“绿水青山就是金山银山”,研究消除氮氧化物污染对建设美丽家乡,打造宜居环境有重要意义。
(1)已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H1=-114kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3=+181kJ/mol
若某反应的平衡常数表达式为K=,该反应的热化学方程式为___________ 。
(2)T℃时,存在如下平衡:2NO2(g) N2O4(g)。该反应正、逆反应速率与NO2、N2O4的浓度关系为:v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c(N2O4)(k正、k逆是速率常数),且lgv正~lgc(NO2)与lgv逆~lgc(N2O4)的关系如图所示。
①图中表示lgv正~lgc(NO2)的线是___________ (填“I”或“II”)。
②T℃时,往刚性容器中充入一定量NO2,平衡后测得c(N2O4)为1.0mol/L,则平衡时,v逆=______ (用含a的表达式表示)。
③T℃时,该反应的平衡常数K=___________ L/mol。
(3)原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于NO的脱除。将浓度恒定的NO废气以固定流速通过下图的反应器。分别用两种不同热解温度的煤焦,测定NO的脱除率。
已知:i.两种不同热解温度500℃、900℃下获得的煤焦分别用S—500、S—900表示。
ii.煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附。热解温度高,煤焦比值小,表面官能团少。
iii.NO的脱除主要含吸附和化学还原两个过程。
①由图可知:相同温度下,S—500对NO的脱除率比S—900的高,结合表格数据分析其可能原因是_______ 、______ 。
②由图可知:350℃后,随着温度升高,NO的脱除率增大的原因是___________ 。
(1)已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H1=-114kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3=+181kJ/mol
若某反应的平衡常数表达式为K=,该反应的热化学方程式为
(2)T℃时,存在如下平衡:2NO2(g) N2O4(g)。该反应正、逆反应速率与NO2、N2O4的浓度关系为:v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c(N2O4)(k正、k逆是速率常数),且lgv正~lgc(NO2)与lgv逆~lgc(N2O4)的关系如图所示。
①图中表示lgv正~lgc(NO2)的线是
②T℃时,往刚性容器中充入一定量NO2,平衡后测得c(N2O4)为1.0mol/L,则平衡时,v逆=
③T℃时,该反应的平衡常数K=
(3)原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于NO的脱除。将浓度恒定的NO废气以固定流速通过下图的反应器。分别用两种不同热解温度的煤焦,测定NO的脱除率。
已知:i.两种不同热解温度500℃、900℃下获得的煤焦分别用S—500、S—900表示。
ii.煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附。热解温度高,煤焦比值小,表面官能团少。
iii.NO的脱除主要含吸附和化学还原两个过程。
①由图可知:相同温度下,S—500对NO的脱除率比S—900的高,结合表格数据分析其可能原因是
煤焦 | 元素分析(%) | 比表面积 (cm2∙g-1) | |
H | C | ||
S-500 | 2.76 | 80.79 | 105.69 |
S-900 | 0.82 | 84.26 | 8.98 |
②由图可知:350℃后,随着温度升高,NO的脱除率增大的原因是
更新时间:2022-01-03 13:43:50
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【推荐1】SO2、NOx的含量是衡量大气污染的一个重要指标。工业上常采用催化还原法或吸收法处理SO2,催化还原SO2不仅可以消除SO2污染,而且可以得到有价值的中单质硫,采取氨水吸收NOx的方法去除NOx的污染,生成硝酸铵。
(1)已知CH4和S的燃烧热分别为a kJ/mol和bkJ/mol。在复合组分催化剂作用下,甲烷可使SO2转化为S,同时生成CO2和液态水,该反应的热化方程式为___________ 。
(2)用H2还原SO2生成S的反应分两步完成,如图甲所示,该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:
分析可知X为___________ (写化学式);0-t1时间段的反应温度为___________ ,0-t1时间段用SO2表示的化学反应速率为___________ 。
(3)焦炭催化还原SO2生成S2的化学方程式为 2C(s)+2SO2 (g)=S2(g)+2CO2(g)。在恒容容器中,浓度为1mol/L的SO2与足量焦炭反应,SO2的转化率随温度的变化如图丙所示。700℃时该反应的平衡常数为___________ 。
(4)25℃时,用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液的pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为___________ 。(已知:H2SO3的电离常数Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8)
(5)利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水里生产硝酸和氨。阳极室得到的物质是___________ ,写出阳极反应方程式___________ ;阴极室得到的物质是___________ ,写出阴极反应及获得相应物质的方程式___________ 、___________ 。
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分析可知X为
(3)焦炭催化还原SO2生成S2的化学方程式为 2C(s)+2SO2 (g)=S2(g)+2CO2(g)。在恒容容器中,浓度为1mol/L的SO2与足量焦炭反应,SO2的转化率随温度的变化如图丙所示。700℃时该反应的平衡常数为
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【推荐2】CO2既是温室气体,也是重要的化工原料,二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
(1)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物,某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+ 2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ∆H,在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如表:
①根据图表数据分析T1 ℃时,该反应在0~10 min内的平均反应速率v(NO)=_____ mol·L-1·min-1;计算该反应的平衡常数K=_______ 。
②若30 min后只改变某一条件,据表中的数据判断改变的条件可能是_____ (填字母编号)。
A.通入一定量的NO B.适当缩小容器的体积
C.加入合适的催化剂 D.加入一定量的活性炭
③若30 min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2:3:3,则达到新平衡时NO的转化率_______ (填“升高”或“降低”),∆H______ 0(填“>”或“<”)。
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知:
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.1 kJ·mol-1
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.5 kJ·mol-1
写出CH3OCH3(g)和H2O(g)转化为CO2(g)和H2(g)的热化学方程式_______
(3)二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用,一种二甲醚氧气电池(电解质为KOH溶液)的负极反应式为:_______ 。
(4)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。
①若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c(HCO)∶c(CO) =______ 。[常温下K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11]。
②欲用1LNa2CO3溶液将4.66 g BaSO4(233 g/moL)固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_____ 。[已知:常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11,Ksp (BaCO3)=1×10 -10]。(忽略溶液体积的变化)
(1)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物,某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+ 2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ∆H,在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如表:
浓度/(mol/L)/\时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
NO | 2.0 | 1.16 | 0.40 | 0.40 | 0.6 |
N2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 1.2 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 1.2 |
②若30 min后只改变某一条件,据表中的数据判断改变的条件可能是
A.通入一定量的NO B.适当缩小容器的体积
C.加入合适的催化剂 D.加入一定量的活性炭
③若30 min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2:3:3,则达到新平衡时NO的转化率
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知:
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.1 kJ·mol-1
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.5 kJ·mol-1
写出CH3OCH3(g)和H2O(g)转化为CO2(g)和H2(g)的热化学方程式
(3)二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用,一种二甲醚氧气电池(电解质为KOH溶液)的负极反应式为:
(4)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。
①若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c(HCO)∶c(CO) =
②欲用1LNa2CO3溶液将4.66 g BaSO4(233 g/moL)固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
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【推荐3】一定条件下,二氧化碳可合成低碳烯烃,缓解温室效应、充分利用碳资源。
(1)已知:
①
②
③
④
则_______ (用、、表示)。
(2)反应④的反应温度、投料比对平衡转化率的影响如图所示。
①a_______ 3(填“>”、“<”或“=”);M、N两点反应的平衡常数_______ (填“>”、“<”或“=”)。
②300℃,往6L反应容器中加入、,反应10min达到平衡。求0到10min氢气的平均反应速率为_______ 。
(3)中科院兰州化学物理研究所用催化加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含、、等副产物,反应过程如图。
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得转化率和各产物的物质的量分数如下表。
①欲提高单位时间内乙烯的产量,在中添加_______ 助剂效果最好;加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是_______ ;
②下列说法正确的是_______ ;
a.第ⅰ步所反应为:
b.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
c.催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用
d.使加氢合成低碳烯烃的减小
e.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)2018年,强碱性电催化还原制乙烯研究取得突破进展,原理如图所示。
①b极接的是太阳能电池的_______ 极;
②已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液,请写出阴极的电极反应式_______ 。
(1)已知:
①
②
③
④
则
(2)反应④的反应温度、投料比对平衡转化率的影响如图所示。
①a
②300℃,往6L反应容器中加入、,反应10min达到平衡。求0到10min氢气的平均反应速率为
(3)中科院兰州化学物理研究所用催化加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含、、等副产物,反应过程如图。
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得转化率和各产物的物质的量分数如下表。
助剂 | 转化率(%) | 各产物在所有产物中的占比(%) | ||
其他 | ||||
Na | 42.5 | 35.9 | 39.6 | 24.5 |
K | 27.2 | 75.6 | 22.8 | 1.6 |
Cu | 9.8 | 80.7 | 12.5 | 6.8 |
②下列说法正确的是
a.第ⅰ步所反应为:
b.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
c.催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用
d.使加氢合成低碳烯烃的减小
e.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)2018年,强碱性电催化还原制乙烯研究取得突破进展,原理如图所示。
①b极接的是太阳能电池的
②已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液,请写出阴极的电极反应式
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【推荐1】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)升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小,某化学小组为研究特殊现象的实质原因,查阅资料知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
i:2NO(g)N2O2(g)(快),v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2) ΔH1<0
ii:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢),v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2) ΔH2<0
请回答下列问题:
①一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=________
②由实验数据得到v2正~c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为___________ (填字母)。(2)100℃时,若将0.100 mol N2O4气体放入1 L密闭容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ·mol-1。c(N2O4)随时间的变化如表所示。回答下列问题:①在0~40 s时段,化学反应速率v(NO2)为______ mol·L-1·s-1
②下列能说明该反应达到平衡状态的是________ (填选项字母)。
A.2v(N2O4)=v(NO2) B.体系的颜色不再改变
C.混合气体的密度不再改变 D.混合气体的压强不再改变
③该反应达到平衡后,若只改变一个条件,达到新平衡时,下列能使NO2的体积分数增大的是_________ (填选项字母)。
A.充入一定量的NO2 B.增大容器的容积
C.分离出一定量的NO2 D.充入一定量的N2
④100℃时,若将9.2 g NO2和N2O4气体放入1 L密闭容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g)。某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50,则此时v正(N2O4)_______ v逆(N2O4)(填“>”“=”或“<”)。
⑤上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa),已知该条件下k正=4.8×104 s-1,当N2O4分解10%时,v正=________ kPa·s-1。
(1)升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小,某化学小组为研究特殊现象的实质原因,查阅资料知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
i:2NO(g)N2O2(g)(快),v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2) ΔH1<0
ii:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢),v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2) ΔH2<0
请回答下列问题:
①一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=
②由实验数据得到v2正~c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为
②下列能说明该反应达到平衡状态的是
A.2v(N2O4)=v(NO2) B.体系的颜色不再改变
C.混合气体的密度不再改变 D.混合气体的压强不再改变
③该反应达到平衡后,若只改变一个条件,达到新平衡时,下列能使NO2的体积分数增大的是
A.充入一定量的NO2 B.增大容器的容积
C.分离出一定量的NO2 D.充入一定量的N2
④100℃时,若将9.2 g NO2和N2O4气体放入1 L密闭容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g)。某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50,则此时v正(N2O4)
⑤上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa),已知该条件下k正=4.8×104 s-1,当N2O4分解10%时,v正=
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【推荐2】冬季是雾霾天气高发的季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)
①在一定条件下,在一个容积固定为2L的密闭容器中充入0.8molNO和1.20molCO,开始反应至3min时测得CO的转化率为20%,则用N2表示的平均反应速率为V(N2)=__________ 。
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(CB)也可以表示平衡常数(记作Kp),则该反应平衡常数的表达式Kp=______________ 。
③该反应在低温下能自发进行,该反应的△H_______ 0,(选填“>”、“=”或“<”)
④在某一绝热,恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应,测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示(已知t2—t1=t3—t2)。则下列说法不正确的是__________ 。(填编号)
A.反应在c点未达到平衡状态 B.反应速率a点小于b点
C.反应物浓度a点大于b点 D.NO的转化率t1—t2=t2—t3
(2)使用甲醇汽油可能减少汽车尾气对环境的污染,某化工厂用水煤气为原料合成甲醇,恒温条件下,在体积可变的密闭容器中发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),到达平衡时,测得CO、H2、CH3OH分别为1mol、1mol、1mol,容器的体积为3L,现往容器中继续通入3mol CO,此时v(正)____ v(逆)(选填‘‘>”、“<’’或“=”),判断的理由____________ 。
(3)二甲醚也是清洁能源,用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:
2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
已知一定条件下,该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图:
①a、b、c按从大到小的顺序排序为___________ 。
②某温度下,将2.0mol CO(g)和4.0mol H2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如上图所示,关于温度和压强的关系判断正确的是___________ ;
A.P3>P2,T3>T2 B.P1>P3,T1>T3
C.P2>P4,T4>T2 D.P1>P4,T2>T3
③在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是___________ :
A.正反应速率先增大后减小
B.逆反应速率先增大后减小
C.化学平衡常数K值增大
D.反应物的体积百分含量增大
E.混合气体的密度减小
F.氢气的转化率减小
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)
①在一定条件下,在一个容积固定为2L的密闭容器中充入0.8molNO和1.20molCO,开始反应至3min时测得CO的转化率为20%,则用N2表示的平均反应速率为V(N2)=
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(CB)也可以表示平衡常数(记作Kp),则该反应平衡常数的表达式Kp=
③该反应在低温下能自发进行,该反应的△H
④在某一绝热,恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应,测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示(已知t2—t1=t3—t2)。则下列说法不正确的是
A.反应在c点未达到平衡状态 B.反应速率a点小于b点
C.反应物浓度a点大于b点 D.NO的转化率t1—t2=t2—t3
(2)使用甲醇汽油可能减少汽车尾气对环境的污染,某化工厂用水煤气为原料合成甲醇,恒温条件下,在体积可变的密闭容器中发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),到达平衡时,测得CO、H2、CH3OH分别为1mol、1mol、1mol,容器的体积为3L,现往容器中继续通入3mol CO,此时v(正)
(3)二甲醚也是清洁能源,用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:
2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
已知一定条件下,该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图:
①a、b、c按从大到小的顺序排序为
②某温度下,将2.0mol CO(g)和4.0mol H2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如上图所示,关于温度和压强的关系判断正确的是
A.P3>P2,T3>T2 B.P1>P3,T1>T3
C.P2>P4,T4>T2 D.P1>P4,T2>T3
③在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是
A.正反应速率先增大后减小
B.逆反应速率先增大后减小
C.化学平衡常数K值增大
D.反应物的体积百分含量增大
E.混合气体的密度减小
F.氢气的转化率减小
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(0.4)
【推荐3】选择性催化还原法是常用的氮氧化物的净化方法,原理是用在特定催化剂作用下将,还原为.
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)反应Ⅱ_______ 反应Ⅰ(填“有利于”或“不利于”)中的净化;一定温度和压强下,为了提高的净化速率,可采取的最合理的措施是__________ .
(2)是催化剂的活性组分.在反应器中以一定流速通过烟气,在不同温度下进行该催化还原反应,的质量分数对单位时间内去除率的影响如图所示.
①下列说法中正确的是_________ (填标号).
A.该催化剂能加快反应速率,但不能改变反应的焓变
B.状态A时保持其他条件不变减小压强,能增大单位时间的去除率
C.状态B时选择合适催化剂,可以提高相同时间内的去除率
D.的质量分数越高,催化剂的活性越好
E.该催化剂具有选择性,能降低特定反应的活化能
②从起始至对应A、B、C三点的平均反应速率由大到小的顺序为,原因是_________________ .
③若烟气中含量一定,在催化剂适宜温度范围内,当时,随着该比值的增大,去除率无明显变化,可能的原因是______________________ .
(3)一定温度下,向密闭刚性容器(含催化剂)中投入和,发生反应.达到平衡状态时,的转化率为60%,此时再加入和,则反应速率______ (填“大于”、“小于”、“等于”).
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)反应Ⅱ
(2)是催化剂的活性组分.在反应器中以一定流速通过烟气,在不同温度下进行该催化还原反应,的质量分数对单位时间内去除率的影响如图所示.
①下列说法中正确的是
A.该催化剂能加快反应速率,但不能改变反应的焓变
B.状态A时保持其他条件不变减小压强,能增大单位时间的去除率
C.状态B时选择合适催化剂,可以提高相同时间内的去除率
D.的质量分数越高,催化剂的活性越好
E.该催化剂具有选择性,能降低特定反应的活化能
②从起始至对应A、B、C三点的平均反应速率由大到小的顺序为,原因是
③若烟气中含量一定,在催化剂适宜温度范围内,当时,随着该比值的增大,去除率无明显变化,可能的原因是
(3)一定温度下,向密闭刚性容器(含催化剂)中投入和,发生反应.达到平衡状态时,的转化率为60%,此时再加入和,则反应速率
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【推荐1】随着可燃冰开采领域的不断扩大,我国已处于世界绝对领先地位。将甲烷((CH4)催化转化为有价值的化学工业品一直是我国化学工作 者的研究热点。最近徐君团队研发出了一种Au在ZSM-5分子筛上催化氧化甲烷生产CH3OH和CH3COOH的技术,该技术涉及的反应如下:
反应Ⅰ 2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(g) △H1= -251.0kJ·mol-1;
反应Ⅱ 2CH4(g)+2O2(g) CH3COOH(g)+2H2O(g) △H2 = -812.4kJ· mol-1。
请回答下列问题:
(1)部分化学键的键能数据如下表所示:
则C-O的键能为_______ kJ·mol-1。
(2)反应II在热力学上进行的趋势很大,原因为_______ 。除降低温度外,能同时提高CH3OH和CH3COOH的平衡产率的措施为_______ (任答一条)。
(3)T℃下,向含有少量Au-ZSM-5分子筛催化剂的体积为VL的刚性密闭容器中充入1molCH4和2molO2发生反应I和反应II。达到平衡时测得CH4的物质的量为a mol, CH3COOH(g)的物质 的量为b mol,此时O2(g)的浓度为_______ mol·L-1 (用含a、b、v的代数式表示,要求化简,下同),该温度下反应II的平衡常数为_______ 。
(4)徐君教授研究后发现在Au-ZSM-5分子筛催化剂表面,反应I中O2的解离过程和CH4的活化过程的机理如下图所示(·代表吸附态):
该反应进程中,O2的解离是_______ (填“吸热”或“放热”)的反应,该过程的反应速率_______ (填“大于”或“小于”)CH4的活化反应的反应速率。
(5)以CH4和O2为基本原料,采用电解法也可以制备CH3COOH,其装置如下图所示:
通入CH4的电极反应式为_______ 该装置工作时发生的能量转化形式为_______ (不考虑热能的转化)。
反应Ⅰ 2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(g) △H1= -251.0kJ·mol-1;
反应Ⅱ 2CH4(g)+2O2(g) CH3COOH(g)+2H2O(g) △H2 = -812.4kJ· mol-1。
请回答下列问题:
(1)部分化学键的键能数据如下表所示:
化学键 | O=O | C-H | O-H |
键能E/kJ·mol-1 | 498 | 414 | 390.8 |
则C-O的键能为
(2)反应II在热力学上进行的趋势很大,原因为
(3)T℃下,向含有少量Au-ZSM-5分子筛催化剂的体积为VL的刚性密闭容器中充入1molCH4和2molO2发生反应I和反应II。达到平衡时测得CH4的物质的量为a mol, CH3COOH(g)的物质 的量为b mol,此时O2(g)的浓度为
(4)徐君教授研究后发现在Au-ZSM-5分子筛催化剂表面,反应I中O2的解离过程和CH4的活化过程的机理如下图所示(·代表吸附态):
该反应进程中,O2的解离是
(5)以CH4和O2为基本原料,采用电解法也可以制备CH3COOH,其装置如下图所示:
通入CH4的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】五氧化二碘()是一种重要的工业试剂,常温下为白色针状晶体,可作氧化剂,除去空气中的一氧化碳。
反应Ⅰ: K1;
反应Ⅱ: K2;
反应Ⅲ: K3。
回答下列问题:
(1)对于上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ:___________ (用含、的代数式表示),K3=___________ (用含K1、K2的代数式表示)。
(2)时向盛有足量的V L恒容密闭容器中通入0.8 mol CO,此时压强为p,仅发生反应 ,时,min后,该反应达到平衡,且反应达到平衡后固体质量减小6.4 g。
①下列关于反应的说法正确的是___________ (填标号)。
A.仅加入合适的催化剂,反应速率加快且的值变大
B.平衡后,移除少量I2(s),CO的转化率不变
C.每断裂1 mol C=O键,同时消耗0.5 mol CO,则该反应达到平衡
D.仅充入少量稀有气体,正、逆反应速率均增大
②T1℃时,该反应达到平衡时的平衡常数Kp=___________ (分压=总压×物质的量分数)。
反应Ⅰ: K1;
反应Ⅱ: K2;
反应Ⅲ: K3。
回答下列问题:
(1)对于上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ:
(2)时向盛有足量的V L恒容密闭容器中通入0.8 mol CO,此时压强为p,仅发生反应 ,时,min后,该反应达到平衡,且反应达到平衡后固体质量减小6.4 g。
①下列关于反应的说法正确的是
A.仅加入合适的催化剂,反应速率加快且的值变大
B.平衡后,移除少量I2(s),CO的转化率不变
C.每断裂1 mol C=O键,同时消耗0.5 mol CO,则该反应达到平衡
D.仅充入少量稀有气体,正、逆反应速率均增大
②T1℃时,该反应达到平衡时的平衡常数Kp=
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】将和置于某密闭容器中,。在一定温度下发生反应:并达到平衡。的体积分数随时间的变化如表格所示:
(1)在条件I到达平衡时,计算该反应转化率,要求列出计算过程___________ (三段式计算)。
(2)在条件I从开始反应到到达平衡时,的反应速率为___________ 。
(3)为达到条件Ⅱ的数据,对于反应体系可能改变的操作是___________ 。
(4)该反应的___________ 0(填“>”,“<”或“=”)
(5)时,将气体充入体积为的恒容密闭容器中,发生反应,后反应达到化学平衡,测得容器中混合气体总压强为,此混合气体中与的物质的量之比为。该温度下,反应的化学平衡常数___________ (为以分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数)。
体积分数 | |||||||
条件I | |||||||
条件Ⅱ |
(2)在条件I从开始反应到到达平衡时,的反应速率为
(3)为达到条件Ⅱ的数据,对于反应体系可能改变的操作是
(4)该反应的
(5)时,将气体充入体积为的恒容密闭容器中,发生反应,后反应达到化学平衡,测得容器中混合气体总压强为,此混合气体中与的物质的量之比为。该温度下,反应的化学平衡常数
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