我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳的碳捕捉和碳利用技术则是关键。通过各国科技工作者的努力,已经开发出许多将回收利用的技术,其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题:
(1) 在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇,但若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇。
获取乙二醇的反应历程可分为如下2步:
Ⅰ.(g)+CO2(g) (g)
Ⅱ.加氢生成乙二醇与甲醇
①步骤Ⅱ的热化学方程式是___________ 。
②研究反应温度对加氢的影响(反应时间均为4小时),实验数据见下表:
由上表可知,温度越高,的转化率越高,原因是___________ 。温度升高到时,乙二醇的产率反而降低,原因是___________ 。
(2)多晶是目前唯一被实验证实能高效催化还原为烃类(如)的金属。如图1所示,电解装置中分别以多晶和为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后浓度基本保持不变,温度控制在左右,生成的电极反应式为___________ 。
(3) 与反应如果用作为催化剂,可以得到含有少量甲酸的甲醇。为研究催化剂的催化效率,将催化剂循环使用,相同条件下,随着循环使用次数的增加,甲醇产量如图2所示,试推测甲醇产量变化的原因:___________ 。(已知的性质与相似)
(1) 在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇,但若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇。
获取乙二醇的反应历程可分为如下2步:
Ⅰ.(g)+CO2(g) (g)
Ⅱ.加氢生成乙二醇与甲醇
①步骤Ⅱ的热化学方程式是
②研究反应温度对加氢的影响(反应时间均为4小时),实验数据见下表:
反应温度/ | 转化率/% | 乙二醇产率/% |
160 | 23.8 | 23.2 |
180 | 62.1 | 60.9 |
200 | 99.9 | 94.7 |
220 | 99.9 | 92.4 |
(2)多晶是目前唯一被实验证实能高效催化还原为烃类(如)的金属。如图1所示,电解装置中分别以多晶和为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后浓度基本保持不变,温度控制在左右,生成的电极反应式为
(3) 与反应如果用作为催化剂,可以得到含有少量甲酸的甲醇。为研究催化剂的催化效率,将催化剂循环使用,相同条件下,随着循环使用次数的增加,甲醇产量如图2所示,试推测甲醇产量变化的原因:
更新时间:2022-01-24 16:17:16
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(0.65)
【推荐1】研究脱除烟气中的SO2、NO是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。
(1)烟气中的NO可在催化剂作用下用NH3还原。氮的固定反应的相对能量变化如图所示:
①图中两个反应的起始反应物的总能量大小_______ (填“相等”“不相等”或“无法判断”)。已知,则_______ 。
②其他条件相同,分别在X、Y两种催化剂作用下在1L的密闭容器中通入,发生反应,测得反应相同时间时NO的去除率与温度的关系如图所示。
使用催化剂X,当温度高于320℃时,NO的去除率逐渐下降,其原因是_______ 。根据图象,_______ (填“能”或“不能”)计算280℃时该反应的平衡常数,其理由是_______ 。
(2)是一种新型的烟气脱硝技术,存在反应。将混合后置于一容积固定的密闭容器中,起始时气体压强为,在500℃时上述反应达到平衡,气体压强为。
①达到平衡时该反应的正反应速率_______ (填“大于”或“等于”)0。
②此条件下反应的平衡常数_______ (为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(1)烟气中的NO可在催化剂作用下用NH3还原。氮的固定反应的相对能量变化如图所示:
①图中两个反应的起始反应物的总能量大小
②其他条件相同,分别在X、Y两种催化剂作用下在1L的密闭容器中通入,发生反应,测得反应相同时间时NO的去除率与温度的关系如图所示。
使用催化剂X,当温度高于320℃时,NO的去除率逐渐下降,其原因是
(2)是一种新型的烟气脱硝技术,存在反应。将混合后置于一容积固定的密闭容器中,起始时气体压强为,在500℃时上述反应达到平衡,气体压强为。
①达到平衡时该反应的正反应速率
②此条件下反应的平衡常数
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(0.65)
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【推荐2】大气污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。
(1)汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物是大气污染物。
①使用稀土等催化剂能将CO、NO转化成无毒物质。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-221 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5 kJ·mol-1
写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式:_____________________ 。
②醛类、O3、PAN(过氧硝酸乙酰)等污染物气体和颗粒物所形成的烟雾称为光化学烟雾。某研究性学习小组为模拟光化学烟雾的形成,用紫外线照射装在密闭容器内的被污染空气样品,所得物质的浓度随时间的变化如图1所示。请你根据光化学烟雾的形成原理,对减少光化学烟雾的发生提出一个合理建议:________________________________ 。
(2)利用NH3催化还原氮氧化物(SCR技术)是目前应用广泛的烟气脱硝技术。SCR技术的主要反应之一为4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1627.2 kJ·mol-1。NO和NH3在有氧条件及Ag2O催化作用下,当反应温度升高到550~700 ℃,NO转化率明显下降,NO2产率明显上升(见图2)的可能原因是__________________________ 。(用化学方程式表达)
(3)目前,科学家还在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理,其脱硝机理示意图如图3,脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图4所示。
①写出该脱硝原理总反应的化学方程式_____ 。(已知NO与C2H4体积比为3:1)
②为达到最佳脱硝效果,应选择的条件是_________________________________ 。
(4)NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的反应达到平衡后,20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如下图5所示的变化,则改变的条件可能是________ (填字母)。
A.加入催化剂 B.降低温度 C.增加CO2的量 D.缩小容器体积
(5)在一定条件下,将SO2和NO2通入绝热恒容密闭容器中,发生反应:SO2(g)+NO2(g) SO3(g) +NO(g),正反应速率随时间变化如图6所示。由图可得出的正确结论是___ (填字母)
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:b点小于c点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.△t1=△t2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段
(1)汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物是大气污染物。
①使用稀土等催化剂能将CO、NO转化成无毒物质。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-221 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5 kJ·mol-1
写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式:
②醛类、O3、PAN(过氧硝酸乙酰)等污染物气体和颗粒物所形成的烟雾称为光化学烟雾。某研究性学习小组为模拟光化学烟雾的形成,用紫外线照射装在密闭容器内的被污染空气样品,所得物质的浓度随时间的变化如图1所示。请你根据光化学烟雾的形成原理,对减少光化学烟雾的发生提出一个合理建议:
图1 图2
(2)利用NH3催化还原氮氧化物(SCR技术)是目前应用广泛的烟气脱硝技术。SCR技术的主要反应之一为4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1627.2 kJ·mol-1。NO和NH3在有氧条件及Ag2O催化作用下,当反应温度升高到550~700 ℃,NO转化率明显下降,NO2产率明显上升(见图2)的可能原因是
(3)目前,科学家还在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理,其脱硝机理示意图如图3,脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图4所示。
①写出该脱硝原理总反应的化学方程式
②为达到最佳脱硝效果,应选择的条件是
(4)NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的反应达到平衡后,20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如下图5所示的变化,则改变的条件可能是
A.加入催化剂 B.降低温度 C.增加CO2的量 D.缩小容器体积
图5 图6
(5)在一定条件下,将SO2和NO2通入绝热恒容密闭容器中,发生反应:SO2(g)+NO2(g) SO3(g) +NO(g),正反应速率随时间变化如图6所示。由图可得出的正确结论是
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:b点小于c点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.△t1=△t2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段
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解题方法
【推荐3】Ⅰ.金刚石和石墨燃烧,氧气不足时生成一氧化碳,充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。
(1)在通常状况下,金刚石和石墨中_______ (填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热ΔH为_______ 。
(2)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ·mol-1、497kJ·mol-1;N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.0kJ·mol-1,NO分子中化学键的键能为_______ kJ·mol-1。
Ⅱ.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=akJ·mol-1,反应过程的能量变化如图所示,已知1molSO2(g)完全转化为lmolSO3(g)放热99kJ。请回答:
(3)Ea的大小对该反应的ΔH_______ (填“有”或“无”)影响。该反应常用V2O5作催化剂,加入V2O5会使图中B点_______ (填“升高”、“降低”或“不变”)。
Ⅲ.由盖斯定律结合下述反应方程式,回答问题:
(4)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1;
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2;
③TiO2(g)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH3;
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=_______ 。(列出关于ΔH1、ΔH2、ΔH3的表达式)
Ⅳ.已知Na2S2O3与硫酸的反应为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,某研究小组为研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如表,请回答下列问题。
(5)实验①②研究的是_______ 对化学反应速率的影响,V1=_______ 。
(6)实验①③研究的是_______ 对化学反应速率的影响,V2=_______ 。
(7)t1、t2、t3由大到小的顺序是_______ 。
Ⅴ.不同的化学反应具有不同的反应热,人们可以通过不同的方法获得反应热数据,可以实验测定,也可以理论推算。
(8)在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O(1)时释放的热量叫中和热,中和热△H=-57.3kJ·mol-1,某化学兴趣小组用50mL0.55mol·L-1盐酸、50mL0.50mol·L-1NaOH溶液进行中和热测定,计算结果△H=-58.2kJ·mol-1,其原因可能是:_______。
(9)若选用硫酸和氢氧化钡的稀溶液做中和热测定实验(操作无误),测定结果△H_______ 57.3kJ·mol-1(填“>”“=”或“<”)
(1)在通常状况下,金刚石和石墨中
(2)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ·mol-1、497kJ·mol-1;N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.0kJ·mol-1,NO分子中化学键的键能为
Ⅱ.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=akJ·mol-1,反应过程的能量变化如图所示,已知1molSO2(g)完全转化为lmolSO3(g)放热99kJ。请回答:
(3)Ea的大小对该反应的ΔH
Ⅲ.由盖斯定律结合下述反应方程式,回答问题:
(4)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1;
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2;
③TiO2(g)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH3;
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=
Ⅳ.已知Na2S2O3与硫酸的反应为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,某研究小组为研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如表,请回答下列问题。
实验编号 | 反应温度 | 加入0.1mol/LNa2S2O3溶液的体积 | 加入0.1mol/LH2SO4溶液的体积 | 加入水的体积 | 出现浑浊的时间 |
℃ | mL | mL | mL | s | |
① | 20 | 2 | 2 | 0 | t1 |
② | 40 | 2 | V1 | 0 | t2 |
③ | 20 | 1 | 2 | V2 | t3 |
(6)实验①③研究的是
(7)t1、t2、t3由大到小的顺序是
Ⅴ.不同的化学反应具有不同的反应热,人们可以通过不同的方法获得反应热数据,可以实验测定,也可以理论推算。
(8)在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O(1)时释放的热量叫中和热,中和热△H=-57.3kJ·mol-1,某化学兴趣小组用50mL0.55mol·L-1盐酸、50mL0.50mol·L-1NaOH溶液进行中和热测定,计算结果△H=-58.2kJ·mol-1,其原因可能是:_______。
A.盐酸与NaOH溶液混合后立即记录温度 |
B.分三次将盐酸溶液缓慢倒入NaOH溶液中 |
C.用量筒量取NaOH溶液时仰视读数 |
D.误将醋酸当成盐酸使用 |
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【推荐1】在2L的密闭容器内,一定温度下发生反应:,随时间的变化如下表:
(1)图1中表示的曲线是_______ (用a、b、c、d表示);由图2可得该反应为_______ (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)用表示内的平均化学反应速率为_______ 。
(3)下列措施能使该反应化学反应速率增大的是_______。
(4)下列选项表明反应一定已达平衡状态的是_______。
(5)探究10.0g碳酸钙与不同浓度的稀盐酸反应的速率,利用压强传感器测得碳酸钙与足量0.5mol/L的稀盐酸反应产生的压强变化(p)与时间(t)的关系如下图所示,请在图中画出其它条件不变时,碳酸钙与足量1.0mol/L的稀盐酸反应时压强变化与时间关系变化曲线。__________
(6)用电化学气敏传感器测定尾气中CO含量,原理如图,根据燃料电池的原理,A电极上的电极反应式为_______ 。
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
(2)用表示内的平均化学反应速率为
(3)下列措施能使该反应化学反应速率增大的是_______。
A.将及时分离出去 | B.选择高效的催化剂 |
C.适当升高温度 | D.增大CO或的浓度 |
A.容器内的总压强不再变化 | B.CO的生成速率和的消耗速率相等 |
C.容器内混合气体的密度不再变化 | D.容器内气体的浓度 |
(6)用电化学气敏传感器测定尾气中CO含量,原理如图,根据燃料电池的原理,A电极上的电极反应式为
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【推荐2】某兴趣小组为探究外界条件对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下:
(1)实验时发生反应的化学方程式为___ ;为了顺利观察到KMnO4紫色褪去,起始时需要满足n(H2C2O4):n(KMnO4)≥___ 。
(2)探究反应物浓度对反应速率影响的是实验___ (填编号,下同),探究反应温度对反应速率影响的是实验___ 。
(3)测得实验①中溶液褪色的时间为30s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=___ 。
(4)实验过程中发现:在开始反应的一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久反应速率明显增大,溶液很快褪色。导致上述现象的原因可能是___ 。
(5)草酸又称乙二酸,是一种二元弱酸。写出草酸在水中的第一步电离方程式:___ ,该步电离的平衡常数表达式K1=___ 。
实验编号 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度/℃ | ||
浓度/(mol•L-1) | 体积/mL | 浓度/(mol•L-1) | 体积/mL | ||
① | 0.10 | 2.0 | 0.01 | 3.0 | 25 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.01 | 3.0 | 25 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.01 | 3.0 | 50 |
(1)实验时发生反应的化学方程式为
(2)探究反应物浓度对反应速率影响的是实验
(3)测得实验①中溶液褪色的时间为30s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=
(4)实验过程中发现:在开始反应的一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久反应速率明显增大,溶液很快褪色。导致上述现象的原因可能是
(5)草酸又称乙二酸,是一种二元弱酸。写出草酸在水中的第一步电离方程式:
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐3】(1)探究浓度对化学平衡的影响,实验如下:
Ⅰ.向5mL0.05mol·L-1FeCl3溶液中加入5mL0.05mol·L-1KI溶液(反应a),反应达到平衡后将溶液分为两等份。
Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液,变红(反应b);加入CCl4,振荡、静置,下层显极浅的紫色。
Ⅲ.向另一份中加入CCl4,振荡、静置,下层显紫红色。
结合实验,下列说法不正确的是_______
A.反应a为2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2
B.实验Ⅱ中,反应a进行的程度大于反应b进行的程度
C.实验Ⅱ中变红的原理是Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3
D.比较水溶液中c(Fe2+):实验Ⅱ<实验Ⅲ
(2)某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素有关数据如表所示:
①本实验待测数据可以是_______ ,实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究_______ 对锌与稀硫酸反应速率的影响。
②实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是_______ ,写出有关反应的离子方程式_______ 。
(3)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如表:
表中Vx=_______ ,理由是_______ 。
Ⅰ.向5mL0.05mol·L-1FeCl3溶液中加入5mL0.05mol·L-1KI溶液(反应a),反应达到平衡后将溶液分为两等份。
Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液,变红(反应b);加入CCl4,振荡、静置,下层显极浅的紫色。
Ⅲ.向另一份中加入CCl4,振荡、静置,下层显紫红色。
结合实验,下列说法不正确的是
A.反应a为2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2
B.实验Ⅱ中,反应a进行的程度大于反应b进行的程度
C.实验Ⅱ中变红的原理是Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3
D.比较水溶液中c(Fe2+):实验Ⅱ<实验Ⅲ
(2)某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素有关数据如表所示:
序号 | 纯锌粉/g | 2.0mol·L-1硫酸溶液/mL | 温度/℃ | 硫酸铜固体/g | 加入蒸馏水/mL |
Ⅰ | 2.0 | 50.0 | 25 | 0 | 0 |
Ⅱ | 2.0 | 40.0 | 25 | 0 | 10.0 |
Ⅲ | 2.0 | 50.0 | 25 | 0.2 | 0 |
Ⅳ | 2.0 | 50.0 | 25 | 4.0 | 0 |
②实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是
(3)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如表:
实验序号 | 体积V/mL | ||||
K2S2O8溶液 | 水 | KI溶液 | Na2S2O3溶液 | 淀粉溶液 | |
① | 10.0 | 0.0 | 4.0 | 4.0 | 2.0 |
② | 9.0 | 1.0 | 4.0 | 4.0 | 2.0 |
③ | 8.0 | Vx | 4.0 | 4.0 | 2.0 |
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【推荐1】把二氧化碳“变废为宝”是实现碳达峰、碳中和的关键。
(1)在体积为1L的恒温密闭容器中,充入1mol 和3mol ,在一定条件下反应:,测得和的浓度变化随时间变化如图所示。
①从3min到8min,___________ 。
②能说明上述反应达到平衡状态的是___________ 。(填字母)
a.混合气体的压强不随时间的变化而变化
b.单位时间内每生成1mol ,同时生成3mol
c.反应中和的物质量浓度之比为1∶1
③平衡时的转化率为___________ 。
④我国学者提出的催化加氢合成的机理如图(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)所示。下列说法正确的是___________ 。(填字母)
a.催化剂的使用能提高的平衡转化率
b.反应机理表明参与了合成的反应
c.反应④中存在共价键的断裂和共价键的生成
(2)科学家利用电化学装置实现和两种分子转化为乙烯()和乙烷(),其原理如图所示。
①电极A上的反应式为___________ 。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为1∶1,则消耗的和体积比为___________ 。
(1)在体积为1L的恒温密闭容器中,充入1mol 和3mol ,在一定条件下反应:,测得和的浓度变化随时间变化如图所示。
①从3min到8min,
②能说明上述反应达到平衡状态的是
a.混合气体的压强不随时间的变化而变化
b.单位时间内每生成1mol ,同时生成3mol
c.反应中和的物质量浓度之比为1∶1
③平衡时的转化率为
④我国学者提出的催化加氢合成的机理如图(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)所示。下列说法正确的是
a.催化剂的使用能提高的平衡转化率
b.反应机理表明参与了合成的反应
c.反应④中存在共价键的断裂和共价键的生成
(2)科学家利用电化学装置实现和两种分子转化为乙烯()和乙烷(),其原理如图所示。
①电极A上的反应式为
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为1∶1,则消耗的和体积比为
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【推荐2】化学反应都伴随有能量变化。
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知: kJ⋅mol-1
kJ⋅mol-1
kJ⋅mol-1
与反应生成和的热化学方程式为___________ 。
(2)如图所示为常温常压下,1mol和1mol完全反应生成和过程中的能量变化。
①曲线II表示___________ (填“有”或“无”)催化剂作用时的能量变化。
②若能量变化如曲线I所示,该反应逆反应的活化能为___________ kJ⋅mol-1。
③若常温常压下,1mol完全燃烧放出的热量为kJ,则
___________ kJ⋅mol-1。
(3)工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。键能如下表所示,反应的___________ kJ⋅mol-1。
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知: kJ⋅mol-1
kJ⋅mol-1
kJ⋅mol-1
与反应生成和的热化学方程式为
(2)如图所示为常温常压下,1mol和1mol完全反应生成和过程中的能量变化。
①曲线II表示
②若能量变化如曲线I所示,该反应逆反应的活化能为
③若常温常压下,1mol完全燃烧放出的热量为kJ,则
(3)工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。键能如下表所示,反应的
化学键 | |||||
键能/(kJ·mol-1) | 413 | 615 | 463 | 348 | 351 |
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解答题-实验探究题
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【推荐3】某化学小组为了探究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验。
【实验原理】
【实验内容及记录】
(1)实验原理中,1 mol KMnO4参加反应时,转移电子的物质的量为_______ mol。
(2)实验①、②探究的是_______ 对反应速率的影响,表中Vx=_______ 。
(3)由实验①、③可得出的结论是_______ 。
(4)实验①中,4.0 min内,_______ mol·L·min。
(5)反应过程中,反应速率随时间的变化趋势如图所示。
其中,因反应放热导致温度升高对速率影响不大,试推测t1-t2速率迅速增大的主要原因是_______ 。若用实验证明你的推测,除了表中试剂外,还需向试管中加入少量固体,该固体应为_______ (填标号)。
A.K2SO4 B.MnSO4 C.MnO2
【实验原理】
【实验内容及记录】
实验序号 | 温度/℃ | 试管中所加试剂及其用量/mL | 溶液紫色褪至无色时所需时间/min | |||
0.04 mol/L KMnO4溶液 | 0.36 mol/L稀硫酸 | 0.2 mol/L H2C2O4溶液 | H2O | |||
① | 20 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 2.0 | 4.0 |
② | 20 | 1.0 | 1.0 | 3.0 | Vx | 3.6 |
③ | 40 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 2.0 | 0.92 |
(2)实验①、②探究的是
(3)由实验①、③可得出的结论是
(4)实验①中,4.0 min内,
(5)反应过程中,反应速率随时间的变化趋势如图所示。
其中,因反应放热导致温度升高对速率影响不大,试推测t1-t2速率迅速增大的主要原因是
A.K2SO4 B.MnSO4 C.MnO2
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【推荐1】金属镓是一种广泛用于电子和通信领域的重要金属,其化学性质与铝相似。
(1)工业上提纯镓的方法有很多,其中以电解精炼法为主。具体原理如下:以待提纯的粗镓(含有Zn、Fe、Cu杂质)为阳极,以高纯镓为阴极,以NaOH水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓在阳极溶解进入电解质溶液,通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。
①已知离子的氧化性顺序为Zn2+<Ga3+<Fe2+<Cu2+电解精炼镓时阳极泥的成分为________ 。
②GaO2— 在阴极放电的电极反应式为______ 。
(2)工业上利用固态Ga与NH3在高温条件下合成固态半导体材料氮化镓(GaN),同时有氢气生成。反应过程中每生成3 mol H2,放出30.8 kJ的热量。
①该反应的热化学方程式为______ 。
②一定条件下,一定量的Ga与NH3进行上述反应,下列叙述符合事实且可作为判断反应已达到平衡状态的标志的是______ (填字母)。
A. 恒温恒压下,混合气体的密度不变
B. 断裂3 mol H—H键,同时断裂2 mol N—H键
C. 恒温恒压下,反应达到平衡时,向反应体系中加入 2 mol H2,NH3的消耗速率等于原平衡时NH3的消耗速率
D. 恒温恒容下, NH3 与H2的物质的量浓度之比为2︰3
(1)工业上提纯镓的方法有很多,其中以电解精炼法为主。具体原理如下:以待提纯的粗镓(含有Zn、Fe、Cu杂质)为阳极,以高纯镓为阴极,以NaOH水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓在阳极溶解进入电解质溶液,通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。
①已知离子的氧化性顺序为Zn2+<Ga3+<Fe2+<Cu2+电解精炼镓时阳极泥的成分为
②GaO2— 在阴极放电的电极反应式为
(2)工业上利用固态Ga与NH3在高温条件下合成固态半导体材料氮化镓(GaN),同时有氢气生成。反应过程中每生成3 mol H2,放出30.8 kJ的热量。
①该反应的热化学方程式为
②一定条件下,一定量的Ga与NH3进行上述反应,下列叙述符合事实且可作为判断反应已达到平衡状态的标志的是
A. 恒温恒压下,混合气体的密度不变
B. 断裂3 mol H—H键,同时断裂2 mol N—H键
C. 恒温恒压下,反应达到平衡时,向反应体系中加入 2 mol H2,NH3的消耗速率等于原平衡时NH3的消耗速率
D. 恒温恒容下, NH3 与H2的物质的量浓度之比为2︰3
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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2】开发新型高效的乙烷脱氢制乙烯过程对于石油化工至关重要。回答下列问题:
(1)不同Zn含量PtSn催化剂催化乙烷脱氢反应时,乙烷的转化效率随时间变化如下图所示。由图可知,催化活性最优的催化剂为____________ 。
(2)随着温度升高,乙烷脱氢反应容易造成催化剂表面积碳,影响催化剂的稳定性,脱氢时通常一起充入CO2,该工艺称为“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”,CO2发生的反应为: 、。则CO2的作用为____________ 、____________ 。
(3)实验室模拟“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”,℃时,将2.8mol与5.2mol CO2充入容积恒定为0.5L的恒温密闭容器中发生反应:,平衡时,。
①a=______ 。
②T℃时,该反应的平衡常数K=______ 。
③若不考虑副反应,对于该反应体系,下列说法正确的是______ (填标号)。
a.三种生成物平衡分压比值保持不变时,反应达到平衡状态
b.降低C2H6与CO2用料比,C2H6的平衡转化率升高
c.在容器中加入CaO,可与H2O反应,提高CH2=CH2产率
d.反应开始后的一段时间内,适当缩小容器体积可提高单位时间内C2H6的转化率
(4)中国科学院科研团队,利用固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell,SOEC),在SOEC阳极实现了高选择性乙烷电化学脱氢制乙烯。装置示意图如下。
①b为电源的______ 极。
②阳极电极反应为__________________ 。
(1)不同Zn含量PtSn催化剂催化乙烷脱氢反应时,乙烷的转化效率随时间变化如下图所示。由图可知,催化活性最优的催化剂为
(2)随着温度升高,乙烷脱氢反应容易造成催化剂表面积碳,影响催化剂的稳定性,脱氢时通常一起充入CO2,该工艺称为“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”,CO2发生的反应为: 、。则CO2的作用为
(3)实验室模拟“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”,℃时,将2.8mol与5.2mol CO2充入容积恒定为0.5L的恒温密闭容器中发生反应:,平衡时,。
①a=
②T℃时,该反应的平衡常数K=
③若不考虑副反应,对于该反应体系,下列说法正确的是
a.三种生成物平衡分压比值保持不变时,反应达到平衡状态
b.降低C2H6与CO2用料比,C2H6的平衡转化率升高
c.在容器中加入CaO,可与H2O反应,提高CH2=CH2产率
d.反应开始后的一段时间内,适当缩小容器体积可提高单位时间内C2H6的转化率
(4)中国科学院科研团队,利用固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell,SOEC),在SOEC阳极实现了高选择性乙烷电化学脱氢制乙烯。装置示意图如下。
①b为电源的
②阳极电极反应为
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
【推荐3】工业上以闪锌矿(主要成分为ZnS,含有SiO2和少量Fe、Cd、Pb等元素的硫化物杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
回答下列问题:
(1)ZnS焙烧生成具有良好反应活性的氧化物,发生反应的化学方程式为____ ,滤渣1的成分为___ 。
(2)“氧化”工序中反应的离子方程式为___ ,“调pH”步骤中加入的X为___ ,调节pH的范围为___ ,pH若取最大值,此时c(Fe3+)=___ mol·L-1(使用25℃时的Kw计算)。
(3)“还原”工序中加入锌粉时反应的离子方程式为___ 。
(4)“电解”工序制备单质锌后,电解液可返回“溶浸”工序使用,则电解时阳极的电极反应式为___ 。
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Fe3+ | Fe2+ | Zn2+ | Cd2+ |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.3 | 6.2 | 7.4 |
沉淀完全的pH | 2.8 | 8.3 | 8.2 | 9.4 |
(1)ZnS焙烧生成具有良好反应活性的氧化物,发生反应的化学方程式为
(2)“氧化”工序中反应的离子方程式为
(3)“还原”工序中加入锌粉时反应的离子方程式为
(4)“电解”工序制备单质锌后,电解液可返回“溶浸”工序使用,则电解时阳极的电极反应式为
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