二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟氯代烷作制冷剂,利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3 kJ·mol-1
请回答下列问题。
(1)由 H2和CO直接制备二甲醚的总反应:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=________ 。一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的平衡转化率,可以采取的措施有________ (填字母代号)。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.分离出CO2
d.增加CO的量 e.分离出二甲醚
(2)某温度下反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
①比较此时正、逆反应速率的大小:v正___ (填“>”“<”或“=”)v逆。
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=________ ,该时间段内v(CH3OH)=________ 。
(3)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,在相同时间内测得CH3OCH3产率随温度变化的曲线如图甲所示。其中CH3OCH3产率随温度升高而降低的原因可能是_____________________________________ 。
(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高、能量密度高等优点,可用于电化学降解治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3-的原理如图乙所示。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应式为____________________ ;若电解过程中转移了2 mol电子,则阳极室减少的质量为_________ g。
2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3 kJ·mol-1
请回答下列问题。
(1)由 H2和CO直接制备二甲醚的总反应:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=
a.高温高压 b.加入催化剂 c.分离出CO2
d.增加CO的量 e.分离出二甲醚
(2)某温度下反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
浓度/(mol·L-1) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=
(3)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,在相同时间内测得CH3OCH3产率随温度变化的曲线如图甲所示。其中CH3OCH3产率随温度升高而降低的原因可能是
(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高、能量密度高等优点,可用于电化学降解治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3-的原理如图乙所示。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应式为
更新时间:2020-05-08 16:18:36
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【推荐1】随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成,回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
则该反应的ΔH=____ kJ·mol-1。
(2)上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。在一定条件下,将1 mol CO和2 mol H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为____ 。
②X轴上a点的数值比b点_____ (填“大”或“小”)。某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是_________ 。
(3)实验室可由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI2,则每生成3 mol PbI2的反应中,转移电子的物质的量为______ 。
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol·L-1,则Ksp(PbI2)=___ ;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,则转化反应PbCl2(s)+2I-(aq)PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常数K=_______ 。
(5)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:
①反应H2(g)+I2(g)2HI (g)的ΔH_____ (填大于或小于)0。
②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:SO2+I2+2H2O3H++HSO4-+2I-,I2+I-I3-,图2中曲线a、b分别代表的微粒是_____ 、_____ (填微粒符号);由图2知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是_______ 。
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
则该反应的ΔH=
(2)上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。在一定条件下,将1 mol CO和2 mol H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为
②X轴上a点的数值比b点
(3)实验室可由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI2,则每生成3 mol PbI2的反应中,转移电子的物质的量为
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol·L-1,则Ksp(PbI2)=
(5)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:
①反应H2(g)+I2(g)2HI (g)的ΔH
②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:SO2+I2+2H2O3H++HSO4-+2I-,I2+I-I3-,图2中曲线a、b分别代表的微粒是
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真题
解题方法
【推荐2】甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)的△H=________ kJ/mol。
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率____ 甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)==CO(g)+3H2(g)的KP=_________________________ ;
随着温度的升高,该平衡常数___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)从能量阶段分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于___________________________ 。
(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是__ 。
A.600℃,0.9Mpa B.700℃,0.9MPa C.800℃,1.5Mpa D.1000℃,1.5MPa
②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始即时)的变化趋势示意图:__ 。
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是______________ 。
反应过程 | 化学方程式 | 焓变△H (kJ/mol) | 活化能Ea (kJ/mol) |
甲烷氧化 | CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) | -802.6 | 125.6 |
CH4(g)+O2(g)==CO2(g)+2H2(g) | -322.0 | 172.5 | |
蒸汽重整 | CH4(g)+H2O(g)==CO(g)+3H2(g) | 206.2 | 240.1 |
CH4(g)+2H2O(g)==CO2(g)+4H2(g) | 165.0 | 243.9 |
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)的△H=
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)==CO(g)+3H2(g)的KP=
随着温度的升高,该平衡常数
(4)从能量阶段分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于
(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是
A.600℃,0.9Mpa B.700℃,0.9MPa C.800℃,1.5Mpa D.1000℃,1.5MPa
②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始即时)的变化趋势示意图:
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是
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解题方法
【推荐3】合理的利用吸收工业产生的废气CO2可以减少污染,变废为宝。
(1)用CO2可以生产燃料甲醇。
①写出甲醇的官能团名称____________ 。
已知:CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(l) △H=-49.0kJ•mol-1;一定条件下,向体积固定为1 L的密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2 ,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如下图所示。
②反应开始至第3分钟时,反应速率v(H2)=________ mol/(L·min)。
③该条件下,该反应的平衡常数表达式为________ ,CO2的平衡转化率是________ ;
(2)用CO2合成二甲醚(CH3OCH3)。
①CO2 催化加氢合成二甲醚的过程中主要发生下列反应:
反应I:CO2(g) + H2(g)⇌CO(g) + H2O(g) ∆H= +41.2 kJ·mol-1
反应II: 2CO2(g) + 6H2(g)⇌CH3OCH3(g) + 3H2O(g) ∆H = - 122.5 kJ·mol-1
其中,反应II 分以下a、b两步完成,请写出反应a的热化学方程式。
a._________
b.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g) + H2O(g) ∆H = -23.5 kJ·mol-1
②L(L1、L2)、X分别代表压强或温度,下图表示L一定时,反应II中二甲醚的平衡产率随X变化的关系,其中X代表的物理量是______ 。判断L1、L2的大小,并简述理由:________ 。
(3) 恒压时,在CO2和H2起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性(CH3OCH3的选择性=)随温度变化如下图。
①t℃时,起始投入a molCO2,b mol H2,达到平衡时反应II消耗的H2的物质的量为______ mol。
②温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是_________ 。
(1)用CO2可以生产燃料甲醇。
①写出甲醇的官能团名称
已知:CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(l) △H=-49.0kJ•mol-1;一定条件下,向体积固定为1 L的密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2 ,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如下图所示。
②反应开始至第3分钟时,反应速率v(H2)=
③该条件下,该反应的平衡常数表达式为
(2)用CO2合成二甲醚(CH3OCH3)。
①CO2 催化加氢合成二甲醚的过程中主要发生下列反应:
反应I:CO2(g) + H2(g)⇌CO(g) + H2O(g) ∆H= +41.2 kJ·mol-1
反应II: 2CO2(g) + 6H2(g)⇌CH3OCH3(g) + 3H2O(g) ∆H = - 122.5 kJ·mol-1
其中,反应II 分以下a、b两步完成,请写出反应a的热化学方程式。
a.
b.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g) + H2O(g) ∆H = -23.5 kJ·mol-1
②L(L1、L2)、X分别代表压强或温度,下图表示L一定时,反应II中二甲醚的平衡产率随X变化的关系,其中X代表的物理量是
(3) 恒压时,在CO2和H2起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性(CH3OCH3的选择性=)随温度变化如下图。
①t℃时,起始投入a molCO2,b mol H2,达到平衡时反应II消耗的H2的物质的量为
②温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是
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【推荐1】(一)已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数如下表:
(1)等物质的量浓度的a.CH3COONa、b.NaCN、c.Na2CO3、d.CH3COONH4溶液的pH由大到小的顺序为_____ (填字母)
(2)常温下,0.1mol/L的NH4CN溶液中各离子浓度由大到小顺序为:_____ 。
(二)甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)2CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58kJ·mol−1
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41kJ·mol−1
回答下列问题:
(3)利于提高反应①合成甲醇平衡产率的条件有_____ 。
A.高温 B.低温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(4)合成气的组成=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图1所示。图1中的压强最大的是_____ ,解释α(CO)值随温度升高变化的原因_____ 。
(5)光能储存一般是指将光能转换为电能或化学能进行储存,利用太阳光、CO2、H2O生成甲醇的光能储存装置如图2所示,则b极的电极反应式为_____ 。
(三)氮氧化物会对环境造成影响。
(6)处理汽车尾气中的氮氧化物可用NH3催化还原法,假设在恒容密闭容器中仅发生反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,测得NO的平衡转化率随温度的变化关系如图2所示。
已知温度为T3时反应达到平衡所需时间为12分钟。请在图2中画出不同温度下,反应都经过12分钟,NO的转化率曲线示意图_____ 。
(7)另一用NH3催化还原消除氮氧化物污染的反应原理为:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。在一定温度下,向某恒定压强为P的密闭容器中充入等物质的量的NO、NO2和NH3,达到平衡状态后,NO的转化率25%,请计算此时的平衡常数Kp=_____ (用含P的式子表示,且化至最简式)。[备注:对于有气体参加的反应,可用某组分的平衡分压代替物质的量浓度计算平衡常数,记作Kp。如NO2的平衡分压p(NO2)=x(NO2)·p,p为平衡总压,x(NO2)为平衡体系中NO2的体积分数]
弱电解质 | H2CO3 | CH3COOH | HCN | NH3·H2O |
电离平衡常数 | K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 | 1.8×10-5 | 6.2×10-10 | 1.8×10-5 |
(1)等物质的量浓度的a.CH3COONa、b.NaCN、c.Na2CO3、d.CH3COONH4溶液的pH由大到小的顺序为
(2)常温下,0.1mol/L的NH4CN溶液中各离子浓度由大到小顺序为:
(二)甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)2CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58kJ·mol−1
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41kJ·mol−1
回答下列问题:
(3)利于提高反应①合成甲醇平衡产率的条件有
A.高温 B.低温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(4)合成气的组成=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图1所示。图1中的压强最大的是
(5)光能储存一般是指将光能转换为电能或化学能进行储存,利用太阳光、CO2、H2O生成甲醇的光能储存装置如图2所示,则b极的电极反应式为
(三)氮氧化物会对环境造成影响。
(6)处理汽车尾气中的氮氧化物可用NH3催化还原法,假设在恒容密闭容器中仅发生反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,测得NO的平衡转化率随温度的变化关系如图2所示。
已知温度为T3时反应达到平衡所需时间为12分钟。请在图2中画出不同温度下,反应都经过12分钟,NO的转化率曲线示意图
(7)另一用NH3催化还原消除氮氧化物污染的反应原理为:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。在一定温度下,向某恒定压强为P的密闭容器中充入等物质的量的NO、NO2和NH3,达到平衡状态后,NO的转化率25%,请计算此时的平衡常数Kp=
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解题方法
【推荐2】二氧化碳的排放受到环境和能源领域的关注,其综合利用是研究的重要课题。
I.第19届亚洲运动会使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料,实现循环内零碳排放。
(1)已知:反应①:
反应②:
反应③:△H3。
△H3=__________ kJ·mol-1,下列叙述中能说明反应③达到平衡状态的是________ (填字母)。
A.断裂3molC-H的同时生成1molC=O
B.恒容条件下,体系压强不再变化
C.恒容条件下,气体的密度不再变化
D.v正(CO2)= v正(H2O)
(2)压强为0.1MPa时,在密闭容器中按n(CO2):n(H2)=1:3投料,通过反应③合成甲醇,还发生副反应,得CO2的平衡转化率如图所示。
①温度高于570℃后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是_______________ 。
②图中M点CO2的平衡转化率为60%,若CH3OH的选择性为(转化的CO2中生成CH3OH的百分比,则该温度下容器中H2O(g)的平衡分压为_______________ MPa。
Ⅱ.以甲醇和二氧化碳为原料,利用活性催化电极电解制备甲酸(甲酸盐)的原理如图。
(3)该装置中电子流动方向是_______________ :_____→_____,_____→_____。(用“A”“B”“a”“b”表示)
(4)电解过程中阴极的电极反应式为_______________ 。
(5)若有1molH+通过质子交换膜时,装置内生成HCOOˉ和HCOOH的物质的量的差为_______________ mol。
I.第19届亚洲运动会使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料,实现循环内零碳排放。
(1)已知:反应①:
反应②:
反应③:△H3。
△H3=
A.断裂3molC-H的同时生成1molC=O
B.恒容条件下,体系压强不再变化
C.恒容条件下,气体的密度不再变化
D.v正(CO2)= v正(H2O)
(2)压强为0.1MPa时,在密闭容器中按n(CO2):n(H2)=1:3投料,通过反应③合成甲醇,还发生副反应,得CO2的平衡转化率如图所示。
①温度高于570℃后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是
②图中M点CO2的平衡转化率为60%,若CH3OH的选择性为(转化的CO2中生成CH3OH的百分比,则该温度下容器中H2O(g)的平衡分压为
Ⅱ.以甲醇和二氧化碳为原料,利用活性催化电极电解制备甲酸(甲酸盐)的原理如图。
(3)该装置中电子流动方向是
(4)电解过程中阴极的电极反应式为
(5)若有1molH+通过质子交换膜时,装置内生成HCOOˉ和HCOOH的物质的量的差为
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解题方法
【推荐3】异丁烯是一种重要的化工原料,可由异丁烷直接催化脱氢制备:
(1)已知:
写出由异丁烷催化脱氢制备异丁烯的热化学方程式。_________ 。
(2)一定条件下,以异丁烷为原料催化脱氢生产异丁烯。温度、压强的改变对异丁烷平衡转化率的影响如图所示。
①判断、的大小关系:_____________ (填“>”或“<”);能使单位时间内异丁烯的产量提高,又能使异丁烷平衡产率提高,应采取的措施是____________ (填标号)。
a.升高温度 b.降低温度 c.增大压强 d.降低压强 e.使用催化剂
②平衡常数的表达式中的平衡浓度可以用平衡时各气体的分压代替(气体a的分压=气体a的物质的量分数×总压强,即(总)。求图中的A点状态下的异丁烷脱氢反应的平衡常数_____________ (保留两位有效数字)。
(3)温度对催化剂的活性和目标产物的选择性都有一定的影响。下表是以为催化剂,在反应时间相同时,测得的不同温度下的数据。
已知①选择性;②异丁烷高温下裂解生成短碳链烃类化合物
①590℃时异丁烯的产率_____________ ×100%。
②在590℃之前异丁烯的产率随温度升高而增大的原因可能是____________ 、_____________ 。
③590℃之后,异丁烯产率降低的主要原因可能是_____________ 。
(1)已知:
写出由异丁烷催化脱氢制备异丁烯的热化学方程式。
(2)一定条件下,以异丁烷为原料催化脱氢生产异丁烯。温度、压强的改变对异丁烷平衡转化率的影响如图所示。
①判断、的大小关系:
a.升高温度 b.降低温度 c.增大压强 d.降低压强 e.使用催化剂
②平衡常数的表达式中的平衡浓度可以用平衡时各气体的分压代替(气体a的分压=气体a的物质的量分数×总压强,即(总)。求图中的A点状态下的异丁烷脱氢反应的平衡常数
(3)温度对催化剂的活性和目标产物的选择性都有一定的影响。下表是以为催化剂,在反应时间相同时,测得的不同温度下的数据。
温度/℃ | 550 | 570 | 590 | 610 | 630 |
异丁烷转化率/% | 13.8 | 24.5 | 25.6 | 30.0 | 33.3 |
异丁烯选择性/% | 93.9 | 88.3 | 95.0 | 80.4 | 71.2 |
异丁烯的产率/% | 12.9 | 21.6 | w | 24.1 | 23.7 |
已知①选择性;②异丁烷高温下裂解生成短碳链烃类化合物
①590℃时异丁烯的产率
②在590℃之前异丁烯的产率随温度升高而增大的原因可能是
③590℃之后,异丁烯产率降低的主要原因可能是
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【推荐1】近年来我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。
I.工业上在Cu -ZnO催化下利用CO2发生如下反应①来生产甲醇,同时伴有反应②发生。
①CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
(1)已知:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH = -90.6kJ·mol-1,则△H1=___________ 。
(2)向密闭容器中加入CO2(g)和H2(g),合成CH3OH(g)。已知反应①的正反应速率可表示为v正=k正·c(CO2)·c3(H2),逆反应速率可表示为v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O),其中k正、k逆为速率常数。如图中能够代表k逆的曲线为___________ (填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
(3)不同条件下,按照n(CO2) : n(H2)=1 : 3投料,CO2的平衡转化率如图所示。
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序是___________ 。压强为p1 时,温度高于570 °C之后,随着温度升高CO2平衡转化率增大的原因是___________ 。
②图中点M(500,60),此时压强p1为0.1 MPa,CH3OH的选择性为(选择性:转化的CO2中生成CH3OH占整个转化的CO2的百分比)。则该温度时反应①的平衡常数Kp=___________ (MPa)-2(分压=总压×物质的量分数)。
II.电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示:
(4)阴极电极反应为___________ ,该装置中使用的是___________ (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
I.工业上在Cu -ZnO催化下利用CO2发生如下反应①来生产甲醇,同时伴有反应②发生。
①CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
(1)已知:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH = -90.6kJ·mol-1,则△H1=
(2)向密闭容器中加入CO2(g)和H2(g),合成CH3OH(g)。已知反应①的正反应速率可表示为v正=k正·c(CO2)·c3(H2),逆反应速率可表示为v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O),其中k正、k逆为速率常数。如图中能够代表k逆的曲线为
(3)不同条件下,按照n(CO2) : n(H2)=1 : 3投料,CO2的平衡转化率如图所示。
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序是
②图中点M(500,60),此时压强p1为0.1 MPa,CH3OH的选择性为(选择性:转化的CO2中生成CH3OH占整个转化的CO2的百分比)。则该温度时反应①的平衡常数Kp=
II.电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示:
(4)阴极电极反应为
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【推荐2】研究发现,火力发电厂释放出的尾气是造成雾霾的主要原因之一,CO是其主要成分之一。为减少对环境造成的影响,发电厂试图采用以下方法将CO进行合理利用,以获得重要工业产品。
(1)CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气(COCl2)。某温度下,向2L的密闭容器中投入一定量的CO和Cl2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+ Cl2(g)COCl2(g) △H=-108kJ/mol,反应过程中测定的部分数据如下表:
① 反应0~2min内的平均速率v(COCl2)=__________mol/(L·min)。
② 在2~4min间v(Cl2)正_______v(Cl2)逆(填“>”、“=”或“<”),该温度下K =_____。
(2)在恒温恒容条件下关于反应CO(g)+Cl2(g)CO Cl2(g),下列说法中正确的是_____(填序号)。
A.增大压强能使该反应速率加快,是因为增加了活化分子的百分数
B.使用合适的催化剂可以增大反应体系中COCl2(g)的体积分数
C.若改变某个反应条件,反应体系中COCl2(g)的含量不一定增大
D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K 值不变时,说明反应已经达到平衡
(3)用CO与H2在高温下合成C5H12(汽油的一种成分)。已知5CO(g)+11H2(g)C5H12(g)+5H2O(g) △H<0,若X、L分别代表温度或压强,图(l)表示L一定时,CO的转化率随X的变化关系,则X代表的物理量是________,判断理由是________。
(4)工业上用CO通过电解法制备CH4,电解池的工作原理如图(2)所示,其阳极的电极反应式为______;若每生成1molCH4,理论上需要消耗CO的物质的量为________mol。
(1)CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气(COCl2)。某温度下,向2L的密闭容器中投入一定量的CO和Cl2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+ Cl2(g)COCl2(g) △H=-108kJ/mol,反应过程中测定的部分数据如下表:
t/min | n(CO)/mol | n(Cl2)/mol |
0 | 1.2 | 0.6 |
1 | 0.9 | |
2 | 0.2 | |
4 | 0.8 |
① 反应0~2min内的平均速率v(COCl2)=__________mol/(L·min)。
② 在2~4min间v(Cl2)正_______v(Cl2)逆(填“>”、“=”或“<”),该温度下K =_____。
(2)在恒温恒容条件下关于反应CO(g)+Cl2(g)CO Cl2(g),下列说法中正确的是_____(填序号)。
A.增大压强能使该反应速率加快,是因为增加了活化分子的百分数
B.使用合适的催化剂可以增大反应体系中COCl2(g)的体积分数
C.若改变某个反应条件,反应体系中COCl2(g)的含量不一定增大
D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K 值不变时,说明反应已经达到平衡
(3)用CO与H2在高温下合成C5H12(汽油的一种成分)。已知5CO(g)+11H2(g)C5H12(g)+5H2O(g) △H<0,若X、L分别代表温度或压强,图(l)表示L一定时,CO的转化率随X的变化关系,则X代表的物理量是________,判断理由是________。
(4)工业上用CO通过电解法制备CH4,电解池的工作原理如图(2)所示,其阳极的电极反应式为______;若每生成1molCH4,理论上需要消耗CO的物质的量为________mol。
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【推荐3】已知:,该反应经历了如下反应历程:
第一步:;第二步:。
(1)下表列出了3种化学键的键能:
则_______ 。
(2)若第一步为快反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)。
(3)一定温度,一定体积下,下列可以说明反应已达平衡状态的是_______(填标号)。
(4)在时,往容积一定的密闭容器甲中充入和,向完全相同的容器乙中充入,同时发生反应,两容器中碘化氢的物质的量与反应时间t的关系如图:
①,容器甲中反应速率_______ 。
②该温度下,反应的平衡常数_______ (列出计算式即可)。
③时,欲使容器乙中平衡转化率变为25%,可采取的措施为_______ (填标号)。
A.减小压强 B.升高温度 C.加入 D.降低温度
第一步:;第二步:。
(1)下表列出了3种化学键的键能:
化学键 | |||
键能/(¹) | 436 | 151 | a |
则
(2)若第一步为快反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)。
A. | B. |
C. | D. |
A.一个键断裂的同时有两个键断裂 |
B.反应速率 |
C.混合气体的平均相对分子质量不再变化 |
D.混合气体颜色不再变化 |
①,容器甲中反应速率
②该温度下,反应的平衡常数
③时,欲使容器乙中平衡转化率变为25%,可采取的措施为
A.减小压强 B.升高温度 C.加入 D.降低温度
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【推荐1】能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,研究甲醇具有重要意义。
(1)用CO合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。在恒容的密闭容器中充入一定量的CO和H2,实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图所示。
则T1___________ T2(填﹤、﹥或=);该正反应的△H___________ 0(填“<”、“>”或“=”);
(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知:
①CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+3H2(g) ΔH1=a kJ/mol
②CH4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g) ΔH2=b kJ/mol
③CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) △H3
则反应③的△H3=___________ kJ/mol
(3)用CO2合成甲醇的反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H﹤0;
在1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3 molH2,在500℃下发生反应,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①反应进行到4 min 时,v(正)___________ (填“>”“<”或“=”)v(逆);0~4 min,CO2的平均反应速率v(CO2)=___________ mol·L-1·min-1;该温度下平衡常数为___________ 。
②下列能同时提高反应速率和H2转化率的措施是___________ 。
A.加入催化剂 B.增大H2的浓度 C.升高温度
D.分离出生成物 E.恒温恒容下,充入氦气 F.恒温下,减小容器容积
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________ 。
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2)
B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1: 3 :1: 1
C.混合气体的摩尔质量不再变化
D.恒温恒容下,气体的密度不再变化
E.恒温恒容下,压强不再变化。
(4)利用甲醇燃料电池设计如下图所示的装置。
该装置中 Pt 极为___________ 极;写出a极的电极反应式___________ 。
(1)用CO合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。在恒容的密闭容器中充入一定量的CO和H2,实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图所示。
则T1
(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知:
①CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+3H2(g) ΔH1=a kJ/mol
②CH4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g) ΔH2=b kJ/mol
③CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) △H3
则反应③的△H3=
(3)用CO2合成甲醇的反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H﹤0;
在1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3 molH2,在500℃下发生反应,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①反应进行到4 min 时,v(正)
②下列能同时提高反应速率和H2转化率的措施是
A.加入催化剂 B.增大H2的浓度 C.升高温度
D.分离出生成物 E.恒温恒容下,充入氦气 F.恒温下,减小容器容积
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2)
B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1: 3 :1: 1
C.混合气体的摩尔质量不再变化
D.恒温恒容下,气体的密度不再变化
E.恒温恒容下,压强不再变化。
(4)利用甲醇燃料电池设计如下图所示的装置。
该装置中 Pt 极为
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【推荐2】2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO (g)2CO2 (g) +N2 (g)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。据此判断:
①该反应的平衡常数表达式为_______ 。
②该反应的ΔH_______ 0(选填“>”、“<”)。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线____ 。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
CH4(g)+2NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) =-867kJ·mol-1
2NO2(g) ⇌ N2O4(g) =-56.9kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式_______ 。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可 达到低碳排放的目的。图为通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出上述光电转化过程的化学反应方程式_______ 。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是_______ (填a→b或b→a) 。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO (g)2CO2 (g) +N2 (g)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。据此判断:
①该反应的平衡常数表达式为
②该反应的ΔH
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
CH4(g)+2NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) =-867kJ·mol-1
2NO2(g) ⇌ N2O4(g) =-56.9kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可 达到低碳排放的目的。图为通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出上述光电转化过程的化学反应方程式
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解题方法
【推荐3】回答下列问题:
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池,其电池总反应可表示为:Cd+2NiO(OH)十2H2O2 Ni(OH)2+ Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难于溶水但能溶于酸,负极的反应式是_______ 。
(2)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图: 电池工作时,外电路上电流的方向应从电极_______ (“填A或B”)流向用电器。内电路中,CO向电极_______ (“填A或B”)移动,电极A上CO参与的电极反应为_______ 。
(3)将两铂片插入KOH溶液中作为电极,在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池,则通入甲烷气体的电极是原电池的_______ 极,该极的电极反应式是_______ 。如果消耗甲烷160g,假设化学能完全转化为电能,则需要消耗标准状况下氧气的体积为_______ L。
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池,其电池总反应可表示为:Cd+2NiO(OH)十2H2O2 Ni(OH)2+ Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难于溶水但能溶于酸,负极的反应式是
(2)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图: 电池工作时,外电路上电流的方向应从电极
(3)将两铂片插入KOH溶液中作为电极,在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池,则通入甲烷气体的电极是原电池的
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