随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
I.以和为原料合成尿素:
(1)下列有利于提高平衡转化率的措施是___________(填序号)。
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如图所示:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(s)△H1
第二步:NH2COONH4(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2
①图中___________ 。
②反应的决速步是___________ 反应(填“第一步”或“第二步”)。
II.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如上图所示。
①反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是___________ (填序号)。
A.容器中混合气体的密度保持不变
B.容器内混合气体的压强保持不变
C.容器中气体的平均相对分子质量不变
D.同时断裂键和键
②由图可知,压强___________ (填“>”、“<”或“=”,);
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则X点对应温度下的___________ (用含p2的代数式表示)。
III.电化学法还原二氧化碳制乙烯在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示
(4)阴极电极反应式为___________ ,该装置中使用的是___________ (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
I.以和为原料合成尿素:
(1)下列有利于提高平衡转化率的措施是___________(填序号)。
A.高温低压 | B.低温高压 | C.高温高压 | D.低温低压 |
第一步:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(s)△H1
第二步:NH2COONH4(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2
①图中
②反应的决速步是
II.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如上图所示。
①反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度保持不变
B.容器内混合气体的压强保持不变
C.容器中气体的平均相对分子质量不变
D.同时断裂键和键
②由图可知,压强
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则X点对应温度下的
III.电化学法还原二氧化碳制乙烯在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示
(4)阴极电极反应式为
更新时间:2022/09/25 10:57:56
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【推荐1】相同条件下,草酸根(C2O)的还原性强于Fe2+。为检验这一结论,进行以下实验:
资料:i.工业上,向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。
ii.K3[Fe(C2O4)3]・3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,光照易分解。其水溶液中存在[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2OK=6.3×10-21
(实验1)用以下装置制取无水氯化亚铁
(1)仪器a的名称为___________ ,B的作用为___________ 。
(2)欲制得纯净的FeCl2,实验过程中点燃A、C酒精灯的先后顺序是___________ 。
(3)D中用NaOH溶液进行尾气处理,存在的问题是___________ 、___________ 。
(实验2)通过Fe3+和C2O在溶液中的反应比较Fe2+和C2O的还原性强弱。
(4)取实验2中少量晶体洗净,配成溶液,滴加KSCN溶液,不变红。继续加入硫酸,溶液变红,说明晶体中含有+3价的铁元素。加硫酸后溶液变红的原因是___________ 。
(5)经检验,亮绿色晶体为K3Fe(C2O4)3・3H2O。设计实验,确认实验2中没有发生氧化还原反应的操作和现象是___________ 。
(6)取实验2中的亮绿色溶液光照一段时间,产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式:___________ [Fe(C2O4)3]3-___________ FeC2O4↓+___________ ↑+___________
(实验3)又设计以下装置直接比较Fe2+和C2O的还原性强弱,并达到了预期的目的。
(7)描述达到预期目的可能产生的现象:___________ 。
资料:i.工业上,向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。
ii.K3[Fe(C2O4)3]・3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,光照易分解。其水溶液中存在[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2OK=6.3×10-21
(实验1)用以下装置制取无水氯化亚铁
(1)仪器a的名称为
(2)欲制得纯净的FeCl2,实验过程中点燃A、C酒精灯的先后顺序是
(3)D中用NaOH溶液进行尾气处理,存在的问题是
(实验2)通过Fe3+和C2O在溶液中的反应比较Fe2+和C2O的还原性强弱。
操作 | 现象 |
在避光处,向10mL 0.5 mol·L-1FeCl3溶液中缓慢加入0.5 mol·L-1K2C2O4溶液至过量,搅拌,充分反应后,冰水浴冷却,过滤 | 得到亮绿色溶液和亮绿色晶体 |
(5)经检验,亮绿色晶体为K3Fe(C2O4)3・3H2O。设计实验,确认实验2中没有发生氧化还原反应的操作和现象是
(6)取实验2中的亮绿色溶液光照一段时间,产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式:
(实验3)又设计以下装置直接比较Fe2+和C2O的还原性强弱,并达到了预期的目的。
(7)描述达到预期目的可能产生的现象:
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(0.4)
【推荐2】我国科学家在“碳中和”项目上进行了如图相关深入研究,并取得一定效果。请按要求回答下列问题:
(1)将CO2转化为炭黑(C)并回收利用,反应原理如图所示。
①FeO的作用是____ 。
②写出CO2转化为炭黑(C)和氧气的热化学方程式:____ 。
(2)常温下,CO2催化加氢的反应为2CO2+6H2=C2H4+4H2O △H<0。
①若该反应自发进行,反应适宜条件是____ (填“低温”或“高温”)。
②若利用该反应转化为电能,实现碳回收,负极反应物为____ 。
(3)以CO2和甲醇为原料直接合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3)的反应为CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)△H。在一定条件下,测定碳酸二甲酯的产率随温度变化的曲线如图a所示;其他条件一定时,改变压强(保持各物质气态),测定甲醇的平衡转化率随压强变化的曲线在图b(未画出)。
①每个碳酸二甲酯分子中最多有___ 原子共平面。
②在140~180℃之间,随着温度升高,碳酸二甲酯的产率降低,可能原因是(写一种)____ 。
③请绘制出图 b 曲线 ____ 。
(1)将CO2转化为炭黑(C)并回收利用,反应原理如图所示。
①FeO的作用是
②写出CO2转化为炭黑(C)和氧气的热化学方程式:
(2)常温下,CO2催化加氢的反应为2CO2+6H2=C2H4+4H2O △H<0。
①若该反应自发进行,反应适宜条件是
②若利用该反应转化为电能,实现碳回收,负极反应物为
(3)以CO2和甲醇为原料直接合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3)的反应为CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)△H。在一定条件下,测定碳酸二甲酯的产率随温度变化的曲线如图a所示;其他条件一定时,改变压强(保持各物质气态),测定甲醇的平衡转化率随压强变化的曲线在图b(未画出)。
①每个碳酸二甲酯分子中最多有
②在140~180℃之间,随着温度升高,碳酸二甲酯的产率降低,可能原因是(写一种)
③请
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解题方法
【推荐3】尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)十九世纪初,用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2,实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是___________ 。
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步(反应过程中能量变化如图1所示):
已知:Ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4
Ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素
①为防止反应Ⅰ中NH2COONH4分解为CO2和NH3,应采取的措施___________ 。
A.升温 B.降温 C.增大压强 D.减少压强
②密闭体系中除发生Ⅰ和Ⅱ外,尿素会发生水解、尿素缩合生成缩二脲[(NH2CO)2NH]和尿素转化为氰酸铵等副反应。尿素生产中实际投入NH3和CO2物质的量之比为4:1,其实际投料比值远大于理论值的原因是___________ 。
(3)尿素[CO(NH)2]溶液可吸收含SO2、NO烟气中SO2,其反应为:SO2+CO(NH2)2+2H2O=(NH4)2SO3+CO2,若吸收烟气时同时通入少量C1O2,可同时实现脱硫、脱硝。脱硝的反应分为两步。第一步:5NO+2ClO2+H2O=5NO2+2HCl;第二步:6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O。将含SO2、NO烟气以一定的流速通过10%的CO(NH2)2溶液,其他条件相同,不通ClO2和通少量ClO2时SO2的去除率如图2所示。
①通少量ClO2时SO2的去除率较低的原因是___________ 。
②处理后的废水含有尿素,可用过硫酸钠结合紫外线(UV)辐照去除废水中尿素,其过程机理如图3所示,尿素和过硫酸钠溶液发生的离子反应方程式为___________ 。
(4)电催化NO合成技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工行业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下NH3的单位时间产量如图4所示,
已知:a.双极膜中H2O电离出的H+和OH−在电场作用下可以向两极迁移;
b.法拉第效率=×100%
①写出正极的电极反应式___________ 。
②0.7V电压下连续放电10小时,外电路通过1.8×10-4mole-,则法拉第效率为___________ 。(保留两位小数)
(1)十九世纪初,用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2,实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步(反应过程中能量变化如图1所示):
已知:Ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4
Ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素
①为防止反应Ⅰ中NH2COONH4分解为CO2和NH3,应采取的措施
A.升温 B.降温 C.增大压强 D.减少压强
②密闭体系中除发生Ⅰ和Ⅱ外,尿素会发生水解、尿素缩合生成缩二脲[(NH2CO)2NH]和尿素转化为氰酸铵等副反应。尿素生产中实际投入NH3和CO2物质的量之比为4:1,其实际投料比值远大于理论值的原因是
(3)尿素[CO(NH)2]溶液可吸收含SO2、NO烟气中SO2,其反应为:SO2+CO(NH2)2+2H2O=(NH4)2SO3+CO2,若吸收烟气时同时通入少量C1O2,可同时实现脱硫、脱硝。脱硝的反应分为两步。第一步:5NO+2ClO2+H2O=5NO2+2HCl;第二步:6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O。将含SO2、NO烟气以一定的流速通过10%的CO(NH2)2溶液,其他条件相同,不通ClO2和通少量ClO2时SO2的去除率如图2所示。
①通少量ClO2时SO2的去除率较低的原因是
②处理后的废水含有尿素,可用过硫酸钠结合紫外线(UV)辐照去除废水中尿素,其过程机理如图3所示,尿素和过硫酸钠溶液发生的离子反应方程式为
(4)电催化NO合成技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工行业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下NH3的单位时间产量如图4所示,
已知:a.双极膜中H2O电离出的H+和OH−在电场作用下可以向两极迁移;
b.法拉第效率=×100%
①写出正极的电极反应式
②0.7V电压下连续放电10小时,外电路通过1.8×10-4mole-,则法拉第效率为
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(0.4)
【推荐1】研究氮氧化物的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。
(1)升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小,某化学小组为研究特殊现象的实质原因,查阅资料知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
i:2NO(g)N2O2(g)(快),v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2) ΔH1<0
ii:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢),v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2) ΔH2<0
请回答下列问题:
①一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=________
②由实验数据得到v2正~c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为___________ (填字母)。(2)100℃时,若将0.100 mol N2O4气体放入1 L密闭容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ·mol-1。c(N2O4)随时间的变化如表所示。回答下列问题:
①在0~40 s时段,化学反应速率v(NO2)为______ mol·L-1·s-1
②下列能说明该反应达到平衡状态的是________ (填选项字母)。
A.2v(N2O4)=v(NO2) B.体系的颜色不再改变
C.混合气体的密度不再改变 D.混合气体的压强不再改变
③该反应达到平衡后,若只改变一个条件,达到新平衡时,下列能使NO2的体积分数增大的是_________ (填选项字母)。
A.充入一定量的NO2 B.增大容器的容积
C.分离出一定量的NO2 D.充入一定量的N2
④100℃时,若将9.2 g NO2和N2O4气体放入1 L密闭容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g)。某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50,则此时v正(N2O4)_______ v逆(N2O4)(填“>”“=”或“<”)。
⑤上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa),已知该条件下k正=4.8×104 s-1,当N2O4分解10%时,v正=________ kPa·s-1。
(1)升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小,某化学小组为研究特殊现象的实质原因,查阅资料知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
i:2NO(g)N2O2(g)(快),v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2) ΔH1<0
ii:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢),v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2) ΔH2<0
请回答下列问题:
①一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=
②由实验数据得到v2正~c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为
时间/s | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
0.100 | 0.070 | 0.050 | 0.040 | 0.040 | 0.040 |
②下列能说明该反应达到平衡状态的是
A.2v(N2O4)=v(NO2) B.体系的颜色不再改变
C.混合气体的密度不再改变 D.混合气体的压强不再改变
③该反应达到平衡后,若只改变一个条件,达到新平衡时,下列能使NO2的体积分数增大的是
A.充入一定量的NO2 B.增大容器的容积
C.分离出一定量的NO2 D.充入一定量的N2
④100℃时,若将9.2 g NO2和N2O4气体放入1 L密闭容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g)。某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50,则此时v正(N2O4)
⑤上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa),已知该条件下k正=4.8×104 s-1,当N2O4分解10%时,v正=
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【推荐2】党的二十大报告提出未来我国将用更高的标准深入打好污染物防治攻坚战,统筹减污降碳,所以深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,工业上合成尿素的反应:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(g)+H2O(l) ΔH
(1)已知合成尿素的反应分两步进行:
2NH3(g)+CO2⇌NH2COONH4(s)ΔH1
NH2COONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH2
其能量变化曲线如图所示,则ΔH、ΔH1和ΔH2由大到小的顺序为_______ 。
(2)若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2,发生上述反应。下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是_______(填标号)。
(3)在T1℃和T2℃时(T1<T2),向恒容容器中投入等物质的量的两种反应物,发生以下反应:HN=C=O(g)+NH3(g)⇌CO(NH2)2(g) ΔH<0,平衡时lg p(NH3)与lg p[CO(NH2)2]的关系如图Ⅰ所示,p为物质的分压强(单位为kPa)。
①若v正=k正×p(HNCO)×p(NH3),v逆=k逆×p[CO(NH2)2]。T1℃时,=_______ kPa-1。
②T2℃时此反应的标准平衡常数Kθ=_______ 。(对于反应:dD(g)+eE(g)⇌gG(g),,其中pθ=100kPa,p(G)、p(D)、p(E)为各组分的平衡分压。)
③若点A时继续投入等物质的量的两种反应物,再次达到平衡时(温度不变),CO(NH2)2的体积分数_______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
④图Ⅱ为在不同催化剂下,反应至相同时间容器中尿素的物质的量随温度变化的曲线,则在T1℃,催化效率最好的是催化剂_______ (填序号)。T2℃以上,n[CO(NH2)2]下降的原因可能是_______ (答出一点即可,不考虑物质的稳定性)。
(1)已知合成尿素的反应分两步进行:
2NH3(g)+CO2⇌NH2COONH4(s)ΔH1
NH2COONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH2
其能量变化曲线如图所示,则ΔH、ΔH1和ΔH2由大到小的顺序为
(2)若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2,发生上述反应。下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.断裂6mol N-H键的同时断裂2mol O-H键 |
B.压强不再变化 |
C.混合气体的密度不再变化 |
D.CO2的体积分数不再变化 |
①若v正=k正×p(HNCO)×p(NH3),v逆=k逆×p[CO(NH2)2]。T1℃时,=
②T2℃时此反应的标准平衡常数Kθ=
③若点A时继续投入等物质的量的两种反应物,再次达到平衡时(温度不变),CO(NH2)2的体积分数
④图Ⅱ为在不同催化剂下,反应至相同时间容器中尿素的物质的量随温度变化的曲线,则在T1℃,催化效率最好的是催化剂
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【推荐3】通过化学的方法实现的资源化利用是一种理想的减排途径。
Ⅰ.利用制备CO:一定温度下,在恒容密闭容器中进行如下反应:
(1)下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是______(填字母序号)
Ⅱ.利用制备甲醇()
一定条件下,向恒容密闭容器中通入一定量的和。涉及反应如下:
主反应: kJ⋅mol
副反应: kJ⋅mol
已知:产率
(2)一段时间后,测得体系中。
产率=______ (用代数式表示)。
(3)探究温度对反应速率的影响(其他条件相同)
实验测得不同温度下,单位时间内的转化率和与CO的物质的量之比如图1所示。
图1中,随着温度的升高,转化率升高,的值下降。解释其原因__________________ 。
(4)探究温度和压强对平衡的影响(其他条件相同)
不同压强下,平衡时转化率随温度的变化关系如图2所示。
①压强______ (填“大于”或“小于”)。
②图2中温度高于时,两条曲线重叠的原因是__________________ 。
③下列条件中,平衡产率最大的是______ (填字母序号)。
A.220℃ 5MPa B.220℃ 1MPa C.300℃ 1MPa
Ⅰ.利用制备CO:一定温度下,在恒容密闭容器中进行如下反应:
(1)下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是______(填字母序号)
A.体系内 | B.体系压强不再发生变化 |
C.体系内各物质浓度不再发生变化 | D.体系内CO的物质的量分数不再发生变化 |
Ⅱ.利用制备甲醇()
一定条件下,向恒容密闭容器中通入一定量的和。涉及反应如下:
主反应: kJ⋅mol
副反应: kJ⋅mol
已知:产率
(2)一段时间后,测得体系中。
产率=
(3)探究温度对反应速率的影响(其他条件相同)
实验测得不同温度下,单位时间内的转化率和与CO的物质的量之比如图1所示。
图1 图2
图1中,随着温度的升高,转化率升高,的值下降。解释其原因
(4)探究温度和压强对平衡的影响(其他条件相同)
不同压强下,平衡时转化率随温度的变化关系如图2所示。
①压强
②图2中温度高于时,两条曲线重叠的原因是
③下列条件中,平衡产率最大的是
A.220℃ 5MPa B.220℃ 1MPa C.300℃ 1MPa
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【推荐1】“碳达峰”“碳中和”是推动我国经济社会高质量发展的内在要求。通过二氧化碳催化加氢制备甲醇是一种重要的转化方法,其反应过程的机理和相对能量如下(已知,吸附在催化剂表面上的物种用*标注):
反应I:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)该反应历程中决速反应的方程式为___________ 。
(2)反应Ⅱ的正反应活化能___________ (填“>”“<”或“=”)。
(3)反应的___________ 。
(4)一定条件下,起始投料为不变,若只发生反应I.研究不同温度、压强下,平衡时甲醇的物质的量分数的变化规律,如图所示。其中,图在下测得,图在下测得。
图中等温过程的曲线是___________ (填“a”或“b”)。平衡常数:___________ (填“>”“<”或“=”),其中___________ (用分数表示)。
(5)我国科学家研发的水系可逆电池可吸收利用,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液,充、放电时,复合膜间的解离成和,工作原理如图所示:
请写出放电时正极的电极反应式:___________ 。
反应I:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)该反应历程中决速反应的方程式为
(2)反应Ⅱ的正反应活化能
(3)反应的
(4)一定条件下,起始投料为不变,若只发生反应I.研究不同温度、压强下,平衡时甲醇的物质的量分数的变化规律,如图所示。其中,图在下测得,图在下测得。
图中等温过程的曲线是
(5)我国科学家研发的水系可逆电池可吸收利用,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液,充、放电时,复合膜间的解离成和,工作原理如图所示:
请写出放电时正极的电极反应式:
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(0.4)
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【推荐2】已知NH3、NO、NO2都是有毒气体,必须经过严格处理,否则会污染空气。请回答下列问题:
(1)已知如下热化学方程式:
①N2(g)+O2 (g)=2NO(g) △H1=+akJ/mol;
②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=bkJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H3=ckJ/mol;
则4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g) △H=___________ kJ/mol。
(2)工业合成NH3的反应,解决了世界约三分之一的人粮食问题。已知:N2+3H22NH3,且该反应的v正=k正·c(N2)·c3(H2),ν逆=k逆·c2(NH3),则反应N2+H2⇌NH3的平衡常数K=___________ (用k正和k逆表示)。
(3)已知合成氨的反应升高温度平衡常数会减小,则该反应的正反应活化能E1和逆反应活化能E2的相对大小关系为:E1___________ E2。(填“>”、“<”或“=”)。
(4)从化学反应的角度分析工业合成氨气采取30MPa~50MPa高压的原因是___________ 。
(5)500℃时,向容积为2L的密闭容器中通入1molN2和3molH2,模拟合成氨的反应,睿器内的压强随时间的变化如下表所示:
①达到平衡时N2的转化率为___________ 。
②用压强表示该反应的平衡常数Kp=___________ (Kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值,某物质的分压等于总压x该物质的物质的量分数)。
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如下图所示,若升高温度再次达到平衡时,可能的点为___________ (从点“A、B、C、D”中选择〉
(1)已知如下热化学方程式:
①N2(g)+O2 (g)=2NO(g) △H1=+akJ/mol;
②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=bkJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H3=ckJ/mol;
则4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g) △H=
(2)工业合成NH3的反应,解决了世界约三分之一的人粮食问题。已知:N2+3H22NH3,且该反应的v正=k正·c(N2)·c3(H2),ν逆=k逆·c2(NH3),则反应N2+H2⇌NH3的平衡常数K=
(3)已知合成氨的反应升高温度平衡常数会减小,则该反应的正反应活化能E1和逆反应活化能E2的相对大小关系为:E1
(4)从化学反应的角度分析工业合成氨气采取30MPa~50MPa高压的原因是
(5)500℃时,向容积为2L的密闭容器中通入1molN2和3molH2,模拟合成氨的反应,睿器内的压强随时间的变化如下表所示:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | +∞ |
压强/MPa | 20 | 17 | 15 | 13.2 | 11 | 11 |
②用压强表示该反应的平衡常数Kp=
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如下图所示,若升高温度再次达到平衡时,可能的点为
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较难
(0.4)
【推荐3】火箭推进剂在航天和军事领域具有广泛的应用。
Ⅰ.肼()常温下呈液态,具有弱碱性和强还原性,可与等氧化剂用作火箭燃料。
(1)肼溶于水形成二元弱碱,碱性比弱,在水中的电离与相似,写出肼在水中电离方程式___________ 。
(2)在标准压强和指定温度(298.15K)下,由元素最稳定的单质生成1mol化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓。已知,,的标准摩尔生成焓分别为50.63kJ/mol,-187.78kJ/mol,-241.82kJ/mol。,写出火箭燃料和氧化剂反应生成和的热化学方程式:____________ 。
(3)肼()-双氧水燃料电池由于绿色环保且具有较高的能量密度而被广泛使用,其工作原理如图所示。①写出负极的电极反应式:__________________ 。
②设两极区溶液体积均为1 L,溶液的密度为1.2 g/cm,忽略溶液体积和密度的变化。当A极产生11.2 L(标准状况)气体时,B极区NaOH溶液的质量分数为40%,计算初始时NaOH溶液的浓度:______ (用质量分数表示,结果保留三位有效数字)。
Ⅱ.我国的祝融号火星车已于2021年成功登陆火星,火星表面大气的主要成分是,占总量的95.32%。科学家们设想通过还原反应将其转化为推进剂以实现星际旅行的愿望,二氧化碳加氢
甲烷化(Sabatier反应)可表示为:
反应1: kJ/mol
反应2: kJ/mol
将5 mol 和20 mol 通入某恒压密闭容器中将甲烷化,平衡时体系中各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如图所示。(4)曲线Y代表的物质是______ (填化学式),曲线Z所代表的物质在1100K以上物质的量减小的原因是____________ 。
(5)当反应1和反应2均达到化学平衡状态时,若维持温度不变,向容器内通入惰性气体He,则反应2平衡______ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(6)800K时,若平衡时容器内总压为p,则反应2的压强平衡常数______ (结果保留两位有效数字,为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
Ⅰ.肼()常温下呈液态,具有弱碱性和强还原性,可与等氧化剂用作火箭燃料。
(1)肼溶于水形成二元弱碱,碱性比弱,在水中的电离与相似,写出肼在水中电离方程式
(2)在标准压强和指定温度(298.15K)下,由元素最稳定的单质生成1mol化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓。已知,,的标准摩尔生成焓分别为50.63kJ/mol,-187.78kJ/mol,-241.82kJ/mol。,写出火箭燃料和氧化剂反应生成和的热化学方程式:
(3)肼()-双氧水燃料电池由于绿色环保且具有较高的能量密度而被广泛使用,其工作原理如图所示。①写出负极的电极反应式:
②设两极区溶液体积均为1 L,溶液的密度为1.2 g/cm,忽略溶液体积和密度的变化。当A极产生11.2 L(标准状况)气体时,B极区NaOH溶液的质量分数为40%,计算初始时NaOH溶液的浓度:
Ⅱ.我国的祝融号火星车已于2021年成功登陆火星,火星表面大气的主要成分是,占总量的95.32%。科学家们设想通过还原反应将其转化为推进剂以实现星际旅行的愿望,二氧化碳加氢
甲烷化(Sabatier反应)可表示为:
反应1: kJ/mol
反应2: kJ/mol
将5 mol 和20 mol 通入某恒压密闭容器中将甲烷化,平衡时体系中各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如图所示。(4)曲线Y代表的物质是
(5)当反应1和反应2均达到化学平衡状态时,若维持温度不变,向容器内通入惰性气体He,则反应2平衡
(6)800K时,若平衡时容器内总压为p,则反应2的压强平衡常数
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(0.4)
解题方法
【推荐1】金属单质及其化合物在工农业生产中应用广泛。
(1)用FeC13溶液腐蚀印刷电路板上的铜,向所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是_______ 。
a.若无固体剩余,则溶液中可能有Fe3+
b.若有固体存在,则溶液中一定有Cu2+和Fe2+
c.若溶液中有Cu2+,则可能有固体存在,且该固体中一定没有铁粉
d.若溶液中有Fe2+,则一定有固体存在
(2)Cu2O是一种半导体材料,制取Cu2O的电解池如图,则石墨电极接电源的_______ (填“正”或“负”)极,电解池工作时,Cu电极的电极反应式为______ ;电解后溶液pH______ (填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)查阅资料可知:Cu2O为红色碱性氧化物,在酸性溶液中可发生反应:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。请设计简单实验来验证某铜粉样品中是否有氧化亚铜:_____ 。
(1)用FeC13溶液腐蚀印刷电路板上的铜,向所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是
a.若无固体剩余,则溶液中可能有Fe3+
b.若有固体存在,则溶液中一定有Cu2+和Fe2+
c.若溶液中有Cu2+,则可能有固体存在,且该固体中一定没有铁粉
d.若溶液中有Fe2+,则一定有固体存在
(2)Cu2O是一种半导体材料,制取Cu2O的电解池如图,则石墨电极接电源的
(3)查阅资料可知:Cu2O为红色碱性氧化物,在酸性溶液中可发生反应:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。请设计简单实验来验证某铜粉样品中是否有氧化亚铜:
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【推荐2】C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)目前工业上有一种方法是用CO,和H2在230℃,催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。
图一表示恒压容器中0.5molCO2和1.5molH2转化率达80%时的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式_____________ 。
(2) “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO4溶液中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图二所示。
请写出a点时n(HSO3-):n(H2SO3)=______ ,b点时溶液pH=7,则n(NH4+):n(HSO3-)=___ 。
(3)催化氧化法去除NO,一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理为4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4:l、3:l、1:3时,得到NO脱除率曲线如图三所示:
① 请写出N2的电子式________ 。
② 曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是______ 。
③ 曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为_____ mg/(m3·s)。
(4)间接电化学法可除NO。其原理如图四所示,写出电解池阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性):_________________ 。
(1)目前工业上有一种方法是用CO,和H2在230℃,催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。
图一表示恒压容器中0.5molCO2和1.5molH2转化率达80%时的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式
(2) “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO4溶液中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图二所示。
请写出a点时n(HSO3-):n(H2SO3)=
(3)催化氧化法去除NO,一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理为4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4:l、3:l、1:3时,得到NO脱除率曲线如图三所示:
① 请写出N2的电子式
② 曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是
③ 曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为
(4)间接电化学法可除NO。其原理如图四所示,写出电解池阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性):
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐3】H2在化学工业中有重要用途,中国科学家在以H2为还原剂清除NO、CO的研究方面取得了显著成果。回答下列问题:
(1)以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水可以制H2。
已知:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ∆H1= +571.0 kJ·mol-1
2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ∆H2 = +313.2 kJ·mol-1
则3FeO(s)+H2O(l)=H2( g)+Fe3O4(s) ∆H3=_______ kJ·mol-1
(2)①H2还原NO的化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ∆H<0, 研究表明上述反应历程分两步:
I.2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(1) (慢反应)
II.H2O2(1)+H2(g)2H2O(g) (快反应)
该总反应的速率由反应_______ (填“I”或“II”)决定,反应I的活化能比反应II的活化能_______ (填“高”或“低”)。
②该反应常伴有副产物N2O和NH3.以Pt作催化剂,用H2还原某废气中的NO (其他气体不反应),270°C时H2的体积分数对H2-NO反应的影响如图所示。随着H2体积分数的增大,N2的体积分数呈下降趋势,原因是_______ 。
(3)H2还原CO的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H<0,在密闭容器中,以浓度之比1:2通入CO和H2,反应经历相同时间,测得不同温度下CO的转化率如图所示,则160°C时,v(正)_______ v(逆) (填“>”或“<”)。若起始时c(CO)= a mol·L-1,则380°C时该反应的化学平衡常数K=_______ 。(用含有a的式子表示)。
(4)某电解水制高纯氢工作示意图。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K1,产生H2的电极反应式是_______
②改变开关连接方式,可得制得O2,电极3发生的反应式_______ 。
(1)以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水可以制H2。
已知:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ∆H1= +571.0 kJ·mol-1
2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ∆H2 = +313.2 kJ·mol-1
则3FeO(s)+H2O(l)=H2( g)+Fe3O4(s) ∆H3=
(2)①H2还原NO的化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ∆H<0, 研究表明上述反应历程分两步:
I.2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(1) (慢反应)
II.H2O2(1)+H2(g)2H2O(g) (快反应)
该总反应的速率由反应
②该反应常伴有副产物N2O和NH3.以Pt作催化剂,用H2还原某废气中的NO (其他气体不反应),270°C时H2的体积分数对H2-NO反应的影响如图所示。随着H2体积分数的增大,N2的体积分数呈下降趋势,原因是
(3)H2还原CO的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H<0,在密闭容器中,以浓度之比1:2通入CO和H2,反应经历相同时间,测得不同温度下CO的转化率如图所示,则160°C时,v(正)
(4)某电解水制高纯氢工作示意图。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K1,产生H2的电极反应式是
②改变开关连接方式,可得制得O2,电极3发生的反应式
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