生物天然气是一种廉价的生物质能,它是由秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵后产生的,其主要成分为CH4,甲烷燃烧时的能量变化如图所示。
(1)下列说法正确的是___________ (填序号)。
A.该反应的热化学方程式为
B.甲烷完全燃烧时化学能全部转化为热能
C.为充分利用甲烷,通入的空气越多越好
(2)用CH4催化还原,可消除氮氧化物的污染。
已知:①
②
请写出将还原为的热化学方程式___________ 。
(3)甲烷可用于生产合成水煤气,其反应为,已知断裂1mol相关化学键所需的能量如下表:
则a=___________ 。
(4)在恒容密闭容器中,下列能作为合成氨反应达到平衡的依据的是___________ 。
a. b.混合气体的密度保持不变
c.容器内压强保持不变 d.、、的浓度之比为1∶3∶2
(1)下列说法正确的是
A.该反应的热化学方程式为
B.甲烷完全燃烧时化学能全部转化为热能
C.为充分利用甲烷,通入的空气越多越好
(2)用CH4催化还原,可消除氮氧化物的污染。
已知:①
②
请写出将还原为的热化学方程式
(3)甲烷可用于生产合成水煤气,其反应为,已知断裂1mol相关化学键所需的能量如下表:
化学键 | H-H | O-H | C-H | |
键能/(kJ/mol) | 436 | 465 | a | 1076 |
(4)在恒容密闭容器中,下列能作为合成氨反应达到平衡的依据的是
a. b.混合气体的密度保持不变
c.容器内压强保持不变 d.、、的浓度之比为1∶3∶2
更新时间:2021-09-19 09:44:02
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【推荐1】CH3OCH3(二甲醚)常用作有机合成的原料,也用作溶剂和麻醉剂。CO2与 H2合成 CH3OCH3涉及的相关热化学方程式如下:
I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.01 kJ·mol-1
II.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24.52 kJ·mol-1
III.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)△H3
IV.2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H4
回答下列问题:
(1)△H4=____________ kJ·mol-1。
(2)体系自由能变△G=△H-T△S,△G<0 时反应能自发进行。反应 I、II、III 的自由能变与温度的关系如图 所示,在 298~998K 下均能自发进行的反应为________________ (填“I”“II” 或“III”)。
(3)在三个体积均为 1 L 的恒容密闭容器中,起始时均通入 3 mol H2和 1 mol CO2,分别只发生反应 I、III、IV 时,CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。
①△H3_______________ (填“>”或“<”)0。
②反应IV,若 A 点总压强为p MPa,则 A 点时CO2的分压为p(CO2)=___________ p MPa(精确到 0.01)。
③在 B 点对应温度下,平衡常数 K(I)______________ (填“大于”“小于”或“等于”)K(III)。
(4)向一体积为 1 L 的密闭容器中通入 H2和 CO2,只发生反应 IV,CO2的平衡转化率与压强、温度及氢碳比 m[m=]的关系分别如图1 和图 2 所示。
①图1 中压强从大到小的顺序为_______________ ,图2 中氢碳比 m 从大到小的顺序为________________ 。
②若在 1 L 恒容密闭容器中充入 0.2 mol CO2和 0.6 mol H2,CO2的平衡转化率为 50%,则在此温度下该反应的平衡常数 K=_____________ (保留整数)。
(5)复旦大学先进材料实验室科研团队研究出以过渡金属为催化剂的电催化还原二氧化碳制甲醇的途径,大大提高了甲醇的产率,原理如图所示:
①石墨 2 电极上发生________________ (“氧化”或“还原”)反应;
②石墨 1 发生的电极反应式为____________________ 。
I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.01 kJ·mol-1
II.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24.52 kJ·mol-1
III.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)△H3
IV.2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H4
回答下列问题:
(1)△H4=
(2)体系自由能变△G=△H-T△S,△G<0 时反应能自发进行。反应 I、II、III 的自由能变与温度的关系如图 所示,在 298~998K 下均能自发进行的反应为
(3)在三个体积均为 1 L 的恒容密闭容器中,起始时均通入 3 mol H2和 1 mol CO2,分别只发生反应 I、III、IV 时,CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。
①△H3
②反应IV,若 A 点总压强为p MPa,则 A 点时CO2的分压为p(CO2)=
③在 B 点对应温度下,平衡常数 K(I)
(4)向一体积为 1 L 的密闭容器中通入 H2和 CO2,只发生反应 IV,CO2的平衡转化率与压强、温度及氢碳比 m[m=]的关系分别如图1 和图 2 所示。
①图1 中压强从大到小的顺序为
②若在 1 L 恒容密闭容器中充入 0.2 mol CO2和 0.6 mol H2,CO2的平衡转化率为 50%,则在此温度下该反应的平衡常数 K=
(5)复旦大学先进材料实验室科研团队研究出以过渡金属为催化剂的电催化还原二氧化碳制甲醇的途径,大大提高了甲醇的产率,原理如图所示:
①石墨 2 电极上发生
②石墨 1 发生的电极反应式为
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【推荐2】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TiO2 转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:
(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
(i)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) △H1=172kJ∙mol-1,Kp1=1.0×10-2
(ii)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H2=-51kJ∙mol-1,Kp2=1.2×1012Pa
①反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)的H 为___________ kJ mol-1, Kp =___________ 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1.0 105 Pa ,将TiO2、C、Cl2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。
图中显示,在200℃平衡时TiO2 几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是___________ 。
(3)TiO2碳氯化是一个“气—固—固”反应,有利于TiO2 C “固—固”接触的措施是________ 。
(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
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(ii)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H2=-51kJ∙mol-1,Kp2=1.2×1012Pa
①反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)的H 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1.0 105 Pa ,将TiO2、C、Cl2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。
图中显示,在200℃平衡时TiO2 几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是
(3)TiO2碳氯化是一个“气—固—固”反应,有利于TiO2 C “固—固”接触的措施是
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【推荐3】“反向燃烧”可将二氧化碳变为燃料。回答下列问题:
(已知甲烷的标准燃烧热ΔH=-890 kJ·mol-1) 。
(1)科学家用氮化镓材料与铜组装如图所示的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。
①写出铜电极表面的电极反应式:_________________________ ;
②该总反应的热化学方程式为:___________________________ ,
(2)利用CO2与H2反应可制备CH4。
已知氢气的标准燃烧热ΔH=-286 kJ·mol-1 ;H2O(g) = H2O (l),ΔH=-44kJ·mol-1;
则二氧化碳与氢气反应生成甲烷和水蒸气的热化学方程式为_____________________ ;
该反应能自发的条件是__________ (填高温或低温)。
(已知甲烷的标准燃烧热ΔH=-890 kJ·mol-1) 。
(1)科学家用氮化镓材料与铜组装如图所示的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。
①写出铜电极表面的电极反应式:
②该总反应的热化学方程式为:
(2)利用CO2与H2反应可制备CH4。
已知氢气的标准燃烧热ΔH=-286 kJ·mol-1 ;H2O(g) = H2O (l),ΔH=-44kJ·mol-1;
则二氧化碳与氢气反应生成甲烷和水蒸气的热化学方程式为
该反应能自发的条件是
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【推荐1】为了实现“节能减排”,减少全球温室气体排故,研究、、CO等大气污染气体的处理及新能源的开发与利用具有重要意义。
(1)用催化还原氢氧化物可以消除氢氧化物污染。
已知:
①
②
③
1mol (g)与(g)反应生成(g)、(g)和(l)的反应热___________ 。
(2)利用直接加氢合成二甲醚()包括以下三个相互联系的反应:
I.甲醇的合成
II.甲醇脱水
III.逆水气变换
已知:相关物质变化的焓变示意图如下图:
写出由CO(g)直接加(g)合成(g)的热化学方程式:___________ 。
(3)合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备,其主要反应为。已知下列键能[形成(或破坏)1mol化学键所放出(或吸收)的能量]数据:
则该反应的___________ 。
(4)主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO、转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。
①A是___________ (填化学式)。
②通入NO发生的电极反应为___________ 。
(1)用催化还原氢氧化物可以消除氢氧化物污染。
已知:
①
②
③
1mol (g)与(g)反应生成(g)、(g)和(l)的反应热
(2)利用直接加氢合成二甲醚()包括以下三个相互联系的反应:
I.甲醇的合成
II.甲醇脱水
III.逆水气变换
已知:相关物质变化的焓变示意图如下图:
写出由CO(g)直接加(g)合成(g)的热化学方程式:
(3)合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备,其主要反应为。已知下列键能[形成(或破坏)1mol化学键所放出(或吸收)的能量]数据:
化学键 | C—H | H—O | C=O | H—H |
键能/ | 414 | 464 | 803 | 436 |
则该反应的
(4)主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO、转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。
①A是
②通入NO发生的电极反应为
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【推荐2】氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能、高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应为:
Ⅰ.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) K1;
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K2;
Ⅲ.CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s) K3;
燃烧炉中涉及的反应为:
Ⅳ.C(s)+O2(g) = CO2(g) Ⅴ.CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)
(1)该工艺制H2总反应可表示为C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g),其反应的平衡常数K=__ (用K1、K2、K3的代数式表示)。在2L的密闭容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能说明反应达到平衡的是___ 。
A.混合气体的体积不再变化
B.H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.形成amolH—H键的同时断裂2amolH—O键
(2)已知反应Ⅱ(CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 的ΔH=-41.1kJ·mol−1,C=O、O—H、H—H的键能分别为803kJ·mol−1,464kJ·mol−1、436kJ·mol−1,则CO中碳氧键的键能为___ kJ·mol−1。
(3)对于反应Ⅲ,[CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s)]若平衡时再充入CO2,使其浓度增大到原来的2倍,则平衡移动方向为______ ;当重新平衡后,CO2浓度________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,解决下列问题:
①已知某反应的平衡表达式为:K=,它所对应的化学方程式为:_________ 。
②已知在400℃时,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0的K=0.5,则400℃时,在0.5L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应υ(N2)正________ υ(N2)逆(填:>、<、=、不能确定)。欲使该反应的化学反应速率加快,同时使平衡时NH3的体积百分数增加,可采取的正确措施是_________ (填序号)
A.缩小体积增大压强 B.升高温度 C.加催化剂 D.使氨气液化移走
Ⅰ.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) K1;
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K2;
Ⅲ.CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s) K3;
燃烧炉中涉及的反应为:
Ⅳ.C(s)+O2(g) = CO2(g) Ⅴ.CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)
(1)该工艺制H2总反应可表示为C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g),其反应的平衡常数K=
A.混合气体的体积不再变化
B.H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.形成amolH—H键的同时断裂2amolH—O键
(2)已知反应Ⅱ(CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 的ΔH=-41.1kJ·mol−1,C=O、O—H、H—H的键能分别为803kJ·mol−1,464kJ·mol−1、436kJ·mol−1,则CO中碳氧键的键能为
(3)对于反应Ⅲ,[CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s)]若平衡时再充入CO2,使其浓度增大到原来的2倍,则平衡移动方向为
(4)实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,解决下列问题:
①已知某反应的平衡表达式为:K=,它所对应的化学方程式为:
②已知在400℃时,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0的K=0.5,则400℃时,在0.5L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应υ(N2)正
A.缩小体积增大压强 B.升高温度 C.加催化剂 D.使氨气液化移走
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【推荐3】S2Cl2和SCl2均为重要的化工产品。
(1)已知有化学键的键能及S4的结构式:
则反应S4(g) +4Cl2(g)=4SCl2(g) ∆H=_______ kJ.mol-1
(2) S2Cl2常用作橡胶工业的硫化剂,其结构与H2O2相似,则S2Cl2的电子式为_______ 。S2Cl2易发生水解反应,产生无色有刺激性气味的气体,同时生成淡黄色沉淀,该反应的化学方程式为_______
(3)工业上制取SCl2的反应之一为S2Cl2(g)+Cl2(g)=2SCl2(g) ∆H<0。一定压强下,向10L密闭容器中充入1molS2Cl2和1molCl2发生上述反应,Cl2与SCl2的消耗速率与温度的关系如图所示。
①A、B、C、D四点对应状态下,达到平衡状态的有_______ (填字母),理由是_______ 。
②采取以下措施可以提高SCl2产率的是_______ (填字母)。
A.升高体系的温度 B.压缩容器的体积 C.增大n(Cl2) D.使用催化剂
③若某温度下,反应达到平衡时S2Cl2的转化率为a,则化学平衡常数K=_______ (用含a的式子表示)。
(1)已知有化学键的键能及S4的结构式:
化学键 | S-S | S-Cl | Cl-Cl |
键能/(kJmol-1) | 266 | 255 | 243 |
则反应S4(g) +4Cl2(g)=4SCl2(g) ∆H=
(2) S2Cl2常用作橡胶工业的硫化剂,其结构与H2O2相似,则S2Cl2的电子式为
(3)工业上制取SCl2的反应之一为S2Cl2(g)+Cl2(g)=2SCl2(g) ∆H<0。一定压强下,向10L密闭容器中充入1molS2Cl2和1molCl2发生上述反应,Cl2与SCl2的消耗速率与温度的关系如图所示。
①A、B、C、D四点对应状态下,达到平衡状态的有
②采取以下措施可以提高SCl2产率的是
A.升高体系的温度 B.压缩容器的体积 C.增大n(Cl2) D.使用催化剂
③若某温度下,反应达到平衡时S2Cl2的转化率为a,则化学平衡常数K=
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【推荐1】和都是有毒气体,其中通过催化处理可获得氢能,通过回收处理可制备化工原料(如)。
请回答下列问题:
(1)工业上一种处理的反应为。已知部分物质的相对能量如图所示:①该反应的_________________ 。
②在恒容密闭容器中以投料比充入反应物发生该反应,下列不能说明该反应达到平衡状态的是_________________ (填字母)。
A.单位时间内断裂键的数目与断裂键的数目相等
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.与的体积比不变
D.
(2)也可通过高温热分解反应获得氢气和单质硫:,不同压强下,在密闭容器中进行该反应,测得平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示:则由小到大的顺序为_____________________ 。若条件下,反应经过达到平衡,则分压的平均变化速率为_________________ (用含的代数式表示,下同),该温度下反应的压强平衡常数_________________ (用平衡时各物质的分压代替浓度计算,分压总压物质的量分数)。
(3)燃煤烟气中的可用于制备,在空气中极易被氧化,某课题小组在常温下测得溶液的随时间变化的曲线如图所示。①的第二步电离方程式为__________________________ 。
②内主要生成,常温下,的_________________ (填“”“”或“”)。
③时得到的溶液中所含溶质为_________________ (填化学式)。
请回答下列问题:
(1)工业上一种处理的反应为。已知部分物质的相对能量如图所示:①该反应的
②在恒容密闭容器中以投料比充入反应物发生该反应,下列不能说明该反应达到平衡状态的是
A.单位时间内断裂键的数目与断裂键的数目相等
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.与的体积比不变
D.
(2)也可通过高温热分解反应获得氢气和单质硫:,不同压强下,在密闭容器中进行该反应,测得平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示:则由小到大的顺序为
(3)燃煤烟气中的可用于制备,在空气中极易被氧化,某课题小组在常温下测得溶液的随时间变化的曲线如图所示。①的第二步电离方程式为
②内主要生成,常温下,的
③时得到的溶液中所含溶质为
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【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】为实现“碳达峰”及“碳中和”,二氧化碳甲烷化技术是CO2循环再利用最有效的技术之一。
(1)二氧化碳甲烷化时发生的反应为:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
①298K时,已知相关物质的相对能量如图,则该反应的ΔH=___________ kJ·mol-1。
②能判断该过程反应已达化学平衡状态的标志是___________ (填标号)。
A.CO2体积分数保持不变
B.容器中混合气体的质量保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.CO2的生成速率与H2O的生成速率相等
③有利于提高体系中CO2平衡转化率的措施是___________ (填标号)。
A.使用高效催化剂B.增加CO2投入量C.延长反应时间D.及时分离CH4
(2)催化剂的选择是CO2甲烷化的核心,金属Ni或Ni-CeO2均可作为催化剂。反应相同时间,测得CO2转化率和CH4选择性随温度的变化如图所示。高于320°C,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是___________ 。(CH4的选择性公式:CH4的选择性=×100%)
(3)Ni-CeO2催化CO2加H2生成CH4的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注),则发生的副反应的方程式为___________ 。
(4)CO2甲烷化发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),由于该反应存在副反应,反应的CO2不能100%转化为CH4,生成的CH4须依据CH4的选择性公式进行计算。某温度,在体积为1L的恒容密闭容器中加入1molCO2和4molH2,10min后达到平衡,CO2的平衡转化率和CH4的选择性分别为80%、90%,则CH4的反应速率为___________ 。
(1)二氧化碳甲烷化时发生的反应为:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
①298K时,已知相关物质的相对能量如图,则该反应的ΔH=
②能判断该过程反应已达化学平衡状态的标志是
A.CO2体积分数保持不变
B.容器中混合气体的质量保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.CO2的生成速率与H2O的生成速率相等
③有利于提高体系中CO2平衡转化率的措施是
A.使用高效催化剂B.增加CO2投入量C.延长反应时间D.及时分离CH4
(2)催化剂的选择是CO2甲烷化的核心,金属Ni或Ni-CeO2均可作为催化剂。反应相同时间,测得CO2转化率和CH4选择性随温度的变化如图所示。高于320°C,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是
(3)Ni-CeO2催化CO2加H2生成CH4的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注),则发生的副反应的方程式为
(4)CO2甲烷化发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),由于该反应存在副反应,反应的CO2不能100%转化为CH4,生成的CH4须依据CH4的选择性公式进行计算。某温度,在体积为1L的恒容密闭容器中加入1molCO2和4molH2,10min后达到平衡,CO2的平衡转化率和CH4的选择性分别为80%、90%,则CH4的反应速率为
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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1】I.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。将等质量的块状MnO2和粉末状MnO2分别加入盛有15ml5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,得结果如下表:
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式:_______ 。
(2)实验结果表明,_______ 催化剂的催化效果更好。(填“块状”或“粉末状”)
(3)根据你的判断t1_______ t2。(填“高于”或“低于”)
(4)在H2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积(标准状况)与反应时间的关系如下图所示,则A、B、C三点所表示的即时反应速率最快的是_______ 。
II.某反应在体积为10L的恒容密闭容器中进行,在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示(反应中所有物质均为气体,其中X为未知气体)。
(5)反应开始至2分钟时,N2的平均反应速率为_______ 。
(6)该反应的的化学方程式为_______ 。
(7)能说明该反应已达到平衡状态的是_______ 。
a.2v逆(N2)=v正(X)
b.容器内气体密度保持不变
c.容器内各物质的浓度保持不变
d.容器内各物质的物质的量相等
(8)平衡时,混合气体中X的物质的量的分数为_______ 。
组别 | 反应结束时温度 | 现象 | 反应完成所需时间 |
a | t1 | 剧烈反应,带火星的木条复燃 | 3.5min |
b | t2 | 反应较慢,火星红亮但木条未复燃 | 30min |
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式:
(2)实验结果表明,
(3)根据你的判断t1
(4)在H2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积(标准状况)与反应时间的关系如下图所示,则A、B、C三点所表示的即时反应速率最快的是
II.某反应在体积为10L的恒容密闭容器中进行,在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示(反应中所有物质均为气体,其中X为未知气体)。
(5)反应开始至2分钟时,N2的平均反应速率为
(6)该反应的的化学方程式为
(7)能说明该反应已达到平衡状态的是
a.2v逆(N2)=v正(X)
b.容器内气体密度保持不变
c.容器内各物质的浓度保持不变
d.容器内各物质的物质的量相等
(8)平衡时,混合气体中X的物质的量的分数为
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】氮氧化物对环境及人类活动影响日趋严重,如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一、
I.利用的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去的主要反应如下:
反应①:
已知:
(1)___________ ,已知反应①的,则常温下(),该反应___________ (填“能”或“不能”)自发。
(2)温度为时,在恒容密闭容器中按照充入反应物,发生上述反应①。下列不能判断该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
(3)某研究小组将、和一定量的充入密闭容器中,在催化剂表面发生反应,NO的转化率随温度变化的情况如图所示。
从图像可以看到,在有氧条件下,温度升高到之后,NO生成的转化率开始降低,可能的原因是___________ 。
Ⅱ.在一定条件下,用还原NO的反应为。为研究和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响,分别在不同温度下,向三个体积均为的刚性密闭容器中通入和发生反应,实验结果如图:
(4)①反应温度、、从低到高的关系为___________ 。
②温度下,充入、NO分别为、,容器内的起始压强为,反应进行到时达到平衡,内的平均反应速率为___________ ,该反应的平衡常数___________ 。
I.利用的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去的主要反应如下:
反应①:
已知:
(1)
(2)温度为时,在恒容密闭容器中按照充入反应物,发生上述反应①。下列不能判断该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.保持不变 |
B.混合气体的密度保持不变 |
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变 |
D.有键断裂的同时,有键生成 |
从图像可以看到,在有氧条件下,温度升高到之后,NO生成的转化率开始降低,可能的原因是
Ⅱ.在一定条件下,用还原NO的反应为。为研究和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响,分别在不同温度下,向三个体积均为的刚性密闭容器中通入和发生反应,实验结果如图:
(4)①反应温度、、从低到高的关系为
②温度下,充入、NO分别为、,容器内的起始压强为,反应进行到时达到平衡,内的平均反应速率为
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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3】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质之一、
(1),在其他条件相同时,测得实验数据如下表
已知的反应历程分两步:
第一步 (快速平衡)
第二步 (慢反应)
①用表示的速率方程为;表示的速率方程为,与分别表示速率常数(与温度有关),则___________ 。
②恒温恒容条件下,对,能说明此反应已达平衡状态的是____
A.的体积分数不变 B.容器内的气体密度不再改变 C.容器内气体压强不再改变
③结合反应历程,解释温度升高反应速率降低的原因:___________ 。
(2)容积均为的甲、乙两个容器,其中甲为绝热容器,乙为恒温容器,相同温度下,分别充人的,发生反应:,甲中的相关量随时间变化如图所示。
①内,甲容器中的反应速率增大的原因是___________
②平衡时,___________ (填“>”、“<”或“=”)。
③若向乙容器中充入,则达平衡与原来相比体积分数___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(1),在其他条件相同时,测得实验数据如下表
压强() | 温度/ | 达到所列转化率需要时间/s | ||
50% | 90% | 98% | ||
1.0 | 30 | 12 | 250 | 2830 |
90 | 25 | 510 | 5760 |
第一步 (快速平衡)
第二步 (慢反应)
①用表示的速率方程为;表示的速率方程为,与分别表示速率常数(与温度有关),则
②恒温恒容条件下,对,能说明此反应已达平衡状态的是
A.的体积分数不变 B.容器内的气体密度不再改变 C.容器内气体压强不再改变
③结合反应历程,解释温度升高反应速率降低的原因:
(2)容积均为的甲、乙两个容器,其中甲为绝热容器,乙为恒温容器,相同温度下,分别充人的,发生反应:,甲中的相关量随时间变化如图所示。
①内,甲容器中的反应速率增大的原因是
②平衡时,
③若向乙容器中充入,则达平衡与原来相比体积分数
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