(1)工业上常将转化为有机物实现碳循环。方法如下:
;
。
已知,其正反应的活化能为,则逆反应的活化能为
(2)工业上常用反应ⅰ:
制取甲醇(CH3OH),其中的原料气
常用反应ⅱ:来制备。
①已知,写出表示燃烧热的热化学议程为
②在T℃时的10L密闭容器中,充入和发生反应ⅱ,经过5min达到平衡,此时的转化率为50%,则从开始到平衡,的平均反应速率为
③若某温度下,将和通入压强为200kPa的恒压密闭容器中发生反应ⅱ,正反应速率v正=k正×P(CH4)×P(H2O),逆反应速率v逆=k逆×P(CO)×P3(H2),P为分压(分压=总压×物质的量分数),则该反应的压强平衡常数Kp=
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【推荐1】油气开采、石油化工、煤化工等行业废气中普遍含有硫化氢,需要回收处理并加以利用。
I.已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ∆H1
②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g) ∆H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ∆H3
④2H2S(g)=S2(g)+2H2(g) ∆H4
(1)∆H4=
(2)已知∆H4>0,
A.低温 B.高温
(3)处理H2S普遍采用的方法是克劳斯工艺,即利用反应①和②生成S2;另一种方法是利用反应④分解H2S。相比克劳斯工艺,分解法的优点是
II.在1373K、100 kPa下,分别将n(H2S):n(Ar)为4:1、1:1、1:4、1:9的H2S-Ar混合气体置于密闭容器中发生反应④,反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示:
(4)n(H2S):n(Ar)=1:9对应图中曲线
A.a B.b C.c D.d
(5)n(H2S):n(Ar)=1:4的混合气体投料后,若将温度升高至1473K,达到平衡时混合气体中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为
III.在真空克劳斯法脱硫中,用K2CO3溶液吸收H2S。
电离平衡常数 | H2CO3 | H2S |
K1 | 4.2×10-7 | 5.6×10-8 |
K2 | 5.6×10-11 | 1.2×10-15 |
(6)下列关于K2CO3溶液中微粒关系正确的是___________。
A.c(OH-)>c(HCO) | B.c(H+)>c(HCO) |
C.c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3) | D.2c(K+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3) |
(7)K2CO3溶液吸收少量H2S的离子方程式为
(1)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①MnFe2O4(s)===MnFe2O(4-x)(s)+x/2O2(g) ΔH1
②MnFe2O(4-x)(s)+xH2O(g)===MnFe2O4(s)+xH2(g) ΔH2
③2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH3
则:ΔH3与ΔH1、ΔH2的关系为ΔH3=
(2)纳米铁是重要的储氢材料,可用下列反应制得:Fe(s)+5CO⇌Fe(CO)5(g) ΔH<0。在1 L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.5 mol CO,在T1、T2不同温度下进行反应,测得c(CO)与温度、时间的关系如图1所示。
①T1
②T2温度下,上述反应的平衡常数K=
(3)高铁酸钾(K2FeO4)被人们称为“绿色化学”净水剂。高铁酸钾在酸性至弱碱性条件下不稳定。
①工业上用KClO与Fe(NO3)3溶液反应制得K2FeO4,反应的离子方程式为
②已知K2FeO4在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系如图所示。
向pH=6的溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为
(4)电解法可制得K2FeO4,装置如图所示。阳极的电极反应式为
(1)已知:①C2H4(g)+H2O(g) = C2H5OH(g) △H1=-a kJ•mol−1
②2CH3OH(g) = CH3OCH3(g) +H2O(g) △H2=-b kJ•mol−1
③C2H5OH(g) = CH3OCH3(g) △H3=+c kJ•mol−1
请写出乙烯和水蒸气化合生成甲醇气体的热化学方程式:
(2)若在体积为的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2模拟工业合成甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),二氧化碳的平衡转化率和温度的关系如下图A曲线所示。
① 下列有关说法正确的是
A.该反应为放热反应
B.B平衡曲线相对于A平衡曲线改变的条件为减小了容器的体积
C.当v正(CO2)=3 v逆(H2),该反应达到平衡状态
D.容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变,均可以说明该反应达到平衡状态
② 计算a点该反应的化学平衡常数K=
(3)若在T2℃、10 MPa条件下,往一密闭容器通入CO和H2合成甲醇[其中n(CO):n(H2)=1:2],其反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。
①T1
②在其他条件不变的情况下,测得T1℃时压强的变化曲线如图所示,则C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系:vC(正)
③图中B点的压强平衡常数Kp=
(1)汽车尾气是雾霾形成的原因之一、研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成,可采用氧化还原法脱硝:
根据图示判断提高脱硝效率的最佳条件是
(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH>0在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的物质的量浓度如下:
①根据图表数据分析不T1℃时,该反应在0~20min的平均反应速率
②30min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是
A.通入一定量的CO2
B.加入合适的催化剂
C.适当缩小容器的体积
D.通入一定量的NO
E.加入一定量的活性炭
F.适当升高温度
(1)已知在一定温度下进行的化学反应,反应所释放或吸收的能量称为该温度下的反应热。反应热用符号△H表示;△H =反应物断键吸收总能量-生成物成键放出总能量,若△H<0为放热反应,△H>0为吸热反应。如H2和O2反应:放热,且断开1 mol H-H键、1mol O=O键、1 molO-H键需吸收的能量分别为、、,可推知△H数值,则反应中能量变化为。对工业合成氨的反应如下:,已知断裂1 mol N2中的共价键吸收的能量为947 kJ,断裂1 mol H2中的共价键吸收的能量为436 kJ,形成1 mol N-H键放出的能量为391 kJ,则由N2(g)和H2 (g)生成1 mol NH3(g)的能量变化为
(2)反应在三种不同条件下进行,N2、N2的起始浓度为0,反应物NH3的浓度(mol/L)随时间(min)的变化情况如下表所示。
实验序号 | 时间浓度温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
① | 400℃ | 1.0 | 0.80 | 0.67 | 0.57 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
② | 400℃ | 1.0 | 0.60 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
③ | 500℃ | 1.0 | 0.40 | 0.25 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
a.NH3的正反应速率等于逆反应速率 b.混合气体的密度不变
c.混合气体的压强不变 d.c(NH3)=c(H2)
(3)某温度下,在体积为3 L的容器中,A、B、C三种气体物质物质的量随着时间变化的关系如图所示,则①该反应的化学方程式为
(4)氢气是未来最理想的能源。科学家最近研制出利用太阳能产生激光,并在二氧化钛(TiO2)表面作用下使海水分解得到氢气的新技术:,制得的氢气可用于制作燃料电池。试回答下列问题:
①某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,A极上发生的电极反应为,则A极是电池的
②一种人工合成汽油的方法是先将煤制成CO和H2,然后在一定条件下将CO与H2转化为碳原子数为5~8的烷烃(人工合成汽油)。若以CnH2n+2表示人工合成汽油的成分,请写出用CO与H2制取CnH2n+2的化学方程式
(1)为比较、对分解的催化效果,某实验小组同学设计了如图所示的实验。通过观察
实验序号 | 草酸溶液 | 酸性高锰酸钾溶液 |
① | 、20mL | 、30mL |
② | 、20mL | 、30mL |
(3)工业制硫酸的反应之一为,在2L恒温恒容密闭容器中投入2mol和1mol在一定条件下充分反应,下图是和随时间的变化曲线。①前25min的平均反应速率为
(2)A点的
(1)微生物作用下,废水中的可转化为,该反应分两步反应:
Ⅰ:
Ⅱ:
则低浓度氨氮废水中的氧化生成的热化学方程式为
(2)在容积固定的密闭容器中,通入一定量的,发生反应,随温度升高,混合气体的颜色变深。
①温度T时反应达平衡,混合气体平衡总压强为,气体的平衡转化率为75%,则反应的平衡常数
②温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向
(1)则反应
(2)利用反应合成甲醇。T℃时向固定容积的密闭容器中充入CO、H2,反应到t时刻测得各组分的浓度如下:
物质 | ||||
浓度 | 0.60 | 0.40 | 1.20 | 1.20 |
(3)向1L的恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入一定量CO和,在催化剂的作用下合成甲醇,测得平衡时混合物中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图甲所示。(已知时最初充入1mol CO。)
①下列说法正确的是
A.该反应的
B.反应速率:
C.A、B、C的平衡常数大小:
D.在压强为下,反应经过5min达到B点的平衡状态,则
②D点时反应的平衡常数K=
(4)T℃时向恒容密闭容器中充入和,发生反应,在使用不同催化剂时,相同时间内测得的转化率随温度的变化如下图所示:
①c点转化率比a点低的原因是
②下列措施有利于提高转化为的平衡转化率的有
A.恒容条件下充入稀有气体He
B.在达到平衡后的体系中移出部分甲醇
C.保持反应容器的体积不变,平衡时再按照原投料比投入一定量的原料
D.选择催化效率更高的催化剂
③维持温度足够长时间,则的转化率
(1)热分解法制氢。某温度,H2O(g) H2(g)+1/2O2(g)。该反应平衡常数表达式K=
(2)热化学循环制氢。制备H2的反应步骤如下:
①Br2(g) + CaO(s) = CaBr2(s) + 1/2O2(g) ΔH=-73 kJ·mol-1
②3FeBr2(s) + 4H2O(g) = Fe3O4(s) + 6HBr(g) + H2(g) ΔH=+384 kJ·mol-1
③CaBr2(s) + H2O (g) = CaO(s) + 2HBr(g) ΔH=+212 kJ·mol-1
④Fe3O4(s)+8 HBr(g) = Br2(g) + 3FeBr2(s) + 4H2O(g) ΔH=-274 kJ·mol-1
则 H2O(g) H2(g)+1/2O2(g) ΔH =
(3)光电化学分解制氢,钛酸锶光电极:4OH--4e- O2+2H2O,则铂电极的电极反应为
(4)水煤气法制氢。CO(g) + H2O(g) CO2(g)+ H2(g) ΔH <0,在850℃时,K=1。
① 若升高温度到950℃时,达到平衡时K
② 850℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2,若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是
(5)甲烷制氢。将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O (g)通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应:CH4(g) + H2O (g)=CO (g) + 3H2(g)。测得达到平衡所需的时间为5 min,CH4的平衡转化率为50%,则用H2表示该反应的平均反应速率为
(6)LiBH4具有非常高的储氢能力,分解时生成氢化锂和两种非金属单质。该反应的化学方程式为
化学反应 | 平衡常数 | 温度/K | ||
770 | 970 | 1070 | ||
①2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g) ΔH1 | K1 | 2.5 | 0.5 | 0.2 |
②H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g) ΔH2 | K2 | 1.2 | 1.7 | 2.5 |
③CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3 | K3 | m | n | q |
(1)根据表格中K2的数据可知,ΔH2
(2)m=
(3)T1K下,将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),测得H2的物质的量浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题:
①T1=
②生产中,欲提高CH3OH的平衡产率可采取的措施有
③下列叙述能说明该反应达到平衡的是
a.容器内压强不再改变
b.容器内气体的密度不再改变
c.容器内气体的平均摩尔质量不再改变
d.容器内各物质的物质的量相等
(4)用电解法可将CO2转化为多种原料,原理如图。
若铜电极上只产生C2H4和CO气体,写出产生C2H4的电极反应式
(1)写出图1中岩溶的化学方程式:
(2)CO2是引起温室效应的主要物质,可用于生产甲醇。在恒容的密闭容器中,通入1molCO2和1.5molH2,发生的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,测得CO2的转化率随温度和压强的变化如图2。
①X代表的物理量是
②Y1
③保持温度不变,反应达到平衡后,测得气体压强p为起始压强p0的0.8倍,则反应平衡常数KP=
(3)已知常温下,H2CO3的电离平衡常数:K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11,则CO+H2OHCO+OH-的平衡常数K=
时间(s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
n(NO2)/mol | 0.40 | n1 | 0.26 | n3 | n4 |
n(N2O4)/mol | 0.00 | 0.05 | n2 | 0.08 | 0.08 |
⑴在上述条件下,从反应开始直至20 s时,二氧化氮的平均反应速率为
⑵此条件下该反应的化学平衡常数的值约为
⑶若达到平衡后,降低温度,气体颜色会变浅,则该反应的平衡常数将
⑷若在相同情况下最初向该容器中充入的是N2O4气体,要达到初始数据表中同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是
⑸计算⑷中条件下达到平衡后N2O4的转化率