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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:2422 题号:12192743
温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。
I.CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体,其工艺过程中涉及如下反应:
反应①CH4(g) + CO2(g)2CO(g)+2H2 (g) ΔH1
反应②CO2 (g)+ H2 (g)CO(g) + H2O(g) ΔH2= +41.2 kJ·mol-1
反应③CH4 (g)+O2(g)CO(g) + 2H2(g) ΔH3 = -35.6 kJ·mol-1
(1)已知:O 2(g)+H2(g)= H2O(g) ΔH = -241.8 kJ·mol-1,则ΔH1 =______ kJ·mol-1
(2)一定条件下,向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0 mol及少量O2,测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。

①图中a和b分别代表产物____________,当温度高于900 K, H2O的含量随温度升高而下降的主要原因是______
②1100 K时,CH4与CO2的转化率分别为95%和90%,反应①的平衡常数K=______ ( 写出计算式)。
II.Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注),含碳产物中CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图2所示。

(3)下列对CO2甲烷化反应体系的说法合理的有______
A.含碳副产物的产率均低于CH4
B.存在反应CO2+4H2CH4 + 2H2O
C.存在副反应CO2+ H2CO+ H2O
D. CO2 转化为CH4的过程中发生了能量转化
E.温度高于260℃后,升高温度,甲烷产率几乎不变
(4) CO2甲烷化的过程中,保持CO2与H2的体积比为1:4,反应气的总流量控制在40 mL·min-1,320 ℃时测得CO2转化率为80%,则CO2反应速率为______mL·min-1
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【推荐1】含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题:
(1)已知:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H1=-akJ/mol
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H2=-bkJ/mol
H2O(l)=H2O(g) △H3=+ckJ/mol
则NH3(g)在氧气中燃烧生成氮气和液态水的热化学方程式为___
(2)在合成工氨业中,氮气在催化剂Fe上的吸附分解反应活化能高、速率慢,因此氮气的反应速率决定了合成氨的反应速率。工业生产中,控制温度773K,压强3.0×105pa,原料中n(N2):n(H2)=1:2.8。请分析说明原料气中N2过量的理由___
(3)已知反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在恒温、恒容的密闭容器中按一定比例充入总物质的量一定的NO(g)和O2(g),平衡时NO2的体积分数[φ(NO2)]随的变化如图所示。NO的转化率最小的是___点(填“a”、“b”、“c”);当=1.5时,达到平衡状态时NO2的体积分数可能是___点(填“d”、“e”、“f”)。

(4)肌肉中的肌红蛋白(Mb)与O2结合生成MbO2,反应原理可表示为:Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq),该反应的平衡常数可表示为:K=。37℃达到平衡时,测得肌红蛋白的结合度(a)与氧气分压[p(O2)]的关系如图所示[α=×100%]。研究表明正反应速率v=k•c(Mb)•p(O2),逆反应速率v=k•c(MbO2)(其中k和k分别表示正、逆反应的速率常数).
①α(MbO2),先随p(O2)增大而增大,后来几乎不变,原因是___
②试写出平衡常数K与速率常数k、k之间的关系式K=___(用含有k、k的式子表示)
③试求出图中c点时,上述反应的平衡常数K=___kPa-1
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2020-06-08更新 | 180次组卷
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名校
【推荐2】(1)科学家寻找高效催化剂,通过如下反应实现大气污染物转化:
2CO(g) +2NO(g) N2(g)+2CO2(g)   △H1
已知:CO的燃烧热△H2=-283kJ/moL
N2(g) +O2(g) =2NO(g)几种化学键的键能数据如下:
化学键N≡N键O=O键NO中氮氢键
键能(kJ/mol)945498630

求△H1__________________
(2)NH3作为一种重要化工原料,被大量应用于工业生产,与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划,在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在某催化剂的作用下进行下述反应I,测得不同时间的NH3和O2的浓度如下表:
时间(min)0510152025
C(NH3)/mol·L-11.000.360.120.080. 00720.0072
C(O2)/mol·L-12.001.200.900.850.840.84

则下列有关叙述中正确的是______________
A.使用催化剂时,可降低该反应的活化能,加快其反应速率
B. 若测得容器内4v(NH3)=6v(H2O)时,说明反应已达平衡
C.当容器内=1时,说明反应已达平衡
D.前10分钟内的平均速率v(NO)=0.088mol·L-1·min-1
(3)氨催化氧化时会发生下述两个竞争反应I、II。催化剂常具有较强的选择性,即专一性。
已知:反应I   4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)
反应 II:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g) +6H2O(g)
为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1 mol NH3和2mol O2,测得有关物质的量关系如图:

①该催化剂在高温时选择反应____________ (填“ I ”或“ II”)。
② 520℃时,4NH3(g)+3O24N2(g) +6H2O(g)的平衡常数K=________________ (不要求得出计算结果,只需列出数字计算式)。
③由图象可判断,反应I正反应△H_______________ 0(填“>”、“<”,或“=”)
④C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因_________________________
(4)羟胺(NH2OH)的电子式_____________,羟胺是一种还原剂,可用作显像剂还原溴化银生成银单质和氮气,该反应的化学方程式为______________________________
现用25.00mL0.049mol/L的羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+恰好与24.50mL 0.020mol/L的KMnO4酸性溶液完全作用,则在上述反应中,羟胺的氧化产物是_____
2017-06-10更新 | 181次组卷
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(1)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1中的相关化学键能如下:
化学键H-HC-OCCH-OC-H
E/(kJ·mol-1)436343x465413
则x=_________
(2)甲醇作为一种重要的化工原料,既可以作为燃料,还可用于合成其它化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应原理可表示为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1kJ·mol-1。向体积为2L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g)和2mol CO,测得容器内的压强(p:kPa)随时间(min)的变化关系如下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:

①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是___________________
②反应Ⅰ在5min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(HCOOCH3)=_________
③反应Ⅱ在2min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ) =_________。在体积和温度不变的条件下,在上述反应达到平衡Ⅱ时,再往容器中加入1mol CO和2mol HCOOCH3后v()____v()(填“﹥”“﹤”“﹦”),原因是________________
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1_____T3(填“﹥”“﹤”“﹦”),判断的理由是_______________
(3)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应填空:
2NO+CON2+ CO2(有CO)
2NON2+ O2(无CO)

①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为___________________
②在n(NO)/ n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在_________左右。
2016-12-09更新 | 615次组卷
共计 平均难度:一般