利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO进行处理,其反应方程式为: 2NO+2CO 2CO2+N2,为研究如何增大该反应的速率和提高转化率的问题,某研究小组在其他条件相同的条件下,使用同种、等量的催化剂进行了以下三组实验探究:实验数据记录如下表;实验中 CO 的浓度与时间的变化关系如下图(已知催化剂的比表面积是指单位质量的物质所具有的总面积)。
(1)若要得到温度与该反应的速率关系,则需对比___________ 组实验(填实验编号),表格数据中 a= ___________ ,实验结论是___________ 。
(2)进行实验Ⅱ和实验Ⅲ的目的是___________ ,得到的实验结论是 ___________ 。
(3)实验Ⅲ中,该反应前2s的平均反应速率为 v(CO)=___________ ,反应达平衡时NO的平衡转化率为___________ (保留三位有效数字),其平衡常数 K=___________ (只列出浓度计算表达式)。
(4)对比图中的 A 点与 B 点,你可以获取的结论是___________ 。
(5)从本实验探究数据综合分析,以上三组实验中,选择实验___________ (填编号)的反应条件更利于汽车尾气的处理。
编号 | t/℃ | c(NO)/mol·L-1 | c(CO)/mol·L-1 | 催化剂的比表面积/(m2·g-1) |
Ⅰ | 360 | 6.5×10-3 | a | 80.0 |
Ⅱ | 280 | b | 4.00×10-3 | 120 |
Ⅲ | 280 | 6.5×10-3 | 4.00×10-3 | 80.0 |
(1)若要得到温度与该反应的速率关系,则需对比
(2)进行实验Ⅱ和实验Ⅲ的目的是
(3)实验Ⅲ中,该反应前2s的平均反应速率为 v(CO)=
(4)对比图中的 A 点与 B 点,你可以获取的结论是
(5)从本实验探究数据综合分析,以上三组实验中,选择实验
更新时间:2021-01-28 16:14:53
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【推荐1】已知2A(g)+B(g)2C(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0),在一个有催化剂的固定容积的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,在500 ℃时充分反应达平衡后C的浓度为w mol·L-1,放出的热量为b kJ。请回答下列问题:
(1)a_____ b(填“>”“=”或“<”)。
(2)下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1____ T2(填“>”“=”或“<”)。
若在原来的容器中,只加入2 mol C,500 ℃时充分反应达平衡后,吸收的热量为c kJ,则C的浓度_____ (填“>”“=”或“<”)w mol·L-1,a、b、c之间的关系为_____ (用代数式表示)。
(3)在相同条件下,要想得到2a kJ热量,加入各物质的物质的量可能是_____ 。
A 4 mol A和2 mol B B 4 mol A、2 mol B和2 mol C
C 4 mol A和4 mol B D 6 mol A和4 mol B
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动,下列措施正确的是( )
A 及时分离出C气体 B 适当升高温度
C 增大B的浓度 D 选择高效催化剂
(5)若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入2 mol A和1 mol B,500 ℃时充分反应达平衡后,放出的热量为d kJ,则d____ b(填“>”“=”或“<”)
(6)在一定温度下,向一个容积可变的容器中,通入3 mol A和2 mol B及固体催化剂,使之反应,平衡时容器内气体物质的量为起始时的90%。保持同一反应温度,在相同容器中,若起始时通入4 mol A、3 mol B和2 mol C及固体催化剂,则平衡时A的百分含量______ (填“不变”“变大”“变小”或“无法确定”)。
(1)a
(2)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 | T2 | T3 |
K | 1.00×107 | 2.45×105 | 1.88×103 |
(3)在相同条件下,要想得到2a kJ热量,加入各物质的物质的量可能是
A 4 mol A和2 mol B B 4 mol A、2 mol B和2 mol C
C 4 mol A和4 mol B D 6 mol A和4 mol B
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动,下列措施正确的是
A 及时分离出C气体 B 适当升高温度
C 增大B的浓度 D 选择高效催化剂
(5)若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入2 mol A和1 mol B,500 ℃时充分反应达平衡后,放出的热量为d kJ,则d
(6)在一定温度下,向一个容积可变的容器中,通入3 mol A和2 mol B及固体催化剂,使之反应,平衡时容器内气体物质的量为起始时的90%。保持同一反应温度,在相同容器中,若起始时通入4 mol A、3 mol B和2 mol C及固体催化剂,则平衡时A的百分含量
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】碳氧化物的转化有重大用途,回答关于CO和的问题。
已知:
则的______ 用、、表示。
对于化学平衡,在不同温度下,CO的浓度与反应时间的关系如图所示,由图可得出如下规律:
随着温度升高,______ 、______
某温度下,将 和足量碳充入3L的恒容密闭容器中,发生如下反应:,达到平衡时测得为平衡常数,求平衡时的转化率___________ ?写出计算过程
已知:
则的
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随着温度升高,
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解答题-工业流程题
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(0.4)
名校
【推荐3】钇的常见化合价为+3价,我国蕴藏着丰富的硅铍钇矿,其主要成分为一种铍钇的硅酸盐(),工业上通过如图所示生产流程可获得氧化钇和氧化铍。
已知:①呈两性, ; 。
②25℃时,相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表:
(1)硅铍钇矿石()中铁元素的价态为_______ ,浸取时金属元素形成硫酸盐,则浸取后钇的产物为_______ (填化学式)。
(2)矿渣的成分为,酸化过程必须在较高温度下进行,若温度低会导致浸取率低,其原因是_______ ,图为硫酸钇和硫酸铍的溶解度随温度变化的曲线,浸取时最佳温度范围为_______ (填序号)。
A.10~20℃ B.20~30℃ C.40~50℃ D.80~100℃
(3)加入双氧水并同时调节pH除去铁,采取适当加热有利于铁的除去,其原因除了加快氧化速率,另一个原因是_______ 。
(4)除铁时需要控制pH范围是_______ ,通过计算说明沉铍时选择用氨水作为沉淀剂,而不选用NaOH溶液的原因是_______ 。
(5)草酸钇煅烧发生分解反应,产物中有两种气体,化学方程式为_______ 。
已知:①呈两性, ; 。
②25℃时,相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表:
离子 | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
2.1 | 3.1 | |
6.2 | 8.4 |
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【推荐1】三氧化二铬是重要的有机反应催化剂,一种利用铬酸钾粗品制备的流程示意图如下。
已知:Ⅰ.粗品中含有、等杂质
Ⅱ.
Ⅲ.易溶于水,难溶于水
(1)净化除杂
向粗品中加入溶液,生成沉淀以除去、。反应的离子方程式是_______ 。
(2)制备
①向净化液中通入过量的可制得。反应的化学方程式是_______ 。
②电解净化液也可制得,装置示意图如图。
ⅰ.阴极室中获得的产品有和_______ 。
ⅱ.结合化学用语说明制备的原理:_______ 。
ⅲ.取某溶液稀释至,移取稀释液于锥形瓶中,加入过量的溶液,滴加2~3滴酚酞溶液,用溶液滴定至终点,消耗溶液的体积为。则溶液的物质的量浓度为_______ 。
(3)制备
在热压反应釜中,将蔗糖与的混合溶液加热至120℃,可获得,同时生成、。若生成,理论上消耗蔗糖的物质的量至少是_______ mol。
(4)应用
催化丙烷脱氢生成丙炔,过程中会发生副反应形成积炭。
①该脱氢反应的两种可能的反应过程a、b如图所示。
ⅰ.相同条件下,反应速率更快的是_______ (填“a”或“b”)。
ⅱ.该脱氢反应的焓变的计算式为_______ 。
②温度升高到一定程度时,相同时间内,丙炔的产量降低,原因是_______ (答1个)。
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ⅲ.取某溶液稀释至,移取稀释液于锥形瓶中,加入过量的溶液,滴加2~3滴酚酞溶液,用溶液滴定至终点,消耗溶液的体积为。则溶液的物质的量浓度为
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ⅰ.相同条件下,反应速率更快的是
ⅱ.该脱氢反应的焓变的计算式为
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【推荐2】以天然气为原料合成氨是现代合成氨工业发展的方向与趋势
(一)天然气与氮气为原料,以固态质子交换膜为电解质,在低温常压下通过电解原理制备氨气如图所示:
写出在阴极表面发生的电极反应式:_____________ 。
(二)天然气为原料合成氨技术简易流程如下:
一段转化主要发生的反应如下:
①CH4(g) +H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH1 = 206 kJ·molˉ1
②CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ΔH2 = -41 kJ·molˉ1
二段转化主要发生的反应如下:
③2CH4(g)+ O2(g) 2CO(g)+4H2(g) ΔH3 = -71.2 kJ·molˉ1
④2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) ΔH4 = -282 kJ·molˉ1
(1)已知CO中不含C=O,H-H的键能为436 kJ·molˉ1,H-O的键能为463 kJ·molˉ1,C-H的键能为414 kJ·molˉ1,试计算C=O的键能_________ 。
(2)实验室模拟一段转化过程,在800oC下,向体积为1L的恒容密闭反应器中,充入1mol的CH4与1mol的H2O,达到平衡时CH4的转化率为40%,n(H2)为1.4mol,请计算反应②的平衡常数_________ 。
(3)下列说法正确的是_________ 。
A.合成氨过程实际选择的温度约为700℃,温度过高或过低都会降低氨气平衡产率
B.上述工业流程中压缩既能提高反应速率又能提高合成氨的产率
C.二段转化释放的热量可为一段转化提供热源,实现能量充分利用
D.二段转化过程中,需严格控制空气的进气量,否则会破坏合成气中的氢氮比
(4)已知催化合成氨中催化剂的活性与催化剂的负载量、催化剂的比表面积和催化反应温度等因素有关,如图所示:
①实验表明相同温度下,负载量5%催化剂活性最好,分析负载量9%与负载量1%时,催化剂活性均下降的可能原因是________ 。
②在上图中用虚线作出负载量为3%的催化剂活性变化曲线_______ 。
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一段转化主要发生的反应如下:
①CH4(g) +H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH1 = 206 kJ·molˉ1
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二段转化主要发生的反应如下:
③2CH4(g)+ O2(g) 2CO(g)+4H2(g) ΔH3 = -71.2 kJ·molˉ1
④2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) ΔH4 = -282 kJ·molˉ1
(1)已知CO中不含C=O,H-H的键能为436 kJ·molˉ1,H-O的键能为463 kJ·molˉ1,C-H的键能为414 kJ·molˉ1,试计算C=O的键能
(2)实验室模拟一段转化过程,在800oC下,向体积为1L的恒容密闭反应器中,充入1mol的CH4与1mol的H2O,达到平衡时CH4的转化率为40%,n(H2)为1.4mol,请计算反应②的平衡常数
(3)下列说法正确的是
A.合成氨过程实际选择的温度约为700℃,温度过高或过低都会降低氨气平衡产率
B.上述工业流程中压缩既能提高反应速率又能提高合成氨的产率
C.二段转化释放的热量可为一段转化提供热源,实现能量充分利用
D.二段转化过程中,需严格控制空气的进气量,否则会破坏合成气中的氢氮比
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①实验表明相同温度下,负载量5%催化剂活性最好,分析负载量9%与负载量1%时,催化剂活性均下降的可能原因是
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
【推荐3】某小组探究Cu与反应,发现有趣的现象。室温下,的稀硝酸(溶液A)遇铜片短时间内无明显变化,一段时间后才有少量气泡产生,而溶液B(见图)遇铜片立即产生气泡。
回答下列问题:
(1)探究溶液B遇铜片立即发生反应的原因。
①假设1:_____________ 对该反应有催化作用。
实验验证:向溶液A中加入少量硝酸铜,溶液呈浅蓝色,放入铜片,没有明显变化。
结论:假设1不成立。
②假设2:对该反应有催化作用。
方案Ⅰ:向盛有铜片的溶液A中通入少量,铜片表面立即产生气泡,反应持续进行。有同学认为应补充对比实验:向盛有铜片的溶液A中加入几滴的硝酸,没有明显变化。补充该实验的目的是_____________ 。
方案Ⅱ:向溶液B中通入氮气数分钟得溶液C。相同条件下,铜片与A、B、C三份溶液的反应速率:,该实验能够证明假设2成立的理由是_________________ 。
③查阅资料:溶于水可以生成和___________________ 。
向盛有铜片的溶液A中加入,铜片上立即产生气泡,实验证明对该反应也有催化作用。
结论:和均对Cu与的反应有催化作用。
(2)试从结构角度解释在金属表面得电子的能力强于的原因________________ 。
(3)Cu与稀硝酸反应中参与的可能催化过程如下。将ii补充完整。
i.
ii.______________________
iii.
(4)探究的性质。
将一定质量的放在坩埚中加热,在不同温度阶段进行质量分析,当温度升至时,剩余固体质量变为原来的,则剩余固体的化学式可能为______________ 。
回答下列问题:
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结论:假设1不成立。
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方案Ⅰ:向盛有铜片的溶液A中通入少量,铜片表面立即产生气泡,反应持续进行。有同学认为应补充对比实验:向盛有铜片的溶液A中加入几滴的硝酸,没有明显变化。补充该实验的目的是
方案Ⅱ:向溶液B中通入氮气数分钟得溶液C。相同条件下,铜片与A、B、C三份溶液的反应速率:,该实验能够证明假设2成立的理由是
③查阅资料:溶于水可以生成和
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(2)试从结构角度解释在金属表面得电子的能力强于的原因
(3)Cu与稀硝酸反应中参与的可能催化过程如下。将ii补充完整。
i.
ii.
iii.
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将一定质量的放在坩埚中加热,在不同温度阶段进行质量分析,当温度升至时,剩余固体质量变为原来的,则剩余固体的化学式可能为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】I.反应2X(g)⇌Y(g)+Z(g)在不同条件下进行3组实验,Y、Z的起始浓度为0,反应物X的浓度随反应时间的变化曲线如图所示。
回答下列问题。
(1)实验①中0∼10min内,用Z表示的平均化学反应速率为___________ 。
(2)该反应的ΔH___________ 0(填“”或“”)。
(3)若实验①、②相比较,实验②只改变了一个条件,则实验②改变的条件为___________ 。
(4)下列条件既能加快反应速率又能使平衡正向移动的是___________ (填序号)。
a.缩小容器体积 b.再充入1molY c.升高温度 d.使用催化剂
(5)820℃时,该反应的平衡常数K=___________ 。
II.工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
(6)如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
①由表中数据判断该反应的∆H___________ 0(填“>”、“=”或“<”);
②在250℃,将2mol CO、4mol H2和2molCH3OH充入2L的密闭容器中,此时化学反应向___________ 方向移动(填“正反应方向”,“逆反应方向”或“平衡”)。
(7)要提高CO的转化率,可以采取的措施是(填字母序号)___________ 。
a.增加CO的浓度 b.加入H2 c.分离出甲醇 d. 加入催化剂 e.加入惰性气体 f.升温
III.密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)⇌2C(g) ΔH<0,根据下列速率-时间图像,回答下列问题:
(8)产物C的体积分数最大的时间段是___________ ;
(9)反应速率最大的时间段是___________ 。
回答下列问题。
(1)实验①中0∼10min内,用Z表示的平均化学反应速率为
(2)该反应的ΔH
(3)若实验①、②相比较,实验②只改变了一个条件,则实验②改变的条件为
(4)下列条件既能加快反应速率又能使平衡正向移动的是
a.缩小容器体积 b.再充入1molY c.升高温度 d.使用催化剂
(5)820℃时,该反应的平衡常数K=
II.工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
(6)如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度℃ | 250 | 300 | 350 |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
②在250℃,将2mol CO、4mol H2和2molCH3OH充入2L的密闭容器中,此时化学反应向
(7)要提高CO的转化率,可以采取的措施是(填字母序号)
a.增加CO的浓度 b.加入H2 c.分离出甲醇 d. 加入催化剂 e.加入惰性气体 f.升温
III.密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)⇌2C(g) ΔH<0,根据下列速率-时间图像,回答下列问题:
(8)产物C的体积分数最大的时间段是
(9)反应速率最大的时间段是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】将甲烷转化为既可作为液体燃料又可用作化工基本原料的甲醇,具有广泛的应用前景以及重要的经济价值和社会意义。甲烷部分氧化反应主要有气固相催化氧化、液相催化氧化等。回答下列问题:
(1)科研人员对O2直接将CH4氧化为甲醇的气固相催化体系进行了多年探索,在密闭容器中充入2molCH4和1molO2,在不同条件下发生反应:2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g),平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示,根据图象填空。
①p1_______ p2(选填“>”、“<”或“=”),该反应的△H_______ 0(选填“>”或“<”)。
②A、B、C点对应的化学反应速率由大到小的顺序为_______ 。[用v(A)、v(B)、v(C)表示]
③若A点,n(CH3OH)=1mol,总压强为2.5MPa,则T0时A点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=_______ 。
(2)CH4在102%发烟硫酸溶剂中以配合物Pt(bpym)Cl2为催化剂的气液相催化体系,能达到较大的CH4转化率及选择性,原理为:CH4先转化为CH3OSO3H(CH4+H2SO4+SO3CH3OSO3H+H2SO4+SO2),SO2再与O2生成H2SO4,CH3OSO3H再水解生成甲醇,写出该水解反应的方程式:_______ 。Pt(bpym)Cl2成本昂贵,HgSO4也可以作为该反应的催化剂,且催化活性及稳定性较好,HgSO4的突出缺点是_______ 。
(3)Osadchi等合成了Fe/MIL-53催化剂,并用于H2O2催化氧化甲烷合成甲醇的研究(CH4+H2O2CH3OH+H2O),反应历程如图所示,其中催化剂用M表示,•CH3为甲基自由基,结合在催化剂表面上的物质或基团用*标注。该历程中“H2O2活化”与“CH4氧化”较难发生的是_______ ,试解释你的理由_______ 。
(1)科研人员对O2直接将CH4氧化为甲醇的气固相催化体系进行了多年探索,在密闭容器中充入2molCH4和1molO2,在不同条件下发生反应:2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g),平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示,根据图象填空。
①p1
②A、B、C点对应的化学反应速率由大到小的顺序为
③若A点,n(CH3OH)=1mol,总压强为2.5MPa,则T0时A点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=
(2)CH4在102%发烟硫酸溶剂中以配合物Pt(bpym)Cl2为催化剂的气液相催化体系,能达到较大的CH4转化率及选择性,原理为:CH4先转化为CH3OSO3H(CH4+H2SO4+SO3CH3OSO3H+H2SO4+SO2),SO2再与O2生成H2SO4,CH3OSO3H再水解生成甲醇,写出该水解反应的方程式:
(3)Osadchi等合成了Fe/MIL-53催化剂,并用于H2O2催化氧化甲烷合成甲醇的研究(CH4+H2O2CH3OH+H2O),反应历程如图所示,其中催化剂用M表示,•CH3为甲基自由基,结合在催化剂表面上的物质或基团用*标注。该历程中“H2O2活化”与“CH4氧化”较难发生的是
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐3】甲醚(CH3OCH3)是一种重要的新型能源,用CO和H2合成甲醚的有关反应如下:
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1;
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1;
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g) ΔH=_____ kJ·mol-1。
(2)下列措施能提高反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)中CO平衡转化率的有_____ (填序号)。
A.使用高效催化剂 B.增加H2O(g)的浓度 C.增大压强 D.升高温度
(3)下列叙述中能说明反应3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g)处于平衡状态的是_______ (填序号)。
A.生成3 mol H—H键的同时生成6 mol C—H键
B.混合气体的总物质的量不变
C.正逆反应速率相等,且都等于零
D.二氧化碳和甲醚的物质的量相等
(4)如图为反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1达到平衡后,在t1、t3、t4时刻改变某一条件反应速率随时间的变化曲线图。t4时改变的条件是______ ;在t1~t6时间段内,CH3OH物质的量分数最少的一段时间是______ 。
(5)对于反应:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1,在T℃时,向体积不变的密闭容器中投入一定量CH3OH气体,气体混合物中CH3OCH3的物质的量分数φ(CH3OCH3)与反应时间t的关系如表所示:
①30 min时,CH3OH的转化率为_____ ;根据表中数据,T℃时,该反应的平衡常数为_____ 。
②上述反应中,反应速率v=v正-v逆=k正φ2(CH3OH)-k逆φ(CH3OCH3)·φ(H2O),k正和k逆分别为正向、逆向反应速率常数,φ为物质的量分数。计算15 min时=________ (结果保留2位小数)。
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1;
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1;
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g) ΔH=
(2)下列措施能提高反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)中CO平衡转化率的有
A.使用高效催化剂 B.增加H2O(g)的浓度 C.增大压强 D.升高温度
(3)下列叙述中能说明反应3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g)处于平衡状态的是
A.生成3 mol H—H键的同时生成6 mol C—H键
B.混合气体的总物质的量不变
C.正逆反应速率相等,且都等于零
D.二氧化碳和甲醚的物质的量相等
(4)如图为反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1达到平衡后,在t1、t3、t4时刻改变某一条件反应速率随时间的变化曲线图。t4时改变的条件是
(5)对于反应:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1,在T℃时,向体积不变的密闭容器中投入一定量CH3OH气体,气体混合物中CH3OCH3的物质的量分数φ(CH3OCH3)与反应时间t的关系如表所示:
t/min | 0 | 15 | 30 | 45 | 80 | 100 |
φ(CH3OCH3) | 0 | 0.05 | 0.08 | 0.09 | 0.10 | 0.10 |
②上述反应中,反应速率v=v正-v逆=k正φ2(CH3OH)-k逆φ(CH3OCH3)·φ(H2O),k正和k逆分别为正向、逆向反应速率常数,φ为物质的量分数。计算15 min时=
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【推荐1】硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)是铜盐中重要的无机化工原料,广泛应用于农业、电镀、饲料添加剂、催化剂、石油、选矿、油漆等行业。
I.采用孔雀石[主要成分CuCO3·Cu(OH)2]、硫酸(70%)、氨水为原料制取硫酸铜晶体。其工艺流程如图:
已知:(1)硫酸铜晶体易溶于水,难溶于乙醇。
(2)硫酸铜晶体在102℃时失水成CuSO4·3H2O,在113℃时失水成CuSO4·H2O,在258℃时失水成CuSO4。
请回答下列问题:
(1)已知氨浸时发生的反应为CuCO3·Cu(OH)2+8NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3+8H2O,蒸氨时得到的固体呈黑色。孔雀石经过氨浸、蒸氨操作目的是:___ 。
(2)下列说法正确的是___ 。
A.步骤I,高温可提高浸取率
B.预处理时用破碎机将孔雀石破碎成粒子直径<1mm,其目的是提高反应速率和浸取率
C.步骤III,蒸氨出来的气体有污染,需要净化处理,经吸收净化所得的溶液可作化肥
D.步骤IV,固液分离操作可采用常压过滤,也可采用减压过滤
(3)步骤IV为一系列的操作:
①使晶体从溶液中析出,可采取的方式有___ (写出两条)。
②减压过滤后,洗涤沉淀可能需要用到以下操作:
a.加入水至浸没沉淀物;b.加入乙醇至浸没沉淀物;c.洗涤剂缓慢通过沉淀物;d.洗涤剂快速通过沉淀物;e.关小水龙头;f.开大水龙头;g.重复2-3次。
请选出正确的操作并排序 → → →f→___ 。
③晶体中所含结晶水可通过重量分析法测定,主要步骤有:a.称量b.置于烘箱中脱结晶水c.冷却d.称量e.重复b~d至恒重f.计算。步骤e的目的是___ 。
④若测得结晶水的含量偏低,则杂质可能是___ 。
II.采用金属铜单质制备硫酸铜晶体
(4)某兴趣小组查阅资料得知:Cu+CuCl2=2CuCl,4CuCl+O2+2H2O=2[Cu(OH)2·CuCl2],[Cu(OH)2·CuCl2]+H2SO4=CuSO4+CuCl2+2H2O。现设计如下实验来制备硫酸铜晶体,装置及相关物质溶解度随温度变化如图:
向铜和稀硫酸的混合物中加入氯化铜溶液,利用二连球鼓入空气,将铜溶解,当三颈烧瓶中呈乳状浑浊液时,滴加浓硫酸。装置中存在一处缺陷是___ ;最后可以利用重结晶的方法纯化硫酸铜晶体的原因为___ 。
I.采用孔雀石[主要成分CuCO3·Cu(OH)2]、硫酸(70%)、氨水为原料制取硫酸铜晶体。其工艺流程如图:
已知:(1)硫酸铜晶体易溶于水,难溶于乙醇。
(2)硫酸铜晶体在102℃时失水成CuSO4·3H2O,在113℃时失水成CuSO4·H2O,在258℃时失水成CuSO4。
请回答下列问题:
(1)已知氨浸时发生的反应为CuCO3·Cu(OH)2+8NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3+8H2O,蒸氨时得到的固体呈黑色。孔雀石经过氨浸、蒸氨操作目的是:
(2)下列说法正确的是
A.步骤I,高温可提高浸取率
B.预处理时用破碎机将孔雀石破碎成粒子直径<1mm,其目的是提高反应速率和浸取率
C.步骤III,蒸氨出来的气体有污染,需要净化处理,经吸收净化所得的溶液可作化肥
D.步骤IV,固液分离操作可采用常压过滤,也可采用减压过滤
(3)步骤IV为一系列的操作:
①使晶体从溶液中析出,可采取的方式有
②减压过滤后,洗涤沉淀可能需要用到以下操作:
a.加入水至浸没沉淀物;b.加入乙醇至浸没沉淀物;c.洗涤剂缓慢通过沉淀物;d.洗涤剂快速通过沉淀物;e.关小水龙头;f.开大水龙头;g.重复2-3次。
请选出正确的操作并排序 → → →f→
③晶体中所含结晶水可通过重量分析法测定,主要步骤有:a.称量b.置于烘箱中脱结晶水c.冷却d.称量e.重复b~d至恒重f.计算。步骤e的目的是
④若测得结晶水的含量偏低,则杂质可能是
II.采用金属铜单质制备硫酸铜晶体
(4)某兴趣小组查阅资料得知:Cu+CuCl2=2CuCl,4CuCl+O2+2H2O=2[Cu(OH)2·CuCl2],[Cu(OH)2·CuCl2]+H2SO4=CuSO4+CuCl2+2H2O。现设计如下实验来制备硫酸铜晶体,装置及相关物质溶解度随温度变化如图:
向铜和稀硫酸的混合物中加入氯化铜溶液,利用二连球鼓入空气,将铜溶解,当三颈烧瓶中呈乳状浑浊液时,滴加浓硫酸。装置中存在一处缺陷是
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解答题-实验探究题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。
(1)合成该物质的步骤如下:
步骤1:配制0.5mol·L-1 MgSO4溶液和0.5mol·L-1 NH4HCO3溶液。
步骤2:用量筒量取500mL NH4HCO3溶液于1000mL三颈烧瓶中,开启搅拌器。温度控制在50℃。
步骤3:将250mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中,1min内滴加完后,用氨水调节溶液pH到9.5。
步骤4:放置1h后,过滤,洗涤。
步骤5:在40℃的真空干燥箱中干燥10h,得碳酸镁晶须产品(MgCO3·nH2O n=1~5)。
①步骤2控制温度在50℃,较好的加热方法是_________ 。
②步骤3生成MgCO3·nH2O沉淀的化学方程式为__________ 。
③步骤4检验沉淀是否洗涤干净的方法是__________ 。
(2)测定生成的MgCO3·nH2O中的n值。
称量1.000碳酸镁晶须,放入如图所示的广口瓶中加入适量水,并滴入稀硫酸与晶须反应,生成的CO2被NaOH溶液吸收,在室温下反应4~5h,反应后期将温度升到30℃,最后将烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定,测得CO2的总量;重复上述操作2次。
①图中气球的作用是_________ 。
②上述反应后期要升温到30℃,主要目的是______ 。
③测得每7.8000g碳酸镁晶须产生标准状况下CO2为1.12L,则n值为_______ 。
(3)碳酸镁晶须可由菱镁矿获得,为测定某菱镁矿(主要成分是碳酸镁,含少量碳酸亚铁、二氧化硅)中铁的含量,在实验室分别称取12.5g菱镁矿样品溶于过量的稀硫酸并完全转移到锥形瓶中,加入指示剂,用0.010mol/L H2O2溶液进行滴定。平行测定四组。消耗H2O2溶液的体积数据如表所示。
①H2O2溶液应装在_________ (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
②根据表中数据,可计算出菱镁矿中铁元素的质量分数为_________ %(保留小数点后两位)。
(1)合成该物质的步骤如下:
步骤1:配制0.5mol·L-1 MgSO4溶液和0.5mol·L-1 NH4HCO3溶液。
步骤2:用量筒量取500mL NH4HCO3溶液于1000mL三颈烧瓶中,开启搅拌器。温度控制在50℃。
步骤3:将250mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中,1min内滴加完后,用氨水调节溶液pH到9.5。
步骤4:放置1h后,过滤,洗涤。
步骤5:在40℃的真空干燥箱中干燥10h,得碳酸镁晶须产品(MgCO3·nH2O n=1~5)。
①步骤2控制温度在50℃,较好的加热方法是
②步骤3生成MgCO3·nH2O沉淀的化学方程式为
③步骤4检验沉淀是否洗涤干净的方法是
(2)测定生成的MgCO3·nH2O中的n值。
称量1.000碳酸镁晶须,放入如图所示的广口瓶中加入适量水,并滴入稀硫酸与晶须反应,生成的CO2被NaOH溶液吸收,在室温下反应4~5h,反应后期将温度升到30℃,最后将烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定,测得CO2的总量;重复上述操作2次。
①图中气球的作用是
②上述反应后期要升温到30℃,主要目的是
③测得每7.8000g碳酸镁晶须产生标准状况下CO2为1.12L,则n值为
(3)碳酸镁晶须可由菱镁矿获得,为测定某菱镁矿(主要成分是碳酸镁,含少量碳酸亚铁、二氧化硅)中铁的含量,在实验室分别称取12.5g菱镁矿样品溶于过量的稀硫酸并完全转移到锥形瓶中,加入指示剂,用0.010mol/L H2O2溶液进行滴定。平行测定四组。消耗H2O2溶液的体积数据如表所示。
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
消耗H2O2溶液体积/mL | 15.00 | 15.02 | 15.62 | 14.98 |
①H2O2溶液应装在
②根据表中数据,可计算出菱镁矿中铁元素的质量分数为
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】在防治新冠肺炎的工作中,过氧乙酸(CH3COOOH)是众多消毒剂中的一种。过氧乙酸具有强氧化能力,可将各种病原微生物杀灭。其性质不稳定,遇热易分解。某同学利用高浓度的双氧水和冰醋酸制备少量过氧乙酸并进行相关实验。
I.过氧乙酸的制备.
向100mL的三颈烧瓶中加入25mL冰醋酸,滴加42.5%双氧水15mL,之后加入一定量浓硫酸,维持反应温度为40℃,磁力搅拌4h后,室温静置12h。
(1)三颈烧瓶中制取过氧乙酸的反应方程式为____ 。
(2)资料显示浓硫酸的用量对制得的过氧乙酸的质量分数有较为明显的影响,如图所示。根据图中数据分析本实验中浓硫酸的用量应为____ (填字母)。
a 1.5mL-2.0mL b 3.5mL-4.0mL C 5.5mL-6.0mL
II.过氧乙酸质量分数的测定
准确称取1.00g过氧乙酸样液,定容子100mL容量瓶中,取其中10.00mL溶液调pH后,用KMnO4标准溶液滴定至溶液出现浅红色,以除去过氧乙酸试样中剩余的H2O2,再加入过量KI溶液,摇匀,用0.0200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3标准溶液25.00mL。(已知:)。
(3)加入过量KI溶液前,需除去H2O2的原因是____ (用离子方程式表示)。
(4)滴定时所选指示剂为____ ;制得过氧乙酸溶液中过氧乙酸质量分数为____ %。
(5)过氧乙酸用于消毒时,要将原液稀释到0.2%-0.5%之间。若实验室配制1000mL过氧乙酸稀溶液时,除需使用烧杯和玻璃棒外,还要用到以下哪些仪器____ (填标号)。
I.过氧乙酸的制备.
向100mL的三颈烧瓶中加入25mL冰醋酸,滴加42.5%双氧水15mL,之后加入一定量浓硫酸,维持反应温度为40℃,磁力搅拌4h后,室温静置12h。
(1)三颈烧瓶中制取过氧乙酸的反应方程式为
(2)资料显示浓硫酸的用量对制得的过氧乙酸的质量分数有较为明显的影响,如图所示。根据图中数据分析本实验中浓硫酸的用量应为
a 1.5mL-2.0mL b 3.5mL-4.0mL C 5.5mL-6.0mL
II.过氧乙酸质量分数的测定
准确称取1.00g过氧乙酸样液,定容子100mL容量瓶中,取其中10.00mL溶液调pH后,用KMnO4标准溶液滴定至溶液出现浅红色,以除去过氧乙酸试样中剩余的H2O2,再加入过量KI溶液,摇匀,用0.0200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3标准溶液25.00mL。(已知:)。
(3)加入过量KI溶液前,需除去H2O2的原因是
(4)滴定时所选指示剂为
(5)过氧乙酸用于消毒时,要将原液稀释到0.2%-0.5%之间。若实验室配制1000mL过氧乙酸稀溶液时,除需使用烧杯和玻璃棒外,还要用到以下哪些仪器
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