能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。
(1)在25℃、101kPa时,16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ,则CH4燃烧的热化学方程式为_______ 。
(2)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g);ΔH1=-437.3kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(g);ΔH2=-285.8kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g);ΔH3=-283.0kJ·mol-1
则煤气化反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的焓变ΔH=_______ kJ·mol-1。
(3)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作电解质,向负极充入燃料气CH4,用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气,以石墨为电极材料,制得燃料电池。工作过程中,移向_______ 极(填“正”或“负”),已知CH4发生的电极反应式为CH4+4-8e-=5CO2+2H2O,则另一极的电极反应方程式为:_______ 。
(4)利用上述燃料电池,按下图所示装置进行电解,A、B、C、D均为铂电极,甲槽AlCl3溶液200mL,乙槽CuSO4溶液200mL。
写出甲槽内电解的离子方程式_______ ;当C极析出0.64g物质时,B极产物在标准状况下的体积为_______ mL,乙杯溶液中的pH为_______ (假如电解前后溶液体积不变)。电解后若使乙池内溶液完全复原,可向其中加入_______ (选填字母标号)
A.Cu(OH)2 B.CuO C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3
(1)在25℃、101kPa时,16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ,则CH4燃烧的热化学方程式为
(2)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g);ΔH1=-437.3kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(g);ΔH2=-285.8kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g);ΔH3=-283.0kJ·mol-1
则煤气化反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的焓变ΔH=
(3)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作电解质,向负极充入燃料气CH4,用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气,以石墨为电极材料,制得燃料电池。工作过程中,移向
(4)利用上述燃料电池,按下图所示装置进行电解,A、B、C、D均为铂电极,甲槽AlCl3溶液200mL,乙槽CuSO4溶液200mL。
写出甲槽内电解的离子方程式
A.Cu(OH)2 B.CuO C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3
更新时间:2022-06-28 21:57:45
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解答题-原理综合题
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(0.65)
【推荐1】烟气(含、、等)脱硝的研究热点是还原的机理与效果。
(1)还原的主反应为。
已知:
上述主反应的___________ 。
(2)在某钒催化剂中添加一定量可加快的脱除效率,其可能机理如图-1所示(*表示物种吸附在催化剂表面,部分物种未画出)。
①X、Y处V元素化合价为+4或+5价。X处V元素化合价为___________ 。
②转化为的机理可描述为___________ 。
③烟气中若含有,会生成,化学方程式为___________ 。此时脱硝效果变差,原因是___________ 。
(3)将模拟烟气(一定比例、、和)以一定流速通过装有催化剂的反应管,测得转化率随温度变化的曲线如图-2所示。
则温度在高于350℃时,转化率随温度升高而下降,其可能原因是___________ 。
(1)还原的主反应为。
已知:
上述主反应的
(2)在某钒催化剂中添加一定量可加快的脱除效率,其可能机理如图-1所示(*表示物种吸附在催化剂表面,部分物种未画出)。
①X、Y处V元素化合价为+4或+5价。X处V元素化合价为
②转化为的机理可描述为
③烟气中若含有,会生成,化学方程式为
(3)将模拟烟气(一定比例、、和)以一定流速通过装有催化剂的反应管,测得转化率随温度变化的曲线如图-2所示。
则温度在高于350℃时,转化率随温度升高而下降,其可能原因是
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(0.65)
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解题方法
【推荐2】CH4和CO2一样是主要的温室气体,且性质稳定,但CH4的温室效应约为相同质量CO2的120倍,在1000 ℃以上CH4会完全分解为炭黑。研究如何转化CO2和CH4对减少温室气体的排放,改善大气环境具有重要的意义。
(1)573K时,CO2能与H2在催化剂下转化生成CH3OH。已知:
i.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol−1
ii.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-90.4 kJ·mol−1
请写出CO2与H2反应生成CH3OH(g)的热化学方程式____ 。
(2)用Ni作催化剂,在一定的温度和压强下,CO2与CH4发生反应:CH4(g)+CO2(g)⇌ 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+274.3 kJ·mol−1。下列反应条件有利于提高CH4平衡转化率的是___ (填正确答案标号)。
A.适当升高温度 B.降温同时加压
C.增大CO2的量 D.选择更合适的催化剂
(3)某化学实验小组将1 mol CH4与1 mol CO2充入1 L的恒容密闭容器中,使其发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g),测得CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的关系如下图所示。
①在923K时,CH4、CO2的转化率分别为___ 、____ ,1200 K时,CH4和CO2的转化率之比为__ 。
②1200 K之前CO2的平衡转化率大于CH4可能的原因是____ 。
③923K时,该反应在10 min达到平衡,则0~10 min内CH4的平均反应速率为____ mol·L−1·min−1。
(4)2014年我国科学家成功实现甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。某化学研究室将2 mol CH4充入1 L的密闭容器中,在单中心铁的催化作用下,CH4主要转化为C2H4,同时还有C6H6(g)、H2生成,反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6 mol、n[C6H6(g)]=0.05mol,则反应2CH4(g)⇌ C2H4(g)+2H2(g)的平衡常数K=___ (计算结果保留一位小数)。
(1)573K时,CO2能与H2在催化剂下转化生成CH3OH。已知:
i.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol−1
ii.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-90.4 kJ·mol−1
请写出CO2与H2反应生成CH3OH(g)的热化学方程式
(2)用Ni作催化剂,在一定的温度和压强下,CO2与CH4发生反应:CH4(g)+CO2(g)⇌ 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+274.3 kJ·mol−1。下列反应条件有利于提高CH4平衡转化率的是
A.适当升高温度 B.降温同时加压
C.增大CO2的量 D.选择更合适的催化剂
(3)某化学实验小组将1 mol CH4与1 mol CO2充入1 L的恒容密闭容器中,使其发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g),测得CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的关系如下图所示。
①在923K时,CH4、CO2的转化率分别为
②1200 K之前CO2的平衡转化率大于CH4可能的原因是
③923K时,该反应在10 min达到平衡,则0~10 min内CH4的平均反应速率为
(4)2014年我国科学家成功实现甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。某化学研究室将2 mol CH4充入1 L的密闭容器中,在单中心铁的催化作用下,CH4主要转化为C2H4,同时还有C6H6(g)、H2生成,反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6 mol、n[C6H6(g)]=0.05mol,则反应2CH4(g)⇌ C2H4(g)+2H2(g)的平衡常数K=
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【推荐3】我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,而研发的碳捕捉和碳利用技术则是关键。
Ⅰ.常温下,以溶液作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。
(1)用1L Na2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3,再过滤,所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_________ mol/L。[已知:常温下;忽略溶液体积变化]
Ⅱ.重整反应能够有效去除大气中,是实现“碳中和”的重要途径之一,发生的反应如下:
重整反应
积炭反应Ⅰ:
积炭反应Ⅱ:
在恒压、起始投料比条件下,体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。
(2)重整反应的反应热_________ 。
(3)曲线C物质的量随温度的升高先升高后降低的原因是_________ 。
Ⅲ.铜基催化剂(M为等)是加氢制甲醇常用的催化剂,部分合成路线如图所示。
其中催化剂上有两个活动点位(位点、氧化物载体位点),分别在中碱位、强碱位吸附发生反应。
(4)请写出中碱位上发生反应的总化学方程式_________ 。
(5)上述加氢制甲醇的反应在催化剂_________ 上吸附发生。
Ⅳ.利用电化学可以讲有限转化为有机物。
(6)多晶是目前唯一被实验证实能高效催化还原为烃类(如)的金属。如图所示,电解装置中分别以多晶和为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后浓度基本保持不变,温度控制在左右。阴极生成的电极反应式为_________ 。
(7)装置工作时,阴极主要生成,还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下,当阳极生成的体积为时,测得阴极区生成,则电解效率_____ 。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知:电解效率。
Ⅰ.常温下,以溶液作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。
(1)用1L Na2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3,再过滤,所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
Ⅱ.重整反应能够有效去除大气中,是实现“碳中和”的重要途径之一,发生的反应如下:
重整反应
积炭反应Ⅰ:
积炭反应Ⅱ:
在恒压、起始投料比条件下,体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。
(2)重整反应的反应热
(3)曲线C物质的量随温度的升高先升高后降低的原因是
Ⅲ.铜基催化剂(M为等)是加氢制甲醇常用的催化剂,部分合成路线如图所示。
其中催化剂上有两个活动点位(位点、氧化物载体位点),分别在中碱位、强碱位吸附发生反应。
(4)请写出中碱位上发生反应的总化学方程式
(5)上述加氢制甲醇的反应在催化剂
Ⅳ.利用电化学可以讲有限转化为有机物。
(6)多晶是目前唯一被实验证实能高效催化还原为烃类(如)的金属。如图所示,电解装置中分别以多晶和为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后浓度基本保持不变,温度控制在左右。阴极生成的电极反应式为
(7)装置工作时,阴极主要生成,还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下,当阳极生成的体积为时,测得阴极区生成,则电解效率
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【推荐1】合成氨工业涉及固体燃料的气化,需要研究CO2与CO之间的转化。为了弄清其规律,让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g) ∆H,测得压强、温度对CO、CO2的平衡组成的影响如图所示,回答下列问题:
(1)p1、p2、p3的大小关系是________ ,图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是______________________ 。
(2)一定条件下,在CO2与足量碳反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂,有下列反应发生:反应1:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ∆H1= a kJ/mol
反应2:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2= b kJ/mol
① 则二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是____________ 。
② 已知298 K时相关化学键键能数据为:
则根据键能计算,∆H1=________________ 。反应1自发进行的条件是___________ 。(填“较高温度”、“较低温度”、“任意温度”)
(3)一定条件下,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3,向固定容积为1 L的密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,一段时间后达到平衡状态,测得CH3OH(g)的物质的量为1mol,则此条件下该反应的化学平衡常数K =_________ (用分数表示);若开始时充入2 mol CH3OH(g) 和2 mol H2O(g)达到相同平衡状态时,CH3OH的转化率为_______ ;若平衡后再充入4 mol的N2,则c(CO2)和原平衡比较是_________ 。(填“增大”、“减小”、“不变”)
(4)如图是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同。
①甲中负极的电极反应式为_______________ ,丙中C极的电极反应式为___________ 。
② 乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为__________________ 。
(1)p1、p2、p3的大小关系是
(2)一定条件下,在CO2与足量碳反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂,有下列反应发生:反应1:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ∆H1= a kJ/mol
反应2:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2= b kJ/mol
① 则二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是
② 已知298 K时相关化学键键能数据为:
化学键 | H—H | O—H | C—H | |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 465 | 413 | 1076 |
则根据键能计算,∆H1=
(3)一定条件下,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3,向固定容积为1 L的密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,一段时间后达到平衡状态,测得CH3OH(g)的物质的量为1mol,则此条件下该反应的化学平衡常数K =
(4)如图是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同。
①甲中负极的电极反应式为
② 乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为
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【推荐2】甲醇是重要的化工原料,又可作燃料,工业上可利用CO2来生产燃料甲醇。
(1)已知制备甲醇的有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如表所示:
①500℃时测得反应i在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.8mol·L-1、0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1,则此时v(正)___ (填“>”“=”或“<”)v(逆)。
②下列措施能使反应i的平衡体系中n(CH3OH)增大的是___ (填序号)。
A.将H2O(g)从体系中分离出去B.恒容时充人He(g),使体系压强增大
C.升高温度D.恒容时再充入1molH2(g)
(2)200℃时,甲醇气相脱水制甲醚的反应可表示为:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),向恒容密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)发生上述反应,测得CH3OH(g)浓度随时间(t)的变化如表:
①10~30min内,用CH3OCH3(g)表示该反应的平均速率为___ 。
②CH3OH(g)的平衡转化率为___ 。
③反应开始时,容器内的起始压强为P0,求该反应在200℃时的平衡常数Kp=___ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)某研究小组用以酸性介质为电解质的甲醇-氧气燃料电池,电解HCl气体,制备高纯度氯气,其装置如图,其中a、b均为惰性电极。
①b极的电极反应式为:___ 。
②理论上,当燃料电池消耗16gCH3OH标准状况下能制备Cl2___ L。
(1)已知制备甲醇的有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如表所示:
化学反应 | 化学平衡常数 | 温度(℃) | ||
500 | 700 | 800 | ||
i.3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1 | K1 | 2.5 | 0.58 | 0.38 |
②下列措施能使反应i的平衡体系中n(CH3OH)增大的是
A.将H2O(g)从体系中分离出去B.恒容时充人He(g),使体系压强增大
C.升高温度D.恒容时再充入1molH2(g)
(2)200℃时,甲醇气相脱水制甲醚的反应可表示为:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),向恒容密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)发生上述反应,测得CH3OH(g)浓度随时间(t)的变化如表:
t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
c(CH3OH)/(mol·L-1) | 1.00 | 0.65 | 0.50 | 0.36 | 0.27 | 0.20 | 0.20 |
②CH3OH(g)的平衡转化率为
③反应开始时,容器内的起始压强为P0,求该反应在200℃时的平衡常数Kp=
(3)某研究小组用以酸性介质为电解质的甲醇-氧气燃料电池,电解HCl气体,制备高纯度氯气,其装置如图,其中a、b均为惰性电极。
①b极的电极反应式为:
②理论上,当燃料电池消耗16gCH3OH标准状况下能制备Cl2
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【推荐3】肼(N2H4)是一种应用广泛的化工原料。
(1)发射火箭时用肼为燃料,NO2(g)作氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。已知16 g N2H4(g)在上述反应中放出284 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式_______ 。
(2)一种以N2H4(g)为燃料的电池装置如图所示。该燃料电池的电极材料采用多孔导电材料,以提高电极反应物在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触,以空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质。
①负极的电极反应式为_______ 。
②电池工作时电子从_______ 电极经过负载后流向_______ 电极(填“左侧”或“右侧”)。
③电池工作时消耗标准状况下2.24 L 空气时,产生N2的质量约为_______ g。
(3)肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如下图):
温度较低时主要发生反应a:N2H4(g) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g)
温度较高时主要发生反应b:N2H4(g) + 2O2(g) = 2NO(g) + 2H2O(g)
①反应a的化学平衡常数K的表达式为K=_______ 。
②若反应b在1000℃时的平衡常数为K1,1100℃时的平衡常数为K2,则K1_______ K2(填“<”、“>”或“=”)。
③1000℃,反应b达到平衡时,下列措施能使容器中增大的是_______ 。
A.恒容条件下,充入N2H4 B.恒压条件下,充入He
C.缩小容器体积 D.使用催化剂
(1)发射火箭时用肼为燃料,NO2(g)作氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。已知16 g N2H4(g)在上述反应中放出284 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式
(2)一种以N2H4(g)为燃料的电池装置如图所示。该燃料电池的电极材料采用多孔导电材料,以提高电极反应物在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触,以空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质。
①负极的电极反应式为
②电池工作时电子从
③电池工作时消耗标准状况下2.24 L 空气时,产生N2的质量约为
(3)肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如下图):
温度较低时主要发生反应a:N2H4(g) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g)
温度较高时主要发生反应b:N2H4(g) + 2O2(g) = 2NO(g) + 2H2O(g)
①反应a的化学平衡常数K的表达式为K=
②若反应b在1000℃时的平衡常数为K1,1100℃时的平衡常数为K2,则K1
③1000℃,反应b达到平衡时,下列措施能使容器中增大的是
A.恒容条件下,充入N2H4 B.恒压条件下,充入He
C.缩小容器体积 D.使用催化剂
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【推荐1】二甲醚又称甲醚,简称DME,熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,与石油液化气相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。制备原理如下:
(I)由天然气催化制备二甲醚:①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H1
(II)由合成气制备二甲醚:
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H2
③2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) H3
回答下列问题:
(1)若甲醇与二甲醚的燃烧热分别是H=-760.5kJ·mol-1和H=-1453.0kJ·mol-1;1mol液态水变为气态水要吸收44.0kJ的热量。则H3=___ kJ·mol-1。
(2)一定温度下,在容积固定的密闭容器中按I制备二甲醚,下列情况能说明反应①达到平衡状态的是______ (填序号)。
A.混合气体的密度保持不变
B.CH4与O2的物质的量之比保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.CH4的生成速率等于CH3OCH3消耗速率的2倍
(3)在恒容密闭容器中按原理(I)制备二甲醚,若起始时c(CH4)=0.20mol·L-1,c(O2)=0.10mol·L-1,平衡时CH4的平衡转化率为50%,则平衡时CH3OCH3的体积分数为_____ 。
(4)工业上按原理(II)制备二甲醚时,反应②合成甲醇时常以Cu2O作催化剂。研究表明,反应体系中少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,请结合平衡移动原理分析其原因是_______ (写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明)。
(5)用铜作阳极,钛片作阴极,电解一定浓度的NaCl和NaOH的混合溶液可得到Cu2O,阳极及其溶液中有关转化如下图所示。溶液中III、IV二步总反应的离子方程式为_______ 。
(6)有人模拟工业上按原理(II)制备二甲醚,在1000K时的2L密闭容器中充入2molCO和6molH2,此时体系总压强是3.2×105kPa。达到平衡时c(H2)=1.4mol·L-1,c(CH3OCH3)=0.3mol·L-1,则用平衡分压表示反应③的平衡常数Kp=____ (分压=总压×物质的量分数)。
(I)由天然气催化制备二甲醚:①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H1
(II)由合成气制备二甲醚:
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H2
③2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) H3
回答下列问题:
(1)若甲醇与二甲醚的燃烧热分别是H=-760.5kJ·mol-1和H=-1453.0kJ·mol-1;1mol液态水变为气态水要吸收44.0kJ的热量。则H3=
(2)一定温度下,在容积固定的密闭容器中按I制备二甲醚,下列情况能说明反应①达到平衡状态的是
A.混合气体的密度保持不变
B.CH4与O2的物质的量之比保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.CH4的生成速率等于CH3OCH3消耗速率的2倍
(3)在恒容密闭容器中按原理(I)制备二甲醚,若起始时c(CH4)=0.20mol·L-1,c(O2)=0.10mol·L-1,平衡时CH4的平衡转化率为50%,则平衡时CH3OCH3的体积分数为
(4)工业上按原理(II)制备二甲醚时,反应②合成甲醇时常以Cu2O作催化剂。研究表明,反应体系中少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,请结合平衡移动原理分析其原因是
(5)用铜作阳极,钛片作阴极,电解一定浓度的NaCl和NaOH的混合溶液可得到Cu2O,阳极及其溶液中有关转化如下图所示。溶液中III、IV二步总反应的离子方程式为
(6)有人模拟工业上按原理(II)制备二甲醚,在1000K时的2L密闭容器中充入2molCO和6molH2,此时体系总压强是3.2×105kPa。达到平衡时c(H2)=1.4mol·L-1,c(CH3OCH3)=0.3mol·L-1,则用平衡分压表示反应③的平衡常数Kp=
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【推荐2】如图所示,某同学设计了一个燃料电池探究碱工业原理的相关问题,其中乙装置中X为阳离子交换膜,请按要求回答相关问题:
(1)石墨电极(C)作___ 极,甲中甲烷燃料电池的负极反应式为___ 。
(2)若消耗2.24(标况)氧气,则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为___ L。乙池中总反应的离子方程式___ 。
(3)若丙中以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是___ 。
A.a电极为纯铜
B.粗铜接电源正极,发生还原反应
C.CuSO4溶液的浓度保持不变
D.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)若丙中以稀H2SO4为电解质溶液,电极材料b为铝,则能使铝表面生成一层致密的氧化膜,该电极反应式为___ 。
(5)若将乙装置中两电极用导线直接相连,则铁和石墨(C)两极上发生的电极反应式分别为:铁电极___ ,石墨(C)电极___ 。
(1)石墨电极(C)作
(2)若消耗2.24(标况)氧气,则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为
(3)若丙中以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是
A.a电极为纯铜
B.粗铜接电源正极,发生还原反应
C.CuSO4溶液的浓度保持不变
D.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)若丙中以稀H2SO4为电解质溶液,电极材料b为铝,则能使铝表面生成一层致密的氧化膜,该电极反应式为
(5)若将乙装置中两电极用导线直接相连,则铁和石墨(C)两极上发生的电极反应式分别为:铁电极
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐3】用化学反应原理研究N、S元素的化合物有着重要的意义。
(1)已知:一定温度下
△Hl=-196.6kJ·mol-1
△H2=-113.8kJ·mol-1
写出NO2(g)和SO2(g)反应生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式_______
(2)一定温度下,分别向A、B容器中充入5mol NO和2.5mol O2,A保持恒容,B保持恒压。发生反应 [不考虑],起始时A、B的体积均为2 L。
①下列能说明A、B容器均达到平衡状态的是_______ 。
a.A、B容器的压强均不发生变化
b.A、B容器中气体的颜色均不发生变化
c.A、B容器中气体的密度不再发生变化
d.A、B容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化
②T℃时,A、B容器均达到平衡状态时,A中O2的浓度为0.5mol·L-1,则NO的转化率为_______ ,B中反应的平衡常数KB=_______ 。
(3)将一定量的SO2和O2通入A容器中,测得SO2的浓度随时间变化如图实线所示。
①ab、bc、cd三段平均反应速率最大的是_______ ;de段平均反应速率为_______ 。
②仅改变某一个条件,测得SO2的浓度随时间变化如图中虚线所示,则改变的条件是_______ 。
③图装置可将雾霾中的NO、SO2转化为(NH4)2SO4,则阴极的电极反应为_______ 。
(1)已知:一定温度下
△Hl=-196.6kJ·mol-1
△H2=-113.8kJ·mol-1
写出NO2(g)和SO2(g)反应生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式
(2)一定温度下,分别向A、B容器中充入5mol NO和2.5mol O2,A保持恒容,B保持恒压。发生反应 [不考虑],起始时A、B的体积均为2 L。
①下列能说明A、B容器均达到平衡状态的是
a.A、B容器的压强均不发生变化
b.A、B容器中气体的颜色均不发生变化
c.A、B容器中气体的密度不再发生变化
d.A、B容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化
②T℃时,A、B容器均达到平衡状态时,A中O2的浓度为0.5mol·L-1,则NO的转化率为
(3)将一定量的SO2和O2通入A容器中,测得SO2的浓度随时间变化如图实线所示。
①ab、bc、cd三段平均反应速率最大的是
②仅改变某一个条件,测得SO2的浓度随时间变化如图中虚线所示,则改变的条件是
③图装置可将雾霾中的NO、SO2转化为(NH4)2SO4,则阴极的电极反应为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐1】中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,相关成果由国际知名学术期刊《科学》在线发表,因此CO2的捕集及其资源化利用成为科学家研究的重要课题。
I.二氧化碳合成“合成气”
(1)捕获的高浓度CO2能与CH4制备合成气(CO、H2),该过程主要涉及以下反应:
①;△H1
②;△H2
③;△H3
④;△H4
根据盖斯定律,反应①的△H1=_____________ (写出代数式即可)。
Ⅱ.二氧化碳合成低碳烯烃
(2)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高乙烯的生成率,装置如图1所示。阴极发生的反应为____________ ;
每转移1mol电子,阳极生成____________ L气体(标准状况)。
(3)以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
A. ;(主反应)
B. ;(副反应)
其中,反应A的反应历程可分为如下两步:
A. ;△H1(反应速率较快)
B. ;(反应速率较慢)
相比于提高c(C2H6),则提高c(CO2)对反应A速率影响更大,原因是____________ 。
向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,发生主反应,温度对催化剂KFeMn/Si2性能的影响如图2所示,工业生产综合各方面的因素,反应选择800℃的原因是____________ 。
Ⅲ.二氧化碳合成甲醇
主反应:;
副反应:;
某一刚性容器中充入1molCO2和3molH2,在催化剂存在条件下进行反应,测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图3所示。已知:CH3OH选择性=
(4)240℃平衡时,生成的CH3OH的物质的量是____________ 。
Ⅳ、新型二氧化碳固定法
(5)某课题组设计一种新型的固定CO2方法,如图4所示。若原料用,则产物为____________ 。
I.二氧化碳合成“合成气”
(1)捕获的高浓度CO2能与CH4制备合成气(CO、H2),该过程主要涉及以下反应:
①;△H1
②;△H2
③;△H3
④;△H4
根据盖斯定律,反应①的△H1=
Ⅱ.二氧化碳合成低碳烯烃
(2)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高乙烯的生成率,装置如图1所示。阴极发生的反应为
每转移1mol电子,阳极生成
(3)以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
A. ;(主反应)
B. ;(副反应)
其中,反应A的反应历程可分为如下两步:
A. ;△H1(反应速率较快)
B. ;(反应速率较慢)
相比于提高c(C2H6),则提高c(CO2)对反应A速率影响更大,原因是
向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,发生主反应,温度对催化剂KFeMn/Si2性能的影响如图2所示,工业生产综合各方面的因素,反应选择800℃的原因是
Ⅲ.二氧化碳合成甲醇
主反应:;
副反应:;
某一刚性容器中充入1molCO2和3molH2,在催化剂存在条件下进行反应,测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图3所示。已知:CH3OH选择性=
(4)240℃平衡时,生成的CH3OH的物质的量是
Ⅳ、新型二氧化碳固定法
(5)某课题组设计一种新型的固定CO2方法,如图4所示。若原料用,则产物为
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【推荐2】回答下列问题
(1)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g) ΔH3
反应③的ΔH3=___________ (用ΔH1,ΔH2表示)。
(2)用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液一段时间后,若要恢复到电解前的浓度,须向所得的溶液中加入0.3molCu(OH)2。此电解过程中两个电极共放出气体为___________ mol,若要恢复到电解前的浓度,还可加入0.3mol___________ 和0.3molH2O。
(3)用Na2CO3熔融盐作电解质,CO、O2为原料组成的新型电池示意图如图:
为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环。该电池负极电极反应为___________ 。
(4)用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,其装置如乙图。理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(体积为标准状况下的体积)。
①写出在t1后,石墨电极上的电极反应:___________ ;原NaCl溶液物质的量浓度为___________ mol·L-1(假设溶液体积不变)。
②当向上述甲装置中通入标准状况下的氧气336mL时,理论上在铁电极上可析出铜的质量为___________ g。
(1)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g) ΔH3
反应③的ΔH3=
(2)用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液一段时间后,若要恢复到电解前的浓度,须向所得的溶液中加入0.3molCu(OH)2。此电解过程中两个电极共放出气体为
(3)用Na2CO3熔融盐作电解质,CO、O2为原料组成的新型电池示意图如图:
为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环。该电池负极电极反应为
(4)用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,其装置如乙图。理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(体积为标准状况下的体积)。
①写出在t1后,石墨电极上的电极反应:
②当向上述甲装置中通入标准状况下的氧气336mL时,理论上在铁电极上可析出铜的质量为
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【推荐3】碳酸锂是生产锂离子电池的重要原料。
(1)碳酸锂制取锂的反应原理为:
①;
②。
锂原子的电子排布式为___ ;CO2的结构式为____ ;反应②中物质涉及的化学键类型有____ 。
(2)碳原子核外电子有_ 种不同能量的电子,其中有两个电子的能量最高且能量相等,这两个电子所处的轨道分别是__ 。
(3)氢化锂(LiH)是离子化合物,写出其阴离子的电子式___ ,氢负离子(H-)与锂离子具有相同电子层结构,试比较两者微粒半径的大小,并用原子结构理论加以解释:___ 。
(4)用、氨水和液溴制备。除生成外,还产生了两种参与大气循环的气体,补全产物并配平该反应的化学方程式:,_____ 。
(5)磷酸亚铁锂电池总反应为:,放电时,负极为___ (填写化学式)。若用该电池电解饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极),当电解池两极共有气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为___ 。
(1)碳酸锂制取锂的反应原理为:
①;
②。
锂原子的电子排布式为
(2)碳原子核外电子有
(3)氢化锂(LiH)是离子化合物,写出其阴离子的电子式
(4)用、氨水和液溴制备。除生成外,还产生了两种参与大气循环的气体,补全产物并配平该反应的化学方程式:,
(5)磷酸亚铁锂电池总反应为:,放电时,负极为
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