合理控制、利用燃煤排放的CO2、SO2、CO是优化环境的有效途径。
(1)CO2生产甲醇方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH =−a kJ·mol−1;
已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=−b kJ·mol−1;
H2O(g)===H2O(l) ΔH=−c kJ·mol−1;
CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH=−d kJ·mol−1。
则表示CH3OH(l)燃烧热 的热化学方程式为_________________________________ 。
(2)工业生产中用SO2为原料制取硫酸
①利用原电池将SO2转化法,如图(a)所示,则负极的电极反应式为____________ 。
②电解Na2SO3溶液吸收SO2得到的NaHSO3法,如图(b)所示,则阳极反应式______ 。
(3)光气 (COCl2)是一种重要的化工原料,工业上通过Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的反应制备。根据图(c)、图(d),回答下列问题:
①该反应的正反应是___________ 反应(填“放热”或“吸热”)。
②0~6 min内,反应的平均速率v(Cl2)=_______ ;该温度下的平衡常数为______ 。
③若恒温恒容时,在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol,则平衡_____ 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
④若恒温恒压时,初始投料浓度为c(Cl2)=0.7 mol/L、c(CO)=0.5 mol·L−1、c(COCl2)=______ mol·L−1,最终达到化学平衡时,Cl2的体积分数与上述第6 min时的相同。
⑤第n min反应温度表示为T(n ),则:T(8)_____ T(15) (填“>”、“<”或“=”)。
(1)CO2生产甲醇方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH =−a kJ·mol−1;
已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=−b kJ·mol−1;
H2O(g)===H2O(l) ΔH=−c kJ·mol−1;
CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH=−d kJ·mol−1。
则表示CH3OH(l)
(2)工业生产中用SO2为原料制取硫酸
①利用原电池将SO2转化法,如图(a)所示,则负极的电极反应式为
②电解Na2SO3溶液吸收SO2得到的NaHSO3法,如图(b)所示,则阳极反应式
(3)光气 (COCl2)是一种重要的化工原料,工业上通过Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的反应制备。根据图(c)、图(d),回答下列问题:
①该反应的正反应是
②0~6 min内,反应的平均速率v(Cl2)=
③若恒温恒容时,在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol,则平衡
④若恒温恒压时,初始投料浓度为c(Cl2)=0.7 mol/L、c(CO)=0.5 mol·L−1、c(COCl2)=
⑤第n min反应温度表示为T(n ),则:T(8)
更新时间:2020-06-03 16:08:05
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【推荐1】随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%,二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅减少。
(1)在恒温,容积为1 L容器中,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示。已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,回答下列问题:
①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:_____________________________
②ΔH2=__________ kJ·mol-1。
③在相同条件下,充入1 mol SO3和0.5 mol的O2,则达到平衡时SO3的转化率为___________ ;此时该反应________ (填“放出”或“吸收”)________ kJ的能量。
(2)中国政府承诺,到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50% 。
①CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3 min到9 min,v(H2)=________ mol·L-1·min-1。 此条件下该反应的平衡常数为__________
②能说明上述反应达到平衡状态的是______ (填编号)
A、反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B、混合气体的密度不随时间的变化而变化
C、CO2的体积分数在混合气体中保持不变
D、单位时间内消耗3 mol H2,同时消耗1 mol H2O
③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有________ (填编号)。
A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入CO2气体 D.使用合适的催化剂
(1)在恒温,容积为1 L容器中,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示。已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,回答下列问题:
①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:
②ΔH2=
③在相同条件下,充入1 mol SO3和0.5 mol的O2,则达到平衡时SO3的转化率为
(2)中国政府承诺,到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50% 。
①CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3 min到9 min,v(H2)=
②能说明上述反应达到平衡状态的是
A、反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B、混合气体的密度不随时间的变化而变化
C、CO2的体积分数在混合气体中保持不变
D、单位时间内消耗3 mol H2,同时消耗1 mol H2O
③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有
A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入CO2气体 D.使用合适的催化剂
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【推荐2】环氧乙烷是高效消毒剂,可用于口罩等医用消毒,工业上常用乙烯氧化法生产。
主反应:(环氧乙烷)
副反应:
已知:
回答下列问题:
(1)乙烯的燃烧热()为___________ ,该反应每产生的热量,转移的电子数为___________ 。
(2)下列说法正确的是___________ (填标号)。
A.在主反应中,每消耗,断裂的碳碳键数目为
B.在副反应中,每消耗同时消耗,该反应达到平衡
C.加入合适的催化剂,主副反应的速率均加快,乙烯的平衡转化率也增大
(3)某温度下,在的恒容密闭容器中充入和,后,反应达到平衡,此时测得反应后的总压强与反应前的总压强之比为0.84,的物质的量与总物质的量的比值为。
①内,___________ 。
②的转化率为___________ ,___________ 。
③反应达到平衡时,主反应的平衡常数K=___________ (写出计算式即可)。
主反应:(环氧乙烷)
副反应:
已知:
回答下列问题:
(1)乙烯的燃烧热()为
(2)下列说法正确的是
A.在主反应中,每消耗,断裂的碳碳键数目为
B.在副反应中,每消耗同时消耗,该反应达到平衡
C.加入合适的催化剂,主副反应的速率均加快,乙烯的平衡转化率也增大
(3)某温度下,在的恒容密闭容器中充入和,后,反应达到平衡,此时测得反应后的总压强与反应前的总压强之比为0.84,的物质的量与总物质的量的比值为。
①内,
②的转化率为
③反应达到平衡时,主反应的平衡常数K=
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【推荐3】如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的NaCl溶液、AgNO3溶液、x溶液,a、b、c、d电极均为石墨电极接通电源,经过一段时间后,乙中c电极质量增加据此回答问题:
(1)电源的M端为_____________ 极;
(2)电极d上发生的电极反应式为__________ ; 乙池溶液PH__________ 填(“增大”、“减小”或“不变”)
(3)甲池中的总反应式为___________________________________ ;
(4)当电路中有0.04mol电子通过时,a、b、c、d电极上产生的气体或固体的物质的量之比是____________ ;
(5)若利用丙池实现铁上镀铜,则“e-f-x”溶液是__________________________ ;(要求e、f、x用具体物质回答,下同),若利用丙池实现电解精炼铜,则f电极材料是_______________________
(6) 实验测得, 1g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出22.68kJ的热量,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为:_____________________________________________________
(7)亚硝酸氯结构式为是有机合成中的重要试剂,可由和在通常反应条件下制得,反应方程式为。已知几种化学键的键能数据如下表所示:
当与NO反应生成ClNO的过程中转移了4mol电子,理论上放出的热量为______ kJ。(用数字和字母表示)
(1)电源的M端为
(2)电极d上发生的电极反应式为
(3)甲池中的总反应式为
(4)当电路中有0.04mol电子通过时,a、b、c、d电极上产生的气体或固体的物质的量之比是
(5)若利用丙池实现铁上镀铜,则“e-f-x”溶液是
(6) 实验测得, 1g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出22.68kJ的热量,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为:
(7)亚硝酸氯结构式为是有机合成中的重要试剂,可由和在通常反应条件下制得,反应方程式为。已知几种化学键的键能数据如下表所示:
化学键 | ||||
键能 | 243 | a | 607 | 630 |
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(0.4)
【推荐1】CO2耦合乙苯(C6H5−C2H5,简称EB)脱氢制备苯乙烯(C6H5−C2H3,简称ST)是综合利用CO2的热点研究领域。制备涉及的主要反应如下。回答下列问题:
a)EB(g)=ST(g)+H2(g) ΔH1=+117.6kJ⋅mol-1
b)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ⋅mol-1
c)EB(g)+CO2(g)=ST(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH3
(1)①ΔH3=___________ kJ⋅mol-1。
②为提高EB平衡转化率,应选择的反应条件为___________ 。(填标号)
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
(2)在0.1MPa下,改变原料气配比为仅EB、n(EB):n(CO2)=1:10、n(EB):n(N2)=1:10,测得EB的平衡转化率与温度的变化关系如图1所示。
①图1中,表示原料气配比n(EB):n(N2)=1:10的曲线是曲线___________ (填“i”“ii”)。
②CO2能显著提高EB的平衡转化率,从平衡移动的角度解释CO2的作用:___________ 。
③相对压力平衡常数Krp用相对分压(分压p除以p0,p0=0.1MPa)进行计算。反应c的相对压力平衡常数表达式为___________ 。
④A点时,H2的物质的量分数为0.0085,该条件下反应a的Krp为______ 。(结果保留两位有效数字)
(3)研究表明,EB脱氢反应主要在催化剂表面的晶格O上发生,机理如下:
该历程中,EB脱氢反应的速率由步骤___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)决定。
(4)电催化氧化法可以去除废水中的ST(C6H5−C2H3),装置如图3所示。石墨电极a为______ 极,发生的电化学反应方程式为________ 。
a)EB(g)=ST(g)+H2(g) ΔH1=+117.6kJ⋅mol-1
b)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ⋅mol-1
c)EB(g)+CO2(g)=ST(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH3
(1)①ΔH3=
②为提高EB平衡转化率,应选择的反应条件为
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
(2)在0.1MPa下,改变原料气配比为仅EB、n(EB):n(CO2)=1:10、n(EB):n(N2)=1:10,测得EB的平衡转化率与温度的变化关系如图1所示。
①图1中,表示原料气配比n(EB):n(N2)=1:10的曲线是曲线
②CO2能显著提高EB的平衡转化率,从平衡移动的角度解释CO2的作用:
③相对压力平衡常数Krp用相对分压(分压p除以p0,p0=0.1MPa)进行计算。反应c的相对压力平衡常数表达式为
④A点时,H2的物质的量分数为0.0085,该条件下反应a的Krp为
(3)研究表明,EB脱氢反应主要在催化剂表面的晶格O上发生,机理如下:
该历程中,EB脱氢反应的速率由步骤
(4)电催化氧化法可以去除废水中的ST(C6H5−C2H3),装置如图3所示。石墨电极a为
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【推荐2】氢的热值高、无污染使其成为理想的能源。工业制取氢气的主要方法有煤转化、天然气转化等方法。
煤制取氢的主要原理可简化为如下反应:
反应①:C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) △H1=-131.5kJ·mol-1
反应②:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ·mol-1
反应③:CaO(s)+CO2(g)⇌CaCO3(s) △H3=-179.2kJ·mol-1
对于反应:aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)其标准平衡常数:
在温度恒定为1120K,压强恒定为16pΘ的反应炉内加入2molC(s)、2molH2O(g)、2molCaO(s),发生上述3个反应,平衡时CO的分压p(CO)=5pΘ。已知:PΘ=105Pa。该温度下=20,=1。
(1)写出反应③的标准平衡常数表达式:=___________ 。
(2)反应④:C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) △H4=___________ 。
(3)求该温度下反应②的标准平衡常数=___________ 。
(4)平衡时H2的分压p(H2)=___________ Pa,平衡时剩余C(s)的质量=___________ g。
(5)简述CaO(s)的作用___________ 。平衡后再加入2molCaO(s)对最终氢气的产率有何影响___________ 。
A.增大 B.减小 C.无影响 D.无法判断
(6)利用CO2作为生产各种燃料和化学物质的来源,是实现碳中和的有效策略之一、其中,电催化还原CO2具有易于直接控制、以可再生的电能驱动、能将CO2转化为多种碳产物、通常在室温常压下进行等优点,受到广泛的研究。在铜电极上将CO2还原为CO的机理如图所示:
写出该机理过程总的电极方程式:___________ 。
煤制取氢的主要原理可简化为如下反应:
反应①:C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) △H1=-131.5kJ·mol-1
反应②:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ·mol-1
反应③:CaO(s)+CO2(g)⇌CaCO3(s) △H3=-179.2kJ·mol-1
对于反应:aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)其标准平衡常数:
在温度恒定为1120K,压强恒定为16pΘ的反应炉内加入2molC(s)、2molH2O(g)、2molCaO(s),发生上述3个反应,平衡时CO的分压p(CO)=5pΘ。已知:PΘ=105Pa。该温度下=20,=1。
(1)写出反应③的标准平衡常数表达式:=
(2)反应④:C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) △H4=
(3)求该温度下反应②的标准平衡常数=
(4)平衡时H2的分压p(H2)=
(5)简述CaO(s)的作用
A.增大 B.减小 C.无影响 D.无法判断
(6)利用CO2作为生产各种燃料和化学物质的来源,是实现碳中和的有效策略之一、其中,电催化还原CO2具有易于直接控制、以可再生的电能驱动、能将CO2转化为多种碳产物、通常在室温常压下进行等优点,受到广泛的研究。在铜电极上将CO2还原为CO的机理如图所示:
写出该机理过程总的电极方程式:
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【推荐3】2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会提出我国要实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
I.研究表明CO2与CH4在催化剂存在下可发生反应制得合成气:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g) △H
(1)已知:①2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) △H1=+566kJ·mol-l
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=-484kJ·mol-l
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-802kJ·mol-l
则△H=______ kJ·mol-l。分析反应①利于该反应自发进行的条件是_______ (填“高温”或“低温”)。
(2)一定温度下,向一恒容密闭容器中充入CO2和CH4发生上述反应,初始时CO2和CH4的物质的量均为1mol,体系压强为1MPa,段时间达到平衡后,测得体系压强是起始时的1.2倍,则该反应的平衡常数Kp=___________ (MPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
II.CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)+4H2(g)⇌CH4+2H2O(g) △H=-165kJ·mol-l,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下图所示:
(3)高于320℃后,以Ni为催化剂,CO2转化率仍在上升,其原因是_______ 。
(4)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____ 。
III.
(5)通过电化学方法可有效实现以CO2和水为原料合成甲酸,其原理示意图如下:
则A极的电极反应式为___________ 。以铅蓄电池为电源进行电解,理论上当有1molHCOOH生成时,铅蓄电池中消耗H2SO4___________ mol
I.研究表明CO2与CH4在催化剂存在下可发生反应制得合成气:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g) △H
(1)已知:①2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) △H1=+566kJ·mol-l
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=-484kJ·mol-l
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-802kJ·mol-l
则△H=
(2)一定温度下,向一恒容密闭容器中充入CO2和CH4发生上述反应,初始时CO2和CH4的物质的量均为1mol,体系压强为1MPa,段时间达到平衡后,测得体系压强是起始时的1.2倍,则该反应的平衡常数Kp=
II.CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)+4H2(g)⇌CH4+2H2O(g) △H=-165kJ·mol-l,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下图所示:
(3)高于320℃后,以Ni为催化剂,CO2转化率仍在上升,其原因是
(4)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
III.
(5)通过电化学方法可有效实现以CO2和水为原料合成甲酸,其原理示意图如下:
则A极的电极反应式为
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【推荐1】含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。回答下列问题:
已知:
Ⅰ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H1=-483.6kJ·mol-1
Ⅱ.N2(g)+O2(g)2NO(g)H2=+180.5kJ·mol-1
Ⅲ.2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)
(1)反应Ⅲ的正反应活化能为EakJ·mol-1,则逆反应活化能为___ kJ·mol-1(用含Ea的式子表示)。
(2)我国学者在刚性容器中按投料比=1发生反应Ⅲ,不同催化剂条件下,反应相同时间测得NO转化率与温度的关系,如图。
①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是___ (填标号)。
A.2v逆(NO)=v正(N2)
B.混合气体的密度不再变化
C.容器内总压强不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
②使用催化剂乙时,NO转化率随温度升高先增大后减小的可能原因是___ 。
③研究表明该反应v=kcm(H2)c2(NO),其中k为速率常数,与温度、活化能有关。T1℃的初始速率为v0,当H2转化率为50%时,反应速率为,由此可知m=___ 。设此时反应的活化能为Ea',不同温度T1、T2条件下对应的速率常数分别为k1、k2,存在关系:lg=-(-)(R为常数)。据此推测:活化能越大,升高温度,速率常数增大倍数___ (填“越大”、“越小”或“不变”)。
(3)氨气可还原氮氧化物,工业上常利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0合成氨气,在30MPa、不同物质的量分数(75%的H2和25%的N2;67.5%的H2、22.5%的N2和10%的惰性气体)条件下进行实验,测得平衡时,NH3体积分数与温度的关系如图。
物质的量分数为75%的H2和25%的N2对应的曲线是___ (填“a”或“b”)。
②M点,该反应的压强平衡常数Kp=___ (MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
已知:
Ⅰ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H1=-483.6kJ·mol-1
Ⅱ.N2(g)+O2(g)2NO(g)H2=+180.5kJ·mol-1
Ⅲ.2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)
(1)反应Ⅲ的正反应活化能为EakJ·mol-1,则逆反应活化能为
(2)我国学者在刚性容器中按投料比=1发生反应Ⅲ,不同催化剂条件下,反应相同时间测得NO转化率与温度的关系,如图。
①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是
A.2v逆(NO)=v正(N2)
B.混合气体的密度不再变化
C.容器内总压强不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
②使用催化剂乙时,NO转化率随温度升高先增大后减小的可能原因是
③研究表明该反应v=kcm(H2)c2(NO),其中k为速率常数,与温度、活化能有关。T1℃的初始速率为v0,当H2转化率为50%时,反应速率为,由此可知m=
(3)氨气可还原氮氧化物,工业上常利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0合成氨气,在30MPa、不同物质的量分数(75%的H2和25%的N2;67.5%的H2、22.5%的N2和10%的惰性气体)条件下进行实验,测得平衡时,NH3体积分数与温度的关系如图。
物质的量分数为75%的H2和25%的N2对应的曲线是
②M点,该反应的压强平衡常数Kp=
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【推荐2】用CO还原N2O,实现无害化处理是环境治理的一个重要方法:N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH。回答下列问题:
(1)已知:i.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH1
ii.2N2O(g)2N2(g)+O2(g)ΔH2
ΔH=_____ (用含ΔH1、ΔH2的式子表示)。
(2)N2O和CO在Fe+作用下的反应分两步进行:
反应I:Fe++N2O→FeO++N2
反应Ⅱ:FeO++CO→Fe++CO2
反应过程的能量变化如图所示:
①决定总反应速率的是_____ (填“反应I”或“反应Ⅱ”)。
②对于反应N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g),下列说法正确的是_____ (填字母)。
A.Fe+是催化剂,能降低反应的焓变
B.升高温度,N2O的平衡转化率减小
C.降低反应温度,反应平衡常数不变
D.上述反应过程中断裂离子键和极性键
(3)N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)的速率方程为v正=k正c(CO)•c(N2O),v逆=k逆c(O2)•c(N2)(k正、k逆为速率常数,与温度、催化剂、接触面积有关,与浓度无关)。
①反应速率Δv等于正、逆反应速率之差。平衡时,Δv(500K)_____ Δv(550K)(填“>”或“=”)。
②该反应的平衡常数为K,在图中画出pK(pK=-lgK)随温度的倒数()的变化曲线_____ 。
(4)在473K时,向恒容密闭容器中充入amolCO和amolN2O,发生上述反应,平衡时N2O的体积分数为25%,该温度下的平衡常数的数值为_____ 。
(5)已知500℃时,CaC2O4(s)CaCO3(s)+CO(g)的平衡常数Kp=ekPa。向一恒容密闭容器加入足量的CaC2O4固体,再充入一定量N2O气体,起始压强为bkPa,达到平衡时总压强为ckPa。500℃时,反应CO(g)+N2O(g)N2(g)+CO2(g)的平衡常数Kp=_____ (用含e、b、c的式子表示)。
(1)已知:i.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH1
ii.2N2O(g)2N2(g)+O2(g)ΔH2
ΔH=
(2)N2O和CO在Fe+作用下的反应分两步进行:
反应I:Fe++N2O→FeO++N2
反应Ⅱ:FeO++CO→Fe++CO2
反应过程的能量变化如图所示:
①决定总反应速率的是
②对于反应N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g),下列说法正确的是
A.Fe+是催化剂,能降低反应的焓变
B.升高温度,N2O的平衡转化率减小
C.降低反应温度,反应平衡常数不变
D.上述反应过程中断裂离子键和极性键
(3)N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)的速率方程为v正=k正c(CO)•c(N2O),v逆=k逆c(O2)•c(N2)(k正、k逆为速率常数,与温度、催化剂、接触面积有关,与浓度无关)。
①反应速率Δv等于正、逆反应速率之差。平衡时,Δv(500K)
②该反应的平衡常数为K,在图中画出pK(pK=-lgK)随温度的倒数()的变化曲线
(4)在473K时,向恒容密闭容器中充入amolCO和amolN2O,发生上述反应,平衡时N2O的体积分数为25%,该温度下的平衡常数的数值为
(5)已知500℃时,CaC2O4(s)CaCO3(s)+CO(g)的平衡常数Kp=ekPa。向一恒容密闭容器加入足量的CaC2O4固体,再充入一定量N2O气体,起始压强为bkPa,达到平衡时总压强为ckPa。500℃时,反应CO(g)+N2O(g)N2(g)+CO2(g)的平衡常数Kp=
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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】为应对全球气候变暖, 《巴黎气候协定》提出“碳中和”目标。CO2转化利用是碳治理的重要方法,有利于实现碳资源的有效循环。其中由CO2转化制甲醇具有重要的经济效益。
(1)高效催化剂对CO2加氢制甲醇的反应速率影响很大。单个CO2分子加氢制甲醇在铜基催化剂催化条件的反应历程如下图所示。
①CO2加氢制甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=_______ eV/mol (阿伏加德罗常数用NA表示);
②写出该历程中决速步骤的化学方程式:_______ 。
③结合上图,下列说法合理的是_______ (填标号)。
A.使用高活性催化剂可降低反应的焓变,加快反应速率
B. H2=2H* 为吸热过程
C.高温不利于提高甲醇的平衡产率
D.在恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的CO2和H2,压强不变时,该反应已达平衡状态
(2)不同催化剂有不同催化活性,也有不同最佳反应温度。一定投料比和压强下,测定甲醇时空收率(单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线,如图所示:。
①在适宜温度下,甲醇的时空收率随着温度升高而增大,请解释原因:_______ ;
②该反应最佳条件:_______ 。
(3)在CO2催化加氢制甲醇过程中也存在竞争反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH >0,在压强为P的恒温恒压密闭容器中,加入1molCO2和3molH2反应并达到平衡状态,CO2平衡转化率为30%,甲醇的选择性为50%,计算CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在该温度下的平衡常数Kp=_______ 。(列出计算式)[甲醇的选择性x(CH3OH)%= ]
(4)CO2催化加氢制甲醇反应历程中某一步基元反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示,已知Arrhenius经验公式为Rlnk =+C(其中Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。
①该反应的活化能Ea=_______ kJ/mol;
②当使用更高效的催化剂时,在图中画出Rlnk与关系的示意图_______ 。
(1)高效催化剂对CO2加氢制甲醇的反应速率影响很大。单个CO2分子加氢制甲醇在铜基催化剂催化条件的反应历程如下图所示。
①CO2加氢制甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=
②写出该历程中决速步骤的化学方程式:
③结合上图,下列说法合理的是
A.使用高活性催化剂可降低反应的焓变,加快反应速率
B. H2=2H* 为吸热过程
C.高温不利于提高甲醇的平衡产率
D.在恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的CO2和H2,压强不变时,该反应已达平衡状态
(2)不同催化剂有不同催化活性,也有不同最佳反应温度。一定投料比和压强下,测定甲醇时空收率(单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线,如图所示:。
①在适宜温度下,甲醇的时空收率随着温度升高而增大,请解释原因:
②该反应最佳条件:
(3)在CO2催化加氢制甲醇过程中也存在竞争反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH >0,在压强为P的恒温恒压密闭容器中,加入1molCO2和3molH2反应并达到平衡状态,CO2平衡转化率为30%,甲醇的选择性为50%,计算CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在该温度下的平衡常数Kp=
(4)CO2催化加氢制甲醇反应历程中某一步基元反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示,已知Arrhenius经验公式为Rlnk =+C(其中Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。
①该反应的活化能Ea=
②当使用更高效的催化剂时,在图中画出Rlnk与关系的示意图
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】工业废水和废渣中会产生含硫(-2价)污染物,需经处理后排放。
Ⅰ.含硫废水(硫元素的主要存在形式为),需要回收处理并加以利用。
(1)用、处理含硫废水有关反应如下:
则热分解反应的△H=_______ (用含、、的式子表示)。
(2)用处理含硫废水,硫元素易被氧化为S或。已知:溶液中含硫微粒的物质的量分数随pH变化情况如图所示。
①向含硫废水中加入稀调节溶液的pH为6,废水中_______ 。
②向含硫废水中加入溶液,其他条件一定,测得硫(-2价)的去除率、硫(单质)的生成率与加入溶液体积的关系如图所示。当加入溶液体积大于9mL时,硫的生成率随溶液加入而降低,可能的原因是_______ 。
(3)催化氧化法。可用作空气氧化含硫(-2价)废水的催化剂。碱性条件下,催化氧化废水的机理如图所示。
①该反应过程Ⅰ、Ⅱ可描述为_______ 。
②催化剂使用一段时间后催化效率会下降,处理的方法是用氯仿()浸取催化剂,再将催化剂干燥即可,催化剂使用一段时间后催化效率降低的原因是_______ 。
Ⅱ.含硫废渣(硫元素的主要存在形式为),可以回收处理并加以利用。
(4)沉积物-微生物燃料电池可以将沉积物中的化学能直接转化为电能,同时加速沉积物中污染物的去除,燃料电池处理含硫废水的工作原理如图所示。
①碳棒b处S生成的电极反应式为_______ 。
②工作一段时间后,电池效率降低的可能原因为_______ 。
Ⅰ.含硫废水(硫元素的主要存在形式为),需要回收处理并加以利用。
(1)用、处理含硫废水有关反应如下:
则热分解反应的△H=
(2)用处理含硫废水,硫元素易被氧化为S或。已知:溶液中含硫微粒的物质的量分数随pH变化情况如图所示。
①向含硫废水中加入稀调节溶液的pH为6,废水中
②向含硫废水中加入溶液,其他条件一定,测得硫(-2价)的去除率、硫(单质)的生成率与加入溶液体积的关系如图所示。当加入溶液体积大于9mL时,硫的生成率随溶液加入而降低,可能的原因是
(3)催化氧化法。可用作空气氧化含硫(-2价)废水的催化剂。碱性条件下,催化氧化废水的机理如图所示。
①该反应过程Ⅰ、Ⅱ可描述为
②催化剂使用一段时间后催化效率会下降,处理的方法是用氯仿()浸取催化剂,再将催化剂干燥即可,催化剂使用一段时间后催化效率降低的原因是
Ⅱ.含硫废渣(硫元素的主要存在形式为),可以回收处理并加以利用。
(4)沉积物-微生物燃料电池可以将沉积物中的化学能直接转化为电能,同时加速沉积物中污染物的去除,燃料电池处理含硫废水的工作原理如图所示。
①碳棒b处S生成的电极反应式为
②工作一段时间后,电池效率降低的可能原因为
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】某煤矸石经化学成分分析可知,其含有大量的元素,还含有少量等杂质。下图为硝酸浸出铝、铁、锂等工业流程。按要求回答下列问题:(1)硝酸浸出分离的操作是______ 。
(2)富铁渣中的主要成分是______ (填化学式)。
(3)低温热解过程中有红棕色气体放出,则铝盐发生反应的化学方程式为______ (假设热解过程中只有一种含氮化合物生成);此时热解温度不宜过高的原因是______ 。
(4)热活化过程可在氮气或空气气氛中进行,其活化气氛在不同温度下对铝(图1)、铁(图2)浸出的影响,以及铁的活化产物与硝酸反应的与温度的关系(图3)如下图所示。则热活化过程所选用的合适的条件是______ (填标号)。
A.气氛、 B.空气气氛、 C.气氛、 D.空气气氛、
空气气氛中温度越高,铁的浸出率越小的原因可能是______ 。(5)该流程获得的锂富集液可广泛应用于电池行业。某锂离子电池电解液由六氟磷酸锂()和碳酸酯类有机溶剂组成,充电过程中,石墨电极发生阴离子插层反应得。则碳酸酯类为______ (填“极性”或“非极性”)溶剂,放电时,正极发生的电极反应方程式为______ 。
(2)富铁渣中的主要成分是
(3)低温热解过程中有红棕色气体放出,则铝盐发生反应的化学方程式为
(4)热活化过程可在氮气或空气气氛中进行,其活化气氛在不同温度下对铝(图1)、铁(图2)浸出的影响,以及铁的活化产物与硝酸反应的与温度的关系(图3)如下图所示。则热活化过程所选用的合适的条件是
A.气氛、 B.空气气氛、 C.气氛、 D.空气气氛、
空气气氛中温度越高,铁的浸出率越小的原因可能是
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【推荐3】电化学的发展是化学对人类的一项重大贡献。探究原电池和电解池原理,对生产生活具有重要的意义。
I、利用电化学方法可以将有效地转化为(其中元素的化合价为价),装置如图所示。
(1)若以铅酸蓄电池为直流电源,则铅酸蓄电池中极的电极反应式为___________ 。
(2)装置工作时,阴极除有生成外,还可能生成副产物,降低电解效率。
已知:。
①副产物可能是___________ (写出一种即可)。
②标准状况下,当阳极生成氧气的体积为时,测得整个阴极区内的,电解效率为___________ (忽略电解前后溶液的体积变化)。
II、利用新型镁—锂双离子二次电池(甲池)作电源同时电解乙池和丙池。
(3)放电时,向___________ (填“极”或“极”)移动;甲池中正极的电极反应式为___________ 。
(4)给新型镁—锂双离子二次电池充电时,极与电源的___________ 极相连,当导线中每通过时,甲池的左室中溶液的质量减少___________ g。
(5)电解一段时间后,乙池中溶液的将___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(6)丙池发生电解反应的总方程式为___________ 。
I、利用电化学方法可以将有效地转化为(其中元素的化合价为价),装置如图所示。
(1)若以铅酸蓄电池为直流电源,则铅酸蓄电池中极的电极反应式为
(2)装置工作时,阴极除有生成外,还可能生成副产物,降低电解效率。
已知:。
①副产物可能是
②标准状况下,当阳极生成氧气的体积为时,测得整个阴极区内的,电解效率为
II、利用新型镁—锂双离子二次电池(甲池)作电源同时电解乙池和丙池。
(3)放电时,向
(4)给新型镁—锂双离子二次电池充电时,极与电源的
(5)电解一段时间后,乙池中溶液的将
(6)丙池发生电解反应的总方程式为
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