源开发和利用是科学研究的热点课题。
(1)几个有关CO的热化学方程式如下:
I.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H1
II.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H2
III.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ∆H3
则3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g) ∆H=_______ (用含∆H1、∆H2、∆H3的代数表示)。
(2)在1L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H,测得CH3OH的浓度与温度的关系如图所示:
则T1_______ T2;∆H_______ 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)工业上,利用水煤气合成CH3OH的反应表示如下:2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g) ∆H=-91.0kJ·mol-1,向1L的恒容密容器中加入0.1molH2和0.05molCO在一定温度下发生上述反应,10min后反应达到平衡状态,测得放出的热量为3.64kJ。
①从反应开始恰好平衡状态时,H2的平均反应速率v(H2)为_______ 。
②在温度不变条件下,上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01molH2和0.05molCH3OH(g)时,平衡_______ (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H=-49.5kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H2=-90.4kJ·mol-1
III.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ∆H3
一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2O(g)的浓度为_______ mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应III的平衡常数为_______ 。
(1)几个有关CO的热化学方程式如下:
I.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H1
II.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H2
III.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ∆H3
则3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g) ∆H=
(2)在1L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H,测得CH3OH的浓度与温度的关系如图所示:
则T1
(3)工业上,利用水煤气合成CH3OH的反应表示如下:2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g) ∆H=-91.0kJ·mol-1,向1L的恒容密容器中加入0.1molH2和0.05molCO在一定温度下发生上述反应,10min后反应达到平衡状态,测得放出的热量为3.64kJ。
①从反应开始恰好平衡状态时,H2的平均反应速率v(H2)为
②在温度不变条件下,上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01molH2和0.05molCH3OH(g)时,平衡
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H=-49.5kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H2=-90.4kJ·mol-1
III.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ∆H3
一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2O(g)的浓度为
更新时间:2021-07-23 16:48:54
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【推荐1】氮及其化合物在生产生活中有广泛应用。
(1)以为脱硝剂时,可将还原。
已知:
i.
ii.
则反应:的_______ 。
(2)将和放在一密闭容器中,一定条件下发生反应ii。
①充分反应后,测得反应热量变化_______ (填“大于”、“小于”或“等于”),原因是_______ 。
②若加入催化剂,该反应的_______ (填“变大”、“不变”或“变小”)。
③该反应的_______ 0(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)—空气燃料电池是一种高效低污染的新型电池,其结构如图所示。通入的一级为电池的_______ (填“正极”或“负极”)。通入一极的电极反应式为_______ 。
(4)若用该燃料电池作电源,用惰性电极电解的溶液,相同条件下,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的的物质的量为_______ 。
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【推荐2】C、N、S 的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)CO2的重整用 CO2和 H2为原料可得到 CH4燃料。
已知: ①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol
②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205kJ/mol
写出 CO2重整的热化学方程式:_____ 。
(2) “亚硫酸盐法”吸收烟中的 SO2
①将烟气通入 1.0mol/L 的 Na2SO3溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的 pH 不断_____ (填“减小”“不变” 或“增大)。当溶液 pH 约为 6 时,吸收 SO2的能力显著下降,应更换吸收剂,此时溶液中 c(SO32-) =0.2mol/L, 则溶液中 c(HSO3-) =_____ 。
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液 pH 与各组分物质的量分数的变化关系如图: b 点时溶液 pH=7,则 n(NH4+):n(HSO3—)=______________ 。
(3)催化氧化法去除 NO。一定条件下,用 NH3 消除 NO 污染,其反应原理4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为 4:1、3:1、1:3 时,得到 NO 脱除率曲线如图所示:
①曲线 a 中,NO 的起始浓度为6×10-4mg·m-3,从 A 点到 B 点经过0.8s,该时间段内 NO 的脱除速率为_____ mg·m-3·s-1。
②曲线 b 对应 NH3与 NO 的物质的量之比是_____ 。
(4)间接电化学法除 NO。其原理如图所示:写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)_____ 。吸收池中除去 NO 的原理_____ (用离子方程式表示)。
(1)CO2的重整用 CO2和 H2为原料可得到 CH4燃料。
已知: ①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol
②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205kJ/mol
写出 CO2重整的热化学方程式:
(2) “亚硫酸盐法”吸收烟中的 SO2
①将烟气通入 1.0mol/L 的 Na2SO3溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的 pH 不断
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液 pH 与各组分物质的量分数的变化关系如图: b 点时溶液 pH=7,则 n(NH4+):n(HSO3—)=
(3)催化氧化法去除 NO。一定条件下,用 NH3 消除 NO 污染,其反应原理4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为 4:1、3:1、1:3 时,得到 NO 脱除率曲线如图所示:
①曲线 a 中,NO 的起始浓度为6×10-4mg·m-3,从 A 点到 B 点经过0.8s,该时间段内 NO 的脱除速率为
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【推荐3】大量排放氮的氧化物会产生酸雨、光化学烟雾等环境问题,工业上常用天然气还原法处理氮的氧化物。
(1) CH4催化还原NO 、NO2的热化学方程式如下:
则4NO(g)N2(g) +2NO2(g)的ΔH=___________________ 。
(2)T1℃时,在一密闭容器中发生反应4NO(g)N2(g) +2NO2(g),其正反应速率表达式为:v正= k正·cn(NO),测得速率和浓度的关系如下表。
则n=_____________ ,k正=________________ mol-3·L3·S-1。达到平衡后,若减小压强,则混合气体的平均相对分子质量将_______________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)利用测压法在刚性密闭容器中研究T2℃时4NO(g)N2(g)+2NO2(g)的分解反应,现将一定量的NO充入该密闭容器中,测得体系的总压强随时间的变化如下表所示:
①20 min时,NO的转化率α =____________ ﹪。
②T2℃时4NO(g)N2(g)+2NO2(g)反 应的平衡常数Kp=_______ MPa-1 (Kp为以分压表示的平衡常数)。 若升高温度,该反应的平衡常数Kp将______ (填“增大”、“减小”或“不变”) 。
(1) CH4催化还原NO 、NO2的热化学方程式如下:
序号 | 热化学方程式 |
① | 4NO2(g)+ CH4 (g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O (g) ΔH=—574kJ·mol -1 |
② | 4NO(g)+ CH4 (g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O (g) ΔH=—1160kJ·mol -1 |
(2)T1℃时,在一密闭容器中发生反应4NO(g)N2(g) +2NO2(g),其正反应速率表达式为:v正= k正·cn(NO),测得速率和浓度的关系如下表。
序号 | c(NO)/mol·L-1 | v正/mol·L-1·s-1 |
① | 0.10 | 4.00×10-9 |
② | 0.20 | 6.40×10-8 |
③ | 0.30 | 3.24×10-7 |
(3)利用测压法在刚性密闭容器中研究T2℃时4NO(g)N2(g)+2NO2(g)的分解反应,现将一定量的NO充入该密闭容器中,测得体系的总压强随时间的变化如下表所示:
反应时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
压强/MPa | 15.00 | 14.02 | 13.20 | 12.50 | 12.50 |
②T2℃时4NO(g)N2(g)+2NO2(g)反 应的平衡常数Kp=
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【推荐1】贮氢合金可催化由CO、合成等有机化工产品的反应。温度为TK时发生以下反应:
①
②
③
④
(1)温度为TK时,催化由CO、合成反应的热化学方程式为________ 。
(2)已知温度为TK时的活化能为,则其逆反应的活化能为________ 。
(3)时,向一恒压密闭容器中充入等物质的量的和发生上述反应②已排除其他反应干扰,测得物质的量分数随时间变化如下表所示:
若初始投入CO为,恒压容器容积,用表示该反应分钟内的速率________ 。6分钟时,仅改变一种条件破坏了平衡,则改变的外界条件为________ 。
(4)下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应④,若起始压强为,达到平衡转化率为,则反应的平衡常数________ 用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数,忽略其它反应。
(5)某温度下,将与的混合气体充入容积为的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应③。经过后,反应达到平衡,此时转移电子。若保持体积不变,再充入和,此时________ 填“”“”或“”。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________ 。
的质量不变 混合气体的平均相对分子质量不再改变
混合气体的密度不再发生改变
(6)已知、时水煤气变换中CO和分压随时间变化关系如下图所示,催化剂为氧化铁。实验初始时体系中的和相等、和相等;已知时的。
时随时间变化关系的曲线是________ ,时随时间变化关系的曲线是________ 。
①
②
③
④
(1)温度为TK时,催化由CO、合成反应的热化学方程式为
(2)已知温度为TK时的活化能为,则其逆反应的活化能为
(3)时,向一恒压密闭容器中充入等物质的量的和发生上述反应②已排除其他反应干扰,测得物质的量分数随时间变化如下表所示:
时间 | 0 | 2 | 5 | 6 | 9 | 10 |
(4)下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应④,若起始压强为,达到平衡转化率为,则反应的平衡常数
(5)某温度下,将与的混合气体充入容积为的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应③。经过后,反应达到平衡,此时转移电子。若保持体积不变,再充入和,此时
的质量不变 混合气体的平均相对分子质量不再改变
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(6)已知、时水煤气变换中CO和分压随时间变化关系如下图所示,催化剂为氧化铁。实验初始时体系中的和相等、和相等;已知时的。
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【推荐2】乙烯是石油化工最基本原料之一。
I.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1>0
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有____ 、____ 。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100kPa,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为___ kPa,该反应的平衡常数Kp=___ kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
II.在乙烷中引入O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.2C2H6(g)+O2(g)=2C2H4(g)+2H2O(g) △H2<0
b.2C2H6(g)+5O2(g)=4CO(g)+6H2O(g) △H3<0
c.C2H4(g)+2O2(g)=2CO(g)+2H2O(g) △H4<0
(3)根据盖斯定律,反应a的△H2=____ (写出用含有△H3、△H4表示的代数式)。
(4)氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化,需要寻找催化剂降低反应____ (选填“a”、“b”或“c”)的活化能。
(5)常压下,在某催化剂作用下按照n(C2H6):n(O2)=1:1投料制备乙烯,体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。
①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的,原因是____ 。
②在570~600℃温度范围内,下列说法正确的有____ (填字母)。
A.H2O的含量随温度升高而增大.
B.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
C.此催化剂的优点是在较低温度下能降低CO的平衡产率
③某学者研究了生成C2H4的部分反应历程如图所示,写出该部分反应历程的总反应方程式____ 。该历程的催化剂是____ 。
I.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1>0
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有
(2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100kPa,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为
II.在乙烷中引入O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.2C2H6(g)+O2(g)=2C2H4(g)+2H2O(g) △H2<0
b.2C2H6(g)+5O2(g)=4CO(g)+6H2O(g) △H3<0
c.C2H4(g)+2O2(g)=2CO(g)+2H2O(g) △H4<0
(3)根据盖斯定律,反应a的△H2=
(4)氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化,需要寻找催化剂降低反应
(5)常压下,在某催化剂作用下按照n(C2H6):n(O2)=1:1投料制备乙烯,体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。
①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的,原因是
②在570~600℃温度范围内,下列说法正确的有
A.H2O的含量随温度升高而增大.
B.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
C.此催化剂的优点是在较低温度下能降低CO的平衡产率
③某学者研究了生成C2H4的部分反应历程如图所示,写出该部分反应历程的总反应方程式
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【推荐3】氨既是重要的化工产品,又是染料、医药等工业的重要原料。研究氨的合成及反应规律具有重要意义。回答下列问题:。
I.工业合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·mol-1
(1)v正=k正cm(N2)cn(H2),v逆=k逆cP(NH3),k正、k逆为速率常数。其他条件不变,升高温度时,k正、k逆的变化趋势和变化幅度是___________ 。
(2)在不同条件下合成氨反应达到平衡,平衡时氨气的物质的量分数为x(NH3),t=450°C时x(NH3)与P、P=5×107Pa时x(NH3)与温度t的关系如图所示。①表示t=450°C下的x(NH3)与P关系图像是_______ (填“a”或“b"),判断依据为______ 。
②当x(NH3)=0.10时,反应条件可能是___________ 。
Ⅱ氨可用于烟气脱硝,主要反应如下:
反应a4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=xkJ·mol-1
反应b4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0
(3)已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1
则x=___________ 。
(4)对于反应b,其他条件相同时,以一定流速分别向含催化剂A的反应管中通入一定比例O2、NH3、NO和N2的模拟烟气,测得NO的去除率与温度的关系如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡去除率随温度的变化)。当温度高于360°C,NO的去除率降低的主要原因是___________ 。(5)在t°C、2MPa下,向恒温恒压的密闭容器中通入4molNH3、5molNO、1molO2,发生反应a和反应b.反应平衡时,NH3的转化率为95%,N2的物质的量为4mol。此时,H2O的物质的量为___________ ,反应a的平衡常数Kp=___________ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数;列出计算式即可)。
I.工业合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·mol-1
(1)v正=k正cm(N2)cn(H2),v逆=k逆cP(NH3),k正、k逆为速率常数。其他条件不变,升高温度时,k正、k逆的变化趋势和变化幅度是
(2)在不同条件下合成氨反应达到平衡,平衡时氨气的物质的量分数为x(NH3),t=450°C时x(NH3)与P、P=5×107Pa时x(NH3)与温度t的关系如图所示。①表示t=450°C下的x(NH3)与P关系图像是
②当x(NH3)=0.10时,反应条件可能是
Ⅱ氨可用于烟气脱硝,主要反应如下:
反应a4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=xkJ·mol-1
反应b4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0
(3)已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1
则x=
(4)对于反应b,其他条件相同时,以一定流速分别向含催化剂A的反应管中通入一定比例O2、NH3、NO和N2的模拟烟气,测得NO的去除率与温度的关系如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡去除率随温度的变化)。当温度高于360°C,NO的去除率降低的主要原因是
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【推荐1】1.钒的化合物常用于制作催化剂和新型电池。回答下列问题:
1.金属钒可由铝热反应制得。已知25℃、101 kPa时,
4A1(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1=a kJ·mol-1
4V(s) +5O2(g)=2V2O5(s) △H2=b kJ·mol-1
则用铝热反应冶炼金属V(s)的热化学方程式为_____________________ 。
2.V2O5为橙黄至砖红色固体,无味、有毒,微溶于水,是许多有机和无机反应的催化剂。下图表示的是25℃时,部分含钒微粒的存在形式、浓度和存在的pH范围(其余可溶性微粒均未标出),图中“[V]”表示含钒微粒的浓度,虚线表示[V]或pH的范围尚未准确确定。
①V2O5溶于足量2mol • L-1NaOH溶液中,发生反应的离子方程式为_________________ ,向反应后的溶液中,滴加硫酸溶液至过量(pH<1)的过程中,开始溶液保持澄清,滴加一段时间后,观察到有橙黄色沉淀产生,继续滴加硫酸溶液,沉淀又消失。则沉淀消失过程中发生反应的化学方程式为_______________ 。
②上述滴加硫酸溶液的过程中,先后发生如下反应:
则“X所示区域溶液中的离子”不可能是___________ (填序号);
a.V3O b.V4O c. V4O
3.V2O5是反应2SO2+O22SO3的催化剂。其他条件不变,加入V2O5后,该反应的速率加快的原因是_______________ ;恒温恒压下,加入V2O5,该反应的平衡常数________________ (填“增大”、 “减小”或“不变”);
4.下图所示为可充电的全钒液流电池构造示意图,该电池中的隔膜只允许H+通过。电池放电时,负极区溶液的pH将_____________ (填“增大”、“减小”或“不变”),电池充电时,阳极的电极反应式为_____________________ 。
1.金属钒可由铝热反应制得。已知25℃、101 kPa时,
4A1(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1=a kJ·mol-1
4V(s) +5O2(g)=2V2O5(s) △H2=b kJ·mol-1
则用铝热反应冶炼金属V(s)的热化学方程式为
2.V2O5为橙黄至砖红色固体,无味、有毒,微溶于水,是许多有机和无机反应的催化剂。下图表示的是25℃时,部分含钒微粒的存在形式、浓度和存在的pH范围(其余可溶性微粒均未标出),图中“[V]”表示含钒微粒的浓度,虚线表示[V]或pH的范围尚未准确确定。
①V2O5溶于足量2mol • L-1NaOH溶液中,发生反应的离子方程式为
②上述滴加硫酸溶液的过程中,先后发生如下反应:
则“X所示区域溶液中的离子”不可能是
a.V3O b.V4O c. V4O
3.V2O5是反应2SO2+O22SO3的催化剂。其他条件不变,加入V2O5后,该反应的速率加快的原因是
4.下图所示为可充电的全钒液流电池构造示意图,该电池中的隔膜只允许H+通过。电池放电时,负极区溶液的pH将
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【推荐2】燃料与空气的组成比例不合理时,在高温下就可能在烟道气中排放出氮的氧化物和氮的氢化物,对环境造成污染,因此,需要通过转化以达到排放标准。
(1)已知T℃时,有如下反应:
反应Ⅰ:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH= -1804 kJ•mol-1
反应Ⅱ:N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH= +67.8 kJ•mol-1
反应Ⅲ:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH= -116.2 kJ•mol-1
试写出T℃时,NH3与1mol NO2反应生成不污染环境物质的热反应方程式:______ 。
(2)T℃时,向2 L密闭容器中加入一定量的NO2、NO、O2,此时容器内的压强为1.22 atm。发生(1)中的反应Ⅲ,不同时间测得各物质的部分浓度(mol•L-1)如下表所示:
①反应前20 min的平均反应速率v(NO)=______________ mol/(L•min)
②在该温度下,此反应的平衡常数Kp =_____________ atm-1(Kp是平衡分压代替平衡浓度计算所得的平衡常数,分压=总压× 物质的量分数)
③若温度不变,平衡后将容器扩大为4 L,达到新平衡后,则c(O2)_____________ (填范围数值)。
(3)依据(1)的反应原理,将含有氮的氧化物和氮的氢化物的烟气,按一定流速通过脱硝装置反应后,测得出口NOx的浓度与温度的关系如图,试分析脱硝的适宜温度是________ 。
A.<850℃ B.900 ~ 1000℃ C.>1050℃
(4)以连二硫酸盐(S2O)为还原剂脱出烟气中的NOx,消除其对环境的污染,并通过电解进行再生,如图所示。
①NOx吸收柱内发生反应的离子方程式为__________ 。
②阴极的电极反应式为_____________ 。阳极的硫酸溶液a_________ b(填“>” “=” 或 “<”)
(1)已知T℃时,有如下反应:
反应Ⅰ:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH= -1804 kJ•mol-1
反应Ⅱ:N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH= +67.8 kJ•mol-1
反应Ⅲ:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH= -116.2 kJ•mol-1
试写出T℃时,NH3与1mol NO2反应生成不污染环境物质的热反应方程式:
(2)T℃时,向2 L密闭容器中加入一定量的NO2、NO、O2,此时容器内的压强为1.22 atm。发生(1)中的反应Ⅲ,不同时间测得各物质的部分浓度(mol•L-1)如下表所示:
时间(min) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
NO | a | 0.12 | 0.08 | d | 0.06 |
O2 | 0.31 | 0.27 | 0.25 | 0.24 | e |
NO2 | 0.10 | b | 0.22 | 0.24 | f |
①反应前20 min的平均反应速率v(NO)=
②在该温度下,此反应的平衡常数Kp =
③若温度不变,平衡后将容器扩大为4 L,达到新平衡后,则c(O2)
(3)依据(1)的反应原理,将含有氮的氧化物和氮的氢化物的烟气,按一定流速通过脱硝装置反应后,测得出口NOx的浓度与温度的关系如图,试分析脱硝的适宜温度是
A.<850℃ B.900 ~ 1000℃ C.>1050℃
(4)以连二硫酸盐(S2O)为还原剂脱出烟气中的NOx,消除其对环境的污染,并通过电解进行再生,如图所示。
①NOx吸收柱内发生反应的离子方程式为
②阴极的电极反应式为
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(0.4)
【推荐3】CH3OH是一种重要的化工原料,可由CO或CO2与H2反应合成,在密闭容器内发生的主要反应如下,其平衡常数的自然对数ln Kp(Kp是以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)随温度的变化如图所示:
I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) Kp(I)
II.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) Kp(II)
III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) Kp(III)
(1)ΔH>0的反应是______ (填标号)。
(2)反应III的Kp(III)=______ [用含Kp(I)、Kp(II)的代数式表示]。
(3)若图中A点时发生反应CH3OH(g)+CO2(g)2CO(g)+H2(g)+H2O(g),则其lnKp=______ (填数值)。
(4)在某催化剂催化和3.6×104 kPa下,由CO2和H2在密闭容器内合成甲醇,反应相同时间时,甲醇的选择性[S(CH3OH)]、CO2的转化率[X(CO2)]及CO的选择性[S(CO)]与温度的关系如图所示:
①实际生产中选择260℃的原因,除X(CO2)最大外,还有__________ 。
②温度高于260℃时,升高温度X(CO2)减小的原因是__________________ (从反应II、III的平衡移动角度分析)。
(5)某合成气只含CO、H2且n(CO):n(H2)=1:m,在温度t、压强p条件下在密闭容器内进行反应I,若CO平衡转化率为α,则平衡常数Kp(I)=____________ (用含m、α、p的代数式表示)。
I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) Kp(I)
II.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) Kp(II)
III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) Kp(III)
(1)ΔH>0的反应是
(2)反应III的Kp(III)=
(3)若图中A点时发生反应CH3OH(g)+CO2(g)2CO(g)+H2(g)+H2O(g),则其lnKp=
(4)在某催化剂催化和3.6×104 kPa下,由CO2和H2在密闭容器内合成甲醇,反应相同时间时,甲醇的选择性[S(CH3OH)]、CO2的转化率[X(CO2)]及CO的选择性[S(CO)]与温度的关系如图所示:
①实际生产中选择260℃的原因,除X(CO2)最大外,还有
②温度高于260℃时,升高温度X(CO2)减小的原因是
(5)某合成气只含CO、H2且n(CO):n(H2)=1:m,在温度t、压强p条件下在密闭容器内进行反应I,若CO平衡转化率为α,则平衡常数Kp(I)=
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(0.4)
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【推荐1】我国科学家开发新型锌基催化剂,高选择性还原制备等附加值高的产品,有助于实现“双碳达标”。有关反应原理如下:
①
②
(1)___________ 。
(2)反应②的正反应活化能(E正)___________ (填“>”或“<”)。
(3)在密闭反应器中充入一定量的,发生上述反应①和②,测得相同时间内的转化率如图所示:随着温度升高,的转化率升高的可能原因是___________ (填一条)。
(4)在一定催化剂条件下,保持起始投料,只发生反应①。平衡时,的物质的量分数随温度、压强的变化如图所示。其中,图在下测得;图在下测得。其中,图中表示等温曲线的是___________ (填“甲”或“乙”)。平衡常数:___________ (填“>”“<”或“=”),___________ (写出计算式即可)。
①
②
(1)
(2)反应②的正反应活化能(E正)
(3)在密闭反应器中充入一定量的,发生上述反应①和②,测得相同时间内的转化率如图所示:随着温度升高,的转化率升高的可能原因是
(4)在一定催化剂条件下,保持起始投料,只发生反应①。平衡时,的物质的量分数随温度、压强的变化如图所示。其中,图在下测得;图在下测得。其中,图中表示等温曲线的是
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【推荐2】温室气体让地球发烧,倡导低碳生活,是一种可持续发展的环保责任,将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。
I.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。
(1)在合成CH3COOH的反应历程中,下列有关说法正确的是_____ (填字母)。
II.以CO2、H2为原料制备“21世纪的清洁燃料”二甲醚(CH3OCH3)涉及的主要反应如下:
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.5kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1kJ/mol
(2)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=_____ 。
(3)在压强、CO2和H2的起始投料一定的条件下,发生反应①、②,实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。
已知:CH3OCH3的选择性×100%,其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是‘曲线______ (填“①”或“②”);温度高于300℃时,曲线②随温度升高而升高的原因是_____ ﹔为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性,应选择的反应条件为_____ (填标号)。
a.低温、低压 b.高温、高压 c.高温、低压 d.低温、高压
(4)以CO2、C2H6为原料合成C2H4的主要反应为:CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) △H=+177kJ/mol。某温度下,在0.1MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H6,达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%,该温度下反应的平衡常数Kp=_____ MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)写出铅蓄电池充电过程阳极的电极反应式为:_____ 。
(6)某熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、乙醇为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池。该熔融盐电池负极的电极反应式为_____ 。
I.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。
(1)在合成CH3COOH的反应历程中,下列有关说法正确的是
A.该催化剂使反应的平衡常数增大 |
B.CH4→CH3COOH过程中,有C-H键断裂和C-C键形成 |
C.生成乙酸的反应原子利用率100% |
D.△H=E2-E1 |
II.以CO2、H2为原料制备“21世纪的清洁燃料”二甲醚(CH3OCH3)涉及的主要反应如下:
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.5kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1kJ/mol
(2)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=
(3)在压强、CO2和H2的起始投料一定的条件下,发生反应①、②,实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。
已知:CH3OCH3的选择性×100%,其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是‘曲线
a.低温、低压 b.高温、高压 c.高温、低压 d.低温、高压
(4)以CO2、C2H6为原料合成C2H4的主要反应为:CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) △H=+177kJ/mol。某温度下,在0.1MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H6,达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%,该温度下反应的平衡常数Kp=
(5)写出铅蓄电池充电过程阳极的电极反应式为:
(6)某熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、乙醇为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池。该熔融盐电池负极的电极反应式为
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解题方法
【推荐3】达成“双碳”目标的重要途径是实现碳的固定。利用、和可以合成生物质能源甲醇;
反应1:1:
反应2:
反应3:
回答下列问题:
(1)反应1在_______ (填“较高温度”“较低温度”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)=_______
(3)T℃时,向一恒容密闭容器中仅充入和,仅发生反应2。下列叙述错误的是_______(填标号)。
(4)在某催化剂作用下,反应2的历程如图所示(图中数据表示微粒的相对能量,*表示吸附在催化剂表面上)。
控速反应方程式为_________ 。
(5)T1℃时,在密闭容器甲、乙中,分别充入和,它们分别在有水分子筛(只允许水分子透过)和无水分子筛条件下仅发生反应1。测得平衡转化率与压强关系如图所示。
①使用了水分子筛的容器是________ (填“甲”或“乙”)。
②平衡常数________ (填“>”“<”或“=”),M点=________ 。
(6)T2℃时,向一体积为1L的恒容密闭容器中充入、和,在一定条件下发生上述3个反应,达到平衡时得到和,此时平衡转化率为50%。该温度下,反应1的平衡常数K=________ 。(列出计算式)
反应1:1:
反应2:
反应3:
回答下列问题:
(1)反应1在
(2)=
(3)T℃时,向一恒容密闭容器中仅充入和,仅发生反应2。下列叙述错误的是_______(填标号)。
A.加入催化剂,反应速率增大 | B.体积分数不变时,反应达到平衡状态 |
C.平衡后,充入氩气,平衡正向移动 | D.平衡后,充入,平衡转化率增大 |
控速反应方程式为
(5)T1℃时,在密闭容器甲、乙中,分别充入和,它们分别在有水分子筛(只允许水分子透过)和无水分子筛条件下仅发生反应1。测得平衡转化率与压强关系如图所示。
①使用了水分子筛的容器是
②平衡常数
(6)T2℃时,向一体积为1L的恒容密闭容器中充入、和,在一定条件下发生上述3个反应,达到平衡时得到和,此时平衡转化率为50%。该温度下,反应1的平衡常数K=
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