利用真空碳热还原冶炼镁、铝及锰的单质或合金是冶金工业的热点之一。回答下列问题:
(1)已知体系自由能变化时反应能自发进行。真空碳热还原冶炼镁的主要反应为,其自由能变化与温度、压强的关系如图所示:
温度由低到高的顺序是_________ ,时该反应不能自发进行的温度是_______ (填“”“”或“”)。
(2)提出的碳热还原冶炼的机理如下:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
则反应的__________ kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。
(3)制备锰合金的相关反应及平衡时与温度的关系如图所示(为用分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数):
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
①的反应是___________ (填标号)。
②____________ [用、表示];A点___________ 用[表示]。
③向某恒容密闭容器中充入并加入足量,若只发生反应:,达到B点的平衡状态。达到平衡前,v(正)__________ v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),达到平衡时_______________ (保留小数点后两位)。
(1)已知体系自由能变化时反应能自发进行。真空碳热还原冶炼镁的主要反应为,其自由能变化与温度、压强的关系如图所示:
温度由低到高的顺序是
(2)提出的碳热还原冶炼的机理如下:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
则反应的
(3)制备锰合金的相关反应及平衡时与温度的关系如图所示(为用分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数):
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
①的反应是
②
③向某恒容密闭容器中充入并加入足量,若只发生反应:,达到B点的平衡状态。达到平衡前,v(正)
更新时间:2020-10-15 19:31:27
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【推荐1】Ⅰ、电化学原理在现实生活中有着十分广泛的应用。请回答下列问题:
钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。用乙醇燃料电池作为电源电解含Co2+的水溶液制备金属钴,其装置如图甲、乙。
(1)图乙中Co电极应连接乙醇燃料电池的___________ 极(填“a”或“b”)。
(2)图甲中a极上发生的电极反应是___________ 。
(3)生成1molCo,Ⅰ室溶液质量理论上减少___________ g。
Ⅱ、工业废气中二氧化碳的综合开发利用越来越受到人们的关注。
(4)研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2(合成气),可减缓燃料危机和减弱温室效应,其过程包括:反应a:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1=+247.3kJ·mol−1
反应b:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ∆H2=+41.0kJ·mol−1
①相同条件下CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的∆H=___________ kJ·mol−1。
②该反应工业生产适宜的温度和压强为___________ (填标号)。
A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压
(5)CO2催化加氢制甲醇:在一容积可变的密闭容器中,充入1molCO2与3molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0;实验测得CO2在不同温度下的平衡转化率与总压强的关系如图所示:
①T1、T2、T3的数值由大到小的顺序为___________ 。
②T1温度下,该反应的压强平衡常数Kp=___________ atm−2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(6)下列有关CO2催化加氢制甲醇的说法正确的是___________(填标号)。
钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。用乙醇燃料电池作为电源电解含Co2+的水溶液制备金属钴,其装置如图甲、乙。
(1)图乙中Co电极应连接乙醇燃料电池的
(2)图甲中a极上发生的电极反应是
(3)生成1molCo,Ⅰ室溶液质量理论上减少
Ⅱ、工业废气中二氧化碳的综合开发利用越来越受到人们的关注。
(4)研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2(合成气),可减缓燃料危机和减弱温室效应,其过程包括:反应a:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1=+247.3kJ·mol−1
反应b:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ∆H2=+41.0kJ·mol−1
①相同条件下CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的∆H=
②该反应工业生产适宜的温度和压强为
A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压
(5)CO2催化加氢制甲醇:在一容积可变的密闭容器中,充入1molCO2与3molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0;实验测得CO2在不同温度下的平衡转化率与总压强的关系如图所示:
①T1、T2、T3的数值由大到小的顺序为
②T1温度下,该反应的压强平衡常数Kp=
(6)下列有关CO2催化加氢制甲醇的说法正确的是___________(填标号)。
A.延长反应时间有利于提高CH3OH的平衡产率 |
B.适当增大投料比有利于提高CO2的平衡转化率 |
C.恒温、固定容积的密闭容器中,混合气体的密度保持不变时达到平衡 |
D.体系达平衡后,若压缩体积,一段时间后反应再达平衡时,与原平衡相比CO2的浓度减小 |
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解题方法
【推荐2】甲醇是一种重要的化工原料,工业上经常利用CO2与H2催化合成甲醇,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
(1)已知该反应中,各反应物与生成物的键能数据如表所示:
则上述反应的ΔH=______ kJ•mol-1。
(2)在恒温条件下,将1molCO2与1molH2通入容积为1L的恒容密闭容器中发生反应,下列能说明该反应已达平衡的是______ (填选项字母)。
A.CO2的物质的量百分数保持不变
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.v正(CO2)=3v逆(H2)
(3)合成甲醇的H2可以用CH4与水蒸气在一定条件下来制取,其反应原理为:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)ΔH=+203kJ•mol-1。在容积为3L的恒容密闭容器中通入3molCH4和3mol水蒸气,在一定条件下发生上述反应。达到平衡后,测得H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示。
比较p1与p2的相对大小:p1______ p2(选填“>”“<”或“=”)。N点所对应的温度下该反应的平衡常数K=______ mol2•L-2
(4)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可得到NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图所示(电极材料为石墨)。
①图中b极要连接电源的______ (选填“正”或“负”)极,B口流出的物质是______ 。
②放电的电极反应式为______ 。
(1)已知该反应中,各反应物与生成物的键能数据如表所示:
化学键 | H—H | C—O | O—H | C—H | C=O |
键能/(kJ•mol-l) | 436 | 326 | 464 | 414 | 803 |
则上述反应的ΔH=
(2)在恒温条件下,将1molCO2与1molH2通入容积为1L的恒容密闭容器中发生反应,下列能说明该反应已达平衡的是
A.CO2的物质的量百分数保持不变
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.v正(CO2)=3v逆(H2)
(3)合成甲醇的H2可以用CH4与水蒸气在一定条件下来制取,其反应原理为:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)ΔH=+203kJ•mol-1。在容积为3L的恒容密闭容器中通入3molCH4和3mol水蒸气,在一定条件下发生上述反应。达到平衡后,测得H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示。
比较p1与p2的相对大小:p1
(4)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可得到NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图所示(电极材料为石墨)。
①图中b极要连接电源的
②放电的电极反应式为
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解答题-工业流程题
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【推荐3】氟碳铈矿的主要化学成分为CeFCO3,它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料,二氧化铈(CeO2) 是一种重要的稀土氧化物。以氟碳铈矿为原料制备CeO2的一种工艺流程如下:
已知:①Ce 4+既能与F 结合成[CeFx](4-x)+,也能与SO42-结合成[CeSO4]2+;
②在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[(HA)2]萃取,而Ce3+不能。
回答下列问题:
(1) “氧化焙烧”的目的是______________ 。
(2)“酸浸”中会产生大量黄绿色气体、请写出CeO2与盐酸反应的离子方程式___________________ ;为避免产生上述污染,请提出一种解决方案________________________ 。
(3)“萃取”时存在反应:Ce4++n(HA)2Ce+(H2a-4A2a)+4H+。实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器为______________ ;若缺少 “洗氟”,则所得产品的质量将_________ (填“偏大”、“偏小”或 “不变”)。
(4) “反萃取”中,加稀硫酸和H2O2的作用__________________ (用离子方程式表示)。
(5)取上述流程中得到的CeO2产品0.500g,加硫酸溶解后,用0.1000mol·L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3+,其它杂质均不参加反应)消25.00mL标准溶液,该产品中CeO2的质量分数为________ 。
已知:①Ce 4+既能与F 结合成[CeFx](4-x)+,也能与SO42-结合成[CeSO4]2+;
②在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[(HA)2]萃取,而Ce3+不能。
回答下列问题:
(1) “氧化焙烧”的目的是
(2)“酸浸”中会产生大量黄绿色气体、请写出CeO2与盐酸反应的离子方程式
(3)“萃取”时存在反应:Ce4++n(HA)2Ce+(H2a-4A2a)+4H+。实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器为
(4) “反萃取”中,加稀硫酸和H2O2的作用
(5)取上述流程中得到的CeO2产品0.500g,加硫酸溶解后,用0.1000mol·L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3+,其它杂质均不参加反应)消25.00mL标准溶液,该产品中CeO2的质量分数为
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解答题-原理综合题
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【推荐1】尿素是一种重要的氮肥。工业上以和为原料合成尿素,在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:(氨基甲酸铵)
反应Ⅱ:
总反应Ⅲ:
1.的电子式为___________ ;
2.反应的熵变___________ (填“>”“=”"或“<”),反应Ⅲ的___________ 。
3.下列关于尿素合成的说法正确的是__________
研究反应I的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为的密闭容器中,在下分解:,时达到化学平衡。随时间变化曲线如图所示。4.可以判断该分解反应已经达到平衡的是___________
5.时,该反应的化学平衡常数的值为___________ 。
6.在时间内该化学反应速率___________ 。
7.若其他条件不变,时将容器体积压缩到1L,时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间变化的曲线___________ 。
反应Ⅰ:(氨基甲酸铵)
反应Ⅱ:
总反应Ⅲ:
1.的电子式为
2.反应的熵变
3.下列关于尿素合成的说法正确的是__________
A.及时分离出尿素可促使反应Ⅱ向正反应方向移动 |
B.从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后可以循环使用 |
C.保持容积不变,充入惰性气体增大压强,可提高总反应Ⅲ的反应速率 |
D.保持压强不变,降低氨碳比可提高反应中的平衡转化率 |
A.混合气体的平均摩尔质量不变 | B.密闭容器中总压强不变 |
C.密闭容器中混合气体的密度不变 | D.密闭容器中氨气的体积分数不变 |
6.在时间内该化学反应速率
7.若其他条件不变,时将容器体积压缩到1L,时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间变化的曲线
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【推荐2】以、为原料合成是工业上的成熟方法。我国科学家用人工合成淀粉时,第一步就需要将转化为(甲醇)。
(1)和制取的反应,一般认为通过如下步骤实现:
①
②
则_________ 。
(2)某温度的恒容密闭容器中,以和为原料制取,和的起始浓度分别为a和,转化为的平衡转化率为b,则平衡时_________ 。
(3)恒压下,和起始物质的量比为1∶3时,该反应在无分子筛膜和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图1所示,其中分子筛膜能选择性分离出。
①无分子筛膜时,甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因是_________ 。
②有分子筛膜时,随温度升高甲醇平衡产率先升高后降低的原因是_________ 。
(4)用稀硫酸作电解质溶液,电解也可制取,装置如图2所示,电极b为电解池的_________ 极(填“阴”或“阳”),生成的电极反应式是_________ 。
(1)和制取的反应,一般认为通过如下步骤实现:
①
②
则
(2)某温度的恒容密闭容器中,以和为原料制取,和的起始浓度分别为a和,转化为的平衡转化率为b,则平衡时
(3)恒压下,和起始物质的量比为1∶3时,该反应在无分子筛膜和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图1所示,其中分子筛膜能选择性分离出。
①无分子筛膜时,甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因是
②有分子筛膜时,随温度升高甲醇平衡产率先升高后降低的原因是
(4)用稀硫酸作电解质溶液,电解也可制取,装置如图2所示,电极b为电解池的
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【推荐3】二氧化碳加氢制备甲醇既可以实现二氧化碳的转化利用,又可以有效缓解温室效应问题。
已知:反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H1=akJ·mol-1 Kp1
反应II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=bkJ·mol-1 Kp2
反应III:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3 Kp3
(1)∆H3=___________ kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)
(2)上述反应平衡常数的自然对数lnKp(Kp是以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)随温度的变化如下图所示:
①反应I、II、III中属于吸热反应的是反应___________ (填I、II、III)。
②若图中A点时发生反应IV:CH3OH(g)+CO2(g)2CO(g)+H2(g)+H2O(g) Kp4,则图中A点的lnKp4=___________ (填数值)。
③若T0℃时,在密闭容器中加入6molH2、4molCO2只发生反应III,维持压强为P0kPa不变,达到平衡时H2的转化率是50%,则该温度下反应III的平衡常数Kp3=___________
(3)反应II的反应历程如下图,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
①该反应历程中决速步的能垒为___________ eV。
②虚线框内发生的反应达到平衡后,升高温度,正反应速率___________ (填“大于”“小于”或“等于”)逆反应速率。
已知:反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H1=akJ·mol-1 Kp1
反应II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=bkJ·mol-1 Kp2
反应III:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3 Kp3
(1)∆H3=
(2)上述反应平衡常数的自然对数lnKp(Kp是以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)随温度的变化如下图所示:
①反应I、II、III中属于吸热反应的是反应
②若图中A点时发生反应IV:CH3OH(g)+CO2(g)2CO(g)+H2(g)+H2O(g) Kp4,则图中A点的lnKp4=
③若T0℃时,在密闭容器中加入6molH2、4molCO2只发生反应III,维持压强为P0kPa不变,达到平衡时H2的转化率是50%,则该温度下反应III的平衡常数Kp3=
(3)反应II的反应历程如下图,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
①该反应历程中决速步的能垒为
②虚线框内发生的反应达到平衡后,升高温度,正反应速率
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【推荐1】在我国大力推进生态文明建设,全力实现“碳达峰”、“碳中和”的时代背景下,对CH4和CO2利用的研究尤为重要。
Ⅰ.我国科学家研发的水系可逆Zn-CO2电池可吸收利用CO2,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液充、放电时,复合膜间的H2O解离成H+和OH-,工作原理如图所示:
(1)充电时复合膜中向Zn极移动的离子是_____ ,放电时负极的电极反应式为_____ 。
Ⅱ.科学家使CH4和CO2发生重整反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ•mol-1。生成合成气CO和H2,以实现CO2的循环利用。该反应中,如何减少积碳,是研究的热点之一。某条件下,发生主反应的同时,还发生了积碳反应:
CO岐化:2CO(g)CO2(g)+C(s) △H1=-172kJ•mol-1
CH4裂解:CH4(g)C(s)+2H2(g) △H2=+75kJ•mol-1
(2)如图表示表示温度和压强对积碳反应平衡碳量的影响,其中表示对CO岐化反应中平衡碳量影响的是______ 。(填“图a”或“图b”),理由是______ 。
(3)结合图分析,在700℃、100kPa的恒压密闭容器中进行此重整反应且达到平衡,当升高温度至1000℃达到平衡时,容器中的含碳量_____ (填“减小”“不变”或“增大”),由此可推断100kPa且高温时积碳主要由_____ (填“歧化”或“裂解”)反应产生。
(4)合成气CO和H2,可用于合成甲醇,能说明反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)一定达平衡状态的是_____ (填字母)。
(5)向1L恒容密闭容器中通入4mol的CH4和2mol的CO2,在800℃下若只发生主反应一段时间后达到平衡,测得CO的体积分数为25%,则主反应的K=______ (保留两位有效数字)。
Ⅰ.我国科学家研发的水系可逆Zn-CO2电池可吸收利用CO2,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液充、放电时,复合膜间的H2O解离成H+和OH-,工作原理如图所示:
(1)充电时复合膜中向Zn极移动的离子是
Ⅱ.科学家使CH4和CO2发生重整反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ•mol-1。生成合成气CO和H2,以实现CO2的循环利用。该反应中,如何减少积碳,是研究的热点之一。某条件下,发生主反应的同时,还发生了积碳反应:
CO岐化:2CO(g)CO2(g)+C(s) △H1=-172kJ•mol-1
CH4裂解:CH4(g)C(s)+2H2(g) △H2=+75kJ•mol-1
(2)如图表示表示温度和压强对积碳反应平衡碳量的影响,其中表示对CO岐化反应中平衡碳量影响的是
(3)结合图分析,在700℃、100kPa的恒压密闭容器中进行此重整反应且达到平衡,当升高温度至1000℃达到平衡时,容器中的含碳量
(4)合成气CO和H2,可用于合成甲醇,能说明反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)一定达平衡状态的是
A.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率 |
B.一定条件,CO的转化率不再变化 |
C.在绝热恒容的容器中,平衡常数不再变化 |
D.容器中气体的平均相对分子质量不再变化 |
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【推荐2】“绿水青山就是金山银山”,因此研究、等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
① ;
② ;
③ 。
则反应的_____
(2)燃煤发电厂常利用反应 对煤进行脱硫处理来减少的排放。对于该反应,在时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
①内,平均反应速率________ ;当升高温度,该反应的平衡常数K________ 填“增大”“减小”或“不变”。
②后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是________ 填字母。
A.加入一定量的粉状碳酸钙
B.通入一定量的
C.适当缩小容器的体积
D.加入合适的催化剂
(3)的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应 ,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压,测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为________ ;在1100K时,的体积分数为________ 。
(4)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数记作。在1050K、时,该反应的化学平衡常数________ 已知:气体分压气体总压体积分数。
(5)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应 ,生成无毒的和。实验测得,,、为速率常数,只与温度有关。
①达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数________ 填“”“”或“”增大的倍数。
②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为,则__________ 。
(1)的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
① ;
② ;
③ 。
则反应的
(2)燃煤发电厂常利用反应 对煤进行脱硫处理来减少的排放。对于该反应,在时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
O2 | 1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
①内,平均反应速率
②后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是
A.加入一定量的粉状碳酸钙
B.通入一定量的
C.适当缩小容器的体积
D.加入合适的催化剂
(3)的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应 ,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压,测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为
(4)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数记作。在1050K、时,该反应的化学平衡常数
(5)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应 ,生成无毒的和。实验测得,,、为速率常数,只与温度有关。
①达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数
②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为,则
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【推荐3】我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,在这种背景下,CO2的利用和转化成为研究重点。回答下列问题:
(1)2021年9月,我国科学家在《科学》杂志发表了二氧化碳人工合成淀粉的研究成果。合成淀粉的重要反应包括二氧化碳制备甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),该反应在有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种,TS为过渡态):___________ (填“甲”或“乙”),达到化学平衡后再降低温度,平衡___________ (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(2)一定条件下,向某密闭容器中通入x mol CO2,y mol H2,在催化剂存在下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。恒容条件下,当x=2,y=6,温度为T1K时,反应起始压强为8MPa,经10min,反应达到平衡状态,CO2的平衡转化率为50%。则T1K时平衡常数Kp=___________ (Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数),0~10 min内,v(H2)=___________ 。
(1)2021年9月,我国科学家在《科学》杂志发表了二氧化碳人工合成淀粉的研究成果。合成淀粉的重要反应包括二氧化碳制备甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),该反应在有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种,TS为过渡态):
使用催化剂的曲线是
(2)一定条件下,向某密闭容器中通入x mol CO2,y mol H2,在催化剂存在下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。恒容条件下,当x=2,y=6,温度为T1K时,反应起始压强为8MPa,经10min,反应达到平衡状态,CO2的平衡转化率为50%。则T1K时平衡常数Kp=
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【推荐1】绿色能源是未来能源发展的重要方向,氢能是重要的绿色能源。
(1)氢气是一种环保的气体,不会污染大气且热值高。相关化学键的键能表示如表:
则氢气燃烧热的△H=____ kJ/mol(用含a、b、c代数式表示)
(2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1。在T1℃时,将0.10molCO与0.40molH2O充入5L的容器中,反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)=0.08。
①反应平衡常数K=____ 。(结果保留2位有效数字)
②保持K不变,提高CO平衡转化率措施有:____ 。(任意一条)
③由T1℃时上述实验数据计算得到v正~x(CO)和v逆~x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为____ 。(填字母)
④研究表明,CO催化变换反应的速率方程为:v=k[x(CO)•x(H2O)-],式中,x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示相应的物质的量分数,KP为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时,CO催化变换反应的KP___ (填“增大”或“减小”或“不变”)。根据速率方程分析,T>Tm时v逐渐减小的原因是____ 。
(3)氨电解法制氢气
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。阳极的电极反应式为____ 。
(1)氢气是一种环保的气体,不会污染大气且热值高。相关化学键的键能表示如表:
化学键 | O=O | H—H | O—H |
键能E/(kJ·mol-1) | a | b | c |
则氢气燃烧热的△H=
(2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1。在T1℃时,将0.10molCO与0.40molH2O充入5L的容器中,反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)=0.08。
①反应平衡常数K=
②保持K不变,提高CO平衡转化率措施有:
③由T1℃时上述实验数据计算得到v正~x(CO)和v逆~x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为
④研究表明,CO催化变换反应的速率方程为:v=k[x(CO)•x(H2O)-],式中,x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示相应的物质的量分数,KP为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时,CO催化变换反应的KP
(3)氨电解法制氢气
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。阳极的电极反应式为
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【推荐2】二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等污染物是大气背景监测重点。
(1)燃煤排放的尾气中含有二氧化硫、氮的氧化物(主要为NO)等污染物,工业上采用NaClO碱性溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。
①甲同学发现脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是_______ 。
②乙同学设计了喷淋吸收塔装置(如图所示)进行脱硝。NaClO溶液吸收NO发生反应生成的离子方程式为_______ ;该装置的优点是_______ 。
(2)某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如图所示。
①Y电极上发生的反应为_______ 。
②当转移0.15mol电子时,生成标准状况下N2的体积为_______ 。
(3)已知下列反应的热化学方程式
①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-1036kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g) ΔH2=+94kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-484kJ·mol-1
计算H2S(g)热分解反应④2H2S(g)⇌S2(g)+2H2(g)的ΔH4=_______ 。
(4)在1070K、100kPa反应条件下,将n(H2S):n(Ar)=1:4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为_______ ,平衡常数Kp=_______ kPa。(结果保留3位有效数字,Kp是用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(1)燃煤排放的尾气中含有二氧化硫、氮的氧化物(主要为NO)等污染物,工业上采用NaClO碱性溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。
①甲同学发现脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是
②乙同学设计了喷淋吸收塔装置(如图所示)进行脱硝。NaClO溶液吸收NO发生反应生成的离子方程式为
(2)某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如图所示。
①Y电极上发生的反应为
②当转移0.15mol电子时,生成标准状况下N2的体积为
(3)已知下列反应的热化学方程式
①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-1036kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g) ΔH2=+94kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-484kJ·mol-1
计算H2S(g)热分解反应④2H2S(g)⇌S2(g)+2H2(g)的ΔH4=
(4)在1070K、100kPa反应条件下,将n(H2S):n(Ar)=1:4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐3】运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义。
(1)用CO可以合成甲醇。已知:
①CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1
则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=___________ kJ·mol-1。
(2)下列措施中能够增大上述合成甲醇反应速率的是________ (填写序号)。
a.使用高效催化剂
b.降低反应温度
c.增大体系压强
d.不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
(3)在一定压强下,容积为VL的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1________ p2(填“ > ”、“ < ”或“ = ”);
②100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=________ ;
③在其他条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)Na2CO3溶液呈碱性,其原因是(用离子方程式表示,写第一步水解)______ ;升高温度碱性将______ (选填“增强”或“减弱”),若对Na2CO3溶液进行稀释,pH将______ (选填“升高”、“减小”或“不变”)。
(1)用CO可以合成甲醇。已知:
①CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1
则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=
(2)下列措施中能够增大上述合成甲醇反应速率的是
a.使用高效催化剂
b.降低反应温度
c.增大体系压强
d.不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
(3)在一定压强下,容积为VL的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1
②100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=
③在其他条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率
(4)Na2CO3溶液呈碱性,其原因是(用离子方程式表示,写第一步水解)
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