中科院一项新研究成果实现了甲烷高效生产乙烯,其反应为:2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0
(1)已知相关物质的燃烧热如表,完成热化学方程式:2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g) ΔH=__ 。
(2)温度为T1℃时,向1 L的恒容反应器中充入2 mol CH4,仅发生上述反应,反应0~15 min CH4的物质的量随时间变化如图1,实验测得10~15 min时H2的浓度为1.6 mol/L。
①若图1中曲线a、b分别表示在T1℃时,使用等质量的两种不同的催化剂时,达到平衡过程中n(CH4)变化曲线,判断:催化剂a_____ b(填“优于”或“劣于”)。
②在15 min时改变反应条件,导致n(CH4)发生变化(见图1),则改变的条件可能是:_____ (任答一条即可)。
(3)实验测得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2),其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关,温度为时,k正与k逆的比值为______ (填数值)。若将温度由T1升高到T2,则反应速率增大的倍数v正_______ v逆(填“>”、“=”或“<”),判断的理由是_________ 。
(4)科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解(如图2)。电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体,可在高温下传导O2-。
①图中C处的Pt为_______ (填“阴”或“阳”)极。
②该电池工作时负极的电极反应式为________ 。
③用该电池电解饱和食盐水,一段时间后收集到标准状况下气体总体积为112 mL,则阴极区所得溶液在25℃时pH=_______ (假设电解前后NaCl溶液的体积均为500 mL)。
物质 | 燃烧热(kJ/mol) |
氢气 | 285.8 |
甲烷 | 890.3 |
乙烯 | 1411.5 |
(1)已知相关物质的燃烧热如表,完成热化学方程式:2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g) ΔH=
(2)温度为T1℃时,向1 L的恒容反应器中充入2 mol CH4,仅发生上述反应,反应0~15 min CH4的物质的量随时间变化如图1,实验测得10~15 min时H2的浓度为1.6 mol/L。
①若图1中曲线a、b分别表示在T1℃时,使用等质量的两种不同的催化剂时,达到平衡过程中n(CH4)变化曲线,判断:催化剂a
②在15 min时改变反应条件,导致n(CH4)发生变化(见图1),则改变的条件可能是:
(3)实验测得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2),其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关,温度为时,k正与k逆的比值为
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①图中C处的Pt为
②该电池工作时负极的电极反应式为
③用该电池电解饱和食盐水,一段时间后收集到标准状况下气体总体积为112 mL,则阴极区所得溶液在25℃时pH=
更新时间:2020-06-09 16:29:50
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【推荐1】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气,还有利于实现碳中和,反应方程式为CH4(g)+CO2(g)⇌ 2CO(g)+2H2(g) △H。
(1)已知25℃、101kPa时,一些物质的燃烧热如下:
该催化重整反应的△H=___________ 。
(2)实验室中模拟CH4-CO2催化重整过程,在两个容积为2L的恒容密闭容器中,当投料比=1时,只发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g),CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、平衡压强(p)的关系如图1:
①一定温度下,在恒容的密闭容器中,能说明反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)达到平衡状态的标志有___________ (填标号)。
a.CH4的生成速率与CO的消耗速率之比为1:2
b.容器中的压强不再发生变化
c.H2的物质的量浓度不再变化
d.密闭容器中n(CH4):n(CO2):n(CO):n(H2)=1:1:2:2
②p1___________ (填“大于”、“小于”或“等于”,下同)2MPa;当温度为T3、压强为2MPa时,A点的V正___________ v逆。
③起始时向容器中加入1molCH4和1molCO2,在温度为T4、压强为p1条件下发生反应,5min达到平衡。则用CH4表示该反应的平均反应速率为___________ ;该温度时反应的平衡常数Kp=___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,结果用含p1的代数式表示)。
④C点与D点对应的平衡体系中,起始时投入CH4的物质的量之比为n(C):n(D)=___________ 。
(3)工业上催化重整时还存在以下反应:积碳反应CH4(g)⇌C(s)+2H2(g)ΔH1>0;消碳反应CO2(g)+C(s)⇌ 2CO(g) ΔH2>0。催化剂表面积碳过多会引起催化剂失活。不同投料比[]下,CH4的转化率如图2,催化剂表面积碳量随温度的变化如图3,试分析,为使重整反应高效稳定地进行应选择________ (填“较高”或“较低”,下同)的温度和_______ 的投料比。
(1)已知25℃、101kPa时,一些物质的燃烧热如下:
物质 | CO(g) | H2(g) | CH4(g) |
燃烧热△H/(kJ·mol-1) | -283.0 | -285.8 | -890.3 |
(2)实验室中模拟CH4-CO2催化重整过程,在两个容积为2L的恒容密闭容器中,当投料比=1时,只发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g),CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、平衡压强(p)的关系如图1:
①一定温度下,在恒容的密闭容器中,能说明反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)达到平衡状态的标志有
a.CH4的生成速率与CO的消耗速率之比为1:2
b.容器中的压强不再发生变化
c.H2的物质的量浓度不再变化
d.密闭容器中n(CH4):n(CO2):n(CO):n(H2)=1:1:2:2
②p1
③起始时向容器中加入1molCH4和1molCO2,在温度为T4、压强为p1条件下发生反应,5min达到平衡。则用CH4表示该反应的平均反应速率为
④C点与D点对应的平衡体系中,起始时投入CH4的物质的量之比为n(C):n(D)=
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【推荐2】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。异丁烯[CH2=C(CH3)2]作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与CO2反应来制备。
反应I:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)CH2=C(CH3)2(g)+H2O(g)+CO(g) △H1=+165.2kJ·mol-1
反应II:CH3CH(CH3)CH3(g)CH2=C(CH3)2(g)+H2(g) △H2
回答下列问题:
(1)已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ·mol-1,则△H2=_______ 。
(2)向1.0L恒容密闭容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g),利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v正=k正c[CH3CH(CH3)CH3]·c(CO2),逆反应速率可表示为,v逆=k逆c[CH2=c(CH3)2]·c(H2O)·c(CO),其中k正、K逆为速率常数。
①图中能够代表k逆的曲线为_______ (填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
②温度为T1时,该反应的化学平衡常数K=_______ ,平衡时,CH3CH(CH3)CH3的转化率_______ 50%(填“以>”、“=”、“<”)。
(3)CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,反应为:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在pMPa时,将CO2和CH4按物质的量之比为1:1充入密闭容器中,分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间,测得CO2的转化率与温度的关系如图所示:
①a点CO2转化率相等的原因是_______ 。
②在pMPa、900°C、ZrO2催化条件下,将CO2、CH4、H2O按物质的量之比为1:1:n充入密闭容器,CO2的平衡转化率为α,此时平衡常数Kp=_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数;写出含α、n、p的计算表达式)。
(4)利用电化学可以将CO2有效转化为HCOO-,装置如图所示。
①在该装置中,左侧Pt电极上的电极反应式:_______ 。
②装置工作时,阴极除有HCOO-生成外,还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是_______ ,标准状况下,当阳极生成O2的体积为224mL时,测得阴极区内的c(HCOO-)=0.015mol/L,则电解效率_______ 。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知:电解效率=100%。
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。异丁烯[CH2=C(CH3)2]作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与CO2反应来制备。
反应I:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)CH2=C(CH3)2(g)+H2O(g)+CO(g) △H1=+165.2kJ·mol-1
反应II:CH3CH(CH3)CH3(g)CH2=C(CH3)2(g)+H2(g) △H2
回答下列问题:
(1)已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ·mol-1,则△H2=
(2)向1.0L恒容密闭容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g),利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v正=k正c[CH3CH(CH3)CH3]·c(CO2),逆反应速率可表示为,v逆=k逆c[CH2=c(CH3)2]·c(H2O)·c(CO),其中k正、K逆为速率常数。
①图中能够代表k逆的曲线为
②温度为T1时,该反应的化学平衡常数K=
(3)CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,反应为:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在pMPa时,将CO2和CH4按物质的量之比为1:1充入密闭容器中,分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间,测得CO2的转化率与温度的关系如图所示:
①a点CO2转化率相等的原因是
②在pMPa、900°C、ZrO2催化条件下,将CO2、CH4、H2O按物质的量之比为1:1:n充入密闭容器,CO2的平衡转化率为α,此时平衡常数Kp=
(4)利用电化学可以将CO2有效转化为HCOO-,装置如图所示。
①在该装置中,左侧Pt电极上的电极反应式:
②装置工作时,阴极除有HCOO-生成外,还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是
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【推荐3】世界多国相继规划了碳达峰碳中和时间节点,我国提出在2060年前实现碳中和。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。目前,研究比较多的是利用CO2合成甲醇、甲酸和乙酸。
I.CO2催化加氢合成甲醇:
(1)反应方程式为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)
已知反应中相关化学键键能数据如下:
①该反应的∆H=___________ 。
在密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2,在不同条件下发生反应:CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) ,实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
②M、N两点的化学反应速率:v( N)___________ v(M),判断理由是___________ 。
③为提高CO2的转化率,除改变温度和压强外,还可以采取的措施是___________ 。
④若506K时,在10L密闭容器中反应,达平衡时恰好处于图中M点,则N点对应的平衡常数K=___________ ( 保留两位小数)。
II. CO2催化加氢合成甲酸:
(2)利用CO2在新型钌配合物催化剂下加氢合成甲酸,反应机理如图1所示,图中含Ru配合物的某段结构用M表示。该反应的中间体为___________ ,研究表明,极性溶剂有助于促进CO2插入M—H 键,使用极性溶剂后极大地提高了整个反应的合成效率,原因是___________ 。
III.我国科学家首次用CO2高效合成乙酸,其反应路径如图2所示:
(3)①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式___________ 。
②根据图示,写出总反应的化学方程式:___________ 。
I.CO2催化加氢合成甲醇:
(1)反应方程式为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)
已知反应中相关化学键键能数据如下:
化学键 | H-H | C=O | C-H | C-O | O-H |
kJ·mol-1 | 436 | 803 | 414 | 326 | 465 |
①该反应的∆H=
在密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2,在不同条件下发生反应:CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) ,实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
②M、N两点的化学反应速率:v( N)
③为提高CO2的转化率,除改变温度和压强外,还可以采取的措施是
④若506K时,在10L密闭容器中反应,达平衡时恰好处于图中M点,则N点对应的平衡常数K=
II. CO2催化加氢合成甲酸:
(2)利用CO2在新型钌配合物催化剂下加氢合成甲酸,反应机理如图1所示,图中含Ru配合物的某段结构用M表示。该反应的中间体为
III.我国科学家首次用CO2高效合成乙酸,其反应路径如图2所示:
(3)①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式
②根据图示,写出总反应的化学方程式:
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【推荐1】合成氨反应是目前最有效的工业固氮方法,解决数亿人口生存问题。
(1)反应历程中各步势能变化如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。
该反应在___________ (填“任何”“较低温”“较高温”)条件下可以自发进行;上述历程中反应速率最慢的步骤的方程式为___________ 。
(2)在T℃、压强为0.9MPa条件下,向一恒压密闭容器中通入的混合气体,体系中各气体的含量与时间变化关系如图所示。已知:分压=总压×体积分数。
①以下叙述不能 说明该条件下反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.氨气的体积分数保持不变 B.容器中保持不变
C.气体平均相对分子质量保持不变 D.气体密度保持不变
E.
②反应20min时达到平衡,则0~20min内________ ,_________ 。(为以分压表示的平衡常数,代入数据列出计算式,不必化简)
③若起始条件相同,在恒容容器中发生反应,则达到平衡时的含量符合图中___________ 点(填“d”“e”“f”或“g”)。
(3)氨化脱硝过程发生反应 ,请根据下图分析420℃的脱硝效率低于390℃的脱硝效率可能的原因___________ 。
(1)反应历程中各步势能变化如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。
该反应在
(2)在T℃、压强为0.9MPa条件下,向一恒压密闭容器中通入的混合气体,体系中各气体的含量与时间变化关系如图所示。已知:分压=总压×体积分数。
①以下叙述
A.氨气的体积分数保持不变 B.容器中保持不变
C.气体平均相对分子质量保持不变 D.气体密度保持不变
E.
②反应20min时达到平衡,则0~20min内
③若起始条件相同,在恒容容器中发生反应,则达到平衡时的含量符合图中
(3)氨化脱硝过程发生反应 ,请根据下图分析420℃的脱硝效率低于390℃的脱硝效率可能的原因
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解答题-原理综合题
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【推荐2】氨的用途十分泛,如氨是制造硝酸和氮肥的重要原料。工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。回答下列问题:
(1)合成氨反应的历程和能量的变化如图所示,符号“·”可视为催化剂。
在合成氨的基元反应中,决速步骤的活化能为___________ kJ/mol。
(2)在不同条件下进行合成氨反应,下列反应速率由大到小的顺序是___________ (填选项序号)。
①v(N2)=0.5mol/(L·min) ②v(H2)=0.02mol/(L·s)
③v(NH3)=0.4mol/(L·min) ④v(NH3)=0.02mol/(L·s)
(3)对于合成氨反应而言,只控制一个变量,下列图像合理的是___________(填选项字母)。
(4)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入0.4molN2、1.2molH2发生反应,NH3的浓度随时间变化情况如表所示:
0~10min内,用H2表示的平均反应速率为___________ ;实验测得体系平衡时的压强为10MPa,则该反应的平衡常数Kp=___________ MPa-2(用分数表示,Kp为分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数);若维持温度不变,向另一2L恒容密闭容器中充入H2、N2和NH3各4mol时,该反应的v正___________ (填“>”“<”或“=”)v逆。
(1)合成氨反应的历程和能量的变化如图所示,符号“·”可视为催化剂。
在合成氨的基元反应中,决速步骤的活化能为
(2)在不同条件下进行合成氨反应,下列反应速率由大到小的顺序是
①v(N2)=0.5mol/(L·min) ②v(H2)=0.02mol/(L·s)
③v(NH3)=0.4mol/(L·min) ④v(NH3)=0.02mol/(L·s)
(3)对于合成氨反应而言,只控制一个变量,下列图像合理的是___________(填选项字母)。
A. | B. |
C. | D. |
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
浓度/mol/L | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 |
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【推荐3】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种食品添加剂。实验室用如图所示装置制备Na2S2O5,实验步骤如下:
Ⅰ.向Na2CO3溶液中通入SO2至溶液pH为4.1,生成NaHSO3溶液;
Ⅱ.加入碳酸钠粉末至溶液PH为7~8;
Ⅲ.再通入SO2至溶液PH为4.1;
Ⅳ.从过饱和溶液中析出Na2S2O5晶体。
(1)制备焦亚硫酸钠总反应的化学方程式为___________________ 。
(2)Na2S2O5能与水发生化合反应,反应后所得的溶液显酸性。用电离方程式表示溶液显酸性的原因:____________________ 。
(3)利用碘量法可测定Na2S2O5产品中硫的含量。实验中必须使用的试剂有c1mol·L-1的标准碘溶液、c2 mol·L-1的标准Na2S2O3溶液、NaOH溶液、淀粉溶液。已知:Na2S2O5+2I2+3H2O=Na2SO4+H2SO4+4HI,2Na2S2O3+I2= Na2S2O6+2NaI。请补全实验方案:将一定量的Na2S2O5产品放入碘量瓶(带磨口塞的锥形瓶)中,加入—定体积的过量c1 mol • L-1的标准碘溶液,充分反应后滴入NaOH溶液调节溶液pH至中性,____________________________ 。重复上述步骤2次,记录数据。
(4)含铬酸性废水中常含有+ 6价铬。利用Na2S2O5和FeSO4·7H2O分两个阶段先后处理含Cr2O72-的废水, Cr2O72-被还原为Cr3+,实验结果如图。
①0~40 min内用Cr2O72-表示的平均反应速率为____________ mol • L-1 • min-1。
②60~80 min内Cr2O72-与Fe2+发生反应的离子方程式为_________________ 。
Ⅰ.向Na2CO3溶液中通入SO2至溶液pH为4.1,生成NaHSO3溶液;
Ⅱ.加入碳酸钠粉末至溶液PH为7~8;
Ⅲ.再通入SO2至溶液PH为4.1;
Ⅳ.从过饱和溶液中析出Na2S2O5晶体。
(1)制备焦亚硫酸钠总反应的化学方程式为
(2)Na2S2O5能与水发生化合反应,反应后所得的溶液显酸性。用电离方程式表示溶液显酸性的原因:
(3)利用碘量法可测定Na2S2O5产品中硫的含量。实验中必须使用的试剂有c1mol·L-1的标准碘溶液、c2 mol·L-1的标准Na2S2O3溶液、NaOH溶液、淀粉溶液。已知:Na2S2O5+2I2+3H2O=Na2SO4+H2SO4+4HI,2Na2S2O3+I2= Na2S2O6+2NaI。请补全实验方案:将一定量的Na2S2O5产品放入碘量瓶(带磨口塞的锥形瓶)中,加入—定体积的过量c1 mol • L-1的标准碘溶液,充分反应后滴入NaOH溶液调节溶液pH至中性,
(4)含铬酸性废水中常含有+ 6价铬。利用Na2S2O5和FeSO4·7H2O分两个阶段先后处理含Cr2O72-的废水, Cr2O72-被还原为Cr3+,实验结果如图。
①0~40 min内用Cr2O72-表示的平均反应速率为
②60~80 min内Cr2O72-与Fe2+发生反应的离子方程式为
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【推荐1】氨气具有广泛用途,工业上利用反应 合成氨,其基本合成过程如下:
(1)某小组为了探究外界条件对反应的影响,参加合成氨的反应,在、两种条件下分别达到平衡,测得的浓度与反应时间的关系如图甲所示。请回答下列问题:
①条件下,的平均反应速率________ 。
②相对而言,可能改变的条件是________________ 。
③在条件下,时刻将容器容积压缩至原来的,时刻重新建立平衡状态。请在图中画出时刻的变化曲线________________ 。
(2)某小组往一恒温恒压容器中充和,模拟合成氨的反应,图乙为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强()的关系图。若体系在、下达到平衡。
①此时的平衡分压为________ MPa,的平衡分压为________ MPa。(分压总压物质的量分数)
②列式计算此时的平衡常数________ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,结果保留2位有效数字)
(3)分离器中的过程对整个工业合成氨的意义是________________________ 。
(1)某小组为了探究外界条件对反应的影响,参加合成氨的反应,在、两种条件下分别达到平衡,测得的浓度与反应时间的关系如图甲所示。请回答下列问题:
①条件下,的平均反应速率
②相对而言,可能改变的条件是
③在条件下,时刻将容器容积压缩至原来的,时刻重新建立平衡状态。请在图中画出时刻的变化曲线
(2)某小组往一恒温恒压容器中充和,模拟合成氨的反应,图乙为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强()的关系图。若体系在、下达到平衡。
①此时的平衡分压为
②列式计算此时的平衡常数
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【推荐2】深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,汽车尾气净化装置中CO和NO发生如下反应:
ⅰ. ,
ⅱ. ,
ⅲ. ,
回答下列问题:
(1)上述反应的的线性关系如图所示。______ (填“>”或“<”)0,反应的______ (用、表示)。(2)一定温度下,在1L密闭容器中充入2mol CO、2mol NO和1mol ,初始总压强为。反应的,,、分别为正、逆反应速率常数。充分反应达平衡时压强为(该温度下忽略反应ⅲ),的物质的量为1.25mol,则______ 。
(3)CO和NO发生上述反应,在不同条件下达到平衡时,在时NO的转化率与的变化曲线及时NO的转化率与T的变化曲线如图所示。将2mol 和2mol 充入1L恒容密闭容器,初始总压强为100kPa,发生上述反应。①表示时NO的转化率与T的变化曲线为______ 曲线(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),A点后NO的平衡转化率增大的原因是______ 。
②已知:反应iii的平衡常数。条件下反应达平衡时,,则平衡时的物质的量______ mol,反应ii的压强平衡常数______ (保留两位有效数字)。
ⅰ. ,
ⅱ. ,
ⅲ. ,
回答下列问题:
(1)上述反应的的线性关系如图所示。
(3)CO和NO发生上述反应,在不同条件下达到平衡时,在时NO的转化率与的变化曲线及时NO的转化率与T的变化曲线如图所示。将2mol 和2mol 充入1L恒容密闭容器,初始总压强为100kPa,发生上述反应。①表示时NO的转化率与T的变化曲线为
②已知:反应iii的平衡常数。条件下反应达平衡时,,则平衡时的物质的量
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【推荐3】二甲醚是优良的洁净燃料,利用催化加氢制二甲醚过程中发生的化学反应为
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
一定条件下,在恒容密闭容器中按投料进行上述反应,的平衡转化率及CO、、的平衡体积分数随温度变化如图所示。
(1)图中曲线X表示_______ 的平衡体积分数随温度变化,温度从453K上升至573K,的平衡转化率变化的原因是_______ ,能同时提高的平衡体积分数和的平衡转化率的措施是_______ 。
(2)一定温度下,向体积为1L的恒容密闭容器中通入1mol和3mol进行上述反应,反应经10min达平衡,的平衡转化率为30%,容器中为0.05mol,为0.05mol。前10min的反应速率为_______ 。继续向容器中加入0.1mol和0.1mol,此时反应Ⅲ_______ (填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
(3)氮氧化物发生的反应是讨论化学平衡问题的常用体系。对于反应,有人提出如下反应历程:
第一步快速平衡
第二步慢反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_______(填字母)。
(4)已知: 。298K时,将一定量气体充入恒容的密闭容器中发生反应。t1时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,气体的平衡转化率为25%,则反应的平衡常数_______ (分压=总压物质的量分数),研究发现,,。若上述反应在298K,总压强,,则_______ (注明速率常数单位)
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
一定条件下,在恒容密闭容器中按投料进行上述反应,的平衡转化率及CO、、的平衡体积分数随温度变化如图所示。
(1)图中曲线X表示
(2)一定温度下,向体积为1L的恒容密闭容器中通入1mol和3mol进行上述反应,反应经10min达平衡,的平衡转化率为30%,容器中为0.05mol,为0.05mol。前10min的反应速率为
(3)氮氧化物发生的反应是讨论化学平衡问题的常用体系。对于反应,有人提出如下反应历程:
第一步快速平衡
第二步慢反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_______(填字母)。
A.v(第一步的逆反应)<v(第二步反应) |
B.是反应的中间产物 |
C.第二步反应活化能较高 |
D.第二步中与的每一次碰撞均是有效碰撞 |
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】I.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25℃、101kpa下,1g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲烷燃烧的热化学方程式为___________ 。
(2)已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为___________ 。
Ⅱ.某实验小组同学进行如图实验,以检验化学反应中的能量变化。请回答下列问题:(3)实验中发现,反应后①中的温度升高;②中的温度降低,由此判断Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应是___________ ,(选填“放热反应”或“吸热反应”)。反应过程___________ (填“①”或“②”)的能量变化可用图2表示。
Ⅲ.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH.
(4)放电时负极反应为___________ 。
(5)放电时正极附近溶液的碱性___________ (填“增强”或“减弱”或“不变”)。
(6)放电时每转移___________ mol电子,正极有1molK2FeO4被还原。
Ⅳ.中国科学技术大学开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其工作原理如图所示,已知该装置工作一段时间后,K2SO4溶液的浓度增大。(7)正极的电极反应式为___________ 。
(8)a膜为___________ (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。
(1)在25℃、101kpa下,1g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲烷燃烧的热化学方程式为
(2)已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为
Ⅱ.某实验小组同学进行如图实验,以检验化学反应中的能量变化。请回答下列问题:(3)实验中发现,反应后①中的温度升高;②中的温度降低,由此判断Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应是
Ⅲ.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH.
(4)放电时负极反应为
(5)放电时正极附近溶液的碱性
(6)放电时每转移
Ⅳ.中国科学技术大学开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其工作原理如图所示,已知该装置工作一段时间后,K2SO4溶液的浓度增大。(7)正极的电极反应式为
(8)a膜为
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【推荐2】工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)制备PbSO4的工艺流程如图:
已知:①PbCl2难溶于冷水,易溶于热水。
②PbCl2(s)+2Cl-(aq) (aq)ΔH>0
③Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
(1)“浸取”时需要加热,充分反应后生成Na2PbCl4、S、FeCl3等物质,其中生成FeCl3的化学方程式为______ 。
(2)“滤渣2”的主要成分是______ 。
(3)“沉降”操作时加入冰水的原因是______ 。
(4)上述流程中滤液可循环利用,试剂X是______ (填化学式)。PbCl2经“沉淀转化”后得到PbSO4,若用1LX溶液转化10mol的PbCl2,则X溶液的最初物质的量浓度不得低于______ 。
(5)硫酸铅广泛应用于制造铅蓄电池。铅蓄电池充电时,正极与电源的______ 极相连,其电极反应式为______ 。充电过程中转移2mole-时,两电极材料共______ (填“增加”或“减少”)的质量为______ g。
已知:①PbCl2难溶于冷水,易溶于热水。
②PbCl2(s)+2Cl-(aq) (aq)ΔH>0
③Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5
(1)“浸取”时需要加热,充分反应后生成Na2PbCl4、S、FeCl3等物质,其中生成FeCl3的化学方程式为
(2)“滤渣2”的主要成分是
(3)“沉降”操作时加入冰水的原因是
(4)上述流程中滤液可循环利用,试剂X是
(5)硫酸铅广泛应用于制造铅蓄电池。铅蓄电池充电时,正极与电源的
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【推荐3】丁二烯是生产丁苯橡胶、聚二烯橡胶等的基本原料.丁烯氧化脱氢制丁二烯的生产工艺涉及反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)判断反应Ⅱ的自发性并说明理由__________ .
(2)在常压、催化剂作用下,投料按,并用水蒸气稀释;不同温度下反应相同时间后,测得丁烯的转化率与丁二烯、二氧化碳的选择性随温度变化情况如图1所示(选择性:转化的中,生成或的的百分比).___________ .
A.随温度的升高,平衡转化率逐渐增大
B.水蒸气可调节一定温度下反应物与产物的分压,提高丁烯的平衡转化率
C.较低温度条件下,反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ的速率
D.320~580℃范围内,升温,的产率下降,产率升高
②温度高于440℃时,丁烯转化率随温度变化不明显的可能原因是_____________ .
(3)文献显示,丁烯与反应也可制丁二烯,可分两步实现:
反应Ⅲ
反应Ⅳ
600℃时,恒定总压0.10MPa、以起始物质的量均为1mol的、投料,达平衡时,测得和的转化率分别为80%、10%.600℃时,反应Ⅳ的平衡常数_________ .
(4)有人设计一种电解装置,用乙炔合成二丁烯的装置如图2.电解质溶液为溶液.①请写出生成的电极的电极反应式:____________ 。
②用溶液吸收阳极逸出的气体再生电解质溶液。不考虑气体溶解残留.当电路中转移时,计算再生液的____________ 。(已知的电离常数,)
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)判断反应Ⅱ的自发性并说明理由
(2)在常压、催化剂作用下,投料按,并用水蒸气稀释;不同温度下反应相同时间后,测得丁烯的转化率与丁二烯、二氧化碳的选择性随温度变化情况如图1所示(选择性:转化的中,生成或的的百分比).
图1
①根据图1的相关信息,下列说法正确的是A.随温度的升高,平衡转化率逐渐增大
B.水蒸气可调节一定温度下反应物与产物的分压,提高丁烯的平衡转化率
C.较低温度条件下,反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ的速率
D.320~580℃范围内,升温,的产率下降,产率升高
②温度高于440℃时,丁烯转化率随温度变化不明显的可能原因是
(3)文献显示,丁烯与反应也可制丁二烯,可分两步实现:
反应Ⅲ
反应Ⅳ
600℃时,恒定总压0.10MPa、以起始物质的量均为1mol的、投料,达平衡时,测得和的转化率分别为80%、10%.600℃时,反应Ⅳ的平衡常数
(4)有人设计一种电解装置,用乙炔合成二丁烯的装置如图2.电解质溶液为溶液.①请写出生成的电极的电极反应式:
②用溶液吸收阳极逸出的气体再生电解质溶液。不考虑气体溶解残留.当电路中转移时,计算再生液的
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