以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
(1)已知: 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) ∆H1= a kJ/mol
N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ∆H2= b kJ/mol
2NO(g) + 2CO(g) =2CO2(g) + N2(g) ∆H3= c kJ/mol
则 2NO(g) + C(s) = CO2(g) + N2(g) ∆H=_______ kJ/mol
(2)NO和CO均为汽车尾气的成分,在催化转换器中二者可发生反应减少尾气污染。
已知2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ∆H<0。
①在500℃时,向恒容密闭体系中通入1mol的NO和1mol的CO进行反应时,下列描述能说明反应达到平衡状态的是_______ 。
A.(CO)正 = 2(N2)逆
B.体系中混合气体密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.体系中NO、CO的浓度相等
E.单位时间内消耗nmol的NO同时消耗nmol的N2
②向1L密闭容器中通入1mol的NO和1mol的CO气体,在不同温度下反应达到平衡时,NO的平衡转化率随压强变化曲线如图所示:
T1_______ T2(填“>”、“<”),理由是_______ 。M点时混合气体中CO的体积分数为_______ 。
③一定温度下,向恒容容器中通入等物质的量的NO和CO气体,测得容器中压强随时间的变化关系如表所示:
该反应条件下的平衡常数Kp=_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数),该反应中的正=k正·p2(NO)p2(CO),逆=k逆·p(N2)p2(CO2),则该反应达到平衡时,k正_______ k逆(填“>”、“<”或“=”)。
(1)已知: 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) ∆H1= a kJ/mol
N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ∆H2= b kJ/mol
2NO(g) + 2CO(g) =2CO2(g) + N2(g) ∆H3= c kJ/mol
则 2NO(g) + C(s) = CO2(g) + N2(g) ∆H=
(2)NO和CO均为汽车尾气的成分,在催化转换器中二者可发生反应减少尾气污染。
已知2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ∆H<0。
①在500℃时,向恒容密闭体系中通入1mol的NO和1mol的CO进行反应时,下列描述能说明反应达到平衡状态的是
A.(CO)正 = 2(N2)逆
B.体系中混合气体密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.体系中NO、CO的浓度相等
E.单位时间内消耗nmol的NO同时消耗nmol的N2
②向1L密闭容器中通入1mol的NO和1mol的CO气体,在不同温度下反应达到平衡时,NO的平衡转化率随压强变化曲线如图所示:
T1
③一定温度下,向恒容容器中通入等物质的量的NO和CO气体,测得容器中压强随时间的变化关系如表所示:
t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
p/kPa | 200 | 185 | 173 | 165 | 160 | 160 |
更新时间:2022-03-07 21:09:35
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【推荐1】以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
I.汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生反应生成无毒的N2和CO2
(1)已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1=+180.5 kJ/mol
②CO的燃烧热△H2=-283.0 kJ/mol
则反应③ 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H3=_______________
(2)某研究小组在三个容积为5L的恒容密闭容器中,分别充入0.4mol NO和0.4 mol CO,发生反应③。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示:
①温度: T1________ T2(填"<"、">""或"=") 。
②CO的平衡转化率:I______ Ⅱ_____ III(填"<"、">""或"=") 。
③反应速率: a点的v逆_______ b点的v正(填"<"、">""或"=")。
④T2时的平衡常数Kc=_________
(3)将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂(cat1、cat2)进行反应,相同时间内测量的脱氮率(脱氮率即 NO的转化率)如图所示。M点________ (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,说明理由____________
II. N2O是一种强温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解反应2N2O=2N2+O2对环境保护有重要意义。
(4)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步 I2(g)2I(g) 快速平衡,平衡常数为K
第二步 I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g) v=k1· c(N2O)· c(I)慢反应
第三步 IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+1/2 I2(g) 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。
①k=___________________ (用含K和k1的代数式表示)。
②下列表述正确的是____________ 。
a.IO为反应的中间产物 b. 碘蒸气的浓度大小不会影响N2O的分解速率
c. 第二步对总反应速率起决定作用 d. 催化剂会降低反应的活化能,从而影响△H
I.汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生反应生成无毒的N2和CO2
(1)已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1=+180.5 kJ/mol
②CO的燃烧热△H2=-283.0 kJ/mol
则反应③ 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H3=
(2)某研究小组在三个容积为5L的恒容密闭容器中,分别充入0.4mol NO和0.4 mol CO,发生反应③。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示:
①温度: T1
②CO的平衡转化率:I
③反应速率: a点的v逆
④T2时的平衡常数Kc=
(3)将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂(cat1、cat2)进行反应,相同时间内测量的脱氮率(脱氮率即 NO的转化率)如图所示。M点
II. N2O是一种强温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解反应2N2O=2N2+O2对环境保护有重要意义。
(4)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步 I2(g)2I(g) 快速平衡,平衡常数为K
第二步 I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g) v=k1· c(N2O)· c(I)慢反应
第三步 IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+1/2 I2(g) 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。
①k=
②下列表述正确的是
a.IO为反应的中间产物 b. 碘蒸气的浓度大小不会影响N2O的分解速率
c. 第二步对总反应速率起决定作用 d. 催化剂会降低反应的活化能,从而影响△H
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【推荐2】回答下列问题
(1)①甲烷可用于生产合成气,反应为: ,已知几种物质中化学键的键能如下表所示:则a=___________ 。
②科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
则甲烷直接将还原为的热化学方程式为___________ 。
(2)铁在一定条件下可与反应,。向2 L恒容密闭容器中加入还原性铁粉并充入一定量的气体,恒温条件下,反应过程中的气体浓度随时间变化如图所示。
①下列条件的改变能使上述反应的化学反应速率降低的是___________ (填字母)。
a.降低反应温度 b.充入He气 c.充入 d.用铁块代替铁粉
②内,用表示的反应速率为___________ (用含的表达式表示)。
③下列描述中能说明上述反应已达到化学平衡状态的是___________ (填字母)。
a.
b.容器中混合气体的密度不随时间而变化
c.容器中混合气体的压强不随时间而变化
d.单位时间内生成的同时消耗
e.容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(3)小苏打溶液中除了的电离平衡外,还存在的平衡有___________ (用离子方程式表示)。根据小苏打溶液的酸碱性,可知___________ (填“>”、“<”或“=”)。向小苏打溶液中加入氯化铁溶液,相关反应的离子方程式为___________ 。
(1)①甲烷可用于生产合成气,反应为: ,已知几种物质中化学键的键能如下表所示:则a=
化学键 | ||||
键能/() | 436 | 465 | a | 1076 |
则甲烷直接将还原为的热化学方程式为
(2)铁在一定条件下可与反应,。向2 L恒容密闭容器中加入还原性铁粉并充入一定量的气体,恒温条件下,反应过程中的气体浓度随时间变化如图所示。
①下列条件的改变能使上述反应的化学反应速率降低的是
a.降低反应温度 b.充入He气 c.充入 d.用铁块代替铁粉
②内,用表示的反应速率为
③下列描述中能说明上述反应已达到化学平衡状态的是
a.
b.容器中混合气体的密度不随时间而变化
c.容器中混合气体的压强不随时间而变化
d.单位时间内生成的同时消耗
e.容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(3)小苏打溶液中除了的电离平衡外,还存在的平衡有
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【推荐3】“双碳”目标大背景下,研发CO2利用技术,降低空气中的CO2含量成为研究热点。
(1)重整制CO的反应为:
已知:
则_______ 。
在时,将CO2和CH4按物质的量之比为1∶1充入密闭容器中,分别在无催化剂及催化下反应相同时间,测得CO2的转化率与温度的关系如图所示:
A点CO2转化率相等的原因是_______ 。
(2)工业上CO2催化加氢制乙烯的反应为:
①在恒容密闭容器中,起始压强相同,CO2的平衡转化率随反应温度、起始投料比[]的变化如图。则f_______ 3(填“>”、“=”或“<”,下同);B、C两点的化学平衡常数_______ 。
②当x=3时,保持体系压强始终为,平衡时四种组分的物质的量分数y随温度T的变化如图所示。代表的变化曲线是_______ ;根据图中D(390,0.12)点,列出该反应的平衡常数计算式_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)我国化学工作者设计出一种电解装置,该装置在碱性条件下能将CO2和甘油(C3H8O3)分别转化为合成气(CO、H2)和甘油醛()。电解过程中,阴极附近溶液的pH_______ (填“增大”、“减小”或“不变”),阳极的电极反应式为_______ 。
(1)重整制CO的反应为:
已知:
则
在时,将CO2和CH4按物质的量之比为1∶1充入密闭容器中,分别在无催化剂及催化下反应相同时间,测得CO2的转化率与温度的关系如图所示:
A点CO2转化率相等的原因是
(2)工业上CO2催化加氢制乙烯的反应为:
①在恒容密闭容器中,起始压强相同,CO2的平衡转化率随反应温度、起始投料比[]的变化如图。则f
②当x=3时,保持体系压强始终为,平衡时四种组分的物质的量分数y随温度T的变化如图所示。代表的变化曲线是
(3)我国化学工作者设计出一种电解装置,该装置在碱性条件下能将CO2和甘油(C3H8O3)分别转化为合成气(CO、H2)和甘油醛()。电解过程中,阴极附近溶液的pH
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【推荐1】开发新能源是解决环境污染的重要举措,其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料,可制作燃料电池.
已知:①
②
③.
甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为______ .
生产甲醇的原料CO和可由反应得到.
①一定条件下的平衡转化率与温度、压强的关系如图则______ 填“”、“”或“”,下同、B、C三点处对应平衡常数、、的大小顺序为 ______ .
②时,将和通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,能说明该反应已经达到平衡状态的是______ 填序号.
.容器的压强恒定
.容器内气体密度恒定
正逆
单位时间内消耗同时生成
甲醇燃料电池简称由于结构简单、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工作原理如图2所示:通入a气体的电极是原电池的______ 极填“正”或“负”,其电极反应式为 ______ .
某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图3所示U形管中氯化钠溶液的体积为闭合K后,若每个电池甲烷用量均为标况,且反应完全,则理论上通过电解池的电量为______ 列式计算.法拉第常数,若产生的气体全部逸出,电解后溶液混合均匀,电解后U形管中溶液的pH为 ______ .
已知:①
②
③.
甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为
生产甲醇的原料CO和可由反应得到.
①一定条件下的平衡转化率与温度、压强的关系如图则
②时,将和通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,能说明该反应已经达到平衡状态的是
.容器的压强恒定
.容器内气体密度恒定
正逆
单位时间内消耗同时生成
甲醇燃料电池简称由于结构简单、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工作原理如图2所示:通入a气体的电极是原电池的
某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图3所示U形管中氯化钠溶液的体积为闭合K后,若每个电池甲烷用量均为标况,且反应完全,则理论上通过电解池的电量为
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【推荐2】工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H
(1)该反应的ΔH___ 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)若将等物质的量的CO和H2混合气体充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应,下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是___ 。
A.容器内气体密度保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.生成CH3OH的速率与生成H2的速率相等
D.CO的体积分数保持不变
(3)当按投料比=2,分别在P1、P2、P3压强下,测得不同温度下平衡时CO的平衡转化率如图1。
520K时,投料比=2(总物质的量为3mol),维持反应过程中压强P3不变,达到平衡时测得容器体积为0.1L,则平衡常数K=___ 。
若H2和CO的物质的量之比为n∶1(维持反应过程中压强P3不变),相应平衡体系中CH3OH的物质的量分数为x,请在图 2 中绘制 x随n变化的示意图___ 。
(4)甲醇合成甲醚的反应为:
Ⅰ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)(主反应)
Ⅱ.2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)(副反应)
反应过程中的能量变化如图3所示。
①在一定温度下,在恒容容器中进行合成甲醚的反应,测得CH3OCH3含量随着时间的推移,先增大后减小,请结合碰撞理论说明原因:___ 。
②在不改变温度的前提下,说出其中一个能增大CH3OCH3选择性的措施:___ 。
(1)该反应的ΔH
(2)若将等物质的量的CO和H2混合气体充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应,下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是
A.容器内气体密度保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.生成CH3OH的速率与生成H2的速率相等
D.CO的体积分数保持不变
(3)当按投料比=2,分别在P1、P2、P3压强下,测得不同温度下平衡时CO的平衡转化率如图1。
520K时,投料比=2(总物质的量为3mol),维持反应过程中压强P3不变,达到平衡时测得容器体积为0.1L,则平衡常数K=
若H2和CO的物质的量之比为n∶1(维持反应过程中压强P3不变),相应平衡体系中CH3OH的物质的量分数为x,请
(4)甲醇合成甲醚的反应为:
Ⅰ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)(主反应)
Ⅱ.2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)(副反应)
反应过程中的能量变化如图3所示。
①在一定温度下,在恒容容器中进行合成甲醚的反应,测得CH3OCH3含量随着时间的推移,先增大后减小,请结合碰撞理论说明原因:
②在不改变温度的前提下,说出其中一个能增大CH3OCH3选择性的措施:
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【推荐3】一定条件下,CO与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为。回答下列问题:
(1)已知1 mol C完全转化成水煤气(CO、H2混合物)时吸收热量131.5 kJ,则1mol C与CO2反应生成CO的焓变是_______
(2)上述反应达到平衡的标志是_______ (填字母)。
A.容器内压强不随时间变化
B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内CO、H2O的浓度之比为1∶1
D.单位时间消耗0.1 molCO同时生成0.1 mol H2O
(3)研究表明:上述反应平衡常数随温度的变化如下表所示:
若反应为500℃,起始时CO和H2O的浓度均为0.02 mol/L,则达到平衡时,CO的平衡转化率为_______
(4)在条件下,将0.1 molCO与0.12 mol H2O(g)混合气体充入1 L密闭容器发生反应,反应过程中CO2的物质的量浓度随时间的变化如图所示:
①在内,以CO表示的平均反应速率为_______ 。
②T℃时该反应的平衡常数Kp=_______ (压强代替浓度,分压=总压×物质的分数)。
③平衡后,若向容器中再充入0.2 molCO和0.02 mol H2O(g),则再次平衡后容器内的压强与充入CO和H2O(g)前的压强比为_______
(1)已知1 mol C完全转化成水煤气(CO、H2混合物)时吸收热量131.5 kJ,则1mol C与CO2反应生成CO的焓变是
(2)上述反应达到平衡的标志是
A.容器内压强不随时间变化
B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内CO、H2O的浓度之比为1∶1
D.单位时间消耗0.1 molCO同时生成0.1 mol H2O
(3)研究表明:上述反应平衡常数随温度的变化如下表所示:
温度/ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 15 | 9 | 5 |
(4)在条件下,将0.1 molCO与0.12 mol H2O(g)混合气体充入1 L密闭容器发生反应,反应过程中CO2的物质的量浓度随时间的变化如图所示:
①在内,以CO表示的平均反应速率为
②T℃时该反应的平衡常数Kp=
③平衡后,若向容器中再充入0.2 molCO和0.02 mol H2O(g),则再次平衡后容器内的压强与充入CO和H2O(g)前的压强比为
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【推荐1】合成气是H2和CO的混合气体,工业上可以用于合成氨、生产低级醇等,请回答下列相关问题。
(1)sparg工艺是生产合成气的方法之一,该方法可将甲烷和二氧化碳在高温下转化为H2和CO,该反应的化学方程式为___________ 。
(2)工业生产中用合成气合成乙醇的反应为2CO(g)+4H2(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g) △H=akJ/mol①生产过程中会发生副反应2CO(g)+3H2(g)⇌CH3CHO(g)+H2O(g) △H=b kJ/mol②
又已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=ckJ/mol③
则C2H5OH(g)催化氧化生成CH3CHO(g)和水蒸气的热化学方程式为__________________ 。
(3)向2L的恒温恒容密闭容器中充入4 molCO和6molH2,若只发生反应①,达平衡时容器中压强是起始压强的0.6倍,则CO的平衡转化率为___________ ,该温度下反应①的平衡常数等于___________ 。下列选项不能证明反应①达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.混合气体的平均分子量不再改变
B混合气体的密度不再改变
C.CO和H2的物质的量之比不再改变
D.每断开4 molH-H键的同时断开3 mol H-O键
(4)以醋酸为溶剂,甲醇与合成气可以转化为乙醇,同时会生成醚类、酯类等副产物,下图是醋酸与甲醇的质量比对生产的影响,则工业生产中醋酸与甲醇的最佳质量比是___________ 。随着醋酸和甲醇的质量比增大,一定范围内甲醇的转化率升高而醚类选择性降低的原因可能是___________ (从平衡移动角度解释)。
(1)sparg工艺是生产合成气的方法之一,该方法可将甲烷和二氧化碳在高温下转化为H2和CO,该反应的化学方程式为
(2)工业生产中用合成气合成乙醇的反应为2CO(g)+4H2(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g) △H=akJ/mol①生产过程中会发生副反应2CO(g)+3H2(g)⇌CH3CHO(g)+H2O(g) △H=b kJ/mol②
又已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=ckJ/mol③
则C2H5OH(g)催化氧化生成CH3CHO(g)和水蒸气的热化学方程式为
(3)向2L的恒温恒容密闭容器中充入4 molCO和6molH2,若只发生反应①,达平衡时容器中压强是起始压强的0.6倍,则CO的平衡转化率为
A.混合气体的平均分子量不再改变
B混合气体的密度不再改变
C.CO和H2的物质的量之比不再改变
D.每断开4 molH-H键的同时断开3 mol H-O键
(4)以醋酸为溶剂,甲醇与合成气可以转化为乙醇,同时会生成醚类、酯类等副产物,下图是醋酸与甲醇的质量比对生产的影响,则工业生产中醋酸与甲醇的最佳质量比是
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【推荐2】甲醇来源丰富,有广泛的用途和广阔的应用前景,工业上可以利用CO和CO2生产甲醇,同时可以利用甲醇生产丙烯。制备甲醇,丙烯过程可能涉及的反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.0kJ/mol
反应Ⅳ:3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g) △H4=-31.0kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的ΔH2=________ 。
(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是________ (填“较低温度”“较高温度”或“任何温度”),据研究该反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于保持催化剂Cu2O的量不变,原因是________ (用化学方程式表示)。
(3)恒温,恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是________ 。
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化
C.CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等
D.容器的压强不再变化
(4)甲醇生产丙烯的同时,还生成乙烯。在某催化剂作用下,2L密闭容器中加入0.5mol甲醇,经过相同时间后测得甲醇转化率及丙烯的选择性(生成丙烯的甲醇与甲醇转化量的比值)与反应温度之间的关系如图所示。计算600℃时反应甲醇生产丙烯的反应Ⅳ平衡常数________ 。若将容器体积压缩为1L,其他条件不变,在如图中作出甲醇平衡转化率随温度的变化曲线。________ 。
(5)研究表明,甲醇可由CO2在强酸性水溶液中通过电解合成,则生成甲醇的反应电极反应式:_______ 。
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.0kJ/mol
反应Ⅳ:3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g) △H4=-31.0kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的ΔH2=
(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是
(3)恒温,恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化
C.CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等
D.容器的压强不再变化
(4)甲醇生产丙烯的同时,还生成乙烯。在某催化剂作用下,2L密闭容器中加入0.5mol甲醇,经过相同时间后测得甲醇转化率及丙烯的选择性(生成丙烯的甲醇与甲醇转化量的比值)与反应温度之间的关系如图所示。计算600℃时反应甲醇生产丙烯的反应Ⅳ平衡常数
(5)研究表明,甲醇可由CO2在强酸性水溶液中通过电解合成,则生成甲醇的反应电极反应式:
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【推荐3】反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表:
(1)计算温度为973K时,反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) K=__________ ;
(2)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2进行反应。
①该反应能够自发进行的原因是________ 。
②下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________ 。
A.降低温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再充入1 mol CO2和3 mol H2
③在温度T1时,当反应达到平衡时,测得n(H2)=2.4 mol;其他条件不变,在温度T2时,当反应达到平衡时,测得n(CO2)=0.82 mol,则T2________ T1(填“>”、“<”或“=”)。
(3)某实验将一定量的CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同条件下发生反应:CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。测得CH3OH的物质的量随时间变化如下图所示,回答问题:
①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________ KⅡ(填“>”、“<”或“=”)。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。
若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的浓度相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为________ 。
温度(绝对温度) | K1 | K2 |
973 | 1.47 | 2.38 |
1173 | 2.15 | 1.67 |
(1)计算温度为973K时,反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) K=
(2)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2进行反应。
①该反应能够自发进行的原因是
②下列措施中能使c(CH3OH)增大的是
A.降低温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再充入1 mol CO2和3 mol H2
③在温度T1时,当反应达到平衡时,测得n(H2)=2.4 mol;其他条件不变,在温度T2时,当反应达到平衡时,测得n(CO2)=0.82 mol,则T2
(3)某实验将一定量的CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同条件下发生反应:CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。测得CH3OH的物质的量随时间变化如下图所示,回答问题:
①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反应物 投入量 | 1 mol CO2、3 mol H2 | a mol CO2、b mol H2、 c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g) |
若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的浓度相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为
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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1】燃煤烟气中的SO2是主要的大气污染物之一、氢气可用于还原二氧化硫,其主要反应为:。
(1)用氢气进行脱硫的优点是_______ 。
(2)如图表示Co/Al2O3催化下,相同时间内、不同温度下的SO2的转化率。由图可知该反应为放热反应,解释图中温度小于350℃时,转化率随温度升高而增大的原因是_______ 。
(3)以Co/Al2O3作催化剂时氢气脱硫的过程由两步反应组成,过程如图1所示。
①结合图1中的信息,写出第一步反应的化学方程式:___ 。
②已知在反应过程中,过量的H2可发生副反应:,图2中的两条曲线分别代表SO2的转化率或SX的选择性随H2/SO2体积比的变化(SX的选择性:SO2的还原产物中SX所占的百分比),可推断曲线__ (填“L1“或“L2”)代表SX的选择性,理由是__ 。
(4)下表所示为压强对氢气脱硫反应的影响(已知:p(A)/P总=n(A)/n总)。
下列关于表中数据的分析中,不正确的是___ (填字母)
a要想增大反应速率,增大SO2压强比增大H2压强更为有效
b.保持SO2/H2的比例不变,提高总压,SO2的平衡转化率增加
c.x与y的值都在90.6至96.2之间
(1)用氢气进行脱硫的优点是
(2)如图表示Co/Al2O3催化下,相同时间内、不同温度下的SO2的转化率。由图可知该反应为放热反应,解释图中温度小于350℃时,转化率随温度升高而增大的原因是
(3)以Co/Al2O3作催化剂时氢气脱硫的过程由两步反应组成,过程如图1所示。
①结合图1中的信息,写出第一步反应的化学方程式:
②已知在反应过程中,过量的H2可发生副反应:,图2中的两条曲线分别代表SO2的转化率或SX的选择性随H2/SO2体积比的变化(SX的选择性:SO2的还原产物中SX所占的百分比),可推断曲线
(4)下表所示为压强对氢气脱硫反应的影响(已知:p(A)/P总=n(A)/n总)。
实验 | P(SO2)/kPa | P(H2) /kPa | SO2起始速率 ×10-4mol·L-1·h-1 | H2起始速率 ×10-4mol·L-1·h-1 | SO2的平衡转化率% |
1 | 13.3 | 26.7 | 1.90 | 3.74 | 90.6 |
2 | 26.6 | 26.7 | 2.26 | 4.43 | x |
3 | 13.3 | 52.3 | 4.06 | 7.94 | y |
4 | 26.6 | 52.3 | 4.83 | 9.41 | 96.2 |
下列关于表中数据的分析中,不正确的是
a要想增大反应速率,增大SO2压强比增大H2压强更为有效
b.保持SO2/H2的比例不变,提高总压,SO2的平衡转化率增加
c.x与y的值都在90.6至96.2之间
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】氮是空气中含量最多的元素,在自然界中存在十分广泛,在生物体内亦有较大作用,是组成氨基酸的基本元素之一。请回答下列问题。
(1)用CO可将汽车尾气中的NO还原为N2,反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-akJ·mol-1,K=m。已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+bkJ·mol-1,K1=n,则CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=____ kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示),K2=____ (用含m、n的代数式表示)。
(2)“绿水青山就是金山银山”。现利用如图所示装置对工业废气、垃圾渗透液进行综合治理并实现发电。M极是____ 极,正极的电极反应式为____ 。
(3)N2O可以被CO还原:N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)。在体积均为1L的恒容密闭容器A(500℃,恒温)、B(起始500℃,绝热)中分别加入0.1molN2O、0.4molCO和相同的催化剂。实验测得A、B中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。A中N2O的转化率随时间的变化关系是图中的b曲线,M点:v正____ v逆(填“>”“<”或“=”),A中反应的平衡常数为____ (用分数表示),平衡常数:B____ A(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)实验室中可用NaOH溶液吸收多余的NO2:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。常温下,用含0.14molNaOH的水溶液吸收NO2,恰好完全反应得1L溶液,测得该溶液的pH=8,则HNO2的电离常数为____ 。
(1)用CO可将汽车尾气中的NO还原为N2,反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-akJ·mol-1,K=m。已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+bkJ·mol-1,K1=n,则CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=
(2)“绿水青山就是金山银山”。现利用如图所示装置对工业废气、垃圾渗透液进行综合治理并实现发电。M极是
(3)N2O可以被CO还原:N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)。在体积均为1L的恒容密闭容器A(500℃,恒温)、B(起始500℃,绝热)中分别加入0.1molN2O、0.4molCO和相同的催化剂。实验测得A、B中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。A中N2O的转化率随时间的变化关系是图中的b曲线,M点:v正
(4)实验室中可用NaOH溶液吸收多余的NO2:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。常温下,用含0.14molNaOH的水溶液吸收NO2,恰好完全反应得1L溶液,测得该溶液的pH=8,则HNO2的电离常数为
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】降低空气中二氧化碳的含量、研发二氧化碳的利用技术、将二氧化碳转换为能源是缓解环境和能源问题的有效方案。为实现碳达峰和碳中和的“双碳”目标,工业上用、、等物质与反应合成具有经济价值的物质。
(1)工业上用和合成甲醇,发生的主反应ⅰ:___________ 。
(2)一定条件下,向2L恒温恒容密闭容器中充入1mol (g)和2.8mol (g)仅发生反应ⅰ,在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程(Ⅰ、Ⅱ)中的转化率随反应时间的变化曲线如图。
①a点___________ (填“>”“<”或“=”)b点。
②已知,平衡时a点总压强为p,则该反应的压强平衡常数___________ 。
③过程Ⅰ,min时刻改变的反应条件可能是___________ (填两条)。
(3)和合成甲醇的过程中,还会有副反应发生:
反应ⅱ.
反应ⅲ.
将一定量的(g)和(g)充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂,同时发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ。不同温度下体系达到平衡时的平衡转化率曲线及(g)的产率曲线如图2所示;相同温度下,在不同压强下测得的平衡转化率、(g)的选择性和CO的选择性随压强的变化曲线如图3所示。
①根据下图判断,当温度高于260℃,CO的浓度随着温度的升高而___________ (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”),其原因是___________ 。
②下图中表示CO的选择性的曲线是________ (填“m”、“n”或“p”);试解释随着压强的增大,该曲线呈现这种变化趋势的原因:________ 。
(1)工业上用和合成甲醇,发生的主反应ⅰ:
物质 | (g) | (g) | (g) | (g) |
相对能量/() | 0 | -201 | -242 | -393 |
(2)一定条件下,向2L恒温恒容密闭容器中充入1mol (g)和2.8mol (g)仅发生反应ⅰ,在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程(Ⅰ、Ⅱ)中的转化率随反应时间的变化曲线如图。
①a点
②已知,平衡时a点总压强为p,则该反应的压强平衡常数
③过程Ⅰ,min时刻改变的反应条件可能是
(3)和合成甲醇的过程中,还会有副反应发生:
反应ⅱ.
反应ⅲ.
将一定量的(g)和(g)充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂,同时发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ。不同温度下体系达到平衡时的平衡转化率曲线及(g)的产率曲线如图2所示;相同温度下,在不同压强下测得的平衡转化率、(g)的选择性和CO的选择性随压强的变化曲线如图3所示。
①根据下图判断,当温度高于260℃,CO的浓度随着温度的升高而
②下图中表示CO的选择性的曲线是
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