以CO2为原料制备甲醇等能源物质具有较好的发展前景。因此,研发CO2利用技术,降低空气中CO2含量成为研究热点。
(1)在催化剂的作用下,氢气还原CO2的过程中可同时发生反应Ⅰ、Ⅱ。(已知活化能:)
Ⅰ.
Ⅱ.
①则的△H3=___________ kJ/mol,其中反应Ⅰ能自发进行的条件是___________ 。
②保持温度T不变时,在容积不变的密闭容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及达到平衡时,容器内各气体的物质的量及总压强数据如表所示:
若反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡,,则表中m=___________ ;反应Ⅰ的平衡常数Kp=___________ (用含p的代数式表示)。
(2)在下,向恒压反应器中通入、,的平衡转化率及CH3OH(g)的平衡产率随温度变化的关系如图。
已知:CH3OH的产率
①下列说法正确的是______ (填标号)。
A.反应过程中,容器内压强不再变化,说明反应Ⅰ达到平衡
B.反应过程中,气体密度保持不变,说明反应Ⅰ达到平衡
C.平衡后再向容器中通入一定量的H2能提高CO2的平衡转化率
②图中500 K以后,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是______ 。
(3)工业上常用电解法将CO2合成为羧酸以实现资源化处理。以Pt为电极、质子惰性有机溶剂为电解液的装置,可将CO2转化为草酸(H2C2O4),其阴极的电极反应式为______ 。
(1)在催化剂的作用下,氢气还原CO2的过程中可同时发生反应Ⅰ、Ⅱ。(已知活化能:)
Ⅰ.
Ⅱ.
①则的△H3=
②保持温度T不变时,在容积不变的密闭容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及达到平衡时,容器内各气体的物质的量及总压强数据如表所示:
总压强/kPa | ||||||
起始 | 0.5 | 0.9 | 0 | 0 | 0 | |
平衡 | m | 0.3 | p |
(2)在下,向恒压反应器中通入、,的平衡转化率及CH3OH(g)的平衡产率随温度变化的关系如图。
已知:CH3OH的产率
①下列说法正确的是
A.反应过程中,容器内压强不再变化,说明反应Ⅰ达到平衡
B.反应过程中,气体密度保持不变,说明反应Ⅰ达到平衡
C.平衡后再向容器中通入一定量的H2能提高CO2的平衡转化率
②图中500 K以后,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
(3)工业上常用电解法将CO2合成为羧酸以实现资源化处理。以Pt为电极、质子惰性有机溶剂为电解液的装置,可将CO2转化为草酸(H2C2O4),其阴极的电极反应式为
更新时间:2022-03-22 21:01:36
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【推荐1】氮氧化物的处理是环境科学研究的热点课题。
(1)Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO,发生反应:。
①该反应正反应的活化能为,则逆反应的活化能为___________ 。
②在恒容密闭容器中加入和,测得NO转化率与温度、时间的关系图:
T1温度下,上述反应平衡常数K=___________ ;若在T1温度下,向平衡后的容器中再加入和,使平衡向右移动,则a的取值范围是___________ 。
(2)向恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应:
①若为绝热容器,下列表示该反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.混合气体的密度保持不变 B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.NO和的消耗速率之比为1:2 D.混合气体中
②恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体,反应相同时间,测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三点中,达到平衡的点是___________ 。
(3)现代技术处理尾气的反应原理是<0。500℃时,在2L恒容密闭容器中充入、和,8min时反应达到平衡,此时的转化率为40%,体系压强为。500℃时该反应的平衡常数Kp=___________ MPa(用含p0的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(1)Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO,发生反应:。
①该反应正反应的活化能为,则逆反应的活化能为
②在恒容密闭容器中加入和,测得NO转化率与温度、时间的关系图:
T1温度下,上述反应平衡常数K=
(2)向恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应:
①若为绝热容器,下列表示该反应达到平衡状态的是
A.混合气体的密度保持不变 B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.NO和的消耗速率之比为1:2 D.混合气体中
②恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体,反应相同时间,测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三点中,达到平衡的点是
(3)现代技术处理尾气的反应原理是<0。500℃时,在2L恒容密闭容器中充入、和,8min时反应达到平衡,此时的转化率为40%,体系压强为。500℃时该反应的平衡常数Kp=
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【推荐2】NH3和联氨(N2H4)是两种重要的氮氢化合物,在科研和生产中应用广泛。
(1)①已知:
注:拆开气态物质中 1 mol 某种共价键需要吸收的能量,就是该共价键的键能。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H=__________ kJ/mol
②联氨(N2H4)和N2O4 可作为火箭推进剂。
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g) ∆H=10.7kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H=-543kJ/mol
N2H4(g)和N2O4(g)反应生成 N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_______ 。
(2)一定温度下,向恒容的密闭容器中充入N2 和H2 发生反应:N2+3H22NH3,测得各组分浓度随时间变化如图所示。
①表示c(N2)的曲线是_______ 。(填“曲线 A”、“曲线B”或“曲线C”)
②0~t0时,v(H2)=_______ mol·L-1·min-1。
③下列措施不能使该反应速率加快的是_______ 。
a.升高温度 b.降低压强 c.使用催化剂
④下列能说明该反应达到平衡的是_______ 。
a.混合气体的压强不再变化 b.2c(H2)= 3c(NH3) c.混合气体的质量不再变化
(1)①已知:
共价键 | 键能/ kJ·mol-1 |
H-H | 436 |
N≡N | 946 |
N-H | 391 |
注:拆开气态物质中 1 mol 某种共价键需要吸收的能量,就是该共价键的键能。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H=
②联氨(N2H4)和N2O4 可作为火箭推进剂。
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g) ∆H=10.7kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H=-543kJ/mol
N2H4(g)和N2O4(g)反应生成 N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为
(2)一定温度下,向恒容的密闭容器中充入N2 和H2 发生反应:N2+3H22NH3,测得各组分浓度随时间变化如图所示。
①表示c(N2)的曲线是
②0~t0时,v(H2)=
③下列措施不能使该反应速率加快的是
a.升高温度 b.降低压强 c.使用催化剂
④下列能说明该反应达到平衡的是
a.混合气体的压强不再变化 b.2c(H2)= 3c(NH3) c.混合气体的质量不再变化
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【推荐3】氮的化合物应用广泛,但氮氧化物是主要的空气污染物,应降低其排放量。
(1) 用CO2和NH3可合成氮肥尿素[CO(NH2)2]。
已知:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=-159.5 kJ·mol-1;
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=+116.5 kJ·mol-1;
③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1。
用CO2和NH3合成尿素(副产物是液态水)的热化学方程式为_______ 。
(2)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:CH4(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH在温度为T1和T2时,分别将0.40 mol CH4和1.0 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如图所示:
①据图判断该反应的ΔH_______ (填“>”“<”“=”)0,理由是 _______ 。
②温度为T1时,0~10 min内,NO2的平均反应速率v(NO2)=_______ 。
③该反应达到平衡后,为提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有_______ (填字母)。
A.改用高效催化剂 B.升高温度 C.缩小容器的体积 D.增大CH4的浓度
(3) 利用原电池反应可实现NO2的无害化,总反应为6NO2+8NH3=7N2+12H2O,电解质溶液为NaOH溶液。工作一段时间后,该电池正极附近溶液的pH_______ (填“增大” “减小”或“不变”),负极的电极反应式为_______ 。
(4)氮的一种氢化物为HN3,其水溶液酸性强弱与醋酸相似,25℃时,将a mol·L-1HN3与b mol·L-1Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(N),则该混合溶液呈_______ (填“酸”“碱”或“中”)性,溶液中c(HN3)=_______ mol·L-1。此温度下Ka(HN3)=_______ (用a.b表示)
(1) 用CO2和NH3可合成氮肥尿素[CO(NH2)2]。
已知:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=-159.5 kJ·mol-1;
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=+116.5 kJ·mol-1;
③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1。
用CO2和NH3合成尿素(副产物是液态水)的热化学方程式为
(2)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:CH4(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH在温度为T1和T2时,分别将0.40 mol CH4和1.0 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如图所示:
①据图判断该反应的ΔH
②温度为T1时,0~10 min内,NO2的平均反应速率v(NO2)=
③该反应达到平衡后,为提高反应速率同时提高NO2的转化率,可采取的措施有
A.改用高效催化剂 B.升高温度 C.缩小容器的体积 D.增大CH4的浓度
(3) 利用原电池反应可实现NO2的无害化,总反应为6NO2+8NH3=7N2+12H2O,电解质溶液为NaOH溶液。工作一段时间后,该电池正极附近溶液的pH
(4)氮的一种氢化物为HN3,其水溶液酸性强弱与醋酸相似,25℃时,将a mol·L-1HN3与b mol·L-1Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(N),则该混合溶液呈
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【推荐1】减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战略方向。
在CO2加氢合成甲醇的体系中,同时存在以下反应:
反应ⅰ:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-48.7kJ/mol
反应ⅱ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41kJ/mol
(1)反应ⅲ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的△H3=_______ 。
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中,下列说法不正确的是_______(填序号)。
(3)某温度下,向容积恒为1L的密闭容器中通入lmolCO2(g)和5molH2(g),l0min后体系达到平衡,此时CO2的转化率为20%。CH3OH的选择性为50%。
已知:CH3OH的选择性:×100%
①0~10min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=_______ 。
②反应ⅰ的平衡常数K=_______ (写出计算式即可)。
③反应ⅱ的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,p为气体的分压。降低温度时,k正-k逆_______ (选填“增大"、“减小”或“不变")。
(4)维持压强、投料比和反应时间不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,CO2的转化率 (CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大,结合反应ⅰ和反应ⅱ,分析下列问题:
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因_______ ;CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因是_______ 。
②不考虑催化剂活性温度,为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是_______ (填序号)。
A.高温高压 B.高温低压 C低温低压 D.低温高压
在CO2加氢合成甲醇的体系中,同时存在以下反应:
反应ⅰ:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-48.7kJ/mol
反应ⅱ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41kJ/mol
(1)反应ⅲ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的△H3=
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中,下列说法不正确的是_______(填序号)。
A.若在绝热恒容容器,反应ⅰ的平衡常数K保持不变,说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡 |
B.若气体的平均相对分子质量不变,说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡 |
C.体系达平衡后,若压缩体积,反应ⅰ平衡正向移动,反应ⅱ平衡不移动 |
D.选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量 |
(3)某温度下,向容积恒为1L的密闭容器中通入lmolCO2(g)和5molH2(g),l0min后体系达到平衡,此时CO2的转化率为20%。CH3OH的选择性为50%。
已知:CH3OH的选择性:×100%
①0~10min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=
②反应ⅰ的平衡常数K=
③反应ⅱ的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,p为气体的分压。降低温度时,k正-k逆
(4)维持压强、投料比和反应时间不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,CO2的转化率 (CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大,结合反应ⅰ和反应ⅱ,分析下列问题:
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因
②不考虑催化剂活性温度,为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是
A.高温高压 B.高温低压 C低温低压 D.低温高压
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【推荐2】甲醇(CH3OH)是一种优质燃料,(1)已知一定条件下88gCO2和足量氢气完全反应可生成气态甲醇(CH3OH)和水蒸气并放出98kJ的热量。 请回答:
(1)该反应的热化学方程式:__________________________________________ 。
(2)为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图。请回答:
①从反应开始到平衡,氢气的反应速率:υ(H2)=______ 。
②下列措施中能使υ(CO2)增大的是______ 。
A 加入催化剂 B 充入He(g),使体系压强增大
C 将H2O(g)从体系中分离 D 升高温度
③能够说明该反应已达到平衡的是______ 。
A 恒温、恒容时,容器内的压强不再变化 B 恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化 C 一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度不再变化 D 一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH E 有2个C=O键断裂的同时,有3个H-H键断裂
(3)甲醇—空气碱性燃料电池在生活中有着广泛的应用,写出该电池正极的电极反应式_____________ 。
(1)该反应的热化学方程式:
(2)为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图。请回答:
①从反应开始到平衡,氢气的反应速率:υ(H2)=
②下列措施中能使υ(CO2)增大的是
A 加入催化剂 B 充入He(g),使体系压强增大
C 将H2O(g)从体系中分离 D 升高温度
③能够说明该反应已达到平衡的是
A 恒温、恒容时,容器内的压强不再变化 B 恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化 C 一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度不再变化 D 一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH E 有2个C=O键断裂的同时,有3个H-H键断裂
(3)甲醇—空气碱性燃料电池在生活中有着广泛的应用,写出该电池正极的电极反应式
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解题方法
【推荐3】氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。合成氨工业中:化学平衡常数K与温度t的关系如表,已知:
(1)试比较、的大小,___________ (填写“>”、“=”或“<”)
(2)时当测得和、的物质的量浓度分别为和、时,则该反应____________ (填写“>”、“=”或“<”)
(3)在恒温恒容的密闭容器中,下列能作为合成氨反应达到平衡的依据的是______________ 。
a.
b.容器内密度保持不变
c.混合气体的压强保持不变
d.断裂时有生成
e.、、的浓度之比为
(4)将和充入到的恒容密闭容器中模拟合成氨反应。反应中某些物质浓度随时间变化的曲线如图所示。
①曲线Y表示___________ (填写“”、“”或“”)的物质的量浓度随时间变化。
②内,氢气的反应速率为_____________ (保留2位有效数字)。
③平衡时氮气的转化率_______________ 。
(5)如图是和反应生成和过程中能量变化示意图,请写出和反应的热化学方程式________________________________ 。
600 | 500 | 400 | |
K | 0.5 |
(1)试比较、的大小,
(2)时当测得和、的物质的量浓度分别为和、时,则该反应
(3)在恒温恒容的密闭容器中,下列能作为合成氨反应达到平衡的依据的是
a.
b.容器内密度保持不变
c.混合气体的压强保持不变
d.断裂时有生成
e.、、的浓度之比为
(4)将和充入到的恒容密闭容器中模拟合成氨反应。反应中某些物质浓度随时间变化的曲线如图所示。
①曲线Y表示
②内,氢气的反应速率为
③平衡时氮气的转化率
(5)如图是和反应生成和过程中能量变化示意图,请写出和反应的热化学方程式
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解题方法
【推荐1】汽车尾气中含有CO、NOx等污染物,减少汽车尾气污染是重要研究课题。
(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= -393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+ 2NO(g)== N2(g)+ 2CO2(g) △H=_______ kJ·mol-1
(2)某温度下,为探究2CO(g)+ 2NO(g)⇌N2(g)+ 2CO2(g)的反应速率,用气体传感器测得不同时间的CO和NO浓度如下表:
①前2s内,上述反应的平均反应速率v(NO)=_______ ;
②该温度下,上述反应的平衡常数K=_________ ;
③对于上述反应,下列叙述正确的是________ (填字母)。
A.反应在低温下能自发进行 B.当2v正(CO)=v逆(N2)时,反应达到平衡状态
C.研究反应的高效催化剂意义重大 D.反应达到平衡时,CO、NO的转化率相等
(3)CO浓度分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。写出多孔电极a的电极反应式:_________ 。
(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= -393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+ 2NO(g)== N2(g)+ 2CO2(g) △H=
(2)某温度下,为探究2CO(g)+ 2NO(g)⇌N2(g)+ 2CO2(g)的反应速率,用气体传感器测得不同时间的CO和NO浓度如下表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(CO)/10-4mol·L-1 | 36.0 | 30.5 | 28.5 | 27.5 | 27.0 | 27.0 |
c(NO)/10-4mol·L-1 | 10.0 | 4.50 | 2.50 | 1.50 | 1.00 | 1.00 |
②该温度下,上述反应的平衡常数K=
③对于上述反应,下列叙述正确的是
A.反应在低温下能自发进行 B.当2v正(CO)=v逆(N2)时,反应达到平衡状态
C.研究反应的高效催化剂意义重大 D.反应达到平衡时,CO、NO的转化率相等
(3)CO浓度分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。写出多孔电极a的电极反应式:
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解题方法
【推荐2】、CO甲烷化反应对煤的清洁利用具有重要价值。、CO甲烷化反应过程中发生的反应如下表:
(1)根据R2和R4可以得出R3的焓变______ 。某温度下,在容积为2L的密闭容器中投入和,发生R3的逆反应。15min后反应达到平衡,此时的转化率为75%。则0~15min内平均反应速率___________ ,此条件下该反应的平衡常数K=___________ 。实验测得反应R1和R2的活化能分别为和。由此可知,在外界条件相同时,CO甲烷化反应的速率___________ (填“大于”或“小于”)甲烷化反应的速率。
(2)某研究中心,研究了高温条件下、CO甲烷化反应的具体情况。他们对高温区间内甲烷化反应得到的结果进行了热力学和动力学分析。部分实验结果如下:
①CO甲烷化反应及甲烷化反应的动力学经验方程为:。其中,k为反应速率常数;p为反应物分压。实验测得CO甲烷化反应的反应速率常数,随温度变化的情况如图1所示。由图示信息可知,其k随温度的升高而___________ (填“增大”或“减小”)。
②分别研究CO甲烷化反应和甲烷化反应。发现随温度变化时,CO和转化率的变化情况如图2所示。二者的转化率均随温度升高而降低,原因是___________ 。随着温度升高,逐渐出现了的转化率高于CO转化率的情况,原因是___________ 。
序号 | 反应方程式 | 反应类型 | |
CO甲烷化 | |||
甲烷化 | |||
? | 水煤气变换反应 | ||
329.6 | 重整反应 | ||
247.3 | |||
…… | …… | …… | …… |
(2)某研究中心,研究了高温条件下、CO甲烷化反应的具体情况。他们对高温区间内甲烷化反应得到的结果进行了热力学和动力学分析。部分实验结果如下:
①CO甲烷化反应及甲烷化反应的动力学经验方程为:。其中,k为反应速率常数;p为反应物分压。实验测得CO甲烷化反应的反应速率常数,随温度变化的情况如图1所示。由图示信息可知,其k随温度的升高而
②分别研究CO甲烷化反应和甲烷化反应。发现随温度变化时,CO和转化率的变化情况如图2所示。二者的转化率均随温度升高而降低,原因是
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解题方法
【推荐3】在一定体积的密闭容器中,进行化学反应,其化学平衡常数K和温度T的关系如表:
(1)该反应的化学平衡常数表达式______ 。
(2)该反应为______ (填“吸热”或“放热”)反应,判断依据为______ 。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:,试判断此时的温度为______ 。
(4)若1200℃时,在某时刻平衡体系中的浓度分别为、、,则此时上述反应的平衡移动方向为______ (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”),判断依据为______
T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(2)该反应为
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:,试判断此时的温度为
(4)若1200℃时,在某时刻平衡体系中的浓度分别为、、,则此时上述反应的平衡移动方向为
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】工业上利用软锰矿浆(软锰矿的主要成分是MnO2,还含有硅、铁、铝、钙、镁和少量重金属镍的化合物等杂质)为原料制取电解锰和四氧化三锰。
注:过量的软锰矿将Fe2+氧化为Fe3+。
(1)纤维素[(C6H10O5)n]还原MnO2时,发生反应的化学方程式为_______ 。
(2)已知:Kp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,加入NH3·H2O后,Al3+浓度为l×10-6mol/L时,溶液中Fe3+浓度为_________
(3)pH对除镍效果的影响如图1:
控制pH为4.5~5.0除镍效果最好,原因是__________
(4)电解MnSO4溶液制备电解锰,用惰性电极电解,阳极的电极反应式为________ ,为保证电解的顺利进行,电解液必须保持一定的Mn2+浓度。Mn2+浓度和电流效率的关系如图2所示。由图可知当Mn2+浓度大于22g/L时,电流效率随Mn2+浓度增大反而下降,其原因是________ 。
(5)MnSO4溶液制备四氧化三锰。氨水作沉淀剂,沉淀被空气氧化所得产品的X射线图见图3。
Mn2+形成Mn(OH)2时产生少量Mn2(OH)2SO4,加入NH4Cl会影响Mn2(OH)2SO4的氧化产物,写出NH4Cl存在时,Mn2(OH)2SO4被O2氧化发生反应的离子方程式___________ 。
注:过量的软锰矿将Fe2+氧化为Fe3+。
(1)纤维素[(C6H10O5)n]还原MnO2时,发生反应的化学方程式为
(2)已知:Kp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,加入NH3·H2O后,Al3+浓度为l×10-6mol/L时,溶液中Fe3+浓度为
(3)pH对除镍效果的影响如图1:
控制pH为4.5~5.0除镍效果最好,原因是
(4)电解MnSO4溶液制备电解锰,用惰性电极电解,阳极的电极反应式为
(5)MnSO4溶液制备四氧化三锰。氨水作沉淀剂,沉淀被空气氧化所得产品的X射线图见图3。
Mn2+形成Mn(OH)2时产生少量Mn2(OH)2SO4,加入NH4Cl会影响Mn2(OH)2SO4的氧化产物,写出NH4Cl存在时,Mn2(OH)2SO4被O2氧化发生反应的离子方程式
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】一种以镍电极废料(含Ni以及少量Al2O3、Fe2O3和不溶性杂质)为原料制备NiO(OH)的过程可表示为:
(1)基态Ni原子的电子排布式为______ ,Ni在元素周期表______ 周期_____ 族,属于_____ 区。
(2)“酸浸”后过滤,滤液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,用离子方程式表示产生Fe2+的原因是______ 、______ 。
(3)“氧化”时需将溶液调至碱性后加入KClO(aq),充分反应后过滤、洗涤得产品。写出Ni2+被氧化的离子方程式:______ 。
(4)工业上也可用惰性电极电解Ni(OH)2悬浊液(pH=11)制备NiO(OH)。阳极电极反应式为______ 。Ni(OH)2悬浊液中加入一定量KCl可显著提高NiO(OH)产率,原因是_____ 。
(5)NiO(OH)在空气中加热时,固体残留率随温度的变化如图所示。已知NiO(OH)加热至600℃后固体质量。保持不变,则600℃时,剩余固体成分的化学式为_____ 。
(6)白铜(铜镍合金)的立方晶胞结构如图所示,其中原子A的坐标参数为(0,1,0)。原子B的坐标参数为______ ;若该晶体的密度为dg•cm-3,晶胞参数为anm,用含a、d的数学表达式表示NA=______ mol-1。
(1)基态Ni原子的电子排布式为
(2)“酸浸”后过滤,滤液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,用离子方程式表示产生Fe2+的原因是
(3)“氧化”时需将溶液调至碱性后加入KClO(aq),充分反应后过滤、洗涤得产品。写出Ni2+被氧化的离子方程式:
(4)工业上也可用惰性电极电解Ni(OH)2悬浊液(pH=11)制备NiO(OH)。阳极电极反应式为
(5)NiO(OH)在空气中加热时,固体残留率随温度的变化如图所示。已知NiO(OH)加热至600℃后固体质量。保持不变,则600℃时,剩余固体成分的化学式为
(6)白铜(铜镍合金)的立方晶胞结构如图所示,其中原子A的坐标参数为(0,1,0)。原子B的坐标参数为
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【推荐3】减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战略方向。在CO2加氢合成甲醇的体系中,同时存在以下反应:
反应i:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.7 kJ·mol-1
反应ii:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
(1)在特定温度下,由稳定态单质生成1 mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298 K的标准生成焓,则反应ii的ΔH2(298K)=_______ kJ·mol-1。
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中,下列说法不正确的是_______ (填序号)。
(3)某温度下,向容积恒为1 L的密闭容器中通入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g),10 min后体系达到平衡,此时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为50%。
已知:CH3OH的选择性:χ=×100%
①0-10 min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=_______ 。
②反应i的平衡常数K=_______ (写出计算式即可)。
③反应ii的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,p为气体的分压。降低温度时,k正-k逆_______ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)维持压强、投料比和反应时间不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,CO2的转化率α(CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大,结合反应i和反应ii,分析下列问题:
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因_______ 。
②CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因_______ 。
③不考虑催化剂活性温度,为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是_______ (填序号)。
A.高温高压 B.高温低压 C.低温低压 D.低温高压
(5)科研人员通过电解酸化的CO2制备甲醚(CH3OCH3),装置如图所示。该电解过程中,阴极的电极反应式_______ 。
反应i:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.7 kJ·mol-1
反应ii:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
(1)在特定温度下,由稳定态单质生成1 mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298 K的标准生成焓,则反应ii的ΔH2(298K)=
物质 | H2(g) | CO2(g) | CO(g) | H2O(g) |
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1) | 0 | -394 | -111 | -242 |
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中,下列说法不正确的是
A.增大H2浓度有利于提高CO2的转化率 |
B.若气体的平均相对分子质量不变,说明反应i、ii都已达平衡 |
C.体系达平衡后,若压缩体积,反应i平衡正向移动,反应ii平衡不移动 |
D.选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量 |
已知:CH3OH的选择性:χ=×100%
①0-10 min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=
②反应i的平衡常数K=
③反应ii的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,p为气体的分压。降低温度时,k正-k逆
(4)维持压强、投料比和反应时间不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,CO2的转化率α(CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大,结合反应i和反应ii,分析下列问题:
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因
②CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因
③不考虑催化剂活性温度,为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是
A.高温高压 B.高温低压 C.低温低压 D.低温高压
(5)科研人员通过电解酸化的CO2制备甲醚(CH3OCH3),装置如图所示。该电解过程中,阴极的电极反应式
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