丙烯腈( )是一种重要的化工原料,广泛应用在合成纤维、合成橡胶及合成树脂等工业生产中。以3-羟基丙酸乙酯()为原料合成丙烯腈,主要反应过程如下:
反应I: >0
反应II:+NH3(g) (g)+H2O(g)+ >0
(1)已知部分化学键键能如下表所示:
据此计算ΔH1=___________ ;此反应自发进行的条件是___________ (填“高温易自发”“低温易自发”或“任何温度都能自发”)。
(2)在盛有催化剂、压强为200kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入和发生反应,通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①随着温度的升高, (g)的平衡物质的量分数先增大后减小的原因为___________ 。
②N点对应反应II的平衡常数___________ (x代表物质的量分数)。
③科学家通过DFT计算得出反应II的反应历程有两步,其中第一步反应的化学方程式为:+NH3(g) + ,则第二步反应的化学方程式为___________ ;实验过程中未检测到 的原因可能___________ 。
④实际生产中若充入一定量N2(不参与反应),可提高丙烯腈的平衡产率,原因为___________ 。
反应I: >0
反应II:+NH3(g) (g)+H2O(g)+ >0
(1)已知部分化学键键能如下表所示:
化学键 | C﹣O | C﹣C | C=C | C﹣H | O﹣H | C=O |
键能(kJ•mol ﹣1) | 351 | 348 | 615 | 413 | 463 | 745 |
据此计算ΔH1=
(2)在盛有催化剂、压强为200kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入和发生反应,通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①随着温度的升高, (g)的平衡物质的量分数先增大后减小的原因为
②N点对应反应II的平衡常数
③科学家通过DFT计算得出反应II的反应历程有两步,其中第一步反应的化学方程式为:+NH3(g) + ,则第二步反应的化学方程式为
④实际生产中若充入一定量N2(不参与反应),可提高丙烯腈的平衡产率,原因为
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更新时间:2022-06-01 17:39:35
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【推荐1】纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如下:
回答下列问题:
(1)已知中碳氢键和碳碳键的键能分别为和,H—H键能为。估算的___________ 。
(2)图示历程包含___________ 个基元反应,其中速率最慢的是第___________ 个。
(3)下列关于的说法正确的是___________
(4)纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为___________ 、___________ 。
(5)1200K时,假定体系内只有反应发生,反应过程中压强恒定为(即的初始压强),平衡转化率为,该反应的平衡常数为___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数)。
(6)及反应的(为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下,(R为理想气体常数,为截距)。图中两条线几乎平行,从结构的角度分析其原因是___________ 。
(7)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成的反应速率的是________ (填标号)。
a.升高温度 b.增大压强 c.加入催化剂
回答下列问题:
(1)已知中碳氢键和碳碳键的键能分别为和,H—H键能为。估算的
(2)图示历程包含
(3)下列关于的说法正确的是___________
A.能使酸性高锰酸钾溶液褪色 | B.一溴代物有2种 |
C.室温常压下为气体 | D.燃烧时有大量黑烟 |
(5)1200K时,假定体系内只有反应发生,反应过程中压强恒定为(即的初始压强),平衡转化率为,该反应的平衡常数为
(6)及反应的(为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下,(R为理想气体常数,为截距)。图中两条线几乎平行,从结构的角度分析其原因是
(7)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成的反应速率的是
a.升高温度 b.增大压强 c.加入催化剂
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【推荐2】I.氨基甲酸铵(H2NCOONH4)为尿素生产过程的中间产物,易分解。某小组对氨基甲酸铵的分解实验进行探究。回答下列问题:
(1)H2NCOONH4分解生成NH3与CO2气体的热化学方程式:H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g) ΔH=+159.5kJ/mol,恒容条件下,实验测得数据如下表所示:
①恒温恒容时,下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是___________ (填标号)。
A.容器内总压强不再改变 B.2v正(NH3)=v逆(CO2)
C.c2(NH3)∙c(CO2)的值不再改变 D.NH3的体积分数不再改变
②某温度下,该反应平衡时容器内总压强为p,写出该反应的压强平衡常数的计算式Kp=_______ (用平衡分压代替平衡浓度。分压=总压×物质的量分数)。
③随着温度升高,Kp逐渐_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。其主要原因是________ 。
④某温度下,达到平衡后,欲增加NH3的平衡浓度。可采取的措施有_______ (填标号)。
A.加H2NCOONH4 B.加催化剂 C.减小体积增大压强 D.移走CO2
(2)已知:RInKp=+C(C为常数)。
根据上表实验数据得到图象,则该反应的反应热ΔH=___________ kJ·mol-1。
II.内烯是重要的工业品。可用于制取卤代烃、内醇及塑料等。工业中以丙烷催化脱氢来制取丙烯:
主反应:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH1
副反应:C3H8(g) CH4(g)+C2H4(g) ΔH2=+8130kJ·mol-1
已知部分化学键的键能如下表:
(3)△H1=___________ 。
(4)不同温度下,丙烷以相同的流速经过装有催化剂的管道。测得丙烷转化率。丙烯选择性和温度的关系如图1所示。下列有关丙烷催化脱氢反应说法正确的是___________。
(5)某T℃时,在l0L密闭反应器中加入1mol丙烷进行催化脱氢实验,测得C3H6和C2H4的产率随时间的变化关系。如图2所示。
①t1前,相同时间内,C2H4的产率高于C3H6的原因是___________ 。
②T℃时,主反应的平衡常数K=___________ 。(保留2位有效数字)
(1)H2NCOONH4分解生成NH3与CO2气体的热化学方程式:H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g) ΔH=+159.5kJ/mol,恒容条件下,实验测得数据如下表所示:
T/K | 293 | 298 | 303 | 308 | 313 |
p/kPa | 8.60 | 11.40 | 16.24 | 20.86 | 30.66 |
①恒温恒容时,下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是
A.容器内总压强不再改变 B.2v正(NH3)=v逆(CO2)
C.c2(NH3)∙c(CO2)的值不再改变 D.NH3的体积分数不再改变
②某温度下,该反应平衡时容器内总压强为p,写出该反应的压强平衡常数的计算式Kp=
③随着温度升高,Kp逐渐
④某温度下,达到平衡后,欲增加NH3的平衡浓度。可采取的措施有
A.加H2NCOONH4 B.加催化剂 C.减小体积增大压强 D.移走CO2
(2)已知:RInKp=+C(C为常数)。
根据上表实验数据得到图象,则该反应的反应热ΔH=
II.内烯是重要的工业品。可用于制取卤代烃、内醇及塑料等。工业中以丙烷催化脱氢来制取丙烯:
主反应:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH1
副反应:C3H8(g) CH4(g)+C2H4(g) ΔH2=+8130kJ·mol-1
已知部分化学键的键能如下表:
共价键 | C-C | C=C | C-H | H-H |
键能(kJ·mol-1) | 348 | 615 | 413 | 436 |
(4)不同温度下,丙烷以相同的流速经过装有催化剂的管道。测得丙烷转化率。丙烯选择性和温度的关系如图1所示。下列有关丙烷催化脱氢反应说法正确的是___________。
A.主、副反应的ΔS相等 |
B.温度升高,丙烯的产率增大 |
C.单位时间内生成1molH-H键,同时消耗lmolC=C键,反应未达到平衡 |
D.高于600°C,温度升高,主、副反应平衡逆移,导致丙烷转化率下降 |
①t1前,相同时间内,C2H4的产率高于C3H6的原因是
②T℃时,主反应的平衡常数K=
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【推荐3】近年全国各地雾霾严重,为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量。研究并有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物等污染物是一项重要而艰巨的工作。
I.氮氧化物的研究
(1)一定条件下,将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列状态能说明该反应达到化学平衡的是_______
A.混合气体的密度保持不变B.NO的转化率保持不变
C.NO和O2的物质的量之比保持不变D.O2的消耗速率和NO2的消耗速率相等
(2)已知反应:2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH<0,在不同条件时N2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图象可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是______ (填字母序号)。
A.压强B.温度C.催化剂
根据如图中的能量变化数据,计算反应:
2NO(g)N2(g)+O2(g)的ΔH=__________
II.碳氧化物的研究
(3)CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,现在体积为1L的恒容密闭容器(如图甲)中通入1molCO和2molH2,测定不同时间、不同温度(T)下容器中CO的物质的量,如下表:
请回答:
①T1_____ T2(填“>”或“<”或“=”),理由是____________________ 。已知T2℃时,第20min时容器内压强不再改变,此时H2的转化率为_________ ,该温度下的化学平衡常数为________ 。
②若将1molCO和2molH2通入原体积为1L的恒压密闭容器(如图乙)中,在T2℃下达到平衡,此时反应的平衡常数为_________ ;若再向容器中通入l mol CH3OH(g),重新达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量_________ (填“变大”或“变小”或“不变”)。
③以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池。以此电池作电源,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程(装置如图所示)。其中物质b是________ ,阳极电极反应为________ 。
I.氮氧化物的研究
(1)一定条件下,将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列状态能说明该反应达到化学平衡的是
A.混合气体的密度保持不变B.NO的转化率保持不变
C.NO和O2的物质的量之比保持不变D.O2的消耗速率和NO2的消耗速率相等
(2)已知反应:2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH<0,在不同条件时N2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图象可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是
A.压强B.温度C.催化剂
根据如图中的能量变化数据,计算反应:
2NO(g)N2(g)+O2(g)的ΔH=
II.碳氧化物的研究
(3)CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,现在体积为1L的恒容密闭容器(如图甲)中通入1molCO和2molH2,测定不同时间、不同温度(T)下容器中CO的物质的量,如下表:
0 min | 10 min | 20 min | 30 min | 40 min | |
T1 | 1 mol | 0.8 mol | 0.62 mol | 0.4 mol | 0.4 mol |
T2 | 1 mol | 0.7 mol | 0.5 mol | a | a |
请回答:
①T1
②若将1molCO和2molH2通入原体积为1L的恒压密闭容器(如图乙)中,在T2℃下达到平衡,此时反应的平衡常数为
③以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池。以此电池作电源,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程(装置如图所示)。其中物质b是
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【推荐1】元素铬在溶液中主要以蓝紫色、绿色、橙红色、黄色等形式存在,为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:
(1)与的化学性质相似,在溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可察到的现象是______________________________________________ .
(2)和在溶液中可相互转化室温下,初始浓度为的溶液中随的变化如图所示.
用离子方程式表示溶液中的转化反应______________________________ .
由图可知,溶液酸性增大,的平衡转化率__________________ 填“增大“减 小”或“不变”根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为 _______________ .
升高温度,溶液中的平衡转化率减小,则该反应的______ 填“大于”“小于”或“等于”.
(3)在化学分析中采用为指示剂,以标准溶液滴定溶液中的,利用与生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点当溶液中恰好完全沉淀浓度等于时,溶液中为______ ,此时溶液中等于 ______ 已知、AgCl的分别为和
(4)价铬的化合物毒性较大,常用将废液中的还原成,反应的离子方程式为_________________________________________________ .
(1)与的化学性质相似,在溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可察到的现象是
(2)和在溶液中可相互转化室温下,初始浓度为的溶液中随的变化如图所示.
用离子方程式表示溶液中的转化反应
由图可知,溶液酸性增大,的平衡转化率
升高温度,溶液中的平衡转化率减小,则该反应的
(3)在化学分析中采用为指示剂,以标准溶液滴定溶液中的,利用与生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点当溶液中恰好完全沉淀浓度等于时,溶液中为
(4)价铬的化合物毒性较大,常用将废液中的还原成,反应的离子方程式为
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【推荐2】气态含氮化合物是把双刃剑,既是固氮的主要途径,也是大气污染物。气态含氮化合物及相关反应是新型科研热点。回答下列问题:
(1)对于反应,R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步快速平衡
第二步慢反应
第三步协反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是______(填标号)。
(2)汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO,汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的和在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体:。若在恒容的密闭容器中,充入1molCO和1molNO,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是______。
(3)与之间存在反应。在一定条件下,该反应、的消耗速率与自身压强间存在关系,,其中、是与反应温度有关的常数。相应的速率、压强关系如图1所示,一定温度下,、与平衡常数的关系是______ ,在图上标出的点中,能表示反应达到平衡状态的点为______ (填字母代号)。
(4)日本政府于2023年8月24日下午一点启动福岛核污染废水排海,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料。核废料中+6价的铀可以通过电化学还原法处理,还原为的电化学装置如图所示:
i.阴极发生的反应为:
ii.阴极区溶液中发生反应:、
①阴极上发生的副反应为:__________________ 。
②阴极区溶液中加入的目的是__________________ 。
③电还原处理+6价的铀转移1,阴极区减少______ mol。
(1)对于反应,R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步快速平衡
第二步慢反应
第三步协反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是______(填标号)。
A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应) |
B.反应的中间产物只有 |
C.第二步中与的碰撞仅部分有效 |
D.第三步反应活化能较高 |
(2)汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO,汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的和在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体:。若在恒容的密闭容器中,充入1molCO和1molNO,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是______。
A.CO和NO的物质的量之比不变 |
B.混合气体的密度保持不变 |
C.混合气体的压强保持不变 |
D. |
(3)与之间存在反应。在一定条件下,该反应、的消耗速率与自身压强间存在关系,,其中、是与反应温度有关的常数。相应的速率、压强关系如图1所示,一定温度下,、与平衡常数的关系是
(4)日本政府于2023年8月24日下午一点启动福岛核污染废水排海,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料。核废料中+6价的铀可以通过电化学还原法处理,还原为的电化学装置如图所示:
i.阴极发生的反应为:
ii.阴极区溶液中发生反应:、
①阴极上发生的副反应为:
②阴极区溶液中加入的目的是
③电还原处理+6价的铀转移1,阴极区减少
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【推荐3】研究发现很熟悉的反应H2(g)+I2(g)=2HI(g) ΔH=-15kJ/mol,反应机理如下:
反应i:I2(g)=2I(g) ΔH1
反应ii:H2(g)+2I(g)=2HI(g) ΔH2
其能量与反应过程的关系如图所示:
已知:对于基元反应aA+bB=cC+dD,其速率方程为v正=kca(A)· cb(B)
结合图回答下列问题:
(1)ΔH1___ 0(填“>”或“<”)。
(2)反应i逆反应的活化能为___ kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。
(3)决定总反应速率快慢的是___ (填“反应i”或“反应ii”)
(4)各步反应速率方程如表,其中k1、k2、k3、k4分别为v1正、v1逆、v2正、v2逆的速率常数,且仅与温度有关。
①表中v2正=___ 。
②实验测得总反应速率v=kc(I2)c(H2),则k=___ (用仅含k1,k2,k3的代数式表达)。
(5)将等物质的量的I2和H2置于预先抽真空的特制1L密闭容器中,加热到1500K,起始总压强为400kPa;平衡后,总压强为450kPa。体系中存在如下反应关系:
I2(g)2I(g) Kp1=100kPa
I2(g)+H2(g)2HI(g) Kp2
1500K平衡体系中I(g)的分压为___ kPa、Kp2=___ (保留到小数点后2位)。
反应i:I2(g)=2I(g) ΔH1
反应ii:H2(g)+2I(g)=2HI(g) ΔH2
其能量与反应过程的关系如图所示:
已知:对于基元反应aA+bB=cC+dD,其速率方程为v正=kca(A)· cb(B)
结合图回答下列问题:
(1)ΔH1
(2)反应i逆反应的活化能为
(3)决定总反应速率快慢的是
(4)各步反应速率方程如表,其中k1、k2、k3、k4分别为v1正、v1逆、v2正、v2逆的速率常数,且仅与温度有关。
反应i | 反应ii | ||
v1正=k1c(I2) | v1逆=k2c2(I) | v2正 | v2逆=k4c2(HI) |
②实验测得总反应速率v=kc(I2)c(H2),则k=
(5)将等物质的量的I2和H2置于预先抽真空的特制1L密闭容器中,加热到1500K,起始总压强为400kPa;平衡后,总压强为450kPa。体系中存在如下反应关系:
I2(g)2I(g) Kp1=100kPa
I2(g)+H2(g)2HI(g) Kp2
1500K平衡体系中I(g)的分压为
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【推荐1】气态含氮化合物及相关反应是新型科研热点。
Ⅰ.工业上主要采用氨催化氧化法生产NO:
主反应:
副反应:
(1)王金兰课题组提出合成氨的“表面氢化机理“如图,在较低的电压下实现氮气还原合成氨。“=中间体”是氮气还原合成氨的决速步,“中间体”为_______ (写结构式)。
(2)已知 ,则_______ 。
(3)制备NO时,在某种氨的初始含量下,温度升高一段时间后,体系中减小,可能的原因是_______ 。
Ⅱ.已知工业上常利用NO和反应来制备有机合成中的重要试剂亚硝酰氯,化学方程式为 。
(4)保持恒温恒容条件,将物质的量之和为的NO和以不同的氮氯比进行反应,平衡时某反应物的转化率和氮氯比及不同温度的关系如图所示:
①图中、的关系为_______ (填“小于”大于”或“等于”)。
①体系初始压强为,则A点的平衡常数_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
Ⅲ.是空气污染物之一,用焦炭还原的反应为: 。T℃时,向容积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和,经,测得各容器中的转化率与容器容积的关系如图所示。
(5)①提高平衡转化率可采取的措施是_______ (答出一种即可)。
②a点对应的容器,内_______ (用含字母的代数式表示)。
③a、b、c三点中,未达平衡状态的有_______ 。
Ⅰ.工业上主要采用氨催化氧化法生产NO:
主反应:
副反应:
(1)王金兰课题组提出合成氨的“表面氢化机理“如图,在较低的电压下实现氮气还原合成氨。“=中间体”是氮气还原合成氨的决速步,“中间体”为
(2)已知 ,则
(3)制备NO时,在某种氨的初始含量下,温度升高一段时间后,体系中减小,可能的原因是
Ⅱ.已知工业上常利用NO和反应来制备有机合成中的重要试剂亚硝酰氯,化学方程式为 。
(4)保持恒温恒容条件,将物质的量之和为的NO和以不同的氮氯比进行反应,平衡时某反应物的转化率和氮氯比及不同温度的关系如图所示:
①图中、的关系为
①体系初始压强为,则A点的平衡常数
Ⅲ.是空气污染物之一,用焦炭还原的反应为: 。T℃时,向容积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和,经,测得各容器中的转化率与容器容积的关系如图所示。
(5)①提高平衡转化率可采取的措施是
②a点对应的容器,内
③a、b、c三点中,未达平衡状态的有
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【推荐2】近几年经济发展迅速,汽车数量越来越多,在方便我们的工作和生活的同时,也带来了严重的环境问题,为了消除汽车尾气对大气环境和人体健康造成的影响,科学家们想了很多处理尾气的方法。
(1)活性炭可用于处理汽车尾气中的NO,一定温度下在体积为2.5L的恒容密闭容器中发生反应。
①下列说法正确的是___________
A.在5s内用v正(NO)或v逆(N2)表示速率的值都是减小的
B.若起始时在密闭容器中充入等物质的量的、,在恒温恒容条件下体系达到平衡时,用、、NO表示速率之比为1∶1∶2
C.在恒温恒压的密闭容器中发生上述反应,当体系中混合气体的密度不变时,可以判断反应达到了平衡状态
D.在恒温恒容的密闭容器中发生上述反应达到了平衡状态,在向体系中充入He(g)平衡不移动,混合气体的平均相对分子质量保持不变
②相同温度下起始时向容器中充入,和,反应达到平衡前v正___________ v逆(填大于,小于,等于)
(2)在汽车排气管上安装催化转化器可以有效降低汽车尾气中的NO和CO,反应方程式为,
①向恒压的密闭容器中充入物质的量之比1:1的NO、CO,此时容器压强为P0一段时间达到平衡后的体积分数为25%,则该温度下平衡常数KP___________ (用含P0的代数式表示,KP为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
②图中表示在恒容的密闭容器中CO转化率在CO、NO起始不同投料比时()与温度的变化关系如图
该反应的___________ 0(填>、<、=)投料比从小到大的顺序___________ (用m1、m2、m3关系表示)一定温度一定压强下投料比在___________ 时生成物的体积分数最大
(3)NO和的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(的作用是活化催化剂),出口气中含CO、NO、、等。图NO转化率与进料气中的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是___________ 。
(1)活性炭可用于处理汽车尾气中的NO,一定温度下在体积为2.5L的恒容密闭容器中发生反应。
t/s | 0 | 5 | 15 | 25 | 35 |
1.0 | 0.85 | 0.81 | 0.80 | 0.80 |
A.在5s内用v正(NO)或v逆(N2)表示速率的值都是减小的
B.若起始时在密闭容器中充入等物质的量的、,在恒温恒容条件下体系达到平衡时,用、、NO表示速率之比为1∶1∶2
C.在恒温恒压的密闭容器中发生上述反应,当体系中混合气体的密度不变时,可以判断反应达到了平衡状态
D.在恒温恒容的密闭容器中发生上述反应达到了平衡状态,在向体系中充入He(g)平衡不移动,混合气体的平均相对分子质量保持不变
②相同温度下起始时向容器中充入,和,反应达到平衡前v正
(2)在汽车排气管上安装催化转化器可以有效降低汽车尾气中的NO和CO,反应方程式为,
①向恒压的密闭容器中充入物质的量之比1:1的NO、CO,此时容器压强为P0一段时间达到平衡后的体积分数为25%,则该温度下平衡常数KP
②图中表示在恒容的密闭容器中CO转化率在CO、NO起始不同投料比时()与温度的变化关系如图
该反应的
(3)NO和的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(的作用是活化催化剂),出口气中含CO、NO、、等。图NO转化率与进料气中的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是
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【推荐3】乙烯是石油化工最基本的原料之一。
I.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:。
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有_____________ 、_______________ 。
(2)①一定温度下,向体积为的密闭容器中加入和,发生上述反应,平衡时的体积分数为,若平衡后再加入和,平衡___________ (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
②一定温度下,向恒容密闭容器中通入和,初始压强为,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为。平衡时体系的压强为__________ ,该反应的平衡常数________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
II.在乙烷中引入可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.
b.
c.
(3)根据盖斯定律,反应a的___________ (写出代数式)。
(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________ (填“a”“b”或“c”)的活化能。
(5)常压下,在某催化剂作用下按照投料制备乙烯,体系中和在含碳产物中的物质的量分数及转化率随温度的变化关系如图所示。
①乙烯的物质的量分数随温度升高而降低的原因是_____________________________________ 。
②在温度范围内,下列说法正确的有__________ (填标号)。
A.产率随温度升高而增大
B.的含量随温度升高而增大
C.在体系中的物质的量分数随温度升高而增大
D.此催化剂的优点是能在较低温度下降低CO的平衡产率
I.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:。
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有
(2)①一定温度下,向体积为的密闭容器中加入和,发生上述反应,平衡时的体积分数为,若平衡后再加入和,平衡
②一定温度下,向恒容密闭容器中通入和,初始压强为,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为。平衡时体系的压强为
II.在乙烷中引入可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.
b.
c.
(3)根据盖斯定律,反应a的
(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投料制备乙烯,体系中和在含碳产物中的物质的量分数及转化率随温度的变化关系如图所示。
①乙烯的物质的量分数随温度升高而降低的原因是
②在温度范围内,下列说法正确的有
A.产率随温度升高而增大
B.的含量随温度升高而增大
C.在体系中的物质的量分数随温度升高而增大
D.此催化剂的优点是能在较低温度下降低CO的平衡产率
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】合成氨是人类科技发展史上的一项重大突破。已知:在一定条件下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1
(1)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________ 。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2 b.3v(N2)正=v(H2)逆
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
(2)将N2和H2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中,5min后达到化学平衡,测得NH3的浓度为0.2mol/L,这段时间内用N2的浓度变化表示的化学反应速率为___________ mol/(L·min)。
(3)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度,n表示H2物质的量)。
①图象中T2和T1的关系是:T2___________ T1(填“>,<或=”)
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是___________ (填字母)。
(4)下图是某压强下,密闭容器中,N2和H2按物质的量浓度分别1mol/L和3mol/L投料进行反应,反应混合物中NH3的物质的量分数随温度的变化曲线。Ⅰ是平衡时的曲线,Ⅱ是不同温度下反应经过相同时间测得的曲线。
①图中a点,容器内n(N2)∶n(NH3)=____________
②图中a点条件下该反应的化学平衡常数K=___________ 。(用分数表示)
③图中b点,υ正___________ υ逆(填“>”、“<”或“=”)。
④400~530℃,Ⅱ中NH3的物质的量分数随温度升高而增大,主要原因是___________ 。
(1)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的是
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2 b.3v(N2)正=v(H2)逆
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
(2)将N2和H2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中,5min后达到化学平衡,测得NH3的浓度为0.2mol/L,这段时间内用N2的浓度变化表示的化学反应速率为
(3)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度,n表示H2物质的量)。
①图象中T2和T1的关系是:T2
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是
(4)下图是某压强下,密闭容器中,N2和H2按物质的量浓度分别1mol/L和3mol/L投料进行反应,反应混合物中NH3的物质的量分数随温度的变化曲线。Ⅰ是平衡时的曲线,Ⅱ是不同温度下反应经过相同时间测得的曲线。
①图中a点,容器内n(N2)∶n(NH3)=
②图中a点条件下该反应的化学平衡常数K=
③图中b点,υ正
④400~530℃,Ⅱ中NH3的物质的量分数随温度升高而增大,主要原因是
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(0.4)
【推荐2】(一)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料,通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH],装置如图所示。
(1)收集到(CH3)4NOH的区域是_______ (填a、b、c或d)。
(2)写出电池总反应_______ 。
(二)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成:CH3COOH(l)+C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔH=-2.7kJ·mol-1
已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表:
请完成:
(1)关于该反应,下列说法不合理 的是_______ 。
A.反应体系中硫酸有催化作用
B.因为化学方程式前后物质的化学计量数之和相等,所以反应的ΔS等于零
C.因为反应的△H 接近于零,所以温度变化对平衡转化率的影响大
D.因为反应前后都是液态物质,所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计
(2)一定温度下该反应的平衡常数K=4.0。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料,则乙酸乙酯的平衡产率y =_______ ;若乙酸和乙醇的物质的量之比为n : 1,相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x,请在图中绘制x随n变化的示意图(计算时不计副反应)_______ 。
(3)工业上多采用乙酸过量的方法,将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110℃左右发生酯化反应并回流,直到塔顶温度达到70~71℃,开始从塔顶出料。控制乙酸过量的作用有_______ 。
(4)近年,科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法:2C2H5OH(g) CH3COOC2H5(g)+2H2(g)
在常压下反应,冷凝收集,测得常温下液体收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法,下列推测合理的是_______ 。
A.反应温度不宜超过300℃
B.增大体系压强,有利于提高乙醇平衡转化率
C.在催化剂作用下,乙醛是反应历程中的中间产物
D.提高催化剂的活性和选择性,减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
(1)收集到(CH3)4NOH的区域是
(2)写出电池总反应
(二)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成:CH3COOH(l)+C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔH=-2.7kJ·mol-1
已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表:
纯物质 | 沸点/℃ | 恒沸混合物(质量分数) | 沸点/℃ |
乙醇 | 78.3 | 乙酸乙酯(0.92)+水(0.08) | 70.4 |
乙酸 | 117.9 | 乙酸乙酯(0.69)+乙醇(0.31) | 71.8 |
乙酸乙酯 | 77.1 | 乙酸乙酯(0.83)+乙醇(0.08) +水(0.09) | 70.2 |
请完成:
(1)关于该反应,下列说法
A.反应体系中硫酸有催化作用
B.因为化学方程式前后物质的化学计量数之和相等,所以反应的ΔS等于零
C.因为反应的△H 接近于零,所以温度变化对平衡转化率的影响大
D.因为反应前后都是液态物质,所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计
(2)一定温度下该反应的平衡常数K=4.0。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料,则乙酸乙酯的平衡产率y =
(3)工业上多采用乙酸过量的方法,将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110℃左右发生酯化反应并回流,直到塔顶温度达到70~71℃,开始从塔顶出料。控制乙酸过量的作用有
(4)近年,科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法:2C2H5OH(g) CH3COOC2H5(g)+2H2(g)
在常压下反应,冷凝收集,测得常温下液体收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法,下列推测合理的是
A.反应温度不宜超过300℃
B.增大体系压强,有利于提高乙醇平衡转化率
C.在催化剂作用下,乙醛是反应历程中的中间产物
D.提高催化剂的活性和选择性,减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
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【推荐3】综合利用含碳资源、促进碳中和在保护生态环境等方面具有重要意义。回答下列问题:
(1)中国科学院在国际上宣布首次实现CO2到淀粉的全合成,其中前两步涉及的反应如图1所示。_______ (用△H1、△H2、△H3、△H4表示)。
②反应I进行时,同时发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。在1L恒容密闭容器中充入4.0molCO2和6.0molH2,一定温度下,达到平衡时,c(CO2)=c(H2O)=2.4mol/L,请回答下列问题:反应I的平衡常数的表达式K=_______ 。CH3OH物质的量分数为_______ %(计算结果保留1位小数)。
(2)乙烯是合成工业的重要原料,一定条件下可发生反应:3C2H4(g)2C3H6(g)分别在不同温度、不同催化剂下,保持其他初始条件不变,重复实验,经相同时间测得C2H4体积分数与温度的关系如图2所示。_______ V逆(填“>”“<”或“=”),根据图中所给信息,应选择的反应条件为_______ 。
(3)CO2氧化1-丁烯脱氢生产1,3-丁二烯,其反应原理为:CH2=CHCH2CH3(g)+CO2(g)→CH2=CHCH=CH2(g)+H2O(g)+CO(g)氧化脱氢反应可能的反应路径有两种,如图3所示:_______ (填化学式)。
②若为“两步路径”,在温度和总压相同时,1-丁烯氧化脱氢的平衡转化率高于直接脱氢的原因是_______ 。
(1)中国科学院在国际上宣布首次实现CO2到淀粉的全合成,其中前两步涉及的反应如图1所示。
①反应:CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g)△H=
②反应I进行时,同时发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。在1L恒容密闭容器中充入4.0molCO2和6.0molH2,一定温度下,达到平衡时,c(CO2)=c(H2O)=2.4mol/L,请回答下列问题:反应I的平衡常数的表达式K=
(2)乙烯是合成工业的重要原料,一定条件下可发生反应:3C2H4(g)2C3H6(g)分别在不同温度、不同催化剂下,保持其他初始条件不变,重复实验,经相同时间测得C2H4体积分数与温度的关系如图2所示。
在催化剂甲作用下,图2中M点的速率V正
(3)CO2氧化1-丁烯脱氢生产1,3-丁二烯,其反应原理为:CH2=CHCH2CH3(g)+CO2(g)→CH2=CHCH=CH2(g)+H2O(g)+CO(g)氧化脱氢反应可能的反应路径有两种,如图3所示:
①为确定反应路径,可检测反应体系中的物质是
②若为“两步路径”,在温度和总压相同时,1-丁烯氧化脱氢的平衡转化率高于直接脱氢的原因是
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