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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:234 题号:14834600
回答下列问题
(1)最新一期国际学术期刊《自然·纳米技术》介绍了我国科学家曾杰团队的成果:在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化清洁液态燃料——甲醇(CH3OH)。
①该法利用CO2制取甲醇的有关化学反应如下:
CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1=-178 kJ·mol-1
2CO (g) + O2(g) = 2CO2 (g) ΔH2=-566 kJ·mol-1
2H2 (g) + O2(g) = 2 H2O (g) ΔH3=-483.6 kJ·mol-1
由此计算CO (g) +2H2 (g) = CH3OH(g) ΔH= ___________ kJ/mol。
②甲醇燃烧时发生如下反应(a、b、c、d均大于0):
2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) +4H2O (l) ΔH1=-a kJ·mol-1
2CH3OH(g) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O (l) ΔH1=-b kJ·mol-1
CH3OH(l) + 3/2O2(g) = CO2(g) + 2H2O (l) ΔH1=-c kJ·mol-1
CH3OH(l) +O2(g) = CO(g) + 2 H2O (l) ΔH1=-d kJ·mol-1
由此知,a、b、c、d由小到大排序为___________
③将甲醇完全燃烧生成液态水的反应设计成原电池,以KOH为电解质。工作时负极的电极反应式___________
(2)某温度时,在0.5L密闭容器中,某一可逆反应的A、B气体物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析可得:

①该反应的化学方程式为___________
②若降低温度,则该反应的正反应速率___________(填“加快”“减慢”或“不变”,下同),逆反应速率___________
③平衡时A的转化率为___________
④反应达到平衡,此时体系内压强与开始时的压强之比为___________

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(1)催化剂常具有较强的选择性,即专一性。已知:
反应I:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.0kJ·mol-1
反应II:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1266.6kJ·mol-1
写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式___
(2)在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在某催化剂的作用下进行反应I,测得不同时间的NH3和O2的浓度如下表:
时间(min)0510152025
c(NH3)mol/L1.000.360.120.080.0720.072
c(O2)mol/L2.001.200.900.850.840.84

则下列有关叙述中正确的是____
A.使用催化剂时,在加快其反应速率的同时,也可以提高反应物的平衡转化率
B.若测得容器内4v(NH3)=6v(H2O)时,说明反应已达平衡
C.当容器内NH3和O2的比例恒定时,说明反应已达平衡
D.前10分钟内的平均速率v(NO)=0.088mol·L-1·min-1
E.在该体系中,当反应达到平衡时,压强为p1;充入少量的NO,达到新平衡时,压强为p2,则p2>p1
(3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I、II。为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2,测得有关物质的量关系如图:

①该催化剂在低温时选择反应____(填“I”或“II”)。
②520℃时,4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K=___(不要求得出计算结果,只需列出数字计算式)。
③C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因___
(4)制备催化剂时常产生一定的废液,工业上常利用氢硫酸检测和除去废液中的Cu2+。已知:25℃时,K1(H2S)=1.3×10-7K2(H2S)=7.1×10-15
①在计算溶液中的离子浓度时,涉及弱酸的电离通常要进行近似处理。则0.lmol•L-1氢硫酸的pH≈___(取近似整数)。
②已知,某浓度为0.1mol/LCuSO4溶液,若通入适量的H2S至Cu2+恰好沉淀完全时,此时溶液液中c(H+)为___mol·L-1
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【推荐2】以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
(1)工业上采用NH3-SCR法是消除氮氧化物的常用方法。它利用氨在一定条件下将NOx在脱硝装置中转化为N2主要反应原理为:
主反应:a. 4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1
副反应:b. 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1267.1kJ·mol-1
c.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH3=-907.3kJ·mol-1
①主反应的ΔH1=_______kJ·mol-1
②将氮氧化合物按一定的流速通过脱硝装置,测得出口的NO残留浓度与温度的关系如图所示,试分析脱硝的适宜温度是_______(填序号)。

a.<850℃            b.900~1000℃          c.>1050℃
温度超过1000℃,NO浓度升高的原因是_______
(2)已知:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l) ΔH<0.相同条件下,在2 L密闭容器内,选用不同的催化剂进行反应,产生N2的量随时间变化如图所示。该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的顺序是_______,理由是_______

(3)随着各地治霾力度的加大,大力发展高性能燃料电池汽车成为研究课题。某课题组设计的液体燃料电池示意图如图:

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④向恒容密闭容器中加入Mn3C并充入0.1molCO2,若只发生反应Ⅲ,则在A点反应达到平衡,当容器的总压为a kPa时,CO2的转化率为_______;A点对应温度下Kp(Ⅲ)=_______
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