CH4‒CO2催化重整对温室气体的减排具有重要意义,其反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。回答下列问题:
(1)已知相关物质的燃烧热(25℃、101kPa):
则CH4‒CO2催化重整反应的ΔH=___________ kJ·mol−1。
(2)将原料按初始组成n(CH4):n(CO2)=1:1充入密闭容器中,保持体系压强为100kPa发生反应,达到平衡时CO2体积分数与温度的关系如图所示。
①T1℃、100kPa下,n(平衡时气体):n(初始气体)=___________ ;该温度下,此反应的平衡常数Kp=___________ (kPa)2(以分压表示,列出计算式)。
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO2的体积分数,___________ 点对应的平衡常数最小,理由是___________ 。
(3)其它条件相同,在不同催化剂(A、B)作用下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后,CO的产率随反应温度的变化如图:
①在催化剂A、B作用下,它们正、逆反应活化能差值分别用E(A)、E(B)表示,则E(A)___________ E(B)(填“>”、“<”或“=”下同)。
②y点对应的(逆)___________ z点对应的(正)。
(4)900℃下,将CH4和CO2的混合气体(投料比1:1)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器,测得CH4的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示。(注:目数越大,表示炭催化剂颗粒越小)。由图可知,75min后CH4转化率与炭催化剂目数的关系为___________ ,原因是___________ 。
(1)已知相关物质的燃烧热(25℃、101kPa):
物质 | CH4(g) | CO(g) | H2(g) |
燃烧热(ΔH/kJ·mol−1) | ‒890.3 | ‒283.0 | ‒285.8 |
则CH4‒CO2催化重整反应的ΔH=
(2)将原料按初始组成n(CH4):n(CO2)=1:1充入密闭容器中,保持体系压强为100kPa发生反应,达到平衡时CO2体积分数与温度的关系如图所示。
①T1℃、100kPa下,n(平衡时气体):n(初始气体)=
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO2的体积分数,
(3)其它条件相同,在不同催化剂(A、B)作用下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后,CO的产率随反应温度的变化如图:
①在催化剂A、B作用下,它们正、逆反应活化能差值分别用E(A)、E(B)表示,则E(A)
②y点对应的(逆)
(4)900℃下,将CH4和CO2的混合气体(投料比1:1)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器,测得CH4的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示。(注:目数越大,表示炭催化剂颗粒越小)。由图可知,75min后CH4转化率与炭催化剂目数的关系为
更新时间:2021-12-14 23:32:51
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【推荐1】完成下列小题
(1)未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列属于未来新能源标准的是_____
①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能
(2)氮是重要的化工原料,已知NH3在纯氧中燃烧的能量变化如图。
已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ∙mol-1,则NH3(g)的摩尔燃烧焓的热化学方程式为_____ 。
(3)NH3的燃烧反应可设计成燃料电池,工作原理如图甲所示。电极a为_____ (填“正极”或“负极”);电极b上的电极反应为_____ 。当共消耗1.568L(标准状况)气体时,通过负载的电子的物质的量为_____ mol。
(4)一种肼N2H4燃料电池的工作原理如图乙所示。
①a极的电极反应式为_____ ;电池中Fe2+→Fe3+的离子方程式为_____ 。
②若利用该电池给铅酸蓄电池充电,当消耗3.2gN2H4时,PbO2电极质量_____ (填“增加”或“减少”)_____ g。
(1)未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列属于未来新能源标准的是_____
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A.①②③④ | B.⑤⑥⑦⑧ | C.③⑤⑥⑦⑧ | D.③④⑤⑥⑦⑧ |
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【推荐2】甲醇作为燃料,在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
I. 甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。
(1)汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知:25℃、101 kPa时,1 mol C8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水,放出5518 kJ热量。该反应的热化学方程式为_________ 。
(2)某研究者分别以甲醇和汽油做燃料,实验测得在发动机高负荷工作情况下,汽车尾气中CO的百分含量与汽车的加速性能的关系如所示。
根据图信息分析,与汽油相比,甲醇作为燃料的优点是______ 。
II. 甲醇的合成
(3)以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如下图所示。
该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的ΔH______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)已知: CO(g)+O2(g)= CO2(g) ΔH1=-283 kJ/mol
H2(g)+O2(g) =H2O(g) ΔH2=-242 kJ/mol
CH3OH(g) +O2(g) =CO2(g) + 2H2O(g) ΔH3=-676 kJ/mol
以CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇的反应为CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(g) 。该反应的ΔH为_____ kJ/mol。
(5)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图:
电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则d电极是_________ (填“正极”或“负极”),c电极的反应方程式为________ 。
I. 甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。
(1)汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知:25℃、101 kPa时,1 mol C8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水,放出5518 kJ热量。该反应的热化学方程式为
(2)某研究者分别以甲醇和汽油做燃料,实验测得在发动机高负荷工作情况下,汽车尾气中CO的百分含量与汽车的加速性能的关系如所示。
根据图信息分析,与汽油相比,甲醇作为燃料的优点是
II. 甲醇的合成
(3)以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如下图所示。
该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的ΔH
(4)已知: CO(g)+O2(g)= CO2(g) ΔH1=-283 kJ/mol
H2(g)+O2(g) =H2O(g) ΔH2=-242 kJ/mol
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以CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇的反应为CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(g) 。该反应的ΔH为
(5)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图:
电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则d电极是
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【推荐3】环境保护日益受到人们的重视。
(1)CO还原NO的反应机理及相对能量如下图(TS表示过渡态):
反应过程中速率最慢步骤的热化学方程式为_______ 。
(2)用H2还原NO的反应为。为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响,分别在不同温度下,向三个体积均为aL的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应,实验结果如图。
T1、T2、T3中温度最高的是_______ ,判断的理由是_______ 。
(3)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2(HNO2为弱酸)的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:_______ 。
(4)掺入Fe3O4、MgO改性活性炭后可以用于除去废水中的(NH3∙H2O)、等。
①用离子方程式解释NH4Cl溶液呈酸性的原因:_______ 。
②实验发现,吸附后的材料中新生成了Mg3(PO4)2·8H2O和Fe3(PO4)2·8H2O,说明除去主要是因为发生了化学沉淀作用。实验发现,改性活性炭对、混合溶液中的去除效果比单一磷酸盐溶液更好,可能的原因是_______ 。
(1)CO还原NO的反应机理及相对能量如下图(TS表示过渡态):
反应过程中速率最慢步骤的热化学方程式为
(2)用H2还原NO的反应为。为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响,分别在不同温度下,向三个体积均为aL的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应,实验结果如图。
T1、T2、T3中温度最高的是
(3)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2(HNO2为弱酸)的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:
(4)掺入Fe3O4、MgO改性活性炭后可以用于除去废水中的(NH3∙H2O)、等。
①用离子方程式解释NH4Cl溶液呈酸性的原因:
②实验发现,吸附后的材料中新生成了Mg3(PO4)2·8H2O和Fe3(PO4)2·8H2O,说明除去主要是因为发生了化学沉淀作用。实验发现,改性活性炭对、混合溶液中的去除效果比单一磷酸盐溶液更好,可能的原因是
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【推荐1】为了减少CO对大气的污染,某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2。
已知:① CO(g)+O2(g) = CO2 (g) △H=-283kJ·mol-1
② H2(g)+ O2(g) = H2O (g) △H=-241.8kJ·mol-1
③ H2O (l)=H2O (g) △H=+44.0kJ·mol-1
(1)H2的燃烧热△H=________ 。
(2)写出CO(g)和H2O (g)作用生成CO2 (g)和H2(g)的热化学方程式:________ 。
(3)相关物质的化学键键能数据如下:
计算x=________ kJ·mol-1。
(4)某反应2X(g)+Y(g)⇌2Z(g) △H= -Q kJ·mol-1,反应过程中能量变化如图所示,其中虚线表示加入催化剂M时的情况。
①加入催化剂M后,△H________ (填“改变”或“不变”)。
②在使用催化剂的两部反应中,________ (填“第一步”或“第二步”)决定反应速率。
已知:① CO(g)+O2(g) = CO2 (g) △H=-283kJ·mol-1
② H2(g)+ O2(g) = H2O (g) △H=-241.8kJ·mol-1
③ H2O (l)=H2O (g) △H=+44.0kJ·mol-1
(1)H2的燃烧热△H=
(2)写出CO(g)和H2O (g)作用生成CO2 (g)和H2(g)的热化学方程式:
(3)相关物质的化学键键能数据如下:
化学键 | O=O(O2) | H—H | H—O |
E/(kJ·mol-1) | x | 436 | 463 |
计算x=
(4)某反应2X(g)+Y(g)⇌2Z(g) △H= -Q kJ·mol-1,反应过程中能量变化如图所示,其中虚线表示加入催化剂M时的情况。
①加入催化剂M后,△H
②在使用催化剂的两部反应中,
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【推荐2】回答下列问题:
(1)已知:
则反应的=___________ 。
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3,为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
i.CO2和NH3生成NH2COONH4;ii.NH2COONH4分解生成尿素。
①合成尿素反应的热化学方程式为___________ 。
②结合反应过程中能量变化示意图1,下列说法正确的是___________ (填序号)。
a.活化能:反应i<反应ii
b.i为放热反应,ii为吸热反应
c.对总反应速率影响较大的是反应i
(3)某研究团队合成的低配位Cu在碱性条件下催化CO2还原生成乙烯的电化学装置如图2所示。
①Y为电源的___________ (填“正极”或“负极”)。
②电极A上的电极反应式为___________ 。
③理论上电极A上消耗的与电极B上生成的的物质的量之比为___________ 。
(4)以Al和为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,该电池保护地下铁管道不被腐蚀,铁管道应连接电池的___________ 电极[填“Al”或“”]。
(1)已知:
则反应的=
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3,为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
i.CO2和NH3生成NH2COONH4;ii.NH2COONH4分解生成尿素。
①合成尿素反应的热化学方程式为
②结合反应过程中能量变化示意图1,下列说法正确的是
a.活化能:反应i<反应ii
b.i为放热反应,ii为吸热反应
c.对总反应速率影响较大的是反应i
(3)某研究团队合成的低配位Cu在碱性条件下催化CO2还原生成乙烯的电化学装置如图2所示。
①Y为电源的
②电极A上的电极反应式为
③理论上电极A上消耗的与电极B上生成的的物质的量之比为
(4)以Al和为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,该电池保护地下铁管道不被腐蚀,铁管道应连接电池的
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【推荐3】绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,减少氮氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一、请回答下列问题:
(1)研究氮氧化物与悬浮大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
Ⅰ.2NO2(g)+NaCl(s)⇌ NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1
Ⅱ.2NO(g)+Cl2(g)⇌2ClNO(g) K2 ΔH2
则4NO2(g)+2NaCl(s)⇌ 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH=___________ (用ΔH1、ΔH2表示);平衡常数K=___________ (用K1、K2表示)
(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应:2N2O5(g)⇌ 4NO2(g)+O2(g),某温度下向恒容密闭容器中加入一定量N2O5,测得N2O5浓度随时间的变化如表所示:
①反应开始时体系压强为p0,第2 min时体系压强为p1,则p1 :p0=___________ 。2~5 min内用NO2表示的该反应的平均反应速度为___________ 。
②一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是___________ (填标号)。
a.NO2和O2的浓度比保持不变 b.容器中压强不再变化
c.2v正(NO2)=v逆(N2O5) d.气体的密度保持不变
(3)汽车排气管装有的三元催化装置,可以消除CO、NO等的污染,反应机理如下:
Ⅰ:NO+Pt(s)=NO(*) [Pt(s)表示催化剂,NO(*)表示吸附态NO,下同]
Ⅱ:CO+Pt(s)=CO(*)
Ⅲ:NO(*)=N(*)+O(*)
Ⅳ:CO(*)+O(*)=CO2+2Pt(s)
Ⅴ:N(*)+N(*)=N2+2Pt(s)
Ⅵ:NO(*)+N(*)=N2O+2Pt(s)
尾气中反应物及生成物浓度随温度的变化关系如图。
①330 ℃以下的低温区发生的主要反应的化学方程式是___________ 。
②反应V的活化能___________ 反应Ⅵ的活化能(填“<”、“>”或“=”),理由是:___________ 。
(1)研究氮氧化物与悬浮大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
Ⅰ.2NO2(g)+NaCl(s)⇌ NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1
Ⅱ.2NO(g)+Cl2(g)⇌2ClNO(g) K2 ΔH2
则4NO2(g)+2NaCl(s)⇌ 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH=
(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应:2N2O5(g)⇌ 4NO2(g)+O2(g),某温度下向恒容密闭容器中加入一定量N2O5,测得N2O5浓度随时间的变化如表所示:
t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(N2O5)/(mol·L-1) | 1.00 | 0.71 | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.17 |
①反应开始时体系压强为p0,第2 min时体系压强为p1,则p1 :p0=
②一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是
a.NO2和O2的浓度比保持不变 b.容器中压强不再变化
c.2v正(NO2)=v逆(N2O5) d.气体的密度保持不变
(3)汽车排气管装有的三元催化装置,可以消除CO、NO等的污染,反应机理如下:
Ⅰ:NO+Pt(s)=NO(*) [Pt(s)表示催化剂,NO(*)表示吸附态NO,下同]
Ⅱ:CO+Pt(s)=CO(*)
Ⅲ:NO(*)=N(*)+O(*)
Ⅳ:CO(*)+O(*)=CO2+2Pt(s)
Ⅴ:N(*)+N(*)=N2+2Pt(s)
Ⅵ:NO(*)+N(*)=N2O+2Pt(s)
尾气中反应物及生成物浓度随温度的变化关系如图。
①330 ℃以下的低温区发生的主要反应的化学方程式是
②反应V的活化能
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【推荐1】是一种廉价的碳资源,其综合利用可以减少碳排放,对保护环境有重要意义。回答下列问题。
(1)以、为原料在催化剂作用下合成涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①______ kJ/mol。
②根据反应的化学方程式:,图为催化下不同温度对甲醇时空(单位时间和单位体积)收率和选择性的影响:
由图像可以得出使用此催化剂合成甲醇的最佳温度是______ 。
③结合图像分析甲醇时空收率在后半段随温度升高而降低先慢后快的原因:______ 。
(2)工业上常用和通过如下反应合成尿素。在尿素合成塔中的主要反应有
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ(总反应):
①一定温度下,在恒容密闭容器中以进行反应Ⅰ,下列能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是______ (填字母)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 B.容器内气体总压强不再变化
C.与的转化率相等 D.容器内混合气体的密度不再变化
②t℃时,向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.40mol和0.10mol,发生反应,70min时达到平衡。反应中的物质的量随时间的变化如表所示:
则30min时的转化率为______ 。
③根据表中数据在图中绘制出在t℃下的转化率随时间变化的图像______ 。
(3)在化学分析中,以标准溶液滴定溶液中的时,采用为指示剂,利用和反应生成砖红色沉淀表示滴定终点。当溶液中的恰好完全沉淀时,溶液中的______ mol/L;______ mol/L。
已知:①25℃时,,;
②当溶液中某种离子的浓度等于或小于时,可认为已完全沉淀。
(1)以、为原料在催化剂作用下合成涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①
②根据反应的化学方程式:,图为催化下不同温度对甲醇时空(单位时间和单位体积)收率和选择性的影响:
由图像可以得出使用此催化剂合成甲醇的最佳温度是
③结合图像分析甲醇时空收率在后半段随温度升高而降低先慢后快的原因:
(2)工业上常用和通过如下反应合成尿素。在尿素合成塔中的主要反应有
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ(总反应):
①一定温度下,在恒容密闭容器中以进行反应Ⅰ,下列能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 B.容器内气体总压强不再变化
C.与的转化率相等 D.容器内混合气体的密度不再变化
②t℃时,向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.40mol和0.10mol,发生反应,70min时达到平衡。反应中的物质的量随时间的变化如表所示:
时间/min | 0 | 30 | 70 | 80 | 100 |
/mol | 0.10 | 0.060 | 0.040 | 0.040 | 0.040 |
③根据表中数据在图中绘制出在t℃下的转化率随时间变化的图像
(3)在化学分析中,以标准溶液滴定溶液中的时,采用为指示剂,利用和反应生成砖红色沉淀表示滴定终点。当溶液中的恰好完全沉淀时,溶液中的
已知:①25℃时,,;
②当溶液中某种离子的浓度等于或小于时,可认为已完全沉淀。
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【推荐2】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
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【推荐3】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)已知:2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H1=-4.4kJ·mol-1
2NO2(g)=N2O4(g) △H2=-55.3kJ·mol-1
则反应:2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)的△H=______ kJ·mol-1。
(2)对于反应2N2O5(g)⇌4NO2(g)+O2(g),在恒容密闭容器中反应达到平衡。t1时充入N2O5(g),t2时又达到平衡,在下图中画出v正(NO2)随时间变化的趋势图____________ 。
有人提出如下反应历程:
第一步.N2O5(g)⇌NO2(g)+NO3(g) 快速平衡:
第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应;
第三步NO+NO3→2NO2 快反应。
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,下列表述正确的是__________ 。
A.v(第一步的逆反应)<v(第二步反应) B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压x物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2);v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下, k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是K1=____ ;在图上标示的各点中,表示反应已达到平衡状态的点是________ ,理由是________ 。
(1)已知:2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H1=-4.4kJ·mol-1
2NO2(g)=N2O4(g) △H2=-55.3kJ·mol-1
则反应:2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)的△H=
(2)对于反应2N2O5(g)⇌4NO2(g)+O2(g),在恒容密闭容器中反应达到平衡。t1时充入N2O5(g),t2时又达到平衡,在下图中画出v正(NO2)随时间变化的趋势图
有人提出如下反应历程:
第一步.N2O5(g)⇌NO2(g)+NO3(g) 快速平衡:
第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应;
第三步NO+NO3→2NO2 快反应。
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,下列表述正确的是
A.v(第一步的逆反应)<v(第二步反应) B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压x物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2);v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下, k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是K1=
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐1】推进能源绿色转型,实现“碳达峰、碳中和”,事关经济社会发展全局。甲烷化以及甲烷二氧化碳重整是能源综合利用领域的研究热点。
(1)在一定温度和压力条件下,将按一定比例混合的和通过装有催化剂的反应器可得到。298K时,相关物质的相对能量如下图,则该反应的热化学方程式为___________ 。
(2)催化剂的选择是甲烷化的核心,金属或均可作为催化剂。
①催化剂原子的基态核外电子的空间运动状态有___________ 种。
②催化加形成的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注),存在的副反应的化学方程式为___________ ;
③上述两种不同催化剂的条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化影响如下图所示。高于320℃后,以为催化剂,转化率略有下降,而以为催化剂,转化率却仍在上升,其原因是;对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂和温度分别是___________ 。
(3)甲烷与二氧化碳重整是一个复杂的反应体系,主要反应有:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应III:
在一定条件下,1L恒容密闭容器中充入和,测得和的平衡转化率分别为60%和20%,则该温度下反应Ⅰ的平衡常数___________ ;若平衡时总压强为,则___________ 。(分压总压物质的量分数)
(1)在一定温度和压力条件下,将按一定比例混合的和通过装有催化剂的反应器可得到。298K时,相关物质的相对能量如下图,则该反应的热化学方程式为
(2)催化剂的选择是甲烷化的核心,金属或均可作为催化剂。
①催化剂原子的基态核外电子的空间运动状态有
②催化加形成的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注),存在的副反应的化学方程式为
③上述两种不同催化剂的条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化影响如下图所示。高于320℃后,以为催化剂,转化率略有下降,而以为催化剂,转化率却仍在上升,其原因是;对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂和温度分别是
(3)甲烷与二氧化碳重整是一个复杂的反应体系,主要反应有:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应III:
在一定条件下,1L恒容密闭容器中充入和,测得和的平衡转化率分别为60%和20%,则该温度下反应Ⅰ的平衡常数
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【推荐2】汽车尾气净化反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),请回答下列问题:
(1)对于气相反应,用某组分B平衡时的分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作KP,则该反应的平衡常数KP表达式为___ ;
(2)已知:N2(g) + O2(g) =2NO(g)△H=+180.5kJ·mol-1
C(s) + O2(g) = CO2(g) △H=-393.5 kJ·mol-1
2C(s) + O2(g) =2CO(g)△H=-221kJ·mol-1
则2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=____ ,该反应能自发进行的条件_______ (填“高温”、“低温”或“任意温度”);
(3)在一定温度下,向体积为 V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态,此时n(CO)=amol,n(NO)=2a mol,n(N2)=bmol。
①若保持体积不变,再向容器中充入n(CO2)= bmol,n(NO)=amol,则此时v正_____ v逆(填“>”、“=”或“<”);
②在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的,在其它条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态。请在下图中补充画出t2-t3-t4时段N2物质的量的变化曲线___________ 。
(4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。
①若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为______ ;在=1的条件下,应控制的最佳温度在______ 左右;
②目前对氮氧化物(NOx)进行治理的方法比较多,其中吸附/吸收法广受欢迎。下列物质适合作为NOx吸收剂的是____
A.活性炭 B.氨水 C.酸性尿素溶液 D.硫酸
(1)对于气相反应,用某组分B平衡时的分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作KP,则该反应的平衡常数KP表达式为
(2)已知:N2(g) + O2(g) =2NO(g)△H=+180.5kJ·mol-1
C(s) + O2(g) = CO2(g) △H=-393.5 kJ·mol-1
2C(s) + O2(g) =2CO(g)△H=-221kJ·mol-1
则2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=
(3)在一定温度下,向体积为 V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态,此时n(CO)=amol,n(NO)=2a mol,n(N2)=bmol。
①若保持体积不变,再向容器中充入n(CO2)= bmol,n(NO)=amol,则此时v正
②在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的,在其它条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态。请在下图中补充画出t2-t3-t4时段N2物质的量的变化曲线
(4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。
①若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为
②目前对氮氧化物(NOx)进行治理的方法比较多,其中吸附/吸收法广受欢迎。下列物质适合作为NOx吸收剂的是
A.活性炭 B.氨水 C.酸性尿素溶液 D.硫酸
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐3】碳、氮、硫及其化合物对生产、生活有重要的意义。
(1)以与为原料可合成尿素[]。已知:
①
②
③
(1)写出和合成尿素和液态水的热化学方程式___________ 。
(2)高温下,与足量的碳在密闭容器中实现反应:。向容积为1L的恒容容器中加入和足量的碳,在不同温度下达到平衡时的物质的量浓度随温度的变化如图所示。则该反应为___________ (填“放热”或“吸热”)反应;某温度下若向该平衡体系中再通入,达到新平衡后,体系中的百分含量___________ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)与能发生反应: 在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定的平衡转化率。部分实验结果如图所示:
①当容器内___________ (填标号)不再随时间的变化而改变时,反应达到平衡状态。
A.气体的压强
B.气体的平均摩尔质量
C.气体的密度
D.的体积分数
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是___________ 。
③若A点对应实验中,(g)的起始浓度为,经过达到平衡状态,该时段化学反应速率___________ 。
④图中C、D两点对应的温度分别为℃和℃,通过计算判断___________ (填“>”、“=”或“<”)。
(1)以与为原料可合成尿素[]。已知:
①
②
③
(1)写出和合成尿素和液态水的热化学方程式
(2)高温下,与足量的碳在密闭容器中实现反应:。向容积为1L的恒容容器中加入和足量的碳,在不同温度下达到平衡时的物质的量浓度随温度的变化如图所示。则该反应为
(3)与能发生反应: 在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定的平衡转化率。部分实验结果如图所示:
①当容器内
A.气体的压强
B.气体的平均摩尔质量
C.气体的密度
D.的体积分数
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是
③若A点对应实验中,(g)的起始浓度为,经过达到平衡状态,该时段化学反应速率
④图中C、D两点对应的温度分别为℃和℃,通过计算判断
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