组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律的应用
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:192 题号:16939920
在双碳目标驱动下,大批量氢燃料客车在2022年北京冬奥会上投入使用。氢源的获取和利用成为科学研究热点。回答下列问题:
Ⅰ.氢源的获取:电解液氨制氢
氨分子中具有较高的含氢量,因此是制氢的优选原料。现以液氨为原料,使用非水电解质电解制氢。(已知:电解过程中电解液内含氮微粒只有)
(1)产生的电极反应式为______
Ⅱ.氢源的利用:还原制甲醇
(2)800℃时,还原反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
反应1:      
反应2:      
反应3:   ______
(3)800℃时,正反应进行的程度“反应2”______“反应1”(选填“>”或“<”),判断依据是______
(4)反应1在一定条件下建立平衡,关于反应1的相关描述正确的是______。
A.使用高效催化剂可降低反应的活化能,增大活化分子百分数,加快化学反应速率
B.该反应的反应物总能量小于生成物总能量
C.容器内气体的平均相对分子质量不再改变说明反应达到了平衡
D.增大压强,反应1的化学平衡常数变小
(5)某温度下,向2L恒容密闭容器中充入0.5mol和0.9mol发生反应1和反应2,经过5min达到平衡状态,反应过程中的物质的量随时间变化情况如下图所示:

平衡时,的转化率为______,该温度下,反应2的化学平衡常数______
(6)用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:______

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【推荐1】甲烷的直接转化具有较高的经济价值,因此备受科学家关注。回答下列问题:
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇,合成方法有以下两种:
方法I:    kJmol
方法Ⅱ:   
已知:的燃烧热 kJmol    kJmol
___________
(2)某工厂采用(1)中方法I生产甲醇。在恒温恒压的密闭容器内充入1 mol 、0.5 mol 和0.5 mol He,测得压强为p MPa,加入合适催化剂后开始反应,测得容器的体积变化如下。
反应时间/min01020304050
容器体积/L43.73.553.453.43.4
①下列能说明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.单位时间内生成1 mol 的同时生成1 mol
B.平衡常数不再变化
C.容器内保持不变
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
的平衡转化率为___________,该温度下的平衡常数___________(为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(3)北京化工大学某课题组提出了利用光解水产氢过程中形成的活性氧物种活化甲烷直接制甲醇[(1)中方法Ⅱ]的策略。下列说法正确的是___________(填标号)。
A.水在光阳极上发生氧化反应生成
B.生成·OH自由基是化学反应
C.反应过程中C、H、O元素化合价均发生改变
D.在25℃、容积为V L的容器中,适当增大分压,有助于提高的生成速率
(4)某大学采用甲烷电催化氧化法制备甲醇,研究发现在NaCl的碱性电解液中更容易生成,甲烷在催化剂上可能的反应机理如下:
i:
ii:
iii:…
iv:
机理iii为___________。阴极的电极反应式为___________
2023-05-10更新 | 694次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会对环境造成严重影响。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1)脱硝。
利用甲烷催化还原NOx
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574 kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160 kJ/mol
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为________________
(2)脱碳。
将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应热△H3_____0(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数表达式为_______________

②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示,试回答:

0~10 min内,氢气的平均反应速率为 ___________________mol/(L·min)。第10 min后,若向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数____________ (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),反应的平衡常数_____________________
(3)脱硫。
①有学者想利用如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。A、B是惰性电极,A极的电极反应式为:_________

②某种脱硫工艺中将废气处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物,可作为化肥。常温下,将NH4NO3 溶解于水中,为了使该溶液中的NH4+ 和 NO3-离子的物质的量浓度之比等于1 : 1,可以采取的正确措施为_________。  
A.加入适量的硝酸,抑制 NH4+的水解  
B.加入适量的氨水,使溶液的 PH = 7  
C.加入适量的 NaOH 溶液,使溶液的PH = 7  
D.加入适量的NH4NO3
2019-12-21更新 | 109次组卷
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【推荐3】氯乙烯是制备塑料的重要中间体,可通过乙炔选择性催化制备。已知:
I.C2H2(g)+HCl(g) C2H3Cl(g) △H1
II.C2H2(g)+2HCl(g)C2H4Cl2(g) △H2<0
III.C2H2(g)2C(s)+H2(g) △H3>0
回答下列问题:
(1)计算机模拟单个乙炔分子和氯化氢分子在催化剂(HgCl2)表面发生反应I的反应历程如图所示:

①上述单个乙炔分子和氯化氢分子的反应历程中决速步骤的活化能为___________eV。
②由上述反应历程可推算反应I的反应热△H1,则△H1=___________eV•mol-1.
(2)在体积可变的密闭容器中以物质的量之比为1:1充入C2H2(g)和HCl(g),分别在不同压强下发生反应,实验测得乙炔的平衡转化率与温度的关系如图所示。Pa、Pb、Pc由大到小的顺序为___________。随温度升高,三条曲线逐渐趋于重合的原因为___________

(3)一定温度下,向盛放催化剂的恒容密闭容器中以物质的量之比为1:1充入C2H2(g)和HCl(g),假设只发生反应I和II。实验测得反应前容器内压强为p0Pa,10min达到平衡时C2H3Cl(g)、HCl(g)的分压分别为p1Pa、p2Pa。
①0~10min内,反应I和反应IIHCl的总的消耗速率v(HCl)=___________Pa•min-1(用分压表示)。
②反应I的平衡常数Kp=___________。(用含P0、P1、P2的代数式表示)
(4)电化学腐蚀法可有效将废水中的三氯乙烯转化为乙烯。利用活性纳米Fe电化学腐蚀处理酸性三氯乙烯废水的过程如图。定义单位时间内纳米Fe释放的总电子的物质的量为nt,其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne

①上述电化学腐蚀过程①的电极反应为___________
②在处理过程中,当消耗amol纳米Fe时,产生bL的乙烯气体(标准状况),则该电化学腐蚀过程的电流效率η=___________(用含a、b的代数式表示)。[已知:η=×100%]
2021-12-19更新 | 526次组卷
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