CO2作为未米的重要碳源,其选择性加氢合成CH3OH一直是研究热点,在CO2加氢合成CH3OH的体系中,同时发生以下反应:
反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)∆H1<0
反应ii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2>0
(1)在特定温度下,由稳定态单质生成lmol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓(△fH)。表中为几种物质在298K的标准生成焓,则反应ii的∆H2=___ kJ·mol−1。
(2)若实验测得反应i:υ正=k正·c(CO2)·c3(H2),υ逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O)(k正、k逆为速率常数)。1899年阿仑尼乌斯指出化学反应速率常数和温度的定量关系为:k=A,其中k为速率常数,A、R为常数,Ea为活化能,T为热力学温度,e为自然对数的底。则达到平衡后,仅加入催化剂,k正增大的倍数___ (填“>”“<”或“=")k逆增大的倍数。
(3)在CO2加氢合成CH3OH的体系中,下列说法错误的是___ (填标号).
A.增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B.若升高温度,反应i的正反应速率减小:反应ii的正反应速率增大
C.体系达平衡后,若压缩体积,则反应i平衡正向移动,反应ii平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高CH3OH在单位时间内的产量
(4)某温度下,向容积为1L的密闭容器中通入2molCO2和10molH2,10min后体系达到平衡,此时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为50%。
已知:CH3OH的选择性X=×100%
①用CO2表示0~10min内平均反应速率υ(CO2)=___
②反应i的平衡常数K=___ L2/mol2(写出计算式即可)。
(5)维持压强和投料不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,二氧化碳的转化率a(CO2)和甲醇的选择性χ(CH3OH)随温度变化的关系如图所示:
已知催化剂活性受温度影响变化不大,结合反应i和反应ii,分析235℃后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是___ ;
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是___ 。
反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)∆H1<0
反应ii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2>0
(1)在特定温度下,由稳定态单质生成lmol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓(△fH)。表中为几种物质在298K的标准生成焓,则反应ii的∆H2=
物质 | H2(g) | CO2(g) | CO(g) | H2O(g) |
△fH(kJ·mol−1) | 0 | −394 | −111 | −242 |
(2)若实验测得反应i:υ正=k正·c(CO2)·c3(H2),υ逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O)(k正、k逆为速率常数)。1899年阿仑尼乌斯指出化学反应速率常数和温度的定量关系为:k=A,其中k为速率常数,A、R为常数,Ea为活化能,T为热力学温度,e为自然对数的底。则达到平衡后,仅加入催化剂,k正增大的倍数
(3)在CO2加氢合成CH3OH的体系中,下列说法错误的是
A.增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B.若升高温度,反应i的正反应速率减小:反应ii的正反应速率增大
C.体系达平衡后,若压缩体积,则反应i平衡正向移动,反应ii平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高CH3OH在单位时间内的产量
(4)某温度下,向容积为1L的密闭容器中通入2molCO2和10molH2,10min后体系达到平衡,此时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为50%。
已知:CH3OH的选择性X=×100%
①用CO2表示0~10min内平均反应速率υ(CO2)=
②反应i的平衡常数K=
(5)维持压强和投料不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,二氧化碳的转化率a(CO2)和甲醇的选择性χ(CH3OH)随温度变化的关系如图所示:
已知催化剂活性受温度影响变化不大,结合反应i和反应ii,分析235℃后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是
更新时间:2021-05-05 13:25:10
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【推荐1】合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:△H=-92.4kJ·L-1,一种工业合成氨的简易流程图如下:
(1)步骤II中制氢气原理如下:
I. △H=+206.4kJ·L-1
II. △H=-41.2kJ·L-1
①对于反应I,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的是____________________ 。
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
②利用反应II,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为_______________ 。
(2)图1表示500℃、60.0Mpa条件下,原料气投料比平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:________ 。
(3)上述流程图中,使合成氨气放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________ 。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:_______________ 。
(1)步骤II中制氢气原理如下:
I. △H=+206.4kJ·L-1
II. △H=-41.2kJ·L-1
①对于反应I,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的是
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
②利用反应II,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为
(2)图1表示500℃、60.0Mpa条件下,原料气投料比平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:
(3)上述流程图中,使合成氨气放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)
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【推荐2】自然界中的含硫物质在一定条件下能够相互转化,这种转化在人工条件下也能发生。
(1)最近有人尝试用H2还原工业尾气中SO2,该反应分两步完成,如图所示。
①H2S的电子式为_________________________________ 。
②第二步反应中SO2体现_____________ 性。(填“氧化”或“还原”)
③总反应的化学方程式为_________________________ 。
(2)利用氨水吸收烟气中的二氧化硫,涉及反应2(NH4)2SO3(aq) + O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)。
①随温度升高,氧气氧化(NH4)2SO3的速率先增大后减小,氧化速率减小的原因可能是_______ , (NH4)2SO4溶液呈酸性的原因是__________ (用离子方程式表示)。
②常温下,向(NH4)2SO3和(NH4)2SO4的混合液中滴加足量的氯化钡溶液,充分反应后测得溶液中, 则Ksp(BaSO4)=__________ [已知Ksp(BaSO3)= 5×10-7]
(1)最近有人尝试用H2还原工业尾气中SO2,该反应分两步完成,如图所示。
①H2S的电子式为
②第二步反应中SO2体现
③总反应的化学方程式为
(2)利用氨水吸收烟气中的二氧化硫,涉及反应2(NH4)2SO3(aq) + O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)。
①随温度升高,氧气氧化(NH4)2SO3的速率先增大后减小,氧化速率减小的原因可能是
②常温下,向(NH4)2SO3和(NH4)2SO4的混合液中滴加足量的氯化钡溶液,充分反应后测得溶液中, 则Ksp(BaSO4)=
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【推荐3】甲醇可用于制造甲醛和农药,工业上可由碳的氧化物和氢气反应制得。
I.CO和H2在一定条件下能发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)+Q(Q>0)。523K时,在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2发生反应,反应进行至5min时达到平衡状态,此时测得H2的体积分数为50%。
(1)在0~5min内,H2的平均反应速率v(H2)=________ 。
(2)上述反应的平衡常数表达式为K=________ ,若反应的平衡常数K值变大,下列说法正确的是________ (填编号)。
A.一定向正反应方向移动 B.平衡移动时,逆反应速率始终增大
C.一定向逆反应方向移动 D.平衡移动时,正反应速率始终减小
(3)下列说法能判断上述恒容密闭容器中的反应已达到化学平衡状态的是___________(填编号)。
II.CO2和H2制备CH3OH,可实现CO2的资源化利用,涉及的反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) +Q(Q>0)
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) -Q(Q>0)
将反应物混合气体按进料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反应装置中,选择合适的催化剂,发生上述反应。
(4)不同温度下,CO2的平衡转化率如图①所示,温度高于503K时,CO2的平衡转化率随温度的升高而增大的原因是___________ 。实际生产中,保持压强不变,相同反应时间内不同温度下CH3OH的产率如图②所示,由图可知,523K时CH3OH的产率最大,可能的原因是___________ 。
合成氨工厂常用碳酸钾溶液吸收混合气中的CO2,从而实现CO2的减排。
(5)碳酸钾溶液吸收CO2的离子反应方程式为___________ ,某研究小组用200mL1.5mol·L-l K2CO3溶液吸收了3.36L 的CO2(标准状况),形成溶液中的溶质是___________ (填化学式),各离子的浓度关系正确的是___________ (填编号)。
a.c(K+) + c(H+) = c(CO) +c(HCO) +c(OH-)
b.3c(K+)=4 c(CO)+4 c(HCO)+4c(H2CO3)
c.c(K+)>c(OH-)>c(HCO)>c(CO)>c(H+)
I.CO和H2在一定条件下能发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)+Q(Q>0)。523K时,在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2发生反应,反应进行至5min时达到平衡状态,此时测得H2的体积分数为50%。
(1)在0~5min内,H2的平均反应速率v(H2)=
(2)上述反应的平衡常数表达式为K=
A.一定向正反应方向移动 B.平衡移动时,逆反应速率始终增大
C.一定向逆反应方向移动 D.平衡移动时,正反应速率始终减小
(3)下列说法能判断上述恒容密闭容器中的反应已达到化学平衡状态的是___________(填编号)。
A.容器内气体密度保持不变 | B.CH3OH的体积分数保持不变 |
C.v(CO)= v (CH3OH) | D.混合气体的平均相对分子质量保持不变 |
II.CO2和H2制备CH3OH,可实现CO2的资源化利用,涉及的反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) +Q(Q>0)
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) -Q(Q>0)
将反应物混合气体按进料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反应装置中,选择合适的催化剂,发生上述反应。
(4)不同温度下,CO2的平衡转化率如图①所示,温度高于503K时,CO2的平衡转化率随温度的升高而增大的原因是
合成氨工厂常用碳酸钾溶液吸收混合气中的CO2,从而实现CO2的减排。
(5)碳酸钾溶液吸收CO2的离子反应方程式为
a.c(K+) + c(H+) = c(CO) +c(HCO) +c(OH-)
b.3c(K+)=4 c(CO)+4 c(HCO)+4c(H2CO3)
c.c(K+)>c(OH-)>c(HCO)>c(CO)>c(H+)
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【推荐1】Ⅰ.催化重整是减少温室气体排放的重要途径。
已知以下的热化学反应方程式:
(1)写出催化重整反应和生成和的热化学方程式:_______ 。
Ⅱ.CO是煤气的主要成分,可与水蒸气反应生成氢气: 。查阅资料得出相关数据如下:
(2)通过表格中的数值可以推断:反应_______ 0(填“>”或“<”)。该反应升高到一定温度时,反应将不能正向进行,由此判断该反应的_______ 0(填“>”或“<”)。
(3)在容积为10L的密闭容器中通入和发生反应,在400℃时反应达到平衡,此时的转化率为_______ 。
(4)在绝热恒容条件下,反应物物质的量均为1mol发生反应,下列不能说明反应达到平衡状态的有_______ (填字母)。
a.体系的温度不再发生变化 b.混合气体的密度不变
c.混合气体的平均相对分子质量不变 d.各组分的物质的量浓度不再改变
(5)如下图是反应在时刻达到平衡,在时刻因改变某个条件而发生变化的情况:则时刻改变的条件可能是_______ (写出1种即可)。若时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍,在图中区间内画出CO、浓度变化曲线,并标明物质化学式(假设各物质状态均保持不变)。_______
已知以下的热化学反应方程式:
(1)写出催化重整反应和生成和的热化学方程式:
Ⅱ.CO是煤气的主要成分,可与水蒸气反应生成氢气: 。查阅资料得出相关数据如下:
温度/℃ | 400 | 500 |
平衡常数K | 9 | 5.3 |
(3)在容积为10L的密闭容器中通入和发生反应,在400℃时反应达到平衡,此时的转化率为
(4)在绝热恒容条件下,反应物物质的量均为1mol发生反应,下列不能说明反应达到平衡状态的有
a.体系的温度不再发生变化 b.混合气体的密度不变
c.混合气体的平均相对分子质量不变 d.各组分的物质的量浓度不再改变
(5)如下图是反应在时刻达到平衡,在时刻因改变某个条件而发生变化的情况:则时刻改变的条件可能是
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【推荐2】研究碳、氮、硫等元素化合物的性质和转化对建设生态文明、美丽中国具有重要意义,对这些元素形成的有毒有害气体进行处理成为科学研究的热点。请回答下列问题:
(1)可用选择性脱除氮氧化物,已知:
①
②
③
则_______
(2)某研究小组将1molNO、1mol和一定量的充入2L密闭容器中,在T℃、催化剂表面发生反应③,反应3min测得容器中NO的转化率为36%,则此时段内的平均反应速率为_______ 。研究表明不同氨氮比[]条件下测得NO的残留率与温度关系如下图所示。指出氨氮比、、由大到小的顺序为_______ ;℃时,NO的残留率趋近相同的原因可能是_______ 。
(3)已知反应,实验测得不同温度℃、℃下的平衡态中和)两个压强对数的关系如下图所示,实验初始时体系中的和相等、和相等。则_______ (填“>”“<”或“=”)。
温度为时化学平衡常数_______ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(4)研究人员开发了一种新型的硼、氮共掺杂的多孔石墨烯材料作为正极催化剂的锂-二氧化碳二次电池,实现了碳酸锂在电池中的高度可逆分解,减少的排放,其装置示意图如下图所示,写出电池充电时的阳极反应式_______ 。
(1)可用选择性脱除氮氧化物,已知:
①
②
③
则
(2)某研究小组将1molNO、1mol和一定量的充入2L密闭容器中,在T℃、催化剂表面发生反应③,反应3min测得容器中NO的转化率为36%,则此时段内的平均反应速率为
(3)已知反应,实验测得不同温度℃、℃下的平衡态中和)两个压强对数的关系如下图所示,实验初始时体系中的和相等、和相等。则
温度为时化学平衡常数
(4)研究人员开发了一种新型的硼、氮共掺杂的多孔石墨烯材料作为正极催化剂的锂-二氧化碳二次电池,实现了碳酸锂在电池中的高度可逆分解,减少的排放,其装置示意图如下图所示,写出电池充电时的阳极反应式
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【推荐3】硫化氢是一种“臭名昭著”的气体,有难闻的气味而且对人体有毒。脱除、回收和利用废气中的硫化氢是人们研究的重要课题。
Ⅰ.硫化氢的脱除
(1)下列溶液中,不能吸收硫化氢的是___________。
(2)含H2S的气体与饱和Na2CO3溶液在吸收塔内逆流接触,生成两种酸式盐,该反应的离子方程式为___________ 。
(3)乙醇胺(HOCH2CH2NH2)可脱除沼气中的H2S,加热产物,乙醇胺实现再生。从乙醇胺的结构上分析上述过程的原理___________ 。
Ⅱ.硫化氢的回收与利用
已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
(4)计算H2S热分解反应的___________ 。从的角度分析该反应高温下能自发发生的原因是___________ 。
Ⅰ.硫化氢的脱除
(1)下列溶液中,不能吸收硫化氢的是___________。
A.CuCl2溶液 | B.NaOH溶液 | C.FeSO4溶液 | D.KMnO4溶液 |
(3)乙醇胺(HOCH2CH2NH2)可脱除沼气中的H2S,加热产物,乙醇胺实现再生。从乙醇胺的结构上分析上述过程的原理
Ⅱ.硫化氢的回收与利用
已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
(4)计算H2S热分解反应的
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【推荐1】合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨工业先驱哈珀(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为:N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1。
请回答:
(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有_____ 。
A.高温B.低温C.低压D.高压E.催化剂
(2)实际生产中常用工艺条件:Fe作催化剂。控制温度773K,压强3.0×107Pa,原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。
①分析说明原料气中N2过量的理由______ 。
②关于合成氨工艺的下列理解,正确的是_______ 。
A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
B.分离空气可得到N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
C.控制温度(773K)远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
D.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液态氨移去,有利于反应正向进行
E.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率
(3)在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体,发生上述反应。某温度下达到平衡时各物质的浓度分别为c(H2)=9.00mol·L-1,c(N2)=3.00mol·L-1,c(NH3)=4.00mol·L-1,此温度下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数___ (结果保留三位有效数字)。
请回答:
(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有
A.高温B.低温C.低压D.高压E.催化剂
(2)实际生产中常用工艺条件:Fe作催化剂。控制温度773K,压强3.0×107Pa,原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。
①分析说明原料气中N2过量的理由
②关于合成氨工艺的下列理解,正确的是
A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
B.分离空气可得到N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
C.控制温度(773K)远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
D.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液态氨移去,有利于反应正向进行
E.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率
(3)在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体,发生上述反应。某温度下达到平衡时各物质的浓度分别为c(H2)=9.00mol·L-1,c(N2)=3.00mol·L-1,c(NH3)=4.00mol·L-1,此温度下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数
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【推荐2】是实验室中的常用试剂,也是工业原料。
(1)利用溴化铜制备溴的反应为。时,向某恒容密闭容器中充入足量的固体发生上述反应,内随时间的变化曲线如图所示。
①内___________ (用分数表示即可)。
②恒温恒容条件下,下列物理量不变时,表明该反应已达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.的质量 B.的浓度 C.气体摩尔质量 D.气体体积分数
(2)假设的速率方程为【k为速率常数,与温度有关,与浓度无关,(α+β+γ)为总反应级数,可以取整数、分数等】。某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下:
①总反应级数为___________ 。
②在反应体系的三种物质中,其他条件不变,增大_______ (填化学式)的浓度,总反应速率降低。
(3)催化氧化反应为。时,在恒容密闭容器中充入和发生上述反应,达到平衡时,生成物总浓度与反应物总浓度之比为4∶5,气体总压强为。该温度下,的平衡转化率是______ ,该反应的压强平衡常数________ (为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(1)利用溴化铜制备溴的反应为。时,向某恒容密闭容器中充入足量的固体发生上述反应,内随时间的变化曲线如图所示。
①内
②恒温恒容条件下,下列物理量不变时,表明该反应已达到平衡状态的是
A.的质量 B.的浓度 C.气体摩尔质量 D.气体体积分数
(2)假设的速率方程为【k为速率常数,与温度有关,与浓度无关,(α+β+γ)为总反应级数,可以取整数、分数等】。某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下:
实验组 | 反应速率 | |||
I | 0.1 | 0.1 | 1.0 | v |
II | 0.2 | 0.1 | 1.0 | |
III | 0.2 | 0.9 | 1.0 | |
IV | 0.4 | 0.1 | 2.0 |
②在反应体系的三种物质中,其他条件不变,增大
(3)催化氧化反应为。时,在恒容密闭容器中充入和发生上述反应,达到平衡时,生成物总浓度与反应物总浓度之比为4∶5,气体总压强为。该温度下,的平衡转化率是
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解题方法
【推荐3】多晶硅生产工艺流程如图:
(1)粗硅粉碎的目的是_______ 。分离SiHCl3 (l)和SiCl4(l)的方法为_______ 。
(2)900℃以上, H2与SiHCl3发生如下反应:SiHCl3 (g)+ H2 (g)⇌Si (s) + 3HCl (g) ΔH >0,其平衡常数表达式为K =_______ 。为提高还原时SiHCl3的转化率,可采取的措施有_______ 。
(3)该流程中可以循环使用的物质是_______ 。
(4)SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应,可以制得SiHCl3,其化学方程式为_______ 。
(1)粗硅粉碎的目的是
(2)900℃以上, H2与SiHCl3发生如下反应:SiHCl3 (g)+ H2 (g)⇌Si (s) + 3HCl (g) ΔH >0,其平衡常数表达式为K =
(3)该流程中可以循环使用的物质是
(4)SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应,可以制得SiHCl3,其化学方程式为
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解题方法
【推荐1】氮的化合物的处理和利用是环境科学研究的热点。
(1)机动车排放的尾气中主要污染物为NOx,可用CH4催化还原NOx以消除其污染。298K时,1.0g CH4(g)与足量的NO气体完全反应生成N2、CO2和H2O(g),放出72.5kJ的热量。该反应的热化学方程式为_______ 。
(2)氮氧化物与悬浮大气中的海盐粒子相互作用会生成NOCl,涉及的相关反应有:
ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系为ΔH3=_____ ;K1、K2、K3的关系为K3=______ 。
(3)对汽车加装尾气净化装置,可使汽车尾气中含有的CO、NO2等有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2NO2(g)⇌4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200kJ·mol-1.对于该反应,温度不同(T2﹥T1),其他条件相同时,下列图象正确的是_______ (填序号)。
(4)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应:C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ΔH。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
①T1℃时,该反应在0~20min的平均反应速率v(CO2)=____ ;该反应的平衡常数K=_____ ;
②30min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是_______ (填序号);
A.加入一定量的活性炭
B.恒温恒压充入氩气
C.适当缩小容器的体积
D.加入合适的催化剂
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则和原平衡相比,NO的转化率_______ (填“升高”或“降低”),反应的平衡常数Kp=_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(1)机动车排放的尾气中主要污染物为NOx,可用CH4催化还原NOx以消除其污染。298K时,1.0g CH4(g)与足量的NO气体完全反应生成N2、CO2和H2O(g),放出72.5kJ的热量。该反应的热化学方程式为
(2)氮氧化物与悬浮大气中的海盐粒子相互作用会生成NOCl,涉及的相关反应有:
热化学方程式 | 平衡常数 | |
① | 2NO2(g)+NaCl(s)⇌NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1 | K1 |
② | 4NO2(g)+2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2 | K2 |
③ | 2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g) ΔH3 | K3 |
ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系为ΔH3=
(3)对汽车加装尾气净化装置,可使汽车尾气中含有的CO、NO2等有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2NO2(g)⇌4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200kJ·mol-1.对于该反应,温度不同(T2﹥T1),其他条件相同时,下列图象正确的是
(4)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应:C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ΔH。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间/min 浓度/mol·L-1 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①T1℃时,该反应在0~20min的平均反应速率v(CO2)=
②30min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是
A.加入一定量的活性炭
B.恒温恒压充入氩气
C.适当缩小容器的体积
D.加入合适的催化剂
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则和原平衡相比,NO的转化率
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解答题-原理综合题
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【推荐2】合成气(CO+H2)广泛用于合成有机物,工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。
(1)已知标况下,5.6LCH4与水蒸气完全反应时吸收51.5KJ的热量,请写出该反应的热化学方程式____ ;
(2)在150℃时2L的密闭容器中,将2 mol CH4和2 mol H2O(g)混合,经过15min达到平衡,此时CH4的转化率为60%。回答下列问题:
①从反应开始至平衡,用氢气的变化量来表示该反应速率v(H2)=____ 。
②在该温度下,计算该反应的平衡常数K=____ 。
③下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是____
A.v(H2)逆=3v (CO)正 B.密闭容器中混合气体的密度不变
C.密闭容器中总压强不变 D.C (CH4) = C (CO)
(3)合成气中的氢气也用于合成氨气:N2 + 3H22NH3。保持温度和体积不变, 在甲、乙、丙三个容器中建立平衡的相关信息如下表。则下列说法正确的是____ ;
A.n1=n2=3.2 B.φ甲=φ丙>φ乙 C.ν乙>ν丙>ν甲 D.P乙>P甲=P丙
(4)合成气制甲醚的反应方程式为2CO(g) + 4H2(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H = b kJ/mol。有研究者在催化剂(Cu—Zn—Al—O和A12O3)、 压强为5.OMPa的条件下,由H2和CO直接制备甲醚,结果如下图所示。
① 290℃前,CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是____ ;
② b____ 0,(填“>”或“<”或“=”)理由是____ 。
(1)已知标况下,5.6LCH4与水蒸气完全反应时吸收51.5KJ的热量,请写出该反应的热化学方程式
(2)在150℃时2L的密闭容器中,将2 mol CH4和2 mol H2O(g)混合,经过15min达到平衡,此时CH4的转化率为60%。回答下列问题:
①从反应开始至平衡,用氢气的变化量来表示该反应速率v(H2)=
②在该温度下,计算该反应的平衡常数K=
③下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是
A.v(H2)逆=3v (CO)正 B.密闭容器中混合气体的密度不变
C.密闭容器中总压强不变 D.C (CH4) = C (CO)
(3)合成气中的氢气也用于合成氨气:N2 + 3H22NH3。保持温度和体积不变, 在甲、乙、丙三个容器中建立平衡的相关信息如下表。则下列说法正确的是
容 器 | 体积 | 起始物质 | 平衡时NH3的物质的量 | 平衡时N2的 体积分数 | 反应开始时的速率 | 平衡时容器内压强 |
甲 | 1L | 1molN2+3molH2 | 1.6mol | φ甲 | ν甲 | P甲 |
乙 | 1L | 2molN2+6molH2 | n1 mol | φ乙 | ν乙 | P乙 |
丙 | 2L | 2molN2+6molH2 | n2 mol | φ丙 | ν丙 | P丙 |
(4)合成气制甲醚的反应方程式为2CO(g) + 4H2(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H = b kJ/mol。有研究者在催化剂(Cu—Zn—Al—O和A12O3)、 压强为5.OMPa的条件下,由H2和CO直接制备甲醚,结果如下图所示。
① 290℃前,CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是
② b
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【推荐3】碳捕集与碳封存技术有望成为碳减排的关键,其中碳捕集技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。
(1)工业上用捕碳可合成:
已知:①
② 。
则_______ 。
(2)现将0.08mol纯净的氨基甲酸铵置于2L恒容密闭容器中,分别在不同温度下进行反应:。实验测得的有关数据见下表()
氨基甲酸铵分解反应是_______ (填“放热”或“吸热”)反应,15℃达平衡时,氨基甲酸铵的转化率为_______ ,化学平衡常数_______ 。
(3)用捕碳的反应为:。为研究温度对捕获效率的影响,将一定量的溶液置于密闭容器中,并充入一定量的气体,保持其它初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得气体浓度,得到趋势图:
①b、c、d三点的平衡常数、、从大到小的顺序为_______ 。
②在温度区间,容器内气体浓度呈现先减小后增大的变化趋势,其原因是_______ 。
(1)工业上用捕碳可合成:
已知:①
② 。
则
(2)现将0.08mol纯净的氨基甲酸铵置于2L恒容密闭容器中,分别在不同温度下进行反应:。实验测得的有关数据见下表()
温度/℃ 气体总浓度/ 时间/min | 15 | 25 | 35 |
0 | 0 | 0 | 0 |
(3)用捕碳的反应为:。为研究温度对捕获效率的影响,将一定量的溶液置于密闭容器中,并充入一定量的气体,保持其它初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得气体浓度,得到趋势图:
①b、c、d三点的平衡常数、、从大到小的顺序为
②在温度区间,容器内气体浓度呈现先减小后增大的变化趋势,其原因是
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