一定条件下,二氧化碳可合成低碳烯烃,缓解温室效应、充分利用碳资源。
(1)已知:①C2H4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2(g) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2
③H2O(l)=H2O(g) ΔH3
④2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) ΔH4
则ΔH4=_______ (用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
(2)反应④的反应温度、投料比[]对CO2平衡转化率的影响如图所示。
①a_______ 3(填“>”“<”或“=”);M、N两点反应的平衡常数KM_______ KN(填“>”“<”或“=”)。
②300 ℃,往6 L反应容器中加入3 mol H2、1 mol CO2,反应10 min达到平衡。求0~10 min氢气的平均反应速率为_______ 。
(3)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图所示。
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。
①加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是_______ 。
②下列说法中正确的是_______ (填标号)。
a.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
b.催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用
c.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
d.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)强碱性电催化还原CO2制乙烯研究取得突破发展,原理如图所示。b极连接的是太阳能电池的_______ 极;已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液,写出阴极的电极方程式_______ 。
(1)已知:①C2H4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2(g) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2
③H2O(l)=H2O(g) ΔH3
④2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) ΔH4
则ΔH4=
(2)反应④的反应温度、投料比[]对CO2平衡转化率的影响如图所示。
①a
②300 ℃,往6 L反应容器中加入3 mol H2、1 mol CO2,反应10 min达到平衡。求0~10 min氢气的平均反应速率为
(3)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图所示。
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。
助剂 | CO2转化率(%) | 各产物在所有产物中的占比(%) | ||
C2H4 | C3H6 | 其他 | ||
Na | 42.5 | 35.9 | 39.6 | 24.5 |
K | 27.2 | 75.6 | 22.8 | 1.6 |
Cu | 9.8 | 80.7 | 12.5 | 6.8 |
②下列说法中正确的是
a.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
b.催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用
c.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
d.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)强碱性电催化还原CO2制乙烯研究取得突破发展,原理如图所示。b极连接的是太阳能电池的
更新时间:2022-08-20 09:03:56
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解题方法
【推荐1】“绿水青山就是金山银山”,现今“环境保护”意识深入人心。氮的氧化物是大气主要污染物,研究氮氧化物间的相互转化及脱除,让空气更加清洁是环境科学的重要课题。
(1)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
第一步 2NO(g)N2O2(g) (快速平衡)
第二步 N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g) (慢反应)
①用O2表示的速率方程为v(O2)=k1·c2(NO)·c(O2);NO2表示的速率方程为v(NO2)=k2·c2(NO)·c(O2),k1与k2分别表示速率常数(与温度有关),则_________ 。
②下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是_________ (填序号)。
A.增大压强,反应速率常数一定增大
B.第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能
C.反应的总活化能小于第一步和第二步反应的活化能之和
(2)已知:反应N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.0 kJ·mol-1,CO的燃烧热ΔH=-283.5 kJ·mol-1,某脱硝反应的平衡常数表达式为,则该反应的热化学方程式为_________________________ 。
(3)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,某研究小组在2 L的恒容密闭容器中加入3 mol活性炭和2 mol NO2,发生反应2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),60 min后,体系达到平衡状态,此时气体的压强变为原来的1.3倍,请回答下列问题。
①该反应在0~60 min的平均反应速率v(N2)=_________ 。
②相同条件下进行上述反应,若在t1时刻,只改变一种条件,所得N2的物质的量随时间的变化如图所示,则,t1时刻改变的条件是_________ (填选项编号A.加压 B.加入催化剂 C.升温 D.降温 E.通入NO2),t2_________ 60 min(填“大于”、“小于”或“等于”)
③已知:升高温度,该反应的平衡常数减小,则该反应正向是_________ 反应。(填“吸热”或“放热”)保持温度不变,改为恒压容器发生该反应,达平衡后,NO2的转化率_________ (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),K值_________ 。
(1)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
第一步 2NO(g)N2O2(g) (快速平衡)
第二步 N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g) (慢反应)
①用O2表示的速率方程为v(O2)=k1·c2(NO)·c(O2);NO2表示的速率方程为v(NO2)=k2·c2(NO)·c(O2),k1与k2分别表示速率常数(与温度有关),则
②下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是
A.增大压强,反应速率常数一定增大
B.第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能
C.反应的总活化能小于第一步和第二步反应的活化能之和
(2)已知:反应N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.0 kJ·mol-1,CO的燃烧热ΔH=-283.5 kJ·mol-1,某脱硝反应的平衡常数表达式为,则该反应的热化学方程式为
(3)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,某研究小组在2 L的恒容密闭容器中加入3 mol活性炭和2 mol NO2,发生反应2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),60 min后,体系达到平衡状态,此时气体的压强变为原来的1.3倍,请回答下列问题。
①该反应在0~60 min的平均反应速率v(N2)=
②相同条件下进行上述反应,若在t1时刻,只改变一种条件,所得N2的物质的量随时间的变化如图所示,则,t1时刻改变的条件是
③已知:升高温度,该反应的平衡常数减小,则该反应正向是
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解题方法
【推荐2】利用化学反应原理研究化学反应有重要意义。亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,工业上可由NO与反应制得,回答下列问题:
I.
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
;
;
;
则___________ (用和表示)。
II.工业上通常用如下反应制备亚硝酰氯:。
(2)保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol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与氮氯比及不同温度的关系如图所示:
①图中T1、T2的关系为T1___________ T2(填“>”“<”或“=”);
②图中纵坐标为物质___________ (填化学式)的转化率。
③该反应达到化学平衡的标志有___________ (填字母)。
A.单位时间内消耗的同时,生成2nmolNOCl
B.
C.容器内总压强不再变化
D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量保持不变
④若容器容积为1L,B点的平衡常数为___________ 。
⑤若在温度为,容积为1L的容器中,充入0.5molNO、、2molNOCl,v(正)______ v(逆)(填“<”“>”或“=”)。
(3)已知上述反应中逆反应速率的表达式为。300℃时,测得逆反应速率与NOCl的浓度的关系如表所示:
根据以上数据,可计算出:
①表达式中的n=___________ ,
②当时,=___________ 。
I.
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
;
;
;
则
II.工业上通常用如下反应制备亚硝酰氯:。
(2)保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol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与氮氯比及不同温度的关系如图所示:
①图中T1、T2的关系为T1
②图中纵坐标为物质
③该反应达到化学平衡的标志有
A.单位时间内消耗的同时,生成2nmolNOCl
B.
C.容器内总压强不再变化
D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量保持不变
④若容器容积为1L,B点的平衡常数为
⑤若在温度为,容积为1L的容器中,充入0.5molNO、、2molNOCl,v(正)
(3)已知上述反应中逆反应速率的表达式为。300℃时,测得逆反应速率与NOCl的浓度的关系如表所示:
0.20 | |
0.40 |
①表达式中的n=
②当时,=
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】写出或完成下列热化学方程式。
(1)下列变化过程,属于放热反应的是_______ 。
①浓稀释;②酸碱中和反应:③在中燃烧;④与;⑤铝热反应:⑧碳高温条件下还原;⑦碳酸钙分解
(2)已知:①
②
③
则固态碳和水蒸气反应生成CO和的热化学方程式为_______ 。
(3)通常人们把拆开1mol某化学键吸收的能量看成该化学键的键能。表中是一些化学键的键能。
根据键能数据估算下列反应:的反应热为_______ 。
(4)已知稀溶液中, 。
①则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出的热量比57.3kJ_______ (填“大”“小”)。若选用硫酸和氢氧化钡的稀溶液做中和热测定实验(操作无误),测定结果_______ (填“>”“=”或“<”)。
②某化学兴趣小组用50mL 盐酸、50mL NaOH溶液进行中和热测定,计算结果,其原因可能是:_______ 。
A.盐酸与NaOH溶液混合后立即记录温度
B.分三次将盐酸溶液缓慢倒入NaOH溶液中
C.用量筒量取NaOH溶液时仰视读数
D.使用环形玻璃棒搅拌
③标准状况下,3.36L 仅由C、H两种元素组成的某气体质量为4.5g,在25℃和101kPa下完全燃烧生成和时,放出233.97kJ的热量。该气体的分子式为_______ ,表示该气体摩尔燃烧焓的热化学方程式为_______ 。
④2022年北京冬奥会将用绿氢()作为火炬燃料,以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
则反应_______ 。
(1)下列变化过程,属于放热反应的是
①浓稀释;②酸碱中和反应:③在中燃烧;④与;⑤铝热反应:⑧碳高温条件下还原;⑦碳酸钙分解
(2)已知:①
②
③
则固态碳和水蒸气反应生成CO和的热化学方程式为
(3)通常人们把拆开1mol某化学键吸收的能量看成该化学键的键能。表中是一些化学键的键能。
化学键 | C-H | C-F | H-F | F-F |
键能kJ/mol | 414 | 489 | 565 | 155 |
(4)已知稀溶液中, 。
①则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出的热量比57.3kJ
②某化学兴趣小组用50mL 盐酸、50mL NaOH溶液进行中和热测定,计算结果,其原因可能是:
A.盐酸与NaOH溶液混合后立即记录温度
B.分三次将盐酸溶液缓慢倒入NaOH溶液中
C.用量筒量取NaOH溶液时仰视读数
D.使用环形玻璃棒搅拌
③标准状况下,3.36L 仅由C、H两种元素组成的某气体质量为4.5g,在25℃和101kPa下完全燃烧生成和时,放出233.97kJ的热量。该气体的分子式为
④2022年北京冬奥会将用绿氢()作为火炬燃料,以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
则反应
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
(1)甲烷水蒸气催化重整可逆反应是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:1,甲烷和水蒸气反应的方程式是_______ 。
②已知反应器中还存在如下反应:
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)=C(g)+2H2(g) ΔH3
……
上述最后一个反应为积炭反应,反应物投料比采用n(H2O):n(CH4)=4:1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是_______ (选填字母序号)。
a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成
③用CaO可以去除CO2,H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率________ (填“升高”降低”或“不变”)。
(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接_______ 。产生H2的电极反应式是_______ 。
②改变开关连接方式,可得O2。
(1)甲烷水蒸气催化重整可逆反应是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:1,甲烷和水蒸气反应的方程式是
②已知反应器中还存在如下反应:
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)=C(g)+2H2(g) ΔH3
……
上述最后一个反应为积炭反应,反应物投料比采用n(H2O):n(CH4)=4:1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是
a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成
③用CaO可以去除CO2,H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率
(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接
②改变开关连接方式,可得O2。
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐2】探究化学反应的快慢和限度具有十分重要的意义。
I.某实验小组欲通过用酸性和(草酸)反应测定单位时间内生成的速率研究影响反应速率的因素,设计实验方案如下(溶液已酸化),实验装置如图甲所示:
(1)上述反应的离子方程式为:___________ ,该实验是探究___________ 对反应速率的影响。
(2)若实验①在2min末收集了(标准状况下),则在2min末,___________ mol/L(假设混合溶液的体积为50mL,反应前后体积变化忽略不计)。
(3)小组同学发现反应速率变化如图乙,其中时间内速率变快的主要原因可能是:___________ 。
Ⅱ.溶液中存在平衡(橙色)(黄色)。用溶液进行下列实验:
(4)向溶液中加入溶液,溶液呈___________ 色。向溶液中逐滴加入溶液(已知为黄色沉淀),则平衡向着___________ 方向移动,溶液颜色变化为___________ 。
(5)对比实验②和④可得出的结论是___________ 。
I.某实验小组欲通过用酸性和(草酸)反应测定单位时间内生成的速率研究影响反应速率的因素,设计实验方案如下(溶液已酸化),实验装置如图甲所示:
实验序号 | A溶液 | B溶液 |
① | 溶液 | 溶液 |
② | 溶液 | 溶液 |
(2)若实验①在2min末收集了(标准状况下),则在2min末,
(3)小组同学发现反应速率变化如图乙,其中时间内速率变快的主要原因可能是:
Ⅱ.溶液中存在平衡(橙色)(黄色)。用溶液进行下列实验:
(4)向溶液中加入溶液,溶液呈
(5)对比实验②和④可得出的结论是
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解答题-实验探究题
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(0.65)
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解题方法
【推荐3】过氧化氢是一种常用的绿色试剂,某学习小组针对性质进行如图实验。
Ⅰ.验证的还原性
查阅资料:溶液与氯水发生反应时表现还原性。
(1)制取氯水
①不溶于饱和食盐水的原因是________ (用平衡移动原理解释)。
②取5mL上述新制饱和氯水于试管中,向其中加入溶液至过量,产生大量气泡(该气体可使余烬复燃),还观察到溶液颜色发生的变化是________ 。
Ⅱ.探究、对分解的影响。记录数据如下:
(2)实验结果显示,可得出的结论是:________ (填化学式)更有利于分解。
(3)甲同学查阅资料得知:能加速分解,对分解无影响。为排除干扰,该同学进行实验:向两份溶液中分别加入amL浓度均为________ 的________ (填化学式)溶液和________ (填化学式)溶液。内,发现均几乎不分解。甲同学认为:在无存在的情况下,、对催化分解无影响。
(4)乙同学又提出猜想:、对催化分解会产生影响。于是进行如表实验。限选试剂及其标号如下:
A.溶液,B.少量KCl固体,C.溶液,D.少量固体
(5)根据实验1~4中测得的完全分解所需时间,小组同学认为________ (填“增强”或“减弱”,下同)的催化效果,________ 的催化效果。
Ⅰ.验证的还原性
查阅资料:溶液与氯水发生反应时表现还原性。
(1)制取氯水
①不溶于饱和食盐水的原因是
②取5mL上述新制饱和氯水于试管中,向其中加入溶液至过量,产生大量气泡(该气体可使余烬复燃),还观察到溶液颜色发生的变化是
Ⅱ.探究、对分解的影响。记录数据如下:
| 实验序号 | 添加试剂及用量 | 完全分解所需时间/min |
1 | 溶液 | ||
2 | 溶液 |
(2)实验结果显示,可得出的结论是:
(3)甲同学查阅资料得知:能加速分解,对分解无影响。为排除干扰,该同学进行实验:向两份溶液中分别加入amL浓度均为
(4)乙同学又提出猜想:、对催化分解会产生影响。于是进行如表实验。限选试剂及其标号如下:
A.溶液,B.少量KCl固体,C.溶液,D.少量固体
| 实验序号 | 添加试剂 | 完全分解所需时间/min |
3 | 需同时加入溶液和① | ||
4 | 需同时加入溶液和② |
(5)根据实验1~4中测得的完全分解所需时间,小组同学认为
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【推荐1】绿水青山就是金山银山,保护生态环境、建设生态文明是历史发展的需要。氮氧化物易导致酸雨、光化学烟雾等环境问题,消除氮污染已成为人类共识,消除氮氧化物有多种方法:
(1)活性炭还原法。某研究小组向容积均为 2L 的甲(温度为 T1),乙(温度为 T2)两个 恒容密闭容器中充入足量的活性炭和 4mol 的 NO,发生反应C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g),反应过程中两容器内 CO2的物质的量随时 间的变化关系如图所示。
①ΔH______ 0 (填“>”或“<”),判断的依据___________
②乙容器中反应达到平衡后,再充入 2molNO 和 2mol 的 CO2,此时 v(正)____________ v(逆)(填“>”或“<” 或“=”)。
(2)NH3催化还原法。NH3催化还原法的原理如图所示:
①若烟气中 c(NO2):c(NO)=1:1,发生如图 中所示的脱氮反应,反应过程中转移 2mol 电子时放出的热量为 151.7kJ,则该脱氮反应的热化学方程式为:_________
②如图所示是一定时间内,在不同温度下分别使用催化剂 Mn 和 Cr 时的脱氮率,由此可知工业上使用的最佳催化剂和相应最佳温度分别为________ ;使用 Mn 作催化剂时,脱氮率 a-b 段呈现如图 所示变化的原因可能是_________
(3)电化学法。用间接电化学法对大气污染物 NO 进行无害化处理,其原理示意如图所示(质子膜允许 H+和 H2O 通过)
①图中电极 I 应该接电源的_________ (填“正极”或“负极”),该电极反应方程式为__________
②吸收塔中每产生 0.5mol HSO,理论上处理 NO 在标准状况下的体积为______ L
(1)活性炭还原法。某研究小组向容积均为 2L 的甲(温度为 T1),乙(温度为 T2)两个 恒容密闭容器中充入足量的活性炭和 4mol 的 NO,发生反应C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g),反应过程中两容器内 CO2的物质的量随时 间的变化关系如图所示。
①ΔH
②乙容器中反应达到平衡后,再充入 2molNO 和 2mol 的 CO2,此时 v(正)
(2)NH3催化还原法。NH3催化还原法的原理如图所示:
①若烟气中 c(NO2):c(NO)=1:1,发生如图 中所示的脱氮反应,反应过程中转移 2mol 电子时放出的热量为 151.7kJ,则该脱氮反应的热化学方程式为:
②如图所示是一定时间内,在不同温度下分别使用催化剂 Mn 和 Cr 时的脱氮率,由此可知工业上使用的最佳催化剂和相应最佳温度分别为
(3)电化学法。用间接电化学法对大气污染物 NO 进行无害化处理,其原理示意如图所示(质子膜允许 H+和 H2O 通过)
①图中电极 I 应该接电源的
②吸收塔中每产生 0.5mol HSO,理论上处理 NO 在标准状况下的体积为
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解答题-原理综合题
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【推荐2】随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金维生素”。已知钒的原子序数为23,回答下列问题:
(1)钒被认为是一种稀土元素,广泛分散于各种矿物中,钾钒铀矿中的钒原子最外层已达到8 电子稳定结构,其化学式为K2H6U2V2O15(其中钒元素的化合价为+5价)。若用氧化物的形式表示,该化合物的化学式为:_______________________________ 。
(2)五氧化二钒是工业制造中的常用催化剂,如工业制硫酸中就利用五氧化二钒作催化剂。从含钒废催化剂中回收钒,传统的技术是“氧化焙烧法”,其具体流程为:
其中焙烧是将食盐和钒铅矿在空气中焙烧,这时矿石中所含的V2O5就转化为NaVO3,然后用水从烧结块中浸出NaVO3,再用稀硫酸酸化就得到V2O5的水合物,经过煅烧就可得到V2O5。
①配料在焙烧前磨碎的目的是_______________________ 。
②写出焙烧过程中V2O5发生反应的化学方程式:___________________________ 。
(3)测定钒含量的方法是先把钒转化成V2O5,V2O5在酸性溶液里转变成VO,再用盐酸、硫酸亚铁、草酸等测定钒。反应的化学方程式为:+H2C2O4=VO++2CO2↑+H2O。若反应消耗0.9 g 草酸,参加反应的钒元素质量是_____ g。
(4)以V2O5为催化剂,使SO2转化为SO3的反应如下:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。某温度下,SO2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示。
根据图示回答下列问题:
①将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 MPa,该反应的平衡常数表达式为__________ ,等于______________ 。
②平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)______ K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(1)钒被认为是一种稀土元素,广泛分散于各种矿物中,钾钒铀矿中的钒原子最外层已达到8 电子稳定结构,其化学式为K2H6U2V2O15(其中钒元素的化合价为+5价)。若用氧化物的形式表示,该化合物的化学式为:
(2)五氧化二钒是工业制造中的常用催化剂,如工业制硫酸中就利用五氧化二钒作催化剂。从含钒废催化剂中回收钒,传统的技术是“氧化焙烧法”,其具体流程为:
其中焙烧是将食盐和钒铅矿在空气中焙烧,这时矿石中所含的V2O5就转化为NaVO3,然后用水从烧结块中浸出NaVO3,再用稀硫酸酸化就得到V2O5的水合物,经过煅烧就可得到V2O5。
①配料在焙烧前磨碎的目的是
②写出焙烧过程中V2O5发生反应的化学方程式:
(3)测定钒含量的方法是先把钒转化成V2O5,V2O5在酸性溶液里转变成VO,再用盐酸、硫酸亚铁、草酸等测定钒。反应的化学方程式为:+H2C2O4=VO++2CO2↑+H2O。若反应消耗0.9 g 草酸,参加反应的钒元素质量是
(4)以V2O5为催化剂,使SO2转化为SO3的反应如下:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。某温度下,SO2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示。
根据图示回答下列问题:
①将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 MPa,该反应的平衡常数表达式为
②平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐3】研究氮的氧化物(如:NO、、)和氮的氢化物都有广泛的用途,如:和可作为运载火箭的推进剂。
(1)已知: 。现将2mol 放入1L恒容密闭容器中,平衡体系中的体积分数(φ)随温度的变化如图所示。
①d点v(正)___________ v(逆)(填“>”“=”“<”)。
②a、b、c三点中平衡常数、、由小到大是___________ 。
③在时,的平衡转化率___________ ;若平衡时的总压为100kPa,则该反应平衡常数___________ (为用各气体分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数,保留到小数点后1位)。
(2)NO氧化为的反应为:,该反应分如下两步进行:
Ⅰ. (较快)
Ⅱ. (较慢)
决定整个反应速率的步骤是___________ (填Ⅰ或者Ⅱ)。
(3)肼除了可作火箭的推进剂外,还可用于新型环保电池中,电池工作原理如图所示。
①写出的结构式___________ 。
②向___________ 移动(填“电极甲”或“电极乙”)。
③该电池正极的电极反应式为___________ 。
(1)已知: 。现将2mol 放入1L恒容密闭容器中,平衡体系中的体积分数(φ)随温度的变化如图所示。
①d点v(正)
②a、b、c三点中平衡常数、、由小到大是
③在时,的平衡转化率
(2)NO氧化为的反应为:,该反应分如下两步进行:
Ⅰ. (较快)
Ⅱ. (较慢)
决定整个反应速率的步骤是
(3)肼除了可作火箭的推进剂外,还可用于新型环保电池中,电池工作原理如图所示。
①写出的结构式
②向
③该电池正极的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐1】甲烷是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。
I.工业上以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇:
①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ•mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-129.0kJ•mol-1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为___________ 。
(2)1932年,美国理论化学家亨利·艾琳等人在统计力学和量子力学的基础上建立了过渡态理论,认为催化剂主要是通过改变过渡态物质而降低了活化能。对于反应②,在使用和未使用催化剂时,反应过程和能量的对应关系如图1所示。使用了催化剂的曲线是___________ (填“a”或“b”);断裂反应物中的化学键吸收的总能量___________ (填“>”、“<”或“=”)形成生成物中的化学键释放的总能量。
II.甲烷还可以制作燃料电池。如图2是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:
已知:总反应为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O
(3)该装置的能量转换形式是___________ 。
(4)电池的负极是___________ (填“a”或“b”),该极的电极反应是 ___________ 。
(5)电池工作一段时间后电解质溶液的碱性___________ (填“增强”、“减弱”或“不变”)。
(6)标准状况下,消耗3.36L甲烷,电路中转移的电子数目为___________ 。
I.工业上以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇:
①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ•mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-129.0kJ•mol-1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为
(2)1932年,美国理论化学家亨利·艾琳等人在统计力学和量子力学的基础上建立了过渡态理论,认为催化剂主要是通过改变过渡态物质而降低了活化能。对于反应②,在使用和未使用催化剂时,反应过程和能量的对应关系如图1所示。使用了催化剂的曲线是
II.甲烷还可以制作燃料电池。如图2是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:
已知:总反应为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O
(3)该装置的能量转换形式是
(4)电池的负极是
(5)电池工作一段时间后电解质溶液的碱性
(6)标准状况下,消耗3.36L甲烷,电路中转移的电子数目为
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】存在于天然气、沼气、煤矿坑井气中,它既是优质气体燃料,也是制造合成气和许多化工产品的重要原料。回答下列问题:
(1)催化重整不仅可以得到合成气(和),还对温室气体的减排具有重要意义。
已知:
催化重整反应:_______ (用、、表示),若,则催化重整反应为__________ (填“吸”或“放”)热反应。
(2)图中为甲烷燃烧过程的能量变化,该反应的活化能为_______ ,_______ 。
(3)图中是目前研究较多的一类燃料电池的工作原理示意图。
①a极为电池___________ (填“正”或“负”)极;b极的电极反应式为_________ 。
②电池中内电路的移向___________ (填“a”或“b”)极。
(4)用该燃料电池电解溶液(电极材料为石墨),当电子转移时,阴极产物是____________ (写化学式),阳极析出气体体积为________ L(标准状况)。
(1)催化重整不仅可以得到合成气(和),还对温室气体的减排具有重要意义。
已知:
催化重整反应:
(2)图中为甲烷燃烧过程的能量变化,该反应的活化能为
(3)图中是目前研究较多的一类燃料电池的工作原理示意图。
①a极为电池
②电池中内电路的移向
(4)用该燃料电池电解溶液(电极材料为石墨),当电子转移时,阴极产物是
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【推荐3】甲醇是一种可再生能源,由制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的_________ ;反应Ⅰ的活化能E(正)_________ (填“>”“=”或“<”)E(逆)。
(2)若反应Ⅱ在一绝热恒容密闭容器中进行,能说明反应已达到平衡状态的是_________ (填字母)。
a. b.总压强不变 c.温度不变 d.容器内的体积分数保持不变
(3)250℃时,向密闭容器中充入和发生反应Ⅱ.经过达到平衡状态,平衡时测得的转化率为50%。
①该温度下,反应开始至时,该反应的平均反应速率_________ 。
②250℃时该反应的平衡常数_________ 。
③若升高温度,该反应的平衡常数_________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)我国科学家研究电池,取得了重大科研成果。
①电池中,研究表明该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,正极电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ中与反应的离子方程式。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ._________
Ⅳ.
②研究表明,在电解质水溶液中,气体可被电化学还原。写出在碱性介质中电还原为正丙醇的电极反应方程式为_________ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的
(2)若反应Ⅱ在一绝热恒容密闭容器中进行,能说明反应已达到平衡状态的是
a. b.总压强不变 c.温度不变 d.容器内的体积分数保持不变
(3)250℃时,向密闭容器中充入和发生反应Ⅱ.经过达到平衡状态,平衡时测得的转化率为50%。
①该温度下,反应开始至时,该反应的平均反应速率
②250℃时该反应的平衡常数
③若升高温度,该反应的平衡常数
(4)我国科学家研究电池,取得了重大科研成果。
①电池中,研究表明该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,正极电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ中与反应的离子方程式。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
②研究表明,在电解质水溶液中,气体可被电化学还原。写出在碱性介质中电还原为正丙醇的电极反应方程式为
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