I.页岩气的主要成分为,还含有少量的等气体,工业上可采用下列方法除去其中的。
(1)和重整可制得合成气(CO、)。已知下列热化学反应方程式:
;
;
;
反应的
(2)利用电解转化法从烟气中分离的原理如图所示。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。写出电解时膜电极b上所发生的电极反应式:
Ⅱ.是实验室中常用试剂,也是工业原料。
(3)工业上常用纯碱法富集从海水中提取的溴。第一步,用纯碱溶液吸收空气吹出的溴蒸气,生成NaBr和,第二步,向吸收液中加入稀硫酸生成。第二步的离子方程式为
(4)利用溴化铜制备溴:。在密闭容器中加入足量的固体,发生上述反应。在温度为T℃时达到平衡,测得。保持温度不变,在4min时刻将容器的容积扩大一倍并保持体积不变至10min达到平衡。
①在下图所示的坐标系中补充4min~10min之间关系曲线
②下列固体物质的物理量不变时,能表示该反应已达到平衡状态的是
a.总质量 b.总物质的量 c.平均摩尔质量
(5)已知:拟卤素,如、等性质与卤素单质的性质相似。取少量溴水分装A、B两支试管,向A试管中滴加足量的KOCN溶液、向B试管中滴加足量的KSCN溶液,振荡试管,发现A试管溶液不褪色,B试管溶液褪色。
①由此推知,、、的氧化性强弱排序为
②向含淀粉的KI溶液中滴加溶液,可观察到现象是
(6)T℃时,HBr(g)催化氧化反应为。在体积为VL的恒容密闭容器中充入4molHBr(g)和,发生上述反应,达到平衡时容器内压强与反应前压强之比为9∶10。该温度下,上述反应平衡常数K=
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(1)方案1:利用甲烷在催化剂条件下还原NOx,相关反应如下:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H1=+180.5kJ/mol
②CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ∆H2=-574kJ/mol
③CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+2H2O(l) ∆H3=-1160kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学反应方程式是
(2)方案2:利用CO在催化剂条件下还原NOx:2NOx(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ∆H.向容积均为2L的甲(温度为T1)、乙(温度为T2)两个恒容密闭容器中分别充入2 mol NO2(g)和3 mol CO(g)。反应过程中两容器内CO2的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示:
①甲容器中,平衡时NO2的转化率为
②T1
(3)方案3:用氨气将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g) ∆H<0。
①实际生产中NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)的反应温度不宜过高的原因是
②500℃时,在2L恒容密闭容器中充入1molNO、1molNO2和2molNH3,8min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为40%,体系压强为p0MPa,则0~8min内用N2表示的平均反应速率v(N2)=
(4)方案4:可以利用原电池原理处理氮氧化合物,原理如图。则其正极的电极反应式为
(1)合成甲醇的工艺分两类:
①直接法原理为:
利于该反应自发进行的条件为
②间接法合成原理如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
则
A. B.
C. D.
③在某催化剂存在条件下,反应Ⅱ的反应历程(图中的数据表示的仅为微粒的数目以及各个阶段微粒的相对总能量,*表示吸附在催化剂上)如图所示:则中间态V中吸附在催化剂表面的物质可表示为(2)一定温度下,利用直接法合成甲醇,将二氧化碳和氢气按物质的量之比混合并在恒定压强为44MPa条件下进行反应,达平衡时的转化率为90%,则平衡时的分压为
(3)直接甲醇燃料电池是指直接使用甲醇为电极活性物质的燃料电池,写出该电池在酸性条件下的负极反应方程式
(4)目前有多种用于工业捕集的方法,其中一种为以溶液吸收,若某工厂的吸收液吸收一定量后测得溶液中,则该溶液的
(2)以CO为燃料,可以制成燃料电池。以CO为燃料,熔融碳酸盐为电解质的燃料电池正极通入的气体是
(3)CO是汽车尾气之一,严重污染空气,在汽车上安装尾气处理器,发生反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。
现在固定容积为2L的密闭容器中通入NO和CO各2mol发生上述反应,随温度(T)、压强(P)和时间(t)的变化曲线如图所示。请回答下列问题:
①曲线I、II、III对应反应从开始到平衡时用CO2表示的平均反应速率分别为V(I)、V(II)、V(III),则三者大小关系为
②该反应△H
曲线II对应的反应达平衡后,再通入2molNO和2molCO并保持温度不变,则再达平衡时NO的转化率将
③若维持温度为T2压强为P2的条件下,按下列四种方法改变起始物质的用量,达到平衡后,CO2的浓度为0.8 mol·L-1的是
A.4mol NO+4 mol CO B.2 mol N2+2 mol CO2
C.1mol NO+1mol CO+1 mol N2+2 mol CO2 D.1mol NO+2mol N2+2 mol CO2
(1)已知4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-1025kJ·mol-1,判断该反应的自发性并说明理由
(2)已知N2O4(g)2NO2(g) △H>0。298K时,将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中发生反应。t1时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,N2O4气体的平衡转化率为25%,则NO2的分压为
(3)对于N2O4(g)2NO2(g) △H>0,298K时,将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中发生反应,N2O4气体的平衡转化率为25%。若反应在350K、恒压的密闭容器中达到平衡,则N2O4气体的平衡转化率大于25%,原因是
(4)对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。在恒压条件下,NO和O2的起始浓度一定、催化反应时间相同,在图1中画出不同温度下NO转化为NO2的转化率(用实线表示)和平衡转化率(用虚线表示)的关系曲线
(5)一定条件下对于反应2NO+O22NO2,其反应过程与能量的变化关系可用图2表示。
有人提出如下反应历程:
第一步2NON2O2
第二步
请补充第二步反应的化学方程式,并说明v(第一步反应)与v(第二步反应)的大小关系
(1)一种甲烷催化氧化的反应历程如图所示,*表示微粒吸附在催化剂表面。下列叙述错误的是___________(填字母)。
A.*CH3→*CH2的过程中C被氧化,放出热量 |
B.产物从催化剂表面脱附的速率慢会降低总反应速率 |
C.适当提高O2分压能加快O2(g)→2*O的反应速率 |
D.CH4与O2反应生成CO、H2涉及极性键、非极性键的断裂和生成 |
(2)向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。
①
②反应速率:(正)
③点对应的平衡常数三者之间的大小关系是
(3)一定条件下,甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应:
I.;
II.。
恒定压强为时,将的混合气体投入反应器中,平衡时,各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。
①反应在
A.低温 B.高温 C.任意温度
②图中表示CO的物质的量分数与温度的变化曲线是
③系统中q的含量在左右出现峰值,试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因:
④上述条件下,时,的平衡转化率为
(1)已知:
化学键 | C﹣H | C﹣C | C=C | H﹣H |
键能/kJ•mol﹣1 | 412 | 348 | 612 | 436 |
计算上述反应的△H=
(2)①利用计算结果与反应特点,选择理论上有利于提高苯乙烯平衡产率的条件
A.低温B.高温C.高压D.低压E.合适的催化剂
②实际工业生产中常伴有乙苯裂解等副反应。而乙苯裂解反应无论在热力学还是在动力学上都比乙苯脱氢更有利,所以工业生产要使反应向脱氢方向进行需要采用
③工业生产中常采用恒压条件下向乙苯蒸汽中掺入水蒸气或CO2的办法来提高乙苯的平衡转化率,请从平衡移动的角度加以说明
(3)利用膜反应新技术,可以实现边反应边分离出生成的氢气不同温度下,1.00mol乙苯在容积为1.00L的密闭容器中反应,氢气移出率α与乙苯平衡转化率关系如图所示:
氢气移出率α
①同温度时α1、α2、α3依次
②A点平衡常数为0.45mol/L,则α为
【推荐1】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理和化学平衡对于消除环境污染有重要意义。
(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH。上述反应分两步完成,其反应历程如图所示。
请回答下列问题:
①写出反应II的热化学方程式
②反应I和反应II中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及12min和15min时各物质的平衡浓度如表所示:
浓度(mol·L-1) 时间(min) | NO | CO2 | N2 |
0 | 0.200 | 0 | 0 |
12 | 0.050 | 0.075 | 0.075 |
15 | 0.100 | 0.050 | 0.450 |
①T℃时,该反应的平衡常数为
②在12min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,15min时重新达到平衡,则改变的条件是
③在15min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使NO、N2的浓度分别增加至原来的2倍4倍,此时反应v正
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g)△H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系式:v正(NO2)=k1·P2(NO2),v逆(N2O4)=k2·P(N2O4),速率与分压关系如图所示。一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是Kp=
(1)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①
②
③
则
(2)是一种重要的催化剂,制取反应为。在1L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.24molCO。
①0~30min内在T温度下进行反应,测得、随时间的变化关系,以及30min和40min开始随条件的变化关系如图所示。0~20min内用表示的平均反应速率为
②30min时改变的条件是
(3)磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的锂离子电池正极材料。LiFePO4的晶胞结构示意图如图-1所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。
①图-2中x=
②请写出图-3到图-2的电极方程式:
回答下列问题:
(1)有人利用反应 ,对NO进行处理。1050K、,1050K、,1200K、三种条件下,加入足量的活性炭和一定量的NO气体,测得NO的转化率随时间t变化关系如图所示。
①1200K、条件对应的曲线为
②b、c两条曲线最终重合的原因是
③用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作)。在1050K、时,该反应的化学平衡常数
(2)在汽车尾气的净化装置中CO和NO发生反应:。实验测得,,(、强为速率常数,只与温度有关)。
①温度低,尾气的平衡转化率更高,则该反应的
②下图中(表示速率常数的负对数;T表示温度)所示①、②、③、④四条斜线中,能表示随变化关系的是斜线
③图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a+80、a+20、a-20、a-40,则温度时化学平衡常数
(2)“沉铁”过程CaCO3的作用有
(3)“沉镍”过程pH对溶液中Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)含量的影响如图:①由图判断,应调节pH=
②该过程Co可能发生的反应如下:
Co2++6NH3·H2O=[Co(NH3)6]2++6H2OK1=105
Co2++2NH3·H2O=Co(OH)2↓+2K2
则K2=
(4)“沉钴”过程生成Co(OH)3的离子方程式为
(5)一种以Zn和V2O5为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池,其示意图如下图所示,放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。①基态V原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为
②上述电池充电时阳极的电极反应式为
③金属Zn的晶胞如图,密度为ρg/cm3,则晶胞空间占有率为
I.已知2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步:
第一步:2NO(g) N2O2(g) (快) ∆H1<0;v1正=k1正c2(NO) ;v1逆=k1逆c(N2O2)
第二步:N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) (慢) ∆H2< 0; v2正=k2正c(N2O2)c(O2);v2逆=k2逆c2(NO2)
①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率主要是由
②一定温度下,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)达到平衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=
II.利用CO2和CH4重整不仅可以获得合成气(主要成分为CO、H2),还可减少温室气体的排放(1)已知重整过程中部分反应的热化方程式为:
① CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH>0
② CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH>0
③ CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g) ΔH<0
固定n(CO2)=n(CH4),改变反应温度,CO2和CH4的平衡转化率见图甲。
同温度下CO2的平衡转化率
(2)在密闭容器中通入物质的量均为0.1mol的CH4和CO2,在一定条件下发生反应CO2(g) + CH4(g) 2CO(g) + 2H2(g),CH4的平衡转化率与温度及压强(单位Pa)的关系如图乙所示。y点:v(正)
III.根据2CrO42﹣+2H+ Cr2O72﹣+H2O设计如图丙装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,图丙中右侧电极连接电源的
Ⅰ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247.3kJ·mol-1
Ⅱ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH2=+206.1kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)ΔH3=
(2)一定条件下,向VL恒容密闭容器中通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g)发生上述反应,达到平衡时,容器中CH4(g)为amol,CO2(g)为bmol,H2O(g)为cmol,此时CO(g)的浓度为
(3)不同温度下,向VL密闭容器中按照n(CO2):n(CH4):n(H2O)=1:1:1投料,实验测得平衡时n(H2):n(CO)随温度的变化关系如图所示:
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序为
②压强为p2时,随着温度升高,n(H2):n(CO)先增大后减小。解释温度Tm前后,随着温度升高n(H2):n(CO)变化的原因分别是
(4)通过电化学方法可有效实现以CO2和水为原料合成甲酸,其原理示意图如下:
则A极的电极反应式为