2019年10月27日,国际清洁能源会议(ICCE2019)在北京开幕。一碳化学成为这次会议的重要议程。甲醇、甲醛(HCHO) 等一碳化合物在化工 、医药,能源等方面都有着广泛的应用。
(1)甲醇脱氢法可制备甲醛(反应体系中各物质均为气态),反应生成1molHCHO过程中能量变化如图1。
已知:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5kJ•mol-1,则反应CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g) +H2O(g) △H=___________ kJ•mol-1。
(2)氧化剂可处理甲醛污染,结合图2分析春季(水温约为15℃)应急处理被甲醛污染的水源应选择的试剂为__________ (填化学式)。
(3)纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇,CO2(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=akJ•mol-1
①按=2,投料比将H2与CO充入VL恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图3所示。则a_____ (填“>”或“<”)0;压强p1、p2、p3由小到大的关系是__________________ 。
②在温度为T1℃,向某恒容密闭容器中充入H2和CO发生上述反应,起始时c(H2)=c(CO)=2.0mol•L-1。达到平衡时,CO的转化率为图3中的M点对应的转化率,则在该温度下,对应的N点的平衡常数为__________ (保留3位有效数字)。
(4)工业上利用CH4(CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2:CH4(g) +H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+203kJ•mol-1,该中反应的逆反应速率及表达式为v逆=k•c(CO)•c3(H2),k为速率常数,在某温度下测得实验数据如表所示,
由上还数据可得该温度下,c2=____________ ,该反应的逆反应速率常数k=______ L3•mol-3•min-1)。
(1)甲醇脱氢法可制备甲醛(反应体系中各物质均为气态),反应生成1molHCHO过程中能量变化如图1。
已知:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5kJ•mol-1,则反应CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g) +H2O(g) △H=
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①按=2,投料比将H2与CO充入VL恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图3所示。则a
②在温度为T1℃,向某恒容密闭容器中充入H2和CO发生上述反应,起始时c(H2)=c(CO)=2.0mol•L-1。达到平衡时,CO的转化率为图3中的M点对应的转化率,则在该温度下,对应的N点的平衡常数为
(4)工业上利用CH4(CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2:CH4(g) +H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+203kJ•mol-1,该中反应的逆反应速率及表达式为v逆=k•c(CO)•c3(H2),k为速率常数,在某温度下测得实验数据如表所示,
CO浓度(mol•L-1) | H2浓度(mol•L-1) | 逆反应速率(mol•L-1•min-1) |
0.1 | c1 | 8.0 |
c2 | c1 | 16.0 |
c2 | 0.15 | 6.75 |
由上还数据可得该温度下,c2=
更新时间:2020-06-11 18:00:49
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【推荐1】次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品,具有较强还原性,回答下列问题:
(1)H3PO2是一元中强酸,写出其电离方程式:_______________________________________
(2)(H3PO2)中,磷元素的化合价为_________________
(3)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的银离子还原为银单质,从而可用于化学镀银。利用(H3PO2)进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1,则氧化产物为:________ 填化学式)
(4)已知:甲醇脱水反应 ①2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H1=-23.9kJ·mol-1
甲醇制烯烃反应
②2CH3OH(g)=C2H4 (g)+2H2O(g) △H2=-29.1kJ·mol-1
乙醇异构化反应
③CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g)) △H3=+50.7kJ·mol-1
则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的 △H=________ kJ·mol-1
(5)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1]
①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K=________________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
②图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为:______ ,理由是:__________
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则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的 △H=
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用。
雾霾天气严重影响人们的生活,其中氮氧化物(NOx)是形成雾霾天气的重要因素。
(1)已知①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+181.5 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-392.5 kJ·mol-1
③2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1
请写出NO与CO反应的热化学方程式___________________________ 。
(2)用活性炭还原法可以消除NO的污染,发生的反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。1molNO和足量的活性炭在T℃、容积恒定为2L的密闭容器中反应,经过5min反应达到平衡,测得NO的物质的量为0.4mol。
①从反应开始到5min,用氮气表示的平均反应速率为_________ 。达到平衡后,向容器中再通入0.1molNO气体和0.3molCO2气体,则此平衡将_________ (填“正向移动”“不移动”或“逆向移动”)。
②能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是_________ (填标号)。
a.NO和N2的体积比保持不变
b.单位时间内生成2nmolNO的同时消耗nmolCO2
c.恒温恒容条件下,反应体系的压强不再发生改变
d.恒容条件下,混合气体的平均相对分子质量不变
(3)N2O4与NO2之间存在反应,N2O4(g)2NO2(B) △H=QkJ·mol-1。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度变化如图所示。
如图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强P0为220kPa,该温度下反应的平衡常数Kp=_________ (小数点后保留两位数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)硝酸银溶液和连二次硝酸钠溶液混合,可以得到黄色的连二次硝酸银沉淀,向该分散系中滴加硫酸钠溶液,当白色沉淀和黄色沉淀共存时,分散系中C(NO22-)/C(SO42-)
=_________ 。【已知Ksp(Ag2N2O2)=4.2×10-9,Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5】
(5)用石墨为电极,利用如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-,则阴极的电极反应式是____________________________ 。
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请写出NO与CO反应的热化学方程式
(2)用活性炭还原法可以消除NO的污染,发生的反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。1molNO和足量的活性炭在T℃、容积恒定为2L的密闭容器中反应,经过5min反应达到平衡,测得NO的物质的量为0.4mol。
①从反应开始到5min,用氮气表示的平均反应速率为
②能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是
a.NO和N2的体积比保持不变
b.单位时间内生成2nmolNO的同时消耗nmolCO2
c.恒温恒容条件下,反应体系的压强不再发生改变
d.恒容条件下,混合气体的平均相对分子质量不变
(3)N2O4与NO2之间存在反应,N2O4(g)2NO2(B) △H=QkJ·mol-1。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度变化如图所示。
如图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强P0为220kPa,该温度下反应的平衡常数Kp=
(4)硝酸银溶液和连二次硝酸钠溶液混合,可以得到黄色的连二次硝酸银沉淀,向该分散系中滴加硫酸钠溶液,当白色沉淀和黄色沉淀共存时,分散系中C(NO22-)/C(SO42-)
=
(5)用石墨为电极,利用如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-,则阴极的电极反应式是
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【推荐3】碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。回下列问题:
(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3+15C+5N2=2Al23O27N5+15CO ,产物Al23O27N5中氮的化合价为______ ,该反应中每生成1 mol Al23O27N5,转移的电子数为________ NA。
(2)真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:
Al2O3(s)+3C(s) =Al2OC(s)+2CO(g) ΔH1
2Al2OC(s)+3C(s) =Al4C3(s)+2CO(g) ΔH2
2Al2O3(s)+9C(s)= Al4C3(s)+6CO(g) ΔH3
①ΔH3=_________ (用ΔH1、ΔH2表示)。
②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种烃。该反应的化学方程式为____________ 。
(3)下列是碳热还原法制锰合金的三个反应,CO与CO2平衡分压比的自然对数值与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数)。
Ⅰ.Mn3C(s)+4CO2(g) 3MnO(s)+5CO(g) Kp(Ⅰ)
Ⅱ.Mn(s)+CO2(g) MnO(s)+CO(g) Kp(Ⅱ)
Ⅲ.Mn3C(s)+CO2(g) 3Mn(s)+2CO(g) Kp(Ⅲ)
①ΔH>0的反应是____ (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②1200 K时,在一体积为2 L的恒容密闭容器中有17.7 g Mn3C(s)和0.4 mol CO2,只发生反应Ⅰ,5 min后达到平衡,此时CO的浓度为0.125 mol/L,则0~5 min内v(CO2)=_________ 。
③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只发生反应Ⅱ,下列能说明反应Ⅱ达到平衡的是____ (填字母)。
A.容器的体积不再改变
B.固体的质量不再改变
C.气体的总质量不再改变
(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3+15C+5N2=2Al23O27N5+15CO ,产物Al23O27N5中氮的化合价为
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Al2O3(s)+3C(s) =Al2OC(s)+2CO(g) ΔH1
2Al2OC(s)+3C(s) =Al4C3(s)+2CO(g) ΔH2
2Al2O3(s)+9C(s)= Al4C3(s)+6CO(g) ΔH3
①ΔH3=
②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种烃。该反应的化学方程式为
(3)下列是碳热还原法制锰合金的三个反应,CO与CO2平衡分压比的自然对数值与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数)。
Ⅰ.Mn3C(s)+4CO2(g) 3MnO(s)+5CO(g) Kp(Ⅰ)
Ⅱ.Mn(s)+CO2(g) MnO(s)+CO(g) Kp(Ⅱ)
Ⅲ.Mn3C(s)+CO2(g) 3Mn(s)+2CO(g) Kp(Ⅲ)
①ΔH>0的反应是
②1200 K时,在一体积为2 L的恒容密闭容器中有17.7 g Mn3C(s)和0.4 mol CO2,只发生反应Ⅰ,5 min后达到平衡,此时CO的浓度为0.125 mol/L,则0~5 min内v(CO2)=
③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只发生反应Ⅱ,下列能说明反应Ⅱ达到平衡的是
A.容器的体积不再改变
B.固体的质量不再改变
C.气体的总质量不再改变
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【推荐1】乙烯是重要的化工原料,常用来衡量石油化工发展水平。工业上有多种获得方式。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
(1)已知: ; 。则上述催化加氢反应中_______ 。
(2)在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入和,在一定条件下发生上述反应:,的平衡转化率随温度的变化如图所示。由图可知,的平衡转化率随温度的升高而降低,其原因是_______ 氢碳比①_______ ②(填“>”“<”或“=”,下同),P、Q两点的化学平衡常数_______ 。
Ⅱ.电解法制乙烯:以铅蓄电池()为电源可将转化为乙烯,其原理如下图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。(3)电解时,阴极上的电极反应式为_______ ,每生成0.5mol乙烯,理论上需消耗铅蓄电池中_______ mol硫酸。
Ⅲ.乙烷裂解制乙烯:
(4)乙烷裂解制乙烯时易发生副反应:。已知在一定温度下,在恒容密闭容器中充入进行反应,达到平衡时和的体积分数均为,则乙烷的总转化率为_______ ,将裂解产物通过足量溴水后,再完全燃烧,将生成的气体通入溶液中,所得溶液中_______ 。(填“>”“<”或“=”)
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
(1)已知: ; 。则上述催化加氢反应中
(2)在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入和,在一定条件下发生上述反应:,的平衡转化率随温度的变化如图所示。由图可知,的平衡转化率随温度的升高而降低,其原因是
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解答题-工业流程题
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【推荐2】活性氧化锌常用作橡胶制品的硫化活性剂。工业上用粗氧化锌(含少量CuO、FeO、MnO、Fe2O3等)生产活性氧化锌,生产工艺流程如下:
根据上表提供的信息,回答下列问题:
(1)“废渣1”的主要成分是______ 。
(2)完成“反应器2”中反应之一的离子方程式:______ 。
□MnO-4+□Mn2++□______=□MnO2↓+□H+
(3)蘸取“反应器2”中的溶液点在______ 试纸上,如果观察到试纸变蓝,说明KMnO4过量。
(4)“废渣2”分离出的MnO2可用于制取MnO,已知:
2MnO2(s)+C(s)=2MnO(s)+CO2(g)△H=-174.6kJ·mol-1
C(s)+CO2(g)="=2CO(g)" △H=+283.0kJ·mol-1
试写出MnO2(s)与CO(g)反应制取MnO(s)的热化学方程式:______ 。
(5)“反应器3”中加入锌粉的作用是______ 。
(6)“反应器4”得到的废液中,含有的主要离子除了Na+外,还有______ 。
(7)从“反应器4”中经过滤等操作得到碱式碳酸锌。取碱式碳酸锌3.41g,在400~450℃下加热至恒重,得到ZnO 2.43g和标准状况下CO20.224l,碱式碳酸锌的化学式______ 。
Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 | Mn(OH)2 | |
开始沉淀的pH | 7.5 | 2.2 | 5.2 | 6.4 | 8.6 |
沉淀完全的pH | 9.0 | 3.2 | 6.7 | 8.0 | 10.1 |
根据上表提供的信息,回答下列问题:
(1)“废渣1”的主要成分是
(2)完成“反应器2”中反应之一的离子方程式:
□MnO-4+□Mn2++□______=□MnO2↓+□H+
(3)蘸取“反应器2”中的溶液点在
(4)“废渣2”分离出的MnO2可用于制取MnO,已知:
2MnO2(s)+C(s)=2MnO(s)+CO2(g)△H=-174.6kJ·mol-1
C(s)+CO2(g)="=2CO(g)" △H=+283.0kJ·mol-1
试写出MnO2(s)与CO(g)反应制取MnO(s)的热化学方程式:
(5)“反应器3”中加入锌粉的作用是
(6)“反应器4”得到的废液中,含有的主要离子除了Na+外,还有
(7)从“反应器4”中经过滤等操作得到碱式碳酸锌。取碱式碳酸锌3.41g,在400~450℃下加热至恒重,得到ZnO 2.43g和标准状况下CO20.224l,碱式碳酸锌的化学式
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解答题-原理综合题
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【推荐3】环戊烯()无色液体,主要用作共聚单体、溶剂,也可用于有机合成。在催化剂作用下,可通过环戊二烯()选择性氧化制得,体系中同时存在如下反应:
反应I:(g)+H2(g)(g)△H1=-100.3kJ•mol-1
(g)反应II:(g)+H2(g)(g)△H2=-109.4kJ•mol-1
反应III:(g)+(g)2(g)△H3
已知:选择性=×100%
回答下列问题:
(1)反应III_____ (“是”或者“不是”)自发反应。
(2)为研究上述反应的平衡关系,在T℃下,向某密闭容器中加入amol环戊二烯和4molH2,测得平衡时,容器中环戊二烯和环戊烷()的物质的量相等,环戊烯的选择性为80%,此时H2的转化率为_____ %,反应III以物质的量分数表示的平衡常数Kx3=_____ 。
(3)为研究不同温度下催化剂的反应活性,保持其他条件不变,测得在相同时间内,上述反应的转化率和选择性与温度的关系如图所示。环戊二烯氢化制环戊烯的最佳温度为_____ ;30℃以上时,环戊烯的选择性降低的可能原因是_____ (填字母)。
A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.反应活化能减小
(4)实际生产中采用双环戊二烯()解聚成环戊二烯:(g)2(g)△H>0。若将3mol双环戊二烯通入恒容密闭容器中,分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(双环戊二烯)的变化,曲线B表示T1温度下n(环戊二烯)的变化,T2温度下反应到a点恰好达到平衡。
①曲线B在T1温度下恰好达到平衡时的点的坐标为(m,n),则m_____ (填“>”、“<”或“=”)2,由图像计算n的取值范围是_____ 。
②T2温度下,若某时刻容器内气体的压强为起始时的1.5倍,则此时v(正)_____ (填“>”、“<”或“=”)v(逆)。
反应I:(g)+H2(g)(g)△H1=-100.3kJ•mol-1
(g)反应II:(g)+H2(g)(g)△H2=-109.4kJ•mol-1
反应III:(g)+(g)2(g)△H3
已知:选择性=×100%
回答下列问题:
(1)反应III
(2)为研究上述反应的平衡关系,在T℃下,向某密闭容器中加入amol环戊二烯和4molH2,测得平衡时,容器中环戊二烯和环戊烷()的物质的量相等,环戊烯的选择性为80%,此时H2的转化率为
(3)为研究不同温度下催化剂的反应活性,保持其他条件不变,测得在相同时间内,上述反应的转化率和选择性与温度的关系如图所示。环戊二烯氢化制环戊烯的最佳温度为
A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.反应活化能减小
(4)实际生产中采用双环戊二烯()解聚成环戊二烯:(g)2(g)△H>0。若将3mol双环戊二烯通入恒容密闭容器中,分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(双环戊二烯)的变化,曲线B表示T1温度下n(环戊二烯)的变化,T2温度下反应到a点恰好达到平衡。
①曲线B在T1温度下恰好达到平衡时的点的坐标为(m,n),则m
②T2温度下,若某时刻容器内气体的压强为起始时的1.5倍,则此时v(正)
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解题方法
【推荐1】以 NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的 CO,汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的 NO(g)和 CO(g)在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体。如:
反应 I:2CO(g) +2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH1;
反应 II:4CO(g) +2NO2(g)⇌N2(g)+4CO2(g) ΔH2<0。
(1)针对反应 I:
①已知:反应N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ΔH3=+180.0kJ·mol−1,若 CO 的燃烧热为 283.5kJ·mol−l则反应 I 的ΔH1=______ kJ·mol−1。
②若在恒容的密闭容器中,充入 2mol CO 和 1mol NO,发生反应 I,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是______ 。
A.CO 和 NO 的物质的量之比不变
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的压强保持不变
D. (N2)正 = 2(CO)逆
(2)在 2L 密闭容器中充入 2mol CO 和 1mol NO2,发生上述反应 II。
①若在某温度下,该反应达平衡时 CO 的转化率为 50%,则该反应的平衡常数为______ 。
②如图为平衡时 CO2的体积分数与温度、压强的关系。则温度:T1________ T2(填“<”或“>”);若在 D 点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中 A~G 点中的_____ 点 。
(3)某研究小组探究催化剂对 CO、NO2转化的影响。将 NO2和 CO 以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中 NO2含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO2的转化率),结果如图所示。
①若高于 450℃,图中曲线中脱氮率随温度升高而降低的主要原因是_____ ;
②a 点_____ (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,说明理由_____ 。
反应 I:2CO(g) +2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH1;
反应 II:4CO(g) +2NO2(g)⇌N2(g)+4CO2(g) ΔH2<0。
(1)针对反应 I:
①已知:反应N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ΔH3=+180.0kJ·mol−1,若 CO 的燃烧热为 283.5kJ·mol−l则反应 I 的ΔH1=
②若在恒容的密闭容器中,充入 2mol CO 和 1mol NO,发生反应 I,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是
A.CO 和 NO 的物质的量之比不变
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的压强保持不变
D. (N2)正 = 2(CO)逆
(2)在 2L 密闭容器中充入 2mol CO 和 1mol NO2,发生上述反应 II。
①若在某温度下,该反应达平衡时 CO 的转化率为 50%,则该反应的平衡常数为
②如图为平衡时 CO2的体积分数与温度、压强的关系。则温度:T1
(3)某研究小组探究催化剂对 CO、NO2转化的影响。将 NO2和 CO 以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中 NO2含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO2的转化率),结果如图所示。
①若高于 450℃,图中曲线中脱氮率随温度升高而降低的主要原因是
②a 点
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解答题-原理综合题
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【推荐2】氨是最重要的氮肥,也是产量最大的化工产品之一。合成氨工艺是人工固氮的重要途径。
(1)可用作合成氨的催化剂有很多,如Os,Fe,Pt,Mn,Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下:
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或者字母,单位:eV)其中,TS表示过渡态,*表示吸附态。
①请写出N2参与化学吸附的反应方程式:_______ ;
②以上历程须克服的最大势垒为_______ kJ·mol-1(计算结果保留2位小数)。(已知:1eV=1.6×10-22 kJ)
(2)标准平衡常数,其中为标准压强(1×105 Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压,平衡分压=平衡体积分数×总压。若N2和H2起始物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行,N2的平衡转化率为ω,则KΘ=_______ (用含ω的表达式表示)。
(3)Arrhenius提出:溶剂在液态下能自发发生电离,产生溶剂阳离子与溶剂阴离子的现象,称为自耦电离,如液态水的自耦电离方程式为:2H2O⇌H3O++OH-。
①请写出液氨的自耦电离方程式:_______ 。
②已知在298K时,液氨自耦电离平衡常数K=4.0×10-30,请计算,电离产生的溶剂阳离子物质的量浓度为_______ 。
(4)如图是20℃时,NH3-CO2-H2O三元体系相图。纵坐标代表CO2的体积分数,横坐标代表NH3的体积分数,坐标原点代表液态纯水。
20℃时,可根据需要,选择水溶液体系反应得到(NH4)2CO3(aq)与NH4HCO3(aq),也可选择无水体系反应得到NH4COONH2(s)。
①20℃时,利用NH3(g)、CO2(g)和H2O(l)制备NH4HCO3(aq)的最佳曲线是_______ (填“A-H2O”或“B-H2O”)。
②B点可得到的产品是_______ (填化学式)。
(1)可用作合成氨的催化剂有很多,如Os,Fe,Pt,Mn,Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下:
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或者字母,单位:eV)其中,TS表示过渡态,*表示吸附态。
①请写出N2参与化学吸附的反应方程式:
②以上历程须克服的最大势垒为
(2)标准平衡常数,其中为标准压强(1×105 Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压,平衡分压=平衡体积分数×总压。若N2和H2起始物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行,N2的平衡转化率为ω,则KΘ=
(3)Arrhenius提出:溶剂在液态下能自发发生电离,产生溶剂阳离子与溶剂阴离子的现象,称为自耦电离,如液态水的自耦电离方程式为:2H2O⇌H3O++OH-。
①请写出液氨的自耦电离方程式:
②已知在298K时,液氨自耦电离平衡常数K=4.0×10-30,请计算,电离产生的溶剂阳离子物质的量浓度为
(4)如图是20℃时,NH3-CO2-H2O三元体系相图。纵坐标代表CO2的体积分数,横坐标代表NH3的体积分数,坐标原点代表液态纯水。
20℃时,可根据需要,选择水溶液体系反应得到(NH4)2CO3(aq)与NH4HCO3(aq),也可选择无水体系反应得到NH4COONH2(s)。
①20℃时,利用NH3(g)、CO2(g)和H2O(l)制备NH4HCO3(aq)的最佳曲线是
②B点可得到的产品是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐3】用活性炭还原处理氮氧化物,有关反应为C(s) + 2NO(g)N2(g) +CO2(g)。
(1)写出上述反应的平衡常数表达式_____________________________ 。
(2)在2L恒容密闭容器中加入足量C与NO发生反应,所得数据如表,回答下列问题。
①结合表中数据,判断该反应的ΔH__________________ 0(填“>”或“<”),理由是:_________________________________________________________________________
②判断该反应达到平衡的依据是_____________________ 。
A.容器内气体密度恒定 B.容器内各气体浓度恒定
C.容器内压强恒定 D.2v正(NO) =v逆(N2)
(3)700°C时,若向2L体积恒定的密闭容器中充入等量的N2和CO2发生反应:N2(g) + CO2(g)C(s)+2NO(g);其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如下图所示。请回答下列问题。
①0 ~ 10min内的CO2平均反应速率v=____________________ 。
②图中A点v正_____________ v逆 (填“>”“<”或“=”)。
③第10min时,外界改变的条件可能是___________________ 。
A.加催化剂 B.增大C的物质的量
C.减小CO2的物质的量 D.升温
E.降温
④达平衡后,CO2的体积分数是(保留1位小数)_______________________ 。
(1)写出上述反应的平衡常数表达式
(2)在2L恒容密闭容器中加入足量C与NO发生反应,所得数据如表,回答下列问题。
实验编号 | 温度/°C | 起始时NO的物质的量/ mol | 平衡时N2的物质的量/mol |
1 | 700 | 0.40 | 0.09 |
2 | 800 | 0.24 | 0.08 |
①结合表中数据,判断该反应的ΔH
②判断该反应达到平衡的依据是
A.容器内气体密度恒定 B.容器内各气体浓度恒定
C.容器内压强恒定 D.2v正(NO) =v逆(N2)
(3)700°C时,若向2L体积恒定的密闭容器中充入等量的N2和CO2发生反应:N2(g) + CO2(g)C(s)+2NO(g);其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如下图所示。请回答下列问题。
①0 ~ 10min内的CO2平均反应速率v=
②图中A点v正
③第10min时,外界改变的条件可能是
A.加催化剂 B.增大C的物质的量
C.减小CO2的物质的量 D.升温
E.降温
④达平衡后,CO2的体积分数是(保留1位小数)
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