烯烃催化裂解是制备短链烯烃的重要途径。研究表明,1-丁烯[CH3CH2CH=CH2(g)]催化裂解时,发生两个平行竞争反应生成丙烯和乙烯,两反应的热化学方程式为:
①3CH3CH2CH=CH2(g)4CH3CH=CH2(g) △H=+579 kJ·mol-1
②CH3CH2CH=CH2(g)2CH2=CH2(g) △H=+283 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)若1-丁烯的燃烧热为2539 kJ·mol-1,则表示乙烯燃烧热的热化学方程式为____ ;1-丁烯转化为丙烯反应的化学平衡常数表达式为_____ 。
(2)有利于提高1-丁烯平衡转化率的措施有_______ 。
(3)550℃和0.02~0.5 MPa下,①②两个反应均建立平衡,测得平衡混合物里各组分的质量分数随压强变化的曲线如下图所示。由图可知,1-丁烯的质量分数随压强的增大而增大,主要原因是______ 。
(4)在1-丁烯裂解的实际生产中,为了提高产物中丙烯的含量,除了选择合适的温度和压强之外,还有一条关键措施是_____ 。0.1 MPa和300~700℃下,1-丁烯裂解产物中各组分比例变化的曲线如下图所示。由图可知,生产过程中提高丙烯质量分数的最佳温度为___ ℃,在该温度之前各温度对应的组成______ (填“一定是”、“可能是”或“一定不是”)平衡态,理由是____________ 。
①3CH3CH2CH=CH2(g)4CH3CH=CH2(g) △H=+579 kJ·mol-1
②CH3CH2CH=CH2(g)2CH2=CH2(g) △H=+283 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)若1-丁烯的燃烧热为2539 kJ·mol-1,则表示乙烯燃烧热的热化学方程式为
(2)有利于提高1-丁烯平衡转化率的措施有
(3)550℃和0.02~0.5 MPa下,①②两个反应均建立平衡,测得平衡混合物里各组分的质量分数随压强变化的曲线如下图所示。由图可知,1-丁烯的质量分数随压强的增大而增大,主要原因是
(4)在1-丁烯裂解的实际生产中,为了提高产物中丙烯的含量,除了选择合适的温度和压强之外,还有一条关键措施是
更新时间:2020-06-09 13:03:47
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) ∆H
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ∆H1= -566kJ/mol;S(l)+O2(g)=SO2(g) ∆H2= -296kJ/mol,则反应热∆H=______ kJ/mol。
(2)其他条件相同、催化剂不同时,SO2的转化率随反应温度的变化如图a所示。260℃时_______ (填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”)作催化剂反应速率最快。Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高,不考虑价格因素,选择Fe2O3的主要优点是___________ 。
(3)科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时,研究了不同投料比[n(CO):n(SO2)] 对SO2转化率的影响,结果如图b所示。请分析当n(CO):n(SO2)=1:1时,SO2转化率接近50%的原因___________
(4)工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中SO2:Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3。某温度下用1.0mol/Na2SO3溶液吸收纯净的SO2,当溶液中c(SO)降至0.2mol/L时,吸收能力显著下降,应更换吸收剂。此时溶液中c(HSO)约为_________ mol/L,溶液的pH=___________ 。(已知该温度下亚硫酸的平衡常数Ka1=1.75×10-2,Ka2=1.25×10-7)
(5)利用硫酸钠溶液吸收SO2,再用惰性电极电解处理SO2.将阴极区溶液导出,经过滤分离出硫磺后,可循环吸收利用,装置如图所示。
①该离子交换膜为___________ (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
②阴极的电极反应式为___________ 。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ∆H1= -566kJ/mol;S(l)+O2(g)=SO2(g) ∆H2= -296kJ/mol,则反应热∆H=
(2)其他条件相同、催化剂不同时,SO2的转化率随反应温度的变化如图a所示。260℃时
(3)科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时,研究了不同投料比[n(CO):n(SO2)] 对SO2转化率的影响,结果如图b所示。请分析当n(CO):n(SO2)=1:1时,SO2转化率接近50%的原因
(4)工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中SO2:Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3。某温度下用1.0mol/Na2SO3溶液吸收纯净的SO2,当溶液中c(SO)降至0.2mol/L时,吸收能力显著下降,应更换吸收剂。此时溶液中c(HSO)约为
(5)利用硫酸钠溶液吸收SO2,再用惰性电极电解处理SO2.将阴极区溶液导出,经过滤分离出硫磺后,可循环吸收利用,装置如图所示。
①该离子交换膜为
②阴极的电极反应式为
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【推荐2】能源是人类生存、社会发展不可或缺的物质,CO、、均是重要的能源物质。
(1)已知:氧气中键的键能为497 mol,二氧化碳中C=O键的键能为745 。
则使1 mol 完全分解成原子所需要的能量至少为______ ,______ 。
(2)通常合成甲醇的主要反应为:,起始时容器中只有a CO和b ,平衡时测得混合气体中的物质的量分数与温度、压强之间的关系如图所示:
①压强为温度和时对应的平衡常数分别为、,则____ 填“”“”“”;若恒温恒容条件下,起始时、,测得平衡时混合气体的压强为如图所示,则时该反应的压强平衡常数______ 。 用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数,用含的代数式表示
②若在温度为、压强为的条件下向密闭容器中加入等物质的量的CO、、气体,则反应开始时_____ 填“”“”“”“无法确定”
③若恒温恒容条件下,起始时、,则下列叙述能说明反应达到化学平衡状态的是______ 。
A.混合气体的密度不再随时间的变化而变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
C.、的物质的量浓度之比为1:2,且不再随时间的变化而变化
D.若将容器改为绝热恒容容器时,平衡常数K不随时间变化而变化
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体,其产物之一是。已知常温下碳酸的电离常数、,的电离常数,则所得到的溶液中_____ 填“”“”“”。
(1)已知:氧气中键的键能为497 mol,二氧化碳中C=O键的键能为745 。
则使1 mol 完全分解成原子所需要的能量至少为
(2)通常合成甲醇的主要反应为:,起始时容器中只有a CO和b ,平衡时测得混合气体中的物质的量分数与温度、压强之间的关系如图所示:
①压强为温度和时对应的平衡常数分别为、,则
②若在温度为、压强为的条件下向密闭容器中加入等物质的量的CO、、气体,则反应开始时
③若恒温恒容条件下,起始时、,则下列叙述能说明反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不再随时间的变化而变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
C.、的物质的量浓度之比为1:2,且不再随时间的变化而变化
D.若将容器改为绝热恒容容器时,平衡常数K不随时间变化而变化
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体,其产物之一是。已知常温下碳酸的电离常数、,的电离常数,则所得到的溶液中
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【推荐3】甲烷的直接转化具有较高的经济价值,因此备受科学家关注。回答下列问题:
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇,合成方法有以下两种:
方法I: kJ⋅mol
方法Ⅱ:
已知:的燃烧热 kJ⋅mol; kJ⋅mol。
则___________ 。
(2)某工厂采用(1)中方法I生产甲醇。在恒温恒压的密闭容器内充入1 mol 、0.5 mol 和0.5 mol He,测得压强为p MPa,加入合适催化剂后开始反应,测得容器的体积变化如下。
①下列能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.单位时间内生成1 mol 的同时生成1 mol
B.平衡常数不再变化
C.容器内保持不变
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
②的平衡转化率为___________ ,该温度下的平衡常数为___________ (为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(3)北京化工大学某课题组提出了利用光解水产氢过程中形成的活性氧物种活化甲烷直接制甲醇[(1)中方法Ⅱ]的策略。下列说法正确的是___________(填标号)。
(4)某大学采用甲烷电催化氧化法制备甲醇,研究发现在NaCl的碱性电解液中更容易生成,甲烷在催化剂上可能的反应机理如下:
i:
ii:
iii:…
iv:
机理iii为___________ 。阴极的电极反应式为___________ 。
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇,合成方法有以下两种:
方法I: kJ⋅mol
方法Ⅱ:
已知:的燃烧热 kJ⋅mol; kJ⋅mol。
则
(2)某工厂采用(1)中方法I生产甲醇。在恒温恒压的密闭容器内充入1 mol 、0.5 mol 和0.5 mol He,测得压强为p MPa,加入合适催化剂后开始反应,测得容器的体积变化如下。
反应时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
容器体积/L | 4 | 3.7 | 3.55 | 3.45 | 3.4 | 3.4 |
A.单位时间内生成1 mol 的同时生成1 mol
B.平衡常数不再变化
C.容器内保持不变
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
②的平衡转化率为
(3)北京化工大学某课题组提出了利用光解水产氢过程中形成的活性氧物种活化甲烷直接制甲醇[(1)中方法Ⅱ]的策略。下列说法正确的是___________(填标号)。
A.水在光阳极上发生氧化反应生成 |
B.生成·OH自由基是化学反应 |
C.反应过程中C、H、O元素化合价均发生改变 |
D.在25℃、容积为V L的容器中,适当增大分压,有助于提高的生成速率 |
i:
ii:
iii:…
iv:
机理iii为
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【推荐1】CO2甲烷化加快了能源结构由化石燃料向可再生碳资源的转变。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家PaulSabatier提出。在一定的温度和压强条件下,将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已知:
CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g) ΔH1=+206kJ·mol-1;
CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1。
则反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH3=_______ kJ·mol-1
(2)催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示。
①Ni2+的基态电子排布式为_______ 。
②高于320℃后,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是_______ 。。
③对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是_______ ,使用的合适温度为_______ 。
(3)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现CO2甲烷化,其工作原理如图所示。
①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极电极反应式为_______ 。
②如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下11.2L的甲烷,则理论上导线中通过的电子的物质的量为_______ 。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家PaulSabatier提出。在一定的温度和压强条件下,将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已知:
CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g) ΔH1=+206kJ·mol-1;
CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1。
则反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH3=
(2)催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示。
①Ni2+的基态电子排布式为
②高于320℃后,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是
③对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是
(3)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现CO2甲烷化,其工作原理如图所示。
①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极电极反应式为
②如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下11.2L的甲烷,则理论上导线中通过的电子的物质的量为
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【推荐2】大气中NOx、SO2等污染物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题,目前采用的方法如下:
I.直接转化法:利用高效催化剂将汽车尾气直接转化为无毒物质。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180kJ·mol-1
(1)利用固体表面催化工艺将NO分解为N2、O2而消除污染。
用分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是________________________ (填字母序号)。
(2)利用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO直接转化成无毒物质N2、CO2。
①已知:C(s)、CO(g)的燃烧热分别为393kJ·mol-1、283kJ·mol-1,写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式________________________ 。
②为研究上述反应,某学习小组在密闭容器中充入10molCO和10molNO,发生上述①所写反应,实验测得平衡时NO的体积分数随温度、压强的关系如图。
a.某温度下的平衡状态D点,若同时采取缩小容器体积和降低温度,重新达到平衡状态时,可能到达图中A~G点中的________________________ 点。
b.当压强为10MPa、温度为T时的平衡常数Kp=________________________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;保留3位有效数字)。
II.催化还原法:利用还原剂在催化剂的作用下将氮氧化物转为无毒物质N2、CO2。
(3)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物。
某研究小组在2L的恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的固体活性炭,发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表:
①该反应的正反应为________________________ (填“吸热”或“放热”)反应。
②350℃时,反应达到平衡后向恒容容器中再充入0.100molNO,再次达到平衡后,N2的体积分数应为________________________ 。
A.0.5B.0.25C.介于0.25和0.5之间D.无法确定
III.电解法:利用电解的方法将氨氧化物转化为有用物质,从而达到资源的回收利用。
(4)如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO2、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用,回答下列问题:
①阴极的电极反应式为________________________ 。
②上图中A物质是________________________ 。
I.直接转化法:利用高效催化剂将汽车尾气直接转化为无毒物质。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180kJ·mol-1
(1)利用固体表面催化工艺将NO分解为N2、O2而消除污染。
用分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是
(2)利用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO直接转化成无毒物质N2、CO2。
①已知:C(s)、CO(g)的燃烧热分别为393kJ·mol-1、283kJ·mol-1,写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式
②为研究上述反应,某学习小组在密闭容器中充入10molCO和10molNO,发生上述①所写反应,实验测得平衡时NO的体积分数随温度、压强的关系如图。
a.某温度下的平衡状态D点,若同时采取缩小容器体积和降低温度,重新达到平衡状态时,可能到达图中A~G点中的
b.当压强为10MPa、温度为T时的平衡常数Kp=
II.催化还原法:利用还原剂在催化剂的作用下将氮氧化物转为无毒物质N2、CO2。
(3)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物。
某研究小组在2L的恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的固体活性炭,发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表:
T/℃ | m(固体活性炭) | n(NO)/mol | n(N2)/mol | n(CO2)/mol |
200 | 2.000 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
350 | 2.005 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
①该反应的正反应为
②350℃时,反应达到平衡后向恒容容器中再充入0.100molNO,再次达到平衡后,N2的体积分数应为
A.0.5B.0.25C.介于0.25和0.5之间D.无法确定
III.电解法:利用电解的方法将氨氧化物转化为有用物质,从而达到资源的回收利用。
(4)如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO2、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用,回答下列问题:
①阴极的电极反应式为
②上图中A物质是
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】根据当地资源等情况,硫酸工业常用黄铁矿(主要成分为FeS2)作为原料。完成下列填空:
(1)将0.050mol SO2(g) 和0.030mol O2(g) 充入一个2L的密闭容器中,在一定条件下发生反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)+Q。经2分钟反应达到平衡,测得n(SO3)=0.040mol,则O2的平均反应速率为______
(2)在容积不变时,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有______ (选填编号)
a.移出氧气 b.降低温度
c.减小压强 d.再充入0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)
(3)在起始温度T1(673K)时SO2的转化率随反应时间(t)的变化如图,请在图中画出其他条件不变情况下,起始温度为T2(723K)时SO2的转化率随反应时间变化的示意图___
(4)黄铁矿在一定条件下煅烧的产物为SO2和Fe3O4
①将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4。酸溶过程中需维持溶液有足够的酸性,其原因是______
②FeS2能将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,本身被氧化为SO42﹣。写出有关的离子方程式______ 。有2mol氧化产物生成时转移的电子数为______
(1)将0.050mol SO2(g) 和0.030mol O2(g) 充入一个2L的密闭容器中,在一定条件下发生反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)+Q。经2分钟反应达到平衡,测得n(SO3)=0.040mol,则O2的平均反应速率为
(2)在容积不变时,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有
a.移出氧气 b.降低温度
c.减小压强 d.再充入0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)
(3)在起始温度T1(673K)时SO2的转化率随反应时间(t)的变化如图,请在图中画出其他条件不变情况下,起始温度为T2(723K)时SO2的转化率随反应时间变化的示意图
(4)黄铁矿在一定条件下煅烧的产物为SO2和Fe3O4
①将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4。酸溶过程中需维持溶液有足够的酸性,其原因是
②FeS2能将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,本身被氧化为SO42﹣。写出有关的离子方程式
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【推荐1】应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手,如开发利用清洁能源.甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景.回答下列问题:
(1)与合成甲醇:但是找到合适的催化剂是制约该方法的瓶颈.目前主要使用贵金属催化剂,但是贵金属储量稀少,成本高昂,难以大规模应用,且使用中存在环境污染的风险.最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,在发展非金属催化剂实现电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示.
容易得到的副产物有CO和,其中相对较多的副产物为________________ ;上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中________ 填字母的能量变化.
A. B.
C. D.
(2)恒压容器的容积可变下,与在催化剂作用下发生反应 ,的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示.
①压强________ 填“”或“”.
②在、条件下,b点时________ 填“”或“”.
③已知:反应速率,、分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数,若b点对应的坐标参数为,计算b处的________ 保留3位有效数字.
(3)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应Ⅰ、Ⅱ的为以分压表示的平衡常数与T的关系如下图所示.
①反应(II)的________ 填“大于”“等于”或“小于”.
②点时,反应的________ 填数值.
③在恒容密闭容器中充入、只发生反应(II),图中d点处达到平衡时,CO的转化率为________ ;达到平衡时,向容器中再充入、,重新达到平衡时,CO的平衡转化率________ 填“增大”“减小”或“不变”.
(1)与合成甲醇:但是找到合适的催化剂是制约该方法的瓶颈.目前主要使用贵金属催化剂,但是贵金属储量稀少,成本高昂,难以大规模应用,且使用中存在环境污染的风险.最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,在发展非金属催化剂实现电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示.
容易得到的副产物有CO和,其中相对较多的副产物为
A. B.
C. D.
(2)恒压容器的容积可变下,与在催化剂作用下发生反应 ,的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示.
①压强
②在、条件下,b点时
③已知:反应速率,、分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数,若b点对应的坐标参数为,计算b处的
(3)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应Ⅰ、Ⅱ的为以分压表示的平衡常数与T的关系如下图所示.
①反应(II)的
②点时,反应的
③在恒容密闭容器中充入、只发生反应(II),图中d点处达到平衡时,CO的转化率为
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】苯乙烯是石油化学工业的重要原料之一。世界上90%以上的苯乙烯是采用乙苯催化脱氢法制得。具体反应为 (g) (g)+H2(g) ∆H=+124kJ/mol。
(1)相关物质的相对能量如表所示:
则苯乙烯(g)的相对能量为___ kJ•mol-1。
(2)工业上通常在乙苯蒸气中掺入水蒸气(物质的量之比为1:9),控制反应温度625℃,在等压(p)下进行上述反应,达到平衡时乙苯的转化率为α。
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,其原因是___ 。
②该温度下,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)。
(3)乙苯催化脱氢制备苯乙烯时,通常会伴随着副反应发生,其中一个反应为 (g)+H2(g) +CH4(g)。该反应的速率方程为r=k×c乙苯×c氢气,其中r为瞬时速率,k为反应速率常数,c乙苯和c氢气分别为乙苯和氢气的物质的量浓度。某温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的乙苯和氢气,发生上述反应。
①对于该反应,下列说法正确的是____ 。
A.降低乙苯的浓度时,r减小
B.降低甲苯的浓度时,r减小
C.升高反应温度,k增大
D.达到平衡前,甲烷的生成速率逐渐增大
②设反应开始时的反应速率为r0,达到平衡之前,乙苯的转化率为α时的反应速率为r1,则=___ 。
(4)含苯乙烯的废水排放会对环境造成严重污染,目前常采用电解法进行处理,其工作原理如图(电解液是含苯乙烯和硫酸的废水,pH=6.2)。已知:•OH(羟基自由基)具有很强的氧化性,可以将苯乙烯氧化成CO2和H2O。.
阴极反应式为____ ,X微粒的化学式为____ 。
(1)相关物质的相对能量如表所示:
物质 | 乙苯(g) | H2(g) |
相对能量/(kJ•mol-1) | a | 0 |
(2)工业上通常在乙苯蒸气中掺入水蒸气(物质的量之比为1:9),控制反应温度625℃,在等压(p)下进行上述反应,达到平衡时乙苯的转化率为α。
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,其原因是
②该温度下,反应的平衡常数Kp=
(3)乙苯催化脱氢制备苯乙烯时,通常会伴随着副反应发生,其中一个反应为 (g)+H2(g) +CH4(g)。该反应的速率方程为r=k×c乙苯×c氢气,其中r为瞬时速率,k为反应速率常数,c乙苯和c氢气分别为乙苯和氢气的物质的量浓度。某温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的乙苯和氢气,发生上述反应。
①对于该反应,下列说法正确的是
A.降低乙苯的浓度时,r减小
B.降低甲苯的浓度时,r减小
C.升高反应温度,k增大
D.达到平衡前,甲烷的生成速率逐渐增大
②设反应开始时的反应速率为r0,达到平衡之前,乙苯的转化率为α时的反应速率为r1,则=
(4)含苯乙烯的废水排放会对环境造成严重污染,目前常采用电解法进行处理,其工作原理如图(电解液是含苯乙烯和硫酸的废水,pH=6.2)。已知:•OH(羟基自由基)具有很强的氧化性,可以将苯乙烯氧化成CO2和H2O。.
阴极反应式为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐3】化学链燃烧是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术。基于载氧体的丙烷化学链燃烧技术原理如图所示。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别如下:
反应1:
反应2:
反应3:
请回答下列问题:
(1)反应1在___________ (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下能自发。
(2)反应2的平衡常数表达式___________ ,___________ 。
(3)一定温度下,在容积可变的密闭容器中加入足量和适量的发生反应1,达到平衡时测得气体压强为。
①温度不变,将容器体积扩大至原来的2倍且不再改变,达到新的平衡时,气体压强___________ 。
②当的质量不变时,___________ (填“能”或“不能”)说明该反应达到平衡状态。
③若达到平衡之后,保持恒温恒容条件下再充入少量,平衡___________ (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡之后,的平衡转化率___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在一定温度下,总压强恒定为,在密闭容器中加入丙烷和氨气的混合气体以及足量,只发生上述反应2(氨气不参与反应),测得丙烷的平衡转化率与投料比的关系如图所示。随着投料比增大,的平衡转化率减小的原因是___________ 。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别如下:
反应1:
反应2:
反应3:
请回答下列问题:
(1)反应1在
(2)反应2的平衡常数表达式
(3)一定温度下,在容积可变的密闭容器中加入足量和适量的发生反应1,达到平衡时测得气体压强为。
①温度不变,将容器体积扩大至原来的2倍且不再改变,达到新的平衡时,气体压强
②当的质量不变时,
③若达到平衡之后,保持恒温恒容条件下再充入少量,平衡
(4)在一定温度下,总压强恒定为,在密闭容器中加入丙烷和氨气的混合气体以及足量,只发生上述反应2(氨气不参与反应),测得丙烷的平衡转化率与投料比的关系如图所示。随着投料比增大,的平衡转化率减小的原因是
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(0.4)
解题方法
【推荐1】CCUS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术,这种技术可将CO2资源化,产生经济效益。请回答下列问题:
(1)利用废气中的CO2为原料可制取甲醇。一定条件下,在恒容密闭容器中发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。
①已知:H2(g)、CH3OH(1)的燃烧热(△H)分别为-285.8kJ•mol-1和-726.5kJ•mol-1;CH3OH(1)=CH3OH (g) △H=+35.2kJ•mol-1;H2O(1)=H2O(g) △H=+44kJ•mol-1。
则CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H=___ kJ•mol-1。有利于提高H2平衡转化率的条件是___ (填选项字母)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
②某温度下,向体积为2L的容器中充入6molH2、4molCO2,发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),达到平衡时H2的转化率为50%,其平衡常数为___ (保留两位小数)。
③起始条件(T1℃、2L密闭容器)如表所示:
达到平衡时,该反应的平衡常数:K(I)___ K(Ⅱ)(填“>”“<”或“=”,下同);平衡时CH3OH的浓度:c(I)___ c(Ⅱ)。
(2)CO2可用来合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=-127.8 kJ•mol-1。0.1MPa下,按n(CO2)︰n(H2)=1︰3的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生上述反应,不同温度(T)下平衡时的四种气态物质的体积分数(φ)如图所示:
①曲线b、c表示的物质分别为___ 、___ (填化学式)。
②保持温度不变,在体积为VL的恒容容器中以n(CO2)︰n(H2)=2︰3的投料比加入反应物,t0时达到化学平衡。t1时将容器体积瞬间扩大至2VL并保持不变,t2时重新达到平衡。请在图中画出容器内混合气体的平均相对分子质量M随时间的变化趋势图象___ 。
(1)利用废气中的CO2为原料可制取甲醇。一定条件下,在恒容密闭容器中发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。
①已知:H2(g)、CH3OH(1)的燃烧热(△H)分别为-285.8kJ•mol-1和-726.5kJ•mol-1;CH3OH(1)=CH3OH (g) △H=+35.2kJ•mol-1;H2O(1)=H2O(g) △H=+44kJ•mol-1。
则CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H=
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
②某温度下,向体积为2L的容器中充入6molH2、4molCO2,发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),达到平衡时H2的转化率为50%,其平衡常数为
③起始条件(T1℃、2L密闭容器)如表所示:
CO2/mol | H2/mol | CH3OH/mol | H2O/mol | |
I(恒温恒容) | 2 | 6 | 0 | 0 |
II(绝热恒容) | 0 | 0 | 2 | 2 |
达到平衡时,该反应的平衡常数:K(I)
(2)CO2可用来合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=-127.8 kJ•mol-1。0.1MPa下,按n(CO2)︰n(H2)=1︰3的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生上述反应,不同温度(T)下平衡时的四种气态物质的体积分数(φ)如图所示:
①曲线b、c表示的物质分别为
②保持温度不变,在体积为VL的恒容容器中以n(CO2)︰n(H2)=2︰3的投料比加入反应物,t0时达到化学平衡。t1时将容器体积瞬间扩大至2VL并保持不变,t2时重新达到平衡。请在图中画出容器内混合气体的平均相对分子质量M随时间的变化趋势图象
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(0.4)
解题方法
【推荐2】COS 、H2S是许多煤化工产品的原料气。已知
Ⅰ.COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H=X kJ·mol-1;
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H =-42 kJ·mol-1;
(1)断裂1 mol分子中的化学键所需吸收的能量如下表所示:
X=___________ 。
(2)向10 L容积不变的密闭容器中充入1 mol COS(g)、1 mol H2(g)和1 mol H2O(g),进行上述两个反应,在T10C时达到平衡,体系内CO的体积分数为5%(如下图M点)。
请回答下列问题:
①请在图中画出以M为起点,从T1℃开始升温过程中CO的平衡体积分数随温度变化的曲线。_____
②T1℃时,测得平衡时体系中COS的物质的量为0.80 mol,则平衡时H2O的转化率为_________ 。
(3)现有两个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器M、N,在M中充入1 mol CO和1 mol H2O,在N中充入1 mol CO2和1 mol H2,均在700 ℃下开始按Ⅱ进行反应。达到平衡时,下列说法正确的是_______ 。
A.容器M、N中正反应速率相同
B.容器M中CO的物质的量比容器N中的多
C.容器M、N中反应的平衡常数相同
D.容器M中CO的转化率与容器N中CO2的转化率之和小于1
(4)氢硫酸、碳酸均为二元弱酸,其常温下的电离常数如下表:
煤的气化过程中产生的H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式为
______________________________________ ;常温下,用100mL 0.1mol·L-1NaOH溶液吸收224mL(标况)H2S气体,反应后离子浓度从大到小顺序为_____________________ 。
(5)25℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如图所示:
①25℃时Ksp(CuS)=__________________ 。
②25℃时向50.0mL Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol·L-1的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液到50.0mL时开始生成SnS沉淀,此时溶液中Cu2+浓度为__________ mol/L。
Ⅰ.COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H=X kJ·mol-1;
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H =-42 kJ·mol-1;
(1)断裂1 mol分子中的化学键所需吸收的能量如下表所示:
分子 | COS(g) | H2(g) | CO(g) | H2S(g) | H2O(g) | CO2(g) |
能量/kJ·mol-1 | 1319 | 442 | 1076 | 678 | 930 | 1606 |
X=
(2)向10 L容积不变的密闭容器中充入1 mol COS(g)、1 mol H2(g)和1 mol H2O(g),进行上述两个反应,在T10C时达到平衡,体系内CO的体积分数为5%(如下图M点)。
请回答下列问题:
①请在图中画出以M为起点,从T1℃开始升温过程中CO的平衡体积分数随温度变化的曲线。
②T1℃时,测得平衡时体系中COS的物质的量为0.80 mol,则平衡时H2O的转化率为
(3)现有两个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器M、N,在M中充入1 mol CO和1 mol H2O,在N中充入1 mol CO2和1 mol H2,均在700 ℃下开始按Ⅱ进行反应。达到平衡时,下列说法正确的是
A.容器M、N中正反应速率相同
B.容器M中CO的物质的量比容器N中的多
C.容器M、N中反应的平衡常数相同
D.容器M中CO的转化率与容器N中CO2的转化率之和小于1
(4)氢硫酸、碳酸均为二元弱酸,其常温下的电离常数如下表:
H2CO3 | H2S | |
Ka1 | 4.4×10-7 | 1.3×10-7 |
Ka2 | 4.7×10-11 | 7.1×10-15 |
煤的气化过程中产生的H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式为
(5)25℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如图所示:
①25℃时Ksp(CuS)=
②25℃时向50.0mL Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol·L-1的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液到50.0mL时开始生成SnS沉淀,此时溶液中Cu2+浓度为
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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3】、的消除和利用是越来越多科学家关注的重要课题。
(1)已知: ;
;
。
试写出(g)和(g)反应生成两种无毒气体的热化学方程式:_______ 。
(2)在某恒压的密闭容器中充入,发生反应:。下列有关说法正确的是_______ (填序号)。
a.反应的化学平衡常数表达式为
b.当反应达平衡时,(g)与(g)的物质的量之比保持不变
c.当密闭容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变时,说明反应已达平衡
d.当降低压强时,混合气体颜色加深
(3)利用合成二甲醚的原理为。在2L恒容密闭容器中充入(g)和(g),在一定条件下发生上述反应,测得的转化率与温度的关系如图所示。
①W点:正反应速率_______ (填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
②该反应的_______ (填“>”“<”或“=”)0。
③温度下,计算反应在内的平均速率__ 。温度下,上述反应的平衡常数_ 。
④其他条件不变,下列措施能同时提高化学反应速率和平衡转化率的是_______ (填序号)。
a.通入 b.升高温度 c.及时分离出体系中的(g) d.增大压强
(4)如图为电解精炼银的示意图,若b极有无色气体生成,该气体遇到空气变为红棕色,则b极生成无色气体的电极反应式为_______ 。
(1)已知: ;
;
。
试写出(g)和(g)反应生成两种无毒气体的热化学方程式:
(2)在某恒压的密闭容器中充入,发生反应:。下列有关说法正确的是
a.反应的化学平衡常数表达式为
b.当反应达平衡时,(g)与(g)的物质的量之比保持不变
c.当密闭容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变时,说明反应已达平衡
d.当降低压强时,混合气体颜色加深
(3)利用合成二甲醚的原理为。在2L恒容密闭容器中充入(g)和(g),在一定条件下发生上述反应,测得的转化率与温度的关系如图所示。
①W点:正反应速率
②该反应的
③温度下,计算反应在内的平均速率
④其他条件不变,下列措施能同时提高化学反应速率和平衡转化率的是
a.通入 b.升高温度 c.及时分离出体系中的(g) d.增大压强
(4)如图为电解精炼银的示意图,若b极有无色气体生成,该气体遇到空气变为红棕色,则b极生成无色气体的电极反应式为
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