在催化剂作用下H2(g)可将烟气中的SO2(g)还原成S(s)。回答下列问题:
(1)已知:
则H2(g)还原烟气中的SO2(g)的热化学方程式为___________ 。
(2)在容积为10L的容器中充入1mol SO2(g)与2mol H2(g)的混合气体,发生反应 。
①恒容时,反应经过4s后达到平衡,此时测得H2O(g)的物质的量为1.2mol。则0~4s内,v(H2)=___________ mol/(L·s),平衡时,c(SO2)=___________ mol/L;若平衡后升高温度,SO2的转化率将___________ (填“增 大”“减小”或“不变”)。
②恒温时,压强p与SO2的平衡转化率α如图所示,该温度下,该反应的平衡常数K=___________ L/mol;平衡状态由A变到B,平衡常数K(A) ___________ (填“>”“<”或“=”)K(B)。
③若在恒温恒容密闭容器中发生上述反应,下列可作为该反应达到平衡状态的标志是___________ (填标号)。
A.压强不再变化
B.密度不再变化
C.气体的平均相对分子质量不再变化
D.SO2的消耗速率与H2的消耗速率之比为1∶2
(1)已知:
则H2(g)还原烟气中的SO2(g)的热化学方程式为
(2)在容积为10L的容器中充入1mol SO2(g)与2mol H2(g)的混合气体,发生反应 。
①恒容时,反应经过4s后达到平衡,此时测得H2O(g)的物质的量为1.2mol。则0~4s内,v(H2)=
②恒温时,压强p与SO2的平衡转化率α如图所示,该温度下,该反应的平衡常数K=
③若在恒温恒容密闭容器中发生上述反应,下列可作为该反应达到平衡状态的标志是
A.压强不再变化
B.密度不再变化
C.气体的平均相对分子质量不再变化
D.SO2的消耗速率与H2的消耗速率之比为1∶2
更新时间:2021-11-02 09:16:01
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【推荐1】能源的合理开发和利用,低碳减排是人类正在努力解决的大问题。2023年2月21日,中国气候变化特使谢振华获得首届诺贝尔可持续发展特别贡献奖,以表彰他在全球生态保护中做出的贡献。
I.在、时,已知:
;
;
时写出和反应生成的热化学方程式:_______。
II.向密闭容器中充入一定量的和,保持总压为,发生反应: 。
(1)能表示此反应已经达到平衡的是_______(填字母)。
(2)当时,的平衡转化率;时平衡转化率的关系如图:①_______ (填“>”或“<”)
②表示当时,的平衡转化率的关系是_______ (填“I”或“II”),根据所选曲线写出判断依据_______ 。
③当、时,反应达平衡时,的分压为_______ ,此温度下该反应的分压平衡常数_______ (保留2位有效数字)(分压=总压×物质的量分数)。
I.在、时,已知:
;
;
时写出和反应生成的热化学方程式:_______。
II.向密闭容器中充入一定量的和,保持总压为,发生反应: 。
(1)能表示此反应已经达到平衡的是_______(填字母)。
A.气体总体积保持不变 | B.混合气体的平均相对分子质量保持不变 |
C.不再变化 | D. |
(2)当时,的平衡转化率;时平衡转化率的关系如图:①
②表示当时,的平衡转化率的关系是
③当、时,反应达平衡时,的分压为
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【推荐2】第19届杭州亚运会上,“零碳”甲醇火炬彰显了“绿色亚运”的精神。“零碳”甲醇是利用焦炉气副产物和工业尾气中的合成,涉及以下反应:
①
②
③
(1)反应③的为___________ ;有利于反应②自发进行的条件是___________ (填“低温”或“高温”)。
(2)一定条件下,向容积为V L的恒容密闭容器中通入1mol和2mol发生上述反应,反应20min时容器内反应达到平衡,容器中CO为,为。
①以表示的0~20min内平均反应速率___________ (用含a、b、V的代数式表示,下同),此时的浓度为___________ ,反应②的平衡常数为___________ 。
③下列叙述正确的有___________ (填字母)。
A.混合气体的密度不变能表明反应①达到化学平衡状态
B.增大压强,会增大反应②的平衡常数
C.适当提高氢碳比,有利于提高的平衡产率
D.适当升高温度,反应①②③的速率均会增大
(3)优异的催化加氢制甲醇性能逐渐受到科研工作者的关注,其晶体结构单元如图所示(之间紧密堆积,位于形成的空隙中且未画出),其中半径为,晶体结构单元的高为,该结构单元含的个数是___________ 。已知阿伏加德罗常数的值为,则晶体的摩尔体积___________ 。
①
②
③
(1)反应③的为
(2)一定条件下,向容积为V L的恒容密闭容器中通入1mol和2mol发生上述反应,反应20min时容器内反应达到平衡,容器中CO为,为。
①以表示的0~20min内平均反应速率
③下列叙述正确的有
A.混合气体的密度不变能表明反应①达到化学平衡状态
B.增大压强,会增大反应②的平衡常数
C.适当提高氢碳比,有利于提高的平衡产率
D.适当升高温度,反应①②③的速率均会增大
(3)优异的催化加氢制甲醇性能逐渐受到科研工作者的关注,其晶体结构单元如图所示(之间紧密堆积,位于形成的空隙中且未画出),其中半径为,晶体结构单元的高为,该结构单元含的个数是
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【推荐3】直接将转化为有机物是实现碳达峰、碳中和的有效途径,回答下列问题。
(1)利用合成涉及的主要反应如下:
已知的摩尔燃烧焓为,水的汽化热为(单位质量液态物质变成同温度的气态物质所吸收的热量,单位),则反应的_______ 。
(2)某温度下,在容积为的恒容密闭容器中充入和一定量,发生反应。的平衡分压与起始投料比的变化关系如图所示,已知b点对应投料比的起始压强为。
①若达到b点所用时间为,则内该反应的平均反应速率为_______ 。
②_______ 。b点时,再充入和,使两者分压均增大,则此时平衡_______ (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(3)工业上,催化加氢合成甲醇的生产过程中涉及的反应如下:
主反应:
副反应Ⅰ:
副反应Ⅱ:
一定条件下,在的恒容密闭容器中通入和发生上述反应,达到平衡时,容器中的物质的量为,的物质的量为,转化率为。
①此时的浓度为_______ (用含的代数式表示,下同),则的平衡选择性(生成甲醇的物质的量占转化的的物质的量的百分比)为_______ 。
②下列方法一定能提高平衡产率的是_______ (填标号)。
A.升高温度 B.选择更高效的催化剂 C.不改变投料比,增大反应物浓度
(1)利用合成涉及的主要反应如下:
已知的摩尔燃烧焓为,水的汽化热为(单位质量液态物质变成同温度的气态物质所吸收的热量,单位),则反应的
(2)某温度下,在容积为的恒容密闭容器中充入和一定量,发生反应。的平衡分压与起始投料比的变化关系如图所示,已知b点对应投料比的起始压强为。
①若达到b点所用时间为,则内该反应的平均反应速率为
②
(3)工业上,催化加氢合成甲醇的生产过程中涉及的反应如下:
主反应:
副反应Ⅰ:
副反应Ⅱ:
一定条件下,在的恒容密闭容器中通入和发生上述反应,达到平衡时,容器中的物质的量为,的物质的量为,转化率为。
①此时的浓度为
②下列方法一定能提高平衡产率的是
A.升高温度 B.选择更高效的催化剂 C.不改变投料比,增大反应物浓度
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【推荐1】可用于合成甲醇,化学方程式为。
(1)在不同温度下的转化率随时间变化的曲线如图:
反应的___________ (填“>”、“<”或“=”,下同)0,由图判断T1___________ T2,平衡常数K的大小关系:___________ 。
(2)在T1温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入2mol和amol,实验测得和的浓度随时间变化如图所示:
在T1温度下,0~10min内,H2(g)的平均反应速率为___________ mol⋅L-1⋅min-1,3min时CO(g)的转化率为___________ ;若T1温度下的平衡常数,则a=___________ 。
(3)在容积为10L的恒容密闭容器中,研究在三种不同温度(210℃、230℃和250℃)下合成甲醇的规律。这三种不同温度下和的起始投料比与平衡转化率的关系如图[已知:起始时的物质的量均为1mol]:
曲线x对应的温度是___________ ℃;曲线z对应温度下,上述反应的化学平衡常数K=___________ 。
(1)在不同温度下的转化率随时间变化的曲线如图:
反应的
(2)在T1温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入2mol和amol,实验测得和的浓度随时间变化如图所示:
在T1温度下,0~10min内,H2(g)的平均反应速率为
(3)在容积为10L的恒容密闭容器中,研究在三种不同温度(210℃、230℃和250℃)下合成甲醇的规律。这三种不同温度下和的起始投料比与平衡转化率的关系如图[已知:起始时的物质的量均为1mol]:
曲线x对应的温度是
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【推荐2】研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量一直是化学研究热点。
(1)减少碳排放的方法有很多,转化成有机化合物可有效实现碳循环,如下反应:
a.
b.
c.
上述反应中原子利用率最高的是______ (填编号)。
(2)工业上用来生产燃料甲醇。某温度下,在容积为5L的密闭容器中,充入和在一定条件下发生反应生成,测得和的物质的量(n)随时间变化如图所示
①0~2分钟,该反应中氢气的平均速率为______ 。
②该温度下,此反应的平衡常数______ (保留一位小数)。
③保持温度和体积不变,向上述平衡体系中再同时充入和,平衡将______ (填“正向”“逆向”或“不”)移动,理由是______ 。
④在恒温恒容条件下,能说明该反应已达平衡状态的是______ 。
A.体积分数保持不变 B.容器中浓度与浓度之比为1:1
C.容器中气体压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变
(3)二氧化碳也可用于尿素的制备: 一定条件下,向某恒容密闭容器中充入和时达到平衡,测得容器中尿素的物质的量为,内尿素的物质的量随时间的变化趋势如图所示。若反应时间达到时,迅速将体系升温(仅发生上述反应),请在图中画出内容器中尿素的物质的量随时间的变化趋势曲线并说明画此图像的依据:______ 。
(1)减少碳排放的方法有很多,转化成有机化合物可有效实现碳循环,如下反应:
a.
b.
c.
上述反应中原子利用率最高的是
(2)工业上用来生产燃料甲醇。某温度下,在容积为5L的密闭容器中,充入和在一定条件下发生反应生成,测得和的物质的量(n)随时间变化如图所示
①0~2分钟,该反应中氢气的平均速率为
②该温度下,此反应的平衡常数
③保持温度和体积不变,向上述平衡体系中再同时充入和,平衡将
④在恒温恒容条件下,能说明该反应已达平衡状态的是
A.体积分数保持不变 B.容器中浓度与浓度之比为1:1
C.容器中气体压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变
(3)二氧化碳也可用于尿素的制备: 一定条件下,向某恒容密闭容器中充入和时达到平衡,测得容器中尿素的物质的量为,内尿素的物质的量随时间的变化趋势如图所示。若反应时间达到时,迅速将体系升温(仅发生上述反应),请在图中画出内容器中尿素的物质的量随时间的变化趋势曲线并说明画此图像的依据:
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【推荐3】SO2、NOx的含量是衡量大气污染的一个重要指标。工业上常采用催化还原法或吸收法处理SO2,催化还原SO2不仅可以消除SO2污染,而且可以得到有价值的中单质硫,采取氨水吸收NOx的方法去除NOx的污染,生成硝酸铵。
(1)已知CH4和S的燃烧热分别为a kJ/mol和bkJ/mol。在复合组分催化剂作用下,甲烷可使SO2转化为S,同时生成CO2和液态水,该反应的热化方程式为___________ 。
(2)用H2还原SO2生成S的反应分两步完成,如图甲所示,该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图乙所示:
分析可知X为___________ (写化学式);0-t1时间段的反应温度为___________ ,0-t1时间段用SO2表示的化学反应速率为___________ 。
(3)焦炭催化还原SO2生成S2的化学方程式为 2C(s)+2SO2 (g)=S2(g)+2CO2(g)。在恒容容器中,浓度为1mol/L的SO2与足量焦炭反应,SO2的转化率随温度的变化如图丙所示。700℃时该反应的平衡常数为___________ 。
(4)25℃时,用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液的pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为___________ 。(已知:H2SO3的电离常数Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8)
(5)利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水里生产硝酸和氨。阳极室得到的物质是___________ ,写出阳极反应方程式___________ ;阴极室得到的物质是___________ ,写出阴极反应及获得相应物质的方程式___________ 、___________ 。
(1)已知CH4和S的燃烧热分别为a kJ/mol和bkJ/mol。在复合组分催化剂作用下,甲烷可使SO2转化为S,同时生成CO2和液态水,该反应的热化方程式为
(2)用H2还原SO2生成S的反应分两步完成,如图甲所示,该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图乙所示:
分析可知X为
(3)焦炭催化还原SO2生成S2的化学方程式为 2C(s)+2SO2 (g)=S2(g)+2CO2(g)。在恒容容器中,浓度为1mol/L的SO2与足量焦炭反应,SO2的转化率随温度的变化如图丙所示。700℃时该反应的平衡常数为
(4)25℃时,用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液的pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为
(5)利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水里生产硝酸和氨。阳极室得到的物质是
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解答题-实验探究题
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【推荐1】是一种易溶于热水,难溶于乙醇的紫红色晶体。可通过如下实验步骤制备。
Ⅰ.将适量氯化铵溶于浓氨水中,搅拌下,分批次加入研细的,得到沉淀。
Ⅱ.边搅拌边慢慢滴入足量溶液,得到溶液。
Ⅲ.慢慢注入适量浓盐酸,得到沉淀,水浴加热,冷却至室温,得到紫红色晶体,减压过滤。
Ⅳ.依次用不同试剂洗涤晶体,烘干,得到产品。
回答下列问题:
(1)本实验涉及钴配合物的配体有_______ (填化学式)。
(2)本实验应在通风橱中进行,原因是_______ 。
(3)步骤Ⅰ中分批次加入研细的,原因是_______ 。
(4)步骤Ⅱ发生反应的离子方程式是_______ 。
(5)步骤Ⅳ中使用的洗涤试剂有:①冷水 ②乙醇 ③冷的盐酸 ④丙酮。试剂使用的先后顺序是:①_______ ④(填序号)。
(6)已知:;。则在水溶液中的稳定性:_______ (填“大于”或“小于”)。
(7)本实验的产率最接近于_______(填标号)。
Ⅰ.将适量氯化铵溶于浓氨水中,搅拌下,分批次加入研细的,得到沉淀。
Ⅱ.边搅拌边慢慢滴入足量溶液,得到溶液。
Ⅲ.慢慢注入适量浓盐酸,得到沉淀,水浴加热,冷却至室温,得到紫红色晶体,减压过滤。
Ⅳ.依次用不同试剂洗涤晶体,烘干,得到产品。
回答下列问题:
(1)本实验涉及钴配合物的配体有
(2)本实验应在通风橱中进行,原因是
(3)步骤Ⅰ中分批次加入研细的,原因是
(4)步骤Ⅱ发生反应的离子方程式是
(5)步骤Ⅳ中使用的洗涤试剂有:①冷水 ②乙醇 ③冷的盐酸 ④丙酮。试剂使用的先后顺序是:①
(6)已知:;。则在水溶液中的稳定性:
(7)本实验的产率最接近于_______(填标号)。
A. | B. | C. | D. |
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解答题-原理综合题
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【推荐2】近年来,为应对温室气体排放问题和日益增长的能源需求问题,CO2综合利用技术作为潜在的解决方案受到了研究者的广泛关注。请按照要求回答问题
(1)CO常用于工业冶炼金属,下图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中与温度(t)的关系曲线图。下列说法正确的是________ 。(填序号)
A 工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间,减少尾气中CO的含量
B CO不适宜用于工业冶炼金属铬(Cr)
C 工业冶炼金属铜(Cu)时较低的温度有利于提高CO的利用率
D CO还原PbO2的反应△H>0
(2)一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2 “甲烷化”变废为宝,最佳催化温度是200℃~300℃左右,超过300℃催化剂会完全失活、反应停止。向密闭容器通入v(CO2):v(H2)=1:4的反应气体,常温进料开始加热,画出生成甲烷的量随温度的变化曲线_________ 。
(3)在载人航天器中应用电化学原理,以Pt为阳极,Pb(CO2的载体)为阴极KHCO3溶液为电解质溶液,还原消除航天器内CO2同时产生O2和新的能源CO,则阴极的电极反应式为___________ ;室温下H2CO3电离常数约为K1=4×10-7,K2=5×10-11,则0.025 mol·L-1的H2CO3溶液的pH约等于__________ (不考虑第二步电离和H2O的电离)
(1)CO常用于工业冶炼金属,下图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中与温度(t)的关系曲线图。下列说法正确的是
A 工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间,减少尾气中CO的含量
B CO不适宜用于工业冶炼金属铬(Cr)
C 工业冶炼金属铜(Cu)时较低的温度有利于提高CO的利用率
D CO还原PbO2的反应△H>0
(2)一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2 “甲烷化”变废为宝,最佳催化温度是200℃~300℃左右,超过300℃催化剂会完全失活、反应停止。向密闭容器通入v(CO2):v(H2)=1:4的反应气体,常温进料开始加热,画出生成甲烷的量随温度的变化曲线
(3)在载人航天器中应用电化学原理,以Pt为阳极,Pb(CO2的载体)为阴极KHCO3溶液为电解质溶液,还原消除航天器内CO2同时产生O2和新的能源CO,则阴极的电极反应式为
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【推荐3】“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除 CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对 CO2 创新利用的研究。
(1)已知:①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41kJ/mol
②C(s)+2H2(g)CH4(g) △H=-73kJ/mol
③2CO(g)C(s)+CO2(g) △H=-171kJ/mol
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式:_____ 。
(2)目前工业上有一种方法是用 CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理,在容积为 2L密闭容器中,充入1molCO2和 3.25molH2在一定条件下发生反应,测得 CO2、CH3OH(g)和 H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示:
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=____ 。
②下列措施一定不能使CO2的平衡转化率增大的是____ (填字母)。
A.在原容器中再充入1molCO2
B.在原容器中再充入1molH2
C.在原容器中充入1mol氦气
D.使用更有效的催化剂
E.缩小容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
(3)煤化工通常研究不同条件下CO转化率以解决实际问题。已知在催化剂存在条件下反应:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)的平衡转化率随p(H2O)/p(CO)及温度变化关系如图所示:
①上述反应的正反应方向是____ (填“吸热”或“放热”)反应;
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作 Kp),则在恒温密闭容器中,该反应的Kp与Kc的关系是_______ ,如果提高p(H2O)/p(CO),则Kp_______ (填“变大”“变小”或“不变”);使用铁镁催化剂的实际工业流程中,一般采用400℃左右,p(H2O)/p(CO) =3~5,采取此条件的原因可能是 _________ 。
(4)科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统,利用该装置实现了用CO2和H2O合成CH4。下列关于该电池的叙述正确的是____ (填字母)。
A.该装置能量转化形式仅存在太阳能转化为电能
B.铜电极为正极,电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
C.电池内部H+透过质子交换膜从左向右移动
D.反应结束后,理论上溶液的 pH 值保持不变
(1)已知:①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41kJ/mol
②C(s)+2H2(g)CH4(g) △H=-73kJ/mol
③2CO(g)C(s)+CO2(g) △H=-171kJ/mol
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式:
(2)目前工业上有一种方法是用 CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理,在容积为 2L密闭容器中,充入1molCO2和 3.25molH2在一定条件下发生反应,测得 CO2、CH3OH(g)和 H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示:
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
②下列措施一定不能使CO2的平衡转化率增大的是
A.在原容器中再充入1molCO2
B.在原容器中再充入1molH2
C.在原容器中充入1mol氦气
D.使用更有效的催化剂
E.缩小容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
(3)煤化工通常研究不同条件下CO转化率以解决实际问题。已知在催化剂存在条件下反应:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)的平衡转化率随p(H2O)/p(CO)及温度变化关系如图所示:
①上述反应的正反应方向是
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作 Kp),则在恒温密闭容器中,该反应的Kp与Kc的关系是
(4)科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统,利用该装置实现了用CO2和H2O合成CH4。下列关于该电池的叙述正确的是
A.该装置能量转化形式仅存在太阳能转化为电能
B.铜电极为正极,电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
C.电池内部H+透过质子交换膜从左向右移动
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