“绿水青山就是金山银山”,近年来,绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。
(I)汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题:
(1)已知:
若某反应的平衡常数表达式为,则此反应的热化学方程式为_______ 。
(2)在一定条件下可发生分解:,一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_____ (填字母)。
a. 和的浓度比保持不变 b.容器中压强不再变化
c. d. 气体的密度保持不变
(Ⅱ)甲醇、乙醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,都是重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景,可以用多种方法合成。 CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)
(3)将和按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应生成,如图1表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下转化率随温度的变化关系。
①a、b两点化学反应速率分别用,表示,则_____ (填“大于”、“小于”或“等于”)
②列出a点对应的平衡常数表达式K=____________________ 。
(4)在1.0 L恒容密闭容器中投入1 mol 和2.75 mol 发生反应:CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g),实验测得不同温度及压强下,平衡时甲醇的物质的量变化如图2所示,下列说法正确的是________ 。
A.该反应的正反应为放热反应
B.压强大小关系为P1<P2<P3
C.M点对应的平衡常数K的值约为
D.在及512 K时,图中N点
(5)催化加氢合成乙醇的反应为:2CO2(g) + 6H2(g) C2H5OH(g) + 3H2O(g) ;m代表起始时的投料比,即。
① 图3中投料比相同,温度,则该反应的焓变_______ 0(填)。
② m=3时,恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图4所示,则曲线b代表的物质为_________ (填化学式)。
(6)以甲醇为主要原料,电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图5所示。离子交换膜a为______ (填“阳膜”、“阴膜”),阳极的电极反应式为_______________________________________
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若某反应的平衡常数表达式为,则此反应的热化学方程式为
(2)在一定条件下可发生分解:,一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是
a. 和的浓度比保持不变 b.容器中压强不再变化
c. d. 气体的密度保持不变
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①a、b两点化学反应速率分别用,表示,则
②列出a点对应的平衡常数表达式K=
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A.该反应的正反应为放热反应
B.压强大小关系为P1<P2<P3
C.M点对应的平衡常数K的值约为
D.在及512 K时,图中N点
(5)催化加氢合成乙醇的反应为:2CO2(g) + 6H2(g) C2H5OH(g) + 3H2O(g) ;m代表起始时的投料比,即。
① 图3中投料比相同,温度,则该反应的焓变
② m=3时,恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图4所示,则曲线b代表的物质为
(6)以甲醇为主要原料,电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图5所示。离子交换膜a为
19-20高三·宁夏银川·阶段练习 查看更多[2]
更新时间:2020-07-14 11:05:49
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解答题-原理综合题
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困难
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解题方法
【推荐1】将CO、CO2转化为甲烷、甲醇、甲酸等有机物是实现“碳中和”重要途径。
Ⅰ.工业上利用H2与CO反应制甲烷,存在如下反应:
反应i:CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) ∆H1=-206.2kJ/mol
反应ii:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H2=-41.2kJ/mol
反应iii:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ∆H3
回答下列问题:
(1)∆H3=___________ kJ/mol。
(2)一定温度下,在固定容积的容器中通入H2、CO发生上述反应,平衡时CO和H2的转化率及CH4和CO2的产率随变化的情况如图所示,其中曲线b表示CO的转化率。①B点通过改变温度达到A点,则B点时的操作是___________ (填“升温”或“降温”)。
②图中表示H2转化率曲线是___________ (填标号)。
Ⅱ.用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用。电解装置和其他条件一定时,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率随电解电压的变化如下图所示。其中,(n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
(3)电解时,阴极生成HCOOH的电极反应式为___________ 。通过电解制备HCHO应选择电压为___________ V(填U1或U2)。
(4)当电解电压为U2V时,电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为3:2.则生成HCOOH的法拉第效率m为___________ 。
Ⅲ.工业上用CO2和H2催化合成甲醇存在如下反应:
主反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0
副反应:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ∆H>0
(5)某温度下,在装有催化剂的密闭容器中投入1mol CO2和3mol H2,发生上述反应。达平衡时容器中CH3OH的物质的量为0.6mol,CO的物质的量为0.1mol。则此条件下副反应的平衡常数K=___________ 。(保留两位小数)
(6)已知CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0,v正=k正·c(CO2)·c3(H2),v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2)(k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数)。该反应的随温度变化的曲线如图所示,则___________ 表示随温度变化的曲线,理由是___________ 。
Ⅰ.工业上利用H2与CO反应制甲烷,存在如下反应:
反应i:CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) ∆H1=-206.2kJ/mol
反应ii:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H2=-41.2kJ/mol
反应iii:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ∆H3
回答下列问题:
(1)∆H3=
(2)一定温度下,在固定容积的容器中通入H2、CO发生上述反应,平衡时CO和H2的转化率及CH4和CO2的产率随变化的情况如图所示,其中曲线b表示CO的转化率。①B点通过改变温度达到A点,则B点时的操作是
②图中表示H2转化率曲线是
Ⅱ.用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用。电解装置和其他条件一定时,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率随电解电压的变化如下图所示。其中,(n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
(3)电解时,阴极生成HCOOH的电极反应式为
(4)当电解电压为U2V时,电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为3:2.则生成HCOOH的法拉第效率m为
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(5)某温度下,在装有催化剂的密闭容器中投入1mol CO2和3mol H2,发生上述反应。达平衡时容器中CH3OH的物质的量为0.6mol,CO的物质的量为0.1mol。则此条件下副反应的平衡常数K=
(6)已知CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0,v正=k正·c(CO2)·c3(H2),v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2)(k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数)。该反应的随温度变化的曲线如图所示,则
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【推荐2】3D打印对钛粉要求很高,熔盐电解精炼是制取钛粉的有效途径。精炼时一般采用按一定比例组成的NaCl-KCl熔盐,其中含有一定浓度的低价氯化钛(,x=2、3)。回答下列问题:
(1)精炼制海绵钛时,废旧钛网作电解池的___________ 极。
(2)的一种制备原理为 。一定温度下,恒容密闭容器中发生该反应至平衡后,继续通入一定量的,则的平衡转化率将______ (填“增大”“减小”或“不变”,下同),的浓度将___________ 。
(3)采用海绵钛(,固态)与制取低价钛离子(、)的电解质熔盐时,熔盐中存下如下4个反应:
i.
ii.
iii.
iv.∙∙∙∙∙∙
反应iv的离子方程式为___________ ;上述4个反应的平衡常数与温度的关系如图,由此可知___________ (填“>”“<”或“=”)。
(4)向下图装置中加入海绵钛,从石英管中缓慢加入,恒温条件下进行反应。
①平衡时,测得消耗海绵钛及的物质的量分别为bmol、cmol。熔盐中低价钛离子的平均价态为___________ 。
②反应iii以物质的量分数表示的平衡常数___________ 。
(1)精炼制海绵钛时,废旧钛网作电解池的
(2)的一种制备原理为 。一定温度下,恒容密闭容器中发生该反应至平衡后,继续通入一定量的,则的平衡转化率将
(3)采用海绵钛(,固态)与制取低价钛离子(、)的电解质熔盐时,熔盐中存下如下4个反应:
i.
ii.
iii.
iv.∙∙∙∙∙∙
反应iv的离子方程式为
(4)向下图装置中加入海绵钛,从石英管中缓慢加入,恒温条件下进行反应。
①平衡时,测得消耗海绵钛及的物质的量分别为bmol、cmol。熔盐中低价钛离子的平均价态为
②反应iii以物质的量分数表示的平衡常数
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解题方法
【推荐3】甲硅烷广泛用于电子工业、汽车领域,三氯氢硅(SiHCl3)是制备甲硅烷的重要原料。回答下列问题:
(1)工业上以硅粉和氯化氢气体为原料生产SiHCl3时伴随发生的反应有:
Si(s)+4HCl(g)=SiCl4(g)+2H2(g) ∆H=-241kJ/mol
SiHCl3(g)+HCl(g)=SiCl4(g)+H2(g) ∆H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氢气体生产SiHCl3的热化学方程式是___ 。
(2)铝锂形成化合物LiAlH4既是金属储氢材料又是有机合成中的常用试剂,遇水能得到无色溶液并剧烈分解释放出H2,请写出其水解反应化学方程式____ 。LiAlH4在化学反应中通常作_______ (填“氧化”或“还原”)剂。工业上可用四氯化硅和氢化铝锂(LiAlH4)制甲硅烷,反应后得甲硅烷及两种盐。该反应的化学方程式为 _________
(3)三氯氢硅歧化也可制得甲硅烷。反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)为歧化制甲硅烷过程的关键步骤,此反应采用一定量的PA100催化剂,在不同反应温度下测得SiHCl3的转化率随时间的变化关系如图所示。
①353.15K时,平衡转化率为____ ,该反应是____ 反应(填“放热”“吸热”)。
②323.15K时,要缩短反应达到平衡的时间,可采取的最佳措施是____ 。
(4)比较a、b处反应速率的大小:Va___ Vb(填“>”“<”或“=”)。已知反应速率V正=K1x2SiHCl3,V逆=K2xSiH2Cl2xSiCl4,K1,K2分别是正、逆反应的速率常数,与反应温度有关,x为物质的量分数,则在353.15K时K1/K2=____ (保留3位小数)。
(5)硅元素最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3,室温下,0.1mol/L的硅酸钠溶液和0.1mol/L的碳酸钠溶液,碱性更强的是___ ,其原因是____ 。已知:H2SiO3 :Ka1=2.0×10-10、Ka2=2.0×10-12、H2CO3 :Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11
(1)工业上以硅粉和氯化氢气体为原料生产SiHCl3时伴随发生的反应有:
Si(s)+4HCl(g)=SiCl4(g)+2H2(g) ∆H=-241kJ/mol
SiHCl3(g)+HCl(g)=SiCl4(g)+H2(g) ∆H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氢气体生产SiHCl3的热化学方程式是
(2)铝锂形成化合物LiAlH4既是金属储氢材料又是有机合成中的常用试剂,遇水能得到无色溶液并剧烈分解释放出H2,请写出其水解反应化学方程式
(3)三氯氢硅歧化也可制得甲硅烷。反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)为歧化制甲硅烷过程的关键步骤,此反应采用一定量的PA100催化剂,在不同反应温度下测得SiHCl3的转化率随时间的变化关系如图所示。
①353.15K时,平衡转化率为
②323.15K时,要缩短反应达到平衡的时间,可采取的最佳措施是
(4)比较a、b处反应速率的大小:Va
(5)硅元素最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3,室温下,0.1mol/L的硅酸钠溶液和0.1mol/L的碳酸钠溶液,碱性更强的是
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【推荐1】合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,一种工业合成氨的简式流程图如下:回答下列问题:
(1)步骤可以使用湿法脱硫。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体转化为单质硫。该工艺包含两个阶段:①的吸收氧化;②的再生。反应原理如下:
① ()
② ()
该工艺的总反应热化学方程式为___________ 。
(2)用氨水也可以吸收,产物为。常温下0.1mol/L的溶液pH___________ (选填“>”、“<”或“=”)7,其中___________ (用溶液中其他粒子浓度计算式表示)。(,,,,)
(3)步骤中制氢气的原理如下:
①
②
反应①能自发进行的条件是___________ (选填“高温”、“低温”或“任何温度”)。若在恒容绝热容器中加入2mol CO和1mol 只进行反应②,可以判定反应达到平衡的是___________ 。
a.相同时间段内CO消耗的物质的量与生成的物质的量相同
b.气体平均摩尔质量保持不变
c.CO与转化率一样
d.CO分压保持不变
e.体系总压保持不变
(4)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是___________ (填序号)。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:___________ 。
(5)利用电化学法也可以合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用做阴极催化剂电解氢气和氮气合成氨的原理示意图。电极反应产生氨气的电极反应式为___________ 。若电极一侧通入纯氮气0.5mol,阴极出气口获得的气体总量增加0.3mol,经检测转移电子1mol,则在阴极出气口获得的气体中,氨气的体积分数为___________ 。
(1)步骤可以使用湿法脱硫。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体转化为单质硫。该工艺包含两个阶段:①的吸收氧化;②的再生。反应原理如下:
① ()
② ()
该工艺的总反应热化学方程式为
(2)用氨水也可以吸收,产物为。常温下0.1mol/L的溶液pH
(3)步骤中制氢气的原理如下:
①
②
反应①能自发进行的条件是
a.相同时间段内CO消耗的物质的量与生成的物质的量相同
b.气体平均摩尔质量保持不变
c.CO与转化率一样
d.CO分压保持不变
e.体系总压保持不变
(4)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是
(5)利用电化学法也可以合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用做阴极催化剂电解氢气和氮气合成氨的原理示意图。电极反应产生氨气的电极反应式为
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解题方法
【推荐2】甲醇是一种重要的有机化工原料,在工业上有着重要的用途。
(1)已知:
①C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g) △H1=-45.5 kJ/mol
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-23.9 kJ/mol
③C2H5OH(g)=CH3OCH3(g) △H3=+50.7 kJ/mol
请写出乙烯和水蒸气化合生成甲醇气体的热化学方程式:___________ 。
(2)利用CO和H2也可以合成甲醇,其反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。相同条件下,向容积相同的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入等量的物质的量之比为1:2的CO和H2的混合气体,改变温度进行实验,测得反应进行到t min时甲醇的体积分数如图所示。
①从a点到c点,温度升高甲醇的体积分数增大的原因是___________ 。
②根据图象判断△H___________ (填“>”、“<”或“=”)0。
③下列说法能说明反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.容器中气体压强不再变化
B.用H2和CH3OH表示的反应速率之比为2:1
C.混合气体的密度不变
D.单位时间内生成1 mol CH3OH的同时生成2 mol H2
(3)若在T1℃、10 MPa条件下,往一密闭容器通入CO和H2合成甲醇[其中n(CO):n(H2)=1:2],测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。
①T1___________ T2(填“>”“<”或“=”)。
②图中A点时,CO的转化率为___________ 。
③在其他条件不变的情况下,测得T2℃时压强的变化曲线如图所示,则C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系___________ (填“>”、“<”或“=”)。
④图中B点的压强平衡常数Kp=___________ 。(Kp为压强平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)(只需要列出计算式即可)
(1)已知:
①C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g) △H1=-45.5 kJ/mol
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-23.9 kJ/mol
③C2H5OH(g)=CH3OCH3(g) △H3=+50.7 kJ/mol
请写出乙烯和水蒸气化合生成甲醇气体的热化学方程式:
(2)利用CO和H2也可以合成甲醇,其反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。相同条件下,向容积相同的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入等量的物质的量之比为1:2的CO和H2的混合气体,改变温度进行实验,测得反应进行到t min时甲醇的体积分数如图所示。
①从a点到c点,温度升高甲醇的体积分数增大的原因是
②根据图象判断△H
③下列说法能说明反应达到平衡状态的是
A.容器中气体压强不再变化
B.用H2和CH3OH表示的反应速率之比为2:1
C.混合气体的密度不变
D.单位时间内生成1 mol CH3OH的同时生成2 mol H2
(3)若在T1℃、10 MPa条件下,往一密闭容器通入CO和H2合成甲醇[其中n(CO):n(H2)=1:2],测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。
①T1
②图中A点时,CO的转化率为
③在其他条件不变的情况下,测得T2℃时压强的变化曲线如图所示,则C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系
④图中B点的压强平衡常数Kp=
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【推荐3】将和两种气体转化为合成气(和CO),可以实现能量综合利用,对环境保护具有十分重要的意义。甲烷及二氧化碳重整涉及以下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)反应___________ 。(用、表示)
(2)密闭恒容条件下,反应Ⅱ达到平衡的标志是___________ 。
A.每消耗的同时消耗
B.CO的分压不再发生变化
C.气体平均分子量不再发生变化
D.气体密度不再发生变化
E.比值不再发生变化
(3)一定温度下,维持压强,向一密闭容器中通入等物质的量的和发生反应。已知反应Ⅱ的速率方程可表示为,,其中、分别为正、逆反应的速率常数,则以物质的分压表示的反应Ⅱ的平衡常数___________ (用、表示);另与的关系如图所示,①、②、③、④四条直线中,表示反应Ⅱ的是___________ (填序号);达到平衡时,测得的转化率为60%,且体系中,以物质的分压表示的反应Ⅰ的平衡常数___________ 。(用含的代数式表示)
(4)日本政府于2023年8月24日下午一点启动福岛核污染废水排海,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料。核废料中+6价的铀[U(Ⅵ)]可以通过电化学还原法处理,U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)的电化学装置如图所示:
阴极发生的反应为:
阴极区溶液中发生反应:、
①阴极上发生的副反应为:___________ 。
②阴极区溶液中加入的目的是___________ 。
③电还原处理+6价的铀[U(Ⅵ)]转移,阴极区减少___________ mol。
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)反应
(2)密闭恒容条件下,反应Ⅱ达到平衡的标志是
A.每消耗的同时消耗
B.CO的分压不再发生变化
C.气体平均分子量不再发生变化
D.气体密度不再发生变化
E.比值不再发生变化
(3)一定温度下,维持压强,向一密闭容器中通入等物质的量的和发生反应。已知反应Ⅱ的速率方程可表示为,,其中、分别为正、逆反应的速率常数,则以物质的分压表示的反应Ⅱ的平衡常数
(4)日本政府于2023年8月24日下午一点启动福岛核污染废水排海,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料。核废料中+6价的铀[U(Ⅵ)]可以通过电化学还原法处理,U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)的电化学装置如图所示:
阴极发生的反应为:
阴极区溶液中发生反应:、
①阴极上发生的副反应为:
②阴极区溶液中加入的目的是
③电还原处理+6价的铀[U(Ⅵ)]转移,阴极区减少
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【推荐1】丙醛是一种重要的有机原料,在许多领域都有广泛的应用。在铑催化剂作用下,乙烯羰基合成丙醛涉及的反应如下:
主反应Ⅰ.
副反应Ⅱ.
已知:在一定条件下一氧化碳能与铑催化剂结合生成羰基铑络合物。
回答下列问题:
(1)T℃时,向恒压容器中充入0.2 mol 、0.2 mol和0.2 mol,若在该条件下只发生主反应I,达平衡时,放出15.48 kJ的能量;若向相同容器中充入0.4 mol,吸收20.64 kJ的能量,则反应I的_______ 。
(2)保持温度不变,在恒容反应器中,按照投料,发生Ⅰ、Ⅱ反应,总压为3p kPa,反应达到平衡时的转化率为80%,的选择性为25%,则的转化率为_______ %,反应I的_______ (用含p的代数式表示)。
(3)在恒压条件下,按照投料,匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应Ⅰ和Ⅱ,相同时间内,测得不同温度下的转化率()如图1曲线所示。测得_______ (填“>”、“=”、“<”),产生这一结果的原因可能是_______
(4)在恒压密闭容器中,通入1 mol、1 mol 和,在一定温度和铑催化剂作用下,发生上述反应,测得的转化率()和丙醛选择性[]随变化关系如图2所示。曲线b表示_______ ,当时,曲线a随的增大而降低的原因是_______ 。
主反应Ⅰ.
副反应Ⅱ.
已知:在一定条件下一氧化碳能与铑催化剂结合生成羰基铑络合物。
回答下列问题:
(1)T℃时,向恒压容器中充入0.2 mol 、0.2 mol和0.2 mol,若在该条件下只发生主反应I,达平衡时,放出15.48 kJ的能量;若向相同容器中充入0.4 mol,吸收20.64 kJ的能量,则反应I的
(2)保持温度不变,在恒容反应器中,按照投料,发生Ⅰ、Ⅱ反应,总压为3p kPa,反应达到平衡时的转化率为80%,的选择性为25%,则的转化率为
(3)在恒压条件下,按照投料,匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应Ⅰ和Ⅱ,相同时间内,测得不同温度下的转化率()如图1曲线所示。测得
(4)在恒压密闭容器中,通入1 mol、1 mol 和,在一定温度和铑催化剂作用下,发生上述反应,测得的转化率()和丙醛选择性[]随变化关系如图2所示。曲线b表示
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解答题-工业流程题
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困难
(0.15)
【推荐2】可用于制取催化剂,可以由含钻废料(主要成分为,还含有少量、和)经过如下过程进行制取:
含钴废料浸取液
(1)含钴废料用硫酸和溶液浸出后,溶液中含有的阳离子是和。
①写出“浸取”时所发生反应的离子方程式:________ 。
②“浸取”时含钴废料、硫酸和溶液混合的方式为________ 。
(2)已知:①氧化性;
②;可溶于水;与可生成配合物难以沉淀;
③实验条件下金属离子转化为氢氧化物时开始沉淀及沉淀完全的如下表所示:
补充完整由“浸取液”制取的实验方案:取一定量的浸取液,________ ,过滤,向滤液中滴加溶液,……,得到晶体,(实验中可选用的试剂是的氨水、的溶液、溶液、的溶液)。
(3)已知:。
①反应的平衡常数为________ 。
②制取时使用溶液而不是溶液的原因是________ 。
(4)为测定草酸钴样品的纯度,进行如下实验:
①取草酸钴样品,加入酸性溶液,加热充分反应至不再有气体产生(该条件下不被氧化,杂质不参与反应)。
②将溶液冷却,加水稀释定容至。
③取溶液,用溶液滴定过量的,恰好完全反应时消耗溶液。样品中的质量分数为____ 。
含钴废料浸取液
(1)含钴废料用硫酸和溶液浸出后,溶液中含有的阳离子是和。
①写出“浸取”时所发生反应的离子方程式:
②“浸取”时含钴废料、硫酸和溶液混合的方式为
(2)已知:①氧化性;
②;可溶于水;与可生成配合物难以沉淀;
③实验条件下金属离子转化为氢氧化物时开始沉淀及沉淀完全的如下表所示:
开始沉淀 | 1.9 | 3.4 | 6.9 | 6.6 | 9.1 |
沉淀完全 | 3.2 | 4.7 | 8.9 | 9.2 | 11.1 |
(3)已知:。
①反应的平衡常数为
②制取时使用溶液而不是溶液的原因是
(4)为测定草酸钴样品的纯度,进行如下实验:
①取草酸钴样品,加入酸性溶液,加热充分反应至不再有气体产生(该条件下不被氧化,杂质不参与反应)。
②将溶液冷却,加水稀释定容至。
③取溶液,用溶液滴定过量的,恰好完全反应时消耗溶液。样品中的质量分数为
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐3】到2024年,我国空间站天和号核心舱已在轨1000多天。空间站必须给航天员提供基本的生存条件,涉及氧气供给、一氧化碳清除、水处理等。电解水技术除用于供氧外,生成的氢气通过萨巴蒂尔反应,实现了二氧化碳的清除,同时将氢气转化为更安全的甲烷,原理: 。回答下列问题:
(1)已知同条件下甲烷的摩尔燃烧焓约是氢气的3.1倍, ,的摩尔燃烧焓约为__________ kJ/mol。
(2)在恒容密闭容器中加入等量和,分压均为20kPa,一定条件下发生萨巴蒂尔反应,随着反应的进行,的体积分数会__________ (填“变大”变小”或“不变”)。某时刻测得的分压为5kPa,若的反应速率,计算该时期__________ ;当测得的分压为4 kPa时,求得浓度商__________ 。
(3)某条件下,萨巴蒂尔反应发生的同时也会发生副反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
将和按体积比1∶4混合(),匀速通入装有催化剂的反应容器中发生以上反应相同时间,转化率、选择性(选择性:转化的中生成的百分比)随温度变化的曲线分别如图所示。
已知反应Ⅰ为吸热反应,能较快建立平衡。图中A、B、C三点,能表示萨巴蒂尔反应达到平衡的点是__________ 。由图分析,320 ℃时反应Ⅱ是否已经平衡?__________ (填“是”“否”或“不能确定”),原因是______________________________ 。
(1)已知同条件下甲烷的摩尔燃烧焓约是氢气的3.1倍, ,的摩尔燃烧焓约为
(2)在恒容密闭容器中加入等量和,分压均为20kPa,一定条件下发生萨巴蒂尔反应,随着反应的进行,的体积分数会
(3)某条件下,萨巴蒂尔反应发生的同时也会发生副反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
将和按体积比1∶4混合(),匀速通入装有催化剂的反应容器中发生以上反应相同时间,转化率、选择性(选择性:转化的中生成的百分比)随温度变化的曲线分别如图所示。
已知反应Ⅰ为吸热反应,能较快建立平衡。图中A、B、C三点,能表示萨巴蒂尔反应达到平衡的点是
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解答题-原理综合题
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困难
(0.15)
名校
【推荐1】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:
i. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
iii. CO2(g)+H2(g)CO (g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)已知反应ii中的相关的化学键键能(“CO”表示CO的化学键)数据见表:
由此计算△H2=______________ 。
(2)反应i、ii、iii对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系式为_______________
(3)一定条件下,在2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和2molH2发生反应i 。下图是反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线。
①△H1_____ 0(填“大于”或“小于”)
②当温度为500K时,该反应10min达到平衡。0~10min时间内用CH3OH表示该反
应的化学反应速率为_____________________ 。
③若改充入1mol CO2和3mol H2,则图中的曲线会_________ (填“上移”或“下移”)。
(4)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应iii,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是______ ;当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是_______ 。
(5)以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池。以此电池作电源,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程(装置如图所示)。其中物质b是__________ , 阳极电极反应为_______________ 。
i. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
iii. CO2(g)+H2(g)CO (g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)已知反应ii中的相关的化学键键能(“CO”表示CO的化学键)数据见表:
化学键 | H-H | C-O | CO | H-O | C-H |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
由此计算△H2=
(2)反应i、ii、iii对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系式为
(3)一定条件下,在2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和2molH2发生反应i 。下图是反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线。
①△H1
②当温度为500K时,该反应10min达到平衡。0~10min时间内用CH3OH表示该反
应的化学反应速率为
③若改充入1mol CO2和3mol H2,则图中的曲线会
(4)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应iii,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是
(5)以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池。以此电池作电源,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程(装置如图所示)。其中物质b是
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐2】能源是人类生存与发展必不可缺的物质,对传统能源进行脱硫、脱硝处理,能提高能源在能源消费中的比例是改变目前我国频发的雾霾天气的有效措施。
(1)肼(N2H4)和化合物甲是一种重要的火箭推进剂,甲分子与肼分子具有相同的电子数,二者反应的生成物中有10e-分子,另一种生成物为极稳定的单质,写出该反应的化学方程式__________________ 。
(2)对燃煤产生的尾气进行回收处理,有助于空气质量的改善,还能变废为宝,尾气处理过程中涉及到的主要反应如下:
①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=十8.0 kJ·mol-1
②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4 kJ·mol-1
③2CO(g)+O2 (g) =2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol-1
④2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(g) △H =-483.6 kJ·mol-1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为__________________ 。
(3)煤炭液化也有助于减少雾霾天气的发生,液化反应之一为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应放热);按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示,则正反应速率:v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为__________ ;实际生产条件控制在T 1°C、1×106Pa左右,选择此压强的理由是________ 。
(4)工业上生产新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一为:2CO(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g),相同温度下,在两个容器中进行上述反应,某时刻两容器中各气态物质的浓度(mol/L)及正逆反应速率之间的关系如下表所示:
填写表中空白处,并写出其推测过程___________ 。
(5)二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池,其工作原理如图所示,a、b均为惰性电极,a极的电极反应式为________________________ ;当消耗1molO2时,通过质子交换膜的质子数为_________ NA;若电池工作时消耗1mol二甲醚所能产生的最大电能为1320kJ,则该燃料电池的工作效率为________ (燃烧电池的工作效率是指电池所能产生的最大电能与燃料燃烧时所能释放的全部热能之比)。
(1)肼(N2H4)和化合物甲是一种重要的火箭推进剂,甲分子与肼分子具有相同的电子数,二者反应的生成物中有10e-分子,另一种生成物为极稳定的单质,写出该反应的化学方程式
(2)对燃煤产生的尾气进行回收处理,有助于空气质量的改善,还能变废为宝,尾气处理过程中涉及到的主要反应如下:
①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=十8.0 kJ·mol-1
②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4 kJ·mol-1
③2CO(g)+O2 (g) =2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol-1
④2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(g) △H =-483.6 kJ·mol-1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为
(3)煤炭液化也有助于减少雾霾天气的发生,液化反应之一为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应放热);按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示,则正反应速率:v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为
(4)工业上生产新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一为:2CO(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g),相同温度下,在两个容器中进行上述反应,某时刻两容器中各气态物质的浓度(mol/L)及正逆反应速率之间的关系如下表所示:
容器 | c(CO) | c(H2) | c(CH3OCH3) | c(H2O) | v(正)与v(逆)大小比较 |
I | 1.0×10-2 | 1.0×10-2 | 1.0×10-4 | 1.0×10-4 | v(正)= v(逆) |
II | 2.0×10-2 | 1.0×10-2 | 1.0×10-4 | 2.0×10-4 | v(正) |
(5)二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池,其工作原理如图所示,a、b均为惰性电极,a极的电极反应式为
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困难
(0.15)
【推荐3】化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)+I2(g) WI2(g)。该反应在石英真空管中进行,如下图所示:
①该反应的平衡常数表达式K=_______ ,若K=1/2,向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量W(s),反应达到平衡时I2(g)的转化率为__________ 。
②该反应的△H____ 0(填“>”或“<”),上述反应体系中可循环使用的物质____ 。
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________ (填序号)。
a.I2与WI2的浓度相等
b.W的质量不再变化
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.单位时间内,金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
(2)利用“隔膜电解法”处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点,其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸,总反应式为2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH,实验室中,以一定浓度的乙醛和Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程,其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源,则燃料电池中b极应通入__________ (填化学式)。
②电解池阳极区的电极反应式为_________________ 。
③在实际工艺处理中,阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3000 mg·L-1的废水,可得到乙醇________ kg(计算结果保留小数点后一位)。
(1)利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)+I2(g) WI2(g)。该反应在石英真空管中进行,如下图所示:
①该反应的平衡常数表达式K=
②该反应的△H
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有
a.I2与WI2的浓度相等
b.W的质量不再变化
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.单位时间内,金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
(2)利用“隔膜电解法”处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点,其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸,总反应式为2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH,实验室中,以一定浓度的乙醛和Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程,其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源,则燃料电池中b极应通入
②电解池阳极区的电极反应式为
③在实际工艺处理中,阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3000 mg·L-1的废水,可得到乙醇
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