反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)是制取硝酸、烟气脱硝中的重要反应。回答下列问题:
(1)NO被氧化的机理如下:第一步:NO+O2
NO3,第二步:NO3+NO
2NO2,其能量与反应过程的关系如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/19/2f20f1ac-863c-469f-a51f-cbc1313b7841.png?resizew=248)
①2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g)的ΔH___________ 0(填“>”或“<”)。图中第一步反应的逆反应的活化能为___________ kJ/mol(用含a、b、c、ΔH的代数式表示)。
②k1、k−1、k2为反应速率常数,若某反应包含多个基元反应(一步直接转化为产物的反应,如上述反应第一步与第二步均为基元反应),反应速率由最慢的一步基元反应决定,对于基元反应aA + bB=cC+dD,其速率方程为v(正)=kca(A)·cb(B)。上述第一步反应的平衡常数为___________ (用含如k1、k−1的代数式表示);写出反应2NO(g) +O2(g)
2NO2(g)的平衡速率方程:v(正)=___________ (用含k1、k−1、k2、c( NO)及c(O2)的代数式表示)。
(2)在恒压反应器中充入NO、O2,当O2分别过量6%、20%和100%时,NO的平衡转化率α分别如图所示(图中虚线)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/19/1d5a865c-92d0-4995-9691-bc195f0b1c11.png?resizew=245)
①该压强下,400℃、O2过量100%时,NO的平衡转化率α =___________
②图中实线为相同时间内NO的转化率随温度的变化曲线,实线左侧,随温度升高,NO的转化率逐渐增大,其原因是___________ 。
(3)若在恒压反应器中充入m mol NO和n mol O2,在温度T℃、压强p kPa条件下进行反应。平衡时,若NO的转化率为50%,则该条件下的平衡常数Kp=___________ kPa−1(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池,其原理如下图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y可循环使用。则正极反应方程式为___________ 。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
(1)NO被氧化的机理如下:第一步:NO+O2
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2f13a3227b518156381982e460294de4.png)
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①2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g)的ΔH
②k1、k−1、k2为反应速率常数,若某反应包含多个基元反应(一步直接转化为产物的反应,如上述反应第一步与第二步均为基元反应),反应速率由最慢的一步基元反应决定,对于基元反应aA + bB=cC+dD,其速率方程为v(正)=kca(A)·cb(B)。上述第一步反应的平衡常数为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
(2)在恒压反应器中充入NO、O2,当O2分别过量6%、20%和100%时,NO的平衡转化率α分别如图所示(图中虚线)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/19/1d5a865c-92d0-4995-9691-bc195f0b1c11.png?resizew=245)
①该压强下,400℃、O2过量100%时,NO的平衡转化率α =
②图中实线为相同时间内NO的转化率随温度的变化曲线,实线左侧,随温度升高,NO的转化率逐渐增大,其原因是
(3)若在恒压反应器中充入m mol NO和n mol O2,在温度T℃、压强p kPa条件下进行反应。平衡时,若NO的转化率为50%,则该条件下的平衡常数Kp=
(4)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池,其原理如下图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y可循环使用。则正极反应方程式为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/19/1d45d5f3-06bf-4354-8ff1-dec016219a6d.png?resizew=262)
更新时间:2021-08-04 11:58:47
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【推荐1】CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,具有广阔的市场前景、经济效应和社会意义。该过程中涉及的反应如下。
主反应:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2= + 41.0 kJ/mol
回答下列问题:
(1)已知CH4、CO和H2的燃烧热ΔH分别为-890.3 kJ/mol、-283.0 kJ/mol和-285.8 kJ/mol,该催化重整主反应的ΔH1=_______ kJ/mol。有利于提高CO2平衡转化率的条件是_______ (填标号)。
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
(2)在刚性密闭容器中,进料比
分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/19/b36e3d3b-ae66-4be4-a121-30e0083740b8.png?resizew=630)
①甲烷的质量分数随温度变化的关系如图甲所示,曲线a对应的
=_______ 。
②反应体系中,
随温度变化的关系如图乙所示,随着进料比
的增加,
的值_______ (填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是_______ 。
(3)在800℃、101 kPa时,按投料比
=1.0加入刚性密闭容器中,达平衡时甲烷的转化率为90%,二氧化碳的转化率为95%,则副反应的平衡常数K=_______ (计算结果保留2位有效数字)。
(4)我国科学家设计了一种电解装置如图丙所示,能将二氧化碳转化成合成气CO和H2,同时获得甘油醛。则催化电极a为_______ 极,催化电极b产生CO的电极反应式为_______ 。
主反应:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2= + 41.0 kJ/mol
回答下列问题:
(1)已知CH4、CO和H2的燃烧热ΔH分别为-890.3 kJ/mol、-283.0 kJ/mol和-285.8 kJ/mol,该催化重整主反应的ΔH1=
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
(2)在刚性密闭容器中,进料比
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①甲烷的质量分数随温度变化的关系如图甲所示,曲线a对应的
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②反应体系中,
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(3)在800℃、101 kPa时,按投料比
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(4)我国科学家设计了一种电解装置如图丙所示,能将二氧化碳转化成合成气CO和H2,同时获得甘油醛。则催化电极a为
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【推荐2】煤的气化可以减少环境污染,而且生成的CO和H2被称作合成气,能合成很多基础有机化工原料。
(1)工业上可利用CO生产乙醇:2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g) ΔH1
又知:H2O(l)=H2O(g) ΔH2
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH3
工业上也可利用CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇:
2CO2(g)+6H2(g)
CH3CH2OH(g)+3H2O(l)ΔH
则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系是ΔH=____________ 。
(2)一定条件下,H2、CO在体积固定的绝热密闭容器中发生如下反应:4H2(g)+2CO(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g),下列选项不能判断该反应达到平衡状态的是__________ 。
A.v(H2)正=2v(CO)逆 B.平衡常数K不再随时间而变化
C.混合气体的密度保持不变 D.CH3OCH3和H2O的体积之比不随时间而变化
(3)工业可采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2,在催化剂作用下发生反应生成甲醇,CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如图1所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/12/28/1625942923231232/1625942923444224/STEM/6b602b66-dc5b-470a-a635-e43acc8ceb06.png?resizew=516)
①合成甲醇的反应为______________ (填“放热”或“吸热”)反应。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为____________________ 。p1和p2的大小关系为___________ 。
③若达到平衡状态A时,容器的体积为10 L,则在平衡状态B时容器的体积为________ L。
(4)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为CH3OH(g)+CO(g)
HCOOCH3(g) ΔH2="-29.1" kJ·mol-1。科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如图2、3:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是________ (填“3.5×106Pa”“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是___________________ 。
(1)工业上可利用CO生产乙醇:2CO(g)+4H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
又知:H2O(l)=H2O(g) ΔH2
CO(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
工业上也可利用CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇:
2CO2(g)+6H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系是ΔH=
(2)一定条件下,H2、CO在体积固定的绝热密闭容器中发生如下反应:4H2(g)+2CO(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
A.v(H2)正=2v(CO)逆 B.平衡常数K不再随时间而变化
C.混合气体的密度保持不变 D.CH3OCH3和H2O的体积之比不随时间而变化
(3)工业可采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应:CO(g)+2H2(g)
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①合成甲醇的反应为
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为
③若达到平衡状态A时,容器的体积为10 L,则在平衡状态B时容器的体积为
(4)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为CH3OH(g)+CO(g)
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①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是
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【推荐3】通过甲烷干重整(DRM)反应可以实现甲烷的合理转化和二氧化碳的资源化利用。某研究小组用图1方法实现甲烷干重整。
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d7f68f83d5a6b4c61f01584536ef8493.png)
.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/00c828b8f0f502035482db64270034ad.png)
①![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3866f597542a983fa73069c6c6f6b2e6.png)
___________ 。
②反应
、
、
的
随
的变化如图2所示。反应
、
、
中属于吸热反应的有___________ (填“
”“
”或“
”)。
),关键是开发出具有抗积碳性能(
)的催化剂。催化剂A、B对积碳与消碳的影响如图3所示:___________ 。
(3)图1中的反应①完成之后,以恒定流速将组成恒定的
、
混合气通入反应器中,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图4所示。反应过程中始终未检测到
,在催化剂上有积碳。下列有关图4的说法中不正确的是___________。
(4)在某温度下,若往装有足量
固体的恒压密闭反应器中充入
、
混合气体且
,若只发生反应
,压强恒定为
。
①
的平衡转化率为50%,该反应的平衡常数
为___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
②
的物质的量
随时间变化如图5所示。在相同温度、压强及
起始物质的量不变情况下,通过调整
、
比例将
平衡转化率提高至75%,请在图5中画出
的物质的量随时间t变化的曲线。___________
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/26054bdb136bc2e874a6a6cb2b8e34b5.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2954feb62a50c9d1261668a41ac4be49.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e2ff3a06c8ec4f513cd8182eaea433c7.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ac508e475713cb919cb0b4b76c6bf027.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bb3b6cd091f344846453a461e21fd594.png)
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①
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3866f597542a983fa73069c6c6f6b2e6.png)
②反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/26054bdb136bc2e874a6a6cb2b8e34b5.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/78294b7f8c4a928d064546b6ac181fe0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e1d5cede8b2d5ca98149694bf966dad6.png)
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(3)图1中的反应①完成之后,以恒定流速将组成恒定的
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A.![]() ![]() |
B.![]() ![]() ![]() ![]() |
C.![]() ![]() |
D.![]() ![]() ![]() |
(4)在某温度下,若往装有足量
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c639adea550f78c6885472654c3d989d.png)
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①
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②
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【推荐1】近年,甲醇的制取与应用在全球引发了关于“甲醇经济”的广泛探讨。二氧化碳加氢制甲醇已经成为研究热点,在某
催化加氢制
的反应体系中,发生的主要反应如下:
Ⅰ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cff47b4696fc380815165058641397c9.png)
Ⅱ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/57d849b8ee7967809910e306838c5e93.png)
回答下列问题:
(1)下列能说明反应Ⅰ一定达到平衡状态的是_______(填标号)。
(2)
在催化剂作用下,将平均相对分子质量为16的
和
的混合气体充入一恒容密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ,已知反应Ⅱ的反应速率
,
为速率常数,x为物质的量分数。
①当
转化率达到60%时,反应达到平衡状态,这时
和
的平均相对分子质量为23,若反应Ⅱ的
,平衡时反应速率![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c335eef5cb528519e2eabfa879c69467.png)
_______
;
②
经验公式为
,其中
为活化能,T为热力学温度,k为速率常数,R和C为常数,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2edf3ec4c25802a60151619a6cf99822.png)
_______
(用含
、
、T、R的代数式表示)。
③由实验测得,随着温度的逐渐升高,反应Ⅰ为主反应,平衡逆向移动平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎又变回16,原因是_______ 。
(3)其他条件相同时,反应温度对
选择性的影响如图所示:
选择性的实验值略高于其平衡值,可能的原因是_______ 。
(4)利用甲醇分解制取烯烃,涉及反应如下。
a.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8de88c8ac83abc612676127c044ca21b.png)
b.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e156178ebae1683078dd5ea45fc62b2.png)
c.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/34fe907e127a110e2bc29eaeee4ca2dd.png)
恒压条件下,平衡体系中各物质的量分数随温度变化如图所示:
时,
,平衡体系总压强为P,则
反应c的平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e9a430bc430e866648a9ba303156a1d.png)
_______ 。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/50a5c6d26e9821c59de16c928dcb79f0.png)
Ⅰ.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cff47b4696fc380815165058641397c9.png)
Ⅱ.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/57d849b8ee7967809910e306838c5e93.png)
回答下列问题:
(1)下列能说明反应Ⅰ一定达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.![]() | B.平衡常数不再发生变化 |
C.混合气体的密度不再发生变化 | D.混合气体中![]() |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/750859dd7d5b821d909e6a32c11095cf.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2a5d386b085e25c6e09deced3dc906b9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4ef760e21eab1e8bd0047abdebe647d5.png)
①当
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/750859dd7d5b821d909e6a32c11095cf.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9114bc4d35177ce48ba7fd1628ec0379.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c335eef5cb528519e2eabfa879c69467.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9e427b58eb294c2fa33070d0c3a51498.png)
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/80edb4bb1f1e07d3d385a080969833b0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ac40bb0645b7dbe0dcfeb9702598aa1b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5a7626e3b8e86ff552a758b5b159a0a2.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2edf3ec4c25802a60151619a6cf99822.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/24cde03068deb44bd00e929884761b9d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5fc7e2626bcdf7b6721d3092804a718.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5eb0a11e0a9472eb84ccc3093815ebd1.png)
③由实验测得,随着温度的逐渐升高,反应Ⅰ为主反应,平衡逆向移动平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎又变回16,原因是
(3)其他条件相同时,反应温度对
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/50a5c6d26e9821c59de16c928dcb79f0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/50a5c6d26e9821c59de16c928dcb79f0.png)
(4)利用甲醇分解制取烯烃,涉及反应如下。
a.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8de88c8ac83abc612676127c044ca21b.png)
b.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e156178ebae1683078dd5ea45fc62b2.png)
c.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/34fe907e127a110e2bc29eaeee4ca2dd.png)
恒压条件下,平衡体系中各物质的量分数随温度变化如图所示:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e8541d586ed025fa36bb54c63bc45d1c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eea2f253e1cfeb822b7225ef9a605bee.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e8541d586ed025fa36bb54c63bc45d1c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e9a430bc430e866648a9ba303156a1d.png)
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解答题-原理综合题
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐2】2019年国际非政府组织“全球计划”12月4日发布报告:研究显示,全球二氧化碳排放量增速趋缓。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。
(1)CO2催化加氢制甲醇的有关反应及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。
①ΔH___ 0(填“>”、“<”或“=”)。
②已知反应Ⅲ的速率方程式:υ正=k正·c3(H2)·c(CO2),υ逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O),k正、k逆为速率常数。反应达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数___ k逆增大的倍数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③500℃时,向恒容的密闭容器中加入1molCO2和1molH2,控制反应条件只发生反应Ⅰ。达到平衡后,只改变下列条件,能使CO的平衡体积分数增大的是___ (填选项字母)。
A.增大压强 B.降低温度 C.再通入等物质的量CO2和H2 D.分离出部分水
(2)在200℃时,向5L带气压计的恒容密闭容器中通入2molCO2和2molCH4发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2H2(g)+2CO(g),测得初始压强为P0kPa,反应过程中容器内总压强(P)随时间(t)变化(反应达到平衡时的温度与起始温度相同)如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/7/d3cdd106-81d7-4291-b425-4f15283db086.png?resizew=337)
①该反应过程中从0min到2min压强变化原因是___ 。
②0~4min内,反应的平均反应速率υ(CO2)=___ 。
③用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=___ 。[气体分压(p分)=气体总压(p总)×气体体积分数]
(3)科学家提出利用CO2与CH4制备“合成气”(CO、H2)可能的反应历程如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/7/659ab53a-8381-4cd4-8d5e-6a705f450bac.png?resizew=460)
注:C(ads)为吸附性活性炭,方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量[如第一个方框中1个CH4(g)+1个CO2(g)的相对总能量为E1eV,单位:eV]。其中,TS表示过渡态。
①CH4(g)+CO2(g) ⇌2H2(g)+2CO(g)ΔH=___ kJ·mol-1(已知:1eV=1.6×10-22kJ)
②若E4+E1<E3+E2,则决定制备“合成气”反应速率的反应方程式为___ 。
(1)CO2催化加氢制甲醇的有关反应及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。
化学反应 | 平衡常数 | ||
500℃ | 700℃ | 800℃ | |
Ⅰ.H2(g)+CO2(g) ⇌H2O(g)+CO(g) | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
Ⅱ.2H2(g)+CO(g) ⇌CH3OH(g) | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
Ⅲ.3H2(g)+CO2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH |
①ΔH
②已知反应Ⅲ的速率方程式:υ正=k正·c3(H2)·c(CO2),υ逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O),k正、k逆为速率常数。反应达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数
③500℃时,向恒容的密闭容器中加入1molCO2和1molH2,控制反应条件只发生反应Ⅰ。达到平衡后,只改变下列条件,能使CO的平衡体积分数增大的是
A.增大压强 B.降低温度 C.再通入等物质的量CO2和H2 D.分离出部分水
(2)在200℃时,向5L带气压计的恒容密闭容器中通入2molCO2和2molCH4发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2H2(g)+2CO(g),测得初始压强为P0kPa,反应过程中容器内总压强(P)随时间(t)变化(反应达到平衡时的温度与起始温度相同)如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/7/d3cdd106-81d7-4291-b425-4f15283db086.png?resizew=337)
①该反应过程中从0min到2min压强变化原因是
②0~4min内,反应的平均反应速率υ(CO2)=
③用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=
(3)科学家提出利用CO2与CH4制备“合成气”(CO、H2)可能的反应历程如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/7/659ab53a-8381-4cd4-8d5e-6a705f450bac.png?resizew=460)
注:C(ads)为吸附性活性炭,方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量[如第一个方框中1个CH4(g)+1个CO2(g)的相对总能量为E1eV,单位:eV]。其中,TS表示过渡态。
①CH4(g)+CO2(g) ⇌2H2(g)+2CO(g)ΔH=
②若E4+E1<E3+E2,则决定制备“合成气”反应速率的反应方程式为
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【推荐3】已知:相关化学键的键能数据
回答下列问题:
1.合成氨反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.png)
___________
。已知该反应的
,在下列温度下反应不能自发进行的是___________ 。
A.
B.
C.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ef67dacdc07dbe345646671da3e994a6.png)
2.在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为___________。
3.恒温恒容下进行的合成氨反应,以下说法中,一定能说明反应达到平衡状态的是___________。
4.针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了双温—双控—双催化剂的解决方案。使用
双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为
时,
的温度为
,而
的温度为
)。
5.
,以
和
为原料可合成化肥尿素:
;在
的密闭容器中,通入
和![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9a87495408d6465ad1eb1e7bb9fe0442.png)
时反应刚好达到平衡。此时,
。
①写出该反应的平衡常数表达式___________ ;计算得
值为:___________ 。
②若
时保持
和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入
,判断平衡移动的方向,并写出你的推理过程:___________ 。
化学键 | ![]() | ![]() | ![]() |
键能![]() | 946 | 436.0 | 390.8 |
1.合成氨反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c6c5efff3873f289bda8f2aabcf3d6d6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3ca362af2b369bfc37f529a63b03990a.png)
A.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/61b5386ba012b68a33870d84d9c701e0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3899f7453235396ecb7e5737ecd8d691.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ef67dacdc07dbe345646671da3e994a6.png)
2.在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为___________。
A.有利于平衡正向移动 | B.防止催化剂中毒 |
C.提高正反应速率 | D.提高逆反应速率 |
A.混合气体密度不变 | B.混合气体的平均相对分子质量不变 |
C.![]() | D.化学平衡常数![]() |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9e74d52bb5fccb960096b2916addeac1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e066518934380e511ef8554fcbe1cbac.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/af2aa4ca3dbdf24490f5d82b714fe5b4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd03b33a41f27b403132092ae6f00040.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/493613b8e7cf9f6348aa95fece7ff566.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8403712e32e54359218cbacf5c73f81c.png)
A.氨气在“冷![]() |
B.![]() ![]() |
C.“热![]() |
D.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率 |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b4d78a20cbd9e66635fc28d8e10d50a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dbe2066525aa0616cf44d051d57bf713.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd24fc83179b68650e250799d656d09c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c424e9f778fdc2a13a59898ab0ccbbe3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/53522bea3f5e6245dbba96c9db8fdf43.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9a87495408d6465ad1eb1e7bb9fe0442.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/61bacc8a93b4d046e39c4231a44aa7e7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2b811675ceee18627c6d06136fdb5e55.png)
①写出该反应的平衡常数表达式
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b974c96430d008f93e1698c6d71a604.png)
②若
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/db9ef98b758ca2e2ee0f682dca323848.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b4d78a20cbd9e66635fc28d8e10d50a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1c070cbf93fdc5dbecc4dcf448a6893e.png)
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【推荐1】环戊烯(
)是无色液体,主要用作共聚单体、溶剂,也可用于有机合成。
在催化剂作用下,可通过环戊二烯(
)选择性还原制得,体系中同时存在如下反应:
反应Ⅰ:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cb6e85a9beb33a5d7df10e7ec34152b5.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/cd9bc275-418e-4a53-b04b-c29d550790be.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe0258d13f1c425fbfca379af5d5ed32.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eb2f39ba9b2d4223091323b89b8c5dc5.png)
反应Ⅱ:![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/303108f2-1e61-4078-95ed-b4f0040d54f4.png?resizew=37)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cb6e85a9beb33a5d7df10e7ec34152b5.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/2cd87320-9edd-4a00-b1ad-699fe2a8a543.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe0258d13f1c425fbfca379af5d5ed32.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/15b2b18d51dfa8dc66c2029d75982031.png)
反应Ⅲ:![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/b786f741-92e5-4c0b-82c0-628b80930403.png?resizew=41)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1e011688b39fd8f1c4a9f9d6181f359e.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/5d5ea542-0d6a-42ab-8148-52c497a66c81.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4a6a5a68792a1bb7f55fd999a7697b74.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/5334b480-9f27-4d03-949c-d0c7bd941002.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe0258d13f1c425fbfca379af5d5ed32.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2bb0da6bd3716a506443fd76030dcdcd.png)
回答下列问题:
(1)标准状态下,由最稳定的单质合成
某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓,最稳定的单质的标准摩尔生成焓为0;已知气态环戊二烯(
)的标准摩尔生成焓为
,则气态环戊烯(
)的标准摩尔生成焓为___________ 。
(2)下列有关该反应体系的说法正确的是___________(填标号)。
(3)在相同时间内测得环戊二烯(
)的转化率和环戊烯(
)的产率与温度的关系如图所示。若只考虑反应Ⅰ和反应Ⅱ,表示环戊二烯(
)的转化率的曲线为_ (填“
”或“
”),
内,曲线
的值增加而曲线
的值减小的可能原因是___________ 。
(4)在
下,向某密闭容器中加入
环戊二烯(
)和
,测得平衡时,容器中环戊二烯(
)和环戊烷(
)的物质的量相等,环戊烯(
)的选择性为80%(选择性
),
的转化率为50%,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/970ede1b912fa8414094f27120a17e4d.png)
___________ 。反应Ⅲ 以物质的量分数表示的平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1f2ea36c357526cdd68226ca331dd893.png)
___________ 。
(5)环戊烯衍生物可以通过电化学方法合成。某团队以
作为碘源,用
和
(R为含苯环的基团)合成了环戊烯衍生物,制备原理如下图所示。
阳极区的总反应为
(将上述方程式补充完整)___________ 。
标准状况下,生成
电路中转移电子___________
。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/0a17027b-a5e4-4304-ad27-fd8b36ba8984.png?resizew=34)
在催化剂作用下,可通过环戊二烯(
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/4026bfdd-d490-442b-a83e-ceca6b0e0305.png?resizew=38)
反应Ⅰ:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/8b734949-f18a-4f63-941e-5b5ce2fc219a.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cb6e85a9beb33a5d7df10e7ec34152b5.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/cd9bc275-418e-4a53-b04b-c29d550790be.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe0258d13f1c425fbfca379af5d5ed32.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eb2f39ba9b2d4223091323b89b8c5dc5.png)
反应Ⅱ:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/303108f2-1e61-4078-95ed-b4f0040d54f4.png?resizew=37)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cb6e85a9beb33a5d7df10e7ec34152b5.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/2cd87320-9edd-4a00-b1ad-699fe2a8a543.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe0258d13f1c425fbfca379af5d5ed32.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/15b2b18d51dfa8dc66c2029d75982031.png)
反应Ⅲ:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/b786f741-92e5-4c0b-82c0-628b80930403.png?resizew=41)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1e011688b39fd8f1c4a9f9d6181f359e.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/5d5ea542-0d6a-42ab-8148-52c497a66c81.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4a6a5a68792a1bb7f55fd999a7697b74.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/5334b480-9f27-4d03-949c-d0c7bd941002.png?resizew=40)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe0258d13f1c425fbfca379af5d5ed32.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2bb0da6bd3716a506443fd76030dcdcd.png)
回答下列问题:
(1)标准状态下,由最稳定的单质合成
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d76d4dda6aa565a98885393209192172.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/abdcf2a4-a082-4940-8c3c-11aee5dac772.png?resizew=37)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/74ec947962456424b8cf20a99e558f88.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/8c780336-c5b4-45f7-aa10-8a7cc5537490.png?resizew=35)
(2)下列有关该反应体系的说法正确的是___________(填标号)。
A.恒温恒压下,混合气体的密度不变时,反应达到平衡 |
B.恒温恒容下,通入![]() ![]() |
C.升高温度,反应Ⅲ正反应速率增大,逆反应速率减小 |
D.反应Ⅰ的活化能![]() |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/46472045-2d18-43e3-ad01-24fae6558cba.png?resizew=36)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/35d55523-aab8-4714-b369-2bdcbadb03a4.png?resizew=34)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/d884adad-824e-405e-afc7-3b315d6dad83.png?resizew=39)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8cb697bffe0a9fa5d36c92aaf80c4231.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f28c99010b1e844cc2a9f7abc2301cf3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1fd83e2a734dcbfd5571d35047d11808.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8cb697bffe0a9fa5d36c92aaf80c4231.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f28c99010b1e844cc2a9f7abc2301cf3.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/8b892593-8cd5-4efc-af5c-500cc4c86b3b.png?resizew=260)
(4)在
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de322daa655e03aa780a5659fb2b1d3c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/71e1e51de62580bd130379ba20e463ee.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/bf4f6ce4-48e9-418b-84a9-a207c2f7b77c.png?resizew=34)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/68cdc46a5e02918b3a4d1e2bced8dc65.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/fb483cd0-b193-4c83-83d1-36e882f8d1c1.png?resizew=40)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/f2614228-127f-411a-857d-414f079d95ff.png?resizew=31)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/d4fe262c-00e4-49a9-a475-b269fcf67c69.png?resizew=36)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c78d135e19648dda3d9158b3ec481197.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/750859dd7d5b821d909e6a32c11095cf.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/970ede1b912fa8414094f27120a17e4d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1f2ea36c357526cdd68226ca331dd893.png)
(5)环戊烯衍生物可以通过电化学方法合成。某团队以
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e24f52272f69c2dbc611097217a04314.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/78601c34-8100-409b-ba94-248b6cd17a85.png?resizew=104)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/5cd144a5-6944-444d-9fbf-8c216dbeb91d.png?resizew=53)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/1a4a0634-dcae-4393-81b4-5948dc8d9ef7.png?resizew=214)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/24cfc476-ee41-4009-a229-eb41fd45be3a.png?resizew=604)
阳极区的总反应为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/11/7207985d-2dfc-4e86-99c3-08742edffcf0.png?resizew=411)
(将上述方程式补充完整)
标准状况下,生成
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6f98d6d69770ea78cc0f2c553eb1b3a5.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/28d2bac56d876662d223f34aca2d5c95.png)
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐2】二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H1<0
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2>0
Ⅲ.2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g) △H3
在密闭容器中,1.01×105Pa、n起始(CO2):n起始(H2)=1:4时,在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2平衡转化率、CO2实际转化率随温度的变化如图2所示。CH4的选择性可表示为
×100%。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/da7c5f09-306c-4cb7-977f-0834ae697603.png?resizew=254)
(1)各物质的相对能量如图1所示,△H3=______ kJ•mol-1,平衡时CH4的选择性随着温度的升高______ ,用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为______ ,450℃时,使CO2平衡转化率达到X点的值,可以采用的措施为_______ (写出一条)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/4b24517d-7979-409a-bb75-8836778dc1e8.png?resizew=248)
(2)在密闭容器中,1.01×105Pa,CO2和H2的起始物质的量分别为1mol和4mol,平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如图3所示,图中表示CH4的物质的量的曲线为______ 。在505℃,反应Ⅱ的平衡常数K=______ 。(保留两位有效数字)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/65c48cad-6c57-4df6-aab5-ecf890c8ca21.png?resizew=229)
(3)CeO2催化CO2与H2转化为CH4的机理如图4所示。反应体系中Ce呈现______ 种价态,催化剂中掺入少量CaO,用Ca2+替代CeO2结构中部分Ce4+形成CaxCe1-xOy,可提高催化效率的原因是_______ 。
Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H1<0
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2>0
Ⅲ.2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g) △H3
在密闭容器中,1.01×105Pa、n起始(CO2):n起始(H2)=1:4时,在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2平衡转化率、CO2实际转化率随温度的变化如图2所示。CH4的选择性可表示为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3b7e81ce8d187d2dd6d120d3263a3780.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/da7c5f09-306c-4cb7-977f-0834ae697603.png?resizew=254)
(1)各物质的相对能量如图1所示,△H3=
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/4b24517d-7979-409a-bb75-8836778dc1e8.png?resizew=248)
(2)在密闭容器中,1.01×105Pa,CO2和H2的起始物质的量分别为1mol和4mol,平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如图3所示,图中表示CH4的物质的量的曲线为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/65c48cad-6c57-4df6-aab5-ecf890c8ca21.png?resizew=229)
(3)CeO2催化CO2与H2转化为CH4的机理如图4所示。反应体系中Ce呈现
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/b3b11045-461c-40c9-8c2a-6130ecd5351e.png?resizew=326)
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐3】我国承诺 2030年前做到“碳达峰和碳中和”,这里的碳主要指CO2, CO2与我们生活和生产息息相关。请回答:
(1)工业上常用CO和CO2与氢气反应制备甲醇,涉及的反应有:
主反应:
I . CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1= -90.7 kJ·mol-1
II. CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H2= -49.0 kJ·mol-1
副反应:
III. CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H3
IV. 2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4= -23.5 kJ·mol-1
请回答:
①△H3=________ kJ·mol-1。
②现利用I和II两个反应合成CH3OH,已知CO可使反应的催化剂寿命降低。若氢碳比表示为x=
,则理论上x=_______ 时,原料气的利用率最高。但生产中往往采用略高于该值的氢碳比,理由是___________ 。
(2)CO2甲烷化技术是碳中和理念的落脚点之一,反应为CO2(g)+ 4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) △H= -165kJ·mol-1,其核心是催化剂的选择。其他条件均相同,在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/17/b7ffdd54-3a3d-46cc-bd01-15a7bfb2756c.png?resizew=688)
下列说法正确的是 。
(3)CO2可以与环氧丙烷反应合成碳酸丙烯酯:
△H= - 110.5kJ·mol-1
通过模型假设和理论计算,推测其反应历程如下图所示(*表示某催化剂的活化中心或活性基团):
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/17/106fc815-0fd1-42c0-b75a-045858be065b.png?resizew=693)
①决定总反应速率大小的步骤是______ (用图中字母表示), 该步骤的能垒(活化能)为_________ 。
②下列说法正确的是__________ 。
A.A →B能量降低,所以该过程必定自发
B.总反应为加成反应,D、F为过渡态,C、E为中间产物
C. D分子中氧原子带负电荷,强烈吸引CO2分子中的碳原子生成E,使体系能量降低
D.反应热的理论值(-25.42)与某次实测值(-110.5)相差太大,说明理论值几乎没有参考价值
(4)用CO2催化加氢可以合成低碳烯烃。反应开始时在0.1MPa 条件下,以n(H2) :n(CO2)=3:1的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)
C2H4(g)+4H2O(g),不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量百分数如下图甲所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/17/2aa82d04-f95b-4b04-8bbc-5a04999ffcd4.png?resizew=686)
在120°C达到平衡时,CO2的转化率为________ ;若H2和CO2的物质的量之比为 n:1 (n≥3)进行投料,温度控制为120°C,相应平衡体系中CO2的转化率为x,在图乙中绘制x随n (n≥3 )变化的示意图________ (标出曲线的起点坐标)。
(1)工业上常用CO和CO2与氢气反应制备甲醇,涉及的反应有:
主反应:
I . CO(g)+2H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
II. CO2(g)+3H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
副反应:
III. CO(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
IV. 2CH3OH(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
请回答:
①△H3=
②现利用I和II两个反应合成CH3OH,已知CO可使反应的催化剂寿命降低。若氢碳比表示为x=
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/050e243291468d5f43af10e8dbf616e8.png)
(2)CO2甲烷化技术是碳中和理念的落脚点之一,反应为CO2(g)+ 4H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/17/b7ffdd54-3a3d-46cc-bd01-15a7bfb2756c.png?resizew=688)
下列说法正确的是 。
A.高于320°C后,以Ni- CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降的原因一定是CO2甲烷化反应已达平衡,升高温度平衡右移 |
B.高于320°C后,以Ni为催化剂,CO2转化率上升的原因一定是CO2甲烷化反应速率较慢,升高温度反应速率加快,反应相同时间时CO2转化率增加 |
C.工业上应选择的催化剂是Ni- CeO2 |
D.工业上应使用的合适温度为360°C |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/17/3d05610f-43c4-4584-9782-d63ea94dce00.png?resizew=266)
通过模型假设和理论计算,推测其反应历程如下图所示(*表示某催化剂的活化中心或活性基团):
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/17/106fc815-0fd1-42c0-b75a-045858be065b.png?resizew=693)
①决定总反应速率大小的步骤是
②下列说法正确的是
A.A →B能量降低,所以该过程必定自发
B.总反应为加成反应,D、F为过渡态,C、E为中间产物
C. D分子中氧原子带负电荷,强烈吸引CO2分子中的碳原子生成E,使体系能量降低
D.反应热的理论值(-25.42)与某次实测值(-110.5)相差太大,说明理论值几乎没有参考价值
(4)用CO2催化加氢可以合成低碳烯烃。反应开始时在0.1MPa 条件下,以n(H2) :n(CO2)=3:1的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/17/2aa82d04-f95b-4b04-8bbc-5a04999ffcd4.png?resizew=686)
在120°C达到平衡时,CO2的转化率为
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解答题-原理综合题
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐1】(1)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)
2C(g)+D(s) △H1<0反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高。
①该反应的平衡常数表达式为K=___ 。升高温度,平衡常数将____ (填“增大”“减小”或“不变”)。
②能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________ 。
A.容器中压强不变
B.混合气体的密度不变
C.υ(A):υ(B):υ(C)=2:1:2
D.c(A)=c(C)
(2)为研究不同条件对反应2NO(g)+Cl2(g)
2C1NO(g) △H2<0的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol C12,10 min时反应达到平衡。测得NO的转化率为
。其他条件保持不变,反应在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率为
,则![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/5/21/1576191356633088/1576191357034496/STEM/389e5eece58d4cfb8519bd55e44afe78.png?resizew=20)
__________
,(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2—离子。电池工作时负极反应式为_________________ 。用该燃料电池作电源,以石墨为电极电解足量的硫酸铜溶液,当电路中通过0.1 mol电子时,若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入_____ (填物质名称),其质量约为_______ g。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
物质 | A | B | C | D |
起始投料/mol | 2 | 1 | 2 | 0 |
①该反应的平衡常数表达式为K=
②能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
A.容器中压强不变
B.混合气体的密度不变
C.υ(A):υ(B):υ(C)=2:1:2
D.c(A)=c(C)
(2)为研究不同条件对反应2NO(g)+Cl2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/5/21/1576191356633088/1576191357034496/STEM/45b96e8b9e0e429f8495bb8e1fc9ada7.png?resizew=19)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/5/21/1576191356633088/1576191357034496/STEM/389e5eece58d4cfb8519bd55e44afe78.png?resizew=20)
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(3)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2—离子。电池工作时负极反应式为
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解答题-原理综合题
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐2】(1)钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,多孔固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如图所示:
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①根据上表数据,判断该电池工作的适宜温度应为____________ (填字母序号)。
A.100℃以下 B.100℃~300℃
C.300℃~350℃ D.350℃~2050℃
②关于钠硫电池,下列说法正确的是___________ (填字母序号)。
A.放电时,电极A为负极
B.放电时,Na+的移动方向为从B到A
C.充电时,电极A应连接电源的正极
D.充电时电极B的电极反应式为SX2--2e-
xS
③25℃时,若用钠硫电池作为电源电解500mL 0.2mol·L-1 NaCl溶液,当溶液的c(OH-)=0.1mol/L时,电路中通过的电子的物质的量为__________ mol,两极的反应物的质量差为____________ g。(假设电解前两极的反应物质量相等)
(2)氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。
①电化学法是合成氨的一种新方法,其原理如图1所示,阴极的电极反应式是__________ 。
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②氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]对合成尿素[2NH3(g)+CO2(g) ═ CO(NH2)2(g)+H2O(g)]有影响,恒温恒容时,将总物质的量3mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应,结果如图2所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化,c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化.[n(NH3)/n(CO2)]=________ 时,尿素产量最大;经计算,图中y=_____ (精确到0.01)。
(3)废水中含氮化合物的处理方法有多种。
①NaClO溶液可将废水中的NH4+转化为N2。若处理过程中产生N2 0.672L(标准状况),则需要消耗0.3mol·L-1的NaClO溶液____________ L.
②在微生物的作用下,NH4+经过两步反应会转化为NO3-,两步反应的能量变化如图所示。则1mol NH4+(aq)全部被氧化成NO3-(aq)时放出的热量是_____________ kJ。
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物质 | Na | S | Al2O3 |
熔点/℃ | 97.8 | 115 | 2050 |
沸点/℃ | 892 | 444.6 | 2980 |
①根据上表数据,判断该电池工作的适宜温度应为
A.100℃以下 B.100℃~300℃
C.300℃~350℃ D.350℃~2050℃
②关于钠硫电池,下列说法正确的是
A.放电时,电极A为负极
B.放电时,Na+的移动方向为从B到A
C.充电时,电极A应连接电源的正极
D.充电时电极B的电极反应式为SX2--2e-
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③25℃时,若用钠硫电池作为电源电解500mL 0.2mol·L-1 NaCl溶液,当溶液的c(OH-)=0.1mol/L时,电路中通过的电子的物质的量为
(2)氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。
①电化学法是合成氨的一种新方法,其原理如图1所示,阴极的电极反应式是
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②氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]对合成尿素[2NH3(g)+CO2(g) ═ CO(NH2)2(g)+H2O(g)]有影响,恒温恒容时,将总物质的量3mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应,结果如图2所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化,c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化.[n(NH3)/n(CO2)]=
(3)废水中含氮化合物的处理方法有多种。
①NaClO溶液可将废水中的NH4+转化为N2。若处理过程中产生N2 0.672L(标准状况),则需要消耗0.3mol·L-1的NaClO溶液
②在微生物的作用下,NH4+经过两步反应会转化为NO3-,两步反应的能量变化如图所示。则1mol NH4+(aq)全部被氧化成NO3-(aq)时放出的热量是
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【推荐3】氮族元素包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)。
(1)氮是地球上含量丰富的一种元素,工业上用N2和H2合成NH3。
①已知:(Ⅰ)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ∆H=-92.2KJ/mol (Ⅱ) N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H=+180KJ/mol
(Ⅲ)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ∆H=-285.8KJ/mol,则4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ∆H=___________
②现将1 mol N2(g)、3mol H2(g)充入一容积为2L的密闭容器中,在500℃下进行反应,10 min时达到平衡,下列说法中正确的是___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/2/6/2119a4b7-dd4a-4f8f-9e86-9804cf01ce2b.png?resizew=562)
A.图甲是用H2表示的反应速率变化曲线
B.图乙表示反应过程中,混合气体平均相对分子质量为M,混合气体密度为d,混合气体压强为p的变化情况
C.图丙的两个容器中分别发生反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)、2NH3(g) =N2(g)+3H2(g)。达到化学平衡时,相同组分的浓度相等且两个反应的平衡常数互为倒数
(2)反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) ∆H>0,在2L密闭容器中放入1molPCl5,保持一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
①若改变温度使v(逆)增大,平衡___________ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”);
②T时,该反应的平衡常数为___________ 。
(3)①推断As元素在周期表中的位置是___________ 。
②已知某砷酸盐可发生如下反应:AsO
+2I-+2H+=AsO
+I2+H2O。某化学兴趣小组利用该反应原理设计如图所示装置:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/2/6/d3c47f52-1b18-48a1-99ea-fd54f949b6fd.png?resizew=155)
C1、C2是石墨电极,A中盛有KI和I2混合溶液,B中盛有Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液,当连接开关K后,A中溶液颜色逐渐变深,灵敏电流计G的指针向右偏转。此时C2上发生的电极反应式是___________ ;一段时间后,当电流计指针回到中间“0”位时,再向B中滴加过量浓NaOH溶液,可观察到电流计指针___________ (填“不动”、“向左偏”或“向右偏”)。
(1)氮是地球上含量丰富的一种元素,工业上用N2和H2合成NH3。
①已知:(Ⅰ)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ∆H=-92.2KJ/mol (Ⅱ) N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H=+180KJ/mol
(Ⅲ)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ∆H=-285.8KJ/mol,则4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ∆H=
②现将1 mol N2(g)、3mol H2(g)充入一容积为2L的密闭容器中,在500℃下进行反应,10 min时达到平衡,下列说法中正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/2/6/2119a4b7-dd4a-4f8f-9e86-9804cf01ce2b.png?resizew=562)
A.图甲是用H2表示的反应速率变化曲线
B.图乙表示反应过程中,混合气体平均相对分子质量为M,混合气体密度为d,混合气体压强为p的变化情况
C.图丙的两个容器中分别发生反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)、2NH3(g) =N2(g)+3H2(g)。达到化学平衡时,相同组分的浓度相等且两个反应的平衡常数互为倒数
(2)反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) ∆H>0,在2L密闭容器中放入1molPCl5,保持一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
vs | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl3)/mol | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.20 | 0.20 |
②T时,该反应的平衡常数为
(3)①推断As元素在周期表中的位置是
②已知某砷酸盐可发生如下反应:AsO
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c59d855717f341303e52c2a9b0bfb5da.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/2/6/d3c47f52-1b18-48a1-99ea-fd54f949b6fd.png?resizew=155)
C1、C2是石墨电极,A中盛有KI和I2混合溶液,B中盛有Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液,当连接开关K后,A中溶液颜色逐渐变深,灵敏电流计G的指针向右偏转。此时C2上发生的电极反应式是
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