环氧乙烷是高效消毒剂,可用于口罩等医用品消毒,工业常用乙烯氧化法生产。
主反应:2CH2=CH2(g) + O2(g)2 (g) △H1=-209.8 kJ/mol
副反应:CH2=CH2(g) + 3O2(g)=2CO2(g)+ 2H2O(g) △H2=-1323.0 kJ/mol
回答下列问题:
(1) C2H4的燃烧热△H=-1411.0 kJ/mol,则环氧乙烷(g)的燃烧热△H=_______ 。
(2)以下既能加快反应速率又能提高环氧乙烷产率的方法有的_______ (填标号)。
A.降低温度 B.向容器中充入N2使压强增大
C.采用改性的催化剂 D.用空气替代氧气
(3)已知:(g)+HCl(g)(l),合成过程中的温度与氯乙醇的平衡产率关系如图a,30℃下原料投料比与氯乙醇的平衡产率关系如图b。
反应随温度升高平衡产率降低的可能原因为_______ ;其它条件不变时,降低环氧乙烷与HCl的投料比,环氧乙烷的平衡转化率将_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)环氧乙烷经水解可得到乙二醇。乙二醇 易溶于水的原因为_______ ;写出乙二醇—氧气碱性燃料电池的负极电极反应式:_______ 。
主反应:2CH2=CH2(g) + O2(g)2 (g) △H1=-209.8 kJ/mol
副反应:CH2=CH2(g) + 3O2(g)=2CO2(g)+ 2H2O(g) △H2=-1323.0 kJ/mol
回答下列问题:
(1) C2H4的燃烧热△H=-1411.0 kJ/mol,则环氧乙烷(g)的燃烧热△H=
(2)以下既能加快反应速率又能提高环氧乙烷产率的方法有的
A.降低温度 B.向容器中充入N2使压强增大
C.采用改性的催化剂 D.用空气替代氧气
(3)已知:(g)+HCl(g)(l),合成过程中的温度与氯乙醇的平衡产率关系如图a,30℃下原料投料比与氯乙醇的平衡产率关系如图b。
反应随温度升高平衡产率降低的可能原因为
(4)环氧乙烷经水解可得到乙二醇。乙二醇 易溶于水的原因为
更新时间:2021-01-25 13:16:09
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐1】Ⅰ、用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是________________ 。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是________________ 。
(3)如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量________________ (填“相等、不相等”),所求中和热___________ (填“相等、不相等”)。
(4)用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验, 测得的中和热的数值会________________ 。(填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。
Ⅱ、(1)下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:__________________________ 。
(2)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知:C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1
根据盖斯定律,计算298K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的焓变:△H=___________ 。
(3)1.3gC2H2完全燃烧生成液态水和CO2,放出62kJ热量,写出C2H2燃烧的热化学方程式:_______________________________________________ 。
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是
(3)如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量
(4)用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验, 测得的中和热的数值会
Ⅱ、(1)下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:
(2)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知:C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1
根据盖斯定律,计算298K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的焓变:△H=
(3)1.3gC2H2完全燃烧生成液态水和CO2,放出62kJ热量,写出C2H2燃烧的热化学方程式:
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】CO和H2在工业上常作为重要的化工原料,其混合气称为合成气。工业上CH4—H2O催化重整是目前大规模制取合成气的重要方法,其原理为:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ∆H1=+210 kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ∆H2=﹣41 kJ/mol
(1)CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g) ∆H3=____ kJ/mol。
(2)反应Ⅰ达到平衡的标志是_____ 。
A.恒温恒容情况下,压强不再改变 B.v正(CO)=3v逆(H2)
C.平均相对分子质量不再改变 D.恒温恒容情况下,气体密度不再改变
(3)若容器容积不变,不考虑反应Ⅰ,对反应Ⅱ下列措施可增加CO转化率的是____ 。
A.升高温度 B.将CO2从体系分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.按原投料比加倍投料
(4)将1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)加入恒温恒压的密闭容器中(温度298 K、压强100 kPa),发生反应Ⅰ,不考虑反应Ⅱ的发生,该反应中,正反应速率v正=k正×p(CH4)×p(H2O),逆反应速率v逆=k逆×p(CO)×p3(H2),其中k正、k逆为速率常数,p为分压(分压=总压×物质的量分数),则该反应的压强平衡常数Kp=___ (以k正、k逆表示)。若该条件下k正=4.4×104kPa-1·s-1,当CH4分解20%时,v正=__ kPa·s-1(保留两位有效数字)。
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ∆H1=+210 kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ∆H2=﹣41 kJ/mol
(1)CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g) ∆H3=
(2)反应Ⅰ达到平衡的标志是
A.恒温恒容情况下,压强不再改变 B.v正(CO)=3v逆(H2)
C.平均相对分子质量不再改变 D.恒温恒容情况下,气体密度不再改变
(3)若容器容积不变,不考虑反应Ⅰ,对反应Ⅱ下列措施可增加CO转化率的是
A.升高温度 B.将CO2从体系分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.按原投料比加倍投料
(4)将1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)加入恒温恒压的密闭容器中(温度298 K、压强100 kPa),发生反应Ⅰ,不考虑反应Ⅱ的发生,该反应中,正反应速率v正=k正×p(CH4)×p(H2O),逆反应速率v逆=k逆×p(CO)×p3(H2),其中k正、k逆为速率常数,p为分压(分压=总压×物质的量分数),则该反应的压强平衡常数Kp=
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【推荐3】推动煤炭清洁高效利用是未来煤炭利用的发展方向,其中煤制天然气(主要成分甲烷)能对燃气资源有重要补充作用。
在催化剂作用下,其涉及的主要反应如下:
CO(g) +3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)△H1Ⅰ
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H2═-41.2 kJ∙mol−1Ⅱ
CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)△H3Ⅲ
其副反应(积碳反应)如下:
2CO(g)⇌CO2(g)+C(s) △H4═-172.0kJ•mol﹣1Ⅳ
CO2(g)+2H2(g)⇌2H2O(g)+C(s) △H5═-90.0kJ•mol﹣1Ⅴ
CO(g)+H2(g)⇌H2O(g)+C(s) △H6═-131.0kJ•mol﹣1Ⅵ
(1)荷兰埃因霍温大学学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在催化剂钴表面上反应Ⅰ的反应历程,如图所示,其中吸附在钴催化剂表面上的物种用*标注。
①该历程中最大能垒E正=_____ kJ∙mol−1,写出该步骤的化学方程式_____ 。
②△H3=_____ kJ∙mol−1。
(2)若原料气n(H2):n(CO)=3:1,且反应容器中只考虑主要反应。
①在催化剂作用下合成天然气,平衡时各组分的体积分数随温度、压强变化如图2、图3所示。根据图象分析,反应Ⅰ在_____ 温(填“高”或“低”)、_____ 压(填“高“或“低”)条件下有利于反应进行。
②T2℃,0.1MPa恒压条件条件下,平衡时反应体系平衡组成如表所示。
该条件下CO的总转化率表达式α=_____ 。Kp、Kx分别是以分压、物质的量分数表示的平衡常数,反应Ⅰ的Kx=_____ 。(以Kp和p总表示)
(3)若反应容器中考虑主、副反应。维持p总=0.1MPa恒定,平衡时CO转化率和积碳的选择性(积碳的选择性=×100%)随温度和进料气中水蒸气量的变化如图4和图5所示。其中n(H2):n(CO):n(H2O)=3:1:X,代表原料气中H2、CO和H2O三者的物质的量之比,X为一变量,下列说法正确的是_____ 。
A图4中,随着X的增大,CO转化率略有降低,可能原因是反应式Ⅰ中H2O为生成物,增加水蒸气的量会促使平衡向逆反应方向移动
B图5中,X较低时,在800~850℃积碳选择性减小的原因可能是副反应为放热反应,温度较高,积碳反应平衡逆向移动
C图5中,X较高时,在550~800℃积碳选择性较低的主要原因是水蒸气的稀释作用使积碳反应速率减小
D总体上说,X较高,温度低于450℃利于降低积碳,减少积碳对催化剂的影响
(4)生物电化学系统还原CO2是另一种产生甲烷的方法,装置如图所示,请写出电解时阴极的电极反应式_____ 。
在催化剂作用下,其涉及的主要反应如下:
CO(g) +3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)△H1Ⅰ
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H2═-41.2 kJ∙mol−1Ⅱ
CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)△H3Ⅲ
其副反应(积碳反应)如下:
2CO(g)⇌CO2(g)+C(s) △H4═-172.0kJ•mol﹣1Ⅳ
CO2(g)+2H2(g)⇌2H2O(g)+C(s) △H5═-90.0kJ•mol﹣1Ⅴ
CO(g)+H2(g)⇌H2O(g)+C(s) △H6═-131.0kJ•mol﹣1Ⅵ
(1)荷兰埃因霍温大学学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在催化剂钴表面上反应Ⅰ的反应历程,如图所示,其中吸附在钴催化剂表面上的物种用*标注。
①该历程中最大能垒E正=
②△H3=
(2)若原料气n(H2):n(CO)=3:1,且反应容器中只考虑主要反应。
①在催化剂作用下合成天然气,平衡时各组分的体积分数随温度、压强变化如图2、图3所示。根据图象分析,反应Ⅰ在
②T2℃,0.1MPa恒压条件条件下,平衡时反应体系平衡组成如表所示。
组分 | CH4 | H2O | H2 | CO2 | CO |
体积分数x | a | b | c | d | e |
(3)若反应容器中考虑主、副反应。维持p总=0.1MPa恒定,平衡时CO转化率和积碳的选择性(积碳的选择性=×100%)随温度和进料气中水蒸气量的变化如图4和图5所示。其中n(H2):n(CO):n(H2O)=3:1:X,代表原料气中H2、CO和H2O三者的物质的量之比,X为一变量,下列说法正确的是
A图4中,随着X的增大,CO转化率略有降低,可能原因是反应式Ⅰ中H2O为生成物,增加水蒸气的量会促使平衡向逆反应方向移动
B图5中,X较低时,在800~850℃积碳选择性减小的原因可能是副反应为放热反应,温度较高,积碳反应平衡逆向移动
C图5中,X较高时,在550~800℃积碳选择性较低的主要原因是水蒸气的稀释作用使积碳反应速率减小
D总体上说,X较高,温度低于450℃利于降低积碳,减少积碳对催化剂的影响
(4)生物电化学系统还原CO2是另一种产生甲烷的方法,装置如图所示,请写出电解时阴极的电极反应式
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【推荐1】氨氮(NH3、NH4+等)是一种重要污染物,可利用合适的氧化剂氧化去除。
(1)氯气与水反应产生的HClO可去除废水中含有的NH3。
已知:NH3(aq)+HClO(aq)=NH2Cl(aq)+H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
2NH2Cl(aq)+HClO(aq)=N2(g)+H2O(l)+3H+(aq)+3Cl-(aq) ΔH=b kJ·mol-1
则反应2NH3(aq)+3HClO(aq)=N2(g)+3H2O(l)+3H+(aq)+3Cl-(aq)的ΔH=________ kJ·mol-1。
(2)在酸性废水中加入NaCl进行电解,阳极产生的HClO可氧化氨氮。电解过程中,废水中初始Cl-浓度对氨氮去除速率及能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响如图所示。
①写出电解时阳极的电极反应式:________________ 。
②当Cl-浓度减小时,氨氮去除速率下降,能耗却增加的原因是____________________________ 。
③保持加入NaCl的量不变,当废水的pH低于4时,氨氮去除速率也会降低的原因是____________________________ 。
(3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效氧化剂,可用于氨氮处理。K2FeO4在干燥空气中和强碱性溶液中能稳定存在。氧化剂的氧化性受溶液中的H+浓度影响较大。
①碱性条件下K2FeO4可将水中的NH3转化为N2除去,该反应的离子方程式为________________________________ 。
②用K2FeO4氧化含氨氮废水,其他条件相同时,废水pH对氧化氨氮去除率及氧化时间的影响如图所示。当pH小于9时,随着pH的增大,氨氮去除率增大、氧化时间明显增长的原因是_________________ 。
(1)氯气与水反应产生的HClO可去除废水中含有的NH3。
已知:NH3(aq)+HClO(aq)=NH2Cl(aq)+H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
2NH2Cl(aq)+HClO(aq)=N2(g)+H2O(l)+3H+(aq)+3Cl-(aq) ΔH=b kJ·mol-1
则反应2NH3(aq)+3HClO(aq)=N2(g)+3H2O(l)+3H+(aq)+3Cl-(aq)的ΔH=
(2)在酸性废水中加入NaCl进行电解,阳极产生的HClO可氧化氨氮。电解过程中,废水中初始Cl-浓度对氨氮去除速率及能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响如图所示。
①写出电解时阳极的电极反应式:
②当Cl-浓度减小时,氨氮去除速率下降,能耗却增加的原因是
③保持加入NaCl的量不变,当废水的pH低于4时,氨氮去除速率也会降低的原因是
(3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效氧化剂,可用于氨氮处理。K2FeO4在干燥空气中和强碱性溶液中能稳定存在。氧化剂的氧化性受溶液中的H+浓度影响较大。
①碱性条件下K2FeO4可将水中的NH3转化为N2除去,该反应的离子方程式为
②用K2FeO4氧化含氨氮废水,其他条件相同时,废水pH对氧化氨氮去除率及氧化时间的影响如图所示。当pH小于9时,随着pH的增大,氨氮去除率增大、氧化时间明显增长的原因是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】氨作为重要化工原料,被大量应用于工业生产。氨在不同催化剂条件下可发生下列两个反应:
反应I:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.0kJ·molˉ1
反应II:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1266.6kJ·molˉ1
(1)写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式:_______ 。
(2)反应I在容积固定的密闭容器中进行,容器内部分物质的物质的量浓度如下表:
①反应从开始到第2min时,v(H2O)=_______ 。
②在第3min时,改变的反应条件可能是_______ (填选项字母)。
A.使用催化剂 B.臧小压强 C.升高温度 D.增加O2的浓度
③该反应达到平衡状态的标志是_______ (填选项字母)。
A.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度不再变化
B.单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol NH3
C.百分含量w(NH3)=w(NO)
D.反应速率v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6
(3)①若在容积为2L的密闭容器中充入8mol NH3(g)和6mol O2(g),发生反应II。保持其他条件不变,在相同时间内测得c(N2)与温度的关系如图所示。则T1℃下,NH3的平衡转化率为_______ 。
②图中a、c两点对应的容器内部压强Pa_______ Pc(填“>”、“<”或“=”)
(4)氨气可用于生成硝酸铵化肥。25℃时,已知NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,则硝酸铵在此温度下发生水解反应的平衡常数Kh=_______ 。
反应I:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.0kJ·molˉ1
反应II:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1266.6kJ·molˉ1
(1)写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式:
(2)反应I在容积固定的密闭容器中进行,容器内部分物质的物质的量浓度如下表:
时间浓度 | c(NH3)/mol/Ll | c((O2)/mol/L | c(NO)/mol/L |
第0min | 0.8 | 1.6 | 0 |
第2min | 0.3 | 0.975 | 0.5 |
第3min | 0.3 | 0.975 | 0.5 |
第4min | 0.7 | 1.475 | 0.1 |
①反应从开始到第2min时,v(H2O)=
②在第3min时,改变的反应条件可能是
A.使用催化剂 B.臧小压强 C.升高温度 D.增加O2的浓度
③该反应达到平衡状态的标志是
A.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度不再变化
B.单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol NH3
C.百分含量w(NH3)=w(NO)
D.反应速率v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6
(3)①若在容积为2L的密闭容器中充入8mol NH3(g)和6mol O2(g),发生反应II。保持其他条件不变,在相同时间内测得c(N2)与温度的关系如图所示。则T1℃下,NH3的平衡转化率为
②图中a、c两点对应的容器内部压强Pa
(4)氨气可用于生成硝酸铵化肥。25℃时,已知NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,则硝酸铵在此温度下发生水解反应的平衡常数Kh=
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解答题-工业流程题
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适中
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解题方法
【推荐3】以、工业(纯度为)为原料,低温提纯制备高纯,其主要实验流程如下:
已知:①无水升华温度约170℃,在空气中会吸水部分水解。
②(三氯氧钒)熔点约78℃,沸点约127℃,易水解生成。
③易溶于碱生成(偏钒酸盐),溶于强酸生成(氧基钒离子)。
(1)“氯化”产物为和,装置如图所示。
①向反应装置中不断通入氩气的目的是_______ ;
②反应温度采用160℃左右的原因是_______ 。
(2)“沉钒”时控制温度为35℃、pH约为1,转化为(多钒酸铵),其离子方程式为。“煅烧”时为避免生成的将产物还原,需采取的措施是_______ 。
(3)氨解沉钒时也可将与氨水作用,生成(为避免反应过于剧烈,需先将一定量溶解于水中配制成钒溶液)。沉钒率与钒溶液浓度、氨解温度的关系分别如图2(横坐标:钒溶液浓度、纵坐标:沉钒率)、图3(横坐标:氨解温度、纵坐标:沉钒率)所示。
①钒溶液中会存在少量颗粒状沉淀,其可能成分为_______ (填化学式)。
②为确定较适宜的沉钒条件,请结合图曲线,补充完整“探究氨水浓度对沉钒率的影响”的实验方案_______ ,使用专用仪器测定并计算沉钒率。(实验中可供选择的试剂:的钒溶液、的钒溶液、的优级纯氨水、高纯水)
已知:①无水升华温度约170℃,在空气中会吸水部分水解。
②(三氯氧钒)熔点约78℃,沸点约127℃,易水解生成。
③易溶于碱生成(偏钒酸盐),溶于强酸生成(氧基钒离子)。
(1)“氯化”产物为和,装置如图所示。
①向反应装置中不断通入氩气的目的是
②反应温度采用160℃左右的原因是
(2)“沉钒”时控制温度为35℃、pH约为1,转化为(多钒酸铵),其离子方程式为。“煅烧”时为避免生成的将产物还原,需采取的措施是
(3)氨解沉钒时也可将与氨水作用,生成(为避免反应过于剧烈,需先将一定量溶解于水中配制成钒溶液)。沉钒率与钒溶液浓度、氨解温度的关系分别如图2(横坐标:钒溶液浓度、纵坐标:沉钒率)、图3(横坐标:氨解温度、纵坐标:沉钒率)所示。
①钒溶液中会存在少量颗粒状沉淀,其可能成分为
②为确定较适宜的沉钒条件,请结合图曲线,补充完整“探究氨水浓度对沉钒率的影响”的实验方案
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解答题-原理综合题
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名校
解题方法
【推荐1】2017年5月5日,中国首架按照国际标准研制,拥有自主知识产权的大型客机C-919在上海浦东机场首飞,科学家在实验室研究利用催化技术将飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。
(1)上述反应的熵变ΔS__ 0(填“>”“<”或“=”,下同),该反应能够自发进行,则反应的ΔH__ 0。
(2)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是__ (填字母代号,下同)
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
(3)一定温度下,将体积比为1∶2的NO、CO气体置于恒容密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是___ 。
A.体系压强保持不变
B.混合气体颜色保持不变
C.N2和CO2的物质的量之比保持不变
D.每生成1molN2的同时生成2molNO
(4)已知上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图所示。工业上催化装置比较适合的温度和压强是__ 。
A.400K;3MPa B.400K;1.5MPa C.400K;1MPa D.500K;1MPa
(1)上述反应的熵变ΔS
(2)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
(3)一定温度下,将体积比为1∶2的NO、CO气体置于恒容密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是
A.体系压强保持不变
B.混合气体颜色保持不变
C.N2和CO2的物质的量之比保持不变
D.每生成1molN2的同时生成2molNO
(4)已知上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图所示。工业上催化装置比较适合的温度和压强是
A.400K;3MPa B.400K;1.5MPa C.400K;1MPa D.500K;1MPa
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解答题-原理综合题
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适中
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解题方法
【推荐2】下表所列数据是反应 在不同温度下的化学平衡常数。
(1)此反应的_______ 0,_______ 0。(填“>”、“=”或“<”)
(2)某温度下,将和充入的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得,则的转化率是_______ ,此时的温度是_______ 。
(3)要提高的转化率,可以采取的措施是_______ 。
a.升温 b.恒容充入 c.恒容充入
d.恒压充入惰性气体 e.分离出甲醇
(4)利用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于_______ 处。假设海水中溶质只有,写出此时总反应的离子方程式:_______ 。
②若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为_______ 。写出铁电极的电极反应式:_______ 。
温度/℃ | 250 | 300 | 350 |
平衡常数 | 2.04 | 0.27 | 0.012 |
(2)某温度下,将和充入的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得,则的转化率是
(3)要提高的转化率,可以采取的措施是
a.升温 b.恒容充入 c.恒容充入
d.恒压充入惰性气体 e.分离出甲醇
(4)利用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于
②若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为
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【推荐3】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
①该催化重整反应的ΔH=____ kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____ (填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
②某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为______ mol2·L−2。下列可判断该反应达到平衡的是_________ (填标号)。
A.单位时间内生成n mol的CH4,同时生成n mol的H2 B.v(CH4):v(CO)=1:2
C.容器中混合气体的密度不再发生变化 D.容器中的压强保持不变
(2)CO2可以被(NH4)2CO3溶液捕获,反应为(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,其关系如图1,则ΔH______ (填“>”、“=”或“<”)0。
图1 图2
(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式:________________________________ 。
电池的正极反应式:6O2+6e-=6O;6CO2+6O=3C2O42-+6O2
反应过程中O2的作用是_________________ 。
(4)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液c(HCO3-):c(CO32-) = 2∶1,溶液pH=________ 。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
①该催化重整反应的ΔH=
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
②某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为
A.单位时间内生成n mol的CH4,同时生成n mol的H2 B.v(CH4):v(CO)=1:2
C.容器中混合气体的密度不再发生变化 D.容器中的压强保持不变
(2)CO2可以被(NH4)2CO3溶液捕获,反应为(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,其关系如图1,则ΔH
图1 图2
(3)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式:
电池的正极反应式:6O2+6e-=6O;6CO2+6O=3C2O42-+6O2
反应过程中O2的作用是
(4)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液c(HCO3-):c(CO32-) = 2∶1,溶液pH=
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【推荐1】2020年9月22日,国家主席习近平在第75届联合国大会上宣布:中国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,2060年前实现“碳中和”。为达成这一目标,一方面要减少碳排放,另一方面要尽量吸收不可避免的碳排放。
(1)以为催化剂的光热化学循环分解反应为吸收“碳排放”提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示:
①上述过程中,能量的变化形式是由___________ 转化为___________ 。
②根据数据计算,标准状况下22.4L分解生成和需要___________ (填“吸收”或“放出”)___________ 的能量。
(2)分解产生的和可以作为燃料电池的原料。如图为燃料电池的构造示意图,根据电子运动方向,可知氧气从___________ 口通入(填“a”或“b”),X极为电池的___________ (填“正”或“负”)极,向___________ 极移动(填“X”或“Y”)。
(1)以为催化剂的光热化学循环分解反应为吸收“碳排放”提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示:
①上述过程中,能量的变化形式是由
②根据数据计算,标准状况下22.4L分解生成和需要
(2)分解产生的和可以作为燃料电池的原料。如图为燃料电池的构造示意图,根据电子运动方向,可知氧气从
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【推荐2】CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题。
(1)CO2与CH4经催化重整制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
则该反应的△H=__________ 。
(2)利用CO2可制取甲醇,其反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在恒温恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
从反应开始到达平衡这段时间,(H2)=___________ ;该温度下的化学平衡常数数值=__________ (保留三位有效数字)。
(3)一定条件下,将工业排放的CO2通过灼热焦炭层可以合成气体燃料CO,发生反应CO2(g)+C(s)2CO(g),实验测知用不同物质表示的正、逆反应速率符合如下公式:正(CO2)=k正·C(CO2),逆(CO)=k逆·C2(CO),则该反应的化学平衡常数K与k正、k逆之间的关系式为_____________ 。
(4)工业上产生的CO2还可以用NaOH溶液捕获。常温下,如果实验测得捕获CO2后溶液中c(HCO):c(CO)=2:1,则此时溶液的pH=_______ (已知常温下,H2CO3的Ka1=4.0×10-7;Ka2=5.0×10-11)。
(5)一种和CO2相关的熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示,则该电池的负极电极反应式为_____________ 。
(1)CO2与CH4经催化重整制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C-H | C=O | H-H | CO(CO) |
键能(kJ/mol) | 413 | 745 | 436 | 1075 |
则该反应的△H=
(2)利用CO2可制取甲醇,其反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在恒温恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
从反应开始到达平衡这段时间,(H2)=
(3)一定条件下,将工业排放的CO2通过灼热焦炭层可以合成气体燃料CO,发生反应CO2(g)+C(s)2CO(g),实验测知用不同物质表示的正、逆反应速率符合如下公式:正(CO2)=k正·C(CO2),逆(CO)=k逆·C2(CO),则该反应的化学平衡常数K与k正、k逆之间的关系式为
(4)工业上产生的CO2还可以用NaOH溶液捕获。常温下,如果实验测得捕获CO2后溶液中c(HCO):c(CO)=2:1,则此时溶液的pH=
(5)一种和CO2相关的熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示,则该电池的负极电极反应式为
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【推荐3】能源是现代文明的原动力,通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化,从而开辟新能源和提高能源的利用率.
(1)氢气在O2中燃烧的反应是______ 热反应(填“放”或“吸”),这是由于反应物的总能量______ 生成物的总能量(填“大于”、“小于”或“等于”,下同);
(2)从化学反应的本质角度来看,氢气的燃烧是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量______ 形成产物的化学键放出的总能量。已知破坏1mol H-H键、1mol O=O键、1mol H-O键时分别需要吸收a kJ、b kJ、c kJ的能量。则2mol H2(g)和1mol O2(g)转化为2mol H2O(g)时放出的热量为
____________________ kJ。
(3)通过氢气的燃烧反应,可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能,如果将该氧化还原反应设计成原电池装置,就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能,下图就是能够实现该转化的装置(其中电解质溶液为KOH溶液),被称为氢氧燃料电池.该电池的正极是___ (填a或b),负极反应式为______________ 。
(4)若将右图中的氢氧燃料电池用固体金属氧化物陶瓷作电解质(能够传导O2-),已知正极上发生的电极反应式为:O2+4e-===2O2-则负极上发生的电极反应式为________ ;电子从________ 极(填a或b)流出。
(1)氢气在O2中燃烧的反应是
(2)从化学反应的本质角度来看,氢气的燃烧是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量
(3)通过氢气的燃烧反应,可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能,如果将该氧化还原反应设计成原电池装置,就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能,下图就是能够实现该转化的装置(其中电解质溶液为KOH溶液),被称为氢氧燃料电池.该电池的正极是
(4)若将右图中的氢氧燃料电池用固体金属氧化物陶瓷作电解质(能够传导O2-),已知正极上发生的电极反应式为:O2+4e-===2O2-则负极上发生的电极反应式为
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