组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:494 题号:15808112
CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
Ⅰ.工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:

(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为:2NH3(l)+CO2(l)=H2O(l)+NH2CONH2(l) △H=___________kJ/mol。
(2)在恒容密闭容器中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H<0。下列说法正确的是
A.增大CO2的浓度,有利于NH3的转化率增大
B.反应在任何温度下都能自发进行
C.当混合气体的密度不再发生改变时反应达平衡状态
D.充入He,压强增大,平衡向正反应移动

Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(3)反应达平衡后,平衡常数K=81,此时测得c(CO)为3 mol/L,则CH4的转化率为___________(保留2位有效数字)。
(4)制备“合成气”反应历程分两步:
步骤反应正反应速率方程逆反应速率方程
反应①CH4(g)C(ads)+2H2(g)v=k1·c(CH4)v=k2·c2(H2)
反应②C(ads)+CO2(g)2CO(g)v=k3·c(CO2)v=k4·c2(CO)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如下图所示:

①反应速率快慢比较:反应①___________反应②(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因___________
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=___________(用k1、k2、k3、k4表示)。
(5)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0 kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。反应体系中,随温度变化的关系如图所示:

随着进料比的增加,的值___________(填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是___________
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(1)已知汽车气缸中氮及其化合物发生如下反应:
①N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+180 kJ/mol   
②N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) △H=+68 kJ/mol
则2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H=_____kJ/mol
(2)对于反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程如下:
第一步:2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)
第二步:N2O2(g)+O2(g)2NO(g)(慢反应)
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,第一步反应中:υ=k1·c2(NO),υ =k1·c(N2O2),k1、k1为速率常数,仅受温度影响。下列叙述正确的是_____
a.整个反应的速率由第一步反应速率决定
b.同一温度下,平衡时第一步反应的越大,反应正向程度越大
c.第二步反应速率慢,因而平衡转化率也低
d.第二步反应的活化能比第一步反应的活化能高
(3)将氨气与二氧化碳在有催化剂的反应器中反应 △H=-87.0 kJ/mol,体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图1所示:

①a点_____(填是或不是)处于平衡状态,T1之后尿素产率下降的原因可能是 _____________
②实际生产中,原料气带有水蒸气,图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是_____,测得b点氨的转化率为30%,则x=______________
(4)N2H4可作火箭推进剂。已知25℃时N2H4水溶液呈弱碱性:N2H4+H2ON2H5++OH- K1=;N2H5++H2ON2H62++OH - K2=
①25℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+ )>c(N2H4 ),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液pH范围__________(用含a、b式子表示)。
②水合肼(N2H4·H2O)的性质类似一水合氨,与硫酸反应可以生成酸式盐,该盐的化学式为__________
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②2 CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H2=-20.0kJ·mo l-1
回答下列问题:
(1)已知:H2O(1) =H2O(g)H= +44.0kJ/mol,若由合成气(CO、H2)制备1molCH3OCH3(g),且生成H2O(1),其热化学方程式为___________________________________
(2)有人模拟该制备原理:500K时,在2L的密闭容器中充入2mol CO和6molH2,5min达到平衡,平衡时测得c(H2)=1.8mo l·L-1, c(CH3OCH3)=0.2mo l·L-1,此时CO的转化率为__________。可逆反应②的平衡常数K2=______________________。
(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数K2值变小,下列说法正确的是________________________
A.平衡向正反应方向移动B.平衡移动的原因是升高了温度
C.达到新平衡后体系的压强不变D.容器中CH3OCH3的体积分数减小
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应①,平衡时CO(g)和H2(g)的转化率如图1所示,则a=________(填数值)。
   
(5)绿色电源“二甲醚燃料电池”的结构如图2所示,电解质为熔融态的碳酸盐(如熔融K2CO3),其中CO2会参与电极反应。工作时负极的电极反应为______________
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回答下列问题:.
(1)反应CH3COOH(g)+2H2O(g)2CO2(g)+4H2(g)的H=_______kJ·mol-1;该反应能自发进行的条件是_______(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
(2)在T°C的固定体积容器中投入一定量H2O(g)和CH3COOH(g),关于反应I、II,III的叙述正确的是_______(填选项标号)。
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B.若升高体系温度,H2和K2均减小
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(3)乙酸重整时,水碳比[n(H2O)/n(CH3COOH)]对H2、CO、CO2平衡产率Y的影响如图1所示(不考虑副反应) :
   
①图1中c代表的物质是_______(填化学式)。当投料的水碳比[n(H2O)/n(CH3COOH)]增大时,H2O的平衡转化率将_______(填“增大”或“减小”)。
②水碳比为5∶1时,温度对平衡时反应产物中各气体含量的影响如图2所示。600°C后,随温度的升高,体系中H2的含量开始减小的原因是_______
③在T°C的恒压容器中若只发生反应I:CH3COOH(g)⇌2CO(g)+2H2(g),总压为p Pa,CH3COOH的平衡转化率为a,则T°C时该反应的平衡常数Kp=_______(Pa3) (列出含a、p的计算式,不必化简,Kp为以气体分压表示的平衡常数,气体分压=总压×物质的量分数)。
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