合成氨反应对人类的生存和发展有着重要意义,1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨,实现了人工固氮。
(1)请结合下列数据分析,工业上选用氮气与氢气反应固氮,而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是___________ 。
(2)对于反应,在一定条件下氨的平衡含量如表。
其他条件不变时,温度升高氨的平衡含量减小的原因是___________ 。(填字母序号)
a.温度升高,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡逆向移动
b.温度升高,浓度商Q变大,Q>K,平衡逆向移动
c.温度升高,活化分子数增多,反应速率加快
d.温度升高,K变小,平衡逆向移动
(3)图1表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中M点数据计算N2的平衡体积分数___________ 。
(4)图2是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线,图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是___________ (填“温度”或“压强”);判断L1、L2的大小关系并说明理由___________ 。
(1)请结合下列数据分析,工业上选用氮气与氢气反应固氮,而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是
序号 | 化学反应 | K(298K)的数值 |
① | ||
② |
(2)对于反应,在一定条件下氨的平衡含量如表。
温度/℃ | 压强/MPa | 氮的平衡含量 |
200 | 10 | 81.5% |
550 | 10 | 8.25% |
其他条件不变时,温度升高氨的平衡含量减小的原因是
a.温度升高,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡逆向移动
b.温度升高,浓度商Q变大,Q>K,平衡逆向移动
c.温度升高,活化分子数增多,反应速率加快
d.温度升高,K变小,平衡逆向移动
(3)图1表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中M点数据计算N2的平衡体积分数
(4)图2是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线,图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是
更新时间:2021-10-28 20:11:29
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解题方法
【推荐1】乙醇是一种优质的液体燃料,二甲醚与合成气制乙醇是目前合成乙醇的一种新途径,总反应为:CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g)。向反应系统中同时通入二甲醚、一氧化碳和氢气,先生成中间产物乙酸甲酯后,继而生成乙醇。发生的主要化学反应有:
回答下列问题:
(1)二甲醚碳基化反应的ΔH___ 0(填“>”“<”“=”)。
(2)若反应在恒温恒容下进行,下列可说明反应已经达到平衡状态的是___ 。
A.2v(CH3COOCH3)=v(H2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度保持不变
D.密闭容器中C2H5OH的体积分数保持不变
(3)总反应CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g)的平衡常数表达式K=___ ,随温度的升高,总反应的K将___ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)在压强为1Mpa条件下,温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率影响如图1所示,温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如图2所示。观察图2可知乙酸甲酯含量在300K~600K范围内发生的变化是,简要解释产生这种变化的原因___ 。
(5)稀硫酸为电解质溶液,利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃,工作原理图如图。(丙烯的结构简式:CH3CH=CH2)
①b电极的名称是___ ;
②生成丙烯的电极反应式为___ 。
反应过程 | 化学方程式 | 不同温度下的K | ||
273.15K | 1000K | |||
Ⅰ | 二甲醚羰基化反应 | CH3OCH3(g)+CO(g)CH3COOCH3(g) | 1016.25 | 101.58 |
Ⅱ | 乙酸甲酯加氢反应 | CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g) | 103.97 | 10-0.35 |
回答下列问题:
(1)二甲醚碳基化反应的ΔH
(2)若反应在恒温恒容下进行,下列可说明反应已经达到平衡状态的是
A.2v(CH3COOCH3)=v(H2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度保持不变
D.密闭容器中C2H5OH的体积分数保持不变
(3)总反应CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g)的平衡常数表达式K=
(4)在压强为1Mpa条件下,温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率影响如图1所示,温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如图2所示。观察图2可知乙酸甲酯含量在300K~600K范围内发生的变化是,简要解释产生这种变化的原因
(5)稀硫酸为电解质溶液,利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃,工作原理图如图。(丙烯的结构简式:CH3CH=CH2)
①b电极的名称是
②生成丙烯的电极反应式为
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【推荐2】甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。
(1)已知:①CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-638.5kJ·mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1
③H2O(l)=H2O(g) △H=+44.0kJ·mol-1
则反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)的△H=____ kJ·mol-1。
(2)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,发生的主要反应如下:
Ⅰ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H1
Ⅱ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H2<0
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H3>0
①已知升高温度,反应Ⅰ的平衡常数K减小,则该反应的△H1____ 0(填“>”或“<”)
②对反应Ⅱ而言,下列叙述中,能说明该反应达到平衡状态的是____ 。
a.单位时间内消耗1molCO2的同时生成3molH2
b.反应过程中c(CO2):c(CH3OH)=1:1
c.恒温恒容时,混合气体的密度保持不变
d.绝热恒容时,反应的平衡常数不再变化
③上述反应体系中,当合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.50时,体系中CO的平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。则图中压强由大到小的顺序为____ ,α(CO)值随温度升高而减小的原因是____ 。
(3)用甲醇、二氧化碳可以在一定条件下合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,简称DMC),其反应的化学方程式为:2CH3OH(g)+CO2(g)⇌CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。在体积为2L的密闭容器中投入4molCH3OH和2molCO2合成DMC,一定条件下CO2的平衡转化率(α)与温度、压强的变化关系如图所示。则:
①A点时该反应的平衡常数K=____ (mol·L-1)-1。
②A、B、C三点的速率v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为____ 。
(4)写出以KOH溶液为电解质溶液,甲醇燃料电池的负极反应式:____ 。
(1)已知:①CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-638.5kJ·mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ·mol-1
③H2O(l)=H2O(g) △H=+44.0kJ·mol-1
则反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)的△H=
(2)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,发生的主要反应如下:
Ⅰ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H1
Ⅱ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H2<0
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H3>0
①已知升高温度,反应Ⅰ的平衡常数K减小,则该反应的△H1
②对反应Ⅱ而言,下列叙述中,能说明该反应达到平衡状态的是
a.单位时间内消耗1molCO2的同时生成3molH2
b.反应过程中c(CO2):c(CH3OH)=1:1
c.恒温恒容时,混合气体的密度保持不变
d.绝热恒容时,反应的平衡常数不再变化
③上述反应体系中,当合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.50时,体系中CO的平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。则图中压强由大到小的顺序为
(3)用甲醇、二氧化碳可以在一定条件下合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,简称DMC),其反应的化学方程式为:2CH3OH(g)+CO2(g)⇌CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。在体积为2L的密闭容器中投入4molCH3OH和2molCO2合成DMC,一定条件下CO2的平衡转化率(α)与温度、压强的变化关系如图所示。则:
①A点时该反应的平衡常数K=
②A、B、C三点的速率v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为
(4)写出以KOH溶液为电解质溶液,甲醇燃料电池的负极反应式:
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解答题-工业流程题
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【推荐3】四氢铝锂(LiAlH4)常作有机合成的重要还原剂。以辉锂矿(主要成分是Li2O·Al2O3·4SiO2,含少量Fe2O3)为原料合成四氢铝锂的流程如下:
已知:①几种金属氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
②常温下,Ksp(Li2CO3)=2.0×10-3。Li2CO3在水中溶解度随着温度升高而减小。
回答下列问题:
(1)上述流程中,提高“酸浸”速率的措施有_________ (写两条);加入CaCO3的作用是________ ,“a”的最小值为___________ 。
(2)设计简单方案由Li2CO3制备LiCl:______ 。
(3)写出LiH和AlCl3反应的化学方程式:____________ (条件不作要求)
(4)用热水洗涤Li2CO3固体,而不用冷水洗涤,其目的是____________ ;检验碳酸锂是否洗净的实验方法是_______________ 。
(5)在有机合成中,还原剂的还原能力通常用“有效氢”表示,其含义是1克还原剂相当于多少克氢气的还原能力。LiAlH4的“有效氢”为___________ 。(结果保留2位小数)
已知:①几种金属氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
物质 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 |
开始沉淀的pH | 2.3 | 4.0 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 6.5 |
回答下列问题:
(1)上述流程中,提高“酸浸”速率的措施有
(2)设计简单方案由Li2CO3制备LiCl:
(3)写出LiH和AlCl3反应的化学方程式:
(4)用热水洗涤Li2CO3固体,而不用冷水洗涤,其目的是
(5)在有机合成中,还原剂的还原能力通常用“有效氢”表示,其含义是1克还原剂相当于多少克氢气的还原能力。LiAlH4的“有效氢”为
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解答题-原理综合题
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(0.65)
【推荐1】是空气的主要污染物之一,有效去除大气中的可以保护大气环境。含氮废水氨氮(以存在)和硝态氮(以存在)引起水体富营养化,需经处理后才能排放。
(1)空气中污染物可在催化剂作用下用还原。
①已知:;
;
有氧条件下,与反应生成,相关热化学方程式为;___________ 。
②NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化如图1。
反应Ⅰ.2NO(g)N2O2(g) ΔH1;
反应Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH2
化学反应速率由速率较慢的反应步骤决定。以上反应决定NO氧化反应速率的步骤是反应___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
③在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其他条件不变,分别控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2。根据图像信息,转化相同量的NO,在温度___________ (填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长。
(2)工业上含氮化合物污染物处理
①以、熔融组成的燃料电池装置如图3所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氮的氧化物,则该电池的负极反应式为___________ 。
②纳米铁粉可用于处理含氮废水。用纳米铁粉处理水体中的,反应的离子方程式为。相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中的速率有较大差异(如图4),产生该差异的可能原因是___________ 。
③电极生物膜法也能有效去除水体中的,进行生物的反硝化反应,其可能反应机理如图5所示。以必要文字来描述此过程为___________ 。
(1)空气中污染物可在催化剂作用下用还原。
①已知:;
;
有氧条件下,与反应生成,相关热化学方程式为;
②NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化如图1。
反应Ⅰ.2NO(g)N2O2(g) ΔH1;
反应Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH2
化学反应速率由速率较慢的反应步骤决定。以上反应决定NO氧化反应速率的步骤是反应
③在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其他条件不变,分别控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2。根据图像信息,转化相同量的NO,在温度
(2)工业上含氮化合物污染物处理
①以、熔融组成的燃料电池装置如图3所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氮的氧化物,则该电池的负极反应式为
②纳米铁粉可用于处理含氮废水。用纳米铁粉处理水体中的,反应的离子方程式为。相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中的速率有较大差异(如图4),产生该差异的可能原因是
③电极生物膜法也能有效去除水体中的,进行生物的反硝化反应,其可能反应机理如图5所示。以必要文字来描述此过程为
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解答题-工业流程题
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(0.65)
【推荐2】现代高科技领域使用的新型陶瓷材料氮化硼(BN),用天然硼砂(Na2B4O7∙10H2O)经过下列过程可以制得。
天然硼砂硼酸(H3BO3)B2O3BN
(1)天然硼砂所含的元素中属于同一周期且原子半径是(用元素符号填写)___ >___ ,由天然硼砂中的三种元素形成的某种离子化合物的电子式为______ 。
(2)与硼元素性质最相似的元素的原子的最外层电子排布为_______ ,该原子核外充有电子的轨道共有____ 个。
(3)试写出天然硼砂与硫酸反应的化学方程式_______ ,制得的氮化硼有不同的结构,其中超硬、耐磨、耐高温的一种属于____ 晶体。制取氮化硼的反应必须在密闭的耐高温容器中进行:B2O3(s)+2NH3(g)2BN(s)+3H2O(g)+Q(Q<0)
(4)若反应在5L的密闭容器中进行,经2分钟反应炉内固体的质量减少60.0g,则用氨气来表示该反应在2分钟内的平均速率为_____ ,达到平衡后,增大反应容器体积,在平衡移动过程中,逆反应速率的变化状况为______ 。
(5)为提高生产效率,使反应速率加快的同时,化学平衡向多出产品的方向移动,可以采取的措施有_________ ,生产中对尾气的处理方法正确的是(填序号)_____ 。
A.直接排出参与大气循环 B.冷却分离所得气体可以循环使用
C.全部用来进行循环使用 D.冷却分离所得液体可作化工原料
天然硼砂硼酸(H3BO3)B2O3BN
(1)天然硼砂所含的元素中属于同一周期且原子半径是(用元素符号填写)
(2)与硼元素性质最相似的元素的原子的最外层电子排布为
(3)试写出天然硼砂与硫酸反应的化学方程式
(4)若反应在5L的密闭容器中进行,经2分钟反应炉内固体的质量减少60.0g,则用氨气来表示该反应在2分钟内的平均速率为
(5)为提高生产效率,使反应速率加快的同时,化学平衡向多出产品的方向移动,可以采取的措施有
A.直接排出参与大气循环 B.冷却分离所得气体可以循环使用
C.全部用来进行循环使用 D.冷却分离所得液体可作化工原料
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解答题-实验探究题
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(0.65)
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【推荐3】氧化剂H2O2在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
(1)实验①和②的目的是___________ 。同学甲在进行实验①和②时并没有观察到明显现象。资料显示,通常条件下过氧化氢稳定,不易分解。为了达到实验目的,可采取的改进方法是___________ (写出一种即可)。
(2)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化如图所示。分析该图能得出的结论是___________ 。
(3)同学乙设计了如图所示的实验装置对过氧化氢的分解速率进行定量分析,以生成20mL气体为准,其他影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是___________ 。
(4)向某体积固定的密闭容器中加入0.6molA、0.2molC和一定量(未知)的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回答:
①写出反应的化学方程式:___________ ;
②B的起始的物质的量是___________ ;平衡时体系内的压强为初始状态的___________ 倍。
实验编号 | 温度(℃) | 反应物 | 催化剂 |
① | 20 | 25mL3%H2O2溶液 | 无 |
② | 20 | 25mL5%H2O2溶液 | 无 |
③ | 20 | 25mL5%H2O2溶液 | 0.1gMnO2 |
④ | 20 | 25mL5%H2O2溶液 | 1~2滴1mol/LFeCl3溶液 |
⑤ | 30 | 25mL5%H2O2溶液 | 0.1gMnO2 |
(1)实验①和②的目的是
(2)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化如图所示。分析该图能得出的结论是
(3)同学乙设计了如图所示的实验装置对过氧化氢的分解速率进行定量分析,以生成20mL气体为准,其他影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是
(4)向某体积固定的密闭容器中加入0.6molA、0.2molC和一定量(未知)的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回答:
①写出反应的化学方程式:
②B的起始的物质的量是
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【推荐1】四氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体,工业上以高钛渣(主要成分为)为原料生产的化学反应原理为 。请回答下列问题:
(1)已知: 、C(s)的燃烧热为,则CO的燃烧热为______ 。
(2)T℃时,将足量的、C加入某恒容密闭容器中,并通入一定量的和(不参与反应)只发生反应:,测得容器内总压强()和的转化率()随时间的变化关系如图所示:
①T℃时,反应的平衡常数______ kPa(为以各组分的平衡分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
②保持温度和起始总压相同,若向恒容密闭容器中通入的中不含氮气,与含有氮气相比,的平衡转化率______ (填“增大”“减小”或“不变”),其原因为____________ 。
(3)利用先制得,焙烧可获得纳米。用电解法生产钛的原理如图所示。电解过程中,被还原的Ca进一步还原得到钛,用化学用语表示制钛过程:______ 、____________ ;石墨电极需要定期更换的原因为______ 。
(1)已知: 、C(s)的燃烧热为,则CO的燃烧热为
(2)T℃时,将足量的、C加入某恒容密闭容器中,并通入一定量的和(不参与反应)只发生反应:,测得容器内总压强()和的转化率()随时间的变化关系如图所示:
①T℃时,反应的平衡常数
②保持温度和起始总压相同,若向恒容密闭容器中通入的中不含氮气,与含有氮气相比,的平衡转化率
(3)利用先制得,焙烧可获得纳米。用电解法生产钛的原理如图所示。电解过程中,被还原的Ca进一步还原得到钛,用化学用语表示制钛过程:
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【推荐2】乙醇是一种重要的有机化工原料。广泛应用于化工产品的生产领域。回答下列问题:
I.乙醇脱氢法制备乙醛
i.直接脱氢法:①CH3CH2OH(g)⇌CH3CHO(g)+H2(g) △H=x kJ·mol-1
ii.氧化脱氢法:②2CH3CH2OH(g)+O2(g)⇌2CH3CHO(g)+2H2O(g) △H=-345.8 kJ·mol-1
(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6 kJ·mol-1,则x=_______ 。
(2)已知反应①的△S=0.1156 kJ·K-1·mol-1,则该反应能自发进行的温度不低于_______ K。
(3)控制反应条件,在一恒容密闭容器中充入一定量的CH3CH2OH(g),发生反应①。测得体系中CH3CHO(g)的体积分数(φ)与时间(y)的变化关系如图1所示:
①T1和T2对应的平衡常数分别为K1和K2,则K1_______ K2.(填“>”、“<”或“=”)
②a、b、c三时刻,生成CH3CHO的逆反应速率[ν(a)、ν(b)、ν(c)]的大小关系为_______ 。
(4)两个容积相等的密闭容器甲与乙,甲为绝热恒容的密闭容器,乙为恒温恒容的密闭容器。起始向甲与乙中充入相同物质的量的CH3CH2OH(g)和O2(g),发生反应②,则CH3CH2OH的平衡转化率:α(甲)_______ α(乙)(填“>”、“<”或“=”),理由为_______ 。
II.乙醛污染的消除
利用隔膜电解法可处理高浓度的乙醛酸性废水,乙醛分别在阴、阳极发生反应转化为乙醇和乙酸,装置如图2所示。
(5)M极应连接直流电源的_______ 极,N极的电极反应式为_______ 。
(6)若直流电源为甲烷燃料电池,现欲处理含1 mol乙醛的废水,则至少需要消耗甲烷的质量为__ g。
I.乙醇脱氢法制备乙醛
i.直接脱氢法:①CH3CH2OH(g)⇌CH3CHO(g)+H2(g) △H=x kJ·mol-1
ii.氧化脱氢法:②2CH3CH2OH(g)+O2(g)⇌2CH3CHO(g)+2H2O(g) △H=-345.8 kJ·mol-1
(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6 kJ·mol-1,则x=
(2)已知反应①的△S=0.1156 kJ·K-1·mol-1,则该反应能自发进行的温度不低于
(3)控制反应条件,在一恒容密闭容器中充入一定量的CH3CH2OH(g),发生反应①。测得体系中CH3CHO(g)的体积分数(φ)与时间(y)的变化关系如图1所示:
①T1和T2对应的平衡常数分别为K1和K2,则K1
②a、b、c三时刻,生成CH3CHO的逆反应速率[ν(a)、ν(b)、ν(c)]的大小关系为
(4)两个容积相等的密闭容器甲与乙,甲为绝热恒容的密闭容器,乙为恒温恒容的密闭容器。起始向甲与乙中充入相同物质的量的CH3CH2OH(g)和O2(g),发生反应②,则CH3CH2OH的平衡转化率:α(甲)
II.乙醛污染的消除
利用隔膜电解法可处理高浓度的乙醛酸性废水,乙醛分别在阴、阳极发生反应转化为乙醇和乙酸,装置如图2所示。
(5)M极应连接直流电源的
(6)若直流电源为甲烷燃料电池,现欲处理含1 mol乙醛的废水,则至少需要消耗甲烷的质量为
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【推荐3】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
I.已知某些化学键的键能数据如下
则CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH =__________ kJ·mol-1
II.将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(l)
(1)该反应化学平衡常数表达式K =__________ 。
(2)已知在某压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,达平衡时CO2的转化率如图所示:
①该反应的ΔH__________ 0(填“>"或“<”)。
②若温度不变,减小反应投料比[n(H2)/n(CO2)],K值将____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)某温度下,向体积一定的密闭容器中通入CO2(g)与H2(g)发生上述反应,下列物理量不再发生变化时,能说明反应达到平衡状态的是__________ 。
A.二氧化碳的浓度 B.容器中的压强
C.气体的密度 D.CH3OCH3与H2O的物质的量之比
(4)某温度下,在体积可变的密闭容器中,改变起始时加入各物质的量,在不同的压强下,平衡时CH3OCH3(g)的物质的量如下表所示:
①P1__________ P3(填“>”“<”或“=”);
②P2下,III中CH3OCH3的平衡转化率为__________ 。
I.已知某些化学键的键能数据如下
化学键 | C=O | C—O | C—H | H—H | O—H |
键能/kJ·mol-1 | 745 | 351 | 415 | 436 | 462 |
则CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH =
II.将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(l)
(1)该反应化学平衡常数表达式K =
(2)已知在某压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,达平衡时CO2的转化率如图所示:
①该反应的ΔH
②若温度不变,减小反应投料比[n(H2)/n(CO2)],K值将
(3)某温度下,向体积一定的密闭容器中通入CO2(g)与H2(g)发生上述反应,下列物理量不再发生变化时,能说明反应达到平衡状态的是
A.二氧化碳的浓度 B.容器中的压强
C.气体的密度 D.CH3OCH3与H2O的物质的量之比
(4)某温度下,在体积可变的密闭容器中,改变起始时加入各物质的量,在不同的压强下,平衡时CH3OCH3(g)的物质的量如下表所示:
P1 | P2 | P3 | |
I.2.0 mol CO2 6.0 mol H2 | 0.10 mol | 0.04 mol | 0.02 mol |
II.1.0 mol CO2 3.0 mol H2 | X1 | Y1 | Z1 |
III.1.0 mol CH3OCH3 3.0 mol H2O | X2 | Y2 | Z2 |
①P1
②P2下,III中CH3OCH3的平衡转化率为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐1】NH3是一种重要的化工原料,也是造成水体富营养化及氮氧化物污染的重要因素之一、
(1) N2和H2以物质的量之比为1 : 3在不同温度和压强下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),测得平衡体系中NH3的物质的量分数如图。
①为提高原料气的转化率,工业上采取的合理措施有___________ (填字母)。
a.采用常温条件 b.使用适当的催化剂
C.将原料气加压 d.将氨液化并不断移出
②图甲中所示的平衡体系中NH3的物质的量分数为0.549和0.488时,该反应的平衡常数分别为K1、K2, 则K1___________ (填“>”“<”或“=”)K2。
(2)氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一、用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的氨氮(用NH3表示)转化为氮气除去,涉及的相关反应如下:
反应I: NH3+ HClO=NH2Cl+ H2O;
反应II: NH2C1+ HClO =NHCl2+H2O;
反应III: 2NHCl2+H2O=N2↑+HClO+ 3HCl。
已知在水溶液中NH2Cl较稳定,NHCl2不稳定易转化为氮气。在其他条件一定的情况下,改变 (即NaClO溶液的投入量), 溶液中次氯酸钠对氨氮去除率及余氯量(溶液中+ 1价氯元素的含量)的影响如图所示。
①反应中氨氮去除效果最佳的 值约为___________ 。
②a点之前氨氮去除率较低的原因为___________ 。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3,其工作原理如图。
①电解过程发生反应的离子方程式为___________ 。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3,则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为___________ 。
(1) N2和H2以物质的量之比为1 : 3在不同温度和压强下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),测得平衡体系中NH3的物质的量分数如图。
①为提高原料气的转化率,工业上采取的合理措施有
a.采用常温条件 b.使用适当的催化剂
C.将原料气加压 d.将氨液化并不断移出
②图甲中所示的平衡体系中NH3的物质的量分数为0.549和0.488时,该反应的平衡常数分别为K1、K2, 则K1
(2)氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一、用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的氨氮(用NH3表示)转化为氮气除去,涉及的相关反应如下:
反应I: NH3+ HClO=NH2Cl+ H2O;
反应II: NH2C1+ HClO =NHCl2+H2O;
反应III: 2NHCl2+H2O=N2↑+HClO+ 3HCl。
已知在水溶液中NH2Cl较稳定,NHCl2不稳定易转化为氮气。在其他条件一定的情况下,改变 (即NaClO溶液的投入量), 溶液中次氯酸钠对氨氮去除率及余氯量(溶液中+ 1价氯元素的含量)的影响如图所示。
①反应中氨氮去除效果最佳的 值约为
②a点之前氨氮去除率较低的原因为
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3,其工作原理如图。
①电解过程发生反应的离子方程式为
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3,则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为
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【推荐2】(1)反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH1,平衡常数为K1
反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH2,平衡常数为K2
在不同温度时K1、K2的值如下表:
反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH,平衡常数K,则ΔH=___________ (用ΔH1和ΔH2表示),K=___________ (用K1和K2表示),且由上述计算可知,反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)是________ 反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示:
①该条件下反应的平衡常数为___________ ;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0 mol·L-1,则平衡时CO2的浓度为____________ mol·L-1。
②下列措施中能使平衡时增大的是__________ (填序号) 。
A.升高温度 B.增大压强 C.再充入一定量的CO2 D.再加入一定量铁粉
③一定温度下,在一个固定容积的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是________ (填字母)。
a. 容器中的压强不变 b.气体的密度不再改变
c. υ正(CO2)=υ逆(CO) d. c(CO2)=c(CO)
e. 容器内气体总物质的量不变
反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH2,平衡常数为K2
在不同温度时K1、K2的值如下表:
700 ℃ | 900 ℃ | |
K1 | 1.47 | 2.15 |
K2 | 2.38 | 1.67 |
反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH,平衡常数K,则ΔH=
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示:
①该条件下反应的平衡常数为
②下列措施中能使平衡时增大的是
A.升高温度 B.增大压强 C.再充入一定量的CO2 D.再加入一定量铁粉
③一定温度下,在一个固定容积的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
a. 容器中的压强不变 b.气体的密度不再改变
c. υ正(CO2)=υ逆(CO) d. c(CO2)=c(CO)
e. 容器内气体总物质的量不变
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【推荐3】含碳化合物在生产生活中广泛存在。请回答下列问题:
(1)Andren Dasic等提出在金属催化剂M的作用下以为氧化剂可以氧化乙烯生成乙醛,催化体系氧化还原循环如图1所示。(物质与氧原子的结合力用表示),氧原子与生成的结合力,氧原子与乙烯生成乙醛的结合力,则可做该反应催化剂的金属M与氧原子的结合力 (M)的值应满足_______ 。使用催化剂会使该反应的活化能______ (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)已知、、的燃烧热分别为、、。
则反应: ΔH=_________ 。
(3)已知在含少量的溶液中,反应分两步进行:第Ⅰ步反应(慢反应),第Ⅱ步为快反应。
①请写出第二步反应的化学方程式:____________ 。
②增大浓度浓度______ (填“能”或“不能”)明显增大总反应的平均速率,理由为__________ 。
(4)某密闭容器中发生:,在不同温度下平衡分解的情况如图2所示。
①图中a、b、c三点的平衡常数的大小关系为_____________ 。
②恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的是____________ (填标号)
A.体积分数与体积分数的比值保持不变
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.容器内碳元素的质量分数保持不变
③为实现减排,目前较成熟的方法是用高浓度的溶液吸收工业烟气中的,得溶液X,再利用电解法使溶液再生,其装置示意图如图3,简述在阴极区再生的原理_______ 。
(1)Andren Dasic等提出在金属催化剂M的作用下以为氧化剂可以氧化乙烯生成乙醛,催化体系氧化还原循环如图1所示。(物质与氧原子的结合力用表示),氧原子与生成的结合力,氧原子与乙烯生成乙醛的结合力,则可做该反应催化剂的金属M与氧原子的结合力 (M)的值应满足
(2)已知、、的燃烧热分别为、、。
则反应: ΔH=
(3)已知在含少量的溶液中,反应分两步进行:第Ⅰ步反应(慢反应),第Ⅱ步为快反应。
①请写出第二步反应的化学方程式:
②增大浓度浓度
(4)某密闭容器中发生:,在不同温度下平衡分解的情况如图2所示。
①图中a、b、c三点的平衡常数的大小关系为
②恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的是
A.体积分数与体积分数的比值保持不变
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.容器内碳元素的质量分数保持不变
③为实现减排,目前较成熟的方法是用高浓度的溶液吸收工业烟气中的,得溶液X,再利用电解法使溶液再生,其装置示意图如图3,简述在阴极区再生的原理
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