研究表明:丰富的CO2可以作为新碳源,解决当前应用最广泛的碳源(石油和天然气)枯竭危机,同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应,实现CO2的良性循环。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2加氢合成低碳烯烃。现以合成乙烯(C2H4)为例、该过程分两步进行:
第一步:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.3kJ⋅mol-1
第二步:2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g) △H=-210.5kJ⋅mol-1
①CO2加氢合成乙烯的热化学方程式为___ 。
②一定条件下的密闭容器中,上述反应达到平衡后,要加快反应速率并提高CO2的转化率,可以采取的措施是___ (填字母)。
A.减小压强 B.增大H2浓度 C.加入适当催化剂 D.分离出水蒸气
(2)另一种方法是将CO2和H2在催化剂条件下生成甲醇蒸气和水蒸气。现在10L恒容密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在不同条件下测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示:
①上述反应的△H___ 0(填“>”或“<”),图中压强p1___ p2(填“>”或“<”)。
②经测定知Q点时容器的压强是反应前压强的,则Q点H2的转化率为___ 。
③N点时,该反应的平衡常数K=___ (计算结果保留两位小数)。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2加氢合成低碳烯烃。现以合成乙烯(C2H4)为例、该过程分两步进行:
第一步:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.3kJ⋅mol-1
第二步:2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g) △H=-210.5kJ⋅mol-1
①CO2加氢合成乙烯的热化学方程式为
②一定条件下的密闭容器中,上述反应达到平衡后,要加快反应速率并提高CO2的转化率,可以采取的措施是
A.减小压强 B.增大H2浓度 C.加入适当催化剂 D.分离出水蒸气
(2)另一种方法是将CO2和H2在催化剂条件下生成甲醇蒸气和水蒸气。现在10L恒容密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在不同条件下测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示:
①上述反应的△H
②经测定知Q点时容器的压强是反应前压强的,则Q点H2的转化率为
③N点时,该反应的平衡常数K=
更新时间:2021-10-19 16:34:28
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【推荐1】研究、等大气污染物的处理具有重要意义。
(1)某温度下,已知:
①
②
③
则________ 。
(2)按投料比2∶1把和加入到一密闭容器中发生反应,测得平衡时的转化率的温度T、压强p的关系如图甲所示:
A、B两点对应的平衡常数大小关系为KA_______ KB(填“>”“<”或“=”,下同);温度为时D点与的大小关系为________ ;
(3)恒温恒容下,对于反应,测得平衡时的体积分数与起始 的关系如图乙所示,则当 达到平衡状态时,的体积分数是图乙中D、E、F三点中的_______ 点。A、B两点转化率的大小关系为_______ (填“>”“<”或“=”)。
(4)工业上脱硫脱硝还可采用电化学法,其中的一种方法是内电池模式(直接法),烟气中的组分直接在电池液中被吸收及在电极反应中被转化,采用内电池模式将吸收在电池液中,并在电极反应中氧化为硫酸,在此反应过程中可得到质量分数为40%的硫酸。写出通入电极的反应式:_________ ;若40%的硫酸溶液吸收氨气获得的稀溶液,测得常温下,该溶液的,则 ________ (列出计算式已知该温度下的);若将该溶液蒸发掉一部分水后恢复室温,则 的值将_________ (填“变大”“不变”或“变小”)。
(1)某温度下,已知:
①
②
③
则
(2)按投料比2∶1把和加入到一密闭容器中发生反应,测得平衡时的转化率的温度T、压强p的关系如图甲所示:
A、B两点对应的平衡常数大小关系为KA
(3)恒温恒容下,对于反应,测得平衡时的体积分数与起始 的关系如图乙所示,则当 达到平衡状态时,的体积分数是图乙中D、E、F三点中的
(4)工业上脱硫脱硝还可采用电化学法,其中的一种方法是内电池模式(直接法),烟气中的组分直接在电池液中被吸收及在电极反应中被转化,采用内电池模式将吸收在电池液中,并在电极反应中氧化为硫酸,在此反应过程中可得到质量分数为40%的硫酸。写出通入电极的反应式:
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【推荐2】杭州亚运会主火炬燃料“零碳甲醇”是一种利用焦炉气中的和工业废气捕获的生产的绿色燃料。两者在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应: 。
(1)已知: , 。
①则_______ (用含和的代数式表示)。
②实验测得(记作)与温度(T)的关系如图所示,则该反应_____ 0(填“>”“<”或“=”)。
(2)从焦炉气中提取氢气,需净化原料气,尤其要脱除其中的含硫杂质。除了从环保角度考虑外,其主要目的是_______ 。
(3)寻找合适、高效的催化剂氧化除去含硫杂质燃烧产生的是常见的化学处理方法,一种钥催化剂参与催化氧化反应的能量变化如图所示,与反应生成和的热化学方程式为___________ 。
(4)研究合成甲醇的催化剂时,在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下,对反应器出口产品进行成分分析,结果如图所示。在以上催化剂中,该反应选择的最佳催化剂为_______ 。
(5)在研究该反应历程时发现:反应气中水蒸气含量会影响的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响,我国学者利用计算机模拟,研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响,如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注):
①写出有水参与时的化学方程式_________ 。
②资料显示:水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料和图以及学过的知识,推测在反应气中添加水蒸气对甲醇产率的影响并说明产生这种影响的原因(任答两点)___________ 。
(1)已知: , 。
①则
②实验测得(记作)与温度(T)的关系如图所示,则该反应
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解题方法
【推荐3】甲醇是重要的化工原料、燃料。工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-58 kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=41 kJ/mol
回答下列问题:
(1)CO与H2在该条件下也能化合生成甲醇蒸汽。请写出该反应的热化学方程式:_______ 。
(2)若300°C时,将8 mol CO2和20 mol H2充入2 L体积不变的密闭容器中发生反应①,测得CH3OH的物质的量随时间变化情况如下表所示。
①恒温下,能判断该反应达到化学平衡状态依据的是_______ 。
a.容器中压强不变
b.甲醇和水蒸气的体积比保持不变
c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)
d.2个C=O断裂的同时有3个H-H生成
②1~3min内H2的平均反应速率v=_______ ,平衡常数K=_______ ;
③反应达平衡时再向容器中充入2 mol H2、6 mol CH3OH,则v(正)_______ v(逆)(填“>”“<”或“=”);
(3)若将CO2和H2按不同比例投入一密闭恒温容器中发生反应②,反应达到平衡时,CO的体积分数随的变化曲线如下图所示。
①a、b、c三点CO2的转化率从大到小的顺序为_______ 。
②a、b两点的平衡常数大小关系为a_______ b(填“>”“<”或“=”)。
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-58 kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=41 kJ/mol
回答下列问题:
(1)CO与H2在该条件下也能化合生成甲醇蒸汽。请写出该反应的热化学方程式:
(2)若300°C时,将8 mol CO2和20 mol H2充入2 L体积不变的密闭容器中发生反应①,测得CH3OH的物质的量随时间变化情况如下表所示。
时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
n(CH3OH)/mol | 0 | 2.2 | 3.7 | 5 | 5.7 | 6 | 6 |
a.容器中压强不变
b.甲醇和水蒸气的体积比保持不变
c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)
d.2个C=O断裂的同时有3个H-H生成
②1~3min内H2的平均反应速率v=
③反应达平衡时再向容器中充入2 mol H2、6 mol CH3OH,则v(正)
(3)若将CO2和H2按不同比例投入一密闭恒温容器中发生反应②,反应达到平衡时,CO的体积分数随的变化曲线如下图所示。
①a、b、c三点CO2的转化率从大到小的顺序为
②a、b两点的平衡常数大小关系为a
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【推荐1】Ⅰ.二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过CH3OH分子间脱水制得:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ· mol-1。在t1℃,恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如上图所示。
(1)该条件下反应平衡常数表达式K=_________________________ ;在t1℃时,反应的平衡常数为________ ,达到平衡时n(CH3OCH3) ∶n(CH3OH) ∶n(H2O)=_____________________ 。
(2)相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)=0.4 mol·L-1、c(H2O)=0.6 mol·L-1、c(CH3OCH3)=2.4 mol·L-1,此时正、逆反应速率的大小:v正________ v逆(填“>”、“<”或“=”),反应向______ 反应方向进行(填“正”或“逆”)。
Ⅱ.已知可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1。达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为____________ 。
(2)若反应温度升高,M的转化率__________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=____________ 。
(1)该条件下反应平衡常数表达式K=
(2)相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)=0.4 mol·L-1、c(H2O)=0.6 mol·L-1、c(CH3OCH3)=2.4 mol·L-1,此时正、逆反应速率的大小:v正
Ⅱ.已知可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1。达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为
(2)若反应温度升高,M的转化率
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=
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【推荐2】工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
a. 判断反应达到平衡状态的依据是_____
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
b. 如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K):
①由表中数据判断该反应的ΔH___________ (填">" "="或"<")0;
②某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为___________ ,此时的温度为___________ 。
c. 要提高CO的转化率,可以采取的措施是_____
A.升温 B.加入催化剂
C.增加CO的浓度 D.加入H2加压
E.加入惰性气体加压 F.分离出甲醇
d. 一定条件下,CO和H2在催化剂的作用下生成5mol CH3OH的能量变化为454kJ。在该温度时,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
下列说法正确的是_____
A.2c1>c3
B.a+b<90.8
C.2p2<p3
D.α1+α3<1
a. 判断反应达到平衡状态的依据是
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
b. 如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K):
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
①由表中数据判断该反应的ΔH
②某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为
c. 要提高CO的转化率,可以采取的措施是
A.升温 B.加入催化剂
C.增加CO的浓度 D.加入H2加压
E.加入惰性气体加压 F.分离出甲醇
d. 一定条件下,CO和H2在催化剂的作用下生成5mol CH3OH的能量变化为454kJ。在该温度时,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
反应物投入量 | 1mol CO 2mol H2 | 1mol CH3OH | 2mol CH3OH | |
平衡时数据 | CH3OH的浓度(mol/L) | c1 | c2 | c3 |
反应的能量变化(kJ) | a | b | c | |
体系压强(Pa) | p1 | P2 | p3 | |
反应物转化率 | α1 | α2 | α3 |
下列说法正确的是
A.2c1>c3
B.a+b<90.8
C.2p2<p3
D.α1+α3<1
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】当前煤炭在我国的能源消费中占60%以上,它在给我们提供廉价能源的同时,燃烧生成的SO2、NOx等也造成了比较严重的大气污染问题。
(1)向燃煤中加入CaO,煤中硫元素大多数会转化为CaSO4,故CaO能起到固硫、降低SO2排放量的作用。
已知:①SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) △H=-402 kJ·mol-1
②2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) △H =-234.2 kJ·mol-1
③CaCO3(s)=CO2(g) +CaO(s) △H=+178.2 kJ·mol-1
则反应2SO2(g)+O2(g)+2CaO(s)=2CuSO4(s) △H =________ kJ·mol-1。
向燃煤中加入CaCO3也可起到固硫作用,若固定2molSO2,相应量的煤在相同条件下燃烧时向环境释放出的热量会减少______________ kJ。
(2)活性炭对NO2有较强的吸附性,二者之间可发生2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H,为研究温度、压强等外部因素对该反应的影响,某科研小组向密闭容器中加入2molNO2和足量的活性炭,进行如下实验探究:
i.固定密闭容器的体积为5 L,测得恒容时不同温度下NO2的转化率(ɑ)与时间(t)的关系如图1所示:
①该反应的△H_________ 0填“>”或“<”),温度为T2时,反应开始到达到平衡的时间段内v(N2)=_____________ 。
②温度为T1 时该反应的平衡常数K=________ ,若保持温度不变,提高NO2 转化率的方法是___________ 。
ⅱ.保持容器中的温度恒定,测得20s时,CO2的体积分数(φ)与压强(p)的关系如图2示。
③图2曲线呈现先增后减的变化趋势,其原因为______________________ ,压强为p1时,第20s时容器中c(NO2):c(N2)=_______________ 。
(3)常温下,用NaOH溶液吸收SO2既可消除大气的污染,又可获得重要的化工产品,若某吸收液中c(HSO3-):c(SO32-)=1:100,则所得溶液的pH=____________ (常温下K1(H2SO3)=1.5×10-2、K2(H2SO3)=1×10-7)。
(1)向燃煤中加入CaO,煤中硫元素大多数会转化为CaSO4,故CaO能起到固硫、降低SO2排放量的作用。
已知:①SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) △H=-402 kJ·mol-1
②2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) △H =-234.2 kJ·mol-1
③CaCO3(s)=CO2(g) +CaO(s) △H=+178.2 kJ·mol-1
则反应2SO2(g)+O2(g)+2CaO(s)=2CuSO4(s) △H =
向燃煤中加入CaCO3也可起到固硫作用,若固定2molSO2,相应量的煤在相同条件下燃烧时向环境释放出的热量会减少
(2)活性炭对NO2有较强的吸附性,二者之间可发生2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H,为研究温度、压强等外部因素对该反应的影响,某科研小组向密闭容器中加入2molNO2和足量的活性炭,进行如下实验探究:
i.固定密闭容器的体积为5 L,测得恒容时不同温度下NO2的转化率(ɑ)与时间(t)的关系如图1所示:
①该反应的△H
②温度为T1 时该反应的平衡常数K=
ⅱ.保持容器中的温度恒定,测得20s时,CO2的体积分数(φ)与压强(p)的关系如图2示。
③图2曲线呈现先增后减的变化趋势,其原因为
(3)常温下,用NaOH溶液吸收SO2既可消除大气的污染,又可获得重要的化工产品,若某吸收液中c(HSO3-):c(SO32-)=1:100,则所得溶液的pH=
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【推荐1】联氮(N2H4)又称肼,它与N2O4常用作火箭推进剂。
(1)美国加利福尼亚大学圣地亚哥的G· N·SChrauzer等人用氮和水蒸气在触媒上光照射下合成高能气态联氮初获成功。试写出该反应的热化学方程式:_________ 。
(2)水合联氮(N2H4·H2O)具有很强的还原性。工业上用水合联氨还原法制取碘化钠固体。其操作是将单质碘加入NaOH溶液中进行反应后再加入水合联氮(要稍微过量)进行反应。已知:N2H4·H2O在100℃ 以上分解。
① 在制备NaI的过程中,可能混有的物质是_______ ,生产过程中要适当补充NaOH,目是___________ ;
② 为了防止水合联氨高温分解,反应温度控制在60-70℃,温度也不能过低.其原因是______ ;
③ 工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合联氨还原法制得的产品纯度更高,其原因是___________
(3)325K、起始压强为100kPa时,在恒容的密闭容器中充入4.6 g NO2,发生反应:
2NO2(g) N2O4(g),达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5。
① NO2与N2O4的消耗速率与其浓度的关系如图所示,图中交点A表示该反应所处的状态为________ ;
A.平衡状态 B.朝正反应方向移动 C.朝逆反应方向移动 D.无法判断
② 平衡时NO2的转化率为_______ ,此条件下的Kp=_______ (Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(1)美国加利福尼亚大学圣地亚哥的G· N·SChrauzer等人用氮和水蒸气在触媒上光照射下合成高能气态联氮初获成功。试写出该反应的热化学方程式:
化学键 | 键能/KJ·mol-1 |
N-H | 391 |
H-O | 463 |
O=O | 496 |
N≡N | 946 |
N-N | 159 |
(2)水合联氮(N2H4·H2O)具有很强的还原性。工业上用水合联氨还原法制取碘化钠固体。其操作是将单质碘加入NaOH溶液中进行反应后再加入水合联氮(要稍微过量)进行反应。已知:N2H4·H2O在100℃ 以上分解。
① 在制备NaI的过程中,可能混有的物质是
② 为了防止水合联氨高温分解,反应温度控制在60-70℃,温度也不能过低.其原因是
③ 工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合联氨还原法制得的产品纯度更高,其原因是
(3)325K、起始压强为100kPa时,在恒容的密闭容器中充入4.6 g NO2,发生反应:
2NO2(g) N2O4(g),达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5。
① NO2与N2O4的消耗速率与其浓度的关系如图所示,图中交点A表示该反应所处的状态为
A.平衡状态 B.朝正反应方向移动 C.朝逆反应方向移动 D.无法判断
② 平衡时NO2的转化率为
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解题方法
【推荐2】2018年12月8日,凌晨2时23分,我国在西昌卫星发射中心,嫦娥四号探测器搭载长征三号乙运载火箭成功发射,实现了世界首次月球背面软着陆和巡视探测,被认为是中国在工程技术和空间科学方面的双重跨越和创新。
I.肼(N2H4)又称联氨,常温时是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。
(1)已知在25℃、101kPa时,16g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出312kJ的热量,则N2H4完全燃烧的热化学方程式是________________________ 。
II.如下图所示,某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼(N2H4)─空气燃料电池(如图甲)并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题:
(2)甲装置中正极的电极反应式为:________________________ 。
(3)检验乙装置中石墨电极反应产物的方法是:___________________ 。
III.超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO2CO2+N2。假设常温下在恒容的密闭容器中发生上述反应,试解答下列问题:
(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是____________ 。
A.混合气体的压强保持不变
B.N2的浓度不再改变
C.消耗CO的物质的量与生成CO2的物质的量之比为1∶1
D.NO、CO、CO2、N2的物质的量之比为2∶2∶2∶1
(5)为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,某科学家在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
从表中数据分析可知:①X=____________ mol·L-1;
②前2s内的平均反应速率v(N2)=________________________ mol·L-1·s-1;
③该温度下反应的平衡常数K=________________________ 。
I.肼(N2H4)又称联氨,常温时是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。
(1)已知在25℃、101kPa时,16g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出312kJ的热量,则N2H4完全燃烧的热化学方程式是
II.如下图所示,某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼(N2H4)─空气燃料电池(如图甲)并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题:
(2)甲装置中正极的电极反应式为:
(3)检验乙装置中石墨电极反应产物的方法是:
III.超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO2CO2+N2。假设常温下在恒容的密闭容器中发生上述反应,试解答下列问题:
(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
A.混合气体的压强保持不变
B.N2的浓度不再改变
C.消耗CO的物质的量与生成CO2的物质的量之比为1∶1
D.NO、CO、CO2、N2的物质的量之比为2∶2∶2∶1
(5)为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,某科学家在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO) ( mol•L-1) | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
c(CO) ( mol•L-1) | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | X | 2.70×10-3 |
②前2s内的平均反应速率v(N2)=
③该温度下反应的平衡常数K=
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【推荐3】2015年益阳市荣获全国文明卫生城市称号,保护生态环境、建设生态文明是文明城市重要的评价指标。工业三废的处理与利用对环境保护意义重大。目前,处理烟气中SO2常采用两种方法:碱液吸收法和水煤气还原法。
Ⅰ.碱液吸收法
25℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10−5;H2SO3:Ka1=1.5×10−2,Ka2=1.0×10−7;Ksp(CaSO4)=7.1×10−5。
第1步:用过量的浓氨水吸收SO2,并在空气中氧化;
第2步:加入石灰水,发生反应Ca2++2OH−+2NH+SOCaSO4↓+2NH3·H2O K。
(1)25℃时,0.1mol·L−1 (NH4)2SO3溶液的pH_______ (填“>”“<”或“=”)7。
(2)计算第2步中反应的K=_______ 。
Ⅱ.水煤气还原法
已知:①2CO(g)+SO2(g)=S(l)+2CO2(g) ΔH1=-37.0kJ·mol−1
②2H2(g)+SO2(g)=S(l)+2H2O(g) ΔH2=+45.4kJ·mol−1
③CO的燃烧热ΔH3=-283kJ·mol−1
(3)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为_______ 。
(4)反应②中,正反应活化能E_______ (填“>”“<”或“=”)ΔH2。
(5)在一定压强下,发生反应①。平衡时SO2的转化率α(SO2)与投料比的比值[=y]、温度T的关系如图所示。
比较平衡时CO的转化率α(CO):N_______ M(填“>”“<”或“=”)。
(6)某温度下,向10L恒容密闭容器中充入2mol H2、2mol CO和2mol SO2发生反应①、②,第5min时达到平衡,测得混合气体中CO2、H2O(g)的物质的量分别为1.6mol、1.8mol。
①该温度下,反应②的平衡常数K为_______ 。
②其他条件不变,在第7min时缩小容器体积,SO2的平衡浓度_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅰ.碱液吸收法
25℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10−5;H2SO3:Ka1=1.5×10−2,Ka2=1.0×10−7;Ksp(CaSO4)=7.1×10−5。
第1步:用过量的浓氨水吸收SO2,并在空气中氧化;
第2步:加入石灰水,发生反应Ca2++2OH−+2NH+SOCaSO4↓+2NH3·H2O K。
(1)25℃时,0.1mol·L−1 (NH4)2SO3溶液的pH
(2)计算第2步中反应的K=
Ⅱ.水煤气还原法
已知:①2CO(g)+SO2(g)=S(l)+2CO2(g) ΔH1=-37.0kJ·mol−1
②2H2(g)+SO2(g)=S(l)+2H2O(g) ΔH2=+45.4kJ·mol−1
③CO的燃烧热ΔH3=-283kJ·mol−1
(3)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为
(4)反应②中,正反应活化能E
(5)在一定压强下,发生反应①。平衡时SO2的转化率α(SO2)与投料比的比值[=y]、温度T的关系如图所示。
比较平衡时CO的转化率α(CO):N
(6)某温度下,向10L恒容密闭容器中充入2mol H2、2mol CO和2mol SO2发生反应①、②,第5min时达到平衡,测得混合气体中CO2、H2O(g)的物质的量分别为1.6mol、1.8mol。
①该温度下,反应②的平衡常数K为
②其他条件不变,在第7min时缩小容器体积,SO2的平衡浓度
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【推荐1】我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。
Ⅰ.研究表明CO2与CH4在催化剂存在下可发生反应制得合成气:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) △H>0
(1)此反应的活化能Ea(正)___ Ea(逆)(填“>”、“=”或“<”),利于反应自发进行的条件是_____ (填“高温”或“低温”)。
Ⅱ.CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
反应B:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) △H2=+24.5kJ/mol
反应C:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3=-122.7kJ/mol
(2)△H1=___ kJ/mol。
(3)已知:某温度下,反应B的平衡常数的值为4,向密闭容器中加入CH3OCH3(g)和H2O(g)各2mol,则平衡时CH3OCH3的转化率为___ 。
(4)恒压下将CO2和H2按体积比1∶3混合,在不同催化剂作用下发生反应A和反应C,在相同的时间段内CH3OH的产率、选择性随温度的变化如图所示。
其中的CH3OH选择性=×100%
①当温度高于230℃时,CH3OH产率下降的可能原因是___ 。
②在上述条件下合成甲醇的工业条件是___ (填序号)。
A.210℃ B.230℃ C.CZT催化剂 D.CZ(Zr-1)T催化剂
Ⅲ.以铅蓄电池为电源可将CO2转化为乙烯,其原理如图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。已知铅蓄电池总反应式为:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。
(5)理论上每消耗铅蓄电池中0.6mol硫酸,生成乙烯质量为___ g。
Ⅰ.研究表明CO2与CH4在催化剂存在下可发生反应制得合成气:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) △H>0
(1)此反应的活化能Ea(正)
Ⅱ.CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
反应B:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) △H2=+24.5kJ/mol
反应C:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3=-122.7kJ/mol
(2)△H1=
(3)已知:某温度下,反应B的平衡常数的值为4,向密闭容器中加入CH3OCH3(g)和H2O(g)各2mol,则平衡时CH3OCH3的转化率为
(4)恒压下将CO2和H2按体积比1∶3混合,在不同催化剂作用下发生反应A和反应C,在相同的时间段内CH3OH的产率、选择性随温度的变化如图所示。
其中的CH3OH选择性=×100%
①当温度高于230℃时,CH3OH产率下降的可能原因是
②在上述条件下合成甲醇的工业条件是
A.210℃ B.230℃ C.CZT催化剂 D.CZ(Zr-1)T催化剂
Ⅲ.以铅蓄电池为电源可将CO2转化为乙烯,其原理如图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。已知铅蓄电池总反应式为:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。
(5)理论上每消耗铅蓄电池中0.6mol硫酸,生成乙烯质量为
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解题方法
【推荐2】我国科研人员在探究如何降低大气中氮氧化物与碳氧化物的含量方面做出了巨大贡献,并取得了显著的成绩。
(1)反应2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g) △H<0,可用于净化汽车尾气,已知570K时该反应的反应速率极慢,平衡常数极大。提高尾气净化效率的最佳途径是下列措施中的______ (填标号);若要净化汽车尾气的同时提高该反应的速率和NO的平衡转化率,且只改变一个反应条件,则应采取的措施是____ (填标号)。
a.研制、使用高效催化剂 b.升高温度
c.增大压强 d.用碱溶液吸收CO2
(2)已知:△H=产物的总摩尔生成焓-反应物的总摩尔生成焓。25℃,101kPa时,NO、CO、CO2、N2的摩尔生成焓分别为+90.3kJ·mol-1、-110.5kJ·mol-1、-393.5kJ·mol-1、0kJ·mol-1,则2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)的△H=___________________ 。
(3)某科研小组根据反应2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)来探究反应物起始时的碳氮比对污染物去除率的影响。T℃时,向体积为1L的恒容密闭容器中充入总物质的量为4mol的NO和CO混合气体,并加入一定量的固体催化剂进行反应,实验测得平衡体系中气体组分转化率和氮气的体积分数的变化如图所示。
①根据图象推测转化率1曲线表示的是____________ (填“CO”或“NO”)。
②A点时,=_______________ ,氮气的体积分数为____________ ;T℃时,反应的平衡常数K=________________ 。
(4)已知:△G=△H-T△S;②△G=-RTlnK,其中K为反应的标准平衡常数,气体常数R=8.314×10-3kJ·mol-1·K-1。298K、101kPa时,2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)的△G=-687.6kJ·mol-1,该反应的△G>△H,原因是_________________ 。298K时,该反应的标准平衡常数K=___________ (用含e的指数表示,列出计算式即可)。
(1)反应2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g) △H<0,可用于净化汽车尾气,已知570K时该反应的反应速率极慢,平衡常数极大。提高尾气净化效率的最佳途径是下列措施中的
a.研制、使用高效催化剂 b.升高温度
c.增大压强 d.用碱溶液吸收CO2
(2)已知:△H=产物的总摩尔生成焓-反应物的总摩尔生成焓。25℃,101kPa时,NO、CO、CO2、N2的摩尔生成焓分别为+90.3kJ·mol-1、-110.5kJ·mol-1、-393.5kJ·mol-1、0kJ·mol-1,则2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)的△H=
(3)某科研小组根据反应2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)来探究反应物起始时的碳氮比对污染物去除率的影响。T℃时,向体积为1L的恒容密闭容器中充入总物质的量为4mol的NO和CO混合气体,并加入一定量的固体催化剂进行反应,实验测得平衡体系中气体组分转化率和氮气的体积分数的变化如图所示。
①根据图象推测转化率1曲线表示的是
②A点时,=
(4)已知:△G=△H-T△S;②△G=-RTlnK,其中K为反应的标准平衡常数,气体常数R=8.314×10-3kJ·mol-1·K-1。298K、101kPa时,2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)的△G=-687.6kJ·mol-1,该反应的△G>△H,原因是
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解题方法
【推荐3】NOx是形成雾霾天气的主要原因之一,以NOx为主的污染综合治理是当前重要的研究课题。
(1)通常可采用氢气进行催化还原,消除NO造成的污染。
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=akJ·mol-1;
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=bkJ·mol-1;
③H2O(g)=H2O(1) △H=ckJ·mol-1。
则催化还原反应2H2(g)+2NO(g)=2H2O(g)+N2(g) ΔH=____ 。
(2)可用电解法将硝酸工业的尾气NO转变为NH4NO3,其工作原理如图,M极接电源的____ 极,N极的电极反应式为____ 。
(3)汽车尾气中的NO、以NO为主,净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=akJ·mol-1,在500℃时,向恒容密闭体系中通入5mol的NO和5mol的CO进行反应时,体系中压强与时间的关系如图所示:
①下列描述能说明反应达到平衡状态的是____ 。
A.v(CO)正=2v(N2)逆
B.体系中混合气体密度不变
C.体系中NO、CO的浓度相等
D.混合气体的平均相对分子质量不变
E.单位时间内消耗nmol的NO同时消耗nmol的N2
②2min时NO的转化率为____ 。
③500℃时的平衡常数Kp=____ Mpa-1.(Kp为以平衡分压表示的平衡常数,平衡分压=总压×物质的量分数)。若在4min改变的条件为升高温度,Kp减小,则a____ 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(1)通常可采用氢气进行催化还原,消除NO造成的污染。
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=akJ·mol-1;
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H=bkJ·mol-1;
③H2O(g)=H2O(1) △H=ckJ·mol-1。
则催化还原反应2H2(g)+2NO(g)=2H2O(g)+N2(g) ΔH=
(2)可用电解法将硝酸工业的尾气NO转变为NH4NO3,其工作原理如图,M极接电源的
(3)汽车尾气中的NO、以NO为主,净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=akJ·mol-1,在500℃时,向恒容密闭体系中通入5mol的NO和5mol的CO进行反应时,体系中压强与时间的关系如图所示:
①下列描述能说明反应达到平衡状态的是
A.v(CO)正=2v(N2)逆
B.体系中混合气体密度不变
C.体系中NO、CO的浓度相等
D.混合气体的平均相对分子质量不变
E.单位时间内消耗nmol的NO同时消耗nmol的N2
②2min时NO的转化率为
③500℃时的平衡常数Kp=
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