碳、氮、硫及其化合物对生产、生活有重要的意义。
(1)以与为原料可合成尿素[]。已知:
①
②
③
(1)写出和合成尿素和液态水的热化学方程式___________ 。
(2)高温下,与足量的碳在密闭容器中实现反应:。向容积为1L的恒容容器中加入和足量的碳,在不同温度下达到平衡时的物质的量浓度随温度的变化如图所示。则该反应为___________ (填“放热”或“吸热”)反应;某温度下若向该平衡体系中再通入,达到新平衡后,体系中的百分含量___________ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)与能发生反应: 在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定的平衡转化率。部分实验结果如图所示:
①当容器内___________ (填标号)不再随时间的变化而改变时,反应达到平衡状态。
A.气体的压强
B.气体的平均摩尔质量
C.气体的密度
D.的体积分数
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是___________ 。
③若A点对应实验中,(g)的起始浓度为,经过达到平衡状态,该时段化学反应速率___________ 。
④图中C、D两点对应的温度分别为℃和℃,通过计算判断___________ (填“>”、“=”或“<”)。
(1)以与为原料可合成尿素[]。已知:
①
②
③
(1)写出和合成尿素和液态水的热化学方程式
(2)高温下,与足量的碳在密闭容器中实现反应:。向容积为1L的恒容容器中加入和足量的碳,在不同温度下达到平衡时的物质的量浓度随温度的变化如图所示。则该反应为
(3)与能发生反应: 在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定的平衡转化率。部分实验结果如图所示:
①当容器内
A.气体的压强
B.气体的平均摩尔质量
C.气体的密度
D.的体积分数
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是
③若A点对应实验中,(g)的起始浓度为,经过达到平衡状态,该时段化学反应速率
④图中C、D两点对应的温度分别为℃和℃,通过计算判断
更新时间:2021-07-16 13:22:45
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【推荐1】碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用,乙烯、甲醇、甲酸等都是重要的能源物质。
(1)已知几种反应的正反应活化能(E1)、逆反应活化能(E2)如表所示:
在相同条件下,起始反应最快的是_____ (填序号)。的_____ 。
(2)甲醇水蒸气重整,总反应为。
①若工业生产中在恒压容器中进行该反应,下列措施可提高CH3OH的平衡转化率的是_____ (填字母)。
a.原料气中掺入一定量惰性气体
b.升高温度
c.使用催化效率更高的催化剂
d.使用分子筛及时移走产生的氢气
②该过程中同时发生两个反应:
I.
Ⅱ.
总反应、反应Ⅰ、反应Ⅱ的平衡常数对数lgK与变化关系如图所示。图中X和Y、Z三条曲线中,表示反应Ⅰ的是_____ ,理由是_____ 。
③在恒容密闭容器中,充入一定量CH3OH(g)和H2O(g),同时发生反应Ⅰ、反应Ⅱ,实验测得不同温度下,平衡体系中H2的体积分数如图所示:
T1°C之后平衡体系中H2体积分数增大的原因是_____ 。
(3)CO2催化还原可以制备和HCOOH:
;
。
在一定温度下,在容积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO2(g)和3molH2(g),同时发生了乙烯化和甲酸化反应,达到平衡时C2H4的选择性为40%,体系压强减小了22.5%。则CO2总转化率为_____ ,该温度下,甲酸化的平衡常数K=_____ (结果保留2位小数)。提示:
(1)已知几种反应的正反应活化能(E1)、逆反应活化能(E2)如表所示:
序号 | 化学反应 | E1/(kJ·mol-¹) | E2/(kJ·mol-¹) |
① | 1954 | 2519 | |
② | 685 | 970 | |
③ | 3526 | 4978 |
(2)甲醇水蒸气重整,总反应为。
①若工业生产中在恒压容器中进行该反应,下列措施可提高CH3OH的平衡转化率的是
a.原料气中掺入一定量惰性气体
b.升高温度
c.使用催化效率更高的催化剂
d.使用分子筛及时移走产生的氢气
②该过程中同时发生两个反应:
I.
Ⅱ.
总反应、反应Ⅰ、反应Ⅱ的平衡常数对数lgK与变化关系如图所示。图中X和Y、Z三条曲线中,表示反应Ⅰ的是
③在恒容密闭容器中,充入一定量CH3OH(g)和H2O(g),同时发生反应Ⅰ、反应Ⅱ,实验测得不同温度下,平衡体系中H2的体积分数如图所示:
T1°C之后平衡体系中H2体积分数增大的原因是
(3)CO2催化还原可以制备和HCOOH:
;
。
在一定温度下,在容积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO2(g)和3molH2(g),同时发生了乙烯化和甲酸化反应,达到平衡时C2H4的选择性为40%,体系压强减小了22.5%。则CO2总转化率为
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解题方法
【推荐2】实现太阳能的转化与存储,近年来取得重大突破。利用含硫物质的热化学循环过程如图:
(1)反应Ⅰ由两步反应完成:
a.H2SO4(l)=SO3(g)+H2O(g) △H1=+177kJ·mol-1
b.2SO3(g)=2SO2(g)+H2O(g) △H2=+197kJ·mol-1
①反应Ⅰ的热化学方程式为____ 。
②对于反应Ⅰ中的b反应,如图纵坐标y表示SO3平衡转化率(%),横坐标x可表示温度或压强,A、B可表示温度曲线或压强曲线。则
i.横坐标x可表示的物理量是____ 。
ii.当x的量一定时,A、B的大小关系是A____ B(填“<”“>”或“=”)。
(2)已知反应Ⅱ为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) △H3=-254kJ·mol-1
①在25℃时,该反应能否自发进行?____ (填“能”“否”或“不能确定”)。
②在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
可得出结论p2>p1,其理由是____ 。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下:
A.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
B.I2+2H2O+SO2=4H++SO+2I-
欲探究A、B反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL。下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
①b是a的对比实验,则n=____ 。
②比较a、b、c,可得出的结论是___ 。
③实验表明,SO2的歧化反应速率d>a,结合A、B反应速率解释原因:____ 。
(1)反应Ⅰ由两步反应完成:
a.H2SO4(l)=SO3(g)+H2O(g) △H1=+177kJ·mol-1
b.2SO3(g)=2SO2(g)+H2O(g) △H2=+197kJ·mol-1
①反应Ⅰ的热化学方程式为
②对于反应Ⅰ中的b反应,如图纵坐标y表示SO3平衡转化率(%),横坐标x可表示温度或压强,A、B可表示温度曲线或压强曲线。则
i.横坐标x可表示的物理量是
ii.当x的量一定时,A、B的大小关系是A
(2)已知反应Ⅱ为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) △H3=-254kJ·mol-1
①在25℃时,该反应能否自发进行?
②在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
可得出结论p2>p1,其理由是
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下:
A.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
B.I2+2H2O+SO2=4H++SO+2I-
欲探究A、B反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL。下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
实验序号 | 试剂组成 | 实验现象 |
a | 0.4mol·L-1KI | 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 |
b | nmol·L-1KI、0.2mol·L-1H2SO4 | 溶液变黄,出现浑浊较a快 |
c | 0.2mol·L-1H2SO4 | 无明显现象 |
d | 0.2mol·L-1KI、0.0002I2 | 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较a快 |
②比较a、b、c,可得出的结论是
③实验表明,SO2的歧化反应速率d>a,结合A、B反应速率解释原因:
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【推荐3】金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石转化为,再进一步还原得到钛。回答下列问题:
(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
(ⅰ)直接氯化:
(ⅱ)碳氯化:
①反应的为_______ ,_______ Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是_______ 。
③对于碳氯化反应:增大压强,平衡_______ 移动(填“向左”“向右”或“不”);温度升高,平衡转化率_______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在,将、C、以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。①反应的平衡常数_______ 。
②图中显示,在平衡时几乎完全转化为,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是_______ 。
(3)碳氯化是一个“气—固—固”反应,有利于“固—固”接触的措施是_______ 。
(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
(ⅰ)直接氯化:
(ⅱ)碳氯化:
①反应的为
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是
③对于碳氯化反应:增大压强,平衡
(2)在,将、C、以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。①反应的平衡常数
②图中显示,在平衡时几乎完全转化为,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是
(3)碳氯化是一个“气—固—固”反应,有利于“固—固”接触的措施是
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解题方法
【推荐1】保护生态环境、建设生态文明是历史发展的需要,研究NOx、CO等污染气体的处理具有重要意义。
I.目前,常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成N2和CO2。
(1)已知;①N2(g) +O2(g) 2NO(g) ΔH1= +180.5 kJ·mol-1;
②CO的摩尔燃烧焓ΔH2= -283.0 kJ·mol-1,则汽车尾气处理反应的热化学方程式为___________ 。
(2)某化学兴趣小组在三种不同实验条件下,向三个恒容密闭容器中,分别充入1molNO和lmolCO,发生上述反应,反应体系的总压强随时间变化情况如图所示:
①曲线I对应的实验编号是___________ 。
②曲线III条件下,该反应的平衡常数Kp=___________ ( 用平衡分压代替平衡浓度计算,分压 =总压×物质的量分数)。
③若在曲线II对应条件下,NO、CO、N2、 CO2的分压依次是l0kPa、10kPa、 20kPa、10kPa,则此时反应速率: v(正)___________ v(逆)(填 “<”、“=” 或“>”)。
II.
(3)某温度下,实验测得反应NO2+CO=NO+CO2的速率方程为:v=kc2(NO2),其反应机理有如下两种可能。与其速率方程相符的反应机理是___________ (填编号)。
III.
(4)若烟气中c (NO2):c(NO)=1:1, 用NH3催化还原法可以消除污染,发生的脱氮反应为: 2NH3(g) +NO(g) +NO2(g) 2N2 (g) +3H2O(g)。在不同温度下分别使用催化剂Mn和Cr时, 一定时间内的脱氮率如下图所示,由此可知工业上使用的最佳催化剂和相应最佳温度分别为___________ ;使用Mn作催化剂时,脱氮率a-b段呈现如图所示变化的原因可能是___________ 。
I.目前,常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成N2和CO2。
(1)已知;①N2(g) +O2(g) 2NO(g) ΔH1= +180.5 kJ·mol-1;
②CO的摩尔燃烧焓ΔH2= -283.0 kJ·mol-1,则汽车尾气处理反应的热化学方程式为
(2)某化学兴趣小组在三种不同实验条件下,向三个恒容密闭容器中,分别充入1molNO和lmolCO,发生上述反应,反应体系的总压强随时间变化情况如图所示:
实验编号 条件 | a | b | c |
温度/K | 500 | 500 | 600 |
催化剂的比表面积/m2·g-1 | 80.0 | 120 | 120 |
②曲线III条件下,该反应的平衡常数Kp=
③若在曲线II对应条件下,NO、CO、N2、 CO2的分压依次是l0kPa、10kPa、 20kPa、10kPa,则此时反应速率: v(正)
II.
(3)某温度下,实验测得反应NO2+CO=NO+CO2的速率方程为:v=kc2(NO2),其反应机理有如下两种可能。与其速率方程相符的反应机理是
反应机理 编号 | 第一步反应 | 第二步反应 |
① | 2NO2=N2O4 ( 快反应) | N2O4+2CO= 2NO+2CO2 ( 慢反应) |
② | 2NO2=NO3+NO (慢反应) | NO3+CO=NO2+CO2 ( 快反应) |
III.
(4)若烟气中c (NO2):c(NO)=1:1, 用NH3催化还原法可以消除污染,发生的脱氮反应为: 2NH3(g) +NO(g) +NO2(g) 2N2 (g) +3H2O(g)。在不同温度下分别使用催化剂Mn和Cr时, 一定时间内的脱氮率如下图所示,由此可知工业上使用的最佳催化剂和相应最佳温度分别为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】氮氧化物是大气的主要污染物,为防治环境污染,科研人员做了大量研究。
I.汽油燃油车上安装三元催化转化器,可以使和两种尾气反应生成,可有效降低汽车尾气污染,反应为。
(1)下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓()(标准摩尔生成焓是指在、条件下,由稳定态单质生成化合物时的焓变)数据。
则__________ 。
(2)将和按物质的量之比以一定的流速分别通过两种催化剂(和)进行反应,相同时间内测定逸出气体中的含量,从而确定尾气脱氮率(的转化率),结果如图所示。①下脱氮率较高的催化剂是__________ (填“”或“”)。
②催化剂催化条件下,后,脱氮率随温度升高而下降的原因是_______________ 。
Ⅱ.一定条件下与可发生反应:。
(3)将与按物质的量之比置于恒温恒容密闭容器中反应。下列能说明反应达到平衡状态的是__________(填标号)。
(4)将一定量的与置于密闭容器中发生反应,在相同时间内测得的物质的量分数与温度的变化曲线如图1所示(虚线为平衡时的曲线)。的平衡转化率与压强、温度及氮硫比的关系如图2所示。①由图1可知,温度过高或过低均不利于该反应的进行,原因是_______________ 。
②图2中压强:__________ (填“>”“<”或“=”,下同),氮硫比:__________ 。
③温度为,压强恒定为时,反应平衡常数__________ 。
I.汽油燃油车上安装三元催化转化器,可以使和两种尾气反应生成,可有效降低汽车尾气污染,反应为。
(1)下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓()(标准摩尔生成焓是指在、条件下,由稳定态单质生成化合物时的焓变)数据。
物质 | ||||
0 | 90 |
(2)将和按物质的量之比以一定的流速分别通过两种催化剂(和)进行反应,相同时间内测定逸出气体中的含量,从而确定尾气脱氮率(的转化率),结果如图所示。①下脱氮率较高的催化剂是
②催化剂催化条件下,后,脱氮率随温度升高而下降的原因是
Ⅱ.一定条件下与可发生反应:。
(3)将与按物质的量之比置于恒温恒容密闭容器中反应。下列能说明反应达到平衡状态的是__________(填标号)。
A.体系压强保持不变 | B.与的物质的量之比保持不变 |
C. | D. |
(4)将一定量的与置于密闭容器中发生反应,在相同时间内测得的物质的量分数与温度的变化曲线如图1所示(虚线为平衡时的曲线)。的平衡转化率与压强、温度及氮硫比的关系如图2所示。①由图1可知,温度过高或过低均不利于该反应的进行,原因是
②图2中压强:
③温度为,压强恒定为时,反应平衡常数
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【推荐3】2019年诺贝尔化学奖授予对锂离子电池研究作出贡献的三位科学家。
(1)最早的可充电锂电池用金属锂作负极。锂在元素周期表中的位置是_______ ,属于活泼金属,使电池存在较大安全隐患。
(2)现在广泛使用的锂离子电池有多种类型。某可充电钴酸锂电池的工作原理如图所示:
该电池放电时,其中一极的电极反应式是,则该极应为图中的__ (填“A”或“B”)。
(3)天然气的主要成分为,一般还含有等烃类,是重要的燃料和化工原料,乙烷在一定条件可发生如下反应:,相关物质的燃烧热数据如下表所示:
①_______ 。
②提高该反应平衡转化率的方法有_______ 、_______ 。
③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气,在等压下发生上述反应,乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)和都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如下图所示:
①阴极上的反应式为_______ 。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1,则消耗的和体积比为_______ 。
(1)最早的可充电锂电池用金属锂作负极。锂在元素周期表中的位置是
(2)现在广泛使用的锂离子电池有多种类型。某可充电钴酸锂电池的工作原理如图所示:
该电池放电时,其中一极的电极反应式是,则该极应为图中的
(3)天然气的主要成分为,一般还含有等烃类,是重要的燃料和化工原料,乙烷在一定条件可发生如下反应:,相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 | |||
燃烧热 | -1560 | -1411 | -286 |
①
②提高该反应平衡转化率的方法有
③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气,在等压下发生上述反应,乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数
(4)和都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如下图所示:
①阴极上的反应式为
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1,则消耗的和体积比为
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