回答下列问题:
(1)一种工业制备甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H
已知:①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H1=-40.9kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4kJ·mol-1
试计算制备反应的△H=____ 。
(2)对于反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),已知:v正=k正p(CO2)·p3(H2),v逆=k逆p(CH3OH)·p(H2O)。k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在540K,按初始投料比n(CO2):n(H2)=3:1、n(CO2):n(H2)=1:1、n(CO2):n(H2)=1:3,得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系如图1:
①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为____ (用字母表示)。
②点N在线b上,计算540K的压强平衡常数Kp=____ (用平衡分压计算)。
③540K条件下,某容器测得某时刻p(CO2)=0.2MPa,p(CH3OH)=p(H2O)=0.1MPa,p(H2)=0.4MPa,此时。v正:v逆=____ 。
(3)甲醇催化可制取丙烯的反应为:3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g),反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图2中曲线a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)。该反应的活化能Ea=____ kJ·mol-1。
(4)甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”,我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法,其电化学反应原理如图3所示。请写出Ni-YSZ电极上发生的电极反应方程式:____ 。
(1)一种工业制备甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H
已知:①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H1=-40.9kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4kJ·mol-1
试计算制备反应的△H=
(2)对于反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),已知:v正=k正p(CO2)·p3(H2),v逆=k逆p(CH3OH)·p(H2O)。k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在540K,按初始投料比n(CO2):n(H2)=3:1、n(CO2):n(H2)=1:1、n(CO2):n(H2)=1:3,得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系如图1:
①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为
②点N在线b上,计算540K的压强平衡常数Kp=
③540K条件下,某容器测得某时刻p(CO2)=0.2MPa,p(CH3OH)=p(H2O)=0.1MPa,p(H2)=0.4MPa,此时。v正:v逆=
(3)甲醇催化可制取丙烯的反应为:3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g),反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图2中曲线a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)。该反应的活化能Ea=
(4)甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”,我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法,其电化学反应原理如图3所示。请写出Ni-YSZ电极上发生的电极反应方程式:
更新时间:2022-06-11 22:40:56
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【推荐1】CO2是一种温室气体,将CO2作为原料转化为有用的化学品,对实现碳中和及环境保护有着重要意义。回答下列问题:
(1)工业上以CO2和为原料合成尿素,在合成塔中存在如图转化:
①液相中,合成尿素的热化学方程式为(1)___________ ,反应达平衡时,其他条件不变,升高温度,则___________ (填“变大”“变小”或“不变”,下同),的转化率___________ 。
②温度为时,在恒容密闭容器中发生反应。下列状态不可以判断该反应达到平衡的是___________ (填字母)。
A.CO2的浓度不变
B.体系内的压强不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.断裂键,同时形成键
(2)CO2和制备,反应原理为。向恒温恒压密闭容器中充入物质的量之比为的,除发生上述反应外,还有副反应发生。的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。
①时主要发生___________ 反应(填“主”或“副”)。
②,其判断理由为___________ 。
③平衡转化率随温度变化先降后升的原因是___________ 。
(3)在体积为的恒容密闭容器中,温度为、总物质的量为、投料比时仅发生反应,反应达到平衡时的转化率为。
①下列措施能提高平衡时的体积分数的是___________ (填字母)。
A.降低温度 B.增大投料比 C.加入更高效的催化剂
②时该反应的平衡常数___________ (保留两位有效数字)。
(1)工业上以CO2和为原料合成尿素,在合成塔中存在如图转化:
①液相中,合成尿素的热化学方程式为(1)
②温度为时,在恒容密闭容器中发生反应。下列状态不可以判断该反应达到平衡的是
A.CO2的浓度不变
B.体系内的压强不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.断裂键,同时形成键
(2)CO2和制备,反应原理为。向恒温恒压密闭容器中充入物质的量之比为的,除发生上述反应外,还有副反应发生。的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。
①时主要发生
②,其判断理由为
③平衡转化率随温度变化先降后升的原因是
(3)在体积为的恒容密闭容器中,温度为、总物质的量为、投料比时仅发生反应,反应达到平衡时的转化率为。
①下列措施能提高平衡时的体积分数的是
A.降低温度 B.增大投料比 C.加入更高效的催化剂
②时该反应的平衡常数
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【推荐2】使用可再生能源,如太阳能、潮汐能等产生的电能,通过电化学的方式将二氧化碳转化为高附加值的化学产品,如甲烷、乙烯、乙醇等是一种非常有前景的课题。
请回答下列问题:
(1)已知 ,则的摩尔燃烧焓()为____________ 。若已知的摩尔燃烧焓()为,转化为乙醇的原理为 __________ (用含a、b的代数式表示)。
(2)以锂电池为电源,其电池总反应为,可将转化为乙醇,其原理如图所示,电解池所用电极材料均为惰性电极,每消耗32g,理论上会生成标准状况下的体积为___________ L,装置中产生乙醇的电极反应式为__________________ ,若给锂电池充电,锂电池阳极的电极反应式为__________ 。
(3)若采用乙醇燃料电池作为电源探究氢氧化钾的制备和粗铜的精炼,装置如图所示。
①甲装置中左侧电极的电极反应式为___________________ ,若9.2g乙醇参与反应,乙装置中铁电极上产生___________ 气体。
②乙装置中X为阳离子交换膜,已知饱和氯化钾溶液中含有的溶质为1,若收集到气体的物质的量之比为3∶2,则乙装置中碳电极上产生气体的质量为___________ g。
请回答下列问题:
(1)已知 ,则的摩尔燃烧焓()为
(2)以锂电池为电源,其电池总反应为,可将转化为乙醇,其原理如图所示,电解池所用电极材料均为惰性电极,每消耗32g,理论上会生成标准状况下的体积为
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①甲装置中左侧电极的电极反应式为
②乙装置中X为阳离子交换膜,已知饱和氯化钾溶液中含有的溶质为1,若收集到气体的物质的量之比为3∶2,则乙装置中碳电极上产生气体的质量为
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【推荐3】研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁,已知:Fe2O3(s)+ 3C(s)=2Fe(s)+ 3CO(g) ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1
C(s) +CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1。则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为_________________________________________________ 。
(2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。写出该电池的负极反应式:__________________________________________________ 。
(3)①CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图。①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ___________________ KⅡ(填“>”或“=”或“<”)。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为______________________ 。
③一定温度下,此反应在恒压 容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是______________ 。
a.容器中压强不变 b.H2的体积分数不变 c.c(H2)=3c(CH3OH)
d.容器中密度不变 e.2个C=O断裂的同时有3个H-H断裂
(4)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)。已知一定条件下,该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比[n(H2) / n(CO2)]的变化曲线如图,若温度不变,提高投料比n(H2)/n(CO2),则K将__________ ;该反应△H_________ 0(填“>”、“<”或“=”)。
(1)CO可用于炼铁,已知:Fe2O3(s)+ 3C(s)=2Fe(s)+ 3CO(g) ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1
C(s) +CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1。则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为
(2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。写出该电池的负极反应式:
(3)①CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图。①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
容 器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1molCO2、3molH2 | a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g) |
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为
③一定温度下,此反应在
a.容器中压强不变 b.H2的体积分数不变 c.c(H2)=3c(CH3OH)
d.容器中密度不变 e.2个C=O断裂的同时有3个H-H断裂
(4)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)。已知一定条件下,该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比[n(H2) / n(CO2)]的变化曲线如图,若温度不变,提高投料比n(H2)/n(CO2),则K将
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【推荐1】CO2综合利用有利于实现碳中和目标,对于构建低碳社会具有重要意义。
(1)在太阳能的作用下,缺铁氧化物[如Fe0.9O]能分解CO2,其过程如图所示。过程①的化学方程式是___________ 。在过程②中每产生1molO2,转移电子___________ mol。
(2)CO2与H2一起直接制备甲醇,其中的主要过程包括以下反应:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=—49.0kJ·mol−1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.1kJ·mol−1
研究表明:在其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性,使用该催化剂,按n(CO2):n(H2)=1:3(总量为amol)投料于恒容密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率:转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示:(忽略温度对催化剂的影响)
①根据图中数据,温度选择___________ K,达到平衡时,反应体系内甲醇的产量最高。
②随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低,请分析其原因___________ 。
(3)利用CO2在新型钌配合物催化剂下加氢合成甲酸,反应机理如图所示,图中含Ru配合物的某段结构用M表示。中间体为___________ ,研究表明,极性溶剂有助于促进CO2插入M-H键,使用极性溶剂后极大地提高了整个反应的合成效率,原因是___________
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①根据图中数据,温度选择
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解题方法
【推荐2】汽车尾气中含有氮氧化合物和CO,减少它们在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3=−221kJ·mol−1
若某反应的平衡常数表达式为,请写出此反应的热化学方程式:_______ 。
(2)一定条件下,反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的反应历程如图所示,该历程分步进行,其中第_______ 步是决速步骤。(3)欲研究在某催化剂作用下2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的反应速率与温度的关系,在其他条件相同时,改变反应温度,测得经过相同时间时该反应的正反应速率如图所示,A、B两点对应温度下正反应速率变化的原因可能是_______ ,A、B两点对应温度下该反应的活化能Ea(A)_______ Ea(B)(填“>”或“<”)。(4)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。在某温度下,原料组成n(CO):n(NO)=1:1,初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行上述反应,体系达到平衡时N2的分压为20kPa,则该反应的相对压力平衡常数_______ 。
(5)用NH3可以消除NO污染:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH
①某条件下,该反应速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO),v逆=k逆·ca(N2)·cb(H2O),该反应的平衡常数,则b=_______ 。
②若将9mol NH3和11molNO投入真空容器中恒温恒容(温度298K、体积为10L)进行反应,已知该条件下k正=6.4×102(mol/L)−9·s−1,当平衡时NH3转化,v逆=_______ mol·L−1·s−1。
(6)Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料,同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图所示装置制备Na2FeO4。①电解时,阳极电极反应式为_______ 。
②若b>a,图中右侧的离子交换膜为_______ (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3=−221kJ·mol−1
若某反应的平衡常数表达式为,请写出此反应的热化学方程式:
(2)一定条件下,反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的反应历程如图所示,该历程分步进行,其中第
(5)用NH3可以消除NO污染:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH
①某条件下,该反应速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO),v逆=k逆·ca(N2)·cb(H2O),该反应的平衡常数,则b=
②若将9mol NH3和11molNO投入真空容器中恒温恒容(温度298K、体积为10L)进行反应,已知该条件下k正=6.4×102(mol/L)−9·s−1,当平衡时NH3转化,v逆=
(6)Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料,同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图所示装置制备Na2FeO4。①电解时,阳极电极反应式为
②若b>a,图中右侧的离子交换膜为
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【推荐3】乙烯是石油化工最基本原料之一。
I.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1>0
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有____ 、____ 。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100kPa,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为___ kPa,该反应的平衡常数Kp=___ kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
II.在乙烷中引入O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.2C2H6(g)+O2(g)=2C2H4(g)+2H2O(g) △H2<0
b.2C2H6(g)+5O2(g)=4CO(g)+6H2O(g) △H3<0
c.C2H4(g)+2O2(g)=2CO(g)+2H2O(g) △H4<0
(3)根据盖斯定律,反应a的△H2=____ (写出用含有△H3、△H4表示的代数式)。
(4)氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化,需要寻找催化剂降低反应____ (选填“a”、“b”或“c”)的活化能。
(5)常压下,在某催化剂作用下按照n(C2H6):n(O2)=1:1投料制备乙烯,体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。
①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的,原因是____ 。
②在570~600℃温度范围内,下列说法正确的有____ (填字母)。
A.H2O的含量随温度升高而增大.
B.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
C.此催化剂的优点是在较低温度下能降低CO的平衡产率
③某学者研究了生成C2H4的部分反应历程如图所示,写出该部分反应历程的总反应方程式____ 。该历程的催化剂是____ 。
I.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1>0
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有
(2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100kPa,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为
II.在乙烷中引入O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.2C2H6(g)+O2(g)=2C2H4(g)+2H2O(g) △H2<0
b.2C2H6(g)+5O2(g)=4CO(g)+6H2O(g) △H3<0
c.C2H4(g)+2O2(g)=2CO(g)+2H2O(g) △H4<0
(3)根据盖斯定律,反应a的△H2=
(4)氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化,需要寻找催化剂降低反应
(5)常压下,在某催化剂作用下按照n(C2H6):n(O2)=1:1投料制备乙烯,体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。
①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的,原因是
②在570~600℃温度范围内,下列说法正确的有
A.H2O的含量随温度升高而增大.
B.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
C.此催化剂的优点是在较低温度下能降低CO的平衡产率
③某学者研究了生成C2H4的部分反应历程如图所示,写出该部分反应历程的总反应方程式
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【推荐1】将和置于某密闭容器中,。在一定温度下发生反应:并达到平衡。的体积分数随时间的变化如表格所示:
(1)在条件I到达平衡时,计算该反应转化率,要求列出计算过程___________ (三段式计算)。
(2)在条件I从开始反应到到达平衡时,的反应速率为___________ 。
(3)为达到条件Ⅱ的数据,对于反应体系可能改变的操作是___________ 。
(4)该反应的___________ 0(填“>”,“<”或“=”)
(5)时,将气体充入体积为的恒容密闭容器中,发生反应,后反应达到化学平衡,测得容器中混合气体总压强为,此混合气体中与的物质的量之比为。该温度下,反应的化学平衡常数___________ (为以分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数)。
体积分数 | |||||||
条件I | |||||||
条件Ⅱ |
(2)在条件I从开始反应到到达平衡时,的反应速率为
(3)为达到条件Ⅱ的数据,对于反应体系可能改变的操作是
(4)该反应的
(5)时,将气体充入体积为的恒容密闭容器中,发生反应,后反应达到化学平衡,测得容器中混合气体总压强为,此混合气体中与的物质的量之比为。该温度下,反应的化学平衡常数
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解题方法
【推荐2】.按要求回答下列问题:
(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)△H1
反应Ⅱ:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ/mol
总反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ/mol
①反应Ⅰ的△H1=__ 。
②一定温度下,在体积固定的密闭容器中按n(NH3):n(CO2)=2:1进行反应Ⅰ,下列能说明反应Ⅰ达到了平衡状态的是__ (填序号)。
A.容器内气体总压强不再变化
B.NH3与CO2的转化率相等
C.容器内混合气体的密度不再变化
(2)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示:
回答下列问题:
①该反应的化学平衡常数表达式为K=__ 。
②该反应为__ (填“吸热”或“放热”)反应。
③某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为__ ℃。
④在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2mol·L-1,c(H2)为1.5mol·L-1,c(CO)为1mol·L-1,c(H2O)为3mol·L-1,此时反应向__ (填“正向”或“逆向”)进行。
(3)工业上从废铅蓄电池废液回收铅的过程中,常用纯碱溶液与处理后的铅膏(主要含PbSO4)发生反应:PbSO4(s)+CO(aq)PbCO3(s)+SO( aq)。
已知溶度积常数:Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14,则该反应的化学平衡常数K=__ 。
Ⅱ.N2H4—O2燃料电池是一种高效低污染的新型电池,其装置如图所示:
(1)N2H4的电子式为__ ;
(2)a极的电极反应方程式为___ 。
(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)△H1
反应Ⅱ:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ/mol
总反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ/mol
①反应Ⅰ的△H1=
②一定温度下,在体积固定的密闭容器中按n(NH3):n(CO2)=2:1进行反应Ⅰ,下列能说明反应Ⅰ达到了平衡状态的是
A.容器内气体总压强不再变化
B.NH3与CO2的转化率相等
C.容器内混合气体的密度不再变化
(2)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示:
t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
回答下列问题:
①该反应的化学平衡常数表达式为K=
②该反应为
③某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为
④在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2mol·L-1,c(H2)为1.5mol·L-1,c(CO)为1mol·L-1,c(H2O)为3mol·L-1,此时反应向
(3)工业上从废铅蓄电池废液回收铅的过程中,常用纯碱溶液与处理后的铅膏(主要含PbSO4)发生反应:PbSO4(s)+CO(aq)PbCO3(s)+SO( aq)。
已知溶度积常数:Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14,则该反应的化学平衡常数K=
Ⅱ.N2H4—O2燃料电池是一种高效低污染的新型电池,其装置如图所示:
(1)N2H4的电子式为
(2)a极的电极反应方程式为
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【推荐3】乙酸是生物油的主要成分之一,乙酸制氢具有重要意义:
热裂解反应:CH3COOH(g)→2CO(g)+2H2(g) △H=+213.7 kJ·mol-1
脱酸基反应 CH3COOH(g)→2CH4(g)+CO2(g) △H=-33.5 kJ·mol-1
(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式__________________________________ 。
(2)在密闭溶液中,利用乙酸制氢,选择的压强为________ (填“高压”或“常压”)。
其中温度与气体产率的关系如图:
①约650℃之前,脱酸基反应活化能低速率快,故氢气产率低于甲烷;650℃之后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高后,热裂解反应速率加快,同时_________________ 。
②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量的水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示:____________________ 。
(3)若利用合适的催化剂控制其他的副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为P kPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱酸基反应消耗乙酸60%,乙酸体积分数为________ (计算结果保留1位小数);脱酸基反应的平衡常数Kp分别为________________ kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。
热裂解反应:CH3COOH(g)→2CO(g)+2H2(g) △H=+213.7 kJ·mol-1
脱酸基反应 CH3COOH(g)→2CH4(g)+CO2(g) △H=-33.5 kJ·mol-1
(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式
(2)在密闭溶液中,利用乙酸制氢,选择的压强为
其中温度与气体产率的关系如图:
①约650℃之前,脱酸基反应活化能低速率快,故氢气产率低于甲烷;650℃之后氢气产率高于甲烷,理由是随着温度升高后,热裂解反应速率加快,同时
②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量的水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示:
(3)若利用合适的催化剂控制其他的副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为P kPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱酸基反应消耗乙酸60%,乙酸体积分数为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】CO广泛应用于冶金工业,是合成羰基类有机产品的重要原料。工业上常利用水蒸气和炽热焦炭制备CO:
i.
体系中还存在水煤气变换反应:
ii.
(1)已知,则___________ 。
(2)在一定温度下,向某恒容密闭容器中加入和,发生反应和。已知起始时体系的压强为,在不同条件下测定体系的总压强如下表所示。
①下列说法正确的是___________ 。
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变,说明反应体系已达到平衡
B.平衡时CO2的体积分数可能为
C.采用对反应i选择性高的催化剂有利于提高CO的平衡产率
②条件I中,700—800℃范围内体系总压变化的原因可能为___________ 。
③条件II中,740℃时测得体系中的CO2分压p(CO2)=15kPa,该条件下H2O的消耗速率为___________ kPa·h-1,780℃时,测得体系中H2的平衡分压p(H2)=90kPa,则反应i在该温度下用平衡分压表示的平衡常数Kp=___________ 。
(3)电解还原CO2也是合成CO的重要途径,同时可实现CO2的资源化利用。以Au为电极材料、KHCO3溶液为电解质,往M极持续通入CO2,其他条件不变,恒定通过电解池的电量,测得M极含碳产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。
①电解时M极与电源的___________ 极相连。
②a点时,CO2发生电解反应的电极方程式为___________ 。
i.
体系中还存在水煤气变换反应:
ii.
(1)已知,则
(2)在一定温度下,向某恒容密闭容器中加入和,发生反应和。已知起始时体系的压强为,在不同条件下测定体系的总压强如下表所示。
条件 | T/℃ p/kPa | 700 | 720 | 740 | 760 | 780 | 800 |
I | 催化剂1,2h | 140 | 110 | 108 | 112 | 117 | 125 |
II | 催化剂2,2h | 125 | 132 | 140 | 150 | 163 | 170 |
III | 催化剂2,h | 140 | 150 | 163 | 172 | 180 | 185 |
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变,说明反应体系已达到平衡
B.平衡时CO2的体积分数可能为
C.采用对反应i选择性高的催化剂有利于提高CO的平衡产率
②条件I中,700—800℃范围内体系总压变化的原因可能为
③条件II中,740℃时测得体系中的CO2分压p(CO2)=15kPa,该条件下H2O的消耗速率为
(3)电解还原CO2也是合成CO的重要途径,同时可实现CO2的资源化利用。以Au为电极材料、KHCO3溶液为电解质,往M极持续通入CO2,其他条件不变,恒定通过电解池的电量,测得M极含碳产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。
①电解时M极与电源的
②a点时,CO2发生电解反应的电极方程式为
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【推荐2】I.硫化氢(H2S)的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。
(1)H2S和CO混合加热可制得羰基硫(COS),羰基硫可作粮食熏蒸剂,能防止其些昆虫、线虫和真菌的危害。反应方程式为CO(g)+H2S(g)=COS(g)+H2(g)。
①羰基硫的电子式为_______ 。
②下列能说明碳与硫两元素非金属性相对强弱的是_______ (填字母代号)。
a.相同条件下水溶液的pH:Na2CO3>Na2SO4
b.酸性:H2SO3>H2CO3
c.S与H2的化合比C与H2的化合更容易
(2)H2S具有还原性,在酸性条件下,能与KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O,写出该反应的化学方程式_______ 。
(3)H2S气体溶于水形成的氢硫酸是一种二元弱酸,25℃时,在0.10mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如图所示(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=_______ mol·L-1。
②某溶液含0.020 mol·L-1Mn2+、0.10 mol·L-1H2S,当溶液pH=_______ 时,Mn2+开始沉淀。[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13]。
II.降低 SO2的排放量已经写入 2018 年政府工作报告, 化石燃料燃烧时会产生含 SO2的废气进入大气,污染环境,有多种方法可用于 SO2的脱除。
(4)①NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用 NaClO 碱性溶液吸收 SO2。
i。反应离子方程式是_______ 。
为了提高吸收效率,常用 Ni2O3作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可加快对 SO2的吸收。该催化过程的示意图如下图所示:
ii.过程 1 的离子方程式是_______ 。
iii.Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比 NaClO 更好,原因是_______ 。
②电化学脱硫法。某种电化学脱硫法装置如下图所示,不仅可脱除烟气中的SO2还可以制得 H2SO4。
i.在阴极放电的物质是_______ 。
ii.在阳极生成 SO3的电极反应式是_______ 。
(1)H2S和CO混合加热可制得羰基硫(COS),羰基硫可作粮食熏蒸剂,能防止其些昆虫、线虫和真菌的危害。反应方程式为CO(g)+H2S(g)=COS(g)+H2(g)。
①羰基硫的电子式为
②下列能说明碳与硫两元素非金属性相对强弱的是
a.相同条件下水溶液的pH:Na2CO3>Na2SO4
b.酸性:H2SO3>H2CO3
c.S与H2的化合比C与H2的化合更容易
(2)H2S具有还原性,在酸性条件下,能与KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O,写出该反应的化学方程式
(3)H2S气体溶于水形成的氢硫酸是一种二元弱酸,25℃时,在0.10mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如图所示(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=
②某溶液含0.020 mol·L-1Mn2+、0.10 mol·L-1H2S,当溶液pH=
II.降低 SO2的排放量已经写入 2018 年政府工作报告, 化石燃料燃烧时会产生含 SO2的废气进入大气,污染环境,有多种方法可用于 SO2的脱除。
(4)①NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用 NaClO 碱性溶液吸收 SO2。
i。反应离子方程式是
为了提高吸收效率,常用 Ni2O3作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可加快对 SO2的吸收。该催化过程的示意图如下图所示:
ii.过程 1 的离子方程式是
iii.Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比 NaClO 更好,原因是
②电化学脱硫法。某种电化学脱硫法装置如下图所示,不仅可脱除烟气中的SO2还可以制得 H2SO4。
i.在阴极放电的物质是
ii.在阳极生成 SO3的电极反应式是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】C、N、S 的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)CO2的重整用 CO2和 H2为原料可得到 CH4燃料。
已知: ①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol
②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205kJ/mol
写出 CO2重整的热化学方程式:_____ 。
(2) “亚硫酸盐法”吸收烟中的 SO2
①将烟气通入 1.0mol/L 的 Na2SO3溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的 pH 不断_____ (填“减小”“不变” 或“增大)。当溶液 pH 约为 6 时,吸收 SO2的能力显著下降,应更换吸收剂,此时溶液中 c(SO32-) =0.2mol/L, 则溶液中 c(HSO3-) =_____ 。
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液 pH 与各组分物质的量分数的变化关系如图: b 点时溶液 pH=7,则 n(NH4+):n(HSO3—)=______________ 。
(3)催化氧化法去除 NO。一定条件下,用 NH3 消除 NO 污染,其反应原理4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为 4:1、3:1、1:3 时,得到 NO 脱除率曲线如图所示:
①曲线 a 中,NO 的起始浓度为6×10-4mg·m-3,从 A 点到 B 点经过0.8s,该时间段内 NO 的脱除速率为_____ mg·m-3·s-1。
②曲线 b 对应 NH3与 NO 的物质的量之比是_____ 。
(4)间接电化学法除 NO。其原理如图所示:写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)_____ 。吸收池中除去 NO 的原理_____ (用离子方程式表示)。
(1)CO2的重整用 CO2和 H2为原料可得到 CH4燃料。
已知: ①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol
②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205kJ/mol
写出 CO2重整的热化学方程式:
(2) “亚硫酸盐法”吸收烟中的 SO2
①将烟气通入 1.0mol/L 的 Na2SO3溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的 pH 不断
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液 pH 与各组分物质的量分数的变化关系如图: b 点时溶液 pH=7,则 n(NH4+):n(HSO3—)=
(3)催化氧化法去除 NO。一定条件下,用 NH3 消除 NO 污染,其反应原理4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为 4:1、3:1、1:3 时,得到 NO 脱除率曲线如图所示:
①曲线 a 中,NO 的起始浓度为6×10-4mg·m-3,从 A 点到 B 点经过0.8s,该时间段内 NO 的脱除速率为
②曲线 b 对应 NH3与 NO 的物质的量之比是
(4)间接电化学法除 NO。其原理如图所示:写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)
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