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
更新时间:2022/05/30 14:32:32
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【推荐1】我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,因此的综合利用成为研究热点。
(1)通过捕捉空气中的和电解水产生的H2可以合成“零碳甲醇”。已知H2(g)的燃烧热为286,的燃烧热为726,反应的_______ 。
(2)利用电喷雾电离等方法可得,与反应能高选择性地生成甲醇,反应机理如下图所示:已知参与化学键变化的元素替换成更重的同位素时,反应速率会变慢,则与反应的能量变化曲线为_______ (填“c”或“d”),写出与反应生成的氘代甲醇的结构简式:_______ 或_______ 。
(3)氢气和碳氧化物反应生成甲烷,涉及反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应皿:
T℃时,向恒容密闭容器中充入一定量的和1mol ,平衡时和CO的转化率及和的物质的量随变化的情况如图所示。①图中表示变化的曲线是_______ (填“a”、“b”、“c”或“d”);_______ ;的选择性_______ 。
②已知起始充入1mol和1mol进行上述反应时,起始压强为。反应Ⅰ的分压平衡常数_______ (用含的代数式表示)。
(1)通过捕捉空气中的和电解水产生的H2可以合成“零碳甲醇”。已知H2(g)的燃烧热为286,的燃烧热为726,反应的
(2)利用电喷雾电离等方法可得,与反应能高选择性地生成甲醇,反应机理如下图所示:已知参与化学键变化的元素替换成更重的同位素时,反应速率会变慢,则与反应的能量变化曲线为
(3)氢气和碳氧化物反应生成甲烷,涉及反应如下:
反应Ⅰ:
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反应皿:
T℃时,向恒容密闭容器中充入一定量的和1mol ,平衡时和CO的转化率及和的物质的量随变化的情况如图所示。①图中表示变化的曲线是
②已知起始充入1mol和1mol进行上述反应时,起始压强为。反应Ⅰ的分压平衡常数
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【推荐2】含硫物质在工业上具有重要应用价值,可用作生成化学品和能源转化。
(1)热解H2S和的混合气体制H2和CS2。① ΔH1=+170kJ/mol;② ΔH2=+64kJ/mol。总反应:,ΔH=_______ 。
(2)工业上还可以利用硫(S8)与为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应,某温度下,若S8完全分解成气态S2.在恒温密闭容器中,S2与物质的量比为2:1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时,的转化率为_______ 。
②当以下数值不变时,能说明该反应达到平衡的是_______ (填序号)。
a.气体密度 b.气体总压 c.与S2体积比 d.CS2的体积分数
③一定条件下,CH4与S2反应中的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化由线如下图所示,工业上通常采用在600~650℃的条件下进行此反应,不采用低于600℃的原因是_______ 。(3)工业废水中的Cr(Ⅵ)常用还原沉淀法去除:使用将Cr(Ⅵ)还原为Cr3+,进而转化为沉淀除去。
①酸性条件下Cr(Ⅵ)具有很强的氧化能力,将还原为Cr3+的离子方程式为_______ 。
②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如下图所示。当pH<2时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因是_______ 。当pH>12时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为______________ 。③用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)的废水时,Cr(Ⅵ)去除率随温度的变化如下图所示。55℃时,Cr(Ⅵ)的去除率很低的原因是_______ 。④Fe合金在SRS下腐蚀的机理如下图所示,Fe腐蚀后生成FeS的过程可描述为:Fe失去电子转化为Fe2+,H2O得到电子转化为H,_______ 。
(1)热解H2S和的混合气体制H2和CS2。① ΔH1=+170kJ/mol;② ΔH2=+64kJ/mol。总反应:,ΔH=
(2)工业上还可以利用硫(S8)与为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应,某温度下,若S8完全分解成气态S2.在恒温密闭容器中,S2与物质的量比为2:1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时,的转化率为
②当以下数值不变时,能说明该反应达到平衡的是
a.气体密度 b.气体总压 c.与S2体积比 d.CS2的体积分数
③一定条件下,CH4与S2反应中的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化由线如下图所示,工业上通常采用在600~650℃的条件下进行此反应,不采用低于600℃的原因是
①酸性条件下Cr(Ⅵ)具有很强的氧化能力,将还原为Cr3+的离子方程式为
②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如下图所示。当pH<2时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因是
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【推荐3】Ⅰ.甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
(1)101 kPa时,1 mol CH3OH液体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量726.51 kJ,则表示甲醇燃烧的热化学方程式为_______________________________ 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是:
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H1=+49.0 kJ·mol-1 ②CH3OH(g)+O2(g)= CO2(g)+2H2(g) △H2
已知H2(g)+O2(g)===H2O(g) △H = —241.8kJ·mol-1,则反应②的△H2=_____________ 。
(3)工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),现在实验室模拟该反应并进行分析。下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线如右图。
①该反应的焓变ΔH______ 0(填“>”、“<”或“=”)。
②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______ K2(填“>”、“<”或“=”)。
(4)H2 和CO合成甲醇反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应是放热反应)。在恒温,体积为2L的密闭容器中分别充入1.2mol CO和1mol H2,10min后达到平衡,测得含有0.4mol CH3OH(g)。则达到平衡时CO的浓度为_______ ;10min内用H2表示的化学反应速率为_______ ;若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的转化率,可采取的措施有________________ (填一种合理的措施)。
(5) 二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为: CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H 。
①该反应的平衡常数表达式为K=___________ 。
②在恒容密闭容器中使CO2和H2(物质的量之比为1∶3)发生上述反应,反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如下图所示,则△H_________ 0(填“大于”或“小于”)
(1)101 kPa时,1 mol CH3OH液体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量726.51 kJ,则表示甲醇燃烧的热化学方程式为
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是:
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H1=+49.0 kJ·mol-1 ②CH3OH(g)+O2(g)= CO2(g)+2H2(g) △H2
已知H2(g)+O2(g)===H2O(g) △H = —241.8kJ·mol-1,则反应②的△H2=
(3)工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),现在实验室模拟该反应并进行分析。下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线如右图。
①该反应的焓变ΔH
②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
(4)H2 和CO合成甲醇反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应是放热反应)。在恒温,体积为2L的密闭容器中分别充入1.2mol CO和1mol H2,10min后达到平衡,测得含有0.4mol CH3OH(g)。则达到平衡时CO的浓度为
(5) 二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为: CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H 。
①该反应的平衡常数表达式为K=
②在恒容密闭容器中使CO2和H2(物质的量之比为1∶3)发生上述反应,反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如下图所示,则△H
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【推荐1】甲烷是一种重要的化工原料,研究其相关反应并合理利用具有重要意义。
(1)化学链燃烧是一种新型的燃烧技术,该技术可将甲烷转化反应借助于载氧体完成,下图是表面逐步脱氢反应的势能图(TS表示过渡态)。①最稳定的中间体是___________ 。
②决速步骤需要克服的相对能量为___________ 。
(2)沼气的主要成分为,为祛除沼气中的杂质气体,可用热分解法实现。该过程涉及的主要反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
保持压强100kPa不变,按投料比进行反应,不同温度下反应相同时间后,、与体积分数随温度的变化如图所示:①的反应热___________ 。
②曲线Y代表的是___________ ,平衡体积分数随温度的变化,发生该变化的原因是___________ 。
(3)固体氧化物燃料电池SOFC可在600℃~800℃工作,工作原理如图a所示,1mol与不同量的在800℃的反应平衡气体产物如图b所示。①含量在0~0.2mol范围时,主要发生的反应的化学方程式为___________ 。
②CO在___________ (填“正极”或“负极”)上生成,其电极反应式为___________ 。
(1)化学链燃烧是一种新型的燃烧技术,该技术可将甲烷转化反应借助于载氧体完成,下图是表面逐步脱氢反应的势能图(TS表示过渡态)。①最稳定的中间体是
②决速步骤需要克服的相对能量为
(2)沼气的主要成分为,为祛除沼气中的杂质气体,可用热分解法实现。该过程涉及的主要反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
保持压强100kPa不变,按投料比进行反应,不同温度下反应相同时间后,、与体积分数随温度的变化如图所示:①的反应热
②曲线Y代表的是
(3)固体氧化物燃料电池SOFC可在600℃~800℃工作,工作原理如图a所示,1mol与不同量的在800℃的反应平衡气体产物如图b所示。①含量在0~0.2mol范围时,主要发生的反应的化学方程式为
②CO在
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【推荐2】环境保护、绿色能源的使用是当今社会的热点问题
(1)对烟道气中的进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法:一定条件下,由和CO反应生成S和的能量变化如图所示,每生成64g S(s),该反应___________ (填“放出”或“吸收”)的热量为___________ kJ。(2)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅰ的热化学方程式为___________ 。
(3)为消除汽车尾气中含有NO、、CO等气体,可采取:NO和CO在催化转换器中发生如下反应: ;
已知: ;CO的燃烧热为;
与CO发生反应的热化学方程式:___________ (用、、表示)。
(4)工业上接触法生产硫酸的主要反应之一是:在一定的温度、压强和钒催化剂存在的条件下,被空气中的氧化为。是钒催化剂的活性成分,在对反应Ⅰ的催化循环过程中,经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段,反应Ⅱ为决速步,如下图所示:
①根据气体分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据,计算反应Ⅰ的___________ kJ/mol。
②反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中正反应活化能最小的是___________ 。
(1)对烟道气中的进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法:一定条件下,由和CO反应生成S和的能量变化如图所示,每生成64g S(s),该反应
反应Ⅲ:
反应Ⅰ的热化学方程式为
(3)为消除汽车尾气中含有NO、、CO等气体,可采取:NO和CO在催化转换器中发生如下反应: ;
已知: ;CO的燃烧热为;
与CO发生反应的热化学方程式:
(4)工业上接触法生产硫酸的主要反应之一是:在一定的温度、压强和钒催化剂存在的条件下,被空气中的氧化为。是钒催化剂的活性成分,在对反应Ⅰ的催化循环过程中,经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段,反应Ⅱ为决速步,如下图所示:
化学键 | |||
能量/kJ | a | b | c |
②反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中正反应活化能最小的是
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【推荐3】是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。
(1)水煤气变换[]是工业上获取、的途径之一。我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用●标注。
可知水煤气变换的________ 0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)________ ,写出该步骤的化学方程式____________________ 。
(2)水煤气变换获取的、,经催化反应能合成二甲醚,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。
其中:的选择性
①温度高于300℃,平衡转化率随温度升高而上升的原因是____________________ 。
②220℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有____________________ 。
(3)用二氧化碳催化加氢还可用来合成低碳烯烃。反应开始时在0.1MPa条件下,以的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生反应:,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量百分数如图所示。
在120℃达到平衡时,二氧化碳的转化率为________ ;若氢气和二氧化碳的物质的量之比为进行投料,温度控制为120℃,相应平衡体系中乙烯的产率为x,在图中绘制x随n()变化的示意图(标出曲线的起点坐标)。____________
(4)采用高温熔融混合碳酸盐作为电解质,吸收并电解制得无定型碳,是二氧化碳的资源化利用的一种新途径。此法的阴极电极反应式为____________________ 。
(1)水煤气变换[]是工业上获取、的途径之一。我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用●标注。
可知水煤气变换的
(2)水煤气变换获取的、,经催化反应能合成二甲醚,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。
其中:的选择性
①温度高于300℃,平衡转化率随温度升高而上升的原因是
②220℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有
(3)用二氧化碳催化加氢还可用来合成低碳烯烃。反应开始时在0.1MPa条件下,以的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生反应:,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量百分数如图所示。
在120℃达到平衡时,二氧化碳的转化率为
(4)采用高温熔融混合碳酸盐作为电解质,吸收并电解制得无定型碳,是二氧化碳的资源化利用的一种新途径。此法的阴极电极反应式为
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【推荐1】乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺,该过程中可能发生下列反应:
I.水蒸气重整:
Ⅱ.热裂解:
Ⅲ.脱羧基:
Ⅳ.水煤气变换:
回答下列问题:
(1)反应I的___________ ,该反应在___________ 中(填“高温”“低温”或“任意温度”)下具有自发性。
(2)若反应I在恒温恒容的密闭容器中发生,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填字母)。
(3)已知:水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值。下图是水碳比(S/C)分别为2和4时,反应温度对(g)平衡产率影响的示意图:①表示水碳比(S/C)=4的曲线是___________ (填“a”或“b”),该水碳比下制氢的最佳温度是___________ 。
②水碳比(S/C)=2时,(g)平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小。(g)平衡产率逐渐减小的原因可能是___________ 。
(4)一定温度下,若按水碳比(S/C)=0向1L恒容密闭容器中充入2mol (g),达到平衡状态时(g)的物质的量为0.4mol,容器内的压强为初始时的1.4倍。
①体系中的物质的量为___________ 。
②反应Ⅱ的化学平衡常数K=___________ 。
I.水蒸气重整:
Ⅱ.热裂解:
Ⅲ.脱羧基:
Ⅳ.水煤气变换:
回答下列问题:
(1)反应I的
(2)若反应I在恒温恒容的密闭容器中发生,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.容器内的压强不再变化 |
B. |
C.容器内气体的质量不再变化 |
D.单位时间内,每断裂4mol O-H键的同时断裂4mol H-H键 |
(3)已知:水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值。下图是水碳比(S/C)分别为2和4时,反应温度对(g)平衡产率影响的示意图:①表示水碳比(S/C)=4的曲线是
②水碳比(S/C)=2时,(g)平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小。(g)平衡产率逐渐减小的原因可能是
(4)一定温度下,若按水碳比(S/C)=0向1L恒容密闭容器中充入2mol (g),达到平衡状态时(g)的物质的量为0.4mol,容器内的压强为初始时的1.4倍。
①体系中的物质的量为
②反应Ⅱ的化学平衡常数K=
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【推荐2】乙烯是合成多种塑料的单体,我国科学家开发的特殊催化剂还原制备,有利于实现“双碳”目标。
反应原理:
主反应:
副反应:
(1)已知:、的燃烧热()分别是、。
。
______ 。
(2)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,若只发生主反应,下列情况不能说明主反应达到平衡的是______ (填标号)。
A.混合气体密度保持不变B.混合气体总压强保持不变
C.乙烯体积分数保持不变D.气体平均摩尔质量保持不变
达到平衡后能提高平衡转化率的措施是______ (任填一条)。
(3)在、、三种不同催化剂作用下(其他条件相同)只发生主反应,测得乙烯的净速率()与温度关系如图1所示。
催化效率最高的是______ (填“”、“”或“”),A点的正反应速率______ (填“大于”、“小于”或“等于”)逆反应速率。
(4)一定温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中充入和,同时发生了主反应和副反应,达到平衡时的转化率为45%,的选择性为80%,则该温度下,副反应的平衡常数______ (结果保留2位小数)。
提示:的选择性
(5)常盖下,HCOOH的电离常数,将的NaOH溶液和的HCOOH溶液等体积混合,得到混合溶液的pH______ (填“>”“<”或“=”)7。
(6)以光伏电池为能源,采用电催化还原制备乙烯,装置如图2所示,该装置阴极上的电极反应式为______ 。
反应原理:
主反应:
副反应:
(1)已知:、的燃烧热()分别是、。
。
(2)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,若只发生主反应,下列情况不能说明主反应达到平衡的是
A.混合气体密度保持不变B.混合气体总压强保持不变
C.乙烯体积分数保持不变D.气体平均摩尔质量保持不变
达到平衡后能提高平衡转化率的措施是
(3)在、、三种不同催化剂作用下(其他条件相同)只发生主反应,测得乙烯的净速率()与温度关系如图1所示。
催化效率最高的是
(4)一定温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中充入和,同时发生了主反应和副反应,达到平衡时的转化率为45%,的选择性为80%,则该温度下,副反应的平衡常数
提示:的选择性
(5)常盖下,HCOOH的电离常数,将的NaOH溶液和的HCOOH溶液等体积混合,得到混合溶液的pH
(6)以光伏电池为能源,采用电催化还原制备乙烯,装置如图2所示,该装置阴极上的电极反应式为
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【推荐3】随着我国“碳达峰”、“碳中和”目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
Ⅰ.以和为原料合成尿素: 。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是_______(填标号)。
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如图甲所示。
第一步:
第二步:
反应速率较快的是反应_______ (填“第一步”或“第二步”)。
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为0.2mol的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示:
①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是_______ (填标号)。
A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率: D.同时断裂2mol C—H和1mol H—H
②由图乙可知,压强_______ (填“>”“<”或“=”)。
③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X点对应温度下的_______ (用含的代数式表示)。
Ⅲ.电化学法还原二氧化碳制乙烯。
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图丙所示:
(4)阴极电极反应为_______ ;该装置中使用的是_______ (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
Ⅰ.以和为原料合成尿素: 。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是_______(填标号)。
A.高温低压 | B.低温高压 | C.高温高压 | D.低温低压 |
第一步:
第二步:
反应速率较快的是反应
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为0.2mol的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示:
①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率: D.同时断裂2mol C—H和1mol H—H
②由图乙可知,压强
③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X点对应温度下的
Ⅲ.电化学法还原二氧化碳制乙烯。
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图丙所示:
(4)阴极电极反应为
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】I.甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法,制备过程涉及的主要反应如下:
反应I:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) ΔH1=+85.2kJ/mol
反应II:CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g) ΔH2
反应III:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH3=—483.6kJ/mol
(1)计算反应Ⅱ的反应热ΔH2=__________________ 。
(2)肌肉中的肌红蛋白(Mb)可与O2结合生成MbO2:Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq),其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数,即υ正=k正·c(Mb)·P(O2),υ逆=k逆·c(MbO2)。37℃时测得肌红蛋白的结合度(α)与P(O2)的关系如下表[结合度(α)指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比]:
①计算37℃、P(O2)为2.00kPa时,上述反应的平衡常数K=_______ 。
②导出平衡时肌红蛋白与O2的结合度(α)与O2的压强[P(O2)]之间的关系式α=_______ (用含有k正、k逆的式子表示)。
II.CO2既是温室气体,也是重要的化工原料,以CO2为原料可合成多种有机物。
(3)CO2用于生产乙烯,已知:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g) + 4H2O(g) ΔH=QkJ/mol。一定条件下, 按不同的投料比X[X=]向某容积可变的恒压密闭容器中充入CO2、H2,测得不同投料比时CO2的转化率与温度的关系如图所示。
①X1______ X2(填“>”或“<”,后同),Q______ 0。
②图中A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为______ 。
(4)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3和NaHCO3。
①已知25℃时0.1mol / L的NaHCO3溶液的pH=8.3,试通过计算确定溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_____ [已知:常温下H2CO3的电离常数Ka1= 4.4×10−7、Ka2 = 5×10−11 ]。
②欲用5LNa2CO3溶液将23.3gBaSO4固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为____ 。
[已知:常温下Ksp(BaSO4)=1×10−7、Ksp(BaCO3)=2.5×10−6 ]。(忽略溶液体积的变化)
反应I:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) ΔH1=+85.2kJ/mol
反应II:CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g) ΔH2
反应III:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH3=—483.6kJ/mol
(1)计算反应Ⅱ的反应热ΔH2=
(2)肌肉中的肌红蛋白(Mb)可与O2结合生成MbO2:Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq),其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数,即υ正=k正·c(Mb)·P(O2),υ逆=k逆·c(MbO2)。37℃时测得肌红蛋白的结合度(α)与P(O2)的关系如下表[结合度(α)指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比]:
①计算37℃、P(O2)为2.00kPa时,上述反应的平衡常数K=
P(O2) | 0.50 | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | 6.00 |
α(MbO2%) | 50.0 | 67.0 | 80.0 | 85.0 | 88.0 | 90.3 | 91.0 |
②导出平衡时肌红蛋白与O2的结合度(α)与O2的压强[P(O2)]之间的关系式α=
II.CO2既是温室气体,也是重要的化工原料,以CO2为原料可合成多种有机物。
(3)CO2用于生产乙烯,已知:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g) + 4H2O(g) ΔH=QkJ/mol。一定条件下, 按不同的投料比X[X=]向某容积可变的恒压密闭容器中充入CO2、H2,测得不同投料比时CO2的转化率与温度的关系如图所示。
①X1
②图中A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为
(4)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3和NaHCO3。
①已知25℃时0.1mol / L的NaHCO3溶液的pH=8.3,试通过计算确定溶液中各离子浓度由大到小的顺序为
②欲用5LNa2CO3溶液将23.3gBaSO4固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
[已知:常温下Ksp(BaSO4)=1×10−7、Ksp(BaCO3)=2.5×10−6 ]。(忽略溶液体积的变化)
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(0.4)
【推荐2】杭州亚运会开幕式首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料,实现循环内的零排放。甲醇的制备方法有一氧化碳催化加氢法、甲烷催化氧化法、二氧化碳加氢法等。回答下列问题:
I.一氧化碳催化加氢法:
(1)经测定不同温度下反应的化学平衡常数如下表:
①该反应在___________ (填“高温”或“低温”)条件下易自发进行。
②250℃,某时刻,此时___________ (填“>”、“<”或“=”)。
(2)一定温度下,向盛有催化剂的恒容密闭容器中按初始进料比投入反应物,下列能够说明该反应一定达到平衡状态的是___________(填选项字母)。
II.甲烷催化氧化法
主反应:
副反应:
(3)科学家将和(是活性催化剂)按一定体积比在催化剂表面合成甲醇,部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,代表过渡态)。写出决速步骤反应的化学方程式:___________ 。
(4)向某刚性容器中按体积比为充入和,在下反应达到平衡时,的选择性[的选择性]为的转化率为,则此温度下副反应化学平衡常数___________ (已知:是用物质的量分数代替平衡浓度表示的化学平衡常数)。
III.二氧化碳加氢法
主反应:
副反应:
(5)向恒容密闭容器中按初始进料比投入反应物。在不同温度下达到平衡,体系中的选择性和的平衡转化率与温度的关系如图所示。已知:的选择性。
①图中表示的选择性变化趋势的曲线是___________ (填“a”或“b”)。
②的转化率在270℃后随温度的升高而增大的原因是___________ 。
I.一氧化碳催化加氢法:
(1)经测定不同温度下反应的化学平衡常数如下表:
温度/℃ | 250 | 300 | 350 |
2.04 | 0.27 | 0.012 |
②250℃,某时刻,此时
(2)一定温度下,向盛有催化剂的恒容密闭容器中按初始进料比投入反应物,下列能够说明该反应一定达到平衡状态的是___________(填选项字母)。
A. | B.的体积分数不再变化 |
C.容器内气体的压强不再变化 | D.混合气体的平均密度不再变化 |
II.甲烷催化氧化法
主反应:
副反应:
(3)科学家将和(是活性催化剂)按一定体积比在催化剂表面合成甲醇,部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,代表过渡态)。写出决速步骤反应的化学方程式:
(4)向某刚性容器中按体积比为充入和,在下反应达到平衡时,的选择性[的选择性]为的转化率为,则此温度下副反应化学平衡常数
III.二氧化碳加氢法
主反应:
副反应:
(5)向恒容密闭容器中按初始进料比投入反应物。在不同温度下达到平衡,体系中的选择性和的平衡转化率与温度的关系如图所示。已知:的选择性。
①图中表示的选择性变化趋势的曲线是
②的转化率在270℃后随温度的升高而增大的原因是
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(0.4)
【推荐3】温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。
I.CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体,其工艺过程中涉及如下反应:
反应①CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH1
反应②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
反应③CH4(g)+O2(g)⇌CO(g)+2H2(g) ΔH3=-35.6kJ·mol-1
(1)一定条件下,向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2,测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。
①图中a和b分别代表产物_______ 和________ ,当温度高于900K,H2O的含量随温度升高而下降的主要原因是________ 。
②1100K时,CH4与CO2的转化率分别为95%和90%,反应①的平衡常数K=____ (写出计算式)。
II.Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注),含碳产物中CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图2所示。
(2)下列对CO2甲烷化反应体系的说法合理的有________ 。
A.含碳副产物的产率均低于CH4
B.存在反应CO2+4H2⇌CH4+2H2O
C.存在副反应CO2+H2⇌CO+H2O
D.CO2转化为CH4的过程中发生了能量转化
E.温度高于260℃后,升高温度,甲烷产率几乎不变
(3)CO2甲烷化的过程中,保持CO2与H2的体积比为1:4,反应气的总流量控制在40mL·min-1,320℃时测得CO2转化率为80%,则CO2反应速率为___________ mL·min-1。
I.CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体,其工艺过程中涉及如下反应:
反应①CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH1
反应②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
反应③CH4(g)+O2(g)⇌CO(g)+2H2(g) ΔH3=-35.6kJ·mol-1
(1)一定条件下,向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2,测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。
①图中a和b分别代表产物
②1100K时,CH4与CO2的转化率分别为95%和90%,反应①的平衡常数K=
II.Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注),含碳产物中CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图2所示。
(2)下列对CO2甲烷化反应体系的说法合理的有
A.含碳副产物的产率均低于CH4
B.存在反应CO2+4H2⇌CH4+2H2O
C.存在副反应CO2+H2⇌CO+H2O
D.CO2转化为CH4的过程中发生了能量转化
E.温度高于260℃后,升高温度,甲烷产率几乎不变
(3)CO2甲烷化的过程中,保持CO2与H2的体积比为1:4,反应气的总流量控制在40mL·min-1,320℃时测得CO2转化率为80%,则CO2反应速率为
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