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______ 和______ ,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+4H2⇌CH4 + 2H2O
C.存在副反应CO2+ H2⇌CO+ 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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(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
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=
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
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更新时间:2021-01-25 12:48:16
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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正=k正•c(Mb)•p(O2),逆反应速率v逆=k逆•c(MbO2)(其中k正和k逆分别表示正、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正、k逆之间的关系式K=___ (用含有k正、k逆的式子表示)
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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(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
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(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
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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正、k逆之间的关系式K=
③试求出图中c点时,上述反应的平衡常数K=
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【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:
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:
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正(NH3)=6v逆(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_____ 。
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) | 945 | 498 | 630 |
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) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
C(NH3)/mol·L-1 | 1.00 | 0.36 | 0.12 | 0.08 | 0. 0072 | 0.0072 |
C(O2)/mol·L-1 | 2.00 | 1.20 | 0.90 | 0.85 | 0.84 | 0.84 |
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正(NH3)=6v逆(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
② 520℃时,4NH3(g)+3O24N2(g) +6H2O(g)的平衡常数K=
③由图象可判断,反应I正反应△H
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
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
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【推荐3】运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(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:
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(正)____ v(逆)(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。
(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-H | C-O | CC | H-O | C-H |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 343 | x | 465 | 413 |
(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) =
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1
(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
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【推荐1】绿水青山是习总书记构建美丽中国的伟大设想,研究碳、氮、硫等大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。
(1)科学家研究利用某种催化剂,成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。已知:
①N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H1=+179.5 kJ·mol-1
②NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g) △H2=-234 kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H3=-112.3 kJ·mol-1
则反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)的△H=__________ kJ·mol-1;某温度下,反应①②③的平衡常数分别为K1、K2、K3,则该反应的K=__________ 用K1、K2、K3表示)
(2)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示
①写出总反应化学方程式__________________________________ 。
②测得该反应的平衡常数与温度的关系为:1gK=5.08+217.5/T,该反应是____________ 反应(填“吸热”或“放热”)。
③该反应的含氮气体浓度随温度变化如图所示,则将NO转化为N2的最佳温度为____________ ;当温度达到700K时,发生副反应的化学方程式________________________ 。
(3)利用氨水吸收工业废气中的SO2,既可解决环境问题,又可制备(NH4)2SO3。可用(NH4)2SO3为原料,以空气氧化法制备(NH4)2SO4,其氧化速率与温度关系如下图:
试解释在温度较高时,(NH4)2SO3氧化速率下降的原因是________________________ ;相同条件下,等浓度的(NH4)2SO3和(NH4)2SO4溶液中,c(NH4+)前者____________ (填“大”小”)
(1)科学家研究利用某种催化剂,成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。已知:
①N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H1=+179.5 kJ·mol-1
②NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g) △H2=-234 kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H3=-112.3 kJ·mol-1
则反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)的△H=
(2)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示
①写出总反应化学方程式
②测得该反应的平衡常数与温度的关系为:1gK=5.08+217.5/T,该反应是
③该反应的含氮气体浓度随温度变化如图所示,则将NO转化为N2的最佳温度为
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(1)CO2甲烷化反应最早由化学家Paul Sabatier提出。已知:
反应I:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H =+41.2kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)△H =-247.1kJ·mol-1
①CO2甲烷化反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的△H =_______ kJ·mol-1,为了提高甲烷的产率,反应适宜在_______ (填标号)条件下进行。
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
②反应I:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H = +41.2kJ·mol-1,已知反应的,(和为速率常数,与温度、催化剂有关)。若平衡后升高温度,则_______ (填“增大”“不变”或“减小”);若反应I在恒容绝热的容器中发生,下列情况下反应一定达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.容器内的压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.容器内c(CO2):c(H2):c(CO):c(H2O)=1:1:1:1
D.单位时间内,断开C=O的数目和断开H—O的数目相同
(2)在某催化剂表面发生如下反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),利用该反应可减少CO2排放,并合成清洁能源。一定条件下,在一密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2发生反应,图甲表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。
其中表示压强为5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为_______ (填“①”或“②”);b点对应的平衡常数=_______ MPa-2(为以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)。
(3)科研人员提出CeO2催化CO2合成碳酸二甲酯(DMC),从而实现CO2的综合利用。图乙为理想的CeO2的立方晶胞模型,但是几乎不存在完美的晶型,实际晶体中常存在缺陷(如图丙)。
①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。已知:CeO2缺陷晶型中X处原子的分数坐标为(0,0,0),Y处原子的分数坐标为,则氧空位处原子的分数坐标为_______ ,该缺陷晶型的化学式可表示为_______ 。
②设阿伏加德罗常数的值为,晶胞参数为apm,CeO2理想晶型的密度为_______ g·cm-3(列出表达式)。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家Paul Sabatier提出。已知:
反应I:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H =+41.2kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)△H =-247.1kJ·mol-1
①CO2甲烷化反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的△H =
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
②反应I:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H = +41.2kJ·mol-1,已知反应的,(和为速率常数,与温度、催化剂有关)。若平衡后升高温度,则
A.容器内的压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.容器内c(CO2):c(H2):c(CO):c(H2O)=1:1:1:1
D.单位时间内,断开C=O的数目和断开H—O的数目相同
(2)在某催化剂表面发生如下反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),利用该反应可减少CO2排放,并合成清洁能源。一定条件下,在一密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2发生反应,图甲表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。
其中表示压强为5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为
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【推荐3】二氧化碳催化还原为乙醇等燃料是解决能源危机和温室效应的一种可持续方法,这有利于实现“碳达峰”和“碳中和”的目标。回答下列问题:
(1)已知:①
②
则___________ (用、表示)。
(2)电催化制取乙醇的原理如图所示。
①电催化时,向阴极迁移的主要离子是___________ ,阴极反应式为___________ 。
②标准状况下,参与反应时,转移的电子数为___________ (用表示)。
(3)催化加氢制取乙醇的反应原理为,实验测得当起始投料比为3,气体总压强维持为5MPa时,各物质的平衡组成随温度变化的关系如图所示。
①该反应能自发进行的条件是___________ (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
②A点处,的平衡转化率为___________ 。
③B点处,乙醇的平衡分压___________ MPa;对应温度下反应的___________ (保留3位小数;为以分压表示的平衡常数)。
(1)已知:①
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则
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①电催化时,向阴极迁移的主要离子是
②标准状况下,参与反应时,转移的电子数为
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①该反应能自发进行的条件是
②A点处,的平衡转化率为
③B点处,乙醇的平衡分压
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【推荐1】雾霾由多种污染物形成,包含颗粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。
(1)已知:①ΔH1=-566.0 kJ·mol-1② ΔH2=-116.5 kJ·mol-1③ ΔH3=+180.5 kJ·mol-1,废气中NO2与CO 转化成无污染气体的热化学方程式为____ 。
(2)研究发现利用NH3可除去硝酸工业尾气中的NO。NH3与NO的物质的量之比分别为1∶2、1∶1.5、3∶1时,NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。
①曲线a中,NO的起始浓度为6×10-4mg·m-3,从X点到Y点经过10 s,则该时间段内NO的脱除速率为___________ mg· m-3·s-1。
②曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比是___ ,其理由是___ 。
(3)炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化氧可以快速氧化SO2。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。
无水情况下,一个氧分子的活化能为__ ,容易活化氧分子的条件是___ (填“有水”或“无水”)。
(4)利用反应构成的电池既能有效消除氮氧化物的排放,减轻雾霾污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。
①B极的电极反应式为___ 。
②若反应转移1.2 mol电子,A极生成N2的体积为___ L(标准状况)。
(1)已知:①ΔH1=-566.0 kJ·mol-1② ΔH2=-116.5 kJ·mol-1③ ΔH3=+180.5 kJ·mol-1,废气中NO2与CO 转化成无污染气体的热化学方程式为
(2)研究发现利用NH3可除去硝酸工业尾气中的NO。NH3与NO的物质的量之比分别为1∶2、1∶1.5、3∶1时,NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。
①曲线a中,NO的起始浓度为6×10-4mg·m-3,从X点到Y点经过10 s,则该时间段内NO的脱除速率为
②曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比是
(3)炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化氧可以快速氧化SO2。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。
无水情况下,一个氧分子的活化能为
(4)利用反应构成的电池既能有效消除氮氧化物的排放,减轻雾霾污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。
①B极的电极反应式为
②若反应转移1.2 mol电子,A极生成N2的体积为
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【推荐2】直接将CO2转化为有机物并非植物的“专利”,科学家通过多种途径实现了CO2合成甲醛,总反应为。转化步骤如下图所示:
(1)甲醇与甲醛中∠OCH键角较大的是_______ ,导致键角不同的原因是_______ 。
(2)已知,则总反应的_______ (用图1中焓变以及表示)。
(3)T℃,在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量H2,只发生可逆反应①。若起始时容器内气体压强为1.2kPa,达到平衡时,CH3OH(g)的分压与起始投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化关系如下图2所示
(i)若5min时到达c点,则0~5min时的平均反应速率v(H2)=_______ ;
(ii)Kp=_______ (写计算表达式);
(4)在恒温恒容条件下只发生反应②。关于该步骤的下列说法错误的是_______。
(5)已知Arrhenius公式:(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。反应①②的有关数据分别如下图3所示,Ea相对较小的是_______ (填编号①、②);研究表明,加入某极性介质有助于加快整个反应的合成速率,原因可能是_______ 。
(1)甲醇与甲醛中∠OCH键角较大的是
(2)已知,则总反应的
(3)T℃,在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量H2,只发生可逆反应①。若起始时容器内气体压强为1.2kPa,达到平衡时,CH3OH(g)的分压与起始投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化关系如下图2所示
(i)若5min时到达c点,则0~5min时的平均反应速率v(H2)=
(ii)Kp=
(4)在恒温恒容条件下只发生反应②。关于该步骤的下列说法错误的是_______。
A.若反应②正向为自发反应,需满足 |
B.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应②体系已经达到平衡 |
C.增大O2的浓度,HCHO(g)的平衡物质的量分数一定增大 |
D.反应②体系始终存在v生成(H2O2)=v消耗(CH3OH) |
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【推荐3】丙烯是基础化工原料,工业上丙烷在催化剂作用下直接脱氢法制丙烯。
已知主反应:
(1)科学上规定:在298.15K时,由最稳定的单质生成1mol化合物时的焓变,叫作该化合物的标准摩尔生成焓();最稳定的单质的标准摩尔生成含为零。
已知部分物质的标准摩尔生成焓数据如表:
则主反应的_____ 。
(2)570℃、100kPa下,将的混合气进行直接脱氢反应,3h后达到平衡,的平衡转化率为80%,分压的平均反应速率约为_____ (保留3位有效数字)
(3)在常压、460~500°℃、Pt-Sn/作催化剂条件下,某团队对丙烷脱氢主反应进行了研究,认为在脱氢过程中可能有4个主要步骤(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的)。
Ⅰ.
Ⅱ._____
Ⅲ.
Ⅳ.,
①补全步骤Ⅱ的化学方程式:_____ 。
②已知上述反应机理中速率控制步骤为Ⅱ,试分析其本质原因为_____ 。
(4)测得主反应速率方程为,k为反应速率常数。已知:(R、C为常数,T为温度,Ea为活化能)。实验测得其他条件相同,不同催化剂Cat1、Cat2对k的影响如图所示,则催化效能较高的是_____ (填“Cat1”或“Cat2”),下列措施能使速率常数k增大的是_____ (填序号)。
a.升高温度 b.增大压强 c.增大
(5)已知丙烷脱氢制丙烯过程中存在副反应:,下列说法正确的是_____。
已知主反应:
(1)科学上规定:在298.15K时,由最稳定的单质生成1mol化合物时的焓变,叫作该化合物的标准摩尔生成焓();最稳定的单质的标准摩尔生成含为零。
已知部分物质的标准摩尔生成焓数据如表:
物质 | (g) | (g) |
/() | 19.8 |
(2)570℃、100kPa下,将的混合气进行直接脱氢反应,3h后达到平衡,的平衡转化率为80%,分压的平均反应速率约为
(3)在常压、460~500°℃、Pt-Sn/作催化剂条件下,某团队对丙烷脱氢主反应进行了研究,认为在脱氢过程中可能有4个主要步骤(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的)。
Ⅰ.
Ⅱ._____
Ⅲ.
Ⅳ.,
①补全步骤Ⅱ的化学方程式:
②已知上述反应机理中速率控制步骤为Ⅱ,试分析其本质原因为
(4)测得主反应速率方程为,k为反应速率常数。已知:(R、C为常数,T为温度,Ea为活化能)。实验测得其他条件相同,不同催化剂Cat1、Cat2对k的影响如图所示,则催化效能较高的是
a.升高温度 b.增大压强 c.增大
(5)已知丙烷脱氢制丙烯过程中存在副反应:,下列说法正确的是_____。
A.主反应在低温条件下能自发进行 |
B.恒温恒压条件下,主反应保持不变,说明主反应达到平衡状态 |
C.若副反应达平衡时,主反应也一定恰好达到平衡状态 |
D.已知高温条件下,C-C键比C-H键更易断裂,则制备丙烯应选择较低温度下的高效催化剂 |
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【推荐1】亚硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。亚硝酸氯可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)⇌2ClNO(g)。
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯,涉及如下反应:
①4NO2(g)+2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K1
②2NO2(g)+NaCl(s)⇌NaNO3(s)+ClNO(g) K2
③2NO(g)+Cl2(g)⇌2ClNO(g) K3
则K1、K2、K3之间的关系为K3=_______ 。
(2)T℃时,2NO(g)+Cl2(g)⇌2ClNO(g)的正反应速率表达式v正=kcn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表:
则n=_______ ;k=_______ (注明单位)。
(3)在2L的恒容密闭容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图Ⅰ。
①温度为T1时,能作为该反应达到平衡的标志的有_______ 。(填选项标号)。
A.气体体积保持不变
B.容器压强保持不变
C.平衡常数K保持不变
D.气体颜色保持不变
E.v(ClNO)=v(NO)
F.NO与ClNO的物质的量比值保持不变
②反应开始到10min时,Cl2的平均反应速率v(Cl2)=_______ 。
③温度为T2时,10min时反应已经达到平衡,该反应的平衡常数K=_______ 。
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO(g)的体积分数φ随[n(NO)/n(Cl2)]的变化如图Ⅱ,则A、B、C三个状态中,NO的转化率最小的是_______ 点,当n(NO)/n(Cl2)=3时,达到平衡状态时ClNO(g)的体积分数φ可能是D、E、F三点中的_______ 点。(填“D”“E”或“F”)点。
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯,涉及如下反应:
①4NO2(g)+2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K1
②2NO2(g)+NaCl(s)⇌NaNO3(s)+ClNO(g) K2
③2NO(g)+Cl2(g)⇌2ClNO(g) K3
则K1、K2、K3之间的关系为K3=
(2)T℃时,2NO(g)+Cl2(g)⇌2ClNO(g)的正反应速率表达式v正=kcn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表:
序号 | c(ClNO)/mol·L−1 | v/mol·L−1·s−1 |
① | 0.3 | 3.6×10-8 |
② | 0.6 | 1.44×10-7 |
③ | 0.9 | 3.24×10-7 |
(3)在2L的恒容密闭容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图Ⅰ。
①温度为T1时,能作为该反应达到平衡的标志的有
A.气体体积保持不变
B.容器压强保持不变
C.平衡常数K保持不变
D.气体颜色保持不变
E.v(ClNO)=v(NO)
F.NO与ClNO的物质的量比值保持不变
②反应开始到10min时,Cl2的平均反应速率v(Cl2)=
③温度为T2时,10min时反应已经达到平衡,该反应的平衡常数K=
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO(g)的体积分数φ随[n(NO)/n(Cl2)]的变化如图Ⅱ,则A、B、C三个状态中,NO的转化率最小的是
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【推荐2】工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。
①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=___ 。
②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的总转化率α(H2O)=___ 。
(2)合成塔中发生反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1___ 573K(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:4NH3+5O24NO+6H2O △H=-905kJ·mol-1,不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时,NO产率下降的可能原因___ 。
(4)吸收塔中反应为:3NO2+H2O2HNO3+NO。从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是___ 。
(5)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:___ 。
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。
①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=
②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的总转化率α(H2O)=
(2)合成塔中发生反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1
T/K | T1 | 573 | T2 |
K | 1.00×107 | 2.45×105 | 1.88×103 |
(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:4NH3+5O24NO+6H2O △H=-905kJ·mol-1,不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时,NO产率下降的可能原因
(4)吸收塔中反应为:3NO2+H2O2HNO3+NO。从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是
(5)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:
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【推荐3】化学链燃烧技术的基本原理是将传统燃料与空气接触反应的燃烧借助载氧剂(如Fe2O3,FeO等)的作用分解为几个气固反应,燃料与空气无须接触,由载氧剂将空气中的氧气传递给燃料。回答下列问题:
(1)用FeO作载氧剂,部分反应的lgKp与温度的关系如图所示。[已知:平衡常数Kp是用平衡分压代替平衡浓度(平衡分压=总压×物质的量分数)]
①图中涉及的反应中,属于吸热反应的是反应_______ (填字母)。
②R点对应温度下,向某恒容密闭容器中通入1molCO,并加入足量的FeO,只发生反应CO(g)+FeO(s)⇌CO2(g)+Fe(s),则CO的平衡转化率为_______ 。
(2)在T℃下,向某恒容密闭容器中加入2molCH4(g)和8molFeO(s)进行反应:CH4(g)+4FeO(s)⇌4Fe(s)+2H2O(g)+CO2(g)。反应起始时压强为p0,达到平衡状态时,容器的气体压强是起始压强的2倍。
①T℃下,该反应的Kp=_______ 。
②若起始时向该容器中加入1molCH4(g),4molFeO(s),1molH2O(g),0.5molCO2(g),此时反应向_______ (填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
(3)一种微胶囊吸收剂,将煤燃烧排放的CO2以安全、高效的方式处理掉,胶囊内部充有Na2CO3溶液,其原理如图所示。
①这种微胶囊吸收CO2的原理是_______ (用离子方程式表示)。
②在吸收过程中当n(CO2):n(Na2CO3)=1:3时,溶液中_____ c(HCO)(填“>”、“<”或“=”)。
③将解吸后的CO2催化加氢可制取乙烯。
已知:C2H4(g)+O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)∆H1=-1323kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=H2O(g)∆H2=-483.6kJ/mol
2CO(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)∆H3=____
(1)用FeO作载氧剂,部分反应的lgKp与温度的关系如图所示。[已知:平衡常数Kp是用平衡分压代替平衡浓度(平衡分压=总压×物质的量分数)]
①图中涉及的反应中,属于吸热反应的是反应
②R点对应温度下,向某恒容密闭容器中通入1molCO,并加入足量的FeO,只发生反应CO(g)+FeO(s)⇌CO2(g)+Fe(s),则CO的平衡转化率为
(2)在T℃下,向某恒容密闭容器中加入2molCH4(g)和8molFeO(s)进行反应:CH4(g)+4FeO(s)⇌4Fe(s)+2H2O(g)+CO2(g)。反应起始时压强为p0,达到平衡状态时,容器的气体压强是起始压强的2倍。
①T℃下,该反应的Kp=
②若起始时向该容器中加入1molCH4(g),4molFeO(s),1molH2O(g),0.5molCO2(g),此时反应向
(3)一种微胶囊吸收剂,将煤燃烧排放的CO2以安全、高效的方式处理掉,胶囊内部充有Na2CO3溶液,其原理如图所示。
①这种微胶囊吸收CO2的原理是
②在吸收过程中当n(CO2):n(Na2CO3)=1:3时,溶液中
③将解吸后的CO2催化加氢可制取乙烯。
已知:C2H4(g)+O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)∆H1=-1323kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=H2O(g)∆H2=-483.6kJ/mol
2CO(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)∆H3=
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