O2对人类有着重要的作用。请回答下列问题:
(1)甲醇是一种绿色可再生能源,已知热化学方程式:
ⅰ. 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ•mol-1
ⅱ. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ•mol-1
ⅲ. CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-574.4kJ•mol-1
则计算CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=_______ kJ•mol-1。
(2)合成硝酸工艺中涉及到反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)、2NO2(g)N2O4(g)。T℃时,在恒容密闭容器中以投料比=1:1进行投料,容器内总压强p的变化如下表:
已知:a. 2NO2(g)N2O4(g)可认为迅速达到平衡状态。b.时间t=∞时,NO(g)完全反应。
①已知时间为t1min时,测得容器内O2分压p(O2)=10.6 kPa,则此时NO的分压p(NO)_______ kPa。
②T℃时,可逆反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数Kp=_______ kPa -1(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数,写出计算式即可),NO2的平衡转化率为_______ %(保留2位有效数字)。
③若将上述反应容器内温度升高至(T+50)℃,达到平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量减小,则2NO2(g)N2O4(g)ΔH_______ 0(填“>”或“<”)。
(3)人体内化学反应时刻需要O2参与,如广泛存在于肌肉中的肌红蛋白(),具有结合O2的能力,可表示为Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)。肌红蛋白的结合度(即转化率α)与平衡时的氧气分压p(O2)密切相关,其变化曲线如图1,37℃时,测得平衡常数K=2(气体和溶液中的溶质分别用分压和物质的量浓度表达)。
①平衡时,平衡常数表达式K=_______ [用含α和p(O2)的代数式表示];37℃时,测得人正常呼吸时α的最大值为97.7%,则空气中氧气分压p(O2)=_______ kPa(保留3位有效数字)。
②某天不同纬度的大气压变化曲线如图2所示,某运动员处于A、B、C不同位置时,其体内MbO2的浓度最大位置为_______ (填“A”“B”或“C”)。
(1)甲醇是一种绿色可再生能源,已知热化学方程式:
ⅰ. 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ•mol-1
ⅱ. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ•mol-1
ⅲ. CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-574.4kJ•mol-1
则计算CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=
(2)合成硝酸工艺中涉及到反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)、2NO2(g)N2O4(g)。T℃时,在恒容密闭容器中以投料比=1:1进行投料,容器内总压强p的变化如下表:
t/min | 0 | 40 | 80 | 160 | 260 | 700 | |
p/kPa | 33.2 | 28.6 | 27.1 | 26.3 | 25.9 | 25.2 | 22.3 |
已知:a. 2NO2(g)N2O4(g)可认为迅速达到平衡状态。b.时间t=∞时,NO(g)完全反应。
①已知时间为t1min时,测得容器内O2分压p(O2)=10.6 kPa,则此时NO的分压p(NO)
②T℃时,可逆反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数Kp=
③若将上述反应容器内温度升高至(T+50)℃,达到平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量减小,则2NO2(g)N2O4(g)ΔH
(3)人体内化学反应时刻需要O2参与,如广泛存在于肌肉中的肌红蛋白(),具有结合O2的能力,可表示为Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)。肌红蛋白的结合度(即转化率α)与平衡时的氧气分压p(O2)密切相关,其变化曲线如图1,37℃时,测得平衡常数K=2(气体和溶液中的溶质分别用分压和物质的量浓度表达)。
①平衡时,平衡常数表达式K=
②某天不同纬度的大气压变化曲线如图2所示,某运动员处于A、B、C不同位置时,其体内MbO2的浓度最大位置为
更新时间:2021-11-20 10:24:25
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【推荐1】直接将CO2转化为有机物并非植物的“专利”,科学家通过多种途径实现了CO2合成甲醛,总反应为。转化步骤如下图所示:
(1)甲醇与甲醛中∠OCH键角较大的是_______ ,导致键角不同的原因是_______ 。
(2)已知,则总反应的_______ (用图1中焓变以及表示)。
(3)T℃,在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量H2,只发生可逆反应①。若起始时容器内气体压强为1.2kPa,达到平衡时,CH3OH(g)的分压与起始投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化关系如下图2所示
(i)若5min时到达c点,则0~5min时的平均反应速率v(H2)=_______ ;
(ii)Kp=_______ (写计算表达式);
(4)在恒温恒容条件下只发生反应②。关于该步骤的下列说法错误的是_______。
(5)已知Arrhenius公式:(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。反应①②的有关数据分别如下图3所示,Ea相对较小的是_______ (填编号①、②);研究表明,加入某极性介质有助于加快整个反应的合成速率,原因可能是_______ 。
(1)甲醇与甲醛中∠OCH键角较大的是
(2)已知,则总反应的
(3)T℃,在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量H2,只发生可逆反应①。若起始时容器内气体压强为1.2kPa,达到平衡时,CH3OH(g)的分压与起始投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化关系如下图2所示
(i)若5min时到达c点,则0~5min时的平均反应速率v(H2)=
(ii)Kp=
(4)在恒温恒容条件下只发生反应②。关于该步骤的下列说法错误的是_______。
A.若反应②正向为自发反应,需满足 |
B.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应②体系已经达到平衡 |
C.增大O2的浓度,HCHO(g)的平衡物质的量分数一定增大 |
D.反应②体系始终存在v生成(H2O2)=v消耗(CH3OH) |
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【推荐2】低碳经济已成为人们一种新的生活理念,二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题:
(1)用催化加氢可以制取乙烯:,该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的_______ (用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表,实验测得上述反应的,则表中反应过程的x=_______ 。
(2)工业上用和反应合成二甲醚。
则_______ 。
(3)用表示阿伏加德罗常数的值,在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中,每有5个电子转移时,放出650kJ的热量。则(g)的燃烧热为_______ 。
(4)一定条件下,在水溶液中1mol、1mol(、2、3、4)的相对能量(kJ)大小如图所示:反应B→A+C的热化学方程式为_______ (用离子符号表示)。
(1)用催化加氢可以制取乙烯:,该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的
化学键 | C=O | H—H | C=C | C—H | H—O |
键能() | x | 436 | 764 | 414 | 464 |
(2)工业上用和反应合成二甲醚。
则
(3)用表示阿伏加德罗常数的值,在(g)完全燃烧生成和液态水的反应中,每有5个电子转移时,放出650kJ的热量。则(g)的燃烧热为
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【推荐3】SO2是我国大部分地区雾霾天气产生的主要原因之一。加大SO2的处理力度,是治理环境污染的当务之急。SO2主要来自于汽车尾气、燃煤烟气、硫酸工业尾气、冶金工业烟气等。
(1)“催化转换器”能将汽车尾气中CO与NO转化成可参与大气生态环境循环的无毒气体,并促进烃类充分燃烧及SO2的转化,但也在一定程度上提高了空气的酸度。“催化转换器”提高空气酸度的原因是_____________________________ 。
(2)用氨水将燃煤烟气中的SO2转化成NH4HSO3。该法是利用了SO2________ (填选项字母编号)
A.漂白性 B.氧化性 C.还原性 D.酸性氧化物性质
(3)用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将燃煤烟气中SO2在高温下还原成单质硫。主要发生了下列反应:
2H2(g) +SO2(g)= S(g) + 2H2O(g) △H1 = + 90.4kJ▪mol-1
2CO(g) +O2(g)= 2CO2(g) △H2 = - 566.0kJ▪mol-1
S(g) +O2(g)= SO2(g) △H3 = - 574.0kJ▪mol-1
试写出CO将SO2还原成S(g)的热化学方程式__________________________ 。
(4)将硫酸工业尾气中的SO2转化成硫酸,同时获得电能。装置如图所示(电极均为惰性材料):
①溶液中的H+移向_______ 。(填“M”或“N”)
②M极发生的电极反应式为________________ 。
③写出A、B所代表的物质的化学式:
A_______ 、B ________ 。
(5)利用硫酸钠溶液吸收冶金工业烟气中SO2,再用惰性电极电解,能获得所需的产品,装置如图所示。
①若电解后A极区得到硫酸,则B电极反应式为________________________ 。
②若电解后A极区析出硫磺,则电解反应的化学方程式为________________ 。
(1)“催化转换器”能将汽车尾气中CO与NO转化成可参与大气生态环境循环的无毒气体,并促进烃类充分燃烧及SO2的转化,但也在一定程度上提高了空气的酸度。“催化转换器”提高空气酸度的原因是
(2)用氨水将燃煤烟气中的SO2转化成NH4HSO3。该法是利用了SO2
A.漂白性 B.氧化性 C.还原性 D.酸性氧化物性质
(3)用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将燃煤烟气中SO2在高温下还原成单质硫。主要发生了下列反应:
2H2(g) +SO2(g)= S(g) + 2H2O(g) △H1 = + 90.4kJ▪mol-1
2CO(g) +O2(g)= 2CO2(g) △H2 = - 566.0kJ▪mol-1
S(g) +O2(g)= SO2(g) △H3 = - 574.0kJ▪mol-1
试写出CO将SO2还原成S(g)的热化学方程式
(4)将硫酸工业尾气中的SO2转化成硫酸,同时获得电能。装置如图所示(电极均为惰性材料):
①溶液中的H+移向
②M极发生的电极反应式为
③写出A、B所代表的物质的化学式:
A
(5)利用硫酸钠溶液吸收冶金工业烟气中SO2,再用惰性电极电解,能获得所需的产品,装置如图所示。
①若电解后A极区得到硫酸,则B电极反应式为
②若电解后A极区析出硫磺,则电解反应的化学方程式为
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解答题-实验探究题
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(0.4)
【推荐1】金属镍具有较高的经济价值,工业上采用一定方法处理含镍废水使其达标排放并回收镍。某电镀废水中的镍主要以NiR2络合物形式存在,在水溶液中存在以下平衡:NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq) (R-为有机物配体,K=1.6×10-14)
(1)传统的“硫化物沉淀法”是向废水中加入Na2S,使其中的NiR2生成NiS沉淀进而回收镍。
①该反应的离子方程式为_________ 。
②NiS沉淀生成的同时会有少量Ni(OH)2沉淀生成,用离子方程式解释Ni(OH)2生成的原因是_________ 、_________ 。
(2)“硫化物沉淀法”镍的回收率不高,处理后废水中的镍含量难以达标。“铁脱络-化学沉淀法”可达到预期效果,该法将镍转化为Ni(OH)2固体进而回收镍。工艺流程如下:
“脱络”(指镍元素由络合物NiR2转化成游离的Ni2+)过程中,R—与中间产物·OH(羟基自由基)反应生成难以与Ni2+络合的·R(有机物自由基),但·OH也能与H2O2发生反应。反应的方程式如下:
Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH— +·OH …………i
R— + ·OH OH—+ ·R …………ii
H2O2 +2·OH O2↑ + 2H2O …………iii
实验测得“脱络”过程中H2O2的加入量对溶液中镍去除率的影响如右图所示:
①从平衡移动的角度解释加入Fe2+和H2O2能够实现“脱络”的原因是_________ 。
②分析图中曲线,可推断过氧化氢的最佳加入量为_________ g·L-1;低于或高于这个值,废水处理效果都下降,原因是_________ 。
(1)传统的“硫化物沉淀法”是向废水中加入Na2S,使其中的NiR2生成NiS沉淀进而回收镍。
①该反应的离子方程式为
②NiS沉淀生成的同时会有少量Ni(OH)2沉淀生成,用离子方程式解释Ni(OH)2生成的原因是
(2)“硫化物沉淀法”镍的回收率不高,处理后废水中的镍含量难以达标。“铁脱络-化学沉淀法”可达到预期效果,该法将镍转化为Ni(OH)2固体进而回收镍。工艺流程如下:
“脱络”(指镍元素由络合物NiR2转化成游离的Ni2+)过程中,R—与中间产物·OH(羟基自由基)反应生成难以与Ni2+络合的·R(有机物自由基),但·OH也能与H2O2发生反应。反应的方程式如下:
Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH— +·OH …………i
R— + ·OH OH—+ ·R …………ii
H2O2 +2·OH O2↑ + 2H2O …………iii
实验测得“脱络”过程中H2O2的加入量对溶液中镍去除率的影响如右图所示:
①从平衡移动的角度解释加入Fe2+和H2O2能够实现“脱络”的原因是
②分析图中曲线,可推断过氧化氢的最佳加入量为
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【推荐2】H2S在重金属离子处理、煤化工等领域都有重要应用。请回答:
I.H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体,反应原理为:
i.COS(g)+H2(g) ⇌H2S(g)+CO(g) ∆H=+7kJ·mol
ii.CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g) ∆H=-42kJ·mol
已知断裂1mol气态分子中的化学键所需能量如下表所示。
(1)计算表中x=_______ ;
(2)T℃时,向VL容积不变的密闭容器中充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g),发生上述两个反应。
①在T℃时测得平衡体系中COS为0.80mol,H2为0.85mol,则T℃时反应ⅰ的平衡常数K=____ (保留2位有效数字);
②上述反应达平衡后,若升高温度,则CO的平衡体积分数___ (填“增大”、“减小”或“不变”),其理由是___ ;
II.H2S在高温下分解制取H2,同时生成硫蒸气。
(3)向2L密闭容器中加入0.2molH2S,反应在不同温度(900~1500℃)下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如下图所示,则在此温度区间内,H2S分解反应的主要化学方程式为__ ;在1300℃,反应经2min达到平衡,则0~2min的反应速率v(H2S)=___ 。
III.H2S用作重金属离子的沉淀剂。
(4)25℃时,向浓度均为0.001mol·L-1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S,当Sn2+开始沉淀时,溶液中c(Ag+)=__ (已知:25℃时,Ksp(SnS)=1.0×10-25,Ksp(Ag2S)=1.6×10-49)。
I.H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体,反应原理为:
i.COS(g)+H2(g) ⇌H2S(g)+CO(g) ∆H=+7kJ·mol
ii.CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g) ∆H=-42kJ·mol
已知断裂1mol气态分子中的化学键所需能量如下表所示。
分子 | COS(g) | H2(g) | CO(g) | H2S(g) |
能量(kJ·mol-1) | 1310 | 442 | x | 669 |
(2)T℃时,向VL容积不变的密闭容器中充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g),发生上述两个反应。
①在T℃时测得平衡体系中COS为0.80mol,H2为0.85mol,则T℃时反应ⅰ的平衡常数K=
②上述反应达平衡后,若升高温度,则CO的平衡体积分数
II.H2S在高温下分解制取H2,同时生成硫蒸气。
(3)向2L密闭容器中加入0.2molH2S,反应在不同温度(900~1500℃)下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如下图所示,则在此温度区间内,H2S分解反应的主要化学方程式为
III.H2S用作重金属离子的沉淀剂。
(4)25℃时,向浓度均为0.001mol·L-1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S,当Sn2+开始沉淀时,溶液中c(Ag+)=
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(0.4)
【推荐3】乙苯脱氢法是生产苯乙烯的主要方法,目前世界上大约90%的苯乙烯采用该法生产,它以乙苯为原料,在催化剂作用下脱氢生成苯乙烯和氢气,反应的方程式如下:
回答下列问题:
(1)向甲、乙两个容积均为2L的容器中分别通入2mol乙苯,分别在T1、T2温度下进行上述反应,经过一段时间后达到平衡,反应过程中n(H2)随时间t变化情况如下表:
①0~3s内,T2温度下v(乙苯)=_______ ;T1_______ T2(填>、<或=)。
②下列能说明该反应达到平衡状态的是_______ 。
A.v(乙苯)=v(H2)
B.c(苯乙烯):c(H2)保持不变
C.气体的平均摩尔质量保持不变
D.体系的压强保持不变
(2)某同学查阅相关资料得知,该反应的平衡常数K与温度T存在如下关系式:1gK=-+2.86,根据(1)中实验结果推断该式是否正确,并说明理由_______ 。
(3)该反应是气体分子数增多的反应,降低压强对生产苯乙烯有利,但工业生产中减压操作也有不利之处,写出两点_______ 。
(4)工业上为避免减压操作,采用的是恒定压强下通入水蒸气的方法,下图反映了维持总压分别为112kPa和224kPa时乙苯脱氢反应的转化率和水蒸气/乙苯用量比的关系。
其中曲线1代表的压强是_______ ,A点对应的平衡常数Kp=_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
回答下列问题:
(1)向甲、乙两个容积均为2L的容器中分别通入2mol乙苯,分别在T1、T2温度下进行上述反应,经过一段时间后达到平衡,反应过程中n(H2)随时间t变化情况如下表:
t/s | 0 | 3 | 6 | 12 | 24 | 36 |
T1n甲(H2)/mol | 0 | 0.36 | 0.60 | 0.80 | 0.80 | 0.80 |
T1n乙(H2)/mol | 0 | 0.30 | 0.50 | 0.64 | 0.72 | 0.72 |
②下列能说明该反应达到平衡状态的是
A.v(乙苯)=v(H2)
B.c(苯乙烯):c(H2)保持不变
C.气体的平均摩尔质量保持不变
D.体系的压强保持不变
(2)某同学查阅相关资料得知,该反应的平衡常数K与温度T存在如下关系式:1gK=-+2.86,根据(1)中实验结果推断该式是否正确,并说明理由
(3)该反应是气体分子数增多的反应,降低压强对生产苯乙烯有利,但工业生产中减压操作也有不利之处,写出两点
(4)工业上为避免减压操作,采用的是恒定压强下通入水蒸气的方法,下图反映了维持总压分别为112kPa和224kPa时乙苯脱氢反应的转化率和水蒸气/乙苯用量比的关系。
其中曲线1代表的压强是
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【推荐1】I.甲醇制甲醚的反应为2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。已知387℃时该反应的化学平衡常数K=4,207℃时该反应的化学平衡常数K=20。
(1)该反应为___________ (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)387℃时,若起始时向1L密闭容器中充入0.10molCH3OH(g)、0.15molCH3OCH3(g)和0.10molH2O(g),则反应向___________ (填“正”或“逆”)反应方向进行。
(3)387℃时,该反应在定容容器中达到平衡后,若要进一步提高甲醚的产率,可以采取的措施为_____ (填字母)。
A.升高温度
B.其他条件不变,增加CH3OH的物质的量
C.降低温度
D.保持其他条件不变,通入氖气
E.保持其他条件不变,分离出水蒸气
II.已知2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步:
①2NO(g) N2O2(g)(快) v1正=k1正·c2(NO),v1逆=k1逆·c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢) v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2),v2逆=k2逆·c2(NO2)
(4)反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1___________ E2(填“>”“<”或“=”)。
(5)在一定温度下,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)达到平衡状态,该反应的平衡常数表达式(用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示)为:K=___________ 。
(1)该反应为
(2)387℃时,若起始时向1L密闭容器中充入0.10molCH3OH(g)、0.15molCH3OCH3(g)和0.10molH2O(g),则反应向
(3)387℃时,该反应在定容容器中达到平衡后,若要进一步提高甲醚的产率,可以采取的措施为
A.升高温度
B.其他条件不变,增加CH3OH的物质的量
C.降低温度
D.保持其他条件不变,通入氖气
E.保持其他条件不变,分离出水蒸气
II.已知2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步:
①2NO(g) N2O2(g)(快) v1正=k1正·c2(NO),v1逆=k1逆·c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢) v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2),v2逆=k2逆·c2(NO2)
(4)反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1
(5)在一定温度下,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)达到平衡状态,该反应的平衡常数表达式(用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示)为:K=
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【推荐2】铝及其合金在生活、生产中有广泛应用。
(1)最新研究表明:氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液中生成Na[Al(OH)4]。则氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式为________________________________ 。
(2)目前,国内对真空碳热还原-氯化法冶炼铝的研究较多,利用该方法冶炼金属铝,既节能又环保。
已知:①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=====3AlCl(g)+3CO(g) △H1
②3AlCl(g)====2Al(l)+AlCl3(g) △H2
③Al(l)====Al(s) △H3
则Al2O3(s)+3C(s)====2Al(s)+3CO(g) △H4=___________ (用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。
(3)已知:Al4C3是真空碳热还原-氯化法冶炼铝的中间产物,它与水反应生成气体Y,Y是含氢量最大的烃。向2L恒容密闭容器中充入2mol Y和2mol水蒸气,一定条件下发生反应a Y(g)+bH2O(g)c CO(g)+dH2(g) △H。测得Y的平衡转化率α(Y)与温度、压强的关系如图所示。
①上述反应的△H_______ 0(填“>”“<”或“=”)。
②图象中,x_________ 0.1(填“>”“<”或“=”)。
③在T0K、0.1MPa时,上述反应的平衡常数K=____________ 。
④提高上述反应的反应速率的措施有_______________________________ (任填二项)。
⑤从上述反应体系中分离出H2(还含有少量CO)作为合成氨的原料气,为避免CO使催化剂中毒,原料气在通入合成塔之前需与适量NH3混合,并用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO,反应原理为[Cu(NH3)2]Ac(aq)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq) △H<0。若从温度、压强两方面考虑,用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的适宜条件是________________________ 。
(4)我国首创的海水电池以铝板为负极,以接触空气的铁铂合金网为正极,以弱碱性的海水为电解质溶液,电池总反应为4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3。试写出海水电池的正极反应式:________ 。
(1)最新研究表明:氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液中生成Na[Al(OH)4]。则氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式为
(2)目前,国内对真空碳热还原-氯化法冶炼铝的研究较多,利用该方法冶炼金属铝,既节能又环保。
已知:①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=====3AlCl(g)+3CO(g) △H1
②3AlCl(g)====2Al(l)+AlCl3(g) △H2
③Al(l)====Al(s) △H3
则Al2O3(s)+3C(s)====2Al(s)+3CO(g) △H4=
(3)已知:Al4C3是真空碳热还原-氯化法冶炼铝的中间产物,它与水反应生成气体Y,Y是含氢量最大的烃。向2L恒容密闭容器中充入2mol Y和2mol水蒸气,一定条件下发生反应a Y(g)+bH2O(g)c CO(g)+dH2(g) △H。测得Y的平衡转化率α(Y)与温度、压强的关系如图所示。
①上述反应的△H
②图象中,x
③在T0K、0.1MPa时,上述反应的平衡常数K=
④提高上述反应的反应速率的措施有
⑤从上述反应体系中分离出H2(还含有少量CO)作为合成氨的原料气,为避免CO使催化剂中毒,原料气在通入合成塔之前需与适量NH3混合,并用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO,反应原理为[Cu(NH3)2]Ac(aq)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq) △H<0。若从温度、压强两方面考虑,用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的适宜条件是
(4)我国首创的海水电池以铝板为负极,以接触空气的铁铂合金网为正极,以弱碱性的海水为电解质溶液,电池总反应为4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3。试写出海水电池的正极反应式:
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(0.4)
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【推荐3】汽车尾气是否为导致空气质量问题的主要原因,由此引发的“汽车限行”争议,是当前备受关注的社会性科学议题。
(1)反应可有效降低汽车尾气污染物的排放。
①探究温度、压强(2MPa、5MPa)对该反应的影响,如图所示,表示5MPa的是________ (填标号)。
在一定温度下,将2mol CO气体和2mol NO通入恒容密闭容器中,发生以上反应。
②下列不能说明反应达到平衡的是________ 。
A.混合气体的压强不再改变的状态
B.混合气体的密度不再改变的状态
C.单位时间内生成2mol NO同时消耗
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
(2)用可以消除NO污染:。在体积为1L的恒容密闭容器中加入和5mol NO,在200℃时发生上述反应,测得和的物质的量随时间变化如图。
a点的正反应速率________ c点的逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”);测得平衡时体系压强为P0,则该反应温度下Kp________ (用含P0的式子表示,只列式不用化简。用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数Kp,某气体的分压=气体总压强×该气体的物质的量分数)。
(3)若在相同时间内测得的转化率随温度的变化曲线如下图,200℃~700℃之间的转化率先升高又降低的原因是________ ;800℃反应达到平衡后,再向反应体系中加入2mol NO和,平衡________ (填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。
(1)反应可有效降低汽车尾气污染物的排放。
①探究温度、压强(2MPa、5MPa)对该反应的影响,如图所示,表示5MPa的是
在一定温度下,将2mol CO气体和2mol NO通入恒容密闭容器中,发生以上反应。
②下列不能说明反应达到平衡的是
A.混合气体的压强不再改变的状态
B.混合气体的密度不再改变的状态
C.单位时间内生成2mol NO同时消耗
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
(2)用可以消除NO污染:。在体积为1L的恒容密闭容器中加入和5mol NO,在200℃时发生上述反应,测得和的物质的量随时间变化如图。
a点的正反应速率
(3)若在相同时间内测得的转化率随温度的变化曲线如下图,200℃~700℃之间的转化率先升高又降低的原因是
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1中的相关化学键能如下:
则x=_________ 。
(2)甲醇作为一种重要的化工原料,既可以作为燃料,还可用于合成其它化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应原理可表示为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1kJ·mol-1。向体积为2L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g)和2mol CO,测得容器内的压强(p:kPa)随时间(min)的变化关系如下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:
①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是___________________ 。
②反应Ⅰ在5min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(HCOOCH3)=_________ 。
③反应Ⅱ在2min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ) =_________ 。在体积和温度不变的条件下,在上述反应达到平衡Ⅱ时,再往容器中加入1mol CO和2mol HCOOCH3后v(正)____ v(逆)(填“﹥”“﹤”“﹦”),原因是________________ 。
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1_____ T3(填“﹥”“﹤”“﹦”),判断的理由是_______________ 。
(3)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。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应填空:
2NO+CON2+ CO2(有CO)
2NON2+ O2(无CO)
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为___________________ 。
②在n(NO)/ n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在_________ 左右。
(1)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1中的相关化学键能如下:
化学键 | H-H | C-O | CC | H-O | C-H |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 343 | x | 465 | 413 |
(2)甲醇作为一种重要的化工原料,既可以作为燃料,还可用于合成其它化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应原理可表示为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1kJ·mol-1。向体积为2L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g)和2mol CO,测得容器内的压强(p:kPa)随时间(min)的变化关系如下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:
①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是
②反应Ⅰ在5min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(HCOOCH3)=
③反应Ⅱ在2min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ) =
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1
(3)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。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应填空:
2NO+CON2+ CO2(有CO)
2NON2+ O2(无CO)
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为
②在n(NO)/ n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在
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【推荐2】硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答下列问题:
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为:_________ 。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率α 随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=__________ ,影响α的因素有__________ 。
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为_____ ,平衡常数Kp=_____ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:v=k(−1)0.8(1−nα')。式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α'为某时刻SO2转化率,n为常数。在α'=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t<tm时,v逐渐提高;t>tm后,v逐渐下降。原因是_________ 。
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为:
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率α 随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为
(4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:v=k(−1)0.8(1−nα')。式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α'为某时刻SO2转化率,n为常数。在α'=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t<tm时,v逐渐提高;t>tm后,v逐渐下降。原因是
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】中国科学家为实现“碳中和”目标而不断努力,以为原料合成甲烷、乙醇等能源物质具有良好的发展前景。
(1)在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
①已知 ,则燃烧的热化学方程式__________ 。
②500℃时,向1L恒容密闭容器中充入和,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得,体系压强为,则0~20min内,__________ ,主反应的平衡常数__________ (保留3位有效数字,下同),平衡时选择性=__________ ()。
(2)已知催化加氢合成乙醇的反应原理为:
,设m为起始时的投料比,即。
图1 图2 图3
①图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为__________ 。
②图2中、、从大到小的顺序为__________ 。
③该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图3中曲线a所示,已知Arhenius经验公式(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。
则该反应的活化能__________ 。当改变外界条件时,实验数据如图3中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是______________________________ 。
(1)在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
①已知 ,则燃烧的热化学方程式
②500℃时,向1L恒容密闭容器中充入和,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得,体系压强为,则0~20min内,
(2)已知催化加氢合成乙醇的反应原理为:
,设m为起始时的投料比,即。
图1 图2 图3
①图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为
②图2中、、从大到小的顺序为
③该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图3中曲线a所示,已知Arhenius经验公式(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。
则该反应的活化能
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