氨氧化法是工业制硝酸的常见方法。
(1)合成氨。一种合成氮的新工艺如图所示,工作时,使用熔融的电解质通过两步铁基循环实现氨的合成。
“合成”步骤的化学反应方程式为___________ ,该工艺中的作用是___________ 。
(2)氮氧化物制备。将氨催化氧化后,生成的总反应为:
,反应分两步:
快反应,瞬间平衡
慢反应
当改变压强、温度时,转化率随时间变化如下表示。
已知:反应生成的速率方程。k是速率常数,随温度升高而增大,K是快反应的平衡常数。
①增大压强,总反应速率___________ (填“变快”或“变慢”,下同);
②升高温度,总反应速率___________ ,原因是___________ 。
(3)已知。将一定物质的量的充入不同温度下的容器中,测得平衡时和的体积分数如图所示。
①代表的曲线是___________ (填“a”或“b”)。
②假设平衡时体系的总压为,则A点温度下的平衡常数___________ ,计算的平衡转化率,写出计算过程。
(4)硝酸制备。已知,则___________ 。
(1)合成氨。一种合成氮的新工艺如图所示,工作时,使用熔融的电解质通过两步铁基循环实现氨的合成。
“合成”步骤的化学反应方程式为
(2)氮氧化物制备。将氨催化氧化后,生成的总反应为:
,反应分两步:
快反应,瞬间平衡
慢反应
当改变压强、温度时,转化率随时间变化如下表示。
压强 | 温度 | 的转化所需时间/s | ||
1 | 30 | 12.4 | 248 | 2830 |
90 | 25.3 | 508 | 5760 | |
8 | 30 | 0.19 | 3.88 | 36.6 |
90 | 0.59 | 7.86 | 74 |
①增大压强,总反应速率
②升高温度,总反应速率
(3)已知。将一定物质的量的充入不同温度下的容器中,测得平衡时和的体积分数如图所示。
①代表的曲线是
②假设平衡时体系的总压为,则A点温度下的平衡常数
(4)硝酸制备。已知,则
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广东省佛山市2021-2022学年高三上学期普通高中第一次教学质量检测化学试卷(已下线)第19周 周测卷-备战2022年高考化学周测与晚练(新高考专用)(已下线)押广东卷化学第19题 化学反应原理综合题-备战2022年高考化学临考题号押题(广东卷)
更新时间:2022-01-13 23:29:32
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(0.4)
解题方法
【推荐1】甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H,②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-58 kJ·mol-1,③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g△H3=+41 kJ·mol-1,回答下列问题:
(1)利于提高反应①合成甲醇平衡产率的条件有______ 。
A.高温 B.低温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(2)合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(a)与温度和压强的关系如图所示。图中的压强最大的是__________ ,解释a(CO)值随温度升高变化的原因__________ 。
(3)氮氧化物会对环境造成影响。
①处理汽车尾气中的氮氧化物可用NH3催化还原法,假设在恒容密闭容器中仅发生反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0,测得NO的平衡转化率随温度的变化关系如图2所示。已知温度为T3时反应达到平衡所需时间为12分钟。请在图中画出不同温度下,反应都在12分钟时,NO的转化率曲线示意图______ 。
②另一用NH3催化还原NOx消除氮氧化物污染的反应原理为:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。在一定温度下,向某恒定压强为P的密闭容器中充入等物质的量的NO、NO2和NH3,达到平衡状态后,NO的转化率25%,请计算此时的平衡常数KP=____ 。(用含P的式子表示,且化至最简式)。【备注:对于有气体参加的反应,可用某组分的平衡分压代替物质的量浓度计算平衡常数,记作KP。如p(NO2)为NO2的平衡分压,p(NO2)=x(NO2)p,p为平衡总压,x(NO2)为平衡体系中NO2的体积分数。】
(4)工业生产中产生的SO2废气可用如图方法获得H2SO4。写出电解的阳极反应式____ 。
(1)利于提高反应①合成甲醇平衡产率的条件有
A.高温 B.低温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(2)合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(a)与温度和压强的关系如图所示。图中的压强最大的是
(3)氮氧化物会对环境造成影响。
①处理汽车尾气中的氮氧化物可用NH3催化还原法,假设在恒容密闭容器中仅发生反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0,测得NO的平衡转化率随温度的变化关系如图2所示。已知温度为T3时反应达到平衡所需时间为12分钟。请在图中画出不同温度下,反应都在12分钟时,NO的转化率曲线示意图
②另一用NH3催化还原NOx消除氮氧化物污染的反应原理为:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。在一定温度下,向某恒定压强为P的密闭容器中充入等物质的量的NO、NO2和NH3,达到平衡状态后,NO的转化率25%,请计算此时的平衡常数KP=
(4)工业生产中产生的SO2废气可用如图方法获得H2SO4。写出电解的阳极反应式
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【推荐2】丙烯是重要的有机化工原料,丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径。回答下列相关问题:
(1)已知:Ⅰ.2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) △H1=-238kJ•mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H2=-484kJ•mol-1
则丙烷脱氢制丙烯反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的△H为_______ kJ•mol-1
(2)一定温度下,向1L的密闭容器中充入1mol C3H8发生脱氢反应,经过10min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。
①0~10min丙烷的化学反应速率v(C3H8)=_______ mol•L-1•min-1。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______ 。
A.△H不变 B.C3H8与H2的物质的量之比保持不变
C.混合气体密度不变 D.混合气体的总压强不变
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1mol C3H8,开始压强为pkPa,C3H8的气体体积分数与反应时间的关系如图所示:
①此温度下该反应的平衡常数Kp=_______ (用含字母p的代数式表示,Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平衡分压=总压×体积分数)。
②已知该反应过程中,v正=k正p(C3H8),v逆=k逆p(C3H6)p(H2),其中k正、k逆为速率常数,只与温度有关,则图中m点处=_______ 。
(4)某丙烯燃料电池的工作原理如图所示,质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1L 2mol/L H2SO4溶液。a极的电极反应式为_______ ;当导线中有1.8mol e-发生转移时,左右两侧溶液的质量差为_______ g ( 假设反应物耗尽,忽略气体的溶解)。
(1)已知:Ⅰ.2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) △H1=-238kJ•mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H2=-484kJ•mol-1
则丙烷脱氢制丙烯反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的△H为
(2)一定温度下,向1L的密闭容器中充入1mol C3H8发生脱氢反应,经过10min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。
①0~10min丙烷的化学反应速率v(C3H8)=
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是
A.△H不变 B.C3H8与H2的物质的量之比保持不变
C.混合气体密度不变 D.混合气体的总压强不变
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1mol C3H8,开始压强为pkPa,C3H8的气体体积分数与反应时间的关系如图所示:
①此温度下该反应的平衡常数Kp=
②已知该反应过程中,v正=k正p(C3H8),v逆=k逆p(C3H6)p(H2),其中k正、k逆为速率常数,只与温度有关,则图中m点处=
(4)某丙烯燃料电池的工作原理如图所示,质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1L 2mol/L H2SO4溶液。a极的电极反应式为
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【推荐3】链烷烃来源于天然气、油田伴生气等,价格低廉,合理利用该资源开发化工产品具有十分重要的意义。回答下列问题:
(1)已知;完全燃烧正丁烷生成5mol (l)和完全燃烧异丁烷生成5mol (l)放出热量分别为2878kJ、2869kJ,则正丁烷转化为异丁烷的热化学方程式为_____________________ 。
(2)控制适当的反应条件,发生反应: △H>0。实验测得;,其中、为速率常数。在两种压强(分别为、且)下,分别测得(g)与(g)平衡时的体积分数随温度的变化趋势如图所示。①K=__________ (用速率常数表示),速率常数与温度________ (填“有关”或“无关”)。
②、、的相对大小关系是______________ (用“>”“<”或“=”连接)。
③线Ⅱ、线Ⅲ的含义分别表示_____________________ 。
(3)若不加控制,通常同时存在反应:和
。T℃时,向恒容密闭容器中投入(g)发生前述反应,部分物质的浓度随时间变化如图所示,平衡时压强为17pPa。①0~6min内,平均反应速率_________ (保留三位有效数字,各组分分压=总压×);6min时,增大正丁烷浓度,的变化对应图中线___________ (填字母序号)。
②T℃时,反应用分压表示的平衡常数________ Pa。
(1)已知;完全燃烧正丁烷生成5mol (l)和完全燃烧异丁烷生成5mol (l)放出热量分别为2878kJ、2869kJ,则正丁烷转化为异丁烷的热化学方程式为
(2)控制适当的反应条件,发生反应: △H>0。实验测得;,其中、为速率常数。在两种压强(分别为、且)下,分别测得(g)与(g)平衡时的体积分数随温度的变化趋势如图所示。①K=
②、、的相对大小关系是
③线Ⅱ、线Ⅲ的含义分别表示
(3)若不加控制,通常同时存在反应:和
。T℃时,向恒容密闭容器中投入(g)发生前述反应,部分物质的浓度随时间变化如图所示,平衡时压强为17pPa。①0~6min内,平均反应速率
②T℃时,反应用分压表示的平衡常数
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【推荐1】为了减少“温室效应”带来的负面影响,法国化学家Paul sabatier研究得出在催化剂作用下能够转化为甲烷,即Sabatier反应: ;副反应: ;回答下列问题
(1)若的燃烧热分别为, ,则Sabatier反应的_______ 。
(2)实际化工生产过程中,下列措施能提高转化效率的是_______ 。
a.合适的温度下,适当增大压强
b.增加反应物与的体积比
c.采用双温控制,前段加热,后段冷却
d.选取高效催化剂及增大催化剂的比表面积
(3)将原料气按置于密闭容器中在进行 Sabatier反应,测得平衡转化率与压强、温度的关系如图所示,x、y、z、w大小关系为_______ ,在压强为时,700~800℃范围内,随温度升高,的平衡转化率逐渐增大,其原因是_______ 。
(4)针对“”反应,实验测得正反应速率为,逆反应速率为,其中为速率常数,为平衡常数,则_______ (以和表示)。
(5)上图中,当温度为500℃、压强为时,针对 Sabatier反应,根据M点计算_______ (不考虑副反应,写出计算式即可,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(1)若的燃烧热分别为, ,则Sabatier反应的
(2)实际化工生产过程中,下列措施能提高转化效率的是
a.合适的温度下,适当增大压强
b.增加反应物与的体积比
c.采用双温控制,前段加热,后段冷却
d.选取高效催化剂及增大催化剂的比表面积
(3)将原料气按置于密闭容器中在进行 Sabatier反应,测得平衡转化率与压强、温度的关系如图所示,x、y、z、w大小关系为
(4)针对“”反应,实验测得正反应速率为,逆反应速率为,其中为速率常数,为平衡常数,则
(5)上图中,当温度为500℃、压强为时,针对 Sabatier反应,根据M点计算
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【推荐2】清洁能源的开发利用是实现“双碳”目标的重要途径,乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为:
Ⅰ:
Ⅱ:
回答下列问题:
(1)已知25℃、下,、的燃烧热分别为、,则的_______ 。
(2)保持压强为,按投料,发生反应Ⅰ、Ⅱ,测得平衡时和CO的选择性及的产率随温度T的变化关系如图所示。
已知:CO的选择性%
①表示平衡时CO选择性的曲线是_______ (填“a”、“b”或“c”);300℃后曲线b随温度升高而降低的原因是_______ 。
②500℃时,乙醇的平衡转化率为_______ ;反应Ⅱ的_______ 。
③反应过程中催化剂由于积碳容易失活;增大水醇比可有效减少积碳,原因是_______ (用化学方程式表示)。
(3)已知 ,向体系中加入适量可提高的产率,理由是:①吸收,使得反应Ⅰ正向进行,反应Ⅱ逆向进行;②_______ 。
Ⅰ:
Ⅱ:
回答下列问题:
(1)已知25℃、下,、的燃烧热分别为、,则的
(2)保持压强为,按投料,发生反应Ⅰ、Ⅱ,测得平衡时和CO的选择性及的产率随温度T的变化关系如图所示。
已知:CO的选择性%
①表示平衡时CO选择性的曲线是
②500℃时,乙醇的平衡转化率为
③反应过程中催化剂由于积碳容易失活;增大水醇比可有效减少积碳,原因是
(3)已知 ,向体系中加入适量可提高的产率,理由是:①吸收,使得反应Ⅰ正向进行,反应Ⅱ逆向进行;②
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解题方法
【推荐3】Ⅰ.热力学标准态(298K、101kPa)下,由稳定单质发生反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。图甲为ⅥA族元素(包括氧、硫、硒、碲)氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题。
(1)请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系:___ 。
(2)在25℃、101kPa下,已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1mol电子放热190.0kJ,写出SiH4燃烧热的热化学方程式是___ 。
Ⅱ.可逆反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)是炼铁工业中一个重要反应,其温度与平衡常数K的关系如表:
(3)写出该反应平衡常数的表达式___ 。
(4)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,若升高温度,混合气体的平均相对分子质量___ ;充入氦气,混合气体的密度___ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)CH4—CO2催化重整反应为CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为____ mol2·L—2。
(6)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应之一为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,如图,能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为____ (填曲线标记字母),其判断理由是___ 。
(1)请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系:
(2)在25℃、101kPa下,已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1mol电子放热190.0kJ,写出SiH4燃烧热的热化学方程式是
Ⅱ.可逆反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)是炼铁工业中一个重要反应,其温度与平衡常数K的关系如表:
T/K | 938 | 1100 |
K | 0.68 | 0.40 |
(4)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,若升高温度,混合气体的平均相对分子质量
(5)CH4—CO2催化重整反应为CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为
(6)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应之一为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,如图,能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为
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【推荐1】天然气净化过程中产生有毒的,直接排放会污染空气,通过下列方法可以进行处理。
(1)工业上用克劳斯工艺处理含的尾气获得硫黄,流程如图:
反应炉中的反应: △H=-1035.6kJ∙mol-1
催化转化器中的反应: △H=-92.8kJ∙mol-1
克劳斯工艺中获得气态硫黄的总反应的热化学方程式:______ 。
(2)T∙F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫,其原理如图所示,下列说法正确的是______ 。
A.脱硫过程需要不断添加Fe2(SO4)3溶液
B.i过程可导致环境pH减小
C.该脱硫过程的总反应为:2H2S+O2=2S↓+2H2O
D.该过程可以在高温下进行
(3)分解反应 △H>0。在无催化剂及催化下,在反应器中不同温度时反应,间隔相同时间测定一次的转化率,其转化率与温度的关系如图所示:
①在约1100℃时,有无催化,其转化率几乎相等,是因为______ 。
②在压强p、温度T,催化条件下,将、按照物质的量比为1∶n混合,发生热分解反应,平衡产率为α。掺入能提高的平衡产率,解释说明该事实______ ,平衡常数Kp=______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)
(4)当废气中硫化氢浓度较低时常用纯碱溶液进行吸收,已知、的电离平衡常数如下表所示:
纯碱溶液吸收少量 的离子方程式为______ 。
(1)工业上用克劳斯工艺处理含的尾气获得硫黄,流程如图:
反应炉中的反应: △H=-1035.6kJ∙mol-1
催化转化器中的反应: △H=-92.8kJ∙mol-1
克劳斯工艺中获得气态硫黄的总反应的热化学方程式:
(2)T∙F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫,其原理如图所示,下列说法正确的是
A.脱硫过程需要不断添加Fe2(SO4)3溶液
B.i过程可导致环境pH减小
C.该脱硫过程的总反应为:2H2S+O2=2S↓+2H2O
D.该过程可以在高温下进行
(3)分解反应 △H>0。在无催化剂及催化下,在反应器中不同温度时反应,间隔相同时间测定一次的转化率,其转化率与温度的关系如图所示:
①在约1100℃时,有无催化,其转化率几乎相等,是因为
②在压强p、温度T,催化条件下,将、按照物质的量比为1∶n混合,发生热分解反应,平衡产率为α。掺入能提高的平衡产率,解释说明该事实
(4)当废气中硫化氢浓度较低时常用纯碱溶液进行吸收,已知、的电离平衡常数如下表所示:
电离平衡常数 | ||
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【推荐2】温室气体和对环境危害大,在工业生产中尽量将它们转化为可用的原材料。
Ⅰ. 工业上利用和催化重整制取和CO,主要反应为
反应①: CH4(g)+ CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g)
过程中还发生三个副反应:
反应②:H2(g)+ CO2(g) CO(g) + H2O (g)
反应③:2 CO(g) CO2 (g) + C (s)
反应④:CH4(g) 2 H2 (g) + C (s)
将与(体积比为1∶1)的混合气体以一定流速通过催化剂,产物中与CO的物质的量之比、的转化率与温度的关系如图所示:(1)_______ 。
(2)500℃时,比较小,此时发生的副反应以_______ (选填②、③、④中一种)为主。升高温度,产物中与CO的物质的量之比增大的原因是_______ 。
Ⅱ. 温室气体CH4可以和H2S在一定条件下发生反应:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。在一密闭容器中,起始时向该容器中充入H2S和CH4且n(H2S)∶n(CH4)=2∶1.0.1 MPa时,温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图所示:(3)M点,H2S的平衡转化率为_______ 。
(4)N点对应温度下,该反应的KP =_______ (MPa)2 (保留两位有效数字)
Ⅲ.用光电化学法将还原为有机物实现碳资源的再生利用,其装置如左图所示,其他条件一定时,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示:,其中,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
(5)当电解电压为u1 V时,阴极生成HCHO的电极反应式为_______ 。
(6)当电解电压为u2 V时,电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为3:2,则生成HCHO的法拉第效率m为_______ 。
Ⅰ. 工业上利用和催化重整制取和CO,主要反应为
反应①: CH4(g)+ CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g)
过程中还发生三个副反应:
反应②:H2(g)+ CO2(g) CO(g) + H2O (g)
反应③:2 CO(g) CO2 (g) + C (s)
反应④:CH4(g) 2 H2 (g) + C (s)
将与(体积比为1∶1)的混合气体以一定流速通过催化剂,产物中与CO的物质的量之比、的转化率与温度的关系如图所示:(1)
(2)500℃时,比较小,此时发生的副反应以
Ⅱ. 温室气体CH4可以和H2S在一定条件下发生反应:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。在一密闭容器中,起始时向该容器中充入H2S和CH4且n(H2S)∶n(CH4)=2∶1.0.1 MPa时,温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图所示:(3)M点,H2S的平衡转化率为
(4)N点对应温度下,该反应的KP =
Ⅲ.用光电化学法将还原为有机物实现碳资源的再生利用,其装置如左图所示,其他条件一定时,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示:,其中,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
(5)当电解电压为u1 V时,阴极生成HCHO的电极反应式为
(6)当电解电压为u2 V时,电解生成的HCOOH和HCHO的物质的量之比为3:2,则生成HCHO的法拉第效率m为
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(0.4)
【推荐3】为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量,研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物的含量显得尤为重要。
I.氮氧化物研究
(1)一定条件下,将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列各项能说明反应达到平衡状态的是________ (填字母代号) 。
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.NO和O2的物质的量之比保持不变 d.每消耗1 molO2同时生成2 molNO2
(2)汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应:N2 +O22NO,是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。在T1、T2温度下,一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如右图所示,根据图1像判断反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的△H__________ 0(填“>”或“<”)。
Ⅱ.碳氧化物研究
(1)体积可变(活塞与容器之间的摩擦力忽略不计)的密闭容器如图2所示,现将3molH2和2molCO放入容器中,移动活塞至体积V为2L,用铆钉固定在A、B点,发生合成甲醇的反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。测定不同条件、不同时间段内的CO的转化率,得到如下数据:
①根据上表数据,请比较T1_________ T2(选填“>”、“<”或“=”);T2℃下,第30min 时,a1=________ ,该温度下的化学平衡常数为__________________ 。
②T2℃下,第40min时,拔去铆钉(容器密封性良好)后,活塞没有发生移动,再向容器中通入6molCO,此时v(正)________ v(逆)(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合(混合后溶液体积变化忽略不计),充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则根据溶液中的电荷平衡可知,溶液的pH=___________ ,则可以求出醋酸的电离常数Ka =____________ (用含a和b的代数式表示)。
I.氮氧化物研究
(1)一定条件下,将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列各项能说明反应达到平衡状态的是
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.NO和O2的物质的量之比保持不变 d.每消耗1 molO2同时生成2 molNO2
(2)汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应:N2 +O22NO,是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。在T1、T2温度下,一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如右图所示,根据图1像判断反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的△H
Ⅱ.碳氧化物研究
(1)体积可变(活塞与容器之间的摩擦力忽略不计)的密闭容器如图2所示,现将3molH2和2molCO放入容器中,移动活塞至体积V为2L,用铆钉固定在A、B点,发生合成甲醇的反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。测定不同条件、不同时间段内的CO的转化率,得到如下数据:
T(℃) | 10min | 20min | 30min | 40min |
T1 | 20% | 55% | 65% | 65% |
T2 | 35% | 50% | a1 | a2 |
①根据上表数据,请比较T1
②T2℃下,第40min时,拔去铆钉(容器密封性良好)后,活塞没有发生移动,再向容器中通入6molCO,此时v(正)
(2)一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合(混合后溶液体积变化忽略不计),充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则根据溶液中的电荷平衡可知,溶液的pH=
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解答题-原理综合题
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(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:
CaSO4(s)+CO(g) ⇌ CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g) ⇌ CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2= -175.6kJ·mol-1(反应Ⅱ)
请回答下列问题:
(1)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是_____________ 。
(2)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是______________ 。
(3)在温度、容积相同且不变的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如图二(已知2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) △H=−196.6kJ·mol-1)
A.2c1______ c3 B.a+b______ 196.6 C.2p2______ p3 D.α1+α3______ 1(填>,=,<)
(4) “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下,将烟气通入氨水溶液中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图三所示。
请写出a点时n(HSO3-):n(H2SO3)=______ ,b点时溶液pH=7,则n(NH4+):n(HSO3-)=___ 。
(5)催化氧化法去除NO,一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理为4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4:l、3:l、1:3时,得到NO脱除率曲线如图四所示:
①曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是______ 。
② 曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为_____ mg/(m3·s)。
(6)已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,向0.4mol/LNa2SO4的溶液中加入足量BaCO3粉末(忽略体积变化),充分搅拌,发生反应SO (aq)+BaCO3 (s) ⇌ BaSO4 (s)+CO (aq) 静置后沉淀转化达到平衡。此时溶液中的c(SO)=________ mol·L-1(小数点后两位).
CaSO4(s)+CO(g) ⇌ CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g) ⇌ CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2= -175.6kJ·mol-1(反应Ⅱ)
请回答下列问题:
(1)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是
(2)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是
(3)在温度、容积相同且不变的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如图二(已知2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) △H=−196.6kJ·mol-1)
A.2c1
(4) “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下,将烟气通入氨水溶液中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图三所示。
请写出a点时n(HSO3-):n(H2SO3)=
(5)催化氧化法去除NO,一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理为4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4:l、3:l、1:3时,得到NO脱除率曲线如图四所示:
①曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是
② 曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为
(6)已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,向0.4mol/LNa2SO4的溶液中加入足量BaCO3粉末(忽略体积变化),充分搅拌,发生反应SO (aq)+BaCO3 (s) ⇌ BaSO4 (s)+CO (aq) 静置后沉淀转化达到平衡。此时溶液中的c(SO)=
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】以、为原料制备合成气(、),发生的反应如下:
主反应a:
副反应b:
副反应c:
已知:主反应选择性指发生主反应所消耗的在全部所消耗的中占有的比例。
回答下列问题:
(1)和的燃烧热分别为、,则CO的燃烧热为_______ 。
(2)在同一固相催化剂和下,研究不同温度,投料比对平衡转化率及体积分数的影响,数据如图所示。
①反应c的_______ 0(填“大于”、“等于”或“小于”)。
②在该催化剂作用下,投料比为2,时主反应a的选择性为60%,则体系达平衡后的体积分数为_______ %(保留到小数点后一位)。
③根据图象,选择合成体系适宜的反应条件为_______ ,原因是_______ ;相同温度下,随着投料比增加,主反应的反应速率先加快后减慢,导致主反应的反应速率减慢的主要原因可能是_______ 。
主反应a:
副反应b:
副反应c:
已知:主反应选择性指发生主反应所消耗的在全部所消耗的中占有的比例。
回答下列问题:
(1)和的燃烧热分别为、,则CO的燃烧热为
(2)在同一固相催化剂和下,研究不同温度,投料比对平衡转化率及体积分数的影响,数据如图所示。
①反应c的
②在该催化剂作用下,投料比为2,时主反应a的选择性为60%,则体系达平衡后的体积分数为
③根据图象,选择合成体系适宜的反应条件为
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(0.4)
【推荐3】2023年9月21日,神舟十六号航天员在空间站面向广大青少年开展“天宫课堂”太空授课活动。空间站处理CO2的一种重要方法是CO2的收集、浓缩与还原。
(1)用固态胺吸收与浓缩CO2,在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应),再解吸出CO2的最简单方法是___________ 。
(2)反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0的正、逆反应速率可分别表示为v正=k正c(CO2)·c(H2)、v逆=k逆c(CO)·c(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,仅受温度影响。如图所示的四条斜线中,有两条分别为pk正(pk=-lgk)和pk逆随T变化斜线,能表示pk正 随T变化关系的是___________ (填字母)。
(3)研究表明,二氧化碳与氢气在某催化剂作用下可以还原为甲醇,甲醇是一种重要的化工原料,应用前景广阔。该反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如*CO2表示CO2吸附在催化剂表面;图中*H已省略)。
①上述合成甲醇的反应过程中决定反应速率的步骤是___________ (用化学方程式表示)。
②有利于提高平衡时CO2转化率的措施有___________ (填字母)。
a.使用催化剂 b.加压 c.增大CO2和H2的初始投料比
③研究温度对甲醇产率的影响时发现,在210~290 ℃,保持原料气中CO2和H2的投料比不变,得到平衡时甲醇的产率与温度的关系如图所示,则该反应的ΔH___________ 0(填“>”“<”或“=”)。
(4)在催化剂(Ni/xMg)作用下,二氧化碳与氢气反应还可以还原为甲烷,反应如下CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。以1 mol CO2和5 mol H2为初始原料,保持总压为p0发生反应,不同温度下在相同时间测得CO2的转化率如图。
①A点的反应速率v(正)___________ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②B点的平衡常数Kp=___________ 。(写出计算式即可,无需计算,分压=总压×物质的量分数)
(1)用固态胺吸收与浓缩CO2,在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应),再解吸出CO2的最简单方法是
(2)反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0的正、逆反应速率可分别表示为v正=k正c(CO2)·c(H2)、v逆=k逆c(CO)·c(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,仅受温度影响。如图所示的四条斜线中,有两条分别为pk正(pk=-lgk)和pk逆随T变化斜线,能表示pk正 随T变化关系的是
(3)研究表明,二氧化碳与氢气在某催化剂作用下可以还原为甲醇,甲醇是一种重要的化工原料,应用前景广阔。该反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如*CO2表示CO2吸附在催化剂表面;图中*H已省略)。
①上述合成甲醇的反应过程中决定反应速率的步骤是
②有利于提高平衡时CO2转化率的措施有
a.使用催化剂 b.加压 c.增大CO2和H2的初始投料比
③研究温度对甲醇产率的影响时发现,在210~290 ℃,保持原料气中CO2和H2的投料比不变,得到平衡时甲醇的产率与温度的关系如图所示,则该反应的ΔH
(4)在催化剂(Ni/xMg)作用下,二氧化碳与氢气反应还可以还原为甲烷,反应如下CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。以1 mol CO2和5 mol H2为初始原料,保持总压为p0发生反应,不同温度下在相同时间测得CO2的转化率如图。
①A点的反应速率v(正)
②B点的平衡常数Kp=
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