我国提出争取在2060年实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。工业上有一种方法是利用CO2生产甲醇(CH3OH):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),该反应过程中的能量变化如图1所示:
(1)该反应是____ (填“放热”或“吸热”)反应,若有1molCO2(g)参加反应,放出的热量是____ kJ。
(2)某温度下,在1L恒容密闭容器中充入一定量的CO2、H2进行该反应,反应过程中,其中两种气体的物质的量(n)随时间(t)的变化情况如图2所示。
①Y代表的反应物的化学式为____ 。
②4min时,v正_____ v逆(填“>”“<”或“=”)。
③若要增大反应速率,可采取的措施有____ (写一条即可)。
④反应开始至4min时,X的平均反应速率为____ 。
⑤若该反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行,经相同时间后,测得三个容器中的反应速率分别为甲:v(CO2)=0.3mol·L-1·min-1,乙:v(H2)=0.52mol·L-1·min-1,丙:v(CH3OH)=0.1mol·L-1·s-1。则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为____ 。
(3)工业上甲醇可以用做燃料电池,电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。则甲醇作电池的____ 极(填“正”或“负”),若电池工作中有6mole-转移,则理论上消耗甲醇的质量是____ g。
(1)该反应是
(2)某温度下,在1L恒容密闭容器中充入一定量的CO2、H2进行该反应,反应过程中,其中两种气体的物质的量(n)随时间(t)的变化情况如图2所示。
①Y代表的反应物的化学式为
②4min时,v正
③若要增大反应速率,可采取的措施有
④反应开始至4min时,X的平均反应速率为
⑤若该反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行,经相同时间后,测得三个容器中的反应速率分别为甲:v(CO2)=0.3mol·L-1·min-1,乙:v(H2)=0.52mol·L-1·min-1,丙:v(CH3OH)=0.1mol·L-1·s-1。则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为
(3)工业上甲醇可以用做燃料电池,电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。则甲醇作电池的
更新时间:2022-08-28 20:12:34
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【推荐1】绿色发展是必由之路,我国宣布二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。
I.以制备甲醇是实现“双碳”目标的重要途径。在体积为2.5L的密闭容器中,充入和,180℃下反应仅得甲醇(沸点64.7℃)和物质X,测得各物质物质的量随时间的部分变化图象如图所示:
(1)的电子式为___________ ;该反应的化学反应方程式为___________ 。
(2)内,甲醇的平均反应速率为___________ (保留两位有效数字)。
(3)时,正反应速率___________ 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。
(4)其他条件不变,将该恒容容器,改为体积可变的容器,达到平衡时,测得的转化率为15%,则平衡时甲醇的浓度为___________ 。
(5)甲醇燃料电池具有启动快、效率高等优点。若以溶液为电解液,其负极的电极反应式为___________ 。
II.甲烷与重整制备合成气也是综合利用的研究热点之一、
(6),此反应的能量变化如图所示:
则,属于___________ 反应(填“吸热”或“放热”)。
(7)恒容条件下,下列描述能证明该反应达到平衡的是___________(填字母)。
I.以制备甲醇是实现“双碳”目标的重要途径。在体积为2.5L的密闭容器中,充入和,180℃下反应仅得甲醇(沸点64.7℃)和物质X,测得各物质物质的量随时间的部分变化图象如图所示:
(1)的电子式为
(2)内,甲醇的平均反应速率为
(3)时,正反应速率
(4)其他条件不变,将该恒容容器,改为体积可变的容器,达到平衡时,测得的转化率为15%,则平衡时甲醇的浓度为
(5)甲醇燃料电池具有启动快、效率高等优点。若以溶液为电解液,其负极的电极反应式为
II.甲烷与重整制备合成气也是综合利用的研究热点之一、
(6),此反应的能量变化如图所示:
则,属于
(7)恒容条件下,下列描述能证明该反应达到平衡的是___________(填字母)。
A.容器中气体密度不再改变 |
B. 不再改变 |
C.断裂同时断裂 |
D.的体积分数不再改变 |
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【推荐2】Ⅰ.汽车让人们的生活越来越便捷。请回答以下问题:
(1)汽车尾气主要含有等物质,是造成城市空气污染的主要因素之一; 和反应生成的能量变化如下图所示,则该反应的热化学方程式为_______________ 。(2)可作氧化剂,用于氧化火箭推进器中的强还原剂肼,释放大量的能量,其热化学方程式为:
①若进行上述反应,放出热量为,则转移电子数目为_______________ 。
②已知:
若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,则反应释放能量更多,请写出液态肼和氟气反应的热化学方程式:_______________ 。
(3)汽车受到猛烈碰撞时,安全气囊内的固体迅速分解,产生氮气和金属钠,该过程中的能量变化如图所示,下列说法错误的是___________。
Ⅱ.污染性气体的处理:
(4)以溶液作为吸收剂,控制溶液的,将二氧化硫和一氧化氮转化为和去除。
①在酸性溶液中,氧化的离子方程式为_______________ 。
②的去除率高于的可能原因是_______________ 。(任写一条)
(5)将的混合气体共(已换算为标准状况,下同)通入水中,气体体积减小,若将该混合气体与一定量混合通入水中,所有气体能被完全吸收得到硝酸溶液,下列说法错误的是_______________ (填序号)。
①混合气体中的体积分数为
②所得硝酸溶液物质的量浓度为
③用足量溶液可将该混合气体完全吸收
④消耗的在标准状况下的体积为
(1)汽车尾气主要含有等物质,是造成城市空气污染的主要因素之一; 和反应生成的能量变化如下图所示,则该反应的热化学方程式为
①若进行上述反应,放出热量为,则转移电子数目为
②已知:
若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,则反应释放能量更多,请写出液态肼和氟气反应的热化学方程式:
(3)汽车受到猛烈碰撞时,安全气囊内的固体迅速分解,产生氮气和金属钠,该过程中的能量变化如图所示,下列说法错误的是___________。
A.属于离子化合物 |
B.的分解反应属于吸热反应 |
C.表示固体具有的能量 |
D.作为安全气囊的气体发生剂,具有产气快、产气量大等优点 |
Ⅱ.污染性气体的处理:
(4)以溶液作为吸收剂,控制溶液的,将二氧化硫和一氧化氮转化为和去除。
①在酸性溶液中,氧化的离子方程式为
②的去除率高于的可能原因是
(5)将的混合气体共(已换算为标准状况,下同)通入水中,气体体积减小,若将该混合气体与一定量混合通入水中,所有气体能被完全吸收得到硝酸溶液,下列说法错误的是
①混合气体中的体积分数为
②所得硝酸溶液物质的量浓度为
③用足量溶液可将该混合气体完全吸收
④消耗的在标准状况下的体积为
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解题方法
【推荐3】按要求填空。
(1)下列反应中,属于吸热反应的是_______ ;属于氧化还原的放热反应是_______ 。
①煅烧石灰石 ②甲醇燃烧 ③制水煤气 ④生石灰与水反应 ⑤酸碱中和
(2)1 g液态甲醇(CH3OH)完全燃烧,生成CO2气体和液态水,放出a kJ热量。写出甲醇燃烧热的热化学方程式为_______ 。
(3)依据氧化还原反应:2Ag++Cu=Cu2++2Ag设计一个原电池,并在如图框中画出装置______ 。
(4)用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中,构成了原电池,工作一段时间,锌片的质量减少了3.25 g,则铜表面析出了氢气_______ L(标准状况)。
(1)下列反应中,属于吸热反应的是
①煅烧石灰石 ②甲醇燃烧 ③制水煤气 ④生石灰与水反应 ⑤酸碱中和
(2)1 g液态甲醇(CH3OH)完全燃烧,生成CO2气体和液态水,放出a kJ热量。写出甲醇燃烧热的热化学方程式为
(3)依据氧化还原反应:2Ag++Cu=Cu2++2Ag设计一个原电池,并在如图框中画出装置
(4)用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中,构成了原电池,工作一段时间,锌片的质量减少了3.25 g,则铜表面析出了氢气
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】研究之间的转化具有重要意义。
(1)已知: ,将一定量气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为。
①该反应自发进行的条件是_______ 。
②下列不能 作为反应达到平衡的判据是_______ 。
A.的物质的量不变 B. C.不变
D.容器内气体的平均相对分子质量不变 E.容器内颜色不变
③时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,气体的平衡转化率为,则反应的平衡常数_______ (用含有的表达式表示。对于气相反应,用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数,记作,如,p为平衡总压强,为平衡系统中B的物质的量分数)。
(2)氧化反应:分两步基元反应进行:
I. 快反应
II. 慢反应
已知:。
①在下图中绘制“”的“能量~反应过程”示意图_______ 。
②法是工业上消除氮氧化物的常用方法,反应原理为: 。消除汽车尾气中的时,可用尿素[]还原NO,既安全又高效,且产物都是空气中含有的成分。与法相比,等物质的量的尿素与氨气可消除的物质的量之比为_______ 。(不考虑副反应)
(1)已知: ,将一定量气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为。
①该反应自发进行的条件是
②下列
A.的物质的量不变 B. C.不变
D.容器内气体的平均相对分子质量不变 E.容器内颜色不变
③时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,气体的平衡转化率为,则反应的平衡常数
(2)氧化反应:分两步基元反应进行:
I. 快反应
II. 慢反应
已知:。
①在下图中绘制“”的“能量~反应过程”示意图
②法是工业上消除氮氧化物的常用方法,反应原理为: 。消除汽车尾气中的时,可用尿素[]还原NO,既安全又高效,且产物都是空气中含有的成分。与法相比,等物质的量的尿素与氨气可消除的物质的量之比为
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【推荐2】发展新能源、改善空气质量等一直是化学研究的热点。回答下列问题:
(1)甲醇是可再生的清洁能源,可利用CO2与H2合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。该反应历程如图所示。
上述合成甲醇的反应的有机副产物有__________ ;由于该反应速率较慢,需要加入催化剂使反应速率加快,主要降低下列变化中________ (填字母)的能量变化。
A.*CO+*OH→*CO+*H2O B.*CO→*OCH
C.*OCH2→*OCH3 D.*OCH3→*CH3OH
(2)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应,可制合成气,主要反应(I)、(II)的lg KP(KP为以分压表示的平衡常数)与T的关系如图所示。
①反应(I)的△H______ 0(填“>”、“=”或“<”);
②在容积为10 L密闭容器中充入1 mol CO、1 mol H2O只发生反应(II),反应5分钟到达图中d点,请计算0~5 min时,CO平均反应速率________ ;此时CO的转化率为________ ;已知:反应速率v=v正-v逆=k正·x(CO)·x(H2O)-k逆·x(CO2)·x(H2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数,计算e处的=______ ;
③c点时,若反应容器中CO浓度为0.1 mol/L,则CO2浓度为________ (填数值)。
(1)甲醇是可再生的清洁能源,可利用CO2与H2合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。该反应历程如图所示。
上述合成甲醇的反应的有机副产物有
A.*CO+*OH→*CO+*H2O B.*CO→*OCH
C.*OCH2→*OCH3 D.*OCH3→*CH3OH
(2)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应,可制合成气,主要反应(I)、(II)的lg KP(KP为以分压表示的平衡常数)与T的关系如图所示。
①反应(I)的△H
②在容积为10 L密闭容器中充入1 mol CO、1 mol H2O只发生反应(II),反应5分钟到达图中d点,请计算0~5 min时,CO平均反应速率
③c点时,若反应容器中CO浓度为0.1 mol/L,则CO2浓度为
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【推荐3】羰基硫(COS)广泛存在于煤、石油和天然气为原料的化工生产中,不经处理直接排放会引起大气污染,石油化工中产生的羰基硫可通过以下方法脱除。
Ⅰ.干法脱除:在催化剂存在下,COS和H2可发生两个平行反应:
i. COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H1=-17kJ/mol
ii. COS(g)+4H2(g)H2S(g)+CH4(g)+H2O(g) △H2
(1)已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ/mol,则△H2=______________ 。
(2)T1℃时,向10L恒容密闭容器中充人1molCOS和4molH2,发生反应i和ii。5min时达到平衡,测得体系压强减少了20%,CO的体积分数为10%且其平衡分压为P1。
①0-5min内,v(COS)=______________ 。
②反应i的平衡常数K=______________ 。
③若在起始温度为T1℃的绝热容器中重复上述实验,H2的平衡分压P2______________ P1(填“>”“=”或“<”),理由为______________ 。
Ⅱ.湿法脱除:原理为COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O。温度为293K时,将COS以固定流速匀速通入一定浓度的NaOH溶液中,测得体系内c(S2-)随时间(t)的变化如图所示:
(3)由图可知,增大NaOH溶液的初始浓度,COS的吸收速率______________ (填“增大”“减小”或“不变”),判断依据为______________ 。
(4)在上述反应体系中同时加入少量溴水,也能吸收COS并得到澄清溶液,发生反应的化学方程式为______________ 。
Ⅰ.干法脱除:在催化剂存在下,COS和H2可发生两个平行反应:
i. COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H1=-17kJ/mol
ii. COS(g)+4H2(g)H2S(g)+CH4(g)+H2O(g) △H2
(1)已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ/mol,则△H2=
(2)T1℃时,向10L恒容密闭容器中充人1molCOS和4molH2,发生反应i和ii。5min时达到平衡,测得体系压强减少了20%,CO的体积分数为10%且其平衡分压为P1。
①0-5min内,v(COS)=
②反应i的平衡常数K=
③若在起始温度为T1℃的绝热容器中重复上述实验,H2的平衡分压P2
Ⅱ.湿法脱除:原理为COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O。温度为293K时,将COS以固定流速匀速通入一定浓度的NaOH溶液中,测得体系内c(S2-)随时间(t)的变化如图所示:
(3)由图可知,增大NaOH溶液的初始浓度,COS的吸收速率
(4)在上述反应体系中同时加入少量溴水,也能吸收COS并得到澄清溶液,发生反应的化学方程式为
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【推荐1】(1)习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”,因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。SO2的排放主要来自煤的燃烧,工业上常用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2。
已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
① ;
② ;
③ ;
则反应的_______ kJ/mol。
(2)甲醇在工业上利用水煤气合成,反应为 。在一定条件下,将2molCO和4molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,反应达到平衡时CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图1所示。
①M点CO的转化率为_______ 。
②X轴上a点的数值比b点_______ (填“大”或“小”)。某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是_______ 。
(3)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为 。m代表起始时的投料比,即。m=3时,该反应达到平衡状态后MPa,恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图2所示。温度时,反应达到平衡时的Kp=_______ 。(保留两位有效数字)
(4)科学家利用图3所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸),该装置工作时,导线中通过2mol电子后,假定体积不变,M极电解质溶液的pH____ (填“增大”“减小”或“不变”),M、N两极电解质溶液变化的质量差|Δ(M)|-|Δ(N)|=___ g。
已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
① ;
② ;
③ ;
则反应的
(2)甲醇在工业上利用水煤气合成,反应为 。在一定条件下,将2molCO和4molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,反应达到平衡时CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图1所示。
①M点CO的转化率为
②X轴上a点的数值比b点
(3)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为 。m代表起始时的投料比,即。m=3时,该反应达到平衡状态后MPa,恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图2所示。温度时,反应达到平衡时的Kp=
(4)科学家利用图3所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸),该装置工作时,导线中通过2mol电子后,假定体积不变,M极电解质溶液的pH
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【推荐2】I.我国提出争取在2060年实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。工业上有一种方法是利用CO2生产甲醇(CH3OH):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),该反应过程中的能量变化如图所示:
(1)该反应是_____ (填“放热”或“吸热”)反应,若有1molCO2(g)参加反应,则变化的能量是_____ kJ。
(2)一定条件下,将2molCO2和6molH2在2L恒容密闭容器中发生上述反应,经过2min反应达到了平衡,此时CH3OH浓度为0.8mol/L。
①2min内用CO2表示该反应的速率为v(CO2)=_____ 。
②平衡时体系内气体压强与开始时的压强之比为_____ 。
③一定能说明该反应达到平衡的标志是_____ 。
A.CO2和CH3OH的物质的量浓度相等
B.CO2和CH3OH物质的量浓度的比值不变
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.混合气体的密度保持不变
E.2v(CO2)=v(H2O)
F.单位时间内3molH-H键断裂,同时水中有2molO-H键断裂
Ⅱ.有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出一种既能提供电能,又能实现氮固定的新型燃料电池,如图所示。
(3)a电极上的电极反应式是______ 。
(4)该电池在工作过程中溶液的pH值不断_____ (填“增大”或“减小”),假设放电过程中电解质溶液的体积不变,当溶液中的物质的量改变0.8mol时,理论上电池能为外电路提供_____ mol电子。
(1)该反应是
(2)一定条件下,将2molCO2和6molH2在2L恒容密闭容器中发生上述反应,经过2min反应达到了平衡,此时CH3OH浓度为0.8mol/L。
①2min内用CO2表示该反应的速率为v(CO2)=
②平衡时体系内气体压强与开始时的压强之比为
③一定能说明该反应达到平衡的标志是
A.CO2和CH3OH的物质的量浓度相等
B.CO2和CH3OH物质的量浓度的比值不变
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.混合气体的密度保持不变
E.2v(CO2)=v(H2O)
F.单位时间内3molH-H键断裂,同时水中有2molO-H键断裂
Ⅱ.有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出一种既能提供电能,又能实现氮固定的新型燃料电池,如图所示。
(3)a电极上的电极反应式是
(4)该电池在工作过程中溶液的pH值不断
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【推荐3】是大气污染物,同时也是重要的化工原料,可用于制备硫酸。回答下列问题:
(1)在作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应,催化反应的机理如下。
第一步:
第二步:
第三步:
①写出催化氧化的热化学方程式___________ 。
②为研究①中催化氧化的反应(),某同学设计了如图三种已装固体催化剂的密闭容器。
在初始体积与温度相同的条件下,甲、乙、丙中均按、投料,达到平衡时,三个容器中的转化率从大到小的顺序为___________ (用“甲、乙、丙”表示)。
(2)硝化法既能生产硫酸,也能处理,主要反应为 。时,向恒容密闭容器中加入等物质的量的和,达到平衡时NO和的物质的量浓度之比为。时,该反应的化学平衡常数为___________ 。时,向某容器中同时充入、、、NO各1 mol,则此时___________ (填“>”“<”或“=”)。
(3)可用NaOH溶液吸收。已知:常温下,的电离常数,。常温下,溶液显___________ (填“酸”“碱”或“中”)性,结合方程式和计算说明原因___________ 。
(4)利用电化学方法将转化为的原理如图所示。
①催化剂a表面的反应是___________ 。
②加入一定量水后停止进水,若左右两边得到的硫酸混合后质量分数仍为49%,则理论上参加反应的与加入的的质量之比为___________ 。
(1)在作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应,催化反应的机理如下。
第一步:
第二步:
第三步:
①写出催化氧化的热化学方程式
②为研究①中催化氧化的反应(),某同学设计了如图三种已装固体催化剂的密闭容器。
在初始体积与温度相同的条件下,甲、乙、丙中均按、投料,达到平衡时,三个容器中的转化率从大到小的顺序为
(2)硝化法既能生产硫酸,也能处理,主要反应为 。时,向恒容密闭容器中加入等物质的量的和,达到平衡时NO和的物质的量浓度之比为。时,该反应的化学平衡常数为
(3)可用NaOH溶液吸收。已知:常温下,的电离常数,。常温下,溶液显
(4)利用电化学方法将转化为的原理如图所示。
①催化剂a表面的反应是
②加入一定量水后停止进水,若左右两边得到的硫酸混合后质量分数仍为49%,则理论上参加反应的与加入的的质量之比为
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