甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用或来生产燃料甲醇。
(1)已知:
则与合成气态甲醇的热化学方程式为___________ 。
(2)制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
①反应的平衡常数___________ (用、表示),500℃时___________ 。
②500℃时,测得反应III在某时刻、、、的浓度()分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时___________ (填“>”、“=”或“<”)。
③500℃时,2L密闭容器中投入amol、bmol发生反应I,测得平街时、的浓度()分别为0.2、0.1则:___________ ,平衡时的转化率为___________ 。若向平衡后的容器中再投入anol、bmol,达平衡后,的体积分数与原平衡相比___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)某科研小组在500℃、作催化剂的条件下依据反应I合成甲醇,研究了分别为、时的转化率变化情况,如图所示:
则图中表示的变化曲线为___________ (填“曲线a”或“曲线b”),原因是___________ 。
(1)已知:
则与合成气态甲醇的热化学方程式为
(2)制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应 | 平衡常数 | 温度/℃ | |
500 | 800 | ||
I. | 2.5 | 0.15 | |
II. | 1.0 | 2.50 | |
III. |
②500℃时,测得反应III在某时刻、、、的浓度()分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时
③500℃时,2L密闭容器中投入amol、bmol发生反应I,测得平街时、的浓度()分别为0.2、0.1则:
(3)某科研小组在500℃、作催化剂的条件下依据反应I合成甲醇,研究了分别为、时的转化率变化情况,如图所示:
则图中表示的变化曲线为
更新时间:2021-12-01 21:33:58
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【推荐1】NO、NO2是大气污染物,但只要合理利用也是重要的资源。
(1)NH3还原法可将NO2还原为N2进行脱除。
已知:①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H1=-1530 kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+180 kJ·mol-1
写出NH3还原NO的热化学方程式:_________________________________________ 。
(2)亚硝酰氯(ClNO)是合成有机物的中间体。将一定量的NO与Cl2充入一密闭容器中,发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H<0。平衡后,改变外界条件X,实验测得NO的转化率a(NO)随X的变化如图所示,则条件X可能是________ (填字母)。
a.温度 b.压强 c. d.与催化剂的接触面积
(3)在密闭容器中充入4 mol CO和5 mol NO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H1=-746.5 kJ·mol-1,图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系曲线图。
①温度:T1_______ (填“<”或“>”)T2。
②若反应在D点达到平衡,此时对反应进行升温且同时扩大容器体积使平衡压强减小,重新达到平衡,则D点应向图中A~G点中的_______ 点移动。
③某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。温度低于200℃时,图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为____________ ;a点_______ (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,说明其理由:___________________________________ 。
(4)以连二硫酸根(S2O42-)为媒介,使用间接电化学法处理燃煤烟气中的NO,装置如图4所示:
①阴极区的电极反应式为______________________________________ 。
②NO被吸收转化后的主要产物为NH4+,若通电时电路中转移了0.3 mol e-,则此通电过程中理论上被吸收的NO在标准状况下的体积为____________ mL。
(1)NH3还原法可将NO2还原为N2进行脱除。
已知:①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H1=-1530 kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+180 kJ·mol-1
写出NH3还原NO的热化学方程式:
(2)亚硝酰氯(ClNO)是合成有机物的中间体。将一定量的NO与Cl2充入一密闭容器中,发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H<0。平衡后,改变外界条件X,实验测得NO的转化率a(NO)随X的变化如图所示,则条件X可能是
a.温度 b.压强 c. d.与催化剂的接触面积
(3)在密闭容器中充入4 mol CO和5 mol NO,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H1=-746.5 kJ·mol-1,图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系曲线图。
①温度:T1
②若反应在D点达到平衡,此时对反应进行升温且同时扩大容器体积使平衡压强减小,重新达到平衡,则D点应向图中A~G点中的
③某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。温度低于200℃时,图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为
(4)以连二硫酸根(S2O42-)为媒介,使用间接电化学法处理燃煤烟气中的NO,装置如图4所示:
①阴极区的电极反应式为
②NO被吸收转化后的主要产物为NH4+,若通电时电路中转移了0.3 mol e-,则此通电过程中理论上被吸收的NO在标准状况下的体积为
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【推荐2】氮氧化物在含能材料、医药等方面有着广泛应用。请回答:
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g);△H>0
下面表1、表2为反应在T1、T2温度下不同时刻的部分实验数据:
下列描述正确的是___________ 。
A. T1温度下在500s时,反应未达到平衡,且v正大于v逆
B.T2大于T1
C.当容器中的压强不再变化时说明该反应达到平衡状态
D.平衡时,v正=v逆=0
(2)在N2O4与NO2之间存在反应:N2O4(g)2NO2(g)。将1 mol N2O4放入1 L恒容密闭容器中,测得其平衡转化率α(N2O4)随温度变化如图所示。
①337.5K时,反应平衡常数K=___________ 。
②已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H= -196.6 kJ/mol
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H= -113.0 kJ/mol
则反应NO2(g)+ SO2(g)=SO3(g)+ NO(g)的△H=___________ kJ/mol。
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g);△H>0
下面表1、表2为反应在T1、T2温度下不同时刻的部分实验数据:
t/s | 0 | 500 | 1000 |
c(N2O5)/mol·L-1 | 5.00 | 3.52 | 2.40 |
c(NO2)/mol·L-1 | 0 | 2.96 | a |
t/s | 0 | 500 | 1000 |
c(N2O5)/mol·L-1 | 5.00 | b1 | 2.40 |
c(NO2)/mol·L-1 | 0 | b2 | 4.80 |
下列描述正确的是
A. T1温度下在500s时,反应未达到平衡,且v正大于v逆
B.T2大于T1
C.当容器中的压强不再变化时说明该反应达到平衡状态
D.平衡时,v正=v逆=0
(2)在N2O4与NO2之间存在反应:N2O4(g)2NO2(g)。将1 mol N2O4放入1 L恒容密闭容器中,测得其平衡转化率α(N2O4)随温度变化如图所示。
①337.5K时,反应平衡常数K=
②已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H= -196.6 kJ/mol
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H= -113.0 kJ/mol
则反应NO2(g)+ SO2(g)=SO3(g)+ NO(g)的△H=
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【推荐3】近年来,全球丙烯需求快速增长,研究丙烷制丙烯有着重要的意义。相关反应有:
I.C3H8在无氧条件下直接脱氢:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H1=+124kJ•mol-1
II.逆水煤气变换:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
III.CO2氧化C3H8脱氢制取丙烯:C3H8(g)+CO2(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O(g) △H3
已知:CO和H2的燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1、-285.8kJ•mol-1;
H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1
(1)反应II的△H2=______ 。
(2)下列说法正确的是______ 。
(3)对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作Kp,如p(B)=p•x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。在不同压强下(0.1MPa、0.01MPa),反应I中丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图(a)所示,请计算556℃反应I的平衡常数Kp=______ 。(4)反应I须在高温下进行,但温度过高易发生副反应导致丙烯选择性降低,且高温将加剧催化剂表面积炭使催化剂迅速失活。工业上常用CO2氧化C3H8脱氢制取丙烯,请说明原因:______ 。
(5)研究表明,二氧化碳氧化丙烷脱氢制取丙烯可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图(b)所示。该工艺可有效维持催化剂活性,请结合方程式说明原因:______ 。
I.C3H8在无氧条件下直接脱氢:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H1=+124kJ•mol-1
II.逆水煤气变换:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
III.CO2氧化C3H8脱氢制取丙烯:C3H8(g)+CO2(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O(g) △H3
已知:CO和H2的燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1、-285.8kJ•mol-1;
H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1
(1)反应II的△H2=
(2)下列说法正确的是
A.升高温度反应I的平衡常数增大 |
B.选择合适的催化剂可提高丙烷平衡转化率 |
C.若反应II能自发,则△S<0 |
D.恒温恒压下,通入水蒸气有利于提高丙烷转化率 |
(5)研究表明,二氧化碳氧化丙烷脱氢制取丙烯可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图(b)所示。该工艺可有效维持催化剂活性,请结合方程式说明原因:
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【推荐1】苯乙烯是重要的有机合成单体,工业上常用乙苯为原料合成。
(1)以CO2和乙苯为原料合成苯乙烯,其过程有“途径1”和“途径2”的两种推测如图1所示。
则K3=_______ (用含 K1、K2的代数式表示)
(2)已知主反应I: CO2(g) +(g)(g)+CO(g)+H2O(g) △H3
副反应II: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H4
向刚性密闭容器中充入10molCO2和10mol乙苯,在不同温度下测得平衡时各物质的体积分数如图2,则△H3_______ 0 (填“>”、“<”或“=”, 下同),相同温度下CO2转化率_______ 乙苯转化率,且温度越高,二者相差越大,可判断△H4_______ 0。
(3)某研究团队找到乙苯直接脱氢的高效催化剂,反应原理如下: (g) (g)+ H2(g) △H5
①已知部分化学键键能数据如表所示:
则△H5=_______ 。
②工业上,在恒压设备中进行该反应时,常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气,请用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因:_______ 。
③T1℃、100kpa 下,若起始投料=5,平衡时乙苯转化率为60%, 则该温度下,反应的平衡常数Kp =_______ kpa。(Kp 为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(1)以CO2和乙苯为原料合成苯乙烯,其过程有“途径1”和“途径2”的两种推测如图1所示。
则K3=
(2)已知主反应I: CO2(g) +(g)(g)+CO(g)+H2O(g) △H3
副反应II: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H4
向刚性密闭容器中充入10molCO2和10mol乙苯,在不同温度下测得平衡时各物质的体积分数如图2,则△H3
(3)某研究团队找到乙苯直接脱氢的高效催化剂,反应原理如下: (g) (g)+ H2(g) △H5
①已知部分化学键键能数据如表所示:
共价键 | C-C | C-H | C=C | H-H |
键能(kJ/mol) | 347.7 | 413.4 | 615 | 436 |
②工业上,在恒压设备中进行该反应时,常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气,请用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因:
③T1℃、100kpa 下,若起始投料=5,平衡时乙苯转化率为60%, 则该温度下,反应的平衡常数Kp =
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解题方法
【推荐2】汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:
(1)已知:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=﹣746.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)2CO(g) △H=﹣221 kJ/mol
C(s)+O2(g)CO2(g) △H=﹣393.5 kJ/mol
则N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=____________ kJ/mol
(2)T℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表:
则C2较合理的数值为_________ (填字母标号)
A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.85
(3)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:H2O(g)+CO2(g) CO2(g)+H2(g)得到如下三组数据:
若a=2,b=1,则c=____ ,三组实验对应平衡常数的关系K(i)_____ K(ii) _____ K(iii)(填“>”、“<”或“=”)。
(4)控制反应条件,CO和H2可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:
①合成二甲醚的最佳氢碳比为__________ 。
②甲醇使用不当会导致污染,可用电解法消除这种污染。其原理是电解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,将Co2+氧化为Co3+,Co3+再将CH3OH氧化成CO2,Co3+氧化CH3OH的离子方程式为________________ 。
(1)已知:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=﹣746.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)2CO(g) △H=﹣221 kJ/mol
C(s)+O2(g)CO2(g) △H=﹣393.5 kJ/mol
则N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=
(2)T℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/10-4mol/L | 10.0 | 4.50 | C1 | 1.50 | 1.00 | 1.00 |
c(CO)/10-3mol/L | 3.60 | 3.05 | C2 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.85
(3)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:H2O(g)+CO2(g) CO2(g)+H2(g)得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | CO | H2 | |||
i | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
ii | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
iii | 900 | a | b | C | d | 1 |
(4)控制反应条件,CO和H2可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:
①合成二甲醚的最佳氢碳比为
②甲醇使用不当会导致污染,可用电解法消除这种污染。其原理是电解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,将Co2+氧化为Co3+,Co3+再将CH3OH氧化成CO2,Co3+氧化CH3OH的离子方程式为
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解题方法
【推荐3】实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,回答下列问题:
(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为:K=,它所对应的化学反应为:__________________ 。
(2)已知在一定温度下,
①C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH1=a kJ/mol 平衡常数K1;
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH2=b kJ/mol 平衡常数K2;
③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH3 平衡常数K3。
则K1、K2、K3之间的关系是________ ,ΔH3=__________________ (用含a、b的代数式表示)。
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如表所示:
该反应的正反应方向是______ 反应(填“吸热”或“放热”),若在500 ℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为________ 。
(4)高炉炼铁产生的废气中的可进行回收,使其在一定条件下和反应制备甲醇: 。请回答下列问题;
①若在温度和容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡时的有关数据如下表:
则下列关系正确的是__________ 。
a. b. c. d.
e.该反应若生成1 ,则放出(热量
②若在一体积可变的密闭容器中充入1 、2 和1 ,达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向__________ (填“正”或“逆”)反应方向移动。
(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为:K=,它所对应的化学反应为:
(2)已知在一定温度下,
①C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH1=a kJ/mol 平衡常数K1;
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH2=b kJ/mol 平衡常数K2;
③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH3 平衡常数K3。
则K1、K2、K3之间的关系是
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如表所示:
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
(4)高炉炼铁产生的废气中的可进行回收,使其在一定条件下和反应制备甲醇: 。请回答下列问题;
①若在温度和容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡时的有关数据如下表:
容器 | 反应物投入的量 | 反应物的转化率 | 的浓度 | 能量变化(、、均大于0) |
甲 | 1 和2 | 放出 热量 | ||
乙 | 1 | 放出 热量 | ||
丙 | 2 和4 | 放出 热量 |
a. b. c. d.
e.该反应若生成1 ,则放出(热量
②若在一体积可变的密闭容器中充入1 、2 和1 ,达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向
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【推荐1】随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
(1)方法1:以CO2和NH3为原料合成尿素 2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H=-87 kJ∙mol-1。研究发现,合成尿素反应分两步完成。
第1步:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) ∆H1=-159.47kJ∙mol-1
第2步:……
①第2步反应的热化学反应方程式为____________________________________ 。
②一定条件下的恒容容器中,充入1.5mol NH3和1mol CO2,平衡时CO2的转化率为50%,则平衡时n(NH3):n(CO2)=____________ ,已知第2步反应的Kp=mkPa,测得平衡时容器内总压为3 mkPa,则反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)的平衡常数Kp=___________ 。
③若要提高NH3平衡转化率,可采取的措施有_________________________ (任写一条)。
(2)方法2:电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示:
阴极电极反应式为___ ,该装置中使用的是___________ (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(1)方法1:以CO2和NH3为原料合成尿素 2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H=-87 kJ∙mol-1。研究发现,合成尿素反应分两步完成。
第1步:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) ∆H1=-159.47kJ∙mol-1
第2步:……
①第2步反应的热化学反应方程式为
②一定条件下的恒容容器中,充入1.5mol NH3和1mol CO2,平衡时CO2的转化率为50%,则平衡时n(NH3):n(CO2)=
③若要提高NH3平衡转化率,可采取的措施有
(2)方法2:电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示:
阴极电极反应式为
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解题方法
【推荐2】Ⅰ.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
(1)已知反应Ⅱ:
它由两步反应组成:ⅰ.
ⅱ.分解。
则分解的热化学方程式为_______ 。
(2)、X可分别代表压强或温度其中之一、如图表示L一定时,反应ⅱ中的质量分数随X的变化关系。
①X代表的物理量是_______ 。
②判断的大小关系:_______ ,并简述理由:_______ 。
Ⅱ.已知反应的平衡常数和温度的关系如下:
回答下列问题:
(3)该反应的平衡常数表达式_______ ,_______ 0(填“<”“>”“=”);
(4)时,向一个的密闭容器中充入的A和的B,如反应初始内A的平均反应速率,则时_______ ,C的物质的量为_______ ;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为_______ ;
(5)时反应的平衡常数的值为_______ 。
(1)已知反应Ⅱ:
它由两步反应组成:ⅰ.
ⅱ.分解。
则分解的热化学方程式为
(2)、X可分别代表压强或温度其中之一、如图表示L一定时,反应ⅱ中的质量分数随X的变化关系。
①X代表的物理量是
②判断的大小关系:
Ⅱ.已知反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
平衡常数 | 1.7 | 1.1 | 1.0 | 0.6 | 0.4 |
回答下列问题:
(3)该反应的平衡常数表达式
(4)时,向一个的密闭容器中充入的A和的B,如反应初始内A的平均反应速率,则时
(5)时反应的平衡常数的值为
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(0.65)
【推荐3】氮有多种氢化物,其中NH3和N2H4用途最为广泛;
(1)一定条件下,在3 L密闭容器中充入4 mol N2和9 mol H2合成氨。温度为T1时,平衡时NH3的物质的量为2.4 mol,温度为T2时,平衡时NH3的物质的量为2.0mol;
已知:破坏1 molN2(g)和3 molH2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2molNH3(g)中的化学键消耗的能量。
①则T1____________ T2(填“>”、“<”或“=”);
②在T2 下,经过10min反应达到化学平衡状态,则0~10min内H2的平均反应速率v(H2)=__________ ,平衡时N2的转化率α(N2)=__________ ,平衡后若再增大氢气浓度,该反应的平衡常数__________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,产物无污染,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时,负极的电极反应式是__________________________ ;正极附近溶液的pH________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)发射神舟飞船的长征火箭用肼(N2H4,气态)为燃料,为了提高肼(N2H4)燃烧过程中释放的能量,常用NO2作氧化剂代替O2,这两者反应生成N2和水蒸气。已知:①N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH1=+67.7kJ·mol-1 ②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1,写出肼和NO2完全反应的热化学方程式:______________________________ 。
(1)一定条件下,在3 L密闭容器中充入4 mol N2和9 mol H2合成氨。温度为T1时,平衡时NH3的物质的量为2.4 mol,温度为T2时,平衡时NH3的物质的量为2.0mol;
已知:破坏1 molN2(g)和3 molH2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2molNH3(g)中的化学键消耗的能量。
①则T1
②在T2 下,经过10min反应达到化学平衡状态,则0~10min内H2的平均反应速率v(H2)=
(2)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,产物无污染,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时,负极的电极反应式是
(3)发射神舟飞船的长征火箭用肼(N2H4,气态)为燃料,为了提高肼(N2H4)燃烧过程中释放的能量,常用NO2作氧化剂代替O2,这两者反应生成N2和水蒸气。已知:①N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH1=+67.7kJ·mol-1 ②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1,写出肼和NO2完全反应的热化学方程式:
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐1】回答下列问题:
(1)“制氢”“储氢”“用氢”一直都是能源研究的热点。工业上制取H2有多种方法,如:
①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=+131.5kJ•mol-1
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+206.2kJ•mol-1
③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H3=+247.4kJ•mol-1
④2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H4=+483.6kJ•mol-1
由上述可知:CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为___ 。
(2)在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) △H=-11kJ•mol-1。如图表示不同温度T1、T2下平衡时HI(g)的体积分数随起始n(H2):n(I2)的变化关系。
①反应温度:T1___ T2(填“>”“<”或“=”),A点对应的n(H2):n(I2)=___ 。
②维持B点温度和起始n(H2):n(I2)不变,欲加快该化学反应速率,则可采取的措施有___ (任写一种措施)。
(3)科学家研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g),在100kPa和730K时,向密闭容器中投入HI,气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t的关系如表:
①40min时,HI的转化率为___ ,根据上述实验结果,温度为730K时该反应的压强平衡常数Kp=___ 。(结果保留2位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,p分=p总×物质的量分数)。
②上述反应中,反应速率v=v正-v逆=k正x2(HI)-k逆x(H2)•x(I2),k正、k逆逆分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数。计算20min时,=___ (结果保留2位有效数字)。
(1)“制氢”“储氢”“用氢”一直都是能源研究的热点。工业上制取H2有多种方法,如:
①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=+131.5kJ•mol-1
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+206.2kJ•mol-1
③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H3=+247.4kJ•mol-1
④2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H4=+483.6kJ•mol-1
由上述可知:CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为
(2)在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) △H=-11kJ•mol-1。如图表示不同温度T1、T2下平衡时HI(g)的体积分数随起始n(H2):n(I2)的变化关系。
①反应温度:T1
②维持B点温度和起始n(H2):n(I2)不变,欲加快该化学反应速率,则可采取的措施有
(3)科学家研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g),在100kPa和730K时,向密闭容器中投入HI,气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t的关系如表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 100 | 120 |
x(H2) | 0 | 0.05 | 0.08 | 0.09 | 0.10 | 0.10 |
②上述反应中,反应速率v=v正-v逆=k正x2(HI)-k逆x(H2)•x(I2),k正、k逆逆分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数。计算20min时,=
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【推荐2】C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
Ⅰ.(1)CO2的重整用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。
已知:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205kJ/mol
则CO2重整的热化学方程式为___ 。
(2)T℃时,在容积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO2发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应达到平衡时CH3OH的体积分数与的关系如图所示:
①当起始=2时,经过5min达到平衡,CO的转化率为40%,则0~5min内平均反应速率v(H2)=___ 。若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,达到新平衡时H的转化率将___ (填“增大”“减小”或“不变”)。
②当起始=3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的___ 点(选填“D”、“E”或“F”)。
Ⅱ.活性炭可用于处理汽车尾气中的NO。
在2L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表:
(3)结合上表的数据,写出NO与活性炭反应的化学方程式___ ,该反应的正反应为___ (填“吸热”或“放热”)反应。
(4)200℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.1000molNO,再次平衡后NO的体积分数将___ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
Ⅲ.近期,有科学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢方案。其基本工作原理如图所示:
(5)在该电化学装置中,Pt电极做___ 极;BiVO4电极上的反应式为___ 。
Ⅰ.(1)CO2的重整用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。
已知:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205kJ/mol
则CO2重整的热化学方程式为
(2)T℃时,在容积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO2发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应达到平衡时CH3OH的体积分数与的关系如图所示:
①当起始=2时,经过5min达到平衡,CO的转化率为40%,则0~5min内平均反应速率v(H2)=
②当起始=3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的
Ⅱ.活性炭可用于处理汽车尾气中的NO。
在2L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表:
固体活性炭/mol | NO/mol | A/mol | B/mol | |
200℃ | 2.000 | 0.0400 | 0.0300 | 0.0300 |
335℃ | 2.005 | 0.0500 | 0.0250 | 0.0250 |
(3)结合上表的数据,写出NO与活性炭反应的化学方程式
(4)200℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.1000molNO,再次平衡后NO的体积分数将
Ⅲ.近期,有科学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢方案。其基本工作原理如图所示:
(5)在该电化学装置中,Pt电极做
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【推荐3】已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),某温度下,向体积固定的1L密闭容器中充入1mol N2(g)和3mol H2(g),测得不同时刻反应前后的压强关系如下表所示:
(1)0~15min内,用H2表示的平均反应速率为v(H2) =___________________ mol·L-1·min-1。
(2)达到平衡时N2的转化率为________ ,该温度下的平衡常数为___________ (保留两位小数)。
(3)已知该反应为放热反应,下图为不同条件下反应速率随时间的变化情况(每次仅改变一个条件):a时改变的条件可能是____________ ;b时改变的条件可能是_______________ 。
(4)一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡后要提高H2的转化率,可以采取的措施有( )
A.低温低压 B.加入催化剂 C.增加N2的浓度 D.增加H2的浓度 E.分离出NH3
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
压强比值P后/P前 | 0.98 | 0.88 | 0.80 | 0.75 | 0.75 | 0.75 |
(1)0~15min内,用H2表示的平均反应速率为v(H2) =
(2)达到平衡时N2的转化率为
(3)已知该反应为放热反应,下图为不同条件下反应速率随时间的变化情况(每次仅改变一个条件):a时改变的条件可能是
(4)一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡后要提高H2的转化率,可以采取的措施有
A.低温低压 B.加入催化剂 C.增加N2的浓度 D.增加H2的浓度 E.分离出NH3
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