“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)科学家们经过探索实践,建立了如图所示的CO2新循环体系:
根据上图分析,下列相关说法错误的是___________
(2)研究证明,CO2可作为合成甲烷的原料,已知:
①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1
②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1
③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式:___________ 。
(3)工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。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)=___________ ,平衡时CO2的转化率为___________ ,平衡时甲醇的体积分数=___________ 。
②下列措施可以增大CO2平衡转化率的是___________ 。
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.扩大容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
③一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470K时,图中P点___________ (填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后,甲醇产率下降的原因是___________ 。
(4)碳排放是影响气候变化的重要因素之一、最近,科学家开发出一种新系统,“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,生成电能和氢气,其工作原理如图所示。
①系统工作时,有机电解液___________ (填“能”或“不能”)用含水·电解液替换。
②写出二氧化碳生成氢气的电极反应式___________ 。
(1)科学家们经过探索实践,建立了如图所示的CO2新循环体系:
根据上图分析,下列相关说法错误的是___________
A.化学变化中质量和能量都是守恒的 |
B.CO2和H2生成甲烷的反应中原子利用率为100% |
C.将CO2还原为甲醇能有效促进“碳中和” |
D.无机物和有机物可以相互转化 |
①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1
②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1
③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式:
(3)工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。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下列措施可以增大CO2平衡转化率的是
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.扩大容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
③一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470K时,图中P点
(4)碳排放是影响气候变化的重要因素之一、最近,科学家开发出一种新系统,“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,生成电能和氢气,其工作原理如图所示。
①系统工作时,有机电解液
②写出二氧化碳生成氢气的电极反应式
更新时间:2021-11-08 21:40:32
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【推荐1】氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是______________ 。
②已知反应器中还存在如下反应:
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH3
……
iii为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用__________ 反应的ΔH。
③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是________________ (选填字母序号)。
a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成
④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率_______ (填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:____________________________ 。
(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接_______________ 。
产生H2的电极反应式是_______________ 。
②改变开关连接方式,可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:________________________ 。
(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是
②已知反应器中还存在如下反应:
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH3
……
iii为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用
③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是
a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成
④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率
(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接
产生H2的电极反应式是
②改变开关连接方式,可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:
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【推荐2】清洁能源的开发、废水的处理都能体现化学学科的应用价值。
Ⅰ. 工业上可利用CO2来制备清洁燃料甲醇,有关化学反应如下:
反应A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.6kJ·mol-1
反应B:CO2(g)+H2⇌H2O(g)+CO(g) △H2=+41kJ·mol-1
⑴ 写出用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)反应的热化学方程式:__________________ 。
⑵ 反应A可自发进行的温度条件是________ (填“低温”或“高温”) 。
⑶ 写出两个有利于提高反应A中甲醇平衡产率的条件___________ 。
⑷ 在Cu-ZnO/ZrO2催化下,CO2和H2混和气体,体积比1∶3,总物质的量amol进行反应,测得CO2转化率、CH3OH和CO选择性随温度、压强变化情况分别如图所示(选择性:转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)。______ 。
A. 温度 B. 压强 C. 催化剂
② 如图中M点温度为250℃,CO2的平衡转化率为25%,该温度下反应B的平衡常数为________________ (用分数表示)。
Ⅱ.实验室模拟“间接电化学氧化法”处理氨氮废水中NH4+的装置如图所示。以硫酸铵和去离子水配制成初始的模拟废水,并以NaCl调节溶液中氯离子浓度,阳极产物将氨氮废水中的NH4+氧化成空气中的主要成分。__________________________________ 。
⑹ 除去NH4+的离子反应方程式为________________________________________ 。
Ⅰ. 工业上可利用CO2来制备清洁燃料甲醇,有关化学反应如下:
反应A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.6kJ·mol-1
反应B:CO2(g)+H2⇌H2O(g)+CO(g) △H2=+41kJ·mol-1
⑴ 写出用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)反应的热化学方程式:
⑵ 反应A可自发进行的温度条件是
⑶ 写出两个有利于提高反应A中甲醇平衡产率的条件
⑷ 在Cu-ZnO/ZrO2催化下,CO2和H2混和气体,体积比1∶3,总物质的量amol进行反应,测得CO2转化率、CH3OH和CO选择性随温度、压强变化情况分别如图所示(选择性:转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)。
① 由上图可知,影响产物选择性的外界条件是
A. 温度 B. 压强 C. 催化剂
② 如图中M点温度为250℃,CO2的平衡转化率为25%,该温度下反应B的平衡常数为
Ⅱ.实验室模拟“间接电化学氧化法”处理氨氮废水中NH4+的装置如图所示。以硫酸铵和去离子水配制成初始的模拟废水,并以NaCl调节溶液中氯离子浓度,阳极产物将氨氮废水中的NH4+氧化成空气中的主要成分。
⑸ 阳极反应式为
⑹ 除去NH4+的离子反应方程式为
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【推荐3】I.研究发现,氮氧化物和硫氧化物是雾霾的主要成分。回答下列问题:
(1)有下列反应:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5 kJ/mol
③2C(s)+O(g)=2CO(g) △H3=-221.0 kJ/mol
已知某反应的平衡常数表达式为K= ,请写出此反应的热化学方程式:_________________ 。
(2)往1L恒容密闭容器中充入一定量的NO2,在三种不同条件下发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g),实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)。
①下列说法正确的是___________ (填正确选项的序号)
A.实验2容器内压强比实验1的小
B.由实验2和实验3可判断该反应是放热反应
C.实验1比实验3的平衡常数大
D.实验2使用了比实验1效率更高的催化剂
E.在0→10min内实验2的反应速率υ(O2)=0.015mol/(L·min)
②不能判断反应已达到化学平衡状态的是___________ (填正确选项的序号)
A.容器内的气体压强不变 B.2υ正(NO2)=υ逆(O2)
C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.NO2和NO的浓度比保持不变
③已知容器内的起始压强为 P0kPa,在800℃温度下该反应的平衡常数Kp=___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。在该温度下达到平衡后,再向容器中加入NO2和NO各2mol,平衡将___________ (填“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”或“不移动”)。
(3)为了减少雾霾中的SO2,工业尾气中SO2可用饱和Na2SO3溶液吸收,该反应的化学方程式为___________ ;25℃时,若用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当恰好完全反应时,溶液的pH___________ 7(填“大于”或“小于”或“等于”),溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________ (已知:常温下H2SO3的电离常数Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8)。
(1)有下列反应:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5 kJ/mol
③2C(s)+O(g)=2CO(g) △H3=-221.0 kJ/mol
已知某反应的平衡常数表达式为K= ,请写出此反应的热化学方程式:
(2)往1L恒容密闭容器中充入一定量的NO2,在三种不同条件下发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g),实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)。
①下列说法正确的是
A.实验2容器内压强比实验1的小
B.由实验2和实验3可判断该反应是放热反应
C.实验1比实验3的平衡常数大
D.实验2使用了比实验1效率更高的催化剂
E.在0→10min内实验2的反应速率υ(O2)=0.015mol/(L·min)
②不能判断反应已达到化学平衡状态的是
A.容器内的气体压强不变 B.2υ正(NO2)=υ逆(O2)
C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.NO2和NO的浓度比保持不变
③已知容器内的起始压强为 P0kPa,在800℃温度下该反应的平衡常数Kp=
(3)为了减少雾霾中的SO2,工业尾气中SO2可用饱和Na2SO3溶液吸收,该反应的化学方程式为
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解题方法
【推荐1】研究NOx、COx的消除和再利用对改善生态环境、构建生态文明具有重要的意义。
Ⅰ.反应N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.0kJ·mol-1,汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH2。
(1)已知CO的燃烧热为283.0kJ·mol-1,写出表示CO燃烧热的方程式:_______ ,ΔH2=_______ 。
(2)某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用和分别表示O2、NO、N2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸过程中的能量状态最低的是_______ (填字母序号)。
(3)另一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,相同时间内脱氮率(即NO的转化率)随温度的变化关系如图1所示。图中低于200℃,脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因是_______ 。
Ⅱ.向容积可变的密闭容器中充入1mol CO和2.2mol H2,在恒温恒压条件下发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,平衡时CO的转化率随温度、压强的变化情况如图2所示。
(4)反应速率:N点v正(CO)(填“大于”、“小于”或“等于”)_______ M点v逆(CO)。
(5)M点时,H2的转化率为_______ (计算结果精确到0.1%)。
(6)不同温度下,该反应的平衡常数的对数值(lgK )如图3所示,则B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lgK与温度(T)的关系的是_______ (填字母符号)。
Ⅰ.反应N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.0kJ·mol-1,汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH2。
(1)已知CO的燃烧热为283.0kJ·mol-1,写出表示CO燃烧热的方程式:
(2)某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用和分别表示O2、NO、N2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸过程中的能量状态最低的是
(3)另一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,相同时间内脱氮率(即NO的转化率)随温度的变化关系如图1所示。图中低于200℃,脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因是
Ⅱ.向容积可变的密闭容器中充入1mol CO和2.2mol H2,在恒温恒压条件下发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,平衡时CO的转化率随温度、压强的变化情况如图2所示。
(4)反应速率:N点v正(CO)(填“大于”、“小于”或“等于”)
(5)M点时,H2的转化率为
(6)不同温度下,该反应的平衡常数的对数值(lgK )如图3所示,则B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lgK与温度(T)的关系的是
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解题方法
【推荐2】将转化为CO、等燃料,可以有效的缓解能源危机,同时可以减少温室气体,实现“双碳目标”。
(1)t℃时,还原的热化学方程式如下:
Ⅰ. kJ⋅mol-1
Ⅱ. kJ⋅mol-1
已知反应I、Ⅱ的平衡常数分别为、。由盖斯定律可知,与2mol反应生成的热化学方程式为___________ ,___________ (用、表示)。
(2)若反应Ⅰ的正反应活化能表示为E kJ⋅mol-1,则E___________ 41(填“>”“<”或“=”)。
(3)t℃,向10L密闭容器中充入1 mol和2.5 mol,发生反应Ⅰ,5min达到平衡时,测得CO的物质的量为0.5mol。
①平衡时CO的体积分数=___________
②下列措施既能加快反应速率又能提高的平衡转化率的是___________ 。
A.升高反应温度 B.增大的浓度 C.分离出CO D.缩小容器容积
③t℃,向10L密闭容器中充入2mol和一定量的,发生反应Ⅰ,两种气体的平衡转化率(a),与起始反应物的物质的量之比的关系如图所示:
能表示平衡转化率曲线的是___________ (填或);
④在t℃,压强为P时,___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(1)t℃时,还原的热化学方程式如下:
Ⅰ. kJ⋅mol-1
Ⅱ. kJ⋅mol-1
已知反应I、Ⅱ的平衡常数分别为、。由盖斯定律可知,与2mol反应生成的热化学方程式为
(2)若反应Ⅰ的正反应活化能表示为E kJ⋅mol-1,则E
(3)t℃,向10L密闭容器中充入1 mol和2.5 mol,发生反应Ⅰ,5min达到平衡时,测得CO的物质的量为0.5mol。
①平衡时CO的体积分数=
②下列措施既能加快反应速率又能提高的平衡转化率的是
A.升高反应温度 B.增大的浓度 C.分离出CO D.缩小容器容积
③t℃,向10L密闭容器中充入2mol和一定量的,发生反应Ⅰ,两种气体的平衡转化率(a),与起始反应物的物质的量之比的关系如图所示:
能表示平衡转化率曲线的是
④在t℃,压强为P时,
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解题方法
【推荐3】甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。
I.利用甲醇(CH3OH)制备甲醛
脱氢法:CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g) △H1=+92.09kJ·mol-1
氧化法:CH3OH(g)+1/2O2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g) △H2
(1)脱氢法制甲醛,有利于提高平衡产率的条件有____________ 。
A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(2)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.64kJ·mol-1,则△H2=________ 。
(3)750K下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g),若起始压强为101kPa,达到平衡转化率为50.0%,则反应的平衡常数Kp=__________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,忽略其它反应)。
(4)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂,有研究指出,催化反应的部分机理如下:
历程i:CH3OH→·H+·CH2OH
历程ⅱ:·CH2OH→·H+HCHO
历程ⅲ:·CH2OH→3·H+CO
历程iv:·H+·H→H2
如图所示为在体积为1L的恒容容器中,投入1molCH3OH,在碳酸钠催化剂作用下,经过5min反应,测得甲醇的转化率(X)与甲醛的选择性(S)与温度的关系(甲醛的选择性:转化的CH3OH中生成HCHO的百分比),回答下列问题:
①600℃时,5min内甲醛的反应速率为____________ 。
②650℃-750℃甲醛选择性随温度下降,而甲醇转化率随温度升高的可能原因为________ ;
③700℃时,历程iii能量~反应过程如图所示,在答卷纸上绘制历程ii的“能量~反应过程”示意图。___________
II.室内甲醛超标会危害人体健康,通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理所示,则工作电极的电极反应式为_____________ 。
I.利用甲醇(CH3OH)制备甲醛
脱氢法:CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g) △H1=+92.09kJ·mol-1
氧化法:CH3OH(g)+1/2O2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g) △H2
(1)脱氢法制甲醛,有利于提高平衡产率的条件有
A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(2)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.64kJ·mol-1,则△H2=
(3)750K下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g),若起始压强为101kPa,达到平衡转化率为50.0%,则反应的平衡常数Kp=
(4)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂,有研究指出,催化反应的部分机理如下:
历程i:CH3OH→·H+·CH2OH
历程ⅱ:·CH2OH→·H+HCHO
历程ⅲ:·CH2OH→3·H+CO
历程iv:·H+·H→H2
如图所示为在体积为1L的恒容容器中,投入1molCH3OH,在碳酸钠催化剂作用下,经过5min反应,测得甲醇的转化率(X)与甲醛的选择性(S)与温度的关系(甲醛的选择性:转化的CH3OH中生成HCHO的百分比),回答下列问题:
①600℃时,5min内甲醛的反应速率为
②650℃-750℃甲醛选择性随温度下降,而甲醇转化率随温度升高的可能原因为
③700℃时,历程iii能量~反应过程如图所示,在答卷纸上绘制历程ii的“能量~反应过程”示意图。
II.室内甲醛超标会危害人体健康,通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理所示,则工作电极的电极反应式为
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【推荐1】氨气是一种重要工业原料,在工农业生产中具有重要的应用。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1
则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的△H=___ 。
(2)工业合成氨气的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。在一定温度下,将一定量的N2和H2通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后。改变下列条件,能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是__ 。
①增大压强 ②增大反应物的浓度 ③使用催化剂 ④降低温度
(3)当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中t1时引起平衡移动的条件可能是___ 。
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是___ 。
(4)温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则该反应的化学平衡常数的为___ 。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1
则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的△H=
(2)工业合成氨气的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。在一定温度下,将一定量的N2和H2通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后。改变下列条件,能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是
①增大压强 ②增大反应物的浓度 ③使用催化剂 ④降低温度
(3)当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中t1时引起平衡移动的条件可能是
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是
(4)温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则该反应的化学平衡常数的为
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【推荐2】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。
(1)NO在空气中存在如下反应: ;该反应分两步完成,其反应历程如图所示:
回答下列问题:
①写出反应I的热化学方程式__________ 。
②反应I和反应II中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定反应速率的是______ (填“反应I”或“反应II”);对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是________ (反应未使用催化剂)。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及10min和20min各物质平衡浓度如表所示:
①T℃时,该反应的平衡常数为______ (保留两位有效数字)。
②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是_________ 。
(3)存在如下平衡: ,在一定条件下与的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:,,相应的速率与其分压关系如图所示。
①在图中标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是_____ 。
②一定温度下,用平衡分压代替平衡浓度计算得到的平衡常数叫压强平衡常数,请写出反应的表达式______ ,、与平衡常数间的关系是______ 。
(1)NO在空气中存在如下反应: ;该反应分两步完成,其反应历程如图所示:
回答下列问题:
①写出反应I的热化学方程式
②反应I和反应II中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定反应速率的是
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及10min和20min各物质平衡浓度如表所示:
时间/min | |||
0 | 0.100 | 0 | 0 |
10 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
20 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是
(3)存在如下平衡: ,在一定条件下与的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:,,相应的速率与其分压关系如图所示。
①在图中标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是
②一定温度下,用平衡分压代替平衡浓度计算得到的平衡常数叫压强平衡常数,请写出反应的表达式
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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解题方法
【推荐3】氮氧化物气体是造成光化学污染的主要气体,降低氮氧化物气体的排放是环境保护的重要课题。
(1)用氧化可脱除氮氧化物。已知:
①
②
③
用氧化脱除NO的总反应是:___________ ,该反应能够自发向右进行的原因是___________ 。
(2)氮氧化物间的相互转化。已知的反应历程分两步,
第一步:(快)
第二步:(慢)
①比较第一步反应的活化能E1与第二步反应的活化能E2大小:E1___________ E2 (填“<”“>”或“=”)。
②某温度下,恒容密闭容器中,充入NO与的物质的量之比为1:1,体系的总压为40kPa。反应平衡时,产率为50%,该温度下反应平衡常数Kp的值为___________ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
③绿水青山有利于降低NO的含量,请从化学平衡的角度分析原因___________ 。
(3)电解氧化吸收法可将废气中的转变为硝态氮。分别向0.1mol/L NaCl溶液和0.08mol/L溶液(起始pH均调至9)中通入测得电流强度与NO的脱除率的关系如图a所示。电解0.1mol/L NaCl溶液时,溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图b所示。
①电解溶液时产生,写出阳极电极反应式为___________ 。
②电解NaCl溶液作吸收液时,若选择电流强度为4A,写出吸收NO的主要离子反应方程式___________ 。
③相较而言,溶液作的电解吸收液没有NaCl溶液效果好,随着电流强度的增大,溶液NO去除率下降的原因是___________ 。
(1)用氧化可脱除氮氧化物。已知:
①
②
③
用氧化脱除NO的总反应是:
(2)氮氧化物间的相互转化。已知的反应历程分两步,
第一步:(快)
第二步:(慢)
①比较第一步反应的活化能E1与第二步反应的活化能E2大小:E1
②某温度下,恒容密闭容器中,充入NO与的物质的量之比为1:1,体系的总压为40kPa。反应平衡时,产率为50%,该温度下反应平衡常数Kp的值为
③绿水青山有利于降低NO的含量,请从化学平衡的角度分析原因
(3)电解氧化吸收法可将废气中的转变为硝态氮。分别向0.1mol/L NaCl溶液和0.08mol/L溶液(起始pH均调至9)中通入测得电流强度与NO的脱除率的关系如图a所示。电解0.1mol/L NaCl溶液时,溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图b所示。
①电解溶液时产生,写出阳极电极反应式为
②电解NaCl溶液作吸收液时,若选择电流强度为4A,写出吸收NO的主要离子反应方程式
③相较而言,溶液作的电解吸收液没有NaCl溶液效果好,随着电流强度的增大,溶液NO去除率下降的原因是
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解答题-原理综合题
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适中
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解题方法
【推荐1】(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料.已知在101kPa时,32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624kJ(25℃时),N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是:_________________ 。
(2)Li﹣SOCl2电池可用于心脏起搏器.该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4﹣SOCl2.电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑.请回答下列问题:
①SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成.如果把少量水滴到SOCl2中,反应的化学方程式为______ 。
②组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是______ 。
(3)如下图是一个电化学过程示意图
①锌片上发生的电极反应是______ 。
②假设使用Li﹣SOCl2电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化为128g,则Li﹣SOCl2电池理论上消耗Li的质量______ g。
(2)Li﹣SOCl2电池可用于心脏起搏器.该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4﹣SOCl2.电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑.请回答下列问题:
①SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成.如果把少量水滴到SOCl2中,反应的化学方程式为
②组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
(3)如下图是一个电化学过程示意图
①锌片上发生的电极反应是
②假设使用Li﹣SOCl2电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化为128g,则Li﹣SOCl2电池理论上消耗Li的质量
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐2】某化学研究小组对Na2SO3溶液与FeCl3溶液的反应做了大量的研究。
(1)配制FeCl3溶液时,需先把氯化铁晶体溶解在______ 中,再加水稀释,这样操作的目的是______ 。配制100mL0.1mol•L-1FeCl3溶液,需用托盘天平称取FeCl3•6H2O晶体______ g,用到的玻璃仪器有:烧杯、量筒、玻璃棒、______ 。
(2)该小组进行如下实验:向盛有5mL0.1mol•L-1FeCl3溶液的烧杯中加入2mL0.1mol•L-1Na2SO3溶液,无沉淀、气体产生,溶液变为红褐色。用红色激光笔照射烧杯中的液体,观察到一条光亮通路。反应的离子方程式为______ 。
(3)该小组同学提出疑问:Fe3+有较强氧化性,SO有较强还原性,二者能否发生氧化还原反应?
①从电极反应的角度,进行理论分析:还原反应为:Fe3++e-=Fe2+,氧化反应为:______ 。
②从科学探究的角度,进行实验论证:通过检验上述红褐色混合溶液中存在______ (填一种离子符号)可以说明发生了氧化还原反应。具体操作与现象:取少量上述红褐色溶液于试管中,加入过量稀盐酸,振荡,再滴加______ 。
(4)一段时间后,该小组同学发现红褐色混合溶液褪色。该反应过程可能为:Na2SO3溶液与FeCl3溶液混合发生双水解和氧化还原两个竞争反应,反应前阶段,______ 。
(1)配制FeCl3溶液时,需先把氯化铁晶体溶解在
(2)该小组进行如下实验:向盛有5mL0.1mol•L-1FeCl3溶液的烧杯中加入2mL0.1mol•L-1Na2SO3溶液,无沉淀、气体产生,溶液变为红褐色。用红色激光笔照射烧杯中的液体,观察到一条光亮通路。反应的离子方程式为
(3)该小组同学提出疑问:Fe3+有较强氧化性,SO有较强还原性,二者能否发生氧化还原反应?
①从电极反应的角度,进行理论分析:还原反应为:Fe3++e-=Fe2+,氧化反应为:
②从科学探究的角度,进行实验论证:通过检验上述红褐色混合溶液中存在
(4)一段时间后,该小组同学发现红褐色混合溶液褪色。该反应过程可能为:Na2SO3溶液与FeCl3溶液混合发生双水解和氧化还原两个竞争反应,反应前阶段,
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【推荐3】I.资料显示,NaHCO3固体加热到100℃发生分解,但是加热NaHCO3溶液不到80℃就有大量CO2气体放出。
已知:①
②
③
(1)根据以上信息,写出碳酸氢钠溶液分解的热化学方程式___________ ,试从反应热角度说明NaHCO3在溶液中更易分解的原因___________ 。
II.脱除SO2有多种方法。
方法一:用H2还原SO2生成S的反应分两步完成,如图甲所示。反应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。
(2)写出第一步反应的化学方程式:___________ 。
(3)时间段的平均速率___________ (用含的式子表示)。
方法二:利用原电池原理将SO2转化为H2SO4,其原理如图所示。
(4)催化剂b表面O2发生还原反应,其附近溶液的pH___________ (填“增大”或“减小”)。
(5)催化剂a表面的电极反应式为___________ 。
(6)当外电路通过0.2 mol电子时,消耗O2的体积为___________ L(标准状况)。
已知:①
②
③
(1)根据以上信息,写出碳酸氢钠溶液分解的热化学方程式
II.脱除SO2有多种方法。
方法一:用H2还原SO2生成S的反应分两步完成,如图甲所示。反应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。
(2)写出第一步反应的化学方程式:
(3)时间段的平均速率
方法二:利用原电池原理将SO2转化为H2SO4,其原理如图所示。
(4)催化剂b表面O2发生还原反应,其附近溶液的pH
(5)催化剂a表面的电极反应式为
(6)当外电路通过0.2 mol电子时,消耗O2的体积为
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