回答下列问题:
(1)“制氢”“储氢”“用氢”一直都是能源研究的热点。工业上制取H2有多种方法,如:
①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=+131.5kJ•mol-1
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+206.2kJ•mol-1
③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H3=+247.4kJ•mol-1
④2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H4=+483.6kJ•mol-1
由上述可知:CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为____ 。
(2)在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) △H=-11kJ•mol-1。如图表示不同温度T1、T2下平衡时HI(g)的体积分数随起始n(H2):n(I2)的变化关系。
①反应温度:T1____ T2(填“>”“<”或“=”),
②维持B点温度和起始n(H2):n(I2)不变,欲加快该化学反应速率,则可采取的措施有____ (任写一种措施)。
(3)科学家研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g),在100kPa和730K时,向密闭容器中投入HI,气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t的关系如表:
①40min时,HI的转化率为___ ,根据上述实验结果,温度为730K时该反应的压强平衡常数Kp=___ 。(结果保留2位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,p分=p总×物质的量分数)。
②上述反应中,反应速率V=V正-V逆=k正x2(HI)-k逆x(H2)•x(I2),k正、k逆逆分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数。计算20min时,=___ (结果保留2位有效数字)。
(1)“制氢”“储氢”“用氢”一直都是能源研究的热点。工业上制取H2有多种方法,如:
①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=+131.5kJ•mol-1
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+206.2kJ•mol-1
③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H3=+247.4kJ•mol-1
④2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H4=+483.6kJ•mol-1
由上述可知:CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为
(2)在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) △H=-11kJ•mol-1。如图表示不同温度T1、T2下平衡时HI(g)的体积分数随起始n(H2):n(I2)的变化关系。
①反应温度:T1
②维持B点温度和起始n(H2):n(I2)不变,欲加快该化学反应速率,则可采取的措施有
(3)科学家研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g),在100kPa和730K时,向密闭容器中投入HI,气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t的关系如表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 100 | 120 |
x(H2) | 0 | 0.05 | 0.08 | 0.09 | 0.10 | 0.10 |
②上述反应中,反应速率V=V正-V逆=k正x2(HI)-k逆x(H2)•x(I2),k正、k逆逆分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数。计算20min时,=
更新时间:2022-02-21 20:39:03
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解题方法
【推荐1】乙酸是生活中常见的有机物之一,不仅是食醋的主要成分,在工业上也可用于制氢,已知如下反应:
热裂解反应:
脱羧基反应:
合成乙酸反应:
(1)请写出与甲醇化的热化学方程式________ 。
(2)在密闭容器中,利用乙酸制甲烷,若要使甲烷的产率较高,制备时选择的适宜条件为________ 。
a.较低温度 b.较大压强 c.高温 d.低压
(3)向一恒容密闭容器充入一定量的乙酸气体发生反应,相同时间后,测得温度与气体产率的关系如图:
①约之前氢气产率低于甲烷的可能原因是________ 。而之后氢气产率高于甲烷的理由是________ 。
②一定温度下,若在充入容器的乙酸气体中掺杂一定量水蒸气,氢气产率显著提高而产率下降,原因是________ (用化学方程式表示)。
(4)温度为时,在密闭容器中充入一定量乙酸气体,若利用合适的催化剂控制不发生其他的副反应,达到平衡时总压强为,热裂解反应消耗乙酸,脱羧基反应消耗乙酸,乙酸的体积分数为________ ;脱羧基反应的平衡常数=________ (为以分压表示的平衡常数)。
热裂解反应:
脱羧基反应:
合成乙酸反应:
(1)请写出与甲醇化的热化学方程式
(2)在密闭容器中,利用乙酸制甲烷,若要使甲烷的产率较高,制备时选择的适宜条件为
a.较低温度 b.较大压强 c.高温 d.低压
(3)向一恒容密闭容器充入一定量的乙酸气体发生反应,相同时间后,测得温度与气体产率的关系如图:
①约之前氢气产率低于甲烷的可能原因是
②一定温度下,若在充入容器的乙酸气体中掺杂一定量水蒸气,氢气产率显著提高而产率下降,原因是
(4)温度为时,在密闭容器中充入一定量乙酸气体,若利用合适的催化剂控制不发生其他的副反应,达到平衡时总压强为,热裂解反应消耗乙酸,脱羧基反应消耗乙酸,乙酸的体积分数为
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(0.65)
解题方法
【推荐2】氧和氮是大气的主要成分,氮的化合物在工业上均有重要的应用。
(1)根据下列反应写出由热化学循环在较低温度下由水分解制备氢气的热化学方程式:___ 。
H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) ΔH1=+327kJ·mol-1
SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH2=-151kJ·mol-1
2HI(aq)=H2(g)+I2(s) ΔH3=+110kJ·mol-1
(2)在恒容密闭容器中,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列说法可以证明反应已达到平衡状态的是___ (填序号)。
①单位时间内生成nmolN2的同时生成2nmolNH3
②1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成
③1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成
④混合气体的密度不再改变的状态
⑤混合气体的压强不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
为提高H2的转化率,实际生产中宜采取的措施是___ (填字母)。
A.及时移出氨 B.适当增大压强 C.循环利用和不断补充氮气 D.减小压强 E.降低温度
(3)电厂烟气脱氮的主反应①:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g),副反应②:2NH3(g)+8NO(g)5N2O(g)+3H2O(g)。平衡混合气中N2与N2O含量与温度的关系如图,请解释在400~600K时,平衡混合气中这两种气体的含量随温度的变化而改变的原因是__ 。
(4)肼(N2H4)是一种重要的化工原料,既可用于制药,又可用作火箭燃料。向2L的恒容密闭容器中充入2molN2H4,发生反应N2H4(g)N2(g)+2H2(g),(用x表示)与时间的关系如图1所示,则该温度下,此反应的平衡常数K=__ 。
(5)肼在另一条件下也可达到分解平衡,同时生成两种气体,且其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。图2为平衡体系中肼的体积分数与温度、压强的关系,则p2___ (填“大于”或“小于”)p1。
(1)根据下列反应写出由热化学循环在较低温度下由水分解制备氢气的热化学方程式:
H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) ΔH1=+327kJ·mol-1
SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH2=-151kJ·mol-1
2HI(aq)=H2(g)+I2(s) ΔH3=+110kJ·mol-1
(2)在恒容密闭容器中,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列说法可以证明反应已达到平衡状态的是
①单位时间内生成nmolN2的同时生成2nmolNH3
②1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成
③1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成
④混合气体的密度不再改变的状态
⑤混合气体的压强不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
为提高H2的转化率,实际生产中宜采取的措施是
A.及时移出氨 B.适当增大压强 C.循环利用和不断补充氮气 D.减小压强 E.降低温度
(3)电厂烟气脱氮的主反应①:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g),副反应②:2NH3(g)+8NO(g)5N2O(g)+3H2O(g)。平衡混合气中N2与N2O含量与温度的关系如图,请解释在400~600K时,平衡混合气中这两种气体的含量随温度的变化而改变的原因是
(4)肼(N2H4)是一种重要的化工原料,既可用于制药,又可用作火箭燃料。向2L的恒容密闭容器中充入2molN2H4,发生反应N2H4(g)N2(g)+2H2(g),(用x表示)与时间的关系如图1所示,则该温度下,此反应的平衡常数K=
(5)肼在另一条件下也可达到分解平衡,同时生成两种气体,且其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。图2为平衡体系中肼的体积分数与温度、压强的关系,则p2
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解题方法
【推荐3】铁在高温下可以与CO2或水蒸气反应,化学方程式及对应的平衡常数如下:
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) K′
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) K″
请回答下列问题:
(1)反应①的平衡常数K′表达式为___________ 。
(2)在不同温度下,K′和K″的值如下表所示。
a.反应①的正反应是___________ (填“吸热”或“放热”)反应。
b.现有可逆反应③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其反应的ΔH___________ (填“>”或“<”)0。对于恒温恒容条件,已达到平衡状态的反应③来说,增加CO2的浓度,平衡向___________ (填“正向”、“逆向”、“不”)移动,则其平衡常数将___________ (填“变大”、“变小”、“不变”)。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施为___________ (填字母)。
A.缩小容器体积 B.降低温度 C.升高温度 D.使用合适的催化剂
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) K′
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) K″
请回答下列问题:
(1)反应①的平衡常数K′表达式为
(2)在不同温度下,K′和K″的值如下表所示。
T(K) | K′ | K″ |
973 | 1.47 | 2.36 |
1 173 | 2.15 | 1.67 |
a.反应①的正反应是
b.现有可逆反应③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其反应的ΔH
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施为
A.缩小容器体积 B.降低温度 C.升高温度 D.使用合适的催化剂
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解题方法
【推荐1】碳氧化物、氮氧化物及含氮化合物的处理与利用是世界各国研究的热点问题。
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。如:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1162kJ·mol-1。
写出CH4将NO2还原为N2的热化学方程式:___ 。
(2)为研究不同条件对反应的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.4molCO,在催化剂存在的条件下发生反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH<0,10min时反应达到平衡,测得10min内v(NO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1,则平衡后c(CO)=___ mol/L,关于该平衡的下列说法正确的是___ 。
a.达到平衡后v正(NO)=2v逆(N2)
b.其他条件不变,升高温度,化学反应速率一定增大
c.其他条件不变,增大CO浓度,该反应平衡常数增大
d.增大压强,平衡一定向右移动
e.其他条件不变,若改为在恒压容器中进行,CO的平衡转化率比恒容条件下大
(3)其他条件相同,tmin时不同温度下测得NO的转化率如图所示。
A点的反应速度v正___ (填“>”、“<”或“=”)v逆,A、B两点反应的平衡常数较大的是___ (填“A”或“B”)。
(4)肼(N2H4)是一种良好的火箭燃料,与适当的氧化剂配合,可组成比冲最高的可贮存液体推进剂。在一定条件下也可与氧气构成燃料电池,图中甲池的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2O。
①甲池中负极上的电极反应式为___ 。
②要使乙池恢复到电解前的状态,可向溶液中加入适量的___ 。
A.CuSO4 B.CuO C.CuCO3 D.Cu(OH)2
③若将乙池中两个电极改成等质量的Fe和Cu,实现在Fe上镀Cu,当甲中消耗3.2gN2H4时,乙池中两个电极质量差为___ g。
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。如:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1162kJ·mol-1。
写出CH4将NO2还原为N2的热化学方程式:
(2)为研究不同条件对反应的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.4molCO,在催化剂存在的条件下发生反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH<0,10min时反应达到平衡,测得10min内v(NO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1,则平衡后c(CO)=
a.达到平衡后v正(NO)=2v逆(N2)
b.其他条件不变,升高温度,化学反应速率一定增大
c.其他条件不变,增大CO浓度,该反应平衡常数增大
d.增大压强,平衡一定向右移动
e.其他条件不变,若改为在恒压容器中进行,CO的平衡转化率比恒容条件下大
(3)其他条件相同,tmin时不同温度下测得NO的转化率如图所示。
A点的反应速度v正
(4)肼(N2H4)是一种良好的火箭燃料,与适当的氧化剂配合,可组成比冲最高的可贮存液体推进剂。在一定条件下也可与氧气构成燃料电池,图中甲池的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2O。
①甲池中负极上的电极反应式为
②要使乙池恢复到电解前的状态,可向溶液中加入适量的
A.CuSO4 B.CuO C.CuCO3 D.Cu(OH)2
③若将乙池中两个电极改成等质量的Fe和Cu,实现在Fe上镀Cu,当甲中消耗3.2gN2H4时,乙池中两个电极质量差为
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【推荐2】煤的气化和间接液化涉及如下反应:
反应Ⅰ:C(S)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.0kJ/mol
反应Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ/mol
(1)在恒温恒容条件下,下列能表明反应Ⅰ达到化学平衡状态的_______ (填序号)。
a.CO的浓度不再变化
b.单位时间内每消耗1molH2O就生成1molCO
c.容器中气体的密度不随时间而变化
d.容器中气体压强不随时间而变化
(2)在500℃时反应Ⅱ的平衡常数K=9,若此温度下密闭容器中CO和H2O的起始浓度都是1.0mol/L,计算达平衡时CO的转化率为_______ 。
(3)一定温度下在两个2L的恒容密闭容器中分别发生反应Ⅲ,相关数据如下:
①C1_______ C2(填“>”、“<”或“=”);a=_______ 。
②若充入1molCO2和3molH2,其他条件与甲相同,一段时间后达到平衡状态,放出热量_______ 44.1kJ(填“>”、“<”或“=”);
(4)反应Ⅲ可实现CO2的能源化利用,工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在副反应(反应Ⅱ的逆反应):CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),将反应物混合气按进料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
①不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
ⅰ.图1中,压强p1_______ p2(填“>”、“=”或“<”)。
ⅱ.图2中,压强为p2,温度高于503K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是_______ 。
②实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。图3中523K时的CH3OH产率最大,可能的原因是_______ (填字母序号)。
a.此条件下主反应限度最大
b.此条件下主反应速率最快
c.523K时催化剂的活性最强
反应Ⅰ:C(S)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.0kJ/mol
反应Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ/mol
(1)在恒温恒容条件下,下列能表明反应Ⅰ达到化学平衡状态的
a.CO的浓度不再变化
b.单位时间内每消耗1molH2O就生成1molCO
c.容器中气体的密度不随时间而变化
d.容器中气体压强不随时间而变化
(2)在500℃时反应Ⅱ的平衡常数K=9,若此温度下密闭容器中CO和H2O的起始浓度都是1.0mol/L,计算达平衡时CO的转化率为
(3)一定温度下在两个2L的恒容密闭容器中分别发生反应Ⅲ,相关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 2molCO2(g)和6molH2(g) | 2molCH3OH(g)和2molH2O(g) |
平衡时c(CH3OH) | C1 | C2 |
平衡时能量变化 | 放出88.2kJ | 吸收akJ |
②若充入1molCO2和3molH2,其他条件与甲相同,一段时间后达到平衡状态,放出热量
(4)反应Ⅲ可实现CO2的能源化利用,工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在副反应(反应Ⅱ的逆反应):CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),将反应物混合气按进料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
①不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
ⅰ.图1中,压强p1
ⅱ.图2中,压强为p2,温度高于503K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是
②实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。图3中523K时的CH3OH产率最大,可能的原因是
a.此条件下主反应限度最大
b.此条件下主反应速率最快
c.523K时催化剂的活性最强
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【推荐3】研究含氮污染物的治理是环保的一项重要工作。合理应用和处理氮的化合物,在生产生活中有重要意义。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ•mol﹣1
则汽车尾气处理的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=_____ kJ•mol﹣1,利于
该反应自发进行的条件是_______ (选填“高温”或“低温”)。
(2)将0.20mol NO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应:
反应从开始到9min时,用CO2表示该反应的速率是____________________ (保留2位有效数字)
②第12min时改变的条件是______________ (填“升温或降温”).
③第18min时建立新的平衡,此温度下的平衡常数为______________ (列计算式),第24min时,若保持温度不变,再向容器中充入CO和N2各0.060mol,平衡将_____ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在t1时刻达到平衡状态的是________________ (填序号)。
(如图中v正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量)
(4)以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池,产物无污染。若电极材料均为惰性电极,KOH溶液作电解质溶液,则该电池负极电极反应式为______________________________
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ•mol﹣1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=﹣221.0kJ•mol﹣1
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=﹣393. 5kJ•mol﹣1
则汽车尾气处理的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=
该反应自发进行的条件是
(2)将0.20mol NO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应:
2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g),反应过程中 部分物质的浓度变化如图所示:
反应从开始到9min时,用CO2表示该反应的速率是
②第12min时改变的条件是
③第18min时建立新的平衡,此温度下的平衡常数为
(3)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在t1时刻达到平衡状态的是
(如图中v正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量)
(4)以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池,产物无污染。若电极材料均为惰性电极,KOH溶液作电解质溶液,则该电池负极电极反应式为
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解题方法
【推荐1】以制备甲醇是实现“双碳”目标的重要途径。在体积为的密闭容器中,充入和,180℃下反应得甲醇(沸点64.7℃)和物质X,测得各物质物质的量随时间的部分变化图如图:
(1)和化学反应方程式为___________ 。
(2)内,氢气的平均反应速率为___________ 。
(3)时,正反应速率___________ 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。
(4)能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
(5)上述体系达到平衡时,混合气体中甲醇的体积分数为___________ 。(保留三位有效数字)
(6)其他条件不变,将该恒容容器改为体积可变的恒压容器,初始体积为。某时刻,测得的转化率为60%,此时容器体积为,则等于___________ 。
(1)和化学反应方程式为
(2)内,氢气的平均反应速率为
(3)时,正反应速率
(4)能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.的生成速率是生成速率的3倍 |
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化 |
C.反应中与的物质的量浓度之比为 |
D.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 |
(6)其他条件不变,将该恒容容器改为体积可变的恒压容器,初始体积为。某时刻,测得的转化率为60%,此时容器体积为,则等于
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【推荐2】甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇,反应流程中涉及如下反应(下列焓变数据均在25℃测得):
①
②
③
(1)25℃时,用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为________________ ;
(2)某温度下,向容积为4 L的恒容密闭容器中通入6 molCO2和6 mol CH4,发生反应①,5 min后反应在该温度下达到平衡,这时测得反应体系中各组分的体积分数相等,则该反应在0~5 min内的平均反应速率v(CO)=________ mol·L-1·min-1;在相同温度下,将上述反应改在某恒压容器内进行,该反应的平衡常数________ (填“增大”“不变”或“减小”);
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,25℃时,其反应的热化学方程式为:
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下图所示:
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素,在下列各压强数据中,工业上制取甲酸甲酯应选择的是_______ (填下列序号字母)
a.3.5×106Pa b.4.0×l06Pa c.5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中,采用的温度是80℃,其理由是______________
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染、可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示:
①通入气体a的电极是电池的_____ (填“正”或“负”)极,其电极反应式为__________ ;
②25℃时,用此电池以石墨作电极电解0.5 L饱和食盐水(足量),若两极生成的气体共1.12 L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为_____ (忽略溶液体积的变化)。
①
②
③
(1)25℃时,用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为
(2)某温度下,向容积为4 L的恒容密闭容器中通入6 molCO2和6 mol CH4,发生反应①,5 min后反应在该温度下达到平衡,这时测得反应体系中各组分的体积分数相等,则该反应在0~5 min内的平均反应速率v(CO)=
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,25℃时,其反应的热化学方程式为:
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下图所示:
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素,在下列各压强数据中,工业上制取甲酸甲酯应选择的是
a.3.5×106Pa b.4.0×l06Pa c.5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中,采用的温度是80℃,其理由是
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染、可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示:
①通入气体a的电极是电池的
②25℃时,用此电池以石墨作电极电解0.5 L饱和食盐水(足量),若两极生成的气体共1.12 L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为
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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】以、为原料合成可有效降低空气中二氧化碳的含量,其中涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知 ;则___________
(2)某小组在温度为T℃下,将1mol和3mol充入容积为5L的恒容密闭容器中。同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,体系中各组分分压(各组分分压=总压×各组分物质的量分数)随时间的变化情况如图所示。
①图中缺少了一种组分的分压变化,该组分是___________ (填化学式),该组分平衡时的分压为___________ MPa。
②0~15min内,反应Ⅰ的反应速率___________ ;达到平衡后,___________ 。
③反应开始时,容器的总压为___________ MPa,T℃时,反应Ⅱ的平衡常数___________ (用分压代替浓度)。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知 ;则
(2)某小组在温度为T℃下,将1mol和3mol充入容积为5L的恒容密闭容器中。同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,体系中各组分分压(各组分分压=总压×各组分物质的量分数)随时间的变化情况如图所示。
①图中缺少了一种组分的分压变化,该组分是
②0~15min内,反应Ⅰ的反应速率
③反应开始时,容器的总压为
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【推荐1】电催化合成氨方法被认为是人工固氮最有前途的方法之一,具有反应条件温和、利用可再生能源驱动、直接以水为氢源等优点,近年来引起科研工作者广泛的研究兴趣。
(1)已知H2的标准摩尔燃烧热为a kJ/mol,NH3的标准摩尔燃烧热为b kJ/mol,请计算反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的△H=___________ 。
(2)向一恒定温度的密闭容器中充入平均相对分子质量为15的N2和H2的混合气体,保持30 MPa条件下反应:
①下列哪些选项可以判断反应已达到平衡:___________ 。
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆 B.N2的体积分数不再变化
C.N2和H2的浓度比为定值 D.混合气体的密度不再变化
②上述混合气体中氢气的转化率如图1所示,图中曲线Ⅰ为氢气的平衡转化率与温度的关系,曲线Ⅱ表示不同温度下经过相同反应时间后的氢气转化率,请说明随着温度的升高,曲线Ⅱ向曲线Ⅰ逼近,于M点重合,其原因是___________ 。
③上述条件下,在不同催化剂作用下,相同时间内H2的转化率随温度的变化如图2所示,催化剂效果最佳的是催化剂___________ (填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”)。b点v正___________ v逆(填“>”“<”或“=”)。图2中测得a点混合气体平均相对分子质量为18.75,a点对应温度下反应的平衡常数Kp=___________ 。(保留两位有效数字,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(3)东南大学王金兰课题组提出合成氨的“表面氢化机理”如图,在较低的电压下实现氮气的还原合成氨。已知:第一步:(快)(吸附在催化剂表面的物种用*表示)
第二步:中间体(吸附在催化剂表面)(慢)
第三步:___________(快)
第三步的方程式为___________ ,上述三步中的决速步为第二步,原因是___________ 。该法在合成氨的过程中能量的转化形式是___________ ,较传统工业合成氨法,具有能耗小、环境友好的优点。
(1)已知H2的标准摩尔燃烧热为a kJ/mol,NH3的标准摩尔燃烧热为b kJ/mol,请计算反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的△H=
(2)向一恒定温度的密闭容器中充入平均相对分子质量为15的N2和H2的混合气体,保持30 MPa条件下反应:
①下列哪些选项可以判断反应已达到平衡:
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆 B.N2的体积分数不再变化
C.N2和H2的浓度比为定值 D.混合气体的密度不再变化
②上述混合气体中氢气的转化率如图1所示,图中曲线Ⅰ为氢气的平衡转化率与温度的关系,曲线Ⅱ表示不同温度下经过相同反应时间后的氢气转化率,请说明随着温度的升高,曲线Ⅱ向曲线Ⅰ逼近,于M点重合,其原因是
③上述条件下,在不同催化剂作用下,相同时间内H2的转化率随温度的变化如图2所示,催化剂效果最佳的是催化剂
(3)东南大学王金兰课题组提出合成氨的“表面氢化机理”如图,在较低的电压下实现氮气的还原合成氨。已知:第一步:(快)(吸附在催化剂表面的物种用*表示)
第二步:中间体(吸附在催化剂表面)(慢)
第三步:___________(快)
第三步的方程式为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐2】研究处理、,对环境保护有着重要的意义。回答下列问题:
(1)已知:
则反应的_______ 。
(2)用催化还原氮氧化物()技术是常见的烟气氮氧化物脱除技术,反应原理如图。当与的物质的量之比为1∶1时,与足量氨气在一定条件下发生反应。写出该反应的化学方程式_______ 。
(3)的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应,用活性炭对进行吸附。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的气体,一段时间内测得的转化率随温度的变化如图所示:
①下列说法正确的是_______ 。
A.此反应的
B.b点反应速率
C.a、e两点对应的平衡常数相等
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作)。
在、时,该反应的化学平衡常数_______ (已知:气体分压=气体总压×物质的量分数)。
(4)在汽车尾气的净化装置中和发生反应,实验测得,,(、为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数_______ (填“大于”、“小于”或“等于”)增大的倍数。
②若在的密闭容器中充入和,在一定温度下达到平衡时,的转化率为60%,则_______ (保留2位有效数字)。
(1)已知:
则反应的
(2)用催化还原氮氧化物()技术是常见的烟气氮氧化物脱除技术,反应原理如图。当与的物质的量之比为1∶1时,与足量氨气在一定条件下发生反应。写出该反应的化学方程式
(3)的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应,用活性炭对进行吸附。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的气体,一段时间内测得的转化率随温度的变化如图所示:
①下列说法正确的是
A.此反应的
B.b点反应速率
C.a、e两点对应的平衡常数相等
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作)。
在、时,该反应的化学平衡常数
(4)在汽车尾气的净化装置中和发生反应,实验测得,,(、为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数
②若在的密闭容器中充入和,在一定温度下达到平衡时,的转化率为60%,则
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】碱式氧化镍()常作为锌镍电池的正极活性物质。工业上用含的废料(杂质为、、、等)制备碱式氧化镍的一种工艺流程如下:
已知:相关金属离子形成氢氧化物沉淀的如下表(各离子浓度均为)。
回答下列问题:
(1)酸浸时要加快反应速率,提高镍的浸出率,可采取的措施有_______ (列出两点即可)。
(2)加入溶液的作用是_______ 。试剂用于调节溶液的,则应调节的范围是_______ 。
(3)写出“氧化”过程中反应的离子方程式_______ 。
(4)已知:常温下,的电离常数,,计算的平衡常数为_______ 。
已知:相关金属离子形成氢氧化物沉淀的如下表(各离子浓度均为)。
离子 | |||
开始沉淀的 | 1.9 | 7.0 | 7.1 |
沉淀完全的 | 3.2 | 9.0 | 9.2 |
(1)酸浸时要加快反应速率,提高镍的浸出率,可采取的措施有
(2)加入溶液的作用是
(3)写出“氧化”过程中反应的离子方程式
(4)已知:常温下,的电离常数,,计算的平衡常数为
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