合成氨工业在国民生产中有重要意义。关于合成氨的问题,请回答:
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则
(1)平衡时H2的转化率为___________ 。
(2)平衡后,若提高H2的转化率,可以采取的措施有___________。
(3)若在0.5L的密闭容器中,进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示:请完成下列问题:
写出化学平衡常数K的表达式___________ ;比较K1、K2的大小,K1___________ K2(填“>”“<”或“=”);400℃时,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为___________ 。400℃当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol时,则该反应的v(N2)正___________ v(N2)逆(填“>”“<”或“=”)。
(4)根据化学反应速率和化学平衡理论,联系合成氨的生产实际,下列说法不正确的是___________。
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则
(1)平衡时H2的转化率为
(2)平衡后,若提高H2的转化率,可以采取的措施有___________。
A.加催化剂 | B.增大容器体积 |
C.降低反应体系的温度 | D.加入一定量N2 |
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
写出化学平衡常数K的表达式
(4)根据化学反应速率和化学平衡理论,联系合成氨的生产实际,下列说法不正确的是___________。
A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品 |
B.勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品 |
C.催化剂的使用是提高产品产率的有效方法 |
D.正确利用化学反应速率和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益 |
更新时间:2022-02-17 06:37:06
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【推荐1】甲醇是一种重要的有机化工原料,在工业上有着重要的用途。
(1)已知:①C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g) ΔH1=﹣45.5kJ•mol﹣1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=﹣1160kJ•mol﹣1
③2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=﹣23.9kJ•mol﹣1
④C2H5OH(g)═CH3OCH3(g) ΔH4=+50.7kJ•mol﹣1
请写出乙烯和水蒸气化合生成甲醇气体的热化学方程式:___________ 。
(2)合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。相同条件下,向容积相同的a、b、c、d、e五个恒容密闭容器中分别充入等量的物质的量之比为1:2的CO和H2的混合气体,改变温度进行实验,测得反应进行到tmin时甲醇的体积分数如图甲所示。
C点之前温度升高甲醇的体积分数增大的原因是___________ ,c点之后温度升高甲醇的体积分数减少的原因是____________ 。
(3)某研究小组提出将4CH3OH+6NO2=3N2+4CO2+8H2O设计成原电池,以实现污染物的利用,装置如图乙所示。
①电极A是___________ (填“正极”或“负极”)
②写出原电池电极B的电极反应式:___________ 。
③若用该电池对铁制品表现镀铜,反应一段时间后,铁制品质量增加64g,理论上处理NO2的质量为___________ g。
(4)为了研究甲醇转化为二甲醚的反应条件,某研究小组在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=﹣23.9kJ•mol-1。
①T1温度下该反应的平衡常数K=___________ ;反应温度T1___________ T2(填“大于”或“小于”)
②容器Ⅱ中a=___________ 。
③下列说法能说明反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.容器中总物质的量不再变化
B.用CH3OH和CH3OCH3表示的反应速率之比为2:1
C.混合气体的密度不变
D.容器内CH3OH和CH3OCH3的浓度之比为2:1
E.单位时间内生成2molCH3OH的同时生成1molH2O(g)
(1)已知:①C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g) ΔH1=﹣45.5kJ•mol﹣1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=﹣1160kJ•mol﹣1
③2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=﹣23.9kJ•mol﹣1
④C2H5OH(g)═CH3OCH3(g) ΔH4=+50.7kJ•mol﹣1
请写出乙烯和水蒸气化合生成甲醇气体的热化学方程式:
(2)合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。相同条件下,向容积相同的a、b、c、d、e五个恒容密闭容器中分别充入等量的物质的量之比为1:2的CO和H2的混合气体,改变温度进行实验,测得反应进行到tmin时甲醇的体积分数如图甲所示。
C点之前温度升高甲醇的体积分数增大的原因是
(3)某研究小组提出将4CH3OH+6NO2=3N2+4CO2+8H2O设计成原电池,以实现污染物的利用,装置如图乙所示。
①电极A是
②写出原电池电极B的电极反应式:
③若用该电池对铁制品表现镀铜,反应一段时间后,铁制品质量增加64g,理论上处理NO2的质量为
(4)为了研究甲醇转化为二甲醚的反应条件,某研究小组在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=﹣23.9kJ•mol-1。
容器编号 | 温度/℃ | 起始物质的量/mol | 平衡物质的量/mol | |
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | ||
Ⅰ | T1 | 0.20 | 0.08 | 0.08 |
Ⅱ | T1 | 0.40 | a | a |
Ⅲ | T2 | 0.20 | 0.09 | 0.09 |
①T1温度下该反应的平衡常数K=
②容器Ⅱ中a=
③下列说法能说明反应达到平衡状态的是
A.容器中总物质的量不再变化
B.用CH3OH和CH3OCH3表示的反应速率之比为2:1
C.混合气体的密度不变
D.容器内CH3OH和CH3OCH3的浓度之比为2:1
E.单位时间内生成2molCH3OH的同时生成1molH2O(g)
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【推荐2】二氧化碳是温室气体,逆水煤气变换( RWCS)可以将CO2转化成合成气CO,再利用合成气生产高附加值的产品。
已知:反应I CO2(g) +H2(g)⇌CO(g) + H2O(g) ΔH298K= +41.2 kJ·mol-1
反应II CO2(g) +4H2(g)⇌CH4(g) +2H2O(g) ΔH298K = -164.7kJ·mol-1
反应III CO(g) +3H2(g)⇌CH4(g) + H2O(g) ΔH298K = -205.8 kJ·mol-1
(1)为尽可能多地生成合成气CO,应选择的实验条件是______ 。
(2)在0.5 MPa下,将H2和CO2的混合气体(体积比为1:1,总物质的量为amol)进行催化反应,相同时间后测得CO2转化率和CO选择性随温度变化情况如图所示(CO选择性:转化的CO2中生成CO的百分比)。
①580℃前,CO2转化率逐渐接近平衡转化率的原因是__________ ;580℃ 后,CO选择性增大的原因是_________ 。
②580 ℃时,测得体系中H2O与H2物质的量之比为22:45,则“反应I”的平衡常数是_______ 。
③已知“CO选择性”随“H2和CO2体积比”的变化如图所示,请在图中补充绘制“CH4选择性”的变化示意图_______ 。(假设除反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以外,无其他副反应)
(3)逆水煤气变换( RWGS)需要使用Al2O3等复合氧化物作为催化剂,以铝和石墨为电极,碳酸氢钠溶液为电解质溶液,可电解制得多孔状的氧化铝。写出阳极的电极反应式_________ 。
(4)文献报道,CO2和PO(环氧丙烷)共聚生成主产物PPC(聚碳酸丙烯酯)和副产物CPC(环状碳酸丙烯酯)。其能量与时间变化如图所示。下列说法正确的是________ 。
A. ΔH1< ΔH2<0
B.由CO2和PO生成CPC的焓变为:ΔH= ΔH1 +ΔH2
C.实际生产中,可以通过催化剂的选择性来抑制CPC生成
D.相同条件下,由于Ea(PPC) <Ea(CPC) ,副反应的速率低于主反应速率
已知:反应I CO2(g) +H2(g)⇌CO(g) + H2O(g) ΔH298K= +41.2 kJ·mol-1
反应II CO2(g) +4H2(g)⇌CH4(g) +2H2O(g) ΔH298K = -164.7kJ·mol-1
反应III CO(g) +3H2(g)⇌CH4(g) + H2O(g) ΔH298K = -205.8 kJ·mol-1
(1)为尽可能多地生成合成气CO,应选择的实验条件是
(2)在0.5 MPa下,将H2和CO2的混合气体(体积比为1:1,总物质的量为amol)进行催化反应,相同时间后测得CO2转化率和CO选择性随温度变化情况如图所示(CO选择性:转化的CO2中生成CO的百分比)。
①580℃前,CO2转化率逐渐接近平衡转化率的原因是
②580 ℃时,测得体系中H2O与H2物质的量之比为22:45,则“反应I”的平衡常数是
③已知“CO选择性”随“H2和CO2体积比”的变化如图所示,请在图中补充绘制“CH4选择性”的变化示意图
(3)逆水煤气变换( RWGS)需要使用Al2O3等复合氧化物作为催化剂,以铝和石墨为电极,碳酸氢钠溶液为电解质溶液,可电解制得多孔状的氧化铝。写出阳极的电极反应式
(4)文献报道,CO2和PO(环氧丙烷)共聚生成主产物PPC(聚碳酸丙烯酯)和副产物CPC(环状碳酸丙烯酯)。其能量与时间变化如图所示。下列说法正确的是
A. ΔH1< ΔH2<0
B.由CO2和PO生成CPC的焓变为:ΔH= ΔH1 +ΔH2
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D.相同条件下,由于Ea(PPC) <Ea(CPC) ,副反应的速率低于主反应速率
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【推荐3】过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品,广泛应用于绿色化学合成。医疗消毒等领域。回答下列问题:
(1)已知:
过氧化氢分解反应的___________ 。
(2)早期制备方法:滤液
①I为分解反应,产物除BaO、外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是___________ 。
②Ⅱ为可逆反应,写出一条促进该反应正向进行的措施是___________ 。
③Ⅲ中生成,反应的化学方程式是___________ 。
④减压能够降低蒸馏温度,从的化学性质角度说明V中采用减压蒸馏的原因:________ 。
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过氧化氢分解反应的
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①I为分解反应,产物除BaO、外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是
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【推荐1】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。通过对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
(1)反应2NO2(g) N2(g)+2O2(g),设起始时容器中只有NO2,平衡时三种物质的物质的量与温度关系如图所示。
则A点时,NO2的转化率为_______________ ,B点时,设容器的总压为a Pa,则平衡常数Kp为____________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)向2 L密闭容器中加入2 mol CO2和6 mol H2,在适当的催化剂作用下,下列反应能自发进行:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g) +H2O(g)。
①该反应ΔH_______ 0(填“>”、“<”或“=”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________ 。(填字母)
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂
c.CO2的转化率和H2的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
③ 反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),在起始温度(T1℃)、体积相同(2L)的两密闭容器中,改变条件,反应过程中部分数据见下表:
反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=_______________________________ 。达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数K(I)____________ K(II)(填“>”、“<”或“=”);平衡时CH3OH的浓度c(I)____________ c(II)(填“>”、“<”或“=”)。
(1)反应2NO2(g) N2(g)+2O2(g),设起始时容器中只有NO2,平衡时三种物质的物质的量与温度关系如图所示。
则A点时,NO2的转化率为
(2)向2 L密闭容器中加入2 mol CO2和6 mol H2,在适当的催化剂作用下,下列反应能自发进行:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g) +H2O(g)。
①该反应ΔH
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.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂
c.CO2的转化率和H2的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
③ 反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),在起始温度(T1℃)、体积相同(2L)的两密闭容器中,改变条件,反应过程中部分数据见下表:
反应时间 | CO2/mol | H2/mol | CH3OH/mol | H2O/mol | |
反应Ⅰ:恒温恒容 | 0 min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10 min | 4.5 | ||||
20 min | 1 | ||||
30 min | 1 | ||||
反应Ⅱ:绝热恒容 | 0 min | 0 | 0 | 2 | 2 |
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【推荐2】A、B、C、D、E均为中学化学常见的10电子粒子。已知,M(A)>M(B),;G+D
C是一种重要的化工原料。下图表示在1L的密闭容器中,一定条件下X、Y、C三种气体因发生反应而导致的物质的量随时间的变化情况。
回答下列问题。
(1)写出B的电子式________________________ 。
(2)写出FG的离子方程式_____________________________ 。
(3)根据题图写出相关的化学方程式______________________________ 。(用化学式表示)
(4)下表为一定条件下平衡混合物中C的体积分数(C%)。分析数据可知,表中a的取值范围是____________________________________ 。
(5)根据题图和题表分析,25 min ~ 40 min内曲线发生变化的原因可能是___________ (填选项代号,下同);50 min ~ 65 min曲线发生变化的原因可能是____________ 。
A.降低温度 B.增加C的物质的量 C.加了催化剂 D.缩小容器体积
(6)工业上合成C的温度一般选择在500℃左右,主要原因是__________________ 。
C是一种重要的化工原料。下图表示在1L的密闭容器中,一定条件下X、Y、C三种气体因发生反应而导致的物质的量随时间的变化情况。
回答下列问题。
(1)写出B的电子式
(2)写出FG的离子方程式
(3)根据题图写出相关的化学方程式
(4)下表为一定条件下平衡混合物中C的体积分数(C%)。分析数据可知,表中a的取值范围是
(5)根据题图和题表分析,25 min ~ 40 min内曲线发生变化的原因可能是
A.降低温度 B.增加C的物质的量 C.加了催化剂 D.缩小容器体积
(6)工业上合成C的温度一般选择在500℃左右,主要原因是
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解题方法
【推荐3】工业上利用天然气制备,还可得到、等化工产品。一定条件下,有关反应如下:
反应1:
反应2:
回答下列问题:
(1)相同条件下,反应 ,_______ 。
(2)实验测得反应1的速率方程:,(、分别为正、逆反应速率常数)。
①结合速率的影响因素,推测速率常数k的影响因素有_______ (填标号)。
A.温度 B.浓度 C.催化剂 D.固体表面性质
②T℃下反应达到平衡时,该温度下平衡常数_______ 。
(3)向恒温恒容密闭容器中充入适量,同时发生上述反应1和反应2,在不同催化剂、作用下,测得单位时间内的产率与温度的关系如图所示。在其他条件相同时,催化效率较高的是_______ (填“”或“”)。在作用下,温度高于500℃时,的产率降低的可能原因是_______ 。
(4)一定温度下,总压强恒定为时,向密闭容器中充入和的混合气体(不参与反应),同时发生反应1和反应2,测得的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如下图所示。
①随着通入气体中的物质的量分数增大,的平衡转化率降低的主要原因是_______ 。
②已知M点对应的乙炔的选择性为75%(乙炔的选择性)。该温度下,反应2的平衡常数_______ (结果保留2位有效数字)。(提示:用平衡时气体分压计算的平衡常数为,。)
反应1:
反应2:
回答下列问题:
(1)相同条件下,反应 ,
(2)实验测得反应1的速率方程:,(、分别为正、逆反应速率常数)。
①结合速率的影响因素,推测速率常数k的影响因素有
A.温度 B.浓度 C.催化剂 D.固体表面性质
②T℃下反应达到平衡时,该温度下平衡常数
(3)向恒温恒容密闭容器中充入适量,同时发生上述反应1和反应2,在不同催化剂、作用下,测得单位时间内的产率与温度的关系如图所示。在其他条件相同时,催化效率较高的是
(4)一定温度下,总压强恒定为时,向密闭容器中充入和的混合气体(不参与反应),同时发生反应1和反应2,测得的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如下图所示。
①随着通入气体中的物质的量分数增大,的平衡转化率降低的主要原因是
②已知M点对应的乙炔的选择性为75%(乙炔的选择性)。该温度下,反应2的平衡常数
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【推荐1】硝酸工业是我国化工生产的重要组成部分,工业制备硝酸流程如下图1。请回答:
(1)已知:反应I:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905kJ/mol
反应II:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-114.14kJ/mol
①判断反应I的自发性并说明理由___________ 。
②下列有关工业上制硝酸的相关说法正确的是___________ 。
A.进料气必须是净化后的氨气和氧气,防止催化剂中毒
B.热交换器中完成进料气和气体2的热交换过程,既能提高反应I速率又能提高反应II转化率
C.进料气和气体1的成分相同,气体2和气体3的组成完全相同
D.实际生产中在吸收塔顶端用水淋洒吸收NO2,同时不断的补充空气
(2)某研究小组模拟了SCR技术治理硝酸工业的尾气,将空气、氨气、NO混合进入脱硝反应器中反应生成N2和H2O,实验过程中控制NH3和NO分别通过含有V2O5/TiO2的催化剂的反应器,并连续检测经过催化反应器后的气流中NH3和NO浓度的变化,测得数据如下图2、3所示。
研究认为SCR反应有两种催化机理,如下图4所示(表示催化剂)。
①结合检测数据分析,你认为SCR反应催化机理为___________ (填“I”或“II”)
②结合图2、3数据,试解释停止通气流后,NH3浓度和NO浓度变化趋势___________
(3)硝酸工业的原料可由合成氨工业提供,以N2和H2为原料发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),其标准平衡常数,其中为标准压强(1×105Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压,如p(NH3)=x(NH3)p,p为平衡总压,x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。
①N2和H2起始物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行,NH3的平衡产率为w,则=___________ (用含ω的最简式表示)
②不同的原料比例会影响反应的转化率,现将N2与H2按1:1、1:3的初始比例通入,请在图中画出400℃,反应平衡时,原料比为1:1(线I)、1:3(线II)中,最终的N2的体积分数与反应压强的关系示意图___________ (标明线I、II)
(1)已知:反应I:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905kJ/mol
反应II:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-114.14kJ/mol
①判断反应I的自发性并说明理由
②下列有关工业上制硝酸的相关说法正确的是
A.进料气必须是净化后的氨气和氧气,防止催化剂中毒
B.热交换器中完成进料气和气体2的热交换过程,既能提高反应I速率又能提高反应II转化率
C.进料气和气体1的成分相同,气体2和气体3的组成完全相同
D.实际生产中在吸收塔顶端用水淋洒吸收NO2,同时不断的补充空气
(2)某研究小组模拟了SCR技术治理硝酸工业的尾气,将空气、氨气、NO混合进入脱硝反应器中反应生成N2和H2O,实验过程中控制NH3和NO分别通过含有V2O5/TiO2的催化剂的反应器,并连续检测经过催化反应器后的气流中NH3和NO浓度的变化,测得数据如下图2、3所示。
研究认为SCR反应有两种催化机理,如下图4所示(表示催化剂)。
①结合检测数据分析,你认为SCR反应催化机理为
②结合图2、3数据,试解释停止通气流后,NH3浓度和NO浓度变化趋势
(3)硝酸工业的原料可由合成氨工业提供,以N2和H2为原料发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),其标准平衡常数,其中为标准压强(1×105Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压,如p(NH3)=x(NH3)p,p为平衡总压,x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。
①N2和H2起始物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行,NH3的平衡产率为w,则=
②不同的原料比例会影响反应的转化率,现将N2与H2按1:1、1:3的初始比例通入,请在图中画出400℃,反应平衡时,原料比为1:1(线I)、1:3(线II)中,最终的N2的体积分数与反应压强的关系示意图
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【推荐2】合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨工业中原料气N2可以从空气中分离得到,H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得。
(1)在三个相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同条件下反应达到平衡,氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示。下列说法中正确的是_______(填字母)。
(2)将水蒸气通过红热的焦炭即产生水煤气,热化学方程式为C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3kJ·mol-1,ΔS=+133.7J·mol-1·K-1。该反应在常温(298K)下_______ (填“能”或“不能”)自发进行。
(3)在一个容积为2L的密闭容器中,通入0.8mol A2气体和0.6mol B2气体,一定条件下发生如下反应:A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH<0,反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是_______
(4)从能量的变化和反应的快慢等角度探究反应:2H2+O22H2O。已知该反应为放热反应,下图能正确表示该反应中能量变化的是_______ (填“A”或“B”)。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表:
则生成1mol水可以放出热量_______ kJ。
(5)以下反应:①木炭与水制备水煤气;②氯酸钾分解;③炸药爆炸;④酸与碱的中和反应;⑤生石灰与水作用制熟石灰;⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应。其中属于放热反应的有_______ (填序号)。
(1)在三个相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同条件下反应达到平衡,氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示。下列说法中正确的是_______(填字母)。
A.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且p2>p1 |
B.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响,且p1>p2 |
C.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2 |
D.图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响,且催化剂性能1>2 |
(3)在一个容积为2L的密闭容器中,通入0.8mol A2气体和0.6mol B2气体,一定条件下发生如下反应:A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH<0,反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是_______
A.图中a点的值为0.15 |
B.该反应的平衡常数K=0.03 |
C.升高温度,平衡常数K减小 |
D.平衡时A2的转化率为62.5% |
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表:
化学键 | H—H | O=O | H-O |
键能/(kJ·mol-1) | 436 | 496 | 463 |
(5)以下反应:①木炭与水制备水煤气;②氯酸钾分解;③炸药爆炸;④酸与碱的中和反应;⑤生石灰与水作用制熟石灰;⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应。其中属于放热反应的有
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【推荐3】合成氨是人工固氮的主要手段,对人类生存社会进步和经济发展都有着重大意义。该反应历程和能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用+标注。
回答下列问题:
(1)合成氨反应的热化学方程式为_______ 。
(2)该反应历程中最大能垒为_______ 。
(3)在一定温度和压强下,将H2和N2按体积比3:1在密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡时体系的总压强为p,混合气体中NH3的体积分数为,此时N2的转化率为_______ ,该反应的压强平衡常数Kp=_______ 。
(4)(选择性催化还原)脱硝法是工业上消除氮氧化物的常用方法,反应原理为。其他条件相同,在甲、乙两种催化剂作用下,经过相同时间,NO转化率与温度的关系如图。
①工业上选择催化剂_______ (填“甲”或“乙”)。
②在催化剂甲作用下,图中M点NO的转化率_______ (填“是”或“不是”)该温度下的平衡转化率。高于210℃时,NO转化率降低的原因可能是_______ 。
回答下列问题:
(1)合成氨反应的热化学方程式为
(2)该反应历程中最大能垒为
(3)在一定温度和压强下,将H2和N2按体积比3:1在密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡时体系的总压强为p,混合气体中NH3的体积分数为,此时N2的转化率为
(4)(选择性催化还原)脱硝法是工业上消除氮氧化物的常用方法,反应原理为。其他条件相同,在甲、乙两种催化剂作用下,经过相同时间,NO转化率与温度的关系如图。
①工业上选择催化剂
②在催化剂甲作用下,图中M点NO的转化率
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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【推荐1】中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。选择性甲烷化是有望实现“双碳目标”具有良好应用前景的处理方法。富氢气氛下,、均可与发生甲烷化反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知 ,则_______ 。
(2)请从平衡移动的角度,提出三种可行的操作提高反应Ⅰ中的转化率_______ 、_______ 、_______ 。
(3)400℃时,选用镍基催化剂,向密闭容器中通入、和进行反应,平衡后测得,。
①的平衡转化率为_______ 。
②反应Ⅱ平衡常数K的数值最接近下列哪个数值_______ (填字母)。
A.20 B.2 C.0.2 D.0.02
(4)其他条件相同,反应Ⅱ使用两种不同催化剂,反应相同的时间,测得的转化率随温度变化的影响如图所示。
①请解释使用催化剂时,随着温度的升高,为何转化率先升高后降低_____ ?
②根据图像分析,下列说法错误的是_______ (填字母)。
A.在200~360℃范围内,的催化效果比更好
B.可以通过改变催化剂种类的方式调控平衡转化率
C.在240℃附近,可以通过延长反应时间的方式提高的转化率
(5)和都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如下图所示:
①阴极上的反应式为_______ 。
②阳极上生成乙烯和乙烷的反应式分别为_______ 和_______ 。
③若生成的乙烯和乙烷的体积比为,则消耗的和的体积比为_______ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知 ,则
(2)请从平衡移动的角度,提出三种可行的操作提高反应Ⅰ中的转化率
(3)400℃时,选用镍基催化剂,向密闭容器中通入、和进行反应,平衡后测得,。
①的平衡转化率为
②反应Ⅱ平衡常数K的数值最接近下列哪个数值
A.20 B.2 C.0.2 D.0.02
(4)其他条件相同,反应Ⅱ使用两种不同催化剂,反应相同的时间,测得的转化率随温度变化的影响如图所示。
①请解释使用催化剂时,随着温度的升高,为何转化率先升高后降低
②根据图像分析,下列说法错误的是
A.在200~360℃范围内,的催化效果比更好
B.可以通过改变催化剂种类的方式调控平衡转化率
C.在240℃附近,可以通过延长反应时间的方式提高的转化率
(5)和都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如下图所示:
①阴极上的反应式为
②阳极上生成乙烯和乙烷的反应式分别为
③若生成的乙烯和乙烷的体积比为,则消耗的和的体积比为
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适中
(0.65)
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解题方法
【推荐2】近年来,温室气体的增加给全球带来了严重的环境危机,减少二氧化碳排放的方法之一是将二氧化碳催化还原:
i.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0 kJmol-1
ii.CO2(g)+H2 (g) CO(g)+H2O(g) △H2
请回答下列问题:
(1)已知几种化学键的键能如下:
则△H2=___________ kJ·mol-1
(2)在容积为2L的恒容绝热容器中,通入 1molCO2和 2molH2;发生反应ii。
①以下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A.c(CO2):c(H2):c(CO):c(H2O)=1:1:1:1 B.V正 (CO2)= V逆 (CO)
C.混合气体的总压强保持不变 D.混合气体的密度不再变化
E.混合气体的平均摩尔质量保持不变 F.c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2)不变
G.CO(g)与H2O(g)的体积比保持不变
②若5min 后达到化学平衡状态,测得CO的体积分数为 15%,则 CO2 的转化率为_______
(3)在100kPa的恒压密闭容器中,加入1molCO2和2molH2发生反应i和i,平衡时测得CO2的转化率与CH3OH的选择性(生成CH3OH消耗的CO2在总消耗CO2中的占比)与温度的关系如图所示。
①CO2的转化率随温度的升高先增大后减小的原因为_____________________ 。
②T2℃时,CO的分压为___________ kPa,反应ii的平衡常数 Kp= ___________ (Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压X物质的量分数)。
i.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0 kJmol-1
ii.CO2(g)+H2 (g) CO(g)+H2O(g) △H2
请回答下列问题:
(1)已知几种化学键的键能如下:
化学键 | H-H | O-H | C=0 | C=O(CO) |
键能/(kJ·mol-1) | 436 | 463 | 803 | 1075 |
(2)在容积为2L的恒容绝热容器中,通入 1molCO2和 2molH2;发生反应ii。
①以下列事实能说明反应达到平衡状态的是
A.c(CO2):c(H2):c(CO):c(H2O)=1:1:1:1 B.V正 (CO2)= V逆 (CO)
C.混合气体的总压强保持不变 D.混合气体的密度不再变化
E.混合气体的平均摩尔质量保持不变 F.c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2)不变
G.CO(g)与H2O(g)的体积比保持不变
②若5min 后达到化学平衡状态,测得CO的体积分数为 15%,则 CO2 的转化率为
(3)在100kPa的恒压密闭容器中,加入1molCO2和2molH2发生反应i和i,平衡时测得CO2的转化率与CH3OH的选择性(生成CH3OH消耗的CO2在总消耗CO2中的占比)与温度的关系如图所示。
①CO2的转化率随温度的升高先增大后减小的原因为
②T2℃时,CO的分压为
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】乙苯( )是重要的化工原料,工业上利用乙苯可以制备苯乙烯和β-氯苯乙烷:
乙苯脱氢制苯乙烯:
(g) (g)+H2(g) △H1=akJ/mol
乙苯氯化制β-氯苯乙烷:
(g) +Cl2(g) (g)+HCl(g) △H2=bkJ/mol
回答下列问题:
(1)利用下表提供的数据计算a=_____ 。乙苯脱氢制苯乙烯的反应在_____ (填“高温”或“低温”)有利于其自发进行。
(2)已知
(g)+HCl(g) (g) △H=-54kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-185kJ/mol 则b=______________ 。
(3)T℃,将nmol乙苯加入到体积为V L的恒容容器中,发生脱氢反应,容器内压强随时间变化如下表所示:
平衡时容器内气体的总物质的量为______ ,乙苯的转化率为______ %。
(4)工业由乙苯脱氢制苯乙烯实际上是在恒压密闭容器中进行的。将m mol乙苯通入某恒压密闭容器中(反应过程中维持压强为p),乙苯的平衡转化率随温度变化如右图所示:
①在a点所示的条件下,向该容器中通入25L水蒸气,则乙苯的转化率______ (填“变大”“变小”或不变),生成苯乙烯的速率________ (填“变大”“变小”或不变)。
②b点气体总体积______ (填“<”“>”或“=”)c 点气体总体积。
③c点平衡常数Kp=_______ (用平衡分压代替平衡浓度,平衡分压=物质的量分数×总压)。
乙苯脱氢制苯乙烯:
(g) (g)+H2(g) △H1=akJ/mol
乙苯氯化制β-氯苯乙烷:
(g) +Cl2(g) (g)+HCl(g) △H2=bkJ/mol
回答下列问题:
(1)利用下表提供的数据计算a=
化学键 | C-H | C-C | H-H | C=C |
键能/kJ/mol | 412 | 348 | 436 | 612 |
(g)+HCl(g) (g) △H=-54kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-185kJ/mol 则b=
(3)T℃,将nmol乙苯加入到体积为V L的恒容容器中,发生脱氢反应,容器内压强随时间变化如下表所示:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
压强/×100 kPa | 1.0 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.4 |
(4)工业由乙苯脱氢制苯乙烯实际上是在恒压密闭容器中进行的。将m mol乙苯通入某恒压密闭容器中(反应过程中维持压强为p),乙苯的平衡转化率随温度变化如右图所示:
①在a点所示的条件下,向该容器中通入25L水蒸气,则乙苯的转化率
②b点气体总体积
③c点平衡常数Kp=
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