2021年国务院政府工作报告指出,要做好碳达峰、碳中和各项工作,制定2030年前碳排放达峰行动方案。二氧化碳加氢制备甲醇既可以实现二氧化碳的资源化利用,又可以有效缓解温室效应问题。
已知:(I)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+40.9 kJ/mol
(II)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=—90.3 kJ/mol
(Ⅲ)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3=___________ ;上述3个反应ΔS<0的有___________ (填反应序号)。
(2)提高反应(Ⅲ)平衡转化率的方法有___________ 。
(3)当反应压力2 MPa、原料气CO2和H2体积比1:3时,一定范围内温度对CO2转化率、CH3OH选择性、CH3OH产率的影响如下图所示。CH3OH产率在250℃时达到最大的主要原因是___________ 。
(4)在240℃、4MPa恒压条件下发生反应(Ⅲ),原料气体积组成为V(H2):V(CO2):V(N2)=3:1:1,平衡时CO2的转化率为50%,则CH3OH的压强为___________ ,反应(Ⅲ)的平衡常数Kp=___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压x物质的量分数)。
(5)某温度下,反应(Ⅲ)在初期阶段的速率方程为r=k×p(CO2)×p3(H2)×(1—Kp)。其中:k为反应速率常数,随温度升高而增大,Kp为该反应的平衡常数。对于处于初期阶段的该反应,若增加CO2压强,则r___________ (填“增大”“不变”或“减小”,下同);若升高温度,则r___________ 。
已知:(I)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+40.9 kJ/mol
(II)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=—90.3 kJ/mol
(Ⅲ)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3=
(2)提高反应(Ⅲ)平衡转化率的方法有
(3)当反应压力2 MPa、原料气CO2和H2体积比1:3时,一定范围内温度对CO2转化率、CH3OH选择性、CH3OH产率的影响如下图所示。CH3OH产率在250℃时达到最大的主要原因是
(4)在240℃、4MPa恒压条件下发生反应(Ⅲ),原料气体积组成为V(H2):V(CO2):V(N2)=3:1:1,平衡时CO2的转化率为50%,则CH3OH的压强为
(5)某温度下,反应(Ⅲ)在初期阶段的速率方程为r=k×p(CO2)×p3(H2)×(1—Kp)。其中:k为反应速率常数,随温度升高而增大,Kp为该反应的平衡常数。对于处于初期阶段的该反应,若增加CO2压强,则r
更新时间:2021-05-07 09:37:05
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【推荐1】煤炭气化作为洁净煤利用的核心技术,是影响煤化工系统效率、污染物及温室气体排放的关键。工业生产中主要的气化方式包括纯水气化、CO2气化和纯氧气化,反应如下:
i.C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) ΔH=+119kJ·mol-1
ii.C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) ΔH=+162kJ·mol-1
iii.C(s)+O2(g)⇌CO(g) ΔH=-123kJ·mol-1
iv.C(s)+ O2(g)⇌CO2(g) ΔH=-409kJ·mol-1
(1)均相水煤气反应CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)的ΔH__ 。
(2)图1是不同气化方式得到的合成气成分,图2是温度对碳转化率的影响(碳转化率是指气化得到气体中的碳占入炉原料煤中碳的质量分数)。
①气化过程中不同氧化剂的配比会对合成气的成分造成很大影响,为了提高合成气的氢碳比,生产中应该适当提高__ 在氧化剂中的比例。
②若使用混合氧化剂进行气化,最佳气化温度是___ ℃。温度升高纯氧气化的碳转化率降低,原因是___ 。
③工业上常在压强200kPa的条件下进行气化,压强过高过低都不利于气化的进行,可能的原因是__ 。
④T℃时,向容积可变的恒压密闭容器中加入20g燃煤(含碳84%)和2molH2O(g)模拟纯水气化反应,起始容积为2L。一段时间达到平衡后,测得容器内H2为1mol。则该温度下C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)的平衡常数K=__ 。
(3)煤的气化中可以利用CO2捕集技术实现CO2的综合利用。用石墨电极电解CO2制CH3CH2OH的原理示意图如图:
①b为电源的___ (填“正”或“负”)极。
②生成CH3CH2OH的电极反应式为___ 。
i.C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) ΔH=+119kJ·mol-1
ii.C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) ΔH=+162kJ·mol-1
iii.C(s)+O2(g)⇌CO(g) ΔH=-123kJ·mol-1
iv.C(s)+ O2(g)⇌CO2(g) ΔH=-409kJ·mol-1
(1)均相水煤气反应CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)的ΔH
(2)图1是不同气化方式得到的合成气成分,图2是温度对碳转化率的影响(碳转化率是指气化得到气体中的碳占入炉原料煤中碳的质量分数)。
①气化过程中不同氧化剂的配比会对合成气的成分造成很大影响,为了提高合成气的氢碳比,生产中应该适当提高
②若使用混合氧化剂进行气化,最佳气化温度是
③工业上常在压强200kPa的条件下进行气化,压强过高过低都不利于气化的进行,可能的原因是
④T℃时,向容积可变的恒压密闭容器中加入20g燃煤(含碳84%)和2molH2O(g)模拟纯水气化反应,起始容积为2L。一段时间达到平衡后,测得容器内H2为1mol。则该温度下C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)的平衡常数K=
(3)煤的气化中可以利用CO2捕集技术实现CO2的综合利用。用石墨电极电解CO2制CH3CH2OH的原理示意图如图:
①b为电源的
②生成CH3CH2OH的电极反应式为
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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】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。
I.水煤气法制取氢气
煤气化装置中发生反应①:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+135kJ•mol-1;
水气变换装置中发生反应②:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41kJ•mol-1。
(1)反应①发生前,需要通入一定量的氧气与碳发生燃烧反应,通入氧气的作用为_____ 。其他条件不变时,在相同时间内,向水气变换装置中投入一定量的CaO,H2的体积分数_____ (填“增大”“减小”或“不变”);如图所示,微米CaO和纳米CaO对平衡的影响力不同的原因为_____ 。
(2)一定量的煤和水蒸气经反应①后进入反应②装置且进料比=0.8,反应一段时间后,达到平衡时=3:1,CO的平衡转化率为_____ 。
II.水分解法制取氢气
(3)将CoFe2O4负载在Al2O3上作为催化剂,反应分两步实现,产氧温度在1200℃,产氢温度在1000℃时,循环机理如图所示。
已知:H2O(g)H2(g)+O2(g) △H=(a+b)kJ•mol-1
第①步:CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)CoAl2O4(s)+FeAl2O4(s)+O2(g) △H=akJ•mol-1;
第②步反应的热化学方程式为______ 。
(4)若第②步反应的平衡常数为K,则平衡常数的表达式为K=_____ 。
(5)已知对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正•ca(A)•cb(B),v逆=k逆•cc(C)•cd(D),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。1000℃时,第②步反应测得H2O(g)和H2物质的量浓度随时间的变化如图所示,a点时,v正:v逆=_____ 。
I.水煤气法制取氢气
煤气化装置中发生反应①:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+135kJ•mol-1;
水气变换装置中发生反应②:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41kJ•mol-1。
(1)反应①发生前,需要通入一定量的氧气与碳发生燃烧反应,通入氧气的作用为
(2)一定量的煤和水蒸气经反应①后进入反应②装置且进料比=0.8,反应一段时间后,达到平衡时=3:1,CO的平衡转化率为
II.水分解法制取氢气
(3)将CoFe2O4负载在Al2O3上作为催化剂,反应分两步实现,产氧温度在1200℃,产氢温度在1000℃时,循环机理如图所示。
已知:H2O(g)H2(g)+O2(g) △H=(a+b)kJ•mol-1
第①步:CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)CoAl2O4(s)+FeAl2O4(s)+O2(g) △H=akJ•mol-1;
第②步反应的热化学方程式为
(4)若第②步反应的平衡常数为K,则平衡常数的表达式为K=
(5)已知对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正•ca(A)•cb(B),v逆=k逆•cc(C)•cd(D),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。1000℃时,第②步反应测得H2O(g)和H2物质的量浓度随时间的变化如图所示,a点时,v正:v逆=
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【推荐3】可作大型船舶的绿色燃料,可由CO或制备。工业上用制备的原理如下:
反应1:
反应2: (副反应)
(1),该反应的___________ 。
(2)将和按通入密闭容器中发生反应1和反应2,分别在、、下改变反应温度,测得的平衡转化率()以及生成、CO选择性(S)的变化如图(选择性为目标产物在总产物中的比率)。①代表下随温度变化趋势的是曲线___________ (填“a”“b”或“c”)。
②随着温度升高,a、b、c三条曲线接近重合的原因是___________ 。
③P点对应的反应2的平衡常数___________ (保留两位有效数字)。
④分子筛膜反应器可提高反应1的平衡转化率、且实现选择性100%,原理如图所示。分子筛膜反应器可提高转化率的原因是___________ 。
①电极a为电源的___________ (填“正极”或“负极”)。
②生成的电极反应式为___________ 。
③若反应2也同时发生,出口Ⅱ为CO、、的混合气,且,则惰性电极2的电流效率为___________ (×100%)。
反应1:
反应2: (副反应)
(1),该反应的
(2)将和按通入密闭容器中发生反应1和反应2,分别在、、下改变反应温度,测得的平衡转化率()以及生成、CO选择性(S)的变化如图(选择性为目标产物在总产物中的比率)。①代表下随温度变化趋势的是曲线
②随着温度升高,a、b、c三条曲线接近重合的原因是
③P点对应的反应2的平衡常数
④分子筛膜反应器可提高反应1的平衡转化率、且实现选择性100%,原理如图所示。分子筛膜反应器可提高转化率的原因是
(3)最近,中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体,将带来系列技术变革。某小组据此设计了如下装置(如图),以电化学方法进行反应1。
①电极a为电源的
②生成的电极反应式为
③若反应2也同时发生,出口Ⅱ为CO、、的混合气,且,则惰性电极2的电流效率为
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解答题-实验探究题
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(0.4)
【推荐1】已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质(杂质与酸不反应)。某化学兴趣小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液,用电解的方法实现了粗铜的提纯,并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。
步骤一:电解精制:
电解时,粗铜应与电源的_______ 极相连,阴极上的电极反应式为______________ 。
电解过程中,硫酸铜的浓度会________ (选填:变大、不变、变小)。
步骤二:电解完成后,该小组同学按以下流程对电解液进行处理:
(1)阳极泥的综合利用:
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液,请你写出该步反应的离子方程式:_____________ 。残渣含有极少量的黄金。为了回收金,他们查阅了有关资料(见下表):
从资料中可知,金很难与硝酸反应,但却可溶于王水(浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物),请你从化学平衡移动的角度简要解释金能够溶于王水的原因__________ 。
(2)滤液含量的测定:以下是该小组探究滤液的一个实验流程:
则100mL滤液中Cu2+的浓度为__________ mol·L-1,Fe2+的浓度为_________ mol·L-1
步骤一:电解精制:
电解时,粗铜应与电源的
电解过程中,硫酸铜的浓度会
步骤二:电解完成后,该小组同学按以下流程对电解液进行处理:
(1)阳极泥的综合利用:
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液,请你写出该步反应的离子方程式:
序号 | 反应 | 化学平衡常数 |
1 | Au + 6HNO3(浓)Au(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O | << 1 |
2 | Au3+ + 4Cl-===AuCl4- | >>1 |
从资料中可知,金很难与硝酸反应,但却可溶于王水(浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物),请你从化学平衡移动的角度简要解释金能够溶于王水的原因
(2)滤液含量的测定:以下是该小组探究滤液的一个实验流程:
则100mL滤液中Cu2+的浓度为
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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】碳以及碳的化合物在生活中应用广泛。可利用合成,相关反应的热化学方程式及平衡常数如下。
反应1:
反应2:
(1)___________ (用表示),___________ (用表示)。
(2)已知:的,生成的净反应速率为(分别表示正、逆反应速率常数)。该反应的平衡常数与的关系式为___________ 。的负对数用表示,与温度T的关系如图1所示。其中代表与T关系的是直线___________ (填标号),判断理由是___________ 。
(3)一定温度下,在刚性密闭容器中充入1mol和,仅发生反应1,测得平衡体系中的体积分数与x的关系如图2所示。在e、f、g、h四点中,的转化率最高的是___________ (填标号),f点对应体系中H原子与O原子的个数比为___________ 。
(4)一定温度下在刚性密闭容器中充入2mol和5mol,发生反应1和2,达到平衡时测得的选择性为80%,的平衡转化率为45%,总压强为560kPa.反应1的平衡常数K=___________ (只列计算式,不带单位)[已知:=的选择性,为用组分的分压计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数]。
反应1:
反应2:
(1)
(2)已知:的,生成的净反应速率为(分别表示正、逆反应速率常数)。该反应的平衡常数与的关系式为
(3)一定温度下,在刚性密闭容器中充入1mol和,仅发生反应1,测得平衡体系中的体积分数与x的关系如图2所示。在e、f、g、h四点中,的转化率最高的是
(4)一定温度下在刚性密闭容器中充入2mol和5mol,发生反应1和2,达到平衡时测得的选择性为80%,的平衡转化率为45%,总压强为560kPa.反应1的平衡常数K=
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解答题-实验探究题
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(0.4)
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【推荐3】某研究小组探究酸碱性对和反应的影响。
资料:为黄色固体,难溶于水,可溶于酸。
Ⅰ.无外加酸碱时,实验如下。
实验ⅰ
实验ⅱ
(1)根据_____ ,可证实实验ⅰ中红褐色液体为胶体。
(2)已知黄褐色沉淀中有,还可能存在,设计实验证实_____ 。(填操作和现象)
(3)结合化学用语,解释无外加酸碱时反应结束后降低的原因_____ 。
Ⅱ.外加酸碱条件下,实验如下。
(4)根据实验ⅲ,推测立即产生大量气体的原因。
猜想一:催化分解。
猜想二:_____ 。
设计实验_____ ,证实猜想一不是立即产生大量气体的主要原因。
(5)是产生氧气的主要微粒。请结合反应机理分析酸性条件下产生气体少的原因_____ 。
主要反应机理:
注:代表的化合价为+3
(6)已知体系在废水净化中,具有一般化学氧化法无法比拟的优势,主要是由于有强氧化性,根据以上实验探究,配制该体系最好控制在_____ 条件下。
资料:为黄色固体,难溶于水,可溶于酸。
Ⅰ.无外加酸碱时,实验如下。
实验ⅰ
实验ⅱ
(1)根据
(2)已知黄褐色沉淀中有,还可能存在,设计实验证实
(3)结合化学用语,解释无外加酸碱时反应结束后降低的原因
Ⅱ.外加酸碱条件下,实验如下。
实验编号 | 实验操作 | 现象 |
ⅲ | 取溶液于试管中,滴加溶液,再滴加溶液 | 液体变为红褐色,立即产生大量气体,有液体喷出试管,最终产生大量红褐色沉淀 |
ⅳ | 取溶液于试管中,滴加稀硫酸,再滴加溶液 | 溶液呈黄色,有少量气泡产生,静置无沉淀产生 |
(4)根据实验ⅲ,推测立即产生大量气体的原因。
猜想一:催化分解。
猜想二:
设计实验
(5)是产生氧气的主要微粒。请结合反应机理分析酸性条件下产生气体少的原因
主要反应机理:
① | ②(的水解) |
③ | ④ |
⑤ | ⑥ |
(6)已知体系在废水净化中,具有一般化学氧化法无法比拟的优势,主要是由于有强氧化性,根据以上实验探究,配制该体系最好控制在
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【推荐1】工业上,一氧化碳是一碳化学的基础,可用于物质的合成与纯化等。
(1)二氧化碳和木炭还原法是工业制备CO的方法之一,利用下图关系计算:C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)ΔH=_______ 。
(2)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫和真菌的危害,一氧化碳可用于羰基硫的合成。在容积不变的密闭容器中,使CO和H2S发生下列反应并达到平衡:CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g)ΔH<0;
①若反应前CO物质的量为10mol,达到平衡时CO的物质的量为8mol,且化学平衡常数为0.1,下列说法正确的是_______ (填字母)。
a.通入CO后,正反应速率逐渐增大
b.反应前H2S物质的量为7mol
c.达到平衡时CO的转化率为80%
②画出在不同温度下达到化学平衡时,H2S的转化率随温度变化图。_______
③在某温度下,向1L的密闭容器中通入10molCO和10molH2S,平衡时测得CO的转化率为40%,则该温度下反应的平衡常数为_______ 。
(3)羰化冶金工艺是气化冶金技术的重要分支,其原理是利用Ⅷ族过渡金属与一氧化碳反应,生成易挥发的碳基化合物进行分离提取金属的一种方法。以某镍合金为原料的羰基工艺流程如下图所示:(已知Cu、Au位于ⅠB族)
“热交换”步骤涉及的反应有:
Ⅰ.Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)
Ⅱ.Fe(s)+5CO(g) Fe(CO)5(g)
Ⅲ.14CO+Ni3S23Ni(CO)4+2COS
Ⅳ.2COS+4Cu=2CO+2Cu2S
①温度不变时提高反应Ⅰ中Ni(CO) 4的产率,可采取的措施_______ (答一条即可)。
②Ni(CO)4的沸点为:43℃,其分解温度也只有60℃,Fe(CO)5的沸点为:106℃,精馏的温度应控制在_______ ℃。
③实际生产中要调整合成原料中铜元素与硫元素的重量比为_______ 。
(1)二氧化碳和木炭还原法是工业制备CO的方法之一,利用下图关系计算:C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)ΔH=
(2)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫和真菌的危害,一氧化碳可用于羰基硫的合成。在容积不变的密闭容器中,使CO和H2S发生下列反应并达到平衡:CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g)ΔH<0;
①若反应前CO物质的量为10mol,达到平衡时CO的物质的量为8mol,且化学平衡常数为0.1,下列说法正确的是
a.通入CO后,正反应速率逐渐增大
b.反应前H2S物质的量为7mol
c.达到平衡时CO的转化率为80%
②画出在不同温度下达到化学平衡时,H2S的转化率随温度变化图。
③在某温度下,向1L的密闭容器中通入10molCO和10molH2S,平衡时测得CO的转化率为40%,则该温度下反应的平衡常数为
(3)羰化冶金工艺是气化冶金技术的重要分支,其原理是利用Ⅷ族过渡金属与一氧化碳反应,生成易挥发的碳基化合物进行分离提取金属的一种方法。以某镍合金为原料的羰基工艺流程如下图所示:(已知Cu、Au位于ⅠB族)
“热交换”步骤涉及的反应有:
Ⅰ.Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)
Ⅱ.Fe(s)+5CO(g) Fe(CO)5(g)
Ⅲ.14CO+Ni3S23Ni(CO)4+2COS
Ⅳ.2COS+4Cu=2CO+2Cu2S
①温度不变时提高反应Ⅰ中Ni(CO) 4的产率,可采取的措施
②Ni(CO)4的沸点为:43℃,其分解温度也只有60℃,Fe(CO)5的沸点为:106℃,精馏的温度应控制在
③实际生产中要调整合成原料中铜元素与硫元素的重量比为
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【推荐2】丙烯是一种重要的化工原料。可在一固定容积的密闭容器中由丙烷催化脱氢制备。
(1)已知: ①C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) _______。
②
③
反应①的___________ 。
(2)欲提高①反应中的平衡转化率,可采取的措施有___________(填标号)。
(3)能表明该反应①达到平衡状态的是___________(填字母)。
(4)某温度下,在体积不变的密闭容器内发生反应①,起始总压强为,平衡时总压增加了20%。则达到平衡时,的转化率为___________ 。该反应的平衡常数___________ Pa.(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。反应:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。写出该反应的化学平衡常数表达式:K=___________ ;保持恒温恒容,将反应的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍,则化学平衡___________ (填“正向”逆向”或“不”)移动,平衡常数K___________ (填“变大”变小”或“不变”)。
(1)已知: ①C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) _______。
②
③
反应①的
(2)欲提高①反应中的平衡转化率,可采取的措施有___________(填标号)。
A.增大的浓度 | B.提高温度 | C.恒容下通入惰性气体 | D.使用高效催化剂 |
A.C3H8的转化率等于H2的产率 | B.混合气体的平均相对分子质量不变 |
C.v(C3H8)与的比值不变 | D.混合气体的密度不变 |
(5)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。反应:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。写出该反应的化学平衡常数表达式:K=
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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【推荐3】的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。请回答下列问题:
(1)苯硫酚()是一种重要的有机合成中间体,工业上常用氯苯()和硫化氢()来制备苯硫酚。已知下列两个反应的能量关系如下图所示,则与反应生成的热化学方程式为___________ 。
(2)与在高温下反应制得的羰基硫()可用于合成除草剂。在时,将与充入的空钢瓶中,发生反应:;,反应达平衡后水蒸气的物质的量分数为0.02。
①时,反应经达到平衡,则的反应速率___________ 。
②验测得上述反应的速率方程为:,,、分别为正、逆反应速率常数,速率常数随温度升高而增大。则达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数___________ (填“”“”或“”)增大的倍数。
③该条件下,容器中反应达到化学平衡状态的依据是___________ (填字母序号)。
A.容器内混合气体密度不再变化
B.
C.容器内的压强不再变化
D.与的物质的量之比不变
(3)工业上可以通过硫化氢分解制得和硫蒸气。在密闭容器中充入一定量气体,反应原理:,气体的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。
①图中压强(、、)从大到小顺序为___________ ,理由是___________ 。
②如果要进一步提高的平衡转化率,除改变温度、压强外,还可以采取的措施有___________ (写出一条即可)。
③在温度、条件下,该反应的平衡常数___________ (已知:用平衡分压代替平衡浓度计算,)。
(1)苯硫酚()是一种重要的有机合成中间体,工业上常用氯苯()和硫化氢()来制备苯硫酚。已知下列两个反应的能量关系如下图所示,则与反应生成的热化学方程式为
(2)与在高温下反应制得的羰基硫()可用于合成除草剂。在时,将与充入的空钢瓶中,发生反应:;,反应达平衡后水蒸气的物质的量分数为0.02。
①时,反应经达到平衡,则的反应速率
②验测得上述反应的速率方程为:,,、分别为正、逆反应速率常数,速率常数随温度升高而增大。则达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数
③该条件下,容器中反应达到化学平衡状态的依据是
A.容器内混合气体密度不再变化
B.
C.容器内的压强不再变化
D.与的物质的量之比不变
(3)工业上可以通过硫化氢分解制得和硫蒸气。在密闭容器中充入一定量气体,反应原理:,气体的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。
①图中压强(、、)从大到小顺序为
②如果要进一步提高的平衡转化率,除改变温度、压强外,还可以采取的措施有
③在温度、条件下,该反应的平衡常数
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【推荐1】CO2循环再利用制备甲烷,甲醇等有机燃料,变废为宝历来是化学重要的研究领域。Ⅰ.Pd-MgO/SiO2界面上甲烷化的过程如图所示:
下列说法正确的是_______________ (填标号)。
A.整个循环过程中镁的价态不断发生改变
B.循环中Pd、MgO、SiO2均未参与反应
C.氢分子在Pd表面被吸附并解离为氢原子
D.总反应为4H2+CO2=CH4+2H2O
Ⅱ.利用CO2与H2合成甲醇涉及的主要反应如下:
a.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1
b.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)△H2=+41kJ•mol−1
试回答下列问题:
(1)已知CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H3=−99kJ•mol−1,则△H1=______ kJ•mol−1
(2)向刚性容器中充入一定量的CO2和H2,在不同催化剂(Cat.1,Cat.2)下经相同反应时间,CO2的转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性=×100%]随温度的变化如图所示:
①由图可知,催化效果Cat.1_______________ Cat.2(填“>”“<”或“=”)。
②在210~270℃间,CH3OH的选择性随温度的升高而下降,请写出一条可能原因______________ 。
(3)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的CO2和H2发生上述反应。
①有利于提高甲醇平衡产率的条件是______________ (填标号)。
A.高温高压B.低温高压C.高温低压D.低温低压
②达到平衡时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为75%,则H2的平衡转化率______________ ;反应b的压强平衡常数Kp=______________ 。
下列说法正确的是
A.整个循环过程中镁的价态不断发生改变
B.循环中Pd、MgO、SiO2均未参与反应
C.氢分子在Pd表面被吸附并解离为氢原子
D.总反应为4H2+CO2=CH4+2H2O
Ⅱ.利用CO2与H2合成甲醇涉及的主要反应如下:
a.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1
b.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)△H2=+41kJ•mol−1
试回答下列问题:
(1)已知CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H3=−99kJ•mol−1,则△H1=
(2)向刚性容器中充入一定量的CO2和H2,在不同催化剂(Cat.1,Cat.2)下经相同反应时间,CO2的转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性=×100%]随温度的变化如图所示:
①由图可知,催化效果Cat.1
②在210~270℃间,CH3OH的选择性随温度的升高而下降,请写出一条可能原因
(3)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的CO2和H2发生上述反应。
①有利于提高甲醇平衡产率的条件是
A.高温高压B.低温高压C.高温低压D.低温低压
②达到平衡时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为75%,则H2的平衡转化率
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【推荐2】诺贝尔化学奖获得者GeorgeA.Olah提出了“甲醇经济”的概念,他建议使用甲醇来代替目前广泛使用的化石燃料用作能源储存材料和燃料。
工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.0kJ·mol-1
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.67kJ·mol-1
(1)制备合成气:工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生的反应(iii):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ·mol-1,为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为_____ 。
(2)为节约化石能源、减少碳排放,用CO2代替CO作为制备甲醇的碳源正成为当前研究的焦点。
①请写出二氧化碳加氢合成甲醇的热化学方程式_____ 。
②研究表明在二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200-360℃,9MPa时合成气初始组成H2、CO、CO2物质的量之比7:2:1的条件下研究甲醇的合成反应。如图所示,CO2的平衡转化率随温度升高先减小后增大,分析可能的原因是____ 。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ΔH=+29.1kJ·mol-1
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
根据图,分析工业上制取甲酸甲酯时,选择的合适条件为_____ 。
(4)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH3OH为燃料,该电池工作原理见图。该反应负极电极反应式为_____ 。
工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.0kJ·mol-1
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.67kJ·mol-1
(1)制备合成气:工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生的反应(iii):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ·mol-1,为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为
(2)为节约化石能源、减少碳排放,用CO2代替CO作为制备甲醇的碳源正成为当前研究的焦点。
①请写出二氧化碳加氢合成甲醇的热化学方程式
②研究表明在二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200-360℃,9MPa时合成气初始组成H2、CO、CO2物质的量之比7:2:1的条件下研究甲醇的合成反应。如图所示,CO2的平衡转化率随温度升高先减小后增大,分析可能的原因是
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ΔH=+29.1kJ·mol-1
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
根据图,分析工业上制取甲酸甲酯时,选择的合适条件为
(4)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH3OH为燃料,该电池工作原理见图。该反应负极电极反应式为
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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3】氮氧化物已经成为大气污染的主要污染源,其中NO的含量约占氮氧化物总含量的90%,目前选择性催化还原技术是脱除最普遍最有效的方法之一,请回答:
(1)实验室制取一氧化氮的化学方程式是_______ 。
(2)下列说法不正确的是_______ 。
A.上述反应的现象是铜片表面有无色气体产生,溶液由无色慢慢变蓝色
B.可通过排水法或排空气法收集一氧化氮
C.NO与可与水反应,方程式为,可用以制硝酸
D.工业上,氨在钯或铂催化下被氧气氧化成一氧化氮
(3)在一定温度下,利用CO为还原剂在催化剂作用下将NO脱除并转化为和,主要的反应方程式如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①如图是不同铈锆比例掺杂量,催化剂的催化性能结果。试分析脱除NO的最佳的催化剂样品和温度是____ 。选择该催化剂样品的原因是____ 。
②CO、NO的起始物质的量均为1mol,反应在恒定温度和1L的密闭容器中进行,假设体系以反应Ⅰ和Ⅱ为主,达平衡时NO的转化率为80%,的选择性为50%,则___ 。
(4)已知NO可直接分解:。常温常压下,该反应的平衡常数为,NO是可以分解的,但是实际上该反应是很难发生的,以碰撞理论说明原因:_______ 。
(5)工业上,在一定温度下,当存在下用催化去除NO,会发生如下主反应:,。下列说法不正确的是_______ 。
A.通入适量有利于主反应的发生
B.量过多会限制脱除NO的活性
C.当通入过多会严重限制脱除NO的活性
D.气体组成中时,发生
(1)实验室制取一氧化氮的化学方程式是
(2)下列说法不正确的是
A.上述反应的现象是铜片表面有无色气体产生,溶液由无色慢慢变蓝色
B.可通过排水法或排空气法收集一氧化氮
C.NO与可与水反应,方程式为,可用以制硝酸
D.工业上,氨在钯或铂催化下被氧气氧化成一氧化氮
(3)在一定温度下,利用CO为还原剂在催化剂作用下将NO脱除并转化为和,主要的反应方程式如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①如图是不同铈锆比例掺杂量,催化剂的催化性能结果。试分析脱除NO的最佳的催化剂样品和温度是
②CO、NO的起始物质的量均为1mol,反应在恒定温度和1L的密闭容器中进行,假设体系以反应Ⅰ和Ⅱ为主,达平衡时NO的转化率为80%,的选择性为50%,则
(4)已知NO可直接分解:。常温常压下,该反应的平衡常数为,NO是可以分解的,但是实际上该反应是很难发生的,以碰撞理论说明原因:
(5)工业上,在一定温度下,当存在下用催化去除NO,会发生如下主反应:,。下列说法不正确的是
A.通入适量有利于主反应的发生
B.量过多会限制脱除NO的活性
C.当通入过多会严重限制脱除NO的活性
D.气体组成中时,发生
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