研究和深度开发CO2的综合应用,实现碳循环是解决温室问题的有效途径,对构建生态文明社会具有重要意义。二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.6kJ/mol。
(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现:
i.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ/mol
ii.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2
则△H2=___________ kJ/mol。
(2)下列措施中,能提高CO2转化率的是___________。
(3)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,在催化剂作用下发生反应,测得5min时CO2的转化率在五种不同温度下的变化如图所示。
①T4温度下,反应在0~5min内平均反应速率v(H2)=___________ mol/(L·min)。
②b点对应的正反应速率v(正)___________ c点对应逆反应速率v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
③若反应在c点的体系总压强为0.80MPa,则c点反应的Kp=____ (MPa)-2(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(4)TiO2基催化剂光催化还原CO2亦可制得燃料甲醇,其原理如图所示。
①CB极的电势___________ VB极的电势(填“低于”或“高于”)。
②CB极的反应式是___________ 。
(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现:
i.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ/mol
ii.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2
则△H2=
(2)下列措施中,能提高CO2转化率的是___________。
A.在原料气中加入适量H2O(g) | B.从体系中不断分离出甲醇 |
C.循环利用原料气 | D.提高原料气中CO2的体积分数 |
①T4温度下,反应在0~5min内平均反应速率v(H2)=
②b点对应的正反应速率v(正)
③若反应在c点的体系总压强为0.80MPa,则c点反应的Kp=
(4)TiO2基催化剂光催化还原CO2亦可制得燃料甲醇,其原理如图所示。
①CB极的电势
②CB极的反应式是
更新时间:2022-01-11 20:18:16
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】目前,人们对环境保护、新能源开发很重视。
(1)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,能使有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2N02(g)C02(g)+N2(g),恒温恒容条件下,能够说明该反应已达到平衡状态的是_____ 填字母);
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C. 2v逆(NO2)=v正(N2)
D.容器内混合气体密度保持不变
(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中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量浓度如下:
①根据图表数据分析Tl℃时,该反应在0~20 min的平均反应速率v(C02)=___ ;计算该反应的平衡常数K=____ 。(保留两位有效数字)
②根据上表数据判断,由30 min到40 min时改变的条件可能是(任写一种)_____ 。
(3)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H=-l59.5kJ/mol
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式____ 。
(4)科学家利用原电池原理,在酸性溶液中将N02转化为HN03,则该转化的负极电极方程式为____ 。
(1)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,能使有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2N02(g)C02(g)+N2(g),恒温恒容条件下,能够说明该反应已达到平衡状态的是
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C. 2v逆(NO2)=v正(N2)
D.容器内混合气体密度保持不变
(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中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量浓度如下:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
浓度/mol·L-1 | ||||||
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①根据图表数据分析Tl℃时,该反应在0~20 min的平均反应速率v(C02)=
②根据上表数据判断,由30 min到40 min时改变的条件可能是(任写一种)
(3)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H=-l59.5kJ/mol
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式
(4)科学家利用原电池原理,在酸性溶液中将N02转化为HN03,则该转化的负极电极方程式为
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【推荐2】氮的化合物用途广泛。回答下列问题:
(1)在一定条件下,氮气能和水蒸气反应生成氨气和氧气2N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+3O2(g)△H,与该反应相关的化学键键能数据如下:
则该反应的△H=________ kJ·mol-1。
(2)在恒容密闭容器中充入2 mol N2O5与1molO2发生反应4NO2 (g) + O2 (g) 2N2O5 (g) △H。
①已知在不同温度下测得N2O5的物质的量随时间的变化如图所示,该反应的△H_____ 0(填“>”“<”或“=”)。高温下该反应能逆向自发进行,其原因是___________________ 。
②下列有关该反应的说法正确的是_______ (填标号)。
A.扩大容器体积,平衡向逆反应方向移动,混合气体颜色变深
B.恒温恒容,再充入2 mol NO2和1molO2,再次达到平衡时,NO2的转化率增大
C.恒温恒容,当容器内的密度保持不变时,反应达到了平衡状态
D.若该反应的平衡常数增大,则一定是降低了温度
(3)N2O5是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N2O5,工作原理如图所示。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为_________ 。
(4)X、Y、Z、W分别是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01mol・L—1的X、Y、Z、W溶液的pH。将X、Y、Z各1mol同时溶于水中得到混合溶液,则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为________ 。
(5)氮的氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:
I:2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3 (s)+ClNO(g) K1
Ⅱ:2NO(g)+Cl2 (g) 2CNO(g) K2
①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=____ (用K1、K2表示)。
②在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10min时反应Ⅱ达到平衡,测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol・L-1・min-1,则平衡时NO的转化率α1=____ ;若其他条件不变,反应Ⅱ在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2__ α1(填“>”“<”或“=”)。
(1)在一定条件下,氮气能和水蒸气反应生成氨气和氧气2N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+3O2(g)△H,与该反应相关的化学键键能数据如下:
化学键 | N≡N | H—O | N—H | O=O |
E(kJ/mol) | 946 | 463 | 391 | 496 |
则该反应的△H=
(2)在恒容密闭容器中充入2 mol N2O5与1molO2发生反应4NO2 (g) + O2 (g) 2N2O5 (g) △H。
①已知在不同温度下测得N2O5的物质的量随时间的变化如图所示,该反应的△H
②下列有关该反应的说法正确的是
A.扩大容器体积,平衡向逆反应方向移动,混合气体颜色变深
B.恒温恒容,再充入2 mol NO2和1molO2,再次达到平衡时,NO2的转化率增大
C.恒温恒容,当容器内的密度保持不变时,反应达到了平衡状态
D.若该反应的平衡常数增大,则一定是降低了温度
(3)N2O5是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N2O5,工作原理如图所示。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为
(4)X、Y、Z、W分别是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01mol・L—1的X、Y、Z、W溶液的pH。将X、Y、Z各1mol同时溶于水中得到混合溶液,则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为
0.01mol・L—1的溶液 | X | Y | Z | W |
pH | 12 | 2 | 8.5 | 4.5 |
(5)氮的氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:
I:2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3 (s)+ClNO(g) K1
Ⅱ:2NO(g)+Cl2 (g) 2CNO(g) K2
①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=
②在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10min时反应Ⅱ达到平衡,测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol・L-1・min-1,则平衡时NO的转化率α1=
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【推荐3】利用加氢制甲醇等清洁燃料,是实现减排较为可行的方法。一定温度下,和在催化剂作用下可发生以下两个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)相同温度下,反应的_______ 。
(2)在催化、恒压条件下,向密闭容器中投入一定量和。其他条件相同,升高温度,判断甲醇选择性以及的平衡转化率的变化,并说明理由:_______ 。已知:。
(3)氢气可通过水煤气法获得,原理为。在进气比不同时,测得平衡时CO转化率如图,A和B两点对应的温度关系:_______ (填“<”、“>”、或“=”),判断的理由是_______ 。
(4)如图装置可将和甲醇转化为甲酸。阳极的电极反应式为_______ 。
(5)加氢制甲醇的部分反应机理如图所示。
“”表示物质在催化剂表面被吸附,“ ”表示自由基中未成对电子。已知在催化剂表面会形成两种吸附态的H,一种显正电性,一种显负电性。
①根据元素的电负性变化规律分析,过程ⅰ中参与反应的显正电性与显负电性氢原子的数目比为_______ ;
②结合化学键的断裂和形成,过程ⅱ可描述为_______ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)相同温度下,反应的
(2)在催化、恒压条件下,向密闭容器中投入一定量和。其他条件相同,升高温度,判断甲醇选择性以及的平衡转化率的变化,并说明理由:
(3)氢气可通过水煤气法获得,原理为。在进气比不同时,测得平衡时CO转化率如图,A和B两点对应的温度关系:
(4)如图装置可将和甲醇转化为甲酸。阳极的电极反应式为
(5)加氢制甲醇的部分反应机理如图所示。
“”表示物质在催化剂表面被吸附,“ ”表示自由基中未成对电子。已知在催化剂表面会形成两种吸附态的H,一种显正电性,一种显负电性。
①根据元素的电负性变化规律分析,过程ⅰ中参与反应的显正电性与显负电性氢原子的数目比为
②结合化学键的断裂和形成,过程ⅱ可描述为
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解答题-实验探究题
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【推荐1】某兴趣小组利用实验室常见的KMnO4、H2C2O4等药品进行下列实验活动。
Ⅰ.探究浓度对化学反应速率的影响。
(1)表格横线处应填:___________ 。
(2)实验①中的v(H2C2O4)=___________ mol/(L·s)(忽略混合前后溶液体积变化)。
Ⅱ.称取1.000 g软锰矿试样(主要含MnO2),加入1.260 g H2C2O4·2H2O(分子量:126)配制的溶液及稀硫酸,加热至反应完全,过程中伴有无色无味气体产生。恢复至常温后用0.2000 mol/L的KMnO4标准溶液滴定过量的草酸至终点。
(1)滴定前涉及的反应的离子方程式为___________ ,达到滴定终点的现象:___________ 。
(2)滴定起始和终点的液面如图所示,则消耗KMnO4标准溶液___________ mL。计算可知,MnO2在该软锰矿试样中的质量分数为___________ 。
Ⅰ.探究浓度对化学反应速率的影响。
序号 | 反应温度 | 酸性KMnO4溶液 | H2C2O4溶液 | 褪色时间 | ||
① | 25℃ | 10mL | 0.01mol·L-1 | 10mL | 0.2mol·L-1 | 100s |
② | 25℃ | 10mL | 0.01mol·L-1 | ___________ | 0.1mol·L-1 | 180s |
(2)实验①中的v(H2C2O4)=
Ⅱ.称取1.000 g软锰矿试样(主要含MnO2),加入1.260 g H2C2O4·2H2O(分子量:126)配制的溶液及稀硫酸,加热至反应完全,过程中伴有无色无味气体产生。恢复至常温后用0.2000 mol/L的KMnO4标准溶液滴定过量的草酸至终点。
(1)滴定前涉及的反应的离子方程式为
(2)滴定起始和终点的液面如图所示,则消耗KMnO4标准溶液
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解题方法
【推荐2】甲醇是一种重要的有机化工原料,现有在实验室中模拟甲醇的合成反应,在的恒容密闭容器内以物质的量之比充入和。在400℃时,发生反应:。体系中随时间的变化如表:
(1)如图表示反应中的变化曲线,其中合理的是___________ 。
(2)内该反应的平均速率___________ 。
(3)达到平衡时,的转化率为___________ 。
(4)在相同温度、容积不变的条件下,能说明该反应已达平衡状态的是___________ 。
A.
B.容器内压强保持不变
C.断开键的同时形成键
D.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
E.不变
(5)下列条件能加快正反应速率的是___________(填字母)。
(6)将甲醇设计成燃料电池,具有启动快、效率高等优点,装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。
实验测得向B电极定向移动,则从___________ (填“A”或“B”)处电极入口加入甲醇,该电极反应式为___________ 。
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 |
0.020 | 0.011 | 0.008 | 0.007 | 0.007 |
(2)内该反应的平均速率
(3)达到平衡时,的转化率为
(4)在相同温度、容积不变的条件下,能说明该反应已达平衡状态的是
A.
B.容器内压强保持不变
C.断开键的同时形成键
D.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
E.不变
(5)下列条件能加快正反应速率的是___________(填字母)。
A.从平衡混合物中分离出甲醇 | B.保持压强不变,充入使容积增大 |
C.保持体积不变,充入使压强增大 | D.升高温度 |
实验测得向B电极定向移动,则从
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解题方法
【推荐3】亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂, 工业上可用 NO 与Cl2合成:
(1)一定条件下,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及反应的热化学方程式和平衡常数如表:
则Δ H3=___________ (用Δ H1、Δ H2表示); K3=___________ (用 K1、K2表示)。
(2)300℃时,在一密闭容器中发生反应:2ClNO(g) 2NO(g)+Cl2 (g),其正反应速率表达式正=k·Cn(ClNO)。测得正反应速率和对应浓度的数据如表:
则n=___________ ,k=___________ 。
(3)25℃时,向体积为2L且带气压计的恒容密闭容器中通入 0.08mol NO 和 0.04mol Cl2,发生反应: 2NO(g)+Cl2 (g) 2ClNO(g) Δ H。
已知:反应起始和平衡时温度相同。
①测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图曲线 a 所示,则Δ H___________ 0(填“>”“<” 或“不确定”);若其他条件相同,仅改变某一条件时,测得压强(p)随时间(t)的变化如图曲线b所示,则改变的条件是___________ 。
②求该温度下反应的压强平衡常数Kp,写出计算过程___________ 。(注:用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(1)一定条件下,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及反应的热化学方程式和平衡常数如表:
反应 | 热化学方程式 | 平衡常数 |
① | 2NO2(g)+ NaCl(s) NaNO3(s) + ClNO(g) Δ H1 | K1 |
② | 4NO2(g)+ 2NaCl(s) 2NaNO3(s) + 2NO(g)+Cl2(g) Δ H2 | K2 |
③ | 2NO(g)+ Cl2(g) 2ClNO(g) Δ H3 | K3 |
(2)300℃时,在一密闭容器中发生反应:2ClNO(g) 2NO(g)+Cl2 (g),其正反应速率表达式正=k·Cn(ClNO)。测得正反应速率和对应浓度的数据如表:
序号 | c(ClNO)/(mol ·L-1) | 正/(mol ·L-1·s-1) |
① | 0.30 | 3.60×10−9 |
② | 0.60 | 1.44×10−8 |
③ | 0.90 | 3.24×10−8 |
(3)25℃时,向体积为2L且带气压计的恒容密闭容器中通入 0.08mol NO 和 0.04mol Cl2,发生反应: 2NO(g)+Cl2 (g) 2ClNO(g) Δ H。
已知:反应起始和平衡时温度相同。
①测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图曲线 a 所示,则Δ H
②求该温度下反应的压强平衡常数Kp,写出计算过程
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【推荐1】关于煤的处理是工业重要的生产工艺,从煤的气化到液化是重要环节。
(1)煤的气化是重要的制氢途径,在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和,起始压强为0.2MPa时,下列反应生成水煤气:
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列说法正确的是_______ 。
A.平衡时升高温度,反应Ⅰ的平衡逆向移动 B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.平衡时的体积分数可能大于 D.将炭块粉碎,可加快反应速率
②反应平衡时,的转化率为50%,CO的物质的量为0.1mol。此时,整个体系_______ (填“吸收”或“放出”)热量_______ kJ,反应Ⅰ的平衡常数_______ MPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)掺杂硒的纳米氧化亚铜催化剂可用于工业上水煤气合成甲醇,实现煤的间接液化,其反应为 。向起始温度为:125℃的5L恒容密闭容器中充入2mol CO和发生反应,体系总压强(p)与时间(t)的关系如图2中曲线Ⅰ所示,曲线Ⅱ为只改变某一条件的变化曲线。
①曲线Ⅱ所对应的改变的条件可能为_______ 。
②体系总压强先增大的原因为_______ ,后减小的原因为_______ 。
③该条件下的平衡转化率为_______ %(结果保留三位有效数字)。
(1)煤的气化是重要的制氢途径,在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和,起始压强为0.2MPa时,下列反应生成水煤气:
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列说法正确的是
A.平衡时升高温度,反应Ⅰ的平衡逆向移动 B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.平衡时的体积分数可能大于 D.将炭块粉碎,可加快反应速率
②反应平衡时,的转化率为50%,CO的物质的量为0.1mol。此时,整个体系
(2)掺杂硒的纳米氧化亚铜催化剂可用于工业上水煤气合成甲醇,实现煤的间接液化,其反应为 。向起始温度为:125℃的5L恒容密闭容器中充入2mol CO和发生反应,体系总压强(p)与时间(t)的关系如图2中曲线Ⅰ所示,曲线Ⅱ为只改变某一条件的变化曲线。
①曲线Ⅱ所对应的改变的条件可能为
②体系总压强先增大的原因为
③该条件下的平衡转化率为
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【推荐2】实验题
I.某小组利用溶液和稀硫酸的反应,通过比较反应完全所用时间长短验证不同因素对化学反应速率的影响。实验设计如表所示:
(1)和稀硫酸反应的离子方程式为______________ 。
(2)①依据化学反应原理判断平均用时______________ 5(填“>”“=”或“<”)。
②用溶液的浓度变化表示实验的平均反应速率为________ (忽略混合后溶液的体积变化)。
(3)通过对比实验和,验证稀的浓度对反应速率的影响。该小组发现实验存在不科学性,请提出对实验的改进方案______________ 。
Ⅱ.某同学用等质量的锌粉先后与过量的盐酸和同体积、未知浓度的盐酸反应,记录相关数据,并作出这两个反应过程中放出气体的体积随反应时间的变化曲线图(如图2所示)。
(4)(未知浓度的盐酸)____________ (填“>”“=”或“<”),若用硫酸代替上述实验中的盐酸,二者的反应速率___________ 相同(填“是”或“不”)。
(5)为控制反应速率,防止因反应过快而难以测量体积,且不改变生成的量,事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率。下列试剂中,不可行的是____。
I.某小组利用溶液和稀硫酸的反应,通过比较反应完全所用时间长短验证不同因素对化学反应速率的影响。实验设计如表所示:
实验编号 | 溶液 | 稀溶液 | 反应完全时间/秒 | |||
298 | 0.1 | 10 | 0.2 | 10 | ||
323 | 0.1 | 10 | 0.2 | 10 | 5 | |
298 | 0.1 | 10 | 0.2 | 5 |
(1)和稀硫酸反应的离子方程式为
(2)①依据化学反应原理判断平均用时
②用溶液的浓度变化表示实验的平均反应速率为
(3)通过对比实验和,验证稀的浓度对反应速率的影响。该小组发现实验存在不科学性,请提出对实验的改进方案
Ⅱ.某同学用等质量的锌粉先后与过量的盐酸和同体积、未知浓度的盐酸反应,记录相关数据,并作出这两个反应过程中放出气体的体积随反应时间的变化曲线图(如图2所示)。
(4)(未知浓度的盐酸)
(5)为控制反应速率,防止因反应过快而难以测量体积,且不改变生成的量,事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率。下列试剂中,不可行的是____。
A.蒸馏水 | B.溶液 | C.溶液 | D.溶液 |
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解题方法
【推荐3】落实“双碳”目标,发展绿色能源,首先是对氢能源的开发利用。利用甲烷制氢是当前研究的热点。涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的活化能为,反应Ⅰ逆反应的活化能为_______ 。研究发现,以单一负载型催化反应Ⅰ时,反应Ⅰ的逆反应在催化剂表面存在两种活性中心,分别以“*”和“#”表示,在活性位“*”上发生吸附,在活性位“#”上被吸附的发生分解反应生成表面碳,表面碳再与结合生成,其催化反应机理的反应式如下:
ⅰ. 快速平衡
ⅱ. 慢反应
ⅲ. 快反应
ⅳ._______ 快反应
反应ⅳ的反应式为_______ ;反应Ⅰ逆反应的决速步骤是_______ (填反应序号)。
(2)时,在某密闭容器中通入一定量的和,加入金属镍做催化剂,在一定温度下发生上述反应。
①为提高的平衡转化率,除改变温度外,还可以采取的措施是_______ 。
②恒温恒容条件下,起始时和的浓度分别为和,达平衡时和的浓度分别为和。达平衡时,的浓度是_______ ,反应Ⅰ的平衡常数K是_______ 。(用含a、b、c、d的代数式表示)
③在该温度下,反应Ⅲ的标准平衡常数_______ 。[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应,,其中,为各组分的平衡分压]
(3)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对平衡体系中物质的量分数的影响如下图:
压强由大到小的顺序为_______ ,体系温度未达到时,物质的量分数几乎为0的原因是_______ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的活化能为,反应Ⅰ逆反应的活化能为
ⅰ. 快速平衡
ⅱ. 慢反应
ⅲ. 快反应
ⅳ._______ 快反应
反应ⅳ的反应式为
(2)时,在某密闭容器中通入一定量的和,加入金属镍做催化剂,在一定温度下发生上述反应。
①为提高的平衡转化率,除改变温度外,还可以采取的措施是
②恒温恒容条件下,起始时和的浓度分别为和,达平衡时和的浓度分别为和。达平衡时,的浓度是
③在该温度下,反应Ⅲ的标准平衡常数
(3)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对平衡体系中物质的量分数的影响如下图:
压强由大到小的顺序为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐1】环氧乙烷作为一种高效消毒剂,常用于一次性口罩生产过程中的灭菌和新冠病毒的消杀。工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷,反应原理为 。
(1)一定温度下,在容积恒为2L的密闭容器中充入和(不考虑其他副反应的发生)发生反应。下列图象能正确反映平衡建立以及外界条件对反应速率、平衡影响的是___________ (填序号)。
(2)保持温度、容积均不变的情况下,在“(1)”的基础上,若再投入,达平衡时,则的转化率会___________ (填“增大”“减小”或“不变”,下同);若再投入和,达平衡时,则的转化率会___________ 。
(3)向甲、乙、两三个容积可变的密闭容器中分别充入和,在不同的温度、压强下测得平衡转化率如表。已知甲容器达平衡时,容器体积为4.5L。
①___________ (填“>”“<”或“=”)。
②实验测得,()(、均为速率常数,只与温度有关)。甲容器中反应达平衡时,该反应的___________ (填数值)。甲容器中反应达平衡后,若将体系温度由变为,则的值将___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
③乙容器中反应达到平衡时,容器容积为___________ L(保留两位有效数字)。
(4)的反应机理和各基元反应(指在反应中反应物一步直接转化为产物的反应)的活化能如下:
慢
慢
快
快
①___________ (用含a、b、c、d的代数式表示)。
②增大的浓度___________ (填“能”或“不能”)显著提高的生成速率,其原因为___________ 。
(1)一定温度下,在容积恒为2L的密闭容器中充入和(不考虑其他副反应的发生)发生反应。下列图象能正确反映平衡建立以及外界条件对反应速率、平衡影响的是
(2)保持温度、容积均不变的情况下,在“(1)”的基础上,若再投入,达平衡时,则的转化率会
(3)向甲、乙、两三个容积可变的密闭容器中分别充入和,在不同的温度、压强下测得平衡转化率如表。已知甲容器达平衡时,容器体积为4.5L。
容器 | 温度 | 压强 | 平衡转化率 |
甲 | 0.5 | ||
乙 | 0.6 | ||
丙 | 0.5 |
②实验测得,()(、均为速率常数,只与温度有关)。甲容器中反应达平衡时,该反应的
③乙容器中反应达到平衡时,容器容积为
(4)的反应机理和各基元反应(指在反应中反应物一步直接转化为产物的反应)的活化能如下:
慢
慢
快
快
①
②增大的浓度
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【推荐2】化石燃料的燃烧释放出大量氮氧化物()、、等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
I.脱硝
已知:①的燃烧热为;
② ;
③ 。
(1)催化剂存在下,还原生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为___________ 。
Ⅱ.脱碳
向2L密闭容器中加入和,在适当的催化剂作用下,发生反应:
(2)下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___________ (填字母,液体体积忽略不计)。
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.和的体积分数保持不变
c.和的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
e.生成的同时有断裂
(3)的浓度随时间()变化如下图所示,在时将容器容积缩小一倍,时达到平衡,时降低温度,时达到平衡,请画出时间段浓度随时间的变化___________ 。
改变温度,使反应 中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(℃、2L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
(4)达到平衡时,反应I、Ⅱ对比:平衡常数K(Ⅰ)___________ K(Ⅱ)(填“>”“<”或“=”)。
(5)对反应I,前10min内的平均反应速率___________ 。在其他条件不变的情况下,若30min时只改变温度至℃,此时的物质的量为3.2mol,则______ (填“>”“<”或“=”)。若30min时只向容器中再充入和,则平衡_______ (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
I.脱硝
已知:①的燃烧热为;
② ;
③ 。
(1)催化剂存在下,还原生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为
Ⅱ.脱碳
向2L密闭容器中加入和,在适当的催化剂作用下,发生反应:
(2)下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.和的体积分数保持不变
c.和的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
e.生成的同时有断裂
(3)的浓度随时间()变化如下图所示,在时将容器容积缩小一倍,时达到平衡,时降低温度,时达到平衡,请画出时间段浓度随时间的变化
改变温度,使反应 中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(℃、2L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
反应时间(min) | (mol) | (mol) | (mol) | (mol) | |
反应I:恒温恒容 | 0 | 2 | 6 | 0 | 0 |
10 | 4.5 | ||||
20 | 1 | ||||
30 | 1 | ||||
反应Ⅱ:绝热恒容 | 0 | 0 | 0 | 2 | 2 |
(4)达到平衡时,反应I、Ⅱ对比:平衡常数K(Ⅰ)
(5)对反应I,前10min内的平均反应速率
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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3】我国科学家合成高选择性光催化剂,在温和条件下利用CO2合成CH3CHO:
反应1:2CO2(g)+5H2(g)CH3CHO(g)+3H2O(g) ΔH1=-170 kJ· mol-1
反应2:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-178 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)2CH4(g)+H2O(g) CH3CHO(g)+3H2(g) ΔH=_______ kJ·mol-1
(2)一定温度下,在刚性密闭容器中充入一定量CO2和H2,发生反应1。下列情况表明该反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
(3)已知:反应2CO2(g) +5H2(g) CH3CHO(g)+ 3H2O(g)生成CH3CHO的净反应速率为v净 =v正-v逆=k正c2(CO2)·c5(H2)- k逆c(CH3CHO) ·c3(H2O)(k正、k 逆分别表示正逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关,与浓度无关)。该反应的平衡常数K与k正、k 逆的关系式为____ 。k正、k 逆的负对数用pk表示,与温度(T)关系如图1所示。其中代表pk正与T关系的直线是___ (填标号),判断理由是__________ 。
(4)一定温度下,在刚性密闭容器中充入1 mol CO2和x mol H2,仅发生反应1,测得平衡体系中CH3CHO的体积分数(φ)与x关系如图2所示。在e、f、g、h4点中,CO2转化率最高的是_____________ (填字母),f点对应体系中H、O原子个数比接近___________ 。
(5)一定温度下,在刚性密闭容器中充入2 mol CO2和5 mol H2,发生反应1和2,达到平衡时测得CH3CHO的选择性为80%,CO2的平衡转化率为45% ,总压强为560 kPa。反应1的平衡常数Kp=___________ ( 只列计算式,不带单位)。[已知:CH3CHO的选择性=,用组分的分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数]
反应1:2CO2(g)+5H2(g)CH3CHO(g)+3H2O(g) ΔH1=-170 kJ· mol-1
反应2:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-178 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)2CH4(g)+H2O(g) CH3CHO(g)+3H2(g) ΔH=
(2)一定温度下,在刚性密闭容器中充入一定量CO2和H2,发生反应1。下列情况表明该反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.混合气体密度保持不变 |
B.CO2消耗速率和H2O蒸气生成速率之比为2∶ 3 |
C.CH3CHO、H2O的浓度之比保持不变 |
D.混合气体平均摩尔质量保持不变 |
(4)一定温度下,在刚性密闭容器中充入1 mol CO2和x mol H2,仅发生反应1,测得平衡体系中CH3CHO的体积分数(φ)与x关系如图2所示。在e、f、g、h4点中,CO2转化率最高的是
(5)一定温度下,在刚性密闭容器中充入2 mol CO2和5 mol H2,发生反应1和2,达到平衡时测得CH3CHO的选择性为80%,CO2的平衡转化率为45% ,总压强为560 kPa。反应1的平衡常数Kp=
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