某兴趣小组在利用图所示装置做铜与稀硝酸反应的实验中,发现开始时气泡产生速率非常慢,一段时间后速率明显加快,烧瓶内溶液呈浅蓝色并不断加深,液面上方的气体颜色也在不断加深。该小组同学拟通过实验探究反应速率变化的原因。
(1)图中铜与稀硝酸反应的离子方程式为___________ 。
(2)图中NaOH溶液能够吸收的有害气体是___________ 。
(3)小组同学提出了如下假设并设计实验探究:
I.甲同学认为反应速率变化的原因可能是反应放热导致溶液温度升高所致,故测定反应过程中溶液不同时间的温度,结果如下表:
结合实验目的和表中数据,你得出的结论是___________ 。
II.乙同学认为生成的Cu2+对反应有催化作用,为验证此假设,取A、B两支试管分别加入等量的铜片和稀硝酸,那么最好是在其中一支试管中加入少量的___________ (填序号)。
A.硝酸铜晶体 B.硝酸铜溶液 C.硫酸铜晶体 D.硫酸铜溶液
然后对比两支试管的反应,发现现象基本相同。故得出结论:Cu2+并不是反应的催化剂
III.丙同学根据现象推测反应过程中还有少量______ 生成,进而认为该物质对反应有催化作用,如图所示,丙同学从a处通入该物质后,发现左管中产生气泡速率明显快于右管。小组同学得出最后结论:这种物质对铜和稀硝酸的反应有催化作用。
(4)实验结束后,发现试管中溶液呈绿色,而不显蓝色。部分同学认为是该溶液中Cu2+的浓度较高所致,另一部分同学认为是该溶液中溶解了通入的物质。丁同学设计了一个实验方案证明后者的推测更为合理。(在表格中写出该同学可能的实验操作和实验现象)
(1)图中铜与稀硝酸反应的离子方程式为
(2)图中NaOH溶液能够吸收的有害气体是
(3)小组同学提出了如下假设并设计实验探究:
I.甲同学认为反应速率变化的原因可能是反应放热导致溶液温度升高所致,故测定反应过程中溶液不同时间的温度,结果如下表:
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 35 | 50 | 60 | 70 | 80 |
温度/℃ | 25 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26.5 | 27 | 27 | 27 | 27 |
II.乙同学认为生成的Cu2+对反应有催化作用,为验证此假设,取A、B两支试管分别加入等量的铜片和稀硝酸,那么最好是在其中一支试管中加入少量的
A.硝酸铜晶体 B.硝酸铜溶液 C.硫酸铜晶体 D.硫酸铜溶液
然后对比两支试管的反应,发现现象基本相同。故得出结论:Cu2+并不是反应的催化剂
III.丙同学根据现象推测反应过程中还有少量
(4)实验结束后,发现试管中溶液呈绿色,而不显蓝色。部分同学认为是该溶液中Cu2+的浓度较高所致,另一部分同学认为是该溶液中溶解了通入的物质。丁同学设计了一个实验方案证明后者的推测更为合理。(在表格中写出该同学可能的实验操作和实验现象)
操作 | 现象 |
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(已下线)专题02 定性探究-【微专题·大素养】备战2022年高考化学核心突破(实验综合大题)
更新时间:2021-12-22 21:37:11
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解答题-工业流程题
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【推荐1】胆矾(CuSO4·5H2O)是铜的重要化合物,在工业生产中应用广泛。实验室制备胆矾的流程如下:
(1) 稀硫酸、稀硝酸与铜粉反应生成一种无色气体,该气体是_____ (写化学式),制得的胆矾晶体中可能存在的杂质是_____ (写名称)。
(2) 实验室可采用沉淀法测定所得胆矾晶体中CuSO4·5H2O的含量,步骤如下:
①取样、称量;②加水充分溶解;③加入BaCl2溶液;④过滤、洗涤、干燥;⑤称量、计算。在过滤前,需要检验SO42-是否沉淀完全,检验方法是____________________________________________
(3) 若改变反应条件可获得化学式为Cux(OH)y(SO4)z·nH2O的晶体,用热重分析仪对Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶体进行分析并推断该晶体的化学式。取3.30 g晶体样品进行热重分析,所得固体质量的变化曲线如下图所示。已知:体系温度在650 ℃及以下时,放出的气体只有水蒸气;实验测得温度在650 ℃时,残留固体的组成可视为aCuO·bCuSO4;温度在1 000 ℃以上时,得到的固体为Cu2O。
请回答下列问题:
①温度650~1 000 ℃产生的气体中,n(O)∶n(S)____ (填“>”“<”或“=”)3。
②通过计算推断Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶体的化学式:__________ 。
(1) 稀硫酸、稀硝酸与铜粉反应生成一种无色气体,该气体是
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(3) 若改变反应条件可获得化学式为Cux(OH)y(SO4)z·nH2O的晶体,用热重分析仪对Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶体进行分析并推断该晶体的化学式。取3.30 g晶体样品进行热重分析,所得固体质量的变化曲线如下图所示。已知:体系温度在650 ℃及以下时,放出的气体只有水蒸气;实验测得温度在650 ℃时,残留固体的组成可视为aCuO·bCuSO4;温度在1 000 ℃以上时,得到的固体为Cu2O。
请回答下列问题:
①温度650~1 000 ℃产生的气体中,n(O)∶n(S)
②通过计算推断Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶体的化学式:
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解答题-实验探究题
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(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】某化学小组研究硝酸与金属的反应。下列实验中硝酸与金属的反应均在注射器中完成,实验操作及实验现象记录如表:
(1)铜与浓HNO3反应产生红棕色气体的化学方程式是___________ 。
(2)对实验1所得溶液呈绿色,而实验2所得溶液呈蓝色的原因提出猜想。
查阅资料:i.NO2溶于稀硝酸会反应;而溶于浓硝酸不反应,使溶液呈黄色;
ii.NO2与水反应时会有部分发生反应:2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2,HNO2是弱酸,不稳定。
猜想一:NO2溶于浓硝酸,与蓝色Cu(NO3)2溶液混合而呈现绿色。
猜想二:HNO2电离出的NO 与Cu2+结合为Cu(NO2) (绿色)。
① 向浓硝酸中通入NO2,溶液呈黄色,加入___________ (填试剂)后呈绿色,证实猜想一合理。
② 研究猜想二是否为实验Ⅰ所得溶液呈绿色的主要原因,实验如下。
a.证明溶液A中含有HNO2的证据是___________ 。
b.向溶液B中滴加少量硝酸,溶液由绿色变为蓝色。结果表明,猜想二不是 实验Ⅰ所得溶液呈绿色的主要原因,说明理由:___________ 。
(3)实验2中充入O2后气体变为红棕色的反应的化学方程式是___________ 。
(4)查阅文献:铁粉与稀硝酸反应会生成H2。由实验3中的实验现象可知,过量的铁粉与0.5 mol/L稀HNO3反应的还原产物中除了H2外,还有___________ 生成。写出白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变成红褐色的化学方程式___________ 。
(5)甲同学对实验3产生H2的原因提出假设:该浓度的硝酸中 H+ 的氧化性大于NO。乙同学认为该假设不合理。依据是实验2中观察到了___________ (填实验现象),该现象能说明假设不合理,理由是___________ 。
(6)结合以上实验可知,金属与硝酸反应的产物与___________ 等因素有关。
序号 | 实验操作与实验现象 |
实验1 | 加入过量的铜片与2mL的浓硝酸。反应剧烈,产生红棕色气体,溶液立即呈绿色。 |
实验2 | 加入过量的铜片与2 mL 0.5 mol/L HNO3溶液。产生无色气泡,溶液逐渐变为蓝色。注射器中的气体始终无色。反应结束后,向注射器中充入一定量的O2,气体迅速变为红棕色 |
实验3 | 加入过量的铁粉与2 mL 0.5 mol/L HNO3溶液,立即有无色气体生成,溶液为很浅的绿色,反应结束后将气体通入有空气的容器无明显变化,点燃,有尖锐的爆鸣声,容器壁出现无色液滴;取反应后溶液,加入足量NaOH溶液,立刻得到白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,加热后产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。 |
(2)对实验1所得溶液呈绿色,而实验2所得溶液呈蓝色的原因提出猜想。
查阅资料:i.NO2溶于稀硝酸会反应;而溶于浓硝酸不反应,使溶液呈黄色;
ii.NO2与水反应时会有部分发生反应:2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2,HNO2是弱酸,不稳定。
猜想一:NO2溶于浓硝酸,与蓝色Cu(NO3)2溶液混合而呈现绿色。
猜想二:HNO2电离出的NO 与Cu2+结合为Cu(NO2) (绿色)。
① 向浓硝酸中通入NO2,溶液呈黄色,加入
② 研究猜想二是否为实验Ⅰ所得溶液呈绿色的主要原因,实验如下。
a.证明溶液A中含有HNO2的证据是
b.向溶液B中滴加少量硝酸,溶液由绿色变为蓝色。结果表明,猜想二
(3)实验2中充入O2后气体变为红棕色的反应的化学方程式是
(4)查阅文献:铁粉与稀硝酸反应会生成H2。由实验3中的实验现象可知,过量的铁粉与0.5 mol/L稀HNO3反应的还原产物中除了H2外,还有
(5)甲同学对实验3产生H2的原因提出假设:该浓度的硝酸中 H+ 的氧化性大于NO。乙同学认为该假设不合理。依据是实验2中观察到了
(6)结合以上实验可知,金属与硝酸反应的产物与
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【推荐3】将黑色固体单质甲加热至红热,投入黄色的溶液乙中,反应后产生混合气体A,A在常温下不与空气反应,根据图中转化关系回答下列问题:
(1)甲是_______ ,乙是_______ ,丙是_______ 。
(2)混合气体A的主要成分是_______ 。
(3)丙与溶液C反应的化学方程式是_______ 。
(4)若32.0 g丙与一定量的溶液乙反应,当丙反应完时,共产生13.44 L(标准状况下)气体,则消耗的溶液乙中溶质的物质的量为_______ 。
(1)甲是
(2)混合气体A的主要成分是
(3)丙与溶液C反应的化学方程式是
(4)若32.0 g丙与一定量的溶液乙反应,当丙反应完时,共产生13.44 L(标准状况下)气体,则消耗的溶液乙中溶质的物质的量为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】目前工业上将转化为甲醇有多种途径。
途径一:先通过重整生成合成气(CO、)再转化为甲醇,涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)转化为的热化学方程式为___________ 。
(2)恒温恒容中发生反应Ⅰ和Ⅱ,表明反应达到平衡状态的是___________。
(3)在密闭容器中通入和,发生反应Ⅰ和Ⅱ,在2MPa下进行反应,平衡时或的物质的量分数()随温度()变化如图1所示:
①图1中,a表示物质___________ ,变小的原因是___________ 。
②500K时,反应分钟达到平衡,测得。反应Ⅱ的平衡常数______ 。
途径二:利用催化剂吸附氧气形成氧自由基,进而引发甲烷氧化为甲醇。
(4)恒温恒压下甲烷和空气总流量为,改变甲烷流量()对甲烷转化率()的影响如图2所示(空气中氧气物质的量分数按20%计算)。
①甲烷流量为时,进气中甲烷和氧气的体积比___________ 。
②甲烷流量为时,转化率明显降低的原因可能是___________ 。
途径一:先通过重整生成合成气(CO、)再转化为甲醇,涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)转化为的热化学方程式为
(2)恒温恒容中发生反应Ⅰ和Ⅱ,表明反应达到平衡状态的是___________。
A. | B. |
C.混合气体平均摩尔质量不再改变 | D.气体总压不再发生改变 |
①图1中,a表示物质
②500K时,反应分钟达到平衡,测得。反应Ⅱ的平衡常数
途径二:利用催化剂吸附氧气形成氧自由基,进而引发甲烷氧化为甲醇。
(4)恒温恒压下甲烷和空气总流量为,改变甲烷流量()对甲烷转化率()的影响如图2所示(空气中氧气物质的量分数按20%计算)。
①甲烷流量为时,进气中甲烷和氧气的体积比
②甲烷流量为时,转化率明显降低的原因可能是
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【推荐2】在已经发现的一百多种元素中,除稀有气体外,非金属元素只有十多种,但与生产生活有密切的联系。
(1)氮是动植物生长不可缺少的元素,合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大,反应如下:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。
①合成氨的反应中的能量变化如图所示。
该反应是___________ 反应(填“吸热”或“放热”),其原因是反应物化学键断裂吸收的总能量_____ (填“大于”或“小于”)生成物化学键形成放出的总能量。
②在一定条件下,将一定量的N2和H2的混合气体充入某定容密闭容器中,一段时间后,下列叙述不能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填序号)。
A.容器中混合气体的密度不随时间变化
B.单位时间内断裂3 mol H-H键的同时断裂6 mol N-H键
C. N2、H2、NH3的物质的量之比为1:3:2
D.容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间变化
(2)容器容积为1L,T2℃在起始体系中加入1 mol N2、3molH2,经过5 min反应达到平衡时放55.44kJ。保持容器体积和温度不变,若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2,达平衡后放出的热量为Q,则Q___ 110.88 kJ(填“>”、“<”或“=”)。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),在体积为1 L的密闭容器中,充入1 molCO2和3 molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。
达平衡时容器内平衡时与起始时的压强之比___ 。
(4)有可逆反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s) + CO(g) △H>0。
①若起始时把Fe和CO2放入体积固定的密闭容器中,CO2的起始浓度为2.0mol/L,某温度时达到平衡,此时容器中CO的浓度为1.0 mol/L,则该温度下上述反应的平衡常数K=______________ (保留二位有效数字)。
②若该反应在体积固定的密闭容器中进行,在一定条件下达到平衡状态,如果改变下列条件,反应混合气体中CO2的物质的量分数如何变化(选填“增大”、“减小”、“不变”)。升高温度________________ ;再通入CO_________________ 。
③该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图:
从图中看到,反应在t2时达平衡, 在t1时改变了某种条件,改变的条件可能是(填序号)______________ 。(单选)
A.升温 B.增大CO2浓度
④如果在t3时从混合物中分离出部分CO,t4~ t5时间段反应处于新平衡状态,请在图上画出t3~ t5的V(逆)变化曲线____________________________ 。
(1)氮是动植物生长不可缺少的元素,合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大,反应如下:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。
①合成氨的反应中的能量变化如图所示。
该反应是
②在一定条件下,将一定量的N2和H2的混合气体充入某定容密闭容器中,一段时间后,下列叙述不能说明该反应达到平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度不随时间变化
B.单位时间内断裂3 mol H-H键的同时断裂6 mol N-H键
C. N2、H2、NH3的物质的量之比为1:3:2
D.容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间变化
(2)容器容积为1L,T2℃在起始体系中加入1 mol N2、3molH2,经过5 min反应达到平衡时放55.44kJ。保持容器体积和温度不变,若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2,达平衡后放出的热量为Q,则Q
(3)目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),在体积为1 L的密闭容器中,充入1 molCO2和3 molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。
达平衡时容器内平衡时与起始时的压强之比
(4)有可逆反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s) + CO(g) △H>0。
①若起始时把Fe和CO2放入体积固定的密闭容器中,CO2的起始浓度为2.0mol/L,某温度时达到平衡,此时容器中CO的浓度为1.0 mol/L,则该温度下上述反应的平衡常数K=
②若该反应在体积固定的密闭容器中进行,在一定条件下达到平衡状态,如果改变下列条件,反应混合气体中CO2的物质的量分数如何变化(选填“增大”、“减小”、“不变”)。升高温度
③该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图:
从图中看到,反应在t2时达平衡, 在t1时改变了某种条件,改变的条件可能是(填序号)
A.升温 B.增大CO2浓度
④如果在t3时从混合物中分离出部分CO,t4~ t5时间段反应处于新平衡状态,请在图上画出t3~ t5的V(逆)变化曲线
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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】光催化反应和光催化剂是化学反应重点研究领域
I.光催化剂Ag3PO4的制备
在避光条件下,将Na2HPO4溶液滴加到AgNO3溶液中,持续搅拌6h;抽滤,于60℃下真空干燥12h,即得到Ag3PO4。
(1)制备的反应化学方程式为___________
(2)避光的原因是___________
(3)实验中选择Na2HPO4溶液,而不选择NaH2PO4溶液作为沉淀剂的理由是___________
II.催化性能研究
实验时分别用Ag3PO4和WO3单独作为催化剂,以及Ag3PO4和WO3复合物作为催化剂(Ag3PO4质量分数用AW表示),取等量催化剂催化盐酸四环素(TC)分解浓度变化和实验装置如图。
(4)冷凝管2的冷凝水应从___________ 口通入,冷凝管的作用为___________
(5)该实验条件下催化效果最优催化剂是___________
III.光催化机理研究
已知:在光的作用下催化剂的价带(VB)电子(e-)会激发到导带(CB),从而在价带(VB)留下空穴(h+)在实验II的基础上,选择最优催化剂并且额外添加分别捕获羟基自由基(·OH)、超氧自由基(O·)和空穴(h+)的捕获剂进行实验,60min时,TC降解率分别为54%、75%、17%。
(6)使用最优催化剂时TC最主要被___________ (填“·OH”“O”或者“h+”)降解
(7)产生羟基自由基(·OH)的反应方程式为___________
I.光催化剂Ag3PO4的制备
在避光条件下,将Na2HPO4溶液滴加到AgNO3溶液中,持续搅拌6h;抽滤,于60℃下真空干燥12h,即得到Ag3PO4。
(1)制备的反应化学方程式为
(2)避光的原因是
(3)实验中选择Na2HPO4溶液,而不选择NaH2PO4溶液作为沉淀剂的理由是
II.催化性能研究
实验时分别用Ag3PO4和WO3单独作为催化剂,以及Ag3PO4和WO3复合物作为催化剂(Ag3PO4质量分数用AW表示),取等量催化剂催化盐酸四环素(TC)分解浓度变化和实验装置如图。
(4)冷凝管2的冷凝水应从
(5)该实验条件下催化效果最优催化剂是
III.光催化机理研究
已知:在光的作用下催化剂的价带(VB)电子(e-)会激发到导带(CB),从而在价带(VB)留下空穴(h+)在实验II的基础上,选择最优催化剂并且额外添加分别捕获羟基自由基(·OH)、超氧自由基(O·)和空穴(h+)的捕获剂进行实验,60min时,TC降解率分别为54%、75%、17%。
(6)使用最优催化剂时TC最主要被
(7)产生羟基自由基(·OH)的反应方程式为
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【推荐1】习近平主席在《中央城镇化工作会议》发出号召:“让居民望得见山、看得见水、记得住乡愁”。消除含氮、硫、氯等化合物对大气和水体的污染对建设美丽家乡,打造宜居环境具有重要意义。
(1)以为原料,用氧化制取,可提高效益,减少污染。反应为: ,通过控制合适条件,分两步循环进行,可使转化率接近100%。原理如图所示:
过程Ⅰ的反应为: ,过程Ⅱ反应的热化学方程式为___________ 。
(2)容积均为的甲、乙两个容器,其中甲为绝热容器,乙为恒温容器。相同温度下,分别充入的,发生反应: ,甲中的相关量随时间变化如图所示。
①内,甲容器中的反应速率增大的原因是___________ 。
②甲达平衡时,温度若为,此温度下的平衡常数___________ 。
③平衡时,___________ ,___________ (填“>”、“<”或“=”)。
(3)工业上可用溶液吸收法处理,25℃时用的溶液吸收,当溶液时,溶液中各离子浓度的大小关系为___________ 。(已知25℃时:的电离常数,)
(1)以为原料,用氧化制取,可提高效益,减少污染。反应为: ,通过控制合适条件,分两步循环进行,可使转化率接近100%。原理如图所示:
过程Ⅰ的反应为: ,过程Ⅱ反应的热化学方程式为
(2)容积均为的甲、乙两个容器,其中甲为绝热容器,乙为恒温容器。相同温度下,分别充入的,发生反应: ,甲中的相关量随时间变化如图所示。
①内,甲容器中的反应速率增大的原因是
②甲达平衡时,温度若为,此温度下的平衡常数
③平衡时,
(3)工业上可用溶液吸收法处理,25℃时用的溶液吸收,当溶液时,溶液中各离子浓度的大小关系为
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【推荐2】目前Haber-Bosch法是工业合成氨的主要方式,其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗,过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附-解离-反应-脱附等过程,图示为和在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略),其中“*”表示被催化剂吸附。
(1)氨气的脱附是___________ 过程(填“吸热”或“放热”),合成氨的热化学方程式为___________ 。
(2)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为,w为反应的瞬时总速率,为正反应和逆反应速率之差,是正、逆反应速率常数。合成氨反应的平衡常数___________ (用表示)(注:为用各物质平衡分压计算的平衡常数)。
(3)若将和通入体积为的密闭容器中,分别在和温度下进行反应。曲线表示温度下的变化,曲线表示温度下的变化,温度下反应到点恰好达到平衡。
①温度下恰好平衡时,曲线上的点为,则m______ 12,n______ 2(填“>”“<”或“=”)。
②温度下,合成氨反应的平衡常数的数值是_______ ;若某时刻,容器内气体的压强为起始时的,则此时(正)___________ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(4)工业上通过降低反应后混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法,其原理类似于下列方法中的___________(填标号)。
(1)氨气的脱附是
(2)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为,w为反应的瞬时总速率,为正反应和逆反应速率之差,是正、逆反应速率常数。合成氨反应的平衡常数
(3)若将和通入体积为的密闭容器中,分别在和温度下进行反应。曲线表示温度下的变化,曲线表示温度下的变化,温度下反应到点恰好达到平衡。
①温度下恰好平衡时,曲线上的点为,则m
②温度下,合成氨反应的平衡常数的数值是
(4)工业上通过降低反应后混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法,其原理类似于下列方法中的___________(填标号)。
A.过滤 | B.蒸馏 | C.渗析 | D.萃取 |
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【推荐3】不同催化剂作用下NH3还原NOx的机理与效果是研究烟气(含NOx、O2、N2等)脱硝的热点。
(1)NH3还原NO的主反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=-1269kJ·mol-1
上述主反应的△H=____ 。
(2)在某钒催化剂中添加一定量Cu2O可加快NO的脱除效率,其可能机理如图1所示(*表示物种吸附在催化剂表面,部分物种未画出)。
①X、Y处V元素化合价为+4或+5价。X处V元素化合价为____ 。
②NO转化为N2的机理可描述为____ 。
③烟气中若含有SO2,会生成NH4HSO4堵塞催化剂孔道。生成NH4HSO4的化学方程式为____ 。
(3)将模拟烟气(一定比例NOx、NH3、O2和N2)以一定流速通过装有Fe/Zr催化剂的反应管,测得NOx转化率随温度变化的曲线如图2所示。
①温度低于350℃时,NOx转化率随温度升高而增大,其可能原因是_____ 。
②温度高于450℃时,NOx转化率已降低为负值,其可能原因是____ 。
(1)NH3还原NO的主反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=-1269kJ·mol-1
上述主反应的△H=
(2)在某钒催化剂中添加一定量Cu2O可加快NO的脱除效率,其可能机理如图1所示(*表示物种吸附在催化剂表面,部分物种未画出)。
①X、Y处V元素化合价为+4或+5价。X处V元素化合价为
②NO转化为N2的机理可描述为
③烟气中若含有SO2,会生成NH4HSO4堵塞催化剂孔道。生成NH4HSO4的化学方程式为
(3)将模拟烟气(一定比例NOx、NH3、O2和N2)以一定流速通过装有Fe/Zr催化剂的反应管,测得NOx转化率随温度变化的曲线如图2所示。
①温度低于350℃时,NOx转化率随温度升高而增大,其可能原因是
②温度高于450℃时,NOx转化率已降低为负值,其可能原因是
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【推荐1】工业制硫酸的过程中,SO2(g)催化氧化为SO3(g)是关键步骤,小组的同学对其反应动力学进行以下研究。
(1)600K时,向恒温刚性容器中充入2molSO2(g)、1molO2(g)和适量催化剂进行上述反应,测得SO2(g)浓度随时间变化如图所示,则从开始到平衡时的平均反应速率v(O2)=____ ,平衡常数K=____ L·min-1。
(2)小组同学查阅资料发现,该反应正反应速率的表达式为v正=k正•cm(SO2)•cn(O2)(k正为速率常数,与温度有关),在900K时,测得正反应速率与初始浓度的关系如表所示:
①m=____ ,n=____ ,k正=____ mol-2·L2·s-1。
②TK时,若测得k正=1×103mol-2·L2·s-1,则T____ 900K(填“>”、“=”或“<”)。
(3)小组同学进一步发现k正与反应活化能(Ea)的关系为:k正=Ae(A为反应的特征常数,称为指前因子;R为气体常数,约为8.3J•mol-1•K-1;T为热力学温度,单位为K)。
①若该反应在1000K时速率常数k正=2.5×104mol-2·L2·s-1,则该反应的活化能Ea=____ kJ·mol-1(结果保留一位小数,已知ln10≈2.3。)
②欲降低该反应的活化能,可采取的可行措施是____ 。
(1)600K时,向恒温刚性容器中充入2molSO2(g)、1molO2(g)和适量催化剂进行上述反应,测得SO2(g)浓度随时间变化如图所示,则从开始到平衡时的平均反应速率v(O2)=
(2)小组同学查阅资料发现,该反应正反应速率的表达式为v正=k正•cm(SO2)•cn(O2)(k正为速率常数,与温度有关),在900K时,测得正反应速率与初始浓度的关系如表所示:
初始浓度/mol·L-1 | 正反应速率/mol·L-1·s-1 | |
c0(SO2) | c0(O2) | v正 |
0.010 | 0.010 | 2.5×10-3 |
0.010 | 0.020 | 5.0×10-3 |
0.030 | 0.020 | 45×10-3 |
②TK时,若测得k正=1×103mol-2·L2·s-1,则T
(3)小组同学进一步发现k正与反应活化能(Ea)的关系为:k正=Ae(A为反应的特征常数,称为指前因子;R为气体常数,约为8.3J•mol-1•K-1;T为热力学温度,单位为K)。
①若该反应在1000K时速率常数k正=2.5×104mol-2·L2·s-1,则该反应的活化能Ea=
②欲降低该反应的活化能,可采取的可行措施是
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解题方法
【推荐2】利用1-甲基萘(1-MN)制备四氢萘类物质(MTLs,包括1-MTL和5-MTL)。
反应过程中伴有生成十氢萘(1-MD)的副反应,涉及反应如图:回答下列问题:.
(1)1-甲基萘(1-MN)中的大Π键可表示为______ ,提高反应选择性的关键因素是______ 。
(2)已知一定条件下反应、、的焓变分别为、、,则反应的焓变为______ (用含、、的代数式表示)。
(3)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。①a、b分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化的曲线为______ 。
②已知反应的速率方程,(、分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。温度下反应达到平衡时,温度下反应达到平衡时。由此推知,______ (填“>”“<”或“=”)。
③下列说法正确的是______ (填标号)。
A.四个反应均为放热反应
B.压强越大,温度越低越有利于生成四氢萘类物质
C.由上述信息可知,400K时反应速率最快
D.反应体系中1-MD最稳定.
(4)1-MN在的高压氛围下反应(压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物i的物质的量与消耗l-MN的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随1-MN平衡转化率y的变化关系如图乙所示,y为65%时反应的平衡常数______ (列出计算式)。
反应过程中伴有生成十氢萘(1-MD)的副反应,涉及反应如图:回答下列问题:.
(1)1-甲基萘(1-MN)中的大Π键可表示为
(2)已知一定条件下反应、、的焓变分别为、、,则反应的焓变为
(3)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。①a、b分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化的曲线为
②已知反应的速率方程,(、分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。温度下反应达到平衡时,温度下反应达到平衡时。由此推知,
③下列说法正确的是
A.四个反应均为放热反应
B.压强越大,温度越低越有利于生成四氢萘类物质
C.由上述信息可知,400K时反应速率最快
D.反应体系中1-MD最稳定.
(4)1-MN在的高压氛围下反应(压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物i的物质的量与消耗l-MN的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随1-MN平衡转化率y的变化关系如图乙所示,y为65%时反应的平衡常数
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(0.4)
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【推荐3】铝及其化合物在生产、生活中有广泛应用。
(1)四氢铝锂()是重要的还原剂,在有机合成中有广泛应用。已知几种热化学方程式如下:
i.
ii.
①_______ 。
②在一密闭容器中投入足量的和,一定温度下只发生反应i,达到平衡后。保持温度不变,将体积缩小至原来的三分之一,达到第二次平衡,下列叙述错误的是_______ (填标号)。
A.气体压强保持不变时达到平衡状态
B.第一次平衡到第二次平衡,平衡常数增大
C.达到第二次平衡时,
D.第一次平衡到第二次平衡,保持不变
(2)氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。工业上制备AlN的化学反应原理为 。向一体积为2 L的恒容密闭容器中加入和充入足量的、C(s)和2 mol ,测得平衡时CO的体积分数与温度、压强的关系如图1所示。
①X代表_______ (填“温度”或“压强”),判断的依据是_______ 。
②Y1_______ (填“>”、“<”或“=”)Y2。
③M点对应的条件下,平衡常数K=_______ 。
(3)已知:Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。为探究Cat1、Cat2两种催化剂的催化效能进行了实验探究,获得如图2曲线。从图中信息可知催化效能较高的催化剂是_______ (填“Cat1”或“Cat2”),判断的依据是_______ 。(已知速率常数变化值越大,活化能越大)
(1)四氢铝锂()是重要的还原剂,在有机合成中有广泛应用。已知几种热化学方程式如下:
i.
ii.
①
②在一密闭容器中投入足量的和,一定温度下只发生反应i,达到平衡后。保持温度不变,将体积缩小至原来的三分之一,达到第二次平衡,下列叙述错误的是
A.气体压强保持不变时达到平衡状态
B.第一次平衡到第二次平衡,平衡常数增大
C.达到第二次平衡时,
D.第一次平衡到第二次平衡,保持不变
(2)氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。工业上制备AlN的化学反应原理为 。向一体积为2 L的恒容密闭容器中加入和充入足量的、C(s)和2 mol ,测得平衡时CO的体积分数与温度、压强的关系如图1所示。
①X代表
②Y1
③M点对应的条件下,平衡常数K=
(3)已知:Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。为探究Cat1、Cat2两种催化剂的催化效能进行了实验探究,获得如图2曲线。从图中信息可知催化效能较高的催化剂是
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