碳的化合物在工业上应用广泛,下面有几种碳的化合物的具体应用:
(1)已知下列热化学方程式:
i.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2ClCHClCH3(g) △H1=-133kJ·mol-1
ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2=CHCH2C1(g)+HCl(g) △H2=-100kJ·mol-1
在相同条件下,CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)=CH2ClCHClCH3(g)的正反应活化能Ea(正)为132kJ·mol-1,则逆反应的活化能Ea(逆)为_______ kJ·mol-1
(2)在一定条件下可发生分解反应:CH3CHO(g)=CH4(g)+CO(g)某温度下向恒容密闭容器中加入一定量CH3CHO,测得CH3CHO浓度随时间的变化如表所示:
①2~5min内用CH3CHO表示的该反应的平均反应速率为_______ 。
②一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量CH3CHO进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_______ 。
A.CH4和CO的浓度比保持不变
B.容器中压强不再变化
C.4molC-H断裂同时1molC≡O生成
D.气体的密度保持不变
(3)在一密闭容器中,起始时向该容器中充入6molH2S和3molCH4,发生反应:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。在压强为0.11MPa时,温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如下图所示:
①该反应的△H_______ 0(填“>”或“<”)
②为提高H2S的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是_______ (列举一条)。N点对应温度下,该反应的Kp=_______ (MPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(1)已知下列热化学方程式:
i.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2ClCHClCH3(g) △H1=-133kJ·mol-1
ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2=CHCH2C1(g)+HCl(g) △H2=-100kJ·mol-1
在相同条件下,CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)=CH2ClCHClCH3(g)的正反应活化能Ea(正)为132kJ·mol-1,则逆反应的活化能Ea(逆)为
(2)在一定条件下可发生分解反应:CH3CHO(g)=CH4(g)+CO(g)某温度下向恒容密闭容器中加入一定量CH3CHO,测得CH3CHO浓度随时间的变化如表所示:
t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c/(mol·L-1) | 1.00 | 0.71 | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.17 |
②一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量CH3CHO进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是
A.CH4和CO的浓度比保持不变
B.容器中压强不再变化
C.4molC-H断裂同时1molC≡O生成
D.气体的密度保持不变
(3)在一密闭容器中,起始时向该容器中充入6molH2S和3molCH4,发生反应:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。在压强为0.11MPa时,温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如下图所示:
①该反应的△H
②为提高H2S的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是
更新时间:2022-04-05 21:53:07
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解题方法
【推荐1】我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和,因此,研发二氧化碳利用技术.降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ•mol-1
II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4kJ•mol-1
III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
①△H3=___ kJ•mol-1。
②恒温恒容下,向密闭容器按投料比(CO2):n(H2)=1:1通入原料气,若只发生主反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),能判断反应处于平衡状态的是___ (填标号)。
A.v逆(CO2)=3v正(H2)
B.体系内压强保持不变
C.CO2的体积分数保持不变
D.断裂3molH—H键的同时断裂3molH—O键
③不同压强下,按照(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
已知:CO2的平衡转化率×100%
CH3OH的平衡产率×100%
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___ (填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___ ;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___ 。
(2)在一定催化剂催化作用下CO2加氢合成甲酸发生反应如下:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) △H1=-30.9kJ•mol-1
①温度为T1℃时,该反应平衡常数K=2,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中,实验测得:v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。T1℃时,k逆=___ k正。
②当温度改变为T2℃时,k正=1.9k逆,则T2℃时平衡压强___ (填“>”“<”或“=”)T1℃时平衡压强。
③该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中的曲线d所示,已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),则该反应的活化能Ea=___ kJ•mol-1改变外界条件,实验数据如图中的曲线e所示,则实验可能改变的外界条件是___ 。
(1)以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ•mol-1
II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4kJ•mol-1
III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
①△H3=
②恒温恒容下,向密闭容器按投料比(CO2):n(H2)=1:1通入原料气,若只发生主反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),能判断反应处于平衡状态的是
A.v逆(CO2)=3v正(H2)
B.体系内压强保持不变
C.CO2的体积分数保持不变
D.断裂3molH—H键的同时断裂3molH—O键
③不同压强下,按照(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
已知:CO2的平衡转化率×100%
CH3OH的平衡产率×100%
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图
(2)在一定催化剂催化作用下CO2加氢合成甲酸发生反应如下:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) △H1=-30.9kJ•mol-1
①温度为T1℃时,该反应平衡常数K=2,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中,实验测得:v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。T1℃时,k逆=
②当温度改变为T2℃时,k正=1.9k逆,则T2℃时平衡压强
③该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中的曲线d所示,已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),则该反应的活化能Ea=
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解题方法
【推荐2】甲醇是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2=__________ 。
(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”)。
(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、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1︰3︰1︰1
D.甲醇的百分含量不再变化
(4)对于反应I,温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示:
①下列有关说法不正确的是_______________
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于M1
B.温度低于250℃时,随温度升高甲醇的产率增大
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大
D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高CO2的转化率
②若在1L密闭容器中充入3molH2和1 molCO2发生反应I,250℃时反应的平衡常数K=__________ (保留3位小数);若要进一步提高甲醇体积分数,可采取的措施有__________ 。
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2=
(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、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1︰3︰1︰1
D.甲醇的百分含量不再变化
(4)对于反应I,温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示:
①下列有关说法不正确的是
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于M1
B.温度低于250℃时,随温度升高甲醇的产率增大
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大
D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高CO2的转化率
②若在1L密闭容器中充入3molH2和1 molCO2发生反应I,250℃时反应的平衡常数K=
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【推荐3】I.(1)电化学降解NO3-的原理如图1所示,电源正极为_____ (填“a”或“b”); 阴极电极反应式为____ .
Ⅱ.工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2) 在催化剂的作用下合成甲醇。已知298K 和101KPa 条件下:
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(1) ΔH1= -571.6kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) ΔH2= -283.0kJ/mol
CH3OH(1)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(1) ΔH3= -726.5kJ/mol
(2)则CO(g)+2H2 (g) CH3OH(1) ΔH=____ kJ/mol
(3)已知:CH3OH(1) =CH3OH(g) ΔH=+35.2kJ/mol;
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)平衡常数K 随温度变化关系的曲线为图2 中的______ (填曲线标记字母Ⅰ或II)。
(4)维持反应温度为510K,以n(H2)/n(CO)=2:1充入一定量的原料气于1 L容器中,在上述条件下充分反应,t1时刻达到平衡测得容器中c(CH3OH)=2mol/L.则平衡时CO 转化率=______ ;若维持反应温度为520K,其它条件不变,请在图3中画出c(CO)在0~t1时刻变化曲线。__________________
(5)20世纪90年代,化学家研制出新型催化剂: 碱金属的醇盐及溶剂用于合成甲醇。图4是在该新型催化剂作用下,研究温度、压强对合成甲醇的影响。由图可知适宜的反应温度、压强分别为_____ (填字母)。
温度A.90-150℃ B.200-260℃ C.300-360℃ D.400-460℃
压强E.0.1~1MPa F.3~5 MPa G.8~10MPa H.15~20MPa
Ⅱ.工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2) 在催化剂的作用下合成甲醇。已知298K 和101KPa 条件下:
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(1) ΔH1= -571.6kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) ΔH2= -283.0kJ/mol
CH3OH(1)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(1) ΔH3= -726.5kJ/mol
(2)则CO(g)+2H2 (g) CH3OH(1) ΔH=
(3)已知:CH3OH(1) =CH3OH(g) ΔH=+35.2kJ/mol;
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)平衡常数K 随温度变化关系的曲线为图2 中的
(4)维持反应温度为510K,以n(H2)/n(CO)=2:1充入一定量的原料气于1 L容器中,在上述条件下充分反应,t1时刻达到平衡测得容器中c(CH3OH)=2mol/L.则平衡时CO 转化率=
(5)20世纪90年代,化学家研制出新型催化剂: 碱金属的醇盐及溶剂用于合成甲醇。图4是在该新型催化剂作用下,研究温度、压强对合成甲醇的影响。由图可知适宜的反应温度、压强分别为
温度A.90-150℃ B.200-260℃ C.300-360℃ D.400-460℃
压强E.0.1~1MPa F.3~5 MPa G.8~10MPa H.15~20MPa
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解题方法
【推荐1】氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.4mol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。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=_______ mol·L-1·min-1,平衡时H2的转化率为_______ %,平衡时容器内压强是反应开始时的_______ 倍,平衡时NH3的体积分数为_______ %。
(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,一定量的氮气和氢气进行如下反应: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:
①试比较K1、K2的大小,K1_______ K2(填“<”“>”或“=”);
②400℃时,测得容器内NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol,则该反应的v(N2)正____ v(N2)逆(填“<”“>”或“=”)。
(4)研究表明,合成氨的速率与相关物质的浓度关系为v=,k为速率常数。以下说法正确的是_______(填字母序号)。
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.4mol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。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=
(2)平衡后,若提高H2的转化率,可以采取的措施有_______。
A.加了催化剂 | 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 |
②400℃时,测得容器内NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol,则该反应的v(N2)正
(4)研究表明,合成氨的速率与相关物质的浓度关系为v=,k为速率常数。以下说法正确的是_______(填字母序号)。
A.升高温度,k值增大 |
B.温度一定时,若容器内混合气体平均相对分子质量为12且保持不变,则反应达到平衡状态 |
C.一定温度下将原容器中的NH3及时分离出来可使v减小 |
D.合成氨达到平衡后,增大c(N2)可使正反应速率在达到新平衡的过程中始终增大。 |
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解答题-实验探究题
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【推荐2】某学习小组用酸性KMnO4溶液和H2C2O4(草酸)溶液之间的反应来研究“影响反应速率的因素”,设计实验方案如下:(假设溶液混合时体积可以加和)
(1)该实验探究的是_______ 因素对化学反应速率的影响,上述实验设计表:______ ,_______ 。
(2)利用实验1中数据计算,平均反应速率:______ 。
(3)该小组同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中Mn2+对反应有催化作用,并继续进行实验探究。请你帮助该小组同学完成实验方案。所加试剂X最好选用___________
实验编号 | 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL | 溶液褪色至无色所需时间/min | |||
0.6mol/L 溶液 | 0.1mol/L 溶液 | 3mol/L 溶液 | |||
1 | 3.0 | 13.0 | 2.0 | 2.0 | 10.0 |
2 | 1.0 | 2.0 | 12.8 |
(2)利用实验1中数据计算,平均反应速率:
(3)该小组同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中Mn2+对反应有催化作用,并继续进行实验探究。请你帮助该小组同学完成实验方案。所加试剂X最好选用___________
实验编号 | 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL | 少量 | 溶液褪色至无色所需时间/min | |||
0.6mol/L 溶液 | 0.1mol/L 溶液 | 3mol/L 溶液 | ||||
3 | 3.0 | 13.0 | 2.0 | 2.0 | X | t |
A.0.1mol/L | B.0.1mol/L |
C.粉末 | D.粉末 |
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【推荐3】I.有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:
请根据表中信息填写:
(1)D﹣的结构示意图是___ 。
(2)C元素的气态氢化物的化学式为:___ ;其检验方法:___ 。
(3)B元素在周期表中的位置___ ;离子半径:B___ A(填“大于”或“小于”)。
(4)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为___ ,与D的氢化物的水化物反应的离子方程式为___ 。
II.在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
(1)NO的平衡浓度c(NO)=___ 。
(2)图中表示NO2变化的曲线是___ ,用O2表示0~2s内该反应的平均速率υ=___ 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是___ 。
a.υ(NO2)=2υ(O2) b.容器内气体压强保持不变
c.υ逆(NO)=2υ正(O2) d.容器内气体的密度保持不变
元素 | 结构、性质等信息 |
A | 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂 |
B | B与A同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性 |
C | 元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂 |
D | 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂 |
请根据表中信息填写:
(1)D﹣的结构示意图是
(2)C元素的气态氢化物的化学式为:
(3)B元素在周期表中的位置
(4)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为
II.在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
(1)NO的平衡浓度c(NO)=
(2)图中表示NO2变化的曲线是
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是
a.υ(NO2)=2υ(O2) b.容器内气体压强保持不变
c.υ逆(NO)=2υ正(O2) d.容器内气体的密度保持不变
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【推荐1】CH4重整技术对温室气体的减排具有重要意义,不仅能缓解大气变暖,对日益枯竭的石油资源也有一定的补充作用。体系内发生了如下反应:
反应Ⅰ:CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) = a kJ·mol-1
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:_______。
(1)①断开(或形成)化学键的能量变化数据如表中所示,则a=_______ 。
②反应Ⅲ是由反应Ⅱ中的生成物转化成H2和CO2,写出该反应的热化学方程式:_______ 。
(2)反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ的平衡常数分别记作K1、K2、K3,,则K1=_______ (用含K2、K3,的表达式表达)
(3)T℃时,向2L恒容密闭容器中通入1mol CH4(g)和2mol H2O(g),仅发生反应Ⅰ,经过10min,反应达到平衡,此时c(CH4)=0.20 mol•L-1。
① 0~10min内,该反应的平均反应速率v(H2)=_______ 。
② 下列表述能说明该反应已达化学平衡状态的是_______ 。
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.反应速率v(CH4):v(H2)=1:3
D.断裂4mol C-H键的同时断裂3mol H-H键
(4)已知反应Ⅲ的正反应速率 v=k·c3(CO2) (k为正反应的速率常数),某温度时测得数据如表中所示。则此温度下表中b=_______ 。
反应Ⅰ:CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) = a kJ·mol-1
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:_______。
(1)①断开(或形成)化学键的能量变化数据如表中所示,则a=
化学键 | H-H | C-O | C=O | C≡O | C-H | O-H |
键能/ | 436 | 326 | 803 | 1072 | 414 | 465 |
(2)反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ的平衡常数分别记作K1、K2、K3,,则K1=
(3)T℃时,向2L恒容密闭容器中通入1mol CH4(g)和2mol H2O(g),仅发生反应Ⅰ,经过10min,反应达到平衡,此时c(CH4)=0.20 mol•L-1。
① 0~10min内,该反应的平均反应速率v(H2)=
② 下列表述能说明该反应已达化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.反应速率v(CH4):v(H2)=1:3
D.断裂4mol C-H键的同时断裂3mol H-H键
(4)已知反应Ⅲ的正反应速率 v=k·c3(CO2) (k为正反应的速率常数),某温度时测得数据如表中所示。则此温度下表中b=
1 | 0.01 | 0.01 | |
2 | 0.02 | 0.01 | b |
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解题方法
【推荐2】十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体,经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知:
C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g) △H1
C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) △H2
△H1>△H2>0;C10H18→C10H12的活化能为Ea1,C10H12→C10H8的活化能为Ea2,十氢萘的常压沸点为192℃;在192℃,液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9%。请回答:
(1)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是_________ 。
A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压
(2)研究表明,将适量的十氢萘置于恒容密闭反应器中,升高温度带来高压,该条件下也可显著释氢,理由是________ 。
(3)温度335℃,在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘(1.00 mol)催化脱氢实验,测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间变化关系,如图所示。
①在8 h时,反应体系内氢气的量为__________ mol(忽略其他副反应)。
②x1显著低于x2的原因是_______
③在图中绘制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量~反应过程”示意图 ________ 。
C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g) △H1
C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) △H2
△H1>△H2>0;C10H18→C10H12的活化能为Ea1,C10H12→C10H8的活化能为Ea2,十氢萘的常压沸点为192℃;在192℃,液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9%。请回答:
(1)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是
A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压
(2)研究表明,将适量的十氢萘置于恒容密闭反应器中,升高温度带来高压,该条件下也可显著释氢,理由是
(3)温度335℃,在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘(1.00 mol)催化脱氢实验,测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间变化关系,如图所示。
①在8 h时,反应体系内氢气的量为
②x1显著低于x2的原因是
③在图中绘制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量~反应过程”
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【推荐3】双温–双催化剂(Fe–TiO2–xHy)法可提升合成氨反应中NH3的产率。将一定比例N2、H2混合气体,匀速通过装有不同催化剂的反应器中发生反应:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) ΔH =-92.4 kJ·mol−1,NH3的平衡浓度随体系温度的变化如图所示。
(1)体系温度为495℃,光照条件下,双催化剂(Fe–TiO2–xHy)会产生温差。分别使用双温–双催化剂以及铁催化剂催化合成氨反应,可能的机理如图所示。
双温–双催化剂法的反应过程可描述为___________ 。从化学反应速率和化学平衡的角度出发,双温–双催化剂法的优点是___________ 。合成氨过程中需要不断分离出氨,原因是___________ 。
(2)利用NH3可消除氮氧化物对环境的污染。NH3和NO在Ag2O催化剂表面反应时,相同时间下,NO生成N2的转化率随温度的变化如图所示。
NH3与NO反应生成N2的化学方程式为___________ ,当生成1 mol N2时,转移的电子数为___________ mol。在500~580 K之间,有氧气存在的条件下NO生成N2的转化率明显高于无氧条件,可能的原因是___________ 。
(1)体系温度为495℃,光照条件下,双催化剂(Fe–TiO2–xHy)会产生温差。分别使用双温–双催化剂以及铁催化剂催化合成氨反应,可能的机理如图所示。
双温–双催化剂法的反应过程可描述为
(2)利用NH3可消除氮氧化物对环境的污染。NH3和NO在Ag2O催化剂表面反应时,相同时间下,NO生成N2的转化率随温度的变化如图所示。
NH3与NO反应生成N2的化学方程式为
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【推荐1】我国是世界上的焦炭生产大国,因此所产生的焦炉煤气量也十分巨大,对焦炉煤气(主要成分为)的利用不仅关乎炼焦产业的可持续发展,而且还会影响节能减排以及环境保护等。
(1)生产甲醇是当前我国焦炉煤气化工利用的主要途径,有关反应如下:
①计算反应的_______ 。
②在密闭容器中生产甲醇,可以提高甲醇平衡时产量的措施有_______ (填序号)。
A.增加甲烷浓度 B.提高反应温度 C.使用高效催化剂 D.及时移出甲醇
(2)焦炉煤气中除主要成分外,还包含微量硫化物,会造成甲醇产率降低、环境污染等问题,因此对焦炉煤气脱硫具有重要意义。一种利用氨水脱除焦炉煤气中并生产硫磺的方法示意图如下:
①再生塔中反应的化学方程式为_______ ;
②常温下,脱硫塔中溶液吸收一定量的后,,则该溶液中_______ (常温下的,的)
(3)焦炉煤气中所含和,一般先用预加氢脱硫催化剂将这些硫化物转化成,再进行脱除。主要涉及以下反应:
反应Ⅰ ;
反应Ⅱ ;
反应Ⅲ ;
焦炉煤气加氢脱硫中比更难脱除,根据平衡移动原理解释_______ 。
(4)已知:①;
②;
在压力下,将的混合气体进行脱硫反应。平衡转化率随时间变化曲线如图,则表示平衡转化率是_______ (填“曲线1”“曲线2”),反应②的平衡常数_______ 。
(1)生产甲醇是当前我国焦炉煤气化工利用的主要途径,有关反应如下:
①计算反应的
②在密闭容器中生产甲醇,可以提高甲醇平衡时产量的措施有
A.增加甲烷浓度 B.提高反应温度 C.使用高效催化剂 D.及时移出甲醇
(2)焦炉煤气中除主要成分外,还包含微量硫化物,会造成甲醇产率降低、环境污染等问题,因此对焦炉煤气脱硫具有重要意义。一种利用氨水脱除焦炉煤气中并生产硫磺的方法示意图如下:
①再生塔中反应的化学方程式为
②常温下,脱硫塔中溶液吸收一定量的后,,则该溶液中
(3)焦炉煤气中所含和,一般先用预加氢脱硫催化剂将这些硫化物转化成,再进行脱除。主要涉及以下反应:
反应Ⅰ ;
反应Ⅱ ;
反应Ⅲ ;
焦炉煤气加氢脱硫中比更难脱除,根据平衡移动原理解释
(4)已知:①;
②;
在压力下,将的混合气体进行脱硫反应。平衡转化率随时间变化曲线如图,则表示平衡转化率是
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解题方法
【推荐2】页岩气是从页岩层中开采出来的一种非常重要的天然气资源,页岩气的主要成分是甲烷,是公认的洁净能源。
(1)页岩气不仅能用作燃料,还可用于生产合成气(CO+H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+ H2O(g)═CO(g)+3H2(g) ΔH。
已知:①CH4、H2、CO的燃烧热分别为a 、b 、c (a、b、c均大于0);
②水的汽化热为+d (d >0)。则ΔH=__________ (用含a、b、c、d的代数式表示)。
(2)用合成气制甲醇的反应为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH,在10 L的恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。
①ΔH________ (填“>”“<”或“=”)0。
②写出两条可同时提高反应速率和CO的转化率的措施:_______ 、_____ 。
③下列说法正确的是___________ (填序号)。
A.温度越高,该反应的平衡常数越大
B.达平衡后再充入稀有气体,CO的转化率提高
C.体系内气体压强不再变化时,反应达到平衡状态
D.图中压强p1<p2
④200 ℃时,n(H2)随时间的变化如表所示,3 min时反应刚好达到平衡状态,请利用表中的数据计算0~3 min内v(CH3OH)=_______ 。
⑤200℃时该反应的平衡常数K=____________ 。向上述200 ℃的平衡体系中再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH,保持温度不变,则平衡_______ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下通入5.6 L甲烷时,测得电路中转移1.96 mol电子,则甲烷的利用率为________ 。
(1)页岩气不仅能用作燃料,还可用于生产合成气(CO+H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+ H2O(g)═CO(g)+3H2(g) ΔH。
已知:①CH4、H2、CO的燃烧热分别为a 、b 、c (a、b、c均大于0);
②水的汽化热为+d (d >0)。则ΔH=
(2)用合成气制甲醇的反应为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH,在10 L的恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。
①ΔH
②写出两条可同时提高反应速率和CO的转化率的措施:
③下列说法正确的是
A.温度越高,该反应的平衡常数越大
B.达平衡后再充入稀有气体,CO的转化率提高
C.体系内气体压强不再变化时,反应达到平衡状态
D.图中压强p1<p2
④200 ℃时,n(H2)随时间的变化如表所示,3 min时反应刚好达到平衡状态,请利用表中的数据计算0~3 min内v(CH3OH)=
t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8.0 | 5.4 | 4.0 | 4.0 |
(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下通入5.6 L甲烷时,测得电路中转移1.96 mol电子,则甲烷的利用率为
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【推荐3】甲醇是重要的化工原料。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,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-99kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3=__ kJ·mol-1。
(2)在容积为2L的密闭容器中,充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反应),在其他条件不变时,温度T1、T2对反应的影响如图所示。
①温度为T1时,从反应到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=__ mol·L-1·min-1。
②图示的温度T1__ T2(填写“>”、“<”或“=”)。
(3)T1温度时,将2molCO2和6molH2充入2L密闭容器中,充分反应(上述②反应)达到平衡后,若CO2转化率为50%,此时容器内的压强与起始压强之比为__ ,其平衡常数的数值为__ 。
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-99kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3=
(2)在容积为2L的密闭容器中,充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反应),在其他条件不变时,温度T1、T2对反应的影响如图所示。
①温度为T1时,从反应到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=
②图示的温度T1
(3)T1温度时,将2molCO2和6molH2充入2L密闭容器中,充分反应(上述②反应)达到平衡后,若CO2转化率为50%,此时容器内的压强与起始压强之比为
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