有效去除和利用大气中的NOx是资源利用以及环境保护的重要研究课题。
(1)T℃时,在一个体积为1L的恒容密闭容器中通入2molNO和1molCl2,发生反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g),10min时达到平衡,测得ClNO在混合物体系中的体积分数为40%。已知几种化学键的键能数据如表所示(ClNO的结构式为Cl—N=O):
①当NO和Cl2反应生成ClNO的过程中放出33.9kJ的热量(不考虑转化为其他能量)时,转移了3.612×1023个电子,则E=___ kJ•mol-1;该反应在__ (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
②0~10min内,Cl2的反应速率v(Cl2)=___ ;该温度下的反应平衡常数K为___ 。
③上述反应达到平衡后,若改变某一条件,下列变化能判断平衡一定是向正反应方向移动的是__ (填字母)。
A.正反应速率增大
B.生成物的百分含量增大
C.平衡常数K增大
④其他条件相同,在甲、乙两种不同催化剂的作用下,相同时间内测得氯气的转化率与温度的变化关系如图。c点___ (填“可能”“一定”或“不可能”)处于平衡状态,理由是__ 。
(1)T℃时,在一个体积为1L的恒容密闭容器中通入2molNO和1molCl2,发生反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g),10min时达到平衡,测得ClNO在混合物体系中的体积分数为40%。已知几种化学键的键能数据如表所示(ClNO的结构式为Cl—N=O):
化学键 | Cl—Cl | Cl—N | N=O | N≡O(NO) |
键能(kJ•mol-1) | 243 | E | 607 | 630 |
①当NO和Cl2反应生成ClNO的过程中放出33.9kJ的热量(不考虑转化为其他能量)时,转移了3.612×1023个电子,则E=
②0~10min内,Cl2的反应速率v(Cl2)=
③上述反应达到平衡后,若改变某一条件,下列变化能判断平衡一定是向正反应方向移动的是
A.正反应速率增大
B.生成物的百分含量增大
C.平衡常数K增大
④其他条件相同,在甲、乙两种不同催化剂的作用下,相同时间内测得氯气的转化率与温度的变化关系如图。c点
更新时间:2021-06-11 14:50:23
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【推荐1】丙酮蒸气热裂解可生产乙烯酮,反应为 ,现对该热裂解反应进行研究,回答下列问题:
(1)①根据表格中的键能数据,计算_______ ;
②该反应在_______ (填“低温”或“高温”或“任意温度”)条件下可自发进行。
(2)在恒容绝热密闭容器中,充入丙酮蒸气,可以判断下列到达平衡状态的是_______ 。
A.消耗速率与生成速率相等
B.容器内密度不再变化
C.反应的平衡常数不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.和的浓度比保持不变
(3)丙酮的平衡转化率随温度、压强变化如图所示:
①图中X表示的物理量是_______ ;
②A、C两点化学平衡常数_______ (填“>”、“<”或“=”);
③恒容下,既可提高反应速率,又可提高丙酮平衡转化率的一条合理措施是_______ 。
(4)在容积可变的恒温密闭容器中,充入丙酮蒸气维持恒压 (110kPa)。
①经过时间,丙酮分解10%。用单位时间内气体分压变化表示的反应速率v(丙酮)_______ ;
②该条件平衡时丙酮分解率为a,则_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(5)其他条件相同,在甲、乙两种催化剂作用下发生该反应,相同时间时丙酮的转化率与温度的关系如图。
①工业上选择催化剂_______ (填“甲”或“乙”)。
②在催化剂甲作用下,温度高于210℃时,丙酮转化率降低的原因可能是_______ (写一条即可)。
(1)①根据表格中的键能数据,计算
化学键 | |||
键能 | 412 | 348 | 612 |
②该反应在
(2)在恒容绝热密闭容器中,充入丙酮蒸气,可以判断下列到达平衡状态的是
A.消耗速率与生成速率相等
B.容器内密度不再变化
C.反应的平衡常数不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.和的浓度比保持不变
(3)丙酮的平衡转化率随温度、压强变化如图所示:
①图中X表示的物理量是
②A、C两点化学平衡常数
③恒容下,既可提高反应速率,又可提高丙酮平衡转化率的一条合理措施是
(4)在容积可变的恒温密闭容器中,充入丙酮蒸气维持恒压 (110kPa)。
①经过时间,丙酮分解10%。用单位时间内气体分压变化表示的反应速率v(丙酮)
②该条件平衡时丙酮分解率为a,则
(5)其他条件相同,在甲、乙两种催化剂作用下发生该反应,相同时间时丙酮的转化率与温度的关系如图。
①工业上选择催化剂
②在催化剂甲作用下,温度高于210℃时,丙酮转化率降低的原因可能是
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解题方法
【推荐2】已知:2H2+O22H2O。
(1)该反应1g氢气完全燃烧放出热量121.6kJ,其中断裂1molH-H键吸收436kJ,断裂1molO=O键吸收496kJ,那么形成1molH-O键放出热量_______ 。
(2)原电池是直接把化学能转化为电能的装置。
I.航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。下图是氢-氧燃料电池的装置图。则:
①溶液中OH-移向_______ 电极(填“a”或“b”)。
②b电极附近pH_______ 。(填增大、减小或不变)
③如把H2改为甲烷,则负极反应式为:_______ 。
II.以Zn和Cu为电极,稀H2SO4为电解质溶液形成的原电池中:
①电子 流动方向由_______ 极流向_______ 极(填:“正”、“负”)。
②若有1mol e− 流过导线,则理论上负极质量减少_______ g。
③若将稀硫酸换成硫酸铜溶液,电极质量增加的是_______ (填“锌极”或“铜极”),原因是_______ (用该电极反应方程式表示)。
(1)该反应1g氢气完全燃烧放出热量121.6kJ,其中断裂1molH-H键吸收436kJ,断裂1molO=O键吸收496kJ,那么形成1molH-O键放出热量
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I.航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。下图是氢-氧燃料电池的装置图。则:
①溶液中OH-移向
②b电极附近pH
③如把H2改为甲烷,则负极反应式为:
II.以Zn和Cu为电极,稀H2SO4为电解质溶液形成的原电池中:
①
②若有1mol e− 流过导线,则理论上负极质量减少
③若将稀硫酸换成硫酸铜溶液,电极质量增加的是
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解题方法
【推荐3】高温下用H2还原CuCl制备活性铜,反应原理如下:
2Cu(s)+Cl2 (g)2CuCl(s) △H1=-36 kJ·mol-1 ①
H2(g)+2CuCl( s)=2Cu(s)+2HCl(g) △H2 ②
有关物质的键能数据如下表:
(1)求△H2=_______ kJ·mol-1。
(2)经测定反应②制备活性铜的反应趋势大,原因是_______________ 。
(3)在某温度下,反应①达到平衡状态,在tl时,增加压强到原来的2倍(Cu的量足够),在图中画出Cl2浓度的变化趋势线。_______________
(4)白色不溶于水的CuCl可以由电解法制得,如图所示:
①装置中用的交换膜为_____________ 。
A.阳离子交换膜 B.阴离子交换膜 C.质子交换膜 D.氢氧根离子交换膜
②阳极的电极反应式为_________________ 。
(5)已知CuCl可溶解于稀硝酸,写出该反应的化学方程式:_________________ 。
(6)根据已学知识写出制取CuCl的一种方法,用化学方程式表示:_________________ 。
2Cu(s)+Cl2 (g)2CuCl(s) △H1=-36 kJ·mol-1 ①
H2(g)+2CuCl( s)=2Cu(s)+2HCl(g) △H2 ②
有关物质的键能数据如下表:
物质 | H2 | Cl2 | HCl |
键能(kJ·mol-1) | 436 | 243 | 432 |
(1)求△H2=
(2)经测定反应②制备活性铜的反应趋势大,原因是
(3)在某温度下,反应①达到平衡状态,在tl时,增加压强到原来的2倍(Cu的量足够),在图中画出Cl2浓度的变化趋势线。
(4)白色不溶于水的CuCl可以由电解法制得,如图所示:
①装置中用的交换膜为
A.阳离子交换膜 B.阴离子交换膜 C.质子交换膜 D.氢氧根离子交换膜
②阳极的电极反应式为
(5)已知CuCl可溶解于稀硝酸,写出该反应的化学方程式:
(6)根据已学知识写出制取CuCl的一种方法,用化学方程式表示:
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】铜矿石(主要成分、)的熔炼过程排放的烟气含有、等有害成分,水洗烟气形成污酸。工业上可以利用铁碳床处理污酸,将其中的S(Ⅳ)还原为,进而生成难溶于水的,除去污酸中S、及重金属元素。
(1)用化学用语表示烟气溶于水显酸性的原因________ 。
(2)采用铁碳床而非纯铁床的原因是________ 。
(3)①铁碳床中铁碳比为1∶1条件下处理污酸,的去除率及质量浓度随反应时间变化如图所示。内,砷去除平均速率是________ 。
②污酸经过铁碳床处理后,再加入或通入继续除砷,的去除率变化如图所示。
反应,砷去除率随质量的变化 通入,砷去除率随反应时间的变化
甲同学认为,加入相同物质的量的和,加入时的去除效率更好,相应的证据是________ 。
(4)处理后污酸中砷的残留量的测定:取处理后的污酸,将其中的全部转化为,加入过量溶液和几滴淀粉,用电极进行电解,阳极附近溶液变蓝时,停止电解。电解过程中,阴极产生氢气,阳极产物与反应,将其氧化为。
①电解时,阳极反应式为________ 。
②电解结束时,通过导线的电量为Q(单位C),处理后污酸中的残留量为________ 。(法拉第常数为F,表示每摩尔电子所带电量,单位)
(1)用化学用语表示烟气溶于水显酸性的原因
(2)采用铁碳床而非纯铁床的原因是
(3)①铁碳床中铁碳比为1∶1条件下处理污酸,的去除率及质量浓度随反应时间变化如图所示。内,砷去除平均速率是
②污酸经过铁碳床处理后,再加入或通入继续除砷,的去除率变化如图所示。
反应,砷去除率随质量的变化 通入,砷去除率随反应时间的变化
甲同学认为,加入相同物质的量的和,加入时的去除效率更好,相应的证据是
(4)处理后污酸中砷的残留量的测定:取处理后的污酸,将其中的全部转化为,加入过量溶液和几滴淀粉,用电极进行电解,阳极附近溶液变蓝时,停止电解。电解过程中,阴极产生氢气,阳极产物与反应,将其氧化为。
①电解时,阳极反应式为
②电解结束时,通过导线的电量为Q(单位C),处理后污酸中的残留量为
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【推荐2】某温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体随时间变化的曲线如图所示。
请回答下列问题:
(1)由图中数据分析:该反应的化学方程式为___________ 。
(2)反应开始至2min,Z的平均反应速率为___________ 。
(3)5min时Z的生成速率与6min时Z的生成速率相比较,前者___________ 后者(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)上述反应过程中,如果降低温度,则其正反应速率___________ (填“增大”、“减少或“不变)。如果使用合适的催化剂,则其逆反应速率___________ (填“增大”“减小”或“不变)。
(5)下列各项中不可以说明上述反应达到平衡的是___________ (填字母)。
a.混合气体的密度不变
b.混合气体的压强不变
c.同一物质的正反应速率等于逆反应速率
d.X的浓度保持不变
e.生成1molZ和同时生成1.5molX
f.X、Y、Z的反应速率之比为3∶1∶2
请回答下列问题:
(1)由图中数据分析:该反应的化学方程式为
(2)反应开始至2min,Z的平均反应速率为
(3)5min时Z的生成速率与6min时Z的生成速率相比较,前者
(4)上述反应过程中,如果降低温度,则其正反应速率
(5)下列各项中不可以说明上述反应达到平衡的是
a.混合气体的密度不变
b.混合气体的压强不变
c.同一物质的正反应速率等于逆反应速率
d.X的浓度保持不变
e.生成1molZ和同时生成1.5molX
f.X、Y、Z的反应速率之比为3∶1∶2
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【推荐3】“低碳循环”已经引起了国民的重视,试回答下列问题:
(1)煤的气化和液化可以提高燃料的利用率。
已知25℃,101kPa时:C(s)+O2(g)═CO(g)△H=-126.4kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
H2O(g)═H2O(l)△H=-44kJ•mol-1
则在25℃、101kPa时:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=________ .
(2)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:
,已知在1100℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。
①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值______ (填“增大”、“减小”或“不变”);
②1100℃时测得高炉中,c(CO2)=0.025mol•L-1,c(CO)=0.1mol•L-1,则在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态?_______ (填“是”或“否”),其判断依据是________ 。
(3)目前工业上可用来生产燃料甲醇,有关反应为CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol-1.现向体积为1L的密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示;
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率________ ;
②下列措施能使增大的是_____ (填符号)。
A.升高温度
B.再充入
C.再充入
D.将(g)从体系中分离
E.充入He(g),使体系压强增大
(1)煤的气化和液化可以提高燃料的利用率。
已知25℃,101kPa时:C(s)+O2(g)═CO(g)△H=-126.4kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
H2O(g)═H2O(l)△H=-44kJ•mol-1
则在25℃、101kPa时:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=
(2)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:
,已知在1100℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。
①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值
②1100℃时测得高炉中,c(CO2)=0.025mol•L-1,c(CO)=0.1mol•L-1,则在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态?
(3)目前工业上可用来生产燃料甲醇,有关反应为CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol-1.现向体积为1L的密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示;
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率
②下列措施能使增大的是
A.升高温度
B.再充入
C.再充入
D.将(g)从体系中分离
E.充入He(g),使体系压强增大
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【推荐1】为无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体,能源的开发和利用过程常伴有气体生。脱硫技术是当前的重点研究方向。回答下列问题:
(1)1883年英国化学家Claus开发了氧化制硫的方法,即:
20世纪30年代,德国法本公司将的氧化分两阶段完成。
第一阶段反应为
则第二阶段反应___________ 。
(2)氧化锌法也是一种传统的脱硫方法,其反应原理如下: 。据此判断,该反应的△G___________ 0(填“>”“<”或“=”)。文献资料显示,氧化锌法反应温度控制在300~400℃,工业上这么做的理由为___________ 。
(3)栲胶法是我国本土自主研发和发展起来的湿法氧化脱硫方法,其原理如下(其中,TQ为醌态栲胶;THQ为酚态栲胶):
脱硫过程:
再生过程:
①基态钒原子的价电子排布式为___________ 。
②根据栲胶法原理,脱硫过程中起到催化作用的物质为___________ 。
(4)在密闭容器中,气体分解生成和(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示:
①图中压强、、由大到小的顺序为___________ 。
②初始量相同的分别在和、温度和下各自达到平衡,则N点和M点的压强平衡常数之比___________ 。
(1)1883年英国化学家Claus开发了氧化制硫的方法,即:
20世纪30年代,德国法本公司将的氧化分两阶段完成。
第一阶段反应为
则第二阶段反应
(2)氧化锌法也是一种传统的脱硫方法,其反应原理如下: 。据此判断,该反应的△G
(3)栲胶法是我国本土自主研发和发展起来的湿法氧化脱硫方法,其原理如下(其中,TQ为醌态栲胶;THQ为酚态栲胶):
脱硫过程:
再生过程:
①基态钒原子的价电子排布式为
②根据栲胶法原理,脱硫过程中起到催化作用的物质为
(4)在密闭容器中,气体分解生成和(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示:
①图中压强、、由大到小的顺序为
②初始量相同的分别在和、温度和下各自达到平衡,则N点和M点的压强平衡常数之比
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【推荐2】环境科学研究发现,也是一种温室效应气体,与相比,虽然在大气中的含量很低,增温潜势却是二氧化碳的298倍,对全球气候的增温效应在未来将越来越显著,已引起科学家的极大关注。(1)用CO还原的能量变化如上图所示,则无催化剂条件下该反应的逆反应的活化能为__________ ;在相同温度和压强下,1mol 和1mol CO经过相同反应时间测得如下实验数据:
试分析在相同温度时,催化剂2催化下的转化率更高的原因是___________ 。
(2)在容积均为1L的密闭容器A(起始500℃,恒温)、B(起始500℃,绝热)两个容器中分别加入0.1mol 、0.4mol CO和相同催化剂。实验测得A、B容器中的转化率随时间的变化关系如图所示:①B容器中的转化率随时间的变化关系是图中的___________ 曲线(填“a”或“b”)。
②要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间,但不改变的平衡转化率,在催化剂一定的情况下可采取的措施是___________ (答出一条即可)。
③500℃该反应的化学平衡常数K=___________ (用最简分数表示)。
④实验测定该反应的反应速率,,、分别是正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度,计算M处的___________ (保留两位小数)。
实验 | 温度/℃ | 催化剂 | 的转化率/% |
实验1 | 400 | 催化剂1 | 9.5 |
400 | 催化剂2 | 10.6 | |
实验2 | 500 | 催化剂1 | 12.3 |
500 | 催化剂2 | 13.5 |
(2)在容积均为1L的密闭容器A(起始500℃,恒温)、B(起始500℃,绝热)两个容器中分别加入0.1mol 、0.4mol CO和相同催化剂。实验测得A、B容器中的转化率随时间的变化关系如图所示:①B容器中的转化率随时间的变化关系是图中的
②要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间,但不改变的平衡转化率,在催化剂一定的情况下可采取的措施是
③500℃该反应的化学平衡常数K=
④实验测定该反应的反应速率,,、分别是正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度,计算M处的
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【推荐3】氯乙烯是用途广泛的石油化工产品,工业上常利用乙烯氧氯化法生产:
已知:ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题:
(1)___________ 。
(2)已知,反应可自发进行。若时反应ⅱ中,此时反应ⅱ___________ (“能”或“不能”)自发进行。
(3)为提高反应ⅱ中氯乙烯的平衡产率,可采取的措施有___________ 。
a.加入合适的催化剂 b.升高温度 c.增大压强 d.及时氧化
(4)向密闭容器中初始投入、和发生乙烯氧氯化反应,不同温度下测得反应在平衡时、三种组分的体积分数随温度的变化如图1所示。①结合图示可知曲线Ⅰ和曲线Ⅲ分别表示的是平衡时___________ 和___________ 的体积分数随温度的变化。
②时反应进行到达到平衡,内用的浓度变化表示的___________ ,该反应的平衡常数___________ 。
(5)时,控制进料浓度。容器中发生反应,不同温度对的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响如图2所示。(备注:催化效率是指催化剂转化反应物为生成物的能力,通常通过产物的选择性和反应速率来衡量。图2中通过转化为的转化率大小来体现)①235℃时,若调整进料浓度,所得的平衡转化率曲线应在点M的___________ (填“上”或“下”)方。
②因受现有工业设备限制,需保持不变,在235℃、下,若要进一步增大的选择性,可选择从___________ 方向进一步展开研究。
已知:ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)已知,反应可自发进行。若时反应ⅱ中,此时反应ⅱ
(3)为提高反应ⅱ中氯乙烯的平衡产率,可采取的措施有
a.加入合适的催化剂 b.升高温度 c.增大压强 d.及时氧化
(4)向密闭容器中初始投入、和发生乙烯氧氯化反应,不同温度下测得反应在平衡时、三种组分的体积分数随温度的变化如图1所示。①结合图示可知曲线Ⅰ和曲线Ⅲ分别表示的是平衡时
②时反应进行到达到平衡,内用的浓度变化表示的
(5)时,控制进料浓度。容器中发生反应,不同温度对的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响如图2所示。(备注:催化效率是指催化剂转化反应物为生成物的能力,通常通过产物的选择性和反应速率来衡量。图2中通过转化为的转化率大小来体现)①235℃时,若调整进料浓度,所得的平衡转化率曲线应在点M的
②因受现有工业设备限制,需保持不变,在235℃、下,若要进一步增大的选择性,可选择从
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【推荐1】“绿水青山就是金山银山”,因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)亚硝酰氯(Cl—N=O)气体是有机合成的重要试剂,它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,该反应的热化学方程式为__ 。
相关化学键的键能如下表所示:
(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1,对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
①0~10min内,平均反应速率v(CO2)=___ mol·L-1·min-1;当升高温度,该反应的平衡常数K__ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是__ (填字母)。
A.加入一定量的粉状碳酸钙
B.适当缩小容器的体积
C.通入一定量的O2
D.加入合适的催化剂
(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为__ 。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=__ [已知:气体分压(P分)=气体总压(Pa)×体积分数]
(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,生成无毒的N2和CO2实验测得,v正=k正c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆c(N2) c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅降低温度,k正减小的倍数_ (填“>”、“<”或“=”)k逆减小的倍数。
②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为20%,则=__ (计算结果用分数表示)
(1)亚硝酰氯(Cl—N=O)气体是有机合成的重要试剂,它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,该反应的热化学方程式为
相关化学键的键能如下表所示:
化学键 | Cl—Cl | NO(NO气体) | Cl—N | N=O |
键能/(kJ·mol-1) | 243 | 630 | 200 | 607 |
(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1,对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间/min 浓度/mol·L-1 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
O2 | 1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
①0~10min内,平均反应速率v(CO2)=
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是
A.加入一定量的粉状碳酸钙
B.适当缩小容器的体积
C.通入一定量的O2
D.加入合适的催化剂
(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=
(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,生成无毒的N2和CO2实验测得,v正=k正c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆c(N2) c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅降低温度,k正减小的倍数
②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为20%,则=
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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】甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法,其反应机理如下:
反应I:
反应Ⅱ:
请回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,反应I可通过如图1所示的反应历程实现催化重整,则___________ 。
(2)将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应,使用催化剂R,测得相同条件下,甲醇的转化率与CO的物质的量分数变化如图2所示。反应Ⅱ为___________ 反应(填“吸热”或“放热”),选择催化剂R的作用为___________ 。
(3)将1mol甲醇气体和1.3mol水蒸气混合充入2L恒容密闭容器中,控制反应温度为300℃、起始压强为2.5MPa下进行反应。平衡时容器中,甲醇的转化率为___________ ,则反应I的平衡常数___________ (列出计算式即可)。
(4)相同反应条件下,测得相同时间内甲醇水蒸气重整反应各组分的含量与反应温度关系曲线图如下,下列说法中正确的是___________ 。
a.升温对反应I的化学反应速率影响更大
b.该条件下催化剂活性温度高于270℃
c.催化剂的选择应考虑提高生成的选择性
d.250℃时,不小于1.3
反应I:
反应Ⅱ:
请回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,反应I可通过如图1所示的反应历程实现催化重整,则
(2)将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应,使用催化剂R,测得相同条件下,甲醇的转化率与CO的物质的量分数变化如图2所示。反应Ⅱ为
(3)将1mol甲醇气体和1.3mol水蒸气混合充入2L恒容密闭容器中,控制反应温度为300℃、起始压强为2.5MPa下进行反应。平衡时容器中,甲醇的转化率为
(4)相同反应条件下,测得相同时间内甲醇水蒸气重整反应各组分的含量与反应温度关系曲线图如下,下列说法中正确的是
a.升温对反应I的化学反应速率影响更大
b.该条件下催化剂活性温度高于270℃
c.催化剂的选择应考虑提高生成的选择性
d.250℃时,不小于1.3
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐3】CO2和CO可作为工业合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,还可利用CO2据电化学原理制备塑料,既减少工业生产对乙烯的依赖,又达到减少CO2排放的目的。
(1)利用CO2和H2反应合成甲醇的原理为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内,催化剂中CuO的质量分数对CO2的转化率和CH3OH的产率影响的实验数据如下表所示:
由表可知,CuO的质量分数为_______ 催化效果最佳。
(2)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是_______
A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1
C.b过程中第I阶段为吸热反应,第II阶段为放热反应
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH
E.b过程的反应速率:第II阶段>第I阶段
(3)①在密闭容器中按物质的量之比1︰2充入CO和H2发生反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),【已知:v正=k1·p(CO)·p2(H2),v逆=k2·p(CH3OH)】,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示,则压强P2___ P1(填“>”、“<”或“=”);在c点时,k1/k2=___ ;A、B、C三点KC的大小关系为___ ;300℃时进行该反应,若平衡时p(H2)=mKPa,则n(CH3OH):n(CO)=__ 。
②甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入1molCO和2molH2,向乙中加入2molCO和4molH2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示,则L、M两点容器内压强:P(M)__ 2P(L);
(1)利用CO2和H2反应合成甲醇的原理为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内,催化剂中CuO的质量分数对CO2的转化率和CH3OH的产率影响的实验数据如下表所示:
ω(CuO)/% | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
CH3OH的产率 | 25% | 30% | 35% | 45% | 50% | 65% | 55% | 53% | 50% |
CO2的转化率 | 10% | 13% | 15% | 20% | 35% | 45% | 40% | 35% | 30% |
由表可知,CuO的质量分数为
(2)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是
A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1
C.b过程中第I阶段为吸热反应,第II阶段为放热反应
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH
E.b过程的反应速率:第II阶段>第I阶段
(3)①在密闭容器中按物质的量之比1︰2充入CO和H2发生反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),【已知:v正=k1·p(CO)·p2(H2),v逆=k2·p(CH3OH)】,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示,则压强P2
②甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入1molCO和2molH2,向乙中加入2molCO和4molH2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示,则L、M两点容器内压强:P(M)
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