以天然气(CH4)为原料合成甲醇(CH3OH)。有关热化学方程式如下:
①2CH4(g)+O2(g) = 2CO(g)+4H2(g) ΔH1=-70.8 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2
③2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g) ΔH3=-251.0 kJ·mol-1
(1)ΔH2=________ kJ·mol-1。 反应①自发进行的条件是_________ (填序号)。
a.高温 b. 低温 c. 任何环境都自发 d. 任何环境都不自发
(2)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①M点时,H2的转化率为__________ ;压强:p1_______ p2 (填“>”、“<”或“=”)。
②反应速率:N点ʋ正(CO)________ M点ʋ逆(CO)(填“>”、“<”或“=”)。
③温度为506℃时,若压强为p1、在密闭容器中进行上述反应(起始投料不变),平衡时容器体积为1L,则平衡常数K=__________ (用分数表示)。在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lg K)如图所示,则B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lg K与T的关系的点为_______ (填字母)。
④在2 L恒容密闭容器中充入a(a>0) mol H2、2 mol CO和6 mol CH3OH(g),在506℃下进行上述反应。为了使该反应逆向进行,a的范围为____________ 。
①2CH4(g)+O2(g) = 2CO(g)+4H2(g) ΔH1=-70.8 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2
③2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g) ΔH3=-251.0 kJ·mol-1
(1)ΔH2=
a.高温 b. 低温 c. 任何环境都自发 d. 任何环境都不自发
(2)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①M点时,H2的转化率为
②反应速率:N点ʋ正(CO)
③温度为506℃时,若压强为p1、在密闭容器中进行上述反应(起始投料不变),平衡时容器体积为1L,则平衡常数K=
④在2 L恒容密闭容器中充入a(a>0) mol H2、2 mol CO和6 mol CH3OH(g),在506℃下进行上述反应。为了使该反应逆向进行,a的范围为
更新时间:2020-12-04 08:46:18
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【推荐1】甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)合成甲醇的主要化学反应如下:
I.CO+2H2CH3OH II.CO2+3H2CH3OH+H2O
Ⅲ.CO2+H2CO+H2O
请回答下列问题:
(1)已知三种物质的标准燃烧热如下表:
①书写25℃、101kPa条件时CO燃烧热的热化学方程式______________________ 。
②计算25℃、101kPa条件时反应Ⅰ的ΔH=_____ kJ·mol−1 。
(2)直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)属于质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示:
①c处产生的气体是________
②负极的电极反应式是____________ 。
(3)下图是甲醇燃料电池工作示意图,其中A,B,D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A,B两极上产生的气体体积相同。
①乙中B极的电极反应式_______ ;
②乙中A极析出的气体在标况下的体积________ ;
③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图,则③线表示的是____ 的变化,反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要____ ml 5mol/L NaOH溶液。
I.CO+2H2CH3OH II.CO2+3H2CH3OH+H2O
Ⅲ.CO2+H2CO+H2O
请回答下列问题:
(1)已知三种物质的标准燃烧热如下表:
物质 | CO(g) | H2(g) | CH3OH(l) |
燃烧热(kJ·mol−1) | −283.0 | −285.8 | −726.51 |
①书写25℃、101kPa条件时CO燃烧热的热化学方程式
②计算25℃、101kPa条件时反应Ⅰ的ΔH=
(2)直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)属于质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示:
①c处产生的气体是
②负极的电极反应式是
(3)下图是甲醇燃料电池工作示意图,其中A,B,D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A,B两极上产生的气体体积相同。
①乙中B极的电极反应式
②乙中A极析出的气体在标况下的体积
③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图,则③线表示的是
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【推荐2】煤燃烧后的主要产物是CO、CO2。
(1)已知: ①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=+131.3kJ·mol-1
②C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2=+90.0kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g) = CO(g)+H2O(g) △H3=________ 。
⑵以CO2为原料可制备甲醇:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) + H2O(g) △H =-49.0 kJ·mol-1,向1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2 (g)和3 mol H2(g),测得CO2 (g)和CH3OH(g)浓度随时间的变化如图1所示。
①0〜8 min内,以氢气表示的平均反应速率v(H2)=_____ mol • L-1• min-1。
②在一定条件下,体系中CO2的平衡转化率(a)与L和X的关系如图2所示,L和X分别表示温度或压强。X表示的物理量是______ (填“温度”或“压强”),L1____ (填“〉”或“ <”)L2。
(3)向一体积为20 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2发生反应:2 CO2(g)⇌2CO(g)+ O2 (g),在不同温度下各物质的体积分数变化如图3所示。
1600℃时反应达到平衡,则此时反应的平衡常数K=_______ 。
(1)已知: ①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=+131.3kJ·mol-1
②C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2=+90.0kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g) = CO(g)+H2O(g) △H3=
⑵以CO2为原料可制备甲醇:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) + H2O(g) △H =-49.0 kJ·mol-1,向1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2 (g)和3 mol H2(g),测得CO2 (g)和CH3OH(g)浓度随时间的变化如图1所示。
①0〜8 min内,以氢气表示的平均反应速率v(H2)=
②在一定条件下,体系中CO2的平衡转化率(a)与L和X的关系如图2所示,L和X分别表示温度或压强。X表示的物理量是
(3)向一体积为20 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2发生反应:2 CO2(g)⇌2CO(g)+ O2 (g),在不同温度下各物质的体积分数变化如图3所示。
1600℃时反应达到平衡,则此时反应的平衡常数K=
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【推荐3】碳化学为人类发展做出巨大的贡献的同时也给环境带来了重大的危害。
(1)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
已知:(g) ①
②
对于反应: ③
则反应③___________ (填“低温自发”、“高温自发”或者“任意条件均自发”),理由为___________ 。
(2)目前,“低碳经济”备受关注,的转化和利用是一个热门的研究课题。
已知:。在两个密闭容器中分别投入和直接合成碳酸二甲酯,一定条件下,反应达到平衡时的转化率如图1所示,则:
①___________ 0(填“>”、“<”或“=”,下同),___________ 。
②A点对应容器体积为,A点的平衡常数___________ 。
③下列能说明此反应已达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A. B.与的物质的量之比保持不变
C.恒压条件下,混合气体的密度保持不变 D.碳酸二甲酯的物质的量分数保持不变
(3)经催化加氢可以生成低碳烃,主要有以下两个竞争反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
为分析催化剂对反应的选择性,在密闭容器中充入和,测得有关物质的物质的量随温度变化如图2所示。该催化剂在较高温度时主要选择___________ (填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。时,反应达到平衡时气体压强为,则反应Ⅰ的平衡常数___________ 。(为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(4)有机电化学有条件温和,对环境友好,产品纯净等优点,其越来越受到人们的重视,一种以乙烯为原料一步合成乙醛的电化学装置如图3所示:
该装置负极上的电极反应式为___________ 。
(1)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
已知:(g) ①
②
对于反应: ③
则反应③
(2)目前,“低碳经济”备受关注,的转化和利用是一个热门的研究课题。
已知:。在两个密闭容器中分别投入和直接合成碳酸二甲酯,一定条件下,反应达到平衡时的转化率如图1所示,则:
①
②A点对应容器体积为,A点的平衡常数
③下列能说明此反应已达到平衡状态的是
A. B.与的物质的量之比保持不变
C.恒压条件下,混合气体的密度保持不变 D.碳酸二甲酯的物质的量分数保持不变
(3)经催化加氢可以生成低碳烃,主要有以下两个竞争反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
为分析催化剂对反应的选择性,在密闭容器中充入和,测得有关物质的物质的量随温度变化如图2所示。该催化剂在较高温度时主要选择
(4)有机电化学有条件温和,对环境友好,产品纯净等优点,其越来越受到人们的重视,一种以乙烯为原料一步合成乙醛的电化学装置如图3所示:
该装置负极上的电极反应式为
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【推荐1】某温度下,在2L容器中3种物质间进行反应,X,Y,Z的物质的量随时间的变化曲线如图,反应在t1 min时到达平衡,如图所示:
(1)该反应的化学方程式是_________ 。若t1=10min,用X表示化学反应速率为_________
(2)若上述反应中X,Y,Z分别为NH3、H2、N2, 且已知1mol氨气分解成氮气和氢气要吸收46kJ的热量,则至t1 min时,该反应吸收的热量为_______ ;
(3)保持容器温度不变,缩小容器体积,化学反应速率_______ (填“增大”或“减小”或“不变”)。化学平衡常数K_______ (填“增大”或“减小”或“不变”)
(4)在一定容积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
回答下列问题:
①该反应的化学平衡常数表达式为K=__________
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______
A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(5)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为__________ ℃;
(6)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1,c(CO)=1mol·L-1,c(H2O)=3mol·L-1,则下一时刻,反应向__________ (填"正反应"或"逆反应")方向进行。
(1)该反应的化学方程式是
(2)若上述反应中X,Y,Z分别为NH3、H2、N2, 且已知1mol氨气分解成氮气和氢气要吸收46kJ的热量,则至t1 min时,该反应吸收的热量为
(3)保持容器温度不变,缩小容器体积,化学反应速率
(4)在一定容积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
①该反应的化学平衡常数表达式为K=
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
(5)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为
(6)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1,c(CO)=1mol·L-1,c(H2O)=3mol·L-1,则下一时刻,反应向
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【推荐2】能源是人类共同关注的重要问题。页岩气是从页岩层中开采出来的一种非常重要的天然气资源,页岩气的主要成分是甲烷,是公认的洁净能源。
(1)页岩气不仅能用作燃料,还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1
已知:①CH4、H2、CO 的燃烧热(△H)分别为-a kJ•mol-1、-b kJ•mol-1、-c kJ•mol-1;
②H2O (l) =H2O(g); △H=+dkJ•mol-1
则△H1=___________ (用含字母a、b、c、d的代数式表示)kJ•mol-1。
(2)用合成气生成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2,在10L恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示,200℃时n(H2)随时间的变化如下表所示:
①△H2_________ (填“>”“<”或“ = ”)0。
②下列说法正确的是____________ (填标号)。
a.温度越高,该反应的平衡常数越大 b.达平衡后再充入稀有气体,CO的转化率提高
c.容器内气体压强不再变化时,反应达到最大限度 d.图中压强p1<p2
③200℃时,该反应的平衡常数K =_______ 。
(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下通入5.6 L甲烷,测得电路中转移1.2 mol电子,则甲烷的利用率为_________ 。
(4)有人设计将两根 Pt 丝作电极插入 KOH 溶液中,然后向两极上分别通入乙醇和氧气而 构成燃料电池。则此燃料电池工作时,其电极反应式为:
负极:_____________
正极:_____________
(1)页岩气不仅能用作燃料,还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1
已知:①CH4、H2、CO 的燃烧热(△H)分别为-a kJ•mol-1、-b kJ•mol-1、-c kJ•mol-1;
②H2O (l) =H2O(g); △H=+dkJ•mol-1
则△H1=
(2)用合成气生成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2,在10L恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示,200℃时n(H2)随时间的变化如下表所示:
t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8.0 | 5.4 | 4.0 | 4.0 |
①△H2
②下列说法正确的是
a.温度越高,该反应的平衡常数越大 b.达平衡后再充入稀有气体,CO的转化率提高
c.容器内气体压强不再变化时,反应达到最大限度 d.图中压强p1<p2
③200℃时,该反应的平衡常数K =
(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下通入5.6 L甲烷,测得电路中转移1.2 mol电子,则甲烷的利用率为
(4)有人设计将两根 Pt 丝作电极插入 KOH 溶液中,然后向两极上分别通入乙醇和氧气而 构成燃料电池。则此燃料电池工作时,其电极反应式为:
负极:
正极:
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【推荐3】由H、C、N、O、S等元素形成的多种化合物在生产生活中有着重要应用。
Ⅰ.研究表明,在催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应的热化学方程式如下:反应①
反应②
(1)关于上述反应①说法正确的是___________。
(2)恒容条件下,能说明反应②已经达到平衡状态的是___________。
(3)在恒容密闭容器中发生反应①,有利于提高CO2平衡转化率的措施有___________。
Ⅱ.T1时,将1.00 mol CO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中发生反应①,已知容器起始压强为p0,经过3h反应达到平衡,平衡后混合气体的物质的量为3.00mol。
(4)达到平衡时,CO2的转化率为___________ 。
(5)该过程中H2的平均反应速率为___________ mol·L-1·h-1;
(6)写出反应①的平衡常数表达式K=___________ 。K可用反应体系中气体物质分压表示,即用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数。则上述反应的平衡常数KP=___________ (用含p0的代数式表示)。
Ⅰ.研究表明,在催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应的热化学方程式如下:反应①
反应②
(1)关于上述反应①说法正确的是___________。
A.△S>0 | B.△S<0 | C.低温自发 | D.高温自发 |
A.混合气体的平均相对分子质量不变 | B.混合气体的密度不变 |
C.v (H2)正=v (CO)正 | D.n(CO)/n(H2)不变 |
A.降低反应温度 | B.增大压强(物质状态不变) |
C.增大CO2的物质的量 | D.混合气体中掺入一定量惰性气体(不参与反应) |
Ⅱ.T1时,将1.00 mol CO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中发生反应①,已知容器起始压强为p0,经过3h反应达到平衡,平衡后混合气体的物质的量为3.00mol。
(4)达到平衡时,CO2的转化率为
(5)该过程中H2的平均反应速率为
(6)写出反应①的平衡常数表达式K=
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【推荐1】NOx是形成雾霾天气的主要原因之一,以NOx为主的污染综合治理是当前重要的研究课题。
(1)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应: 4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200 kJ·mol−1。在一定温度下,向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2,NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示:
①0~10 min内该反应的平均速率v(CO)=_______ ,从11 min起其他条件不变,压缩容器的容积变为1 L。则:n(NO2)的变化曲线可能为图中的_______ (填字母)。
②恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A.容器内混合气体颜色不再变化 B.容器内的压强保持不变
C.2v逆(NO2)=v正(N2) D.容器内混合气体密度保持不变
③对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图象表示正确的是_______ (填序号)。
(2)用氨气催化氧化还原法脱硝(NOx)原理如下:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是_______ ;氨氮比一定时,在400 ℃时,脱硝效率最大,其可能的原因是_______ 。
(1)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应: 4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200 kJ·mol−1。在一定温度下,向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2,NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示:
①0~10 min内该反应的平均速率v(CO)=
②恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是
A.容器内混合气体颜色不再变化 B.容器内的压强保持不变
C.2v逆(NO2)=v正(N2) D.容器内混合气体密度保持不变
③对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图象表示正确的是
(2)用氨气催化氧化还原法脱硝(NOx)原理如下:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是
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【推荐2】从氯二氟甲烷(CHCIF2)中获得四氟乙烯(C2F4):2CHCIF2(g)⇌C2F4(?)+2HCl(g) △H=+128kJ/mol。1.0molCHCIF2样品在18.5L容器内加热。反应达到平衡后,平衡混合物中含有0.80molCHCIF2。
(1)写出四氟乙烯形成的高分子化合物聚四氟Z烯的结构简式________ 。
(2)下图是一定条件下,反应物平衡时物质的量分数与压强的关系曲线。据此判断C2F4的状态是_______ (填“气体”、“液体”或“固体”),说明判断理由_______ 。
(3)该反应在_______ (填“高温”、“低温”或“任意温度”)的自发性更大;
(4)如图的a~d四点中,表示Q>K的点有_______ ;
(5)以平衡时气态物质的物质的量分数表示平衡常数KX,其计算表达式为_______
(1)写出四氟乙烯形成的高分子化合物聚四氟Z烯的结构简式
(2)下图是一定条件下,反应物平衡时物质的量分数与压强的关系曲线。据此判断C2F4的状态是
(3)该反应在
(4)如图的a~d四点中,表示Q>K的点有
(5)以平衡时气态物质的物质的量分数表示平衡常数KX,其计算表达式为
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【推荐3】CO 还原脱硝技术可有效降低烟气中的NOx的排放量。回答下列问题:
I.CO 还原NO 的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g) ⇌2CO2(g)+N2(g) △H
(1)已知:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g) △H1=-226 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g) ⇌2NO2(g) △H2=+68 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)⇌ 2NO(g) △H3=+183 kJ·mol-1
脱硝反应△H=____________ ,该反应向正反应方向自发进行的倾向很大,其原因是_____________ ,有利于提高NO 平衡转化率的条件是____________________ (写出两条)。
(2)以Mn3O4为脱硝反应的催化剂,研究者提出如下反应历程,将历程补充完整。
第一步:____________________ ;
第二步:3MnO2+2CO=Mn3O4+2CO2
(3)在恒温恒容的密闭容器中,充入等物质的量的CO 和NO 混合气体,加入Mn3O4发生脱硝反应,t0 时达到平衡,测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如右图所示。
①比较大小:a处v 正________ b 处v 逆(填“>”、“<”或“=”)
②NO 的平衡转化率为_______ 。
II.T ℃时,在刚性反应器中发生如下反应:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g),化学反应速率v =kPm(CO)Pn( NO2),k 为化学反应速率常数。研究表明,该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示:
(4)若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa,反应t min时达到平衡,测得体系中P(NO)=b kPa,则此时v =___________ kPa·s-1(用含有a和b的代数式表示,下同),该反应的化学平衡常数Kp=_____ (Kp是以分压表示的平衡常数)。
I.CO 还原NO 的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g) ⇌2CO2(g)+N2(g) △H
(1)已知:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g) △H1=-226 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g) ⇌2NO2(g) △H2=+68 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)⇌ 2NO(g) △H3=+183 kJ·mol-1
脱硝反应△H=
(2)以Mn3O4为脱硝反应的催化剂,研究者提出如下反应历程,将历程补充完整。
第一步:
第二步:3MnO2+2CO=Mn3O4+2CO2
(3)在恒温恒容的密闭容器中,充入等物质的量的CO 和NO 混合气体,加入Mn3O4发生脱硝反应,t0 时达到平衡,测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如右图所示。
①比较大小:a处v 正
②NO 的平衡转化率为
II.T ℃时,在刚性反应器中发生如下反应:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g),化学反应速率v =kPm(CO)Pn( NO2),k 为化学反应速率常数。研究表明,该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示:
(4)若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa,反应t min时达到平衡,测得体系中P(NO)=b kPa,则此时v =
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解题方法
【推荐1】合成氨反应是目前最有效的工业固氮方法,解决数亿人口生存问题。
(1)诺贝尔奖获得者埃特尔提出了合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)吸附解离的机理,通过实验测得合成氨势能如图1所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“d”表示。
①由图可知合成氨反应N2(g)+H2(g)NH3(g)的△H=____ ,该历程中反应速率最慢步骤的化学方程式为_____ 。
②如图2所示,合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中未使用催化剂时,逆反应的活化能Ea(逆)=____ kJ•mol-1;使用催化剂之后,正反应的活化能为____ kJ•mol-1。
(2)t℃、压强为3.6MPa条件下,向一恒压密闭容器中通入氢氮比[c(H2):c(N2)]为3的混合气体,体系中气体的含量与时间变化关系如图3所示:
反应20min达到平衡,试求0~20min内氨气的平均反应速率(NH3)=____ MPa•min-1。若起始条件一样,在恒容容器中发生反应,则达到平衡时H2的含量符合图中____ 点(填“d”、“e”、“f”或“g”)。
(3)在合成氨工艺中,未反应的气体(含不参与反应的惰性气体)可多次循环使用。当氢氮比[c(H2):c(N2)]为3时,平衡时氨气的含量关系式为:ω(NH3)=0.325•Kp•P•(1-i)2:(Kp平衡常数;P:平衡体系压强;i:惰性气体体积分数)。当温度为500℃,不含惰性气体时,平衡体系压强为2.4MPa,氨气的含量为ω,若此时增大压强,Kp____ 将(填“变大”、“变小”或“不变”)。若温度不变,体系中有20%的惰性气体,欲使平衡时氨气的含量仍为ω,压强调整至____ MPa。
(1)诺贝尔奖获得者埃特尔提出了合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)吸附解离的机理,通过实验测得合成氨势能如图1所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“d”表示。
①由图可知合成氨反应N2(g)+H2(g)NH3(g)的△H=
②如图2所示,合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中未使用催化剂时,逆反应的活化能Ea(逆)=
(2)t℃、压强为3.6MPa条件下,向一恒压密闭容器中通入氢氮比[c(H2):c(N2)]为3的混合气体,体系中气体的含量与时间变化关系如图3所示:
反应20min达到平衡,试求0~20min内氨气的平均反应速率(NH3)=
(3)在合成氨工艺中,未反应的气体(含不参与反应的惰性气体)可多次循环使用。当氢氮比[c(H2):c(N2)]为3时,平衡时氨气的含量关系式为:ω(NH3)=0.325•Kp•P•(1-i)2:(Kp平衡常数;P:平衡体系压强;i:惰性气体体积分数)。当温度为500℃,不含惰性气体时,平衡体系压强为2.4MPa,氨气的含量为ω,若此时增大压强,Kp
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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解题方法
【推荐2】1909年德国化学家哈伯在实验室首次合成氨,合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究正是基于科学化学反应原理的指导。
(1)已知时,,则根据反应进行的方向综合判据,常温下合成氨反应___________ (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)目前处于研究阶段的化学固氮新方法是在催化剂表面与水发生如下反应:
已知:
则___________ 。
(3)合成氨反应在一密闭容器中发生,下图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。
①时刻,体系中是什么条件发生了变化?___________ 。
②下列时间段中,氨的百分含量最高的是___________ 。
A. B. C. D.
(4)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时分别为时,平衡后混合物中氨的体积分数如图所示。
①其中,两点的平衡常数___________ (填“>”“<”或“=”)。
②若分别用和表示从反应开始至达平衡状态时的化学反应速率,则___________ (填“>”“<”或“=”)
③若在条件下,反应达到平衡时容器的体积为,则该条件下合成氨的平衡常数___________ (保留一位小数)。
(5)是工业由氨气合成尿素的中间产物。在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应:,能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填序号)。
①混合气体的压强不变 ②混合气体的密度不变 ③混合气体的总物质的量不变
④混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤的体积分数不变
(1)已知时,,则根据反应进行的方向综合判据,常温下合成氨反应
(2)目前处于研究阶段的化学固氮新方法是在催化剂表面与水发生如下反应:
已知:
则
(3)合成氨反应在一密闭容器中发生,下图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。
①时刻,体系中是什么条件发生了变化?
②下列时间段中,氨的百分含量最高的是
A. B. C. D.
(4)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时分别为时,平衡后混合物中氨的体积分数如图所示。
①其中,两点的平衡常数
②若分别用和表示从反应开始至达平衡状态时的化学反应速率,则
③若在条件下,反应达到平衡时容器的体积为,则该条件下合成氨的平衡常数
(5)是工业由氨气合成尿素的中间产物。在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应:,能说明该反应达到平衡状态的是
①混合气体的压强不变 ②混合气体的密度不变 ③混合气体的总物质的量不变
④混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤的体积分数不变
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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】磷酸化增强光催化甲烷干法重整技术,在使天然气的主要成分甲烷转化为合成气方面具有巨大的经济效益。反应原理为 。
(1)某些常见化学键的键能数据如下表:
请计算___________ ,该反应自发进行的条件为___________ (填标号)。
a.高温 b.低温 c.任何温度
(2)反应过程中会产生积碳,则产生积碳的原因可能是___________ 。加入一定量的可消除积碳,其原理是___________ (用方程式表示)。
(3)在2L恒容反应器中,通入和,发生反应。的平衡转化率随压强和温度的变化如图所示。
①、、由小到大的顺序是___________ 。
②A点对应的条件下,的体积分数为___________ %(保留3位有效数字),该反应的平衡常数为___________ 。
③下达到平衡后,再向容器内通入和,则平衡___________ (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动。
(1)某些常见化学键的键能数据如下表:
化学键 | C=O | H-H | C≡O | C-H |
键能 | 803 | 436 | 1076 | 414 |
a.高温 b.低温 c.任何温度
(2)反应过程中会产生积碳,则产生积碳的原因可能是
(3)在2L恒容反应器中,通入和,发生反应。的平衡转化率随压强和温度的变化如图所示。
①、、由小到大的顺序是
②A点对应的条件下,的体积分数为
③下达到平衡后,再向容器内通入和,则平衡
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