CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。
Ⅰ.合成甲醇
(1)由CO2催化加氢合成甲醇醇。
①一定条件下,由CO2和H2制备甲醇的过程中有下列反应:
反应1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1
反应2:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
反应3:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,它们随温度变化的曲线如图所示。①则△H2____ △H3(填“>”“<”或“=”)。
②对于上述CO2加氢合成CH3OH的反应体系,下列说法不正确 的是____ (填字母)。
a.增大初始投料比,有利于提高CO2的转化率
b.当气体的平均摩尔质量保持不变时,说明反应体系已达平衡
c.体系达平衡后,若压缩容器体积,则反应1平衡不移动,反应3平衡正向移动
d.选用合适的催化剂可以提高反应3中CO2的平衡转化率
(2)电化学原理将CO2转化为甲醇。
在光电催化条件下可以高效地将CO2和H2O转化为甲醇,从电极反应的角度分析:
①甲醇在____ (填“阴”或“阳”)极生成;
②氧化反应为____ 。
Ⅱ.甲醇是重要的化工原料,也可用作甲醇燃料电池。以稀硫酸为电解质溶液,甲醇燃料电池的工作原理如图所示。(3)该电池工作时,c口通入的物质是_____ 。
(4)该电池负极的电极反应式是_____ 。
Ⅰ.合成甲醇
(1)由CO2催化加氢合成甲醇醇。
①一定条件下,由CO2和H2制备甲醇的过程中有下列反应:
反应1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1
反应2:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
反应3:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,它们随温度变化的曲线如图所示。①则△H2
②对于上述CO2加氢合成CH3OH的反应体系,下列说法
a.增大初始投料比,有利于提高CO2的转化率
b.当气体的平均摩尔质量保持不变时,说明反应体系已达平衡
c.体系达平衡后,若压缩容器体积,则反应1平衡不移动,反应3平衡正向移动
d.选用合适的催化剂可以提高反应3中CO2的平衡转化率
(2)电化学原理将CO2转化为甲醇。
在光电催化条件下可以高效地将CO2和H2O转化为甲醇,从电极反应的角度分析:
①甲醇在
②氧化反应为
Ⅱ.甲醇是重要的化工原料,也可用作甲醇燃料电池。以稀硫酸为电解质溶液,甲醇燃料电池的工作原理如图所示。(3)该电池工作时,c口通入的物质是
(4)该电池负极的电极反应式是
更新时间:2022-04-01 21:42:12
|
相似题推荐
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
【推荐1】空间站处理的一种重要方法是对进行收集和再生处理,重新生成可供人体呼吸的氧气。其技术路线可分为以下三步:
Ⅰ.固态胺吸收与浓缩
在水蒸气存在下固态胺吸收反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应),再解吸出的简单方法是加热。
Ⅱ.的加氢甲烷化
还原制的部分反应如下:
i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ii.CO(g)+3H2CH4(g)+H2O(g)
(1)反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的___________ 。
(2)向恒容绝热的密闭容器中充入amolCO与2amolH2,进行反应ii,下列能判断反应已达化学平衡状态的是___________ ;
a.容器中混合气体密度不变 b.混合气体中与之比不变
c. d.容器内温度不变
Ⅲ.和合成甲烷也是资源化利用的重要方法。对于上述(1)的反应,催化剂的选择是甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如下图所示:___________ 。
(4)对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是___________ ,使用的合适温度为___________ 。
(5)控制起始时,P=1atm,恒容条件下,若只发生反应i、ii,平衡时各物质的量分数随温度的变化如图所示:①随投料比增大,CO2的转化率如何变化___________ (填增大,减小或者不变)。
②图中代表的曲线是___________ (填“a”、“b”或“c”);温度低于500℃时,CO的物质的量分数约为0,说明此条件下,反应___________ (填“i”或“ii”)化学平衡常数大,反应完全。
③反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的平衡常数___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数)。
Ⅰ.固态胺吸收与浓缩
在水蒸气存在下固态胺吸收反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应),再解吸出的简单方法是加热。
Ⅱ.的加氢甲烷化
还原制的部分反应如下:
i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ii.CO(g)+3H2CH4(g)+H2O(g)
(1)反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的
(2)向恒容绝热的密闭容器中充入amolCO与2amolH2,进行反应ii,下列能判断反应已达化学平衡状态的是
a.容器中混合气体密度不变 b.混合气体中与之比不变
c. d.容器内温度不变
Ⅲ.和合成甲烷也是资源化利用的重要方法。对于上述(1)的反应,催化剂的选择是甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如下图所示:
(3)高于320℃后,以Ni为催化剂,转化率仍在上升,其原因是
(4)对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是
(5)控制起始时,P=1atm,恒容条件下,若只发生反应i、ii,平衡时各物质的量分数随温度的变化如图所示:①随投料比增大,CO2的转化率如何变化
②图中代表的曲线是
③反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的平衡常数
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】甲醛有毒,被世界卫生组织列为一类致癌物。但甲醛是重要的工业原料,在化工、纺织、医疗等领域有广泛应用。
I.回收利用CO2是一种减弱温室效应的有效途径。科学家研究发现可利用回收的CO2与H2反应制备甲醛。
已知:①甲醛的燃烧热为524kJ•mol-1
②H2的燃烧热为285.8 kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1
(1)CO2与H2制备甲醛的反应:CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g) △H=______ 。
(2)在2L恒容密闭容器中通入0.2molCO2和0.4molH2,在三种不同条件下发生(1)中反应,测得CO2的转化率与时间的关系如图所示,曲线X对应温度下反应的平衡常数K=_______ ,由曲线Y到曲线X采取的措施可能是____ 由细线Z到曲线X采取的措施可能是_______ 。
(3)反应速率v(正)=k(正)c(CO2)c2(H2),v(逆)=k(逆)c(CH2O)c(H2O),k(正)、k(逆)分别为正、逆向反应速率常数,计算m点=______ 。
II.甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的一种新方法,该法得到无水甲醛的同时有到副产品氢气。
(4)在一个2L恒容密闭容器中投入1molCH3OH(g),在催化剂作用下发生反应:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H>0,同时存在副反应:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) △H>0。20min后,测得甲醇的转化率与甲醛的选择性分别与温度的关系如图所示。温度高于650℃,甲醇的转化率升高,甲醛的产率_____ ,原因可能是________ 。
I.回收利用CO2是一种减弱温室效应的有效途径。科学家研究发现可利用回收的CO2与H2反应制备甲醛。
已知:①甲醛的燃烧热为524kJ•mol-1
②H2的燃烧热为285.8 kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1
(1)CO2与H2制备甲醛的反应:CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g) △H=
(2)在2L恒容密闭容器中通入0.2molCO2和0.4molH2,在三种不同条件下发生(1)中反应,测得CO2的转化率与时间的关系如图所示,曲线X对应温度下反应的平衡常数K=
(3)反应速率v(正)=k(正)c(CO2)c2(H2),v(逆)=k(逆)c(CH2O)c(H2O),k(正)、k(逆)分别为正、逆向反应速率常数,计算m点=
II.甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的一种新方法,该法得到无水甲醛的同时有到副产品氢气。
(4)在一个2L恒容密闭容器中投入1molCH3OH(g),在催化剂作用下发生反应:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H>0,同时存在副反应:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) △H>0。20min后,测得甲醇的转化率与甲醛的选择性分别与温度的关系如图所示。温度高于650℃,甲醇的转化率升高,甲醛的产率
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】甲醇(CH3OH)在化工生产中应用广泛。其中利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
I.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.0kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=-90.0kJ·mol-1
III.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
(1)则ΔH3=___________ ,在上述制备甲醇的两个反应中,反应II与反应III比较,优点为___________ 。
(2)在一恒温1L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行反应Ⅲ,测得CO2和CH3OH浓度随时间变化如图所示。
①该反应达平衡状态的依据是___________ (填序号)。
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2) B.混合气体的密度不变
C.c(CH3OH)=c(H2O) D.混合气体总物质的量不变
②3min时,反应的v正______ v逆(填“<”、“>”或“=”)。该化学反应平衡常数k=_______ 。
(3)使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和Cu2O(Ⅱ)可用于CH3OH的催化脱氢:CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g)。在相同的密闭容器中,利用控制变量法进行实验,测得CH3OH的浓度c(mol·L-1)随时间t(min)的变化如下表:
可以判断:实验温度T1______ T2(填“>”、“<”,下同);催化剂的催化效果Cu2O(I)_______ Cu2O(II)。
I.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.0kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=-90.0kJ·mol-1
III.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
(1)则ΔH3=
(2)在一恒温1L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行反应Ⅲ,测得CO2和CH3OH浓度随时间变化如图所示。
①该反应达平衡状态的依据是
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2) B.混合气体的密度不变
C.c(CH3OH)=c(H2O) D.混合气体总物质的量不变
②3min时,反应的v正
(3)使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和Cu2O(Ⅱ)可用于CH3OH的催化脱氢:CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g)。在相同的密闭容器中,利用控制变量法进行实验,测得CH3OH的浓度c(mol·L-1)随时间t(min)的变化如下表:
序号 | 温度 | 催化剂 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
① | T1 | Cu2O(I) | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
② | T1 | Cu2O(II) | 0.050 | 0.0490 | 0.0483 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
③ | T2 | Cu2O(II) | 0.050 | 0.044 | 0.040 | 0.040 | 0.040 | 0.040 |
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】研究氮及其化合物对化工生产有重要意义。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(g) △H= -908 kJ·mol-1
请写出氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式:___________ 。
(2)工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时N2的物质的量浓度随时间的变化,图乙表示在其他条件不变的情况下,改变起始投料中H2与N2的物质的量之比(设为k)对该平衡的影响。
①已知图甲中0~t1 min内,v(H2)=0.03 mol·L-1·min-1,则t1=________ min;若从t2 min起仅改变一个反应条件,则所改变的条件可能是____________________________ (填一种即可)。
②图乙中,b点时k=_________ 。
③已知某温度下该反应的平衡常数K=10,在该温度下向容器中同时加入下列浓度的混合气体:c(H2)=0.1 mol/L,c(N2)=0.5 mol/L,c(NH3)=0.1 mol/L,则在平衡建立过程中NH3的浓度变化趋势是__________ (填“逐渐增大”“逐渐减小”或“恒定不变”)。
(3)联氨(又称肼,N2H4,无色液体)为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似,是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。(已知:N2H4+H+N2H5+)
①N2H5+的电子式为_______ 。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为________ 。
②联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgCl的试管中加入联氨溶液,观察到的现象___________________________________________________________ 。
(4)尿素(CO(NH2)2)是目前使用量较大的一种化学氮肥,工业上利用下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)电解尿素的碱性溶液制取氢气。
①该装置中阳极的总电极反应式为_____________________________________________ 。
②若两极共收集到气体22.4L(标准状况),则消耗的尿素为____________ g(忽略气体的溶解)。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(g) △H= -908 kJ·mol-1
请写出氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式:
(2)工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时N2的物质的量浓度随时间的变化,图乙表示在其他条件不变的情况下,改变起始投料中H2与N2的物质的量之比(设为k)对该平衡的影响。
①已知图甲中0~t1 min内,v(H2)=0.03 mol·L-1·min-1,则t1=
②图乙中,b点时k=
③已知某温度下该反应的平衡常数K=10,在该温度下向容器中同时加入下列浓度的混合气体:c(H2)=0.1 mol/L,c(N2)=0.5 mol/L,c(NH3)=0.1 mol/L,则在平衡建立过程中NH3的浓度变化趋势是
(3)联氨(又称肼,N2H4,无色液体)为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似,是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。(已知:N2H4+H+N2H5+)
①N2H5+的电子式为
②联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgCl的试管中加入联氨溶液,观察到的现象
(4)尿素(CO(NH2)2)是目前使用量较大的一种化学氮肥,工业上利用下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)电解尿素的碱性溶液制取氢气。
①该装置中阳极的总电极反应式为
②若两极共收集到气体22.4L(标准状况),则消耗的尿素为
您最近一年使用:0次
【推荐2】天然气(主要成分是)是重要的化工原料。请回答:
(1)气相裂解可生成,已知具体涉及如下过程:
又知碳碳双键(C=C)的键能为615 kJ/mol,氢氢键(H-H)的键能为436 kJ/mol。
①甲烷气相裂解反应:的_______ kJ/mol。
②工业生产时常通入一定量以促进甲烷气相裂解,通的目的是_______ 。
(2)当甲烷分解时,几种气体平衡时分压(Pa)对数与温度(℃)的关系如图。
① ℃时,向1 L恒容密闭容器中充入0.3 mol ,只发生反应,达到平衡时,的平衡转化率为_______ ;平衡状态后,若改变温度至 ℃,发现以0.01 mol/(L·s)的平均速率增多,经t s后再次达到平衡,且平衡时,则_______ s。
②计算反应在图中A点温度时的平衡常数_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,)。
(1)气相裂解可生成,已知具体涉及如下过程:
又知碳碳双键(C=C)的键能为615 kJ/mol,氢氢键(H-H)的键能为436 kJ/mol。
①甲烷气相裂解反应:的
②工业生产时常通入一定量以促进甲烷气相裂解,通的目的是
(2)当甲烷分解时,几种气体平衡时分压(Pa)对数与温度(℃)的关系如图。
① ℃时,向1 L恒容密闭容器中充入0.3 mol ,只发生反应,达到平衡时,的平衡转化率为
②计算反应在图中A点温度时的平衡常数
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。回答下列问题:
Ⅰ.利用制备甲醇
(1)利用铟氧化物催化制取甲醇:。将固定比例的混合气体以不同流速通过装有催化剂的反应管,选择性、转化率随气体流速变化曲线如图示。制取甲醇时,同时发生反应,气体流速分别为和,相同时间内生成的质量,前者________ 后者(填“大于”“小于”或“等于”)。保持气体流速不变,反应管内温度从升高到,测得出口处和的物质的量均减小,可能的原因是__________________ ;
(2)催化加氢制甲醇过程中的主要反应有:
反应i:
反应ii:
反应iii:
①反应iii的_____________ ,反应iii_____________ 正向自发进行(填标号);
A.任何温度下都能 B.任何温度下都不能 C.高温下能 D.低温下能
②已知反应i的速率方程为均为速率常数且只与温度有关,x为物质的量分数。则反应i用物质的量分数表示的平衡常数_________ (用表示);
③反应iii在下,将按一定比例投料,恒压下平衡状态时各组分的物质的量与温度的关系如图所示。曲线c代表的物质为_________ (填化学式)。温度为时,反应ii的平衡常数_________ (结果用分数表示);Ⅱ.萨巴蒂尔反应合成甲烷
(3)空间站必须给航天员提供基本的生存条件,涉及氧气供给、二氧化碳清除、水处理等.电解水技术除用于供氧外,生成的氢气通过萨巴蒂尔反应,实现了二氧化碳的清除,同时将氢气转化为更安全的甲烷,反应原理为。在恒容密闭容器中加入等物质的量的和,分压均为,一定温度下发生萨巴蒂尔反应,随着反应的进行,的物质的量分数________ (填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”).某时刻测得的分压为,若的反应速率,则同时刻_________ (保留2位小数)。
Ⅰ.利用制备甲醇
(1)利用铟氧化物催化制取甲醇:。将固定比例的混合气体以不同流速通过装有催化剂的反应管,选择性、转化率随气体流速变化曲线如图示。制取甲醇时,同时发生反应,气体流速分别为和,相同时间内生成的质量,前者
(2)催化加氢制甲醇过程中的主要反应有:
反应i:
反应ii:
反应iii:
①反应iii的
A.任何温度下都能 B.任何温度下都不能 C.高温下能 D.低温下能
②已知反应i的速率方程为均为速率常数且只与温度有关,x为物质的量分数。则反应i用物质的量分数表示的平衡常数
③反应iii在下,将按一定比例投料,恒压下平衡状态时各组分的物质的量与温度的关系如图所示。曲线c代表的物质为
(3)空间站必须给航天员提供基本的生存条件,涉及氧气供给、二氧化碳清除、水处理等.电解水技术除用于供氧外,生成的氢气通过萨巴蒂尔反应,实现了二氧化碳的清除,同时将氢气转化为更安全的甲烷,反应原理为。在恒容密闭容器中加入等物质的量的和,分压均为,一定温度下发生萨巴蒂尔反应,随着反应的进行,的物质的量分数
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】近年来,氮氧化物进行治理已成为环境科学的重要课题。
(1)在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO3-),其工作原理如图所示。
金属铱(Ir)表面发生了氧化还原反应,其还原产物的电子式是_____ ;若导电基体上的Pt颗粒增多,不利于降低溶液的含氮量,用电极反应式解释原因 _____________ 。
(2)在密闭容器中充入 10 mol CO和8 mol NO,发生反应 2NO(g)+2CO(g)N2(g) +2CO2(g) ∆H<0,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
①该反应达到平衡后,为提高反应速率且同时提高转化率,可采取的措施有_______ (填序号)。
a.改用高效催化剂 b.缩小容器的体积
c.升高温度 d.减小CO2的浓度
②压强为20 MPa、温度为T2下,若反应达到平衡状态时容器的体积为4 L,则此时CO2的浓度为_______ 。
③若在D点对反应容器升温的同时增大其体积至体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中A ~G点中的_______ 点。
(3)研究表明,NOx的脱除率除与还原剂、催化剂相关外,还与催化剂表面氧缺位的密集程度成正比。以La0.8A0.2BCoO3+x(A、B均为过渡元素)为催化剂,用H2还原NO的机理如下:
第一阶段:B4+(不稳定)+H2→低价态的金属离子(还原前后催化剂中金属原子的个数不变)
第二阶段:NO(g)+□→NO(a) ΔH1 K1 2NO(a)→2N(a)+O2(g) ΔH2 K2
2N(a)→N2(g)+2□ ΔH3 K3 2NO(a)→N2(g)+2O(a) ΔH4 K4
2O(a)→O2(g)+2□ ΔH5K5
注:“□”表示催化剂表面的氧缺位,“g”表示气态,“a”表示吸附态。
第一阶段用氢气还原B4+得到低价态的金属离子越多,第二阶段反应的速率越快,原因是________________ 。第二阶段中各反应焓变间的关系:∆H2+∆H3=_____ ;该温度下,NO脱除反应2NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数K=____ (用含K1、K2、K3的表达式表示)。
(1)在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO3-),其工作原理如图所示。
金属铱(Ir)表面发生了氧化还原反应,其还原产物的电子式是
(2)在密闭容器中充入 10 mol CO和8 mol NO,发生反应 2NO(g)+2CO(g)N2(g) +2CO2(g) ∆H<0,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
①该反应达到平衡后,为提高反应速率且同时提高转化率,可采取的措施有
a.改用高效催化剂 b.缩小容器的体积
c.升高温度 d.减小CO2的浓度
②压强为20 MPa、温度为T2下,若反应达到平衡状态时容器的体积为4 L,则此时CO2的浓度为
③若在D点对反应容器升温的同时增大其体积至体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中A ~G点中的
(3)研究表明,NOx的脱除率除与还原剂、催化剂相关外,还与催化剂表面氧缺位的密集程度成正比。以La0.8A0.2BCoO3+x(A、B均为过渡元素)为催化剂,用H2还原NO的机理如下:
第一阶段:B4+(不稳定)+H2→低价态的金属离子(还原前后催化剂中金属原子的个数不变)
第二阶段:NO(g)+□→NO(a) ΔH1 K1 2NO(a)→2N(a)+O2(g) ΔH2 K2
2N(a)→N2(g)+2□ ΔH3 K3 2NO(a)→N2(g)+2O(a) ΔH4 K4
2O(a)→O2(g)+2□ ΔH5K5
注:“□”表示催化剂表面的氧缺位,“g”表示气态,“a”表示吸附态。
第一阶段用氢气还原B4+得到低价态的金属离子越多,第二阶段反应的速率越快,原因是
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】Ⅰ.对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP)。固体NH4I在一定条件下首先分解达到平衡:
①NH4I(s)⇌NH3(g)+HI(g),然后缓缓进行反应:
②2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)亦达到平衡。
它们的平衡常数分别为Kp1和Kp2,下面所述的p指的是平衡时气体的分压。
(1)当反应②刚开始进行时,恒容密闭体系中的变化情况是p(HI)___________ ,p总___________ (不变、增大、减小)
(2)平衡时,若p(NH3)=d,p(H2)=f,则p(HI)=___________ 。
(3)用Kp1和Kp2表示NH3的平衡分压,则p(NH3)=___________ 。
Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g),ΔH=+67.7kJ/mol
2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g),ΔH=-1135.7kJ/mol
(4)下列说法正确的是___________
Ⅲ.铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中。
(5)CrO3具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火,若该过程中乙醇被氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]。则该反应的化学方程式为:___________ 。
(6)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图所示。
①A点时剩余固体的成分是___________ (填化学式)。
②从开始加热到750K时总反应方程式为___________ 。
(7)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,这是工业上造成铬污染的主要原因。净化处理方法之一是将含+6价Cr的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入适量的NaCl进行电解:阳极区生成的Fe2+和Cr2O发生反应,生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH﹣结合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去[已知KspFe(OH)3=4.0×10﹣38,KspCr(OH)3=6.0×10﹣31]。
①电解过程中NaCl的作用是___________ 。
②已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10﹣13mol•L﹣1,则溶液中c(Cr3+)为___________ mol•L﹣1.
①NH4I(s)⇌NH3(g)+HI(g),然后缓缓进行反应:
②2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)亦达到平衡。
它们的平衡常数分别为Kp1和Kp2,下面所述的p指的是平衡时气体的分压。
(1)当反应②刚开始进行时,恒容密闭体系中的变化情况是p(HI)
(2)平衡时,若p(NH3)=d,p(H2)=f,则p(HI)=
(3)用Kp1和Kp2表示NH3的平衡分压,则p(NH3)=
Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g),ΔH=+67.7kJ/mol
2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g),ΔH=-1135.7kJ/mol
(4)下列说法正确的是___________
A.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-1068kJ/mol |
B.肼是与氨类似的弱碱,它易溶于水,其电离方程式:N2H4+H2O═N2H+OH﹣ |
C.铂做电极,以KOH溶液为电解质溶液的肼空气燃料电池,放电时的负极反应式:N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O |
D.铂做电极,以KOH溶液为电解质溶液的肼-空气燃料电池,工作一段时间后,KOH溶液的pH将增大 |
Ⅲ.铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中。
(5)CrO3具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火,若该过程中乙醇被氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]。则该反应的化学方程式为:
(6)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图所示。
①A点时剩余固体的成分是
②从开始加热到750K时总反应方程式为
(7)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,这是工业上造成铬污染的主要原因。净化处理方法之一是将含+6价Cr的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入适量的NaCl进行电解:阳极区生成的Fe2+和Cr2O发生反应,生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH﹣结合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去[已知KspFe(OH)3=4.0×10﹣38,KspCr(OH)3=6.0×10﹣31]。
①电解过程中NaCl的作用是
②已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10﹣13mol•L﹣1,则溶液中c(Cr3+)为
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
【推荐3】为落实“双碳”目标,某科研所研究用二氧化碳催化加氢合成石油化工原料乙烯.回答下列问题:
(1)在某条件下合成乙烯涉及的主要反应有:
①
②
③
__________ ,反应③能正向自发进行时,温度的要求是__________ (填“高温”“低温”或“任何温度”)。
(2)在一定条件下,向的密闭容器中加入和7molH2(g),发生反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),反应达到平衡时生成1molC2H4(g),若向该容器中再加入2molCO2(g)和3molC2H4(g),平衡向__________ (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不”)移动。
(3)在一定条件下,当原料初始组成n(CO2):n(H2)=1:3,维持体系压强为1MPa,2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图1所示.图中,表示H2、H2O变化的曲线分别是__________ 、__________ .根据图中点A(450K,0.3),计算该温度时反应的平衡常数Kp=__________ (MPa)-3(最后结果保留1位小数;以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)将乙烷和氢气的混合气体以一定流速通过有催化剂的反应器(氢气能活化催化剂),其反应的热化学方程式为C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H=+123kJ·mol-1.反应平衡转化率与反应温度及压强的关系如图2所示.则x__________ 1(填“>”或“<”);由A点到B点,c(H2)变大,请借助平衡常数解释__________ 。(5)利用电化学原理,在碱性环境中将CO2电催化还原制备C2H4,写出反应的电极反应式__________ 。
(1)在某条件下合成乙烯涉及的主要反应有:
①
②
③
(2)在一定条件下,向的密闭容器中加入和7molH2(g),发生反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),反应达到平衡时生成1molC2H4(g),若向该容器中再加入2molCO2(g)和3molC2H4(g),平衡向
(3)在一定条件下,当原料初始组成n(CO2):n(H2)=1:3,维持体系压强为1MPa,2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图1所示.图中,表示H2、H2O变化的曲线分别是
(4)将乙烷和氢气的混合气体以一定流速通过有催化剂的反应器(氢气能活化催化剂),其反应的热化学方程式为C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H=+123kJ·mol-1.反应平衡转化率与反应温度及压强的关系如图2所示.则x
您最近一年使用:0次
解答题-工业流程题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收硫酸厂的尾气SO2,制备硫酸锰的生产流程如下:
已知:浸出液的pH<2,其中的金属离子主要是Mn2+,还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金属离子。PbO2的氧化性大于MnO2。有关阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见右图:
常温下有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH见下表(当溶液中存在的离子浓度小于等于1.0×10-5mol/L时认为该离子沉淀完全)。
(1)浸出过程中生成Mn2+的化学方程式为___________________________ 。
(2)向浸出液加入MnO2的主要作用是____________ 其离子方程式为______________ 。
(3)在氧化后的液体中加入熟石灰粉用于调节pH,pH应调节至________________ 范围(用不等式表示),由表中数据计算,调节pH前的c(Fe3+)═_________ 。
(4)阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子。请依据图、表信息回答,决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有_______________ 等(任写两点)。
(5)电解MnSO4 、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn,写出阴极的电极反应方程式__________________________ 。
已知:浸出液的pH<2,其中的金属离子主要是Mn2+,还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金属离子。PbO2的氧化性大于MnO2。有关阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见右图:
常温下有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH见下表(当溶液中存在的离子浓度小于等于1.0×10-5mol/L时认为该离子沉淀完全)。
离子 | 离子半径(pm) | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
Fe2+ | 74 | 7.6 | 9.7 |
Fe3+ | 64 | 2.7 | 3.7 |
Al3+ | 50 | 3.8 | 4.7 |
Mn2+ | 80 | 8.3 | 9.8 |
Pb2+ | 121 | 8.0 | 8.8 |
Ca2+ | 99 | - | - |
(1)浸出过程中生成Mn2+的化学方程式为
(2)向浸出液加入MnO2的主要作用是
(3)在氧化后的液体中加入熟石灰粉用于调节pH,pH应调节至
(4)阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子。请依据图、表信息回答,决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有
(5)电解MnSO4 、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn,写出阴极的电极反应方程式
您最近一年使用:0次
解答题-工业流程题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】氯化亚锡和锡酸钠都可在印染行业用作媒染剂。校化学小组从电镀锡渣(主要成分为Sn、SnO,含有砷和难溶于酸碱的杂质)中制取二水合氯化亚锡和锡酸钠,工艺流程如图所示:
已知:
①Sn(II)具有还原性,可与Cl-形成[SnCl3]-
②As在碱溶时转化为Na3AsO4溶液
③20℃时,Ksp[Ba3(AsO4)2]=2.7×10-10
回答下列问题:
(1)Sn元素在周期表中的位置为_______ 。
(2)SnCl2溶液可用作电镀锡的电解液,阴极的电极反应式为_______ 。
(3)“酸溶”时SnO发生反应的离子方程式为_______ 。
(4)“碱溶”时的还原产物是空气的主要成分之一,写出Sn发生反应的化学方程式_______ 。
(5)“滤液I”中,需加入少量单质Sn,原因是_______ 。
(6)“除砷”时,若溶液中c(AsO)=2mol/L,加入等体积的Ba(OH)2溶液后,“滤液II”中c(Ba2+)=3×10-3mol/L,则沉淀中的As元素占原As元素总量的_______ 。
(7)蒸发浓缩“滤液II”前,可往体系中加入适量的NaOH溶液,目的是________ 。
已知:
①Sn(II)具有还原性,可与Cl-形成[SnCl3]-
②As在碱溶时转化为Na3AsO4溶液
③20℃时,Ksp[Ba3(AsO4)2]=2.7×10-10
回答下列问题:
(1)Sn元素在周期表中的位置为
(2)SnCl2溶液可用作电镀锡的电解液,阴极的电极反应式为
(3)“酸溶”时SnO发生反应的离子方程式为
(4)“碱溶”时的还原产物是空气的主要成分之一,写出Sn发生反应的化学方程式
(5)“滤液I”中,需加入少量单质Sn,原因是
(6)“除砷”时,若溶液中c(AsO)=2mol/L,加入等体积的Ba(OH)2溶液后,“滤液II”中c(Ba2+)=3×10-3mol/L,则沉淀中的As元素占原As元素总量的
(7)蒸发浓缩“滤液II”前,可往体系中加入适量的NaOH溶液,目的是
您最近一年使用:0次
【推荐3】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物NOx、CO、CO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝:已知:H2的燃烧热为285.8 kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+133 kJ/mol
H2O(g)= H2O(l) △H=-44 kJ/mol
(1)催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为____________ 。
Ⅱ.脱碳:工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇.已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
(2)据反应①与②可推导出K1、K2、K3之间的关系,则K3=_______ (用K1、K2表示)。500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v正_____ v逆(填“>”、“=”或“<”)。
(3)向恒容密闭容器中加入1mol CO2、3mol H2,在适当的条件下发生反应③。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、CO2和H2的体积分数保持不变
c、CO2和H2的转化率相等
d、混合气体的密度保持不变
e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂
(4)向3L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知一氧化碳浓度c(CO)与反应时间t变化曲线如图1的I所示,若在t0时刻改变一个条件,使曲线I变为曲线II,改变的条件可能是_______________ 。
(5)用石墨为电极,利用如图2电解装置可将NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-。阳极的电极反应式为_______________________________ ,经分析A的化学式为___________________ 。
(6)一定条件下甲醇和一氧化碳合成乙酸。通常状况下,将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离平衡常数为___________ 。
Ⅰ.脱硝:已知:H2的燃烧热为285.8 kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+133 kJ/mol
H2O(g)= H2O(l) △H=-44 kJ/mol
(1)催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为
Ⅱ.脱碳:工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇.已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
(2)据反应①与②可推导出K1、K2、K3之间的关系,则K3=
(3)向恒容密闭容器中加入1mol CO2、3mol H2,在适当的条件下发生反应③。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、CO2和H2的体积分数保持不变
c、CO2和H2的转化率相等
d、混合气体的密度保持不变
e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂
(4)向3L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知一氧化碳浓度c(CO)与反应时间t变化曲线如图1的I所示,若在t0时刻改变一个条件,使曲线I变为曲线II,改变的条件可能是
(5)用石墨为电极,利用如图2电解装置可将NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-。阳极的电极反应式为
(6)一定条件下甲醇和一氧化碳合成乙酸。通常状况下,将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离平衡常数为
您最近一年使用:0次