组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:166 题号:13370034
选择性催化还原法(SCR)是目前应用最为广泛的氮氧化物NOx的净化方法,其原理是利用NH3在特定催化剂作用下将NOx还原为N2
主反应:4NH3(g) +4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) ΔH1
副反应:4NH3(g)+ 3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH2
(1)在无氧条件下,NH3也可还原NO:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH3
则ΔH2=___________(用含ΔH1、ΔH3的式子表示)。一定温度下,向2 L密闭刚性容器(含催化剂)中投入2 mol NH3和3 mol NO,发生反应4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+ 6H2O(g)。达到平衡状态时,NO的转化率为60 %,则平衡常数为___________mol·L-1(列出计算式即可)。
(2)目前使用的SCR催化剂是V2O5-WO3/TiO2,关于该催化剂的说法正确的是___________
A.能加快反应速率,并且改变反应的焓变
B.能增大NH3还原NOx反应的平衡常数
C.具有选择性,能降低特定反应的活化能
(3)催化剂V2O5-WO3/TiO2中的V2O5是活性组分。在石英微型反应器中以一定流速通过烟气[n(O2):n(NH3):n(NO)=71:1:1],在不同温度下进行该催化还原反应,V2O5的质量分数对单位时间内NO去除率的影响如图所示。

①从起始至对应A、B、C三点的平均反应速率由大到小的顺序为___________
②V2O5的质量分数对该催化剂活性的影响是___________
(4)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) △H<0,在一定条件下,NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)= k2·p(N2O4)。一定温度下,k1k2与平衡常数kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系k1=_____
(5)还可用间接电解法除NO。其原理如图所示,则电解池阴极的电极反应为___________

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(1)已知下列反应的热化学方程式:
    kJmol
    kJmol
计算反应③_______kJmol;反应③能够自发的条件是_______
(2)在1000℃时,反应①的 kJmol,反应③的 kJmol。已知(R为常数,T为温度,K为平衡常数),据此分析反应③处理的工艺方法的优点是_______
(3)在不同温度、反应压强为100 kPa,进料比分别为a、b、c的条件下,反应③平衡转化率如图1所示,则a、b、c由大到小的顺序为_______;温度越高,反应③平衡转化率越大的原因是_______

(4)在T℃、pkPa条件下,将的混合气进行反应③,同时发生副反应,达到平衡时,的转化率为80%,的转化率为90%,则反应③的_______(列出计算式)。
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Ⅰ.       
Ⅱ.       
回答下列问题:
(1)已知       ,请计算_______
(2)在恒温恒容的容器中发生上述反应,下列说法正确的有_______。
A.气体平均摩尔质量保持不变,反应体系已达平衡
B.加入催化剂,可提高CO2的平衡转化率
C.平衡后缩小体积增大体系压强,有利于提高CH3OH产率
D.平衡后升高温度,反应Ⅱ的正反应速率增大、逆反应速率减小,平衡正移
(3)研究表明:其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性。使用该催化剂,将1molCO2和2.44molH2在1L密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率:转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示:


①温度为553K,经10min体系达到平衡,则CO2的平均反应速率为_______
②随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低,分析其原因_______
(4)以某甲醇燃料电池为电源,回收普通干电池中锌与MnO2,其工作原理如图所示,质子交换膜左右两侧的溶液均为1L2mol/LH2SO4溶液。

①通入甲醇的电极反应式为_______,a电极和石墨电极的电子流向为_______,(填“a到石墨”或“石墨到a”),当导线中有2mole-发生转移时,I池的左右两侧溶液的质量差为_______g(假设反应物耗尽,忽略气体的溶解)。
②II池中回收锌与MnO2的总反应的离子方程式为_______
③若燃料电池中负极消耗4.8g甲醇,且均完全转化为电能,电解池中回收制得19.5g单质Zn,该装置的电流效率η=_______。(保留2位小数)(η=×100%)
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I.以CO2为原料加氢可以合成甲醇CO2(g)+3H2(g) =CH3OH(g)+H2O(g) ,该反应一般认为可通过如下两个步骤来实现:
①CO2(g)+H2(g) =H2O(g)+CO(g)  ΔH1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g) =CH3OH(g)     ΔH2=-90kJ·mol-1
(1)总反应的CO2(g)+3H2(g) =CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH=___________;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是___________ (填标号)。

(2)反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)达到平衡,下列措施中能使平衡体系中增大且加快化学反应速率的是___________(填字母)。
A.升高温度B.充入He(g),使体系压强增大
C.再充入1 mol H2D.将H2O(g)从体系中分离出去

Ⅱ.在催化剂存在的条件下进行以下两个竞争反应:
①CO2(g)+3H2(g) =CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH1
②CO2(g)+H2(g) =CO(g)+H2O(g)     ΔH2>0
(3)将=3的混合气体充入体积为V L的密闭容器中,相同时间内测得温度与转化率、产物选择性的关系如图所示。CH3OH选择性=

①270℃以后CO2转化率随温度升高而增大的原因可能是___________。(写出一条)
②有利于提高CH3OH选择性的反应条件可以是___________(填标号。)
A.升高温度             B.使用更合适的催化剂     
C.增大压强             D.原料气中掺入适量的CO
(4)电催化 CO2制备燃料可实现资源综合利用。如图所示装置工作时,阳极的电极反应式为___________。当阴极只生成HCOOH时,每转移2mol电子,阴极室溶液质量增加___________g。
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