近年来,随着化石燃料的大量消耗和CO2等温室气体的大量排放,氨的无碳燃料属性引起重视。低能耗高效率合成氨技术的开发是实现氨燃料化利用的基础,基于Al2O3载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如下。_______ ;
(2)有利于提高反应Ⅱ平衡转化率的条件为_______(填标号)。
(3)在温度为T、固定容积为VL、p0=100 kPa条件下进行反应Ⅰ,平衡时氮气转化率为50%,则N2压强为_______ ,分压平衡常数Kp=_______ kPa2。(4)60 C、100 kPa条件下,反应Ⅱ中溶液pH随时间变化如图,120 min~180 min持续收集到氨气,但溶液pH几乎不变的原因是_______ 。
(5)为探究反应Ⅱ中15min时反应速率突然加快的原因,利用计算机模拟反应Ⅱ的反应路径如下。①比较不同路径,路径1能垒较低的原因是_______ 的键能大于_______ 的键能。
②15min时反应速率突然加快的原因是_______ 。
(6)与传统的催化合成氨反应相比,碳基化学链合成氨的优势有_______(填标号)。
(1)总反应的热化学方程式为
(2)有利于提高反应Ⅱ平衡转化率的条件为_______(填标号)。
A.高温高压 | B.高温低压 | C.低温高压 | D.低温低压 |
(3)在温度为T、固定容积为VL、p0=100 kPa条件下进行反应Ⅰ,平衡时氮气转化率为50%,则N2压强为
(5)为探究反应Ⅱ中15min时反应速率突然加快的原因,利用计算机模拟反应Ⅱ的反应路径如下。①比较不同路径,路径1能垒较低的原因是
②15min时反应速率突然加快的原因是
(6)与传统的催化合成氨反应相比,碳基化学链合成氨的优势有_______(填标号)。
A.能够规避N2和H2在催化剂表面竞争吸附的问题 |
B.原料成本低,能耗低,产物无需分离,可获得CO副产物 |
C.规避了催化合成氨的热力学和动力学矛盾,兼顾较高的反应速率和较大的反应限度 |
D.释氮反应对温度要求不高,相对低的温度能够缓解NH3分解,有利于NH3的收集 |
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更新时间:2022/05/27 18:11:11
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解答题-原理综合题
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适中
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解题方法
【推荐1】I. 氢气是一种常用的化工原料,应用十分广泛。
(1)以H2合成尿素CO(NH2)2的有关热化学方程式有:
①N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH1=-92.4 kJ·mol-1
②NH3(g)+1/2CO2(g)===1/2NH2CO2NH4(s) ΔH2=-79.7 kJ·mol-1
③NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH3=+72.5 kJ·mol-1
则N2(g)、H2(g)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的热化学方程式为_______________________________________________________ 。
II.某同学设计了一组电化学装置如下图所示,其中乙装置中X为阳离子交换膜,甲醇(CH3OH)具有可燃性。
根据要求回答相关问题:
(2)写出装置甲中负极的电极反应式:_______________________________________ 。
(3)装置乙中石墨电极(C)的电极反应式为:_________________________________ 。
(4)当装置甲中消耗0.05molO2时,丙装置中阳极产生气体的体积___________ L(标况下);装置乙中溶液的pH为___________ (溶液体积为200mL不变),要使乙烧杯中的溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质是___________ 。
(1)以H2合成尿素CO(NH2)2的有关热化学方程式有:
①N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH1=-92.4 kJ·mol-1
②NH3(g)+1/2CO2(g)===1/2NH2CO2NH4(s) ΔH2=-79.7 kJ·mol-1
③NH2CO2NH4(s)===CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH3=+72.5 kJ·mol-1
则N2(g)、H2(g)与CO2(g)反应生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的热化学方程式为
II.某同学设计了一组电化学装置如下图所示,其中乙装置中X为阳离子交换膜,甲醇(CH3OH)具有可燃性。
根据要求回答相关问题:
(2)写出装置甲中负极的电极反应式:
(3)装置乙中石墨电极(C)的电极反应式为:
(4)当装置甲中消耗0.05molO2时,丙装置中阳极产生气体的体积
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(0.65)
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解题方法
【推荐2】含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。回答下列问题:
(1)H2S可用于高效制取氢气,发生反应为 。在恒容密闭容器I和II中均充入aH2S,两容器中H2S的平衡转化率如图所示:
①反应的活化能___________ (填“<”“>”或“=”)
②两容器体积的大小关系:I___________ II(填“<”“>”或“=”);理由是___________ 。
③若已知A点对应温度下,容器I的体积为L,该反应s末达到平衡,则0~ts内容器I中生成的反应速率为___________ (用含a,t,V的代数式表示)。
(2)对空气污染物SO2的治理一直是化学研究的重要课题之一。
①“钙基固硫”的原理是燃煤时加入CaCO3或CaO以减少二氧化硫的排放,该反应的热化学方程式为 。其过程涉及到三个反应:
i. ;
ii.___________;
iii. 。
反应ii的热化学方程式为___________ 。
②工业上也可以用下列方法除去燃煤废气中的SO2并获得硫酸。
催化吸收阶段若参加反应的SO2和O2的体积比为6∶5,则反应的化学方程式为___________ 。若电解过程中除去含2.24%(体积分数)的SO2的废气100(标准状况),则理论上需要的电量为___________ C(一个电子的电量,阿伏加德罗常数)。
③硝化法也是处理二氧化硫的有效方法之一,主要反应为 。T℃时,向压强为p的恒容密闭容器中充入等物质的量的和,达到平衡时和的物质的量之比为3∶1,该反应的化学平衡常数为___________ (为以分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数)。若T℃时,向某容器中同时充入、、、各1,则___________ (填“>”“<”“=”)
(1)H2S可用于高效制取氢气,发生反应为 。在恒容密闭容器I和II中均充入aH2S,两容器中H2S的平衡转化率如图所示:
①反应的活化能
②两容器体积的大小关系:I
③若已知A点对应温度下,容器I的体积为L,该反应s末达到平衡,则0~ts内容器I中生成的反应速率为
(2)对空气污染物SO2的治理一直是化学研究的重要课题之一。
①“钙基固硫”的原理是燃煤时加入CaCO3或CaO以减少二氧化硫的排放,该反应的热化学方程式为 。其过程涉及到三个反应:
i. ;
ii.___________;
iii. 。
反应ii的热化学方程式为
②工业上也可以用下列方法除去燃煤废气中的SO2并获得硫酸。
催化吸收阶段若参加反应的SO2和O2的体积比为6∶5,则反应的化学方程式为
③硝化法也是处理二氧化硫的有效方法之一,主要反应为 。T℃时,向压强为p的恒容密闭容器中充入等物质的量的和,达到平衡时和的物质的量之比为3∶1,该反应的化学平衡常数为
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【推荐3】含氮化合物在现代工业、环境治理中有重要地位。请回答下列有关问题:
(1)用催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。
已知:①
②
③
写出与反应生成、和的热化学方程式______________ 。
(2)氨气的催化氧化是工业制取硝酸的重要步骤,假设只会发生以下两个竞争反应I、II。
反应I:
反应II:
为分析某催化剂对该反应的选择性,将和充入密闭容器中,在不同温度,相同时间下,测得有关物质的量关系如图所示。
①该催化剂在低温时对反应__________ (填“I”或“II”)的选择性更好。
②时,反应II:的平衡常数__________ (只需列出有具体数字的计算式,不要求计算出结果)。
③高于时,的产率降低的可能原因是__________ 。
A.溶于水 B.反应活化能增大 C.反应I的平衡常数变小 D.催化剂活性降低
(3)也是造成水体富营养化的重要原因之一,用溶液氧化可除去氨。其反应机理如图1所示(其中和略去)。
①氧化的化学方程式为_______________________________________________ 。
②为了提高氨氮的去除率,在实际工艺过程中温度控制在时,其可能的原因是:____________ 。
(1)用催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。
已知:①
②
③
写出与反应生成、和的热化学方程式
(2)氨气的催化氧化是工业制取硝酸的重要步骤,假设只会发生以下两个竞争反应I、II。
反应I:
反应II:
为分析某催化剂对该反应的选择性,将和充入密闭容器中,在不同温度,相同时间下,测得有关物质的量关系如图所示。
①该催化剂在低温时对反应
②时,反应II:的平衡常数
③高于时,的产率降低的可能原因是
A.溶于水 B.反应活化能增大 C.反应I的平衡常数变小 D.催化剂活性降低
(3)也是造成水体富营养化的重要原因之一,用溶液氧化可除去氨。其反应机理如图1所示(其中和略去)。
①氧化的化学方程式为
②为了提高氨氮的去除率,在实际工艺过程中温度控制在时,其可能的原因是:
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解题方法
【推荐1】研发二氧化碳的碳捕集和碳利用技术及合成氨是科学研究热点问题,回答下列问题:
Ⅰ.CO2催化加氢制取甲醇,反应如下:
主反应:
副反应:
(1)则___________ kJ∙mol-1,该反应在___________ (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)在一定条件下,向某1L恒容密闭容器中充入1mol CO2和amol H2发生反应,起始总压强为21.2MPa.实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示:已知:。
图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为___________ (填“X”或“Y”),温度高于 280℃时,曲线 Y 随温度升高而升高的原因是___________ 。240℃时,反应20 min容器内达到平衡状态,副反应的,初始充入H2的物质的量a = ___________ mol。
(3)工业利用N2 、H2催化合成氨实现了人类“向空气中要面包”的梦想。原料气(含N2 、H2 、CO)中的 CO 能被催化剂吸附,需经过铜氨液处理除去,反应为:。
①除去原料气中 CO 的理由是___________ 。
②研究发现铁催化剂表面上合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在铁催化剂表面上的物种用*标注。该反应历程中最大活化能对应步骤的化学方程式为___________ 。③铁催化合成氨时N2与H2需吸附在催化剂表面活性位点进行反应。合成氨反应的速率方程为(k 为速率常数)。c (NH3 )的指数为负数的原因是___________ 。
Ⅰ.CO2催化加氢制取甲醇,反应如下:
主反应:
副反应:
(1)则
(2)在一定条件下,向某1L恒容密闭容器中充入1mol CO2和amol H2发生反应,起始总压强为21.2MPa.实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示:已知:。
图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为
(3)工业利用N2 、H2催化合成氨实现了人类“向空气中要面包”的梦想。原料气(含N2 、H2 、CO)中的 CO 能被催化剂吸附,需经过铜氨液处理除去,反应为:。
①除去原料气中 CO 的理由是
②研究发现铁催化剂表面上合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在铁催化剂表面上的物种用*标注。该反应历程中最大活化能对应步骤的化学方程式为
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【推荐2】工业废水中的氨氮(以、形式存在),可通过微生物法或氧化法处理为,使水中氨氮达到国家规定的排放标准。
(1)微生物法:酸性废水中的部分在硝化细菌的作用下被氧气氧化为,再与作用生成。
①转化为的离子方程式为_______ 。
②1mol至多可处理的物质的量为_______ 。
(2)次氯酸钠氧化法:向氨氮废水中加入NaClO,氨氮转化为而除去。
①NaClO氧化的离子方程式为_______ 。
②一定pH下,NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当时,总氮的去除率随的增大不升反降的可能原因是_______ 。
(3)活性炭-臭氧氧化法:碱性环境下活性炭-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物种,·OH为羟基自由基,其氧化性比更强。
①活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为_______ 。
②其它条件不变调节废水的pH,废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显增大,后变化较小,可能的原因是_______ 。
(1)微生物法:酸性废水中的部分在硝化细菌的作用下被氧气氧化为,再与作用生成。
①转化为的离子方程式为
②1mol至多可处理的物质的量为
(2)次氯酸钠氧化法:向氨氮废水中加入NaClO,氨氮转化为而除去。
①NaClO氧化的离子方程式为
②一定pH下,NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当时,总氮的去除率随的增大不升反降的可能原因是
(3)活性炭-臭氧氧化法:碱性环境下活性炭-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物种,·OH为羟基自由基,其氧化性比更强。
①活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为
②其它条件不变调节废水的pH,废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显增大,后变化较小,可能的原因是
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(0.65)
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解题方法
【推荐3】CO2、NOx和SO2等物质的转化和资源化利用是社会热点问题。
I.CO2与CH4经催化重整,制得合成气。发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(1)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
则该反应的ΔH=___________ kJ·mol-1 。
Ⅱ.SO2和NOx是主要大气污染物,利用如图装置可同时吸收SO2和NO。
(2)①a是直流电源的___________ 极。
②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,阴极的电极反应为___________ 。
③用离子方程式表示吸收NO的原理___________ 。
Ⅲ.使用固体催化剂可提高脱硫效率。气体在固体催化剂表面反应的机理是气体反应物分子吸附在催化剂表面,占据催化剂表面活性位点,生成一些活性高的微粒,从而降低反应活化能,提高反应速率,反应后气体产物分子及时脱附空出活性位点。
(3)活性炭催化脱除SO2的机理如图所示(*代表吸附态)。
①写出“热再生”时活性炭与浓硫酸反应生成SO2的化学方程式:___________ 。
②研究表明,温度在脱硫过程中是一个非常重要的因素,温度过高,脱硫效果会变差,原因可能是___________ 。
(4)V2O5/炭基材料是在活性炭上载有V2O5活性成分,构成更高活性的活性炭催化剂,更有利于SO2转化为SO3,最终实现脱硫。
①通过红外光谱发现,脱硫开始后催化剂表面出现了VOSO4的吸收峰,再通入O2后VOSO4吸收峰消失,该脱硫反应过程可描述为___________ 。
②控制一定气体流速和温度,考查烟气中O2的存在对V2O5/炭基材料催化剂脱硫活性的影响,结果如图所示,当O2浓度过高时,去除率下降,其原因可能是___________ 。
I.CO2与CH4经催化重整,制得合成气。发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(1)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C—H | C=O | H—H | CO中的化学键 |
键能/kJ·mol−1 | 413 | 745 | 436 | 1075 |
Ⅱ.SO2和NOx是主要大气污染物,利用如图装置可同时吸收SO2和NO。
(2)①a是直流电源的
②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,阴极的电极反应为
③用离子方程式表示吸收NO的原理
Ⅲ.使用固体催化剂可提高脱硫效率。气体在固体催化剂表面反应的机理是气体反应物分子吸附在催化剂表面,占据催化剂表面活性位点,生成一些活性高的微粒,从而降低反应活化能,提高反应速率,反应后气体产物分子及时脱附空出活性位点。
(3)活性炭催化脱除SO2的机理如图所示(*代表吸附态)。
①写出“热再生”时活性炭与浓硫酸反应生成SO2的化学方程式:
②研究表明,温度在脱硫过程中是一个非常重要的因素,温度过高,脱硫效果会变差,原因可能是
(4)V2O5/炭基材料是在活性炭上载有V2O5活性成分,构成更高活性的活性炭催化剂,更有利于SO2转化为SO3,最终实现脱硫。
①通过红外光谱发现,脱硫开始后催化剂表面出现了VOSO4的吸收峰,再通入O2后VOSO4吸收峰消失,该脱硫反应过程可描述为
②控制一定气体流速和温度,考查烟气中O2的存在对V2O5/炭基材料催化剂脱硫活性的影响,结果如图所示,当O2浓度过高时,去除率下降,其原因可能是
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【推荐1】我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。的综合利用是实现碳中和的措施之一。
(1)生产尿素:
①尿素的合成分两步进行:
a.
b.
则总反应的ΔH=_______ 。
②如图为时,温度对的转化率的影响。解释温度升高的平衡转化率增大的原因:_______
(2)已知制备甲醇的有关化学反应如下:
①甲醇还可以与乙酸反应制香料,反应方程式为,制香料反应的平衡常数K的表达式为_______ 。
②850℃时,反应的平衡常数K=160,在密闭容器中进行该反应,开始时只加入、,反应10min后测得各组分的浓度如下表。比较正、逆反应的速率的大小:v(正)_______ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(3)一定温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中加入4mol CO(g)和4mol (g)发生反应,测得CO(g)和(g)的物质的量随时间的变化如图所示:
①从反应开始至达到化学平衡时,以表示的平均化学反应速率为_______ 。
②若该反应的正、逆反应速率分别可表示为,,、分别为正、逆反应速率常数, A、B两点对应的时刻,该反应的正反应速率之比_______ 。
③若平衡时总压强为pkPa,用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数_______ [已知:气体分压()=气体总压()×该气体的体积分数]。
(1)生产尿素:
①尿素的合成分两步进行:
a.
b.
则总反应的ΔH=
②如图为时,温度对的转化率的影响。解释温度升高的平衡转化率增大的原因:
(2)已知制备甲醇的有关化学反应如下:
①甲醇还可以与乙酸反应制香料,反应方程式为,制香料反应的平衡常数K的表达式为
②850℃时,反应的平衡常数K=160,在密闭容器中进行该反应,开始时只加入、,反应10min后测得各组分的浓度如下表。比较正、逆反应的速率的大小:v(正)
物质 | ||||
浓度/() | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 0.4 |
①从反应开始至达到化学平衡时,以表示的平均化学反应速率为
②若该反应的正、逆反应速率分别可表示为,,、分别为正、逆反应速率常数, A、B两点对应的时刻,该反应的正反应速率之比
③若平衡时总压强为pkPa,用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数
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解答题-工业流程题
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(0.65)
解题方法
【推荐2】电解锰渣的主要成分为MnS、MnO2、MnSO4,还含有少量SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3等氧化物。一种回收电解锰渣制备高纯度MnSO4晶体的部分工艺流程如下:
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
(1)为了提高锰的浸出率,“酸浸氧化”时可采取的措施为_______ (写出一种即可)。
(2)滤渣①的成分是_______ 。
(3)“酸浸氧化”时电解锰渣中的MnS转化为MnSO4,该反应的化学方程式为_______ 。
(4)萃取剂①对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示,萃取剂①使用的适宜pH范围是_______ (填字母)。萃取原理为Mn2+(aq)+2HA(油相)MnA2(油相)+2H+(aq),向油相②加入硫酸能进行反萃取的原因是_______ (用平衡移动原理解释)。
A.0.5~1.0 B.1.5~2.5 C.3.0~4.0 D.>4.0
(5)pH=5时,溶液中残余的Fe3+的浓度为_______ mol·L-1(列出计算式即可)。
(6)硫酸锰可用作电解法制备高纯度单质锰的原料,阴极的电极反应式为_______ 。
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 | Fe3+ | Al3+ | Mn2+ |
开始沉淀时(c=0.01mol·L-1)的pH | 2.2 | 3.7 | 8.6 |
沉淀完全时(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH | 3.2 | 4.7 | 10.1 |
(2)滤渣①的成分是
(3)“酸浸氧化”时电解锰渣中的MnS转化为MnSO4,该反应的化学方程式为
(4)萃取剂①对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示,萃取剂①使用的适宜pH范围是
A.0.5~1.0 B.1.5~2.5 C.3.0~4.0 D.>4.0
(5)pH=5时,溶液中残余的Fe3+的浓度为
(6)硫酸锰可用作电解法制备高纯度单质锰的原料,阴极的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】工业上,常采用氧化还原方法处理尾气中的CO。沥青混凝土可作为反应:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的催化剂。图中表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,CO的转化率与温度的关系。
(1)在a、b、c、d四点中,未达到平衡状态的是_______ ;
(2)已知c点时容器中O2浓度为0.04mol/L,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=_______ (用含x的代数式表示);
(3)下列关于图示的说法正确的是_______ ;
A.CO转化反应的平衡常数K(a)≤K(c)
B.在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型的要大
C.b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高
D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
(4)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3,溶液再生,其装置示意图如图所示:
①在阳极区发生的反应包括_______ 和H++HCO=CO2↑+H2O;
②简述CO在阴极区再生的原理:_______ 。
(1)在a、b、c、d四点中,未达到平衡状态的是
(2)已知c点时容器中O2浓度为0.04mol/L,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=
(3)下列关于图示的说法正确的是
A.CO转化反应的平衡常数K(a)≤K(c)
B.在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型的要大
C.b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高
D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
(4)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3,溶液再生,其装置示意图如图所示:
①在阳极区发生的反应包括
②简述CO在阴极区再生的原理:
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解题方法
【推荐1】深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,按要求回答下列问题:
(1)合成尿素的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(l),若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2,发生上述反应。下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是_______ (填标号)。
(2)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)。在Zn2+作用下该反应的具体过程如图1所示,反应过程中能量变化情况如图2所示。_______ kJ•mol-1;该总反应的决速步是反应_______ (填“①”或“②”)。
(3)已知:CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)的速率方程为v=k•c(N2O),k为速率常数,只与温度有关。为提高反应速率,可采取的措施是_______ (填字母序号)。
(4)在总压为100kPa的恒容密闭容器中,充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应,在不同条件下达到平衡时,在T1K时N2O的转化率与,在=1时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示:_______ 曲线(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②已知:该反应的标准平衡常数KΘ=,其中pΘ为标准压强(100kPa),p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压,则T4时,该反应的标准平衡常数KΘ=_______ (计算结果保留两位有效数字,P分=P总×物质的量分数)。
(1)合成尿素的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(l),若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2,发生上述反应。下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是
A.断裂6molN-H键的同时断裂2molO-H键 | B.压强不再变化 |
C.混合气体的密度不再变化 | D.CO2的体积分数不再变化 |
(2)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)。在Zn2+作用下该反应的具体过程如图1所示,反应过程中能量变化情况如图2所示。
总反应:CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g) △H=
(3)已知:CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)的速率方程为v=k•c(N2O),k为速率常数,只与温度有关。为提高反应速率,可采取的措施是
A.升温 | B.恒容时,再充入CO |
C.恒容时,再充入N2O | D.恒压时,再充入N2 |
(4)在总压为100kPa的恒容密闭容器中,充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应,在不同条件下达到平衡时,在T1K时N2O的转化率与,在=1时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示:
①表示N2O的转化率随的变化曲线为
②已知:该反应的标准平衡常数KΘ=,其中pΘ为标准压强(100kPa),p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压,则T4时,该反应的标准平衡常数KΘ=
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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【推荐2】合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破。
(1)关于合成氨工艺的理解,下列正确的是___________。
(2)氨气分解反应的热化学方程式如下:
若键、键和键的键能分别为、和,则上述反应的___________ 。
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率。
①不同催化剂存在下,氨气分解反应活化能最大的是___________ (填催化剂化学式)。
②T温度下,在体积固定的密闭容器中加入,此时压强为,用催化氨气分解:,若平衡时分解率为,则该温度下反应的化学平衡常数___________ 。
[用平衡分压代替平衡浓度,气体分压气体总压体积分数]
(4)电化学法也可合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用作阴极催化剂电解和合成。
电极反应产生的电极反应式___________ 。(5)可用于除去,将一定比例的、和的混合气体匀速通入装有催化剂M的反应器中。反应相同时间的去除率随反应温度的变化曲线如图:在范围内随着温度的升高,的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___________ 。
(1)关于合成氨工艺的理解,下列正确的是___________。
A.合成氨工业常采用的反应温度为左右,可用勒夏特列原理解释 |
B.使用初始反应速率更快的催化剂,不能提高平衡时的产量 |
C.合成氨工业采用,是因常压下和的转化率不高 |
D.将合成后混合气体中的氨液化,可提高合成氨的速率 |
(2)氨气分解反应的热化学方程式如下:
若键、键和键的键能分别为、和,则上述反应的
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率。
催化剂 | ||||||
初始速率 | 7.9 | 4.0 | 3.0 | 2.2 | 1.8 | 0.5 |
②T温度下,在体积固定的密闭容器中加入,此时压强为,用催化氨气分解:,若平衡时分解率为,则该温度下反应的化学平衡常数
[用平衡分压代替平衡浓度,气体分压气体总压体积分数]
(4)电化学法也可合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用作阴极催化剂电解和合成。
电极反应产生的电极反应式
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解答题-原理综合题
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适中
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解题方法
【推荐3】我国力争于2030年前做到碳达峰,和催化重整制备合成气(主要成分为、)是利用的研究热点之一,其中部分反应如下:
反应I积碳反应:
反应II消碳反应:
回答下列问题:
(1)催化重整反应_______ 。
(2)催化重整反应中催化剂的活性会因积碳而降低,消碳反应则使积碳量减少。
①投料比_______ (填“增大”或“减小”)有助于减少积碳。
②使用不同催化剂时,反应I、II活化能如下表所示:
由表中数据判断,使用催化剂_______ (填“X”或“Y”)催化重整反应速率较快。
(3)一定条件下,催化重整反应中的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示(不考虑副反应),A、B、C三点对应的平衡常数、、的大小关系为_______ 。
(4)恒温下,往往2L密闭容器中加入2mol、2mol进行该催化重整反应。
①2min后测得的转化率为40%,则2min内平均反应速率_______ 。
②下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是_______ (填序号)。
A.容器中混合气体的压强保持不变
B.容器中混合气体的密度保持不变
C.
D.断裂2mol C—H键的同时断裂1mol H—H键
(5)在恒温、体系总压恒定为下,往密闭容器中加入2mol、2mol进行该催化重整反应,达到平衡状态时,的转化率为50%。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则该温度下的平衡常数_______ (用含的代数式表示)。
反应I积碳反应:
反应II消碳反应:
回答下列问题:
(1)催化重整反应
(2)催化重整反应中催化剂的活性会因积碳而降低,消碳反应则使积碳量减少。
①投料比
②使用不同催化剂时,反应I、II活化能如下表所示:
反应 活化能/ 催化剂 | I | II |
X | 33 | 91 |
Y | 43 | 72 |
由表中数据判断,使用催化剂
(3)一定条件下,催化重整反应中的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示(不考虑副反应),A、B、C三点对应的平衡常数、、的大小关系为
(4)恒温下,往往2L密闭容器中加入2mol、2mol进行该催化重整反应。
①2min后测得的转化率为40%,则2min内平均反应速率
②下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是
A.容器中混合气体的压强保持不变
B.容器中混合气体的密度保持不变
C.
D.断裂2mol C—H键的同时断裂1mol H—H键
(5)在恒温、体系总压恒定为下,往密闭容器中加入2mol、2mol进行该催化重整反应,达到平衡状态时,的转化率为50%。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则该温度下的平衡常数
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