题型:解答题-原理综合题
难度:0.4
引用次数:770
题号:16146948
将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料有利于实现人类活动的“碳中和”。
(1)已知:①CH4(g) +2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH1=-802 kJ·mol-1;
②2H2(g) +O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-484 kJ·mol-1;
③CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
又知相关化学键的键能数据如下表所示。
则a=_______ ,使1molCH4裂解为相应的原子吸收_______ kJ的热量。
(2)在磷化硼(BP)催化下,按n(H2):n(CO2)=3:1的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气可发生如下两个反应:
反应Ⅰ :CO2(g) +3H2(g) CH3OH (g)+ H2O(g) △H3
反应Ⅱ :CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H4>0
维持压强为6.4MPa,测得不同温度下,反应经过相同时间时CO2的转化率、甲醇的选择性如图1所示[CH3OH的选择性= ]。
①△H3_______ 0(填“<”或“>”),判断的依据是_______ ,在实际工业生产中压强不能过高也不能过低的原因是_______ 。
②T1 K时,若反应从开始到达到a点所用时间为10 min,则v(CH3OH)=_______ MPa·min-1,反应Ⅰ的Kp=_______ (Kp指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压=p总×A的物质的量分数,最终结果可用分数表示)。
(3)以NaCl饱和溶液为电解质溶液,利用图2所示的装置将CO2转化为燃料CO。则电极Ⅱ接电源的_______ 极,阴极上电极反应式为_______ 。
(1)已知:①CH4(g) +2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH1=-802 kJ·mol-1;
②2H2(g) +O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-484 kJ·mol-1;
③CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
又知相关化学键的键能数据如下表所示。
化学键 | H-H | C=O | H-O | C- H |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 745 | 463 | x |
(2)在磷化硼(BP)催化下,按n(H2):n(CO2)=3:1的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气可发生如下两个反应:
反应Ⅰ :CO2(g) +3H2(g) CH3OH (g)+ H2O(g) △H3
反应Ⅱ :CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H4>0
维持压强为6.4MPa,测得不同温度下,反应经过相同时间时CO2的转化率、甲醇的选择性如图1所示[CH3OH的选择性= ]。
①△H3
②T1 K时,若反应从开始到达到a点所用时间为10 min,则v(CH3OH)=
(3)以NaCl饱和溶液为电解质溶液,利用图2所示的装置将CO2转化为燃料CO。则电极Ⅱ接电源的
更新时间:2022-06-29 21:50:44
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(0.4)
解题方法
【推荐1】捕集、利用CO2是人类可持续发展的重要战略之一。
(1)用太阳能工艺捕获CO2可得炭黑,其流程如图所示:
①捕获1molCO2转移电子的物质的量是___________ 。
②过程2反应的化学方程式是___________ 。
(2)将CO2催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
按投料比n(CO2) : n(H2)=1:3将CO2与H2充入密闭容器,在0.1MPa时,测得平衡时四种气态物质,其温度(T)与物质的量(n)的关系如图所示。
①正反应的焓变△H___________ 0 。
②提高CO2的转化率,可采用的方法是___________ 。
a.减小n(CO2)与n(H2)的投料比
b.改变催化剂
c.缩小容器体积
③图中表示乙烯的曲线是___________ 。
(3)以NH3与CO2为原料,合成尿素[化学式:CO(NH2)2]:
反应如下:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-159.5kJ/mol
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g) △H=+44.0kJ/mol
CO2与NH3形成液态水时,合成尿素的热化学方程式是___________ ;
电解CO2可制得多种燃料:下图是在酸性电解质溶液中,以惰性材料做电极,将CO2转化为丙烯的原理模型。
①太阳能电池的负极是___________ 。
②生成丙烯的电极反应式是___________ 。
(1)用太阳能工艺捕获CO2可得炭黑,其流程如图所示:
①捕获1molCO2转移电子的物质的量是
②过程2反应的化学方程式是
(2)将CO2催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
按投料比n(CO2) : n(H2)=1:3将CO2与H2充入密闭容器,在0.1MPa时,测得平衡时四种气态物质,其温度(T)与物质的量(n)的关系如图所示。
①正反应的焓变△H
②提高CO2的转化率,可采用的方法是
a.减小n(CO2)与n(H2)的投料比
b.改变催化剂
c.缩小容器体积
③图中表示乙烯的曲线是
(3)以NH3与CO2为原料,合成尿素[化学式:CO(NH2)2]:
反应如下:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-159.5kJ/mol
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g) △H=+44.0kJ/mol
CO2与NH3形成液态水时,合成尿素的热化学方程式是
电解CO2可制得多种燃料:下图是在酸性电解质溶液中,以惰性材料做电极,将CO2转化为丙烯的原理模型。
①太阳能电池的负极是
②生成丙烯的电极反应式是
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【推荐2】中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的全合成,相关成果于北京时间9月24日由国际知名学术期刊《科学》在线发表。CO2的捕集、利用与封存是科学家研究的重要课题,利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2),合成气可直接制备甲醇,反应原理为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-99kJ•mol-1。
(1)若要该反应自发进行,_____ (填“高温”或“低温”)更有利。
(2)在恒温,恒容密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_____ (填字母序号)。
(3)T1℃下,在2L恒容密闭容器中充入2molCO和6molH2合成CH3OH(g),测得CO的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示:
①前5分钟内,v(H2)=_____ 。
②T1℃时,该反应的化学平衡常数K=_____ 。
③10min时,改变的外界条件可能是_____ 。
(4)T1℃下,在1L恒容密闭容器中充入2molCO、2molH2和3molCH3OH(g),此时反应将_____ (填“向左进行”“向右进行”“达到平衡”或“无法判断”)。
(5)工业上也可以用电解法捕获CO2,如图,CO2在酸性水溶液中用情性电极电解制得乙烯,其原理如图所示,则b电极上的电极反应为______ 。
(1)若要该反应自发进行,
(2)在恒温,恒容密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 | B.混合气体的密度不再变化 |
C.CO的百分含量不再变化 | D.CO、H2、CH3OH的物质的量之比为1:2:1 |
①前5分钟内,v(H2)=
②T1℃时,该反应的化学平衡常数K=
③10min时,改变的外界条件可能是
(4)T1℃下,在1L恒容密闭容器中充入2molCO、2molH2和3molCH3OH(g),此时反应将
(5)工业上也可以用电解法捕获CO2,如图,CO2在酸性水溶液中用情性电极电解制得乙烯,其原理如图所示,则b电极上的电极反应为
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】石油化工、煤化工等行业的废气中普遍含有硫化氢,的回收利用有重要意义。以下是处理的一些方法。
Ⅰ.用氢氧化钠溶液吸收。
(1)写出用过量吸收的离子方程式___________ ,尾气中是否含有可用硫酸铜溶液检验,若尾气含有硫化氢,现象是___________ 。
Ⅱ.制取,其反应的能量示意如下图所示。
(2)写出由、、生成的热化学方程式___________ 。
Ⅲ.高温分解:
(3)能够判断上述反应到达平衡状态的是___________。(双选)
(4)在恒温恒压条件下,充入氩气,发现:越小,平衡转化率越大,请解释可能的原因。___________
(5)某温度时,向体积不等的恒容容器中加入等量,反应相同时间后,测得各容器中的转化率与容器体积关系如图所示。之后,的转化率下降的原因是___________ 。
Ⅳ.将燃烧,产生的与剩余混合后反应,生成单质硫回收。
①
②
(6)②的平衡常数表达式为___________ ,某温度下,若只发生反应②,从反应开始到时,测得容器内的气体密度减小了,则内,平均反应速率___________ 。
(7)在某温度下发生反应①和②,当②达到平衡,测得密闭系统中各组分浓度分别为:、、,请计算开始时投料比___________ 。
Ⅴ.活性炭吸附氧化法
可用表面喷淋水的活性炭吸附氧化,其反应原理如下图所示。
(8)该方法的总反应方程式为___________ 。
Ⅰ.用氢氧化钠溶液吸收。
(1)写出用过量吸收的离子方程式
Ⅱ.制取,其反应的能量示意如下图所示。
(2)写出由、、生成的热化学方程式
Ⅲ.高温分解:
(3)能够判断上述反应到达平衡状态的是___________。(双选)
A.的浓度保持不变 | B.气体的质量保持不变 |
C.恒容时,容器的压强保持不变 | D. |
(4)在恒温恒压条件下,充入氩气,发现:越小,平衡转化率越大,请解释可能的原因。
(5)某温度时,向体积不等的恒容容器中加入等量,反应相同时间后,测得各容器中的转化率与容器体积关系如图所示。之后,的转化率下降的原因是
Ⅳ.将燃烧,产生的与剩余混合后反应,生成单质硫回收。
①
②
(6)②的平衡常数表达式为
(7)在某温度下发生反应①和②,当②达到平衡,测得密闭系统中各组分浓度分别为:、、,请计算开始时投料比
Ⅴ.活性炭吸附氧化法
可用表面喷淋水的活性炭吸附氧化,其反应原理如下图所示。
(8)该方法的总反应方程式为
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(0.4)
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【推荐1】烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中的SO2、NOx的含量。
(1)O3氧化姻气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) △H=-200.9kJ·mol-1
3NO(g)+O3(g)3NO2(g) △H=-317kJ·mol-1。
则2NO2(g)2NO(g)+O2(g)的△H=____ kJ·mol-1。
(2)T℃时,利用测压法在刚性反应器中,投入一定量的NO2发生反应3NO2(g)3NO(g)+O3(g),体系的总压强p随时间t的变化如表所示:
①15min时,反应物的转化率α=____ 。
②T℃时反应3NO2(g)3NO(g)+O3(g)的平衡常数Kp=____ (Kp为以分压表示的平衡常数分压等于总压乘以该气体的物质的量分数)
(3)T℃时,在体积为2L的密闭刚性容器中,投入2molNO2发生反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g),实验测得:v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。在温度为T℃时NO2的转化率随时间变化的结果如图所示(反应在5.5min时达到平衡):
①在体积不变的刚性容器中,投入固定量的NO2发生反应,要提高NO2转化率,可采取的措施是____ 、____ 。
②由图中数据,求出该反应的平衡常数为____ 。
③计算A点处=____ (保留1位小数)。
(1)O3氧化姻气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) △H=-200.9kJ·mol-1
3NO(g)+O3(g)3NO2(g) △H=-317kJ·mol-1。
则2NO2(g)2NO(g)+O2(g)的△H=
(2)T℃时,利用测压法在刚性反应器中,投入一定量的NO2发生反应3NO2(g)3NO(g)+O3(g),体系的总压强p随时间t的变化如表所示:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
压强/MPa | 20.00 | 21.38 | 22.30 | 23.00 | 23.58 | 24.00 | 24.00 |
①15min时,反应物的转化率α=
②T℃时反应3NO2(g)3NO(g)+O3(g)的平衡常数Kp=
(3)T℃时,在体积为2L的密闭刚性容器中,投入2molNO2发生反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g),实验测得:v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。在温度为T℃时NO2的转化率随时间变化的结果如图所示(反应在5.5min时达到平衡):
①在体积不变的刚性容器中,投入固定量的NO2发生反应,要提高NO2转化率,可采取的措施是
②由图中数据,求出该反应的平衡常数为
③计算A点处=
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(0.4)
解题方法
【推荐2】2016年9月,“乔歌里1号”中国首台静默移动发电站MFC30正式问世,MFC30是基于甲醇重整制氢燃料电池发电技术。
(1)甲醇制氢方式主要有以下三种:
反应Ⅰ甲醇水蒸气重整制氢:CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) △H1=+49.4 kJ/mol
反应Ⅱ甲醇分解制氢:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) △H2=+90.6 kJ/mol
反应Ⅲ气态甲醇氧化重整制氢同时生成二氧化碳和氢气:
①已知CO的燃烧热为283.0 kJ/mol,则反应Ⅲ的热化学反应方程式为____________ 。
②该三种制氢方式中,等量的甲醇产生氢气最多的是反应____________ 。(填“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”)
(2)实验室模拟反应Ⅰ甲醇水蒸气重整制制氢观察,合成气组成n(CH3OH): n(H2O)=1∶1时,体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。
①该反应的平衡常数表达式为____________________ 。
②当温度为250℃、压强为P2时,反应达平衡时H2的体积分数为____________ 。
③图中的压强由小到大的顺序是____________ 。
(3)MFC30燃料电池是以氢为燃料,Li2CO3与K2CO3混合的碳酸盐为电解质的高温型燃料电池,其负极的电极反应式为____________ ,正极上通入的气体为____________ 。
(1)甲醇制氢方式主要有以下三种:
反应Ⅰ甲醇水蒸气重整制氢:CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) △H1=+49.4 kJ/mol
反应Ⅱ甲醇分解制氢:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) △H2=+90.6 kJ/mol
反应Ⅲ气态甲醇氧化重整制氢同时生成二氧化碳和氢气:
①已知CO的燃烧热为283.0 kJ/mol,则反应Ⅲ的热化学反应方程式为
②该三种制氢方式中,等量的甲醇产生氢气最多的是反应
(2)实验室模拟反应Ⅰ甲醇水蒸气重整制制氢观察,合成气组成n(CH3OH): n(H2O)=1∶1时,体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。
①该反应的平衡常数表达式为
②当温度为250℃、压强为P2时,反应达平衡时H2的体积分数为
③图中的压强由小到大的顺序是
(3)MFC30燃料电池是以氢为燃料,Li2CO3与K2CO3混合的碳酸盐为电解质的高温型燃料电池,其负极的电极反应式为
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(0.4)
解题方法
【推荐3】重整技术对温室气体的减排具有重要意义,有助于我国早日实现碳达峰。
催化重整反应为 kJ·mol。
已知:①
② kJ⋅mol
③ kJ⋅mol
请回答下列问题:
(1)若在25℃、101kPa时,4g燃烧放出222.5kJ热量,则_____ kJ⋅mol。
(2)的燃烧热为_____ kJ⋅mol。
(3)的_____ kJ⋅mol,若6.72L(标准状况)由和组成的混合气体在足量氧气中完全燃烧,恢复至室温后,放出85.5kJ热量,则_____ 。
(4)反应的与、、的关系为_____ ,下列能加快该反应的反应速率的措施为_____ (填标号,下同),有利于提高的平衡转化率的措施为_____ 。
A.扩大容器体积
B.降低温度
C.增大的反应浓度
D.及时移除部分
E.使用高效催化剂
催化重整反应为 kJ·mol。
已知:①
② kJ⋅mol
③ kJ⋅mol
请回答下列问题:
(1)若在25℃、101kPa时,4g燃烧放出222.5kJ热量,则
(2)的燃烧热为
(3)的
(4)反应的与、、的关系为
A.扩大容器体积
B.降低温度
C.增大的反应浓度
D.及时移除部分
E.使用高效催化剂
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(0.4)
解题方法
【推荐1】丁二烯、异丁烯均是重要的有机化工原料,广泛用于有机合成和精细化工。
I.正丁烷催化氧化制1.3-丁二烯的一种反应途径如图所示。
(1)已知:,则______ ,相同条件下,稳定性:1-丁烯______ (填“>”、“<”或“=”)2-丁烯。
(2)在某恒温恒容密闭容器中通入等物质的量的和,仅发生反应④(该反应为可逆反应),下列描述能说明反应已经达到平衡状态的是______(填标号)。
II.正丁烷脱氢异构制异丁烯。
温度为T℃,向体积不等的恒容密闭容器中均充入1 mol正丁烷,发生反应:
,反应均进行10 min,测得各容器中正丁烷的转化率与容器体积的关系如图所示。
(3)A点时______ (填“>”、“=”或“<”,同);正反应速率:______ 。
(4)若C点为平衡点且容器总压强为0.4 MPa,则该条件下,反应的平衡常数______ MPa(以分压表示的平衡常数为,分压=总压×物质的量分数)。
(5)向A点对应的反应体系中再充入一定量的正丁烷,达到平衡时,正丁烷的转化率______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(6)______ 。
I.正丁烷催化氧化制1.3-丁二烯的一种反应途径如图所示。
(1)已知:,则
(2)在某恒温恒容密闭容器中通入等物质的量的和,仅发生反应④(该反应为可逆反应),下列描述能说明反应已经达到平衡状态的是______(填标号)。
A.混合气体的密度不再改变 |
B.混合气体平均摩尔质量不再改变 |
C.丁二烯和的物质的量之比不再改变 |
D.1-丁烯和的物质的量之比不再改变 |
II.正丁烷脱氢异构制异丁烯。
温度为T℃,向体积不等的恒容密闭容器中均充入1 mol正丁烷,发生反应:
,反应均进行10 min,测得各容器中正丁烷的转化率与容器体积的关系如图所示。
(3)A点时
(4)若C点为平衡点且容器总压强为0.4 MPa,则该条件下,反应的平衡常数
(5)向A点对应的反应体系中再充入一定量的正丁烷,达到平衡时,正丁烷的转化率
(6)
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【推荐2】碳、氮元素及其化合物对生产、生活有重要的意义。回答下列问题:
(1)以与为原料可合成尿素。已知:
①
②
③
写出和合成尿素和液态水的热化学方程式______________________________ 。
(2)可用于富集得到高浓度。原理是:在,低浓度与接触后生成两种锂盐;平衡后加热至,反应逆向进行,放出高浓度,再生。时反应的化学方程式为____________________ 。
(3)在体积为的密闭恒容容器中,充入和,发生反应:测得温度对的平衡转化率()和催化剂催化效率的影响如图所示。
①欲提高的平衡转化率,可采取的措施有__________ (填序号)
A.通入惰性气体 B.升高温度 C.增加浓度 D.增加浓度
②下列说法正确的是__________ (填序号)。
A.平衡常数大小:
B.其他条件不变,若不使用催化剂,则时的平衡转化率可能位于点
C.其他条件不变,加入催化剂可以降低该反应活化能,不变
D.当压强或混合气体的密度保持不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
③已知M点总压为,该反应在此温度下的平衡常数__________ 。(是用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数)
(4)固体氧化物电解池()用于高温共电解,既可高效制备合成气(),又可实现的减排,其工作原理如图。写出电极c发生的电极反应式:______________________________ 。
电解生成的合成气在催化剂作用下发生如下反应:。对此反应进行如下研究:某温度下在一恒压容器中分别充入和,达到平衡时容器体积为,且含有。此时向容器中再通入气体,则此平衡将__________ 移动(填“向正反应方向”“不”或“向逆反应方向”)。
(1)以与为原料可合成尿素。已知:
①
②
③
写出和合成尿素和液态水的热化学方程式
(2)可用于富集得到高浓度。原理是:在,低浓度与接触后生成两种锂盐;平衡后加热至,反应逆向进行,放出高浓度,再生。时反应的化学方程式为
(3)在体积为的密闭恒容容器中,充入和,发生反应:测得温度对的平衡转化率()和催化剂催化效率的影响如图所示。
①欲提高的平衡转化率,可采取的措施有
A.通入惰性气体 B.升高温度 C.增加浓度 D.增加浓度
②下列说法正确的是
A.平衡常数大小:
B.其他条件不变,若不使用催化剂,则时的平衡转化率可能位于点
C.其他条件不变,加入催化剂可以降低该反应活化能,不变
D.当压强或混合气体的密度保持不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
③已知M点总压为,该反应在此温度下的平衡常数
(4)固体氧化物电解池()用于高温共电解,既可高效制备合成气(),又可实现的减排,其工作原理如图。写出电极c发生的电极反应式:
电解生成的合成气在催化剂作用下发生如下反应:。对此反应进行如下研究:某温度下在一恒压容器中分别充入和,达到平衡时容器体积为,且含有。此时向容器中再通入气体,则此平衡将
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(0.4)
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【推荐3】空气污染治理是综合工程,其中氮氧化合物的治理是环保的一项重要工作,合理应用和处理氮的化合物,在生产生活中有着重要的意义。
(1)已知: N2(g)+O2(g)= 2NO(g) ΔH= +181.5kJ·mol-1。某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是_______ (填字母)。
(2)为减少汽车尾气中NOx的排放,常采用CmHn(烃)催化还原NOx消除氮氧化物的污染。
如:①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H1 =-574kJ·mol-1;
②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) ∆H2 =-1160kJ·mol-1;
③CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) ∆H3
则∆H3=_______ 。
(3)含氮化合物有很多种,其中亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中常用的一种试剂。
已知: 2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g ) ∆H<0
①一定温度下,将2 mol NO(g)与2 mol Cl2(g)置于2L恒容密闭容器中发生上述反应,若4 min末反应达到平衡状态,此时压强是初始时的0.8倍,则0~4 min内,平均反应速率v(Cl2)=_______ 。下列现象可判断反应达到平衡状态的是_______ (填选项字母)。
A.混合气体的平均相对分子质量不变
B.混合气体的密度保持不变
C.每消耗1 mol NO(g)同时生成1 mol ClNO(g)
D.NO和Cl2的物质的量之比保持不变
②为加快反应速率,同时提高NO(g)的平衡转化率,在保持其他条件不变时,可采取的措施有_______ (填选项字母)。
A.升高温度 B.缩小容器体积
C.使用合适的催化剂 D.再充入Cl2(g)
③一定条件下,在恒温恒容的密闭容器中,按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO(g)的体积分数随的变化如图所示,当 =2.5时,达到平衡状态,ClNO(g)的体积分数可能是图中的_______ 点(填“D” “E”或“F”)。
(4)已知: 2NO(g)+O2(g) 2NO2 (g)的反应历程分两步:
①2NO(g) N2O2 (g) (快) v1正=k1正·c2(NO),v1逆 =k 1逆·c(N2O2);
②N2O2 (g)+O2(g) 2NO2(g) (慢) v 2正= k2正c(N2O2)·c(O2), v2逆=k2逆·c2(NO2)。
2NO(g)+O2(g) 2NO2 (g)的平衡常数K与上述反应速率常数k1正、k1逆、k2正、k2逆的关系式为_______ 。
(1)已知: N2(g)+O2(g)= 2NO(g) ΔH= +181.5kJ·mol-1。某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是
(2)为减少汽车尾气中NOx的排放,常采用CmHn(烃)催化还原NOx消除氮氧化物的污染。
如:①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H1 =-574kJ·mol-1;
②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) ∆H2 =-1160kJ·mol-1;
③CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) ∆H3
则∆H3=
(3)含氮化合物有很多种,其中亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中常用的一种试剂。
已知: 2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g ) ∆H<0
①一定温度下,将2 mol NO(g)与2 mol Cl2(g)置于2L恒容密闭容器中发生上述反应,若4 min末反应达到平衡状态,此时压强是初始时的0.8倍,则0~4 min内,平均反应速率v(Cl2)=
A.混合气体的平均相对分子质量不变
B.混合气体的密度保持不变
C.每消耗1 mol NO(g)同时生成1 mol ClNO(g)
D.NO和Cl2的物质的量之比保持不变
②为加快反应速率,同时提高NO(g)的平衡转化率,在保持其他条件不变时,可采取的措施有
A.升高温度 B.缩小容器体积
C.使用合适的催化剂 D.再充入Cl2(g)
③一定条件下,在恒温恒容的密闭容器中,按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO(g)的体积分数随的变化如图所示,当 =2.5时,达到平衡状态,ClNO(g)的体积分数可能是图中的
(4)已知: 2NO(g)+O2(g) 2NO2 (g)的反应历程分两步:
①2NO(g) N2O2 (g) (快) v1正=k1正·c2(NO),v1逆 =k 1逆·c(N2O2);
②N2O2 (g)+O2(g) 2NO2(g) (慢) v 2正= k2正c(N2O2)·c(O2), v2逆=k2逆·c2(NO2)。
2NO(g)+O2(g) 2NO2 (g)的平衡常数K与上述反应速率常数k1正、k1逆、k2正、k2逆的关系式为
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】贵金属银有广泛用途。工业上用银锰精矿(主要含、MnS、等)制备银,同时获得二氧化锰的流程如下。回答下列问题:
(1)“浸锰”步骤中产生的浸锰液主要含有,生成气体的主要成分为_______ ;用惰性电极电解浸锰液制,写出电解总反应的化学方程式_______ 。
(2)已知“浸铁”步骤中保持不变,反应中n(氧化剂):n(还原剂)=_______ ;浸铁滤饼的主要成分为S和_______ 。
(3)“浸银”时发生反应,其中在溶液中是一种稳定配合物。加入的作用是_______ ;结合离子方程式,从平衡角度分析选用氯化物浓溶液的原因是_______ 。
(4)“沉银”步骤中,生成单质银的离子反应方程式为_______ ,沉银液经处理可再利用,方法是向沉银液中通入_______ (写化学式),通过一步转化后循环再用。
(1)“浸锰”步骤中产生的浸锰液主要含有,生成气体的主要成分为
(2)已知“浸铁”步骤中保持不变,反应中n(氧化剂):n(还原剂)=
(3)“浸银”时发生反应,其中在溶液中是一种稳定配合物。加入的作用是
(4)“沉银”步骤中,生成单质银的离子反应方程式为
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【推荐2】CO2资源化在推进能源绿色转型,实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。
I. CO2与H2在固载金属催化剂上可发生以下反应:
反应i.CO2(g)+H2(g) HCOOH(g) ΔH1
反应ii.CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2>0
反应iii.……
可能的反应机理如下图所示(M为催化剂):
(1)反应iii的化学方程式为_______ 。
(2)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101kPa时,由最稳定单质合成1mol指定产物的反应热):
依据以上信息,ΔH1=_______ 。
(3)在一定压强下,按n(H2):n(CO2)=1:1 投料,发生反应i和反应ii (忽略反应iii), 反应相同时间,CO2的转化率及HCOOH选择性(甲酸选择性=随温度变化曲线如下图所示。
①一定温度下,为了提高甲酸选择性可采取的措施有_______ (任写一条)。
②若M点反应已达到平衡状态,体系中H2的分压为a MPa,则673.15K时反应i的分压平衡常数计算式Kp=_______ MPa-1。
③当温度高于673.15K,随温度升高,反应i与反应ii的反应速率相比,增加更显著的是反应_______ (填“ i”或“ii”),判断的依据是_______ 。
Ⅱ.利用电化学装置可实现CO2和CH4两种分子的耦合转化,其原理如图所示。
(4)装置工作时,电极A应连接电源的_______ (填“正”或“负”)极,电极A的电极反应式为_______ 。
I. CO2与H2在固载金属催化剂上可发生以下反应:
反应i.CO2(g)+H2(g) HCOOH(g) ΔH1
反应ii.CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2>0
反应iii.……
可能的反应机理如下图所示(M为催化剂):
(1)反应iii的化学方程式为
(2)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101kPa时,由最稳定单质合成1mol指定产物的反应热):
物质 | CO2(g) | H2(g) | HCOOH(g) |
标准摩尔生成焓/kJ·mol-1 | -393.51 | 0 | -362.3 |
(3)在一定压强下,按n(H2):n(CO2)=1:1 投料,发生反应i和反应ii (忽略反应iii), 反应相同时间,CO2的转化率及HCOOH选择性(甲酸选择性=随温度变化曲线如下图所示。
①一定温度下,为了提高甲酸选择性可采取的措施有
②若M点反应已达到平衡状态,体系中H2的分压为a MPa,则673.15K时反应i的分压平衡常数计算式Kp=
③当温度高于673.15K,随温度升高,反应i与反应ii的反应速率相比,增加更显著的是反应
Ⅱ.利用电化学装置可实现CO2和CH4两种分子的耦合转化,其原理如图所示。
(4)装置工作时,电极A应连接电源的
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【推荐3】乙醛是重要的有机物,在农药、医药、食品和饲料添加剂等生产领域应用广泛,用乙醇为原料制备乙醛的两种方法如下:
Ⅰ.电化学法。
(1)我国科学家以质子酸离子液体作为溶剂和催化剂设计了一种可控电化学氧化乙醇为乙醛的工艺,其装置如图(a)所示。
①电路中转移 1mol 电子,理论上产生 H2______ L(标准状况)。
②阳极电极反应式为______ 。
Ⅱ.催化脱氢法。
(2)乙醇催化脱氢反应: ∆H,相关物质的燃烧热数据如下表所示:
∆H =______ kJ·mol-1。
(3)一定温度下,某体积可变容器中只发生乙醇催化脱氢反应,n(乙醇)随反应时间(t/h)、容器总压(p/MPa)的变化关系如图(b)。
①p1MPa 时,0~1.5h 内生成乙醛的平均速率为______ mol·h-1。
②p2MPa 时,反应的平衡常数 Kp=______ MPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)已知:的选择性;乙醇催化脱氢反应高温下发生裂解,从而降低乙醛的选择性;在Cu系催化剂作用下反应温度对乙醇催化脱氢反应影响的关系如图(c)。
①240℃时,CH3CHO的产率为______ 。
②该条件下的最佳反应温度为280℃,理由是______ 。
Ⅰ.电化学法。
(1)我国科学家以质子酸离子液体作为溶剂和催化剂设计了一种可控电化学氧化乙醇为乙醛的工艺,其装置如图(a)所示。
①电路中转移 1mol 电子,理论上产生 H2
②阳极电极反应式为
Ⅱ.催化脱氢法。
(2)乙醇催化脱氢反应: ∆H,相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 | CH3CH2OH(g) | CH3CHO(g) | H2(g) |
燃烧热∆H/(kJ·mol-1) | -1366.8 | -1166.4 | -285.8 |
(3)一定温度下,某体积可变容器中只发生乙醇催化脱氢反应,n(乙醇)随反应时间(t/h)、容器总压(p/MPa)的变化关系如图(b)。
①p1MPa 时,0~1.5h 内生成乙醛的平均速率为
②p2MPa 时,反应的平衡常数 Kp=
(4)已知:的选择性;乙醇催化脱氢反应高温下发生裂解,从而降低乙醛的选择性;在Cu系催化剂作用下反应温度对乙醇催化脱氢反应影响的关系如图(c)。
①240℃时,CH3CHO的产率为
②该条件下的最佳反应温度为280℃,理由是
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