功能催化剂$Pt/$分子筛上发生异构化反应且选择性高,主要产物为$i-{C_{5}H_{12}}$,其反应机理如下(表示分子筛固体酸催化剂):

对于反应,下列说法正确的是_______。
A.$Pt$只能催化脱氢反应,不能催化加氢反应
B.${H_{2}}$的加入增大了平衡常数,有利于反应的进行
C.分子筛固体酸催化剂酸性越强,越有利于形成
D.${H_{2}}$的加入促进了的加氢反应,减少了副反应的发生
(3)${Pb(CH_{2}CH_{3})_{4}}$(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值,可电解合成。电解池的阳极为$Pb$,阴极为碳钢,电解液为溶有格氏试剂${(CH_{3}CH_{2}MgCl⇌ CH_{3}CH^{-}_{2} + MgCl^{+})}$的有机体系。
①阳极上生成${Pb(CH_{2}CH_{3})_{4}}$的电极反应式为_______。
②为了实现阴极产物的循环利用,电解一段时间后,需在阴极区不断加入适量的${CH_{3}CH_{2}Cl}$,其原理是_______。
③为减少铅污染,${Pb(CH_{2}CH_{3})_{4}}$被限制使用。${(CH_{3})_{2}CO}$是一种潜在替代品,其电解合成的原理如图所示($Pt/C$为催化剂)。总反应化学方程式为_______;外电路转移$1\ mol$电子时,理论上可生成${(CH_{3})_{2}CO}$的物质的量为_______$mol$。

答案：
(1)①不移动 ②(或$ 2.0, 2.00) ③t - C_5H_{12}(g) \rightleftharpoons i - C_5H_{12}(g)$可由反应 1-反应 2 得到，则$t - C_5H_{12}(g) \rightleftharpoons i - C_5H_{12}(g)$的平衡常数$K_{p} = \frac{K_{p1}}{K_{p2}}，$由表中数据可计算出$t - C_5H_{12}(g) \rightleftharpoons i - C_5H_{12}(g)$的平衡常数$K_{p} $如下表所示：
$ \begin{array}{|c|c|c|c|} \hline 456 K & 486 K & 512 K \\ \hline 2.0 & 2.5 & 3.0 \\ \hline \end{array} $
即$t - C_5H_{12}(g) \rightleftharpoons i - C_5H_{12}(g)$的平衡常数$K_{p} $随温度升高而增大，则该反应为吸热反应
(2)CD
$(3)①Pb - 4e^- + 4CH_3CH_2MgCl \xlongequal{} Pb(CH_2CH_3)_4 + 4MgCl^+ $
②该电解池阴极电极反应式为$MgCl^+ + 2e^- \xlongequal{} Mg + Cl^-，$在阴极区不断加入适量的$CH_3CH_2Cl，$电解生成的Mg 能与$CH_3CH_2Cl $重新反应生成格氏试剂$(CH_3CH_2MgCl)，$实现阴极产物的循环利用$ ③CO_2 + 2CH_3OH \xlongequal{电解} (CH_3O)_2CO + H_2O 0.5 $
【解析】化学反应原理综合
(1)①反应 1 和反应 2 均为气体体积不变的反应，体系平衡后，增加压强，反应 1 和反应 2 的平衡均不移动。②456 K平衡时，$i - C_5H_{12} $和$t - C_5H_{12} $的体积比值为$\frac{V(i - C_5H_{12})}{V(t - C_5H_{12})} = \frac{n(i - C_5H_{12})}{n(t - C_5H_{12})} = \frac{n(n - C_5H_{12})}{n(t - C_5H_{12})} = \frac{c(i - C_5H_{12})}{c(t - C_5H_{12})} \frac{K_{p1}}{K_{p2}} = \frac{2.80}{1.40} = 2.00。$
(2)根据反应机理图可知，Pt 既能催化脱氢反应也能催化加氢反应，A错误；平衡常数只与温度相关，与氢气的量无关，加入氢气不能改变平衡常数，B错误；由机理图可知，与分子筛固体酸催化剂中的H^+ 反应生成 ，则分子筛固体酸催化剂酸性越强，越有利于 的形成，C正确；氢气的加入有利于催化加氢反应，同时能减少异戊烷的进一步异构化，实现高选择性的要求，D正确。
(3)①由题意可知$CH_3CH_2MgCl $在有机体系中为弱电解质，则阳极Pb 放电与$CH_3CH_2MgCl $作用生成$Pb(CH_2CH_3)_4 $的电极反应式为$Pb - 4e^- + 4CH_3CH_2MgCl \xlongequal{} Pb(CH_2CH_3)_4 + 4MgCl^+。$③根据电解合成$(CH_3O)_2CO $原理示意图可知，整个过程的反应物为$CO_2 $和$CH_3OH，$产物为$(CH_3O)_2CO $和$H_2O，$总反应方程式为$CO_2 + 2CH_3OH \xlongequal{电解} (CH_3O)_2CO + H_2O。$由图可知$CO_2 \sim CO \sim (CH_3O)_2CO \sim$