我国科学家开发铜催化剂实现由N,N-二甲基甲酰胺,简称DMF]制备三甲胺: 。
(1)在上述反应中,每生成1g气态水,放出_______ kJ的热量。
(2)在铜催化剂表面发生上述反应的历程如图所示(催化剂表面吸附物种用“*”表示)。
①下列分步反应中,能垒最大的是_______ (填标号)。
a.A→B b.C→D c.F→G
②A→B中,催化剂吸附放出的总能量_______ (填“大于”、“小于”或“等于”)断裂共价键吸收的总能量。
③D→E的化学方程式为_______ 。
(3)向体积相等的I、II两个恒容密闭容器中分别充入1mol DMF(g)和发生上述反应,其中一个容器中是绝热过程,另一个容器中是恒温过程。反应体系中压强随时间变化关系如图所示。
①容器I中为_______ (填“绝热”或“恒温”)过程。判断的依据是_______ 。
②在容器II中,0~12min内分压变化速率为_______ 。
③n点时反应的平衡常数_______ 。(提示:用分压计算的平衡常数为,分压等于总压×物质的量分数)
(1)在上述反应中,每生成1g气态水,放出
(2)在铜催化剂表面发生上述反应的历程如图所示(催化剂表面吸附物种用“*”表示)。
①下列分步反应中,能垒最大的是
a.A→B b.C→D c.F→G
②A→B中,催化剂吸附放出的总能量
③D→E的化学方程式为
(3)向体积相等的I、II两个恒容密闭容器中分别充入1mol DMF(g)和发生上述反应,其中一个容器中是绝热过程,另一个容器中是恒温过程。反应体系中压强随时间变化关系如图所示。
①容器I中为
②在容器II中,0~12min内分压变化速率为
③n点时反应的平衡常数
更新时间:2022-10-23 14:46:07
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【推荐1】已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8kJ·mol-1、283.0kJ·mol-1和726.5kJ·mol-1。甲醇水蒸气催化重整反应是生产氢气的有效方法之一。CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) ΔH,该反应包括如下两个过程:
①甲醇分解 CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)
②水蒸气变换 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作Kp),甲醇分解与水蒸气变换反应Kp随温度变化见下表
(1)398K时,CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)的Kp=___________ 。
(2)ΔH=______ 0(填“>”、“=”、“<”)。
(3)下列关于甲醇水蒸气催化重整反应的理解,正确的是__________ 。
A.398K时,水蒸气变换反应的ΔS等于零
B.温度、压强一定时,在原料气(CH3OH和H2O的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高催化重整反应的平衡转化率
C.提高催化剂的活性和选择性、减少副产物是工艺的关键
D.恒温恒容条件下,假设反应①的速率大于反应②的速率,说明反应①的活化能更高
(4)某研究小组对催化重整反应温度(T)、压强(p)与水醇比(水与甲醇的物质的量之比,用S/M表示)进行优化,得到图(a)(b)。
① 结合图(a)分析温度、水醇比与甲醇的平衡转化率的关系_____________ 。
② 图(b)中的压强由大到小为_____ ,其判断理由是____________________ 。
(5)在甲醇燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的电极反应式为________ 。理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能输出的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为________ (燃料电池的理论效率是指电池所输出的最大电能与电池燃料反应所能释放的全部能量之比)。
①甲醇分解 CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)
②水蒸气变换 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作Kp),甲醇分解与水蒸气变换反应Kp随温度变化见下表
反应 | 398K | 498K | 598K | 698K | 798K | 898K |
甲醇分解 | 0.50 | 185.8 | 9939.5 | 1.8×105 | 1.6×106 | 9.3×106 |
水蒸气变换 | 1577 | 137.5 | 28.14 | 9.339 | 4.180 | 2.276 |
(2)ΔH=
(3)下列关于甲醇水蒸气催化重整反应的理解,正确的是
A.398K时,水蒸气变换反应的ΔS等于零
B.温度、压强一定时,在原料气(CH3OH和H2O的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高催化重整反应的平衡转化率
C.提高催化剂的活性和选择性、减少副产物是工艺的关键
D.恒温恒容条件下,假设反应①的速率大于反应②的速率,说明反应①的活化能更高
(4)某研究小组对催化重整反应温度(T)、压强(p)与水醇比(水与甲醇的物质的量之比,用S/M表示)进行优化,得到图(a)(b)。
① 结合图(a)分析温度、水醇比与甲醇的平衡转化率的关系
② 图(b)中的压强由大到小为
(5)在甲醇燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的电极反应式为
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解答题-工业流程题
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【推荐2】我国“蓝天保卫战”成果显著,肆虐的雾霾逐渐被遏止。科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关,转化关系如图所示:
回答下列问题:
(1)从物质分类的角度看,图中的物质属于酸性氧化物的有________ (写化学式)。
(2)图中物质溶于水溶液呈碱性的是________ 。
(3)写出SO2转化为SO3的化学方程式________________________ 。
(4)工业上利用氨气制备一氧化氮,反应的化学方程式为________________ 。
(5)实验室长期保存浓硝酸,需使用棕色试剂瓶,并放置在阴凉处,其原因为________________ (用化学方程式表示)。
(6)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质,该反应的化学方程式为________________ 。
回答下列问题:
(1)从物质分类的角度看,图中的物质属于酸性氧化物的有
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(3)写出SO2转化为SO3的化学方程式
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【推荐3】处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题:
(1)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g) + N2O(g)CO2(g) +N2(g)。在Zn*作用下该反应的具体过程如图1所示,反应过程中能量变化情况如图2所示。
总反应: CO(g) + N2O(g) CO2(g) + N2(g) ∆H=______ kJ·mol-1; 该总反应的决速步是反应_____ (填 “①"或“②”),该判断的理由是__________ .
(2)已知: CO(g) + N2O(g)CO2(g) + N2(g)的速率方程为v=k·c(N2O), k为速率常数,只与温度有关。为提高反应速率,可采取的措施是_____ (填字母序号)。
(3)在总压为100kPa的恒容密闭容器中,充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应,在不同条件下达到平衡时,在T1K时N2O的转化率与的变化曲线以及在时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示:
①表示N2O的转化率随的变化曲线为____ 曲线(填“I”或“II”);
②T1_______ T2 (填“>”或“<"),该判断的理由是______________
③已知:该反应的标准平衡常数,其中为标准压强 (100kPa),p(CO2)、p(N2)、 p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压,则T4时,该反应的标准平衡常数=_______ ( 计算结果保留两位有效数字,p分=p总 ×物质的量分数)。
(1)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g) + N2O(g)CO2(g) +N2(g)。在Zn*作用下该反应的具体过程如图1所示,反应过程中能量变化情况如图2所示。
总反应: CO(g) + N2O(g) CO2(g) + N2(g) ∆H=
(2)已知: CO(g) + N2O(g)CO2(g) + N2(g)的速率方程为v=k·c(N2O), k为速率常数,只与温度有关。为提高反应速率,可采取的措施是_____ (填字母序号)。
A.升温 | B.恒容时,再充入CO |
C.恒压时,再充入N2O | D.恒压时,再充入N2 |
①表示N2O的转化率随的变化曲线为
②T1
③已知:该反应的标准平衡常数,其中为标准压强 (100kPa),p(CO2)、p(N2)、 p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压,则T4时,该反应的标准平衡常数=
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】有机化学中存在很多竞争反应,其中萘()的磺化反应就是典型的竞争反应。在一定条件下,其磺化过程有可能发生如图转变:
请回答:
(1)根据图1反应过程中能量变化,可知反应(l)(l)△H___ 0(填“>”、“<”或“=”)
(2)结合图1,请从速率角度解释图2中在温度较低时1—异构体较多,而在温度较高时2—异构体较多的可能原因是___ 。
(3)在实际生产过程中,往往通过反应1先得到1—异构体,再将1—异构体通过反应II生产2—异构体。
①下列说法正确的是___ 。
A.反应体系中气体平均摩尔质量保持不变时,不能说明反应达到平衡状态
B.温度越高越有利于2—异构体的生产
C.使用合适的催化剂,有可能提高2—异构体的产率
D.不断分离出2—异构体可以提高2—异构体的产量
②反应I的平衡常数K1可以表示成为K1=c()/[p·c()],其中p为SO3平衡压强。在体系达到平衡后,c():c()=1:1,请计算其中的转化率为___ (用给出的平衡常数K1和p表示)。
(4)在恒温恒压下,t1时刻,向上述萘的磺化反应体系中通入少量惰性气体,请补充该过程中反应I的正、逆反应速率变化曲线___ 。
请回答:
(1)根据图1反应过程中能量变化,可知反应(l)(l)△H
(2)结合图1,请从速率角度解释图2中在温度较低时1—异构体较多,而在温度较高时2—异构体较多的可能原因是
(3)在实际生产过程中,往往通过反应1先得到1—异构体,再将1—异构体通过反应II生产2—异构体。
①下列说法正确的是
A.反应体系中气体平均摩尔质量保持不变时,不能说明反应达到平衡状态
B.温度越高越有利于2—异构体的生产
C.使用合适的催化剂,有可能提高2—异构体的产率
D.不断分离出2—异构体可以提高2—异构体的产量
②反应I的平衡常数K1可以表示成为K1=c()/[p·c()],其中p为SO3平衡压强。在体系达到平衡后,c():c()=1:1,请计算其中的转化率为
(4)在恒温恒压下,t1时刻,向上述萘的磺化反应体系中通入少量惰性气体,请补充该过程中反应I的正、逆反应速率变化曲线
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐2】化学反应的能量变化通常表现为热量的变化,因此反应热的研究对于化学学科发展具有重要意义。
Ⅰ.已知反应:①101 kPa时,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
(1)下列结论中正确的是_______。
Ⅱ.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取100mL 0.50mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;
②用另一量筒量取100mL 0.55mol·L-1 NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;
③将NaOH和盐酸溶液一并倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。
回答下列问题:
(2)仪器a的名称是_______ 。烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_______ 。
(3)配制100mL 0.55mol/L的氢氧化钠溶液,需要用到的仪器有托盘天平(附砝码)、烧杯、药匙、镊子、玻璃棒、量筒以及_______ 。
(4)实验中改用80mL0.50mol/L盐酸跟80mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量_______ (填“相等”“不相等”)。反应过程中NaOH溶液的浓度为0.55mol·L-1不是0.50mol·L-1 的原因是_______ 。用Ba(OH)2溶液和硫酸代替上述试剂,所测中和热的数值_______ 。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
(5)倒入NaOH和盐酸溶液的正确操作是_______ (填字母)。
(6)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L 1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为_______ 。
(7)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=_______ (结果保留一位小数)。
Ⅰ.已知反应:①101 kPa时,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
(1)下列结论中正确的是_______。
A.碳的燃烧热等于110.5kJ·mol-1 |
B.①的反应热为221kJ·mol-1 |
C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6kJ·mol-1 |
D.含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.65kJ的热量 |
Ⅱ.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取100mL 0.50mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;
②用另一量筒量取100mL 0.55mol·L-1 NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;
③将NaOH和盐酸溶液一并倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。
回答下列问题:
(2)仪器a的名称是
(3)配制100mL 0.55mol/L的氢氧化钠溶液,需要用到的仪器有托盘天平(附砝码)、烧杯、药匙、镊子、玻璃棒、量筒以及
(4)实验中改用80mL0.50mol/L盐酸跟80mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量
(5)倒入NaOH和盐酸溶液的正确操作是_______ (填字母)。
A.沿玻璃棒缓慢倒入 | B.分三次倒入 |
C.一次迅速倒入 | D.一边搅拌一边一次滴入 |
(7)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
实验序号 | 起始温度t1/℃ | 终止温度t2/℃ | |
盐酸 | 氢氧化钠溶液 | 混合溶液 | |
1 | 20.0 | 20.2 | 23.3 |
2 | 20.2 | 20.4 | 23.5 |
3 | 20.3 | 20.5 | 25.6 |
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解答题-原理综合题
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【推荐3】乙酸是基本的有机化工原料,乙酸制氢具有重要意义,制氢过程发生如下反应:
热裂解反应I:CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g) △H1
脱羧基反应II:CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g) △H2
(1)由图1可知,△H1=____ kJ·mol-1(用有关E的代数式表示);反应I的活化能____ 反应II的活化能(填“>”或“<”)。
(2)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气制氢,在相同时间测得温度与气体产率的关系如图2。
①约650℃之前,氢气产率低于甲烷的原因是____ 。
②分析图象该容器还发生了其他的副反应,理由是____ 。
③若保持其他条件不变,在乙酸蒸气中掺杂一定量水,氢气的产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示可能发生的反应:____ 。
(3)按照符合“绿色化学”要求(原子利用率100%),可采用光催化反应技术直接合成乙酸。下列原料组合符合要求的是____ (填标号)。
(4)若利用合适的催化剂发生热裂解反应I和脱羧基反应II,温度为TK时达到平衡,总压强为pkPa,乙酸体积分数为20%;若热裂解反应消耗乙酸占投入量的20%,脱羧基反应的平衡常数Kp为____ kPa(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(5)目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇与CO反应来制备。反应如下:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l) △H<0。在恒压密闭容器中通入0.20mol的CH3OH和0.22mol的CO气体,测得甲醇的转化率随温度变化如图3所示。假设在T2温度下,达到平衡时容器的体积为2L。
①温度为T1时,该反应的正反应速率:v(B)正____ v(A)正(填“>”,“=”或“<”)。
②温度为T1时,在恒压容器中,上述反应已达到平衡,再通入0.10molCH3OH和0.11molCO的混合气体,再次达到平衡,CO的转化率____ 60%(填“>”,“=”或“<”)。
热裂解反应I:CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g) △H1
脱羧基反应II:CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g) △H2
(1)由图1可知,△H1=
(2)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气制氢,在相同时间测得温度与气体产率的关系如图2。
①约650℃之前,氢气产率低于甲烷的原因是
②分析图象该容器还发生了其他的副反应,理由是
③若保持其他条件不变,在乙酸蒸气中掺杂一定量水,氢气的产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示可能发生的反应:
(3)按照符合“绿色化学”要求(原子利用率100%),可采用光催化反应技术直接合成乙酸。下列原料组合符合要求的是
A.CO2+H2 | B.CO+H2 | C.H2O+CH4 | D.CO2+CH4 |
(5)目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇与CO反应来制备。反应如下:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l) △H<0。在恒压密闭容器中通入0.20mol的CH3OH和0.22mol的CO气体,测得甲醇的转化率随温度变化如图3所示。假设在T2温度下,达到平衡时容器的体积为2L。
①温度为T1时,该反应的正反应速率:v(B)正
②温度为T1时,在恒压容器中,上述反应已达到平衡,再通入0.10molCH3OH和0.11molCO的混合气体,再次达到平衡,CO的转化率
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解答题-原理综合题
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【推荐1】I.的捕集、利用与封存是科学家研究的重要课题,利用与制备“合成气”、,合成气可直接制备甲醇,反应原理为: 。
(1)若要该反应自发进行,_______ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)更有利。
(2)在恒温、恒容的密闭容器中,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_______。
(3)把转化为是降碳并生产化工原料的常用方法,有关反应如下:
①
②
③
则与合成反应的热化学方程式:_______ 。
Ⅱ.我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了NO-CO的反应历程。在催化剂作用下,此反应为 可有效降低汽车尾气污染物排放。
(4)探究温度、压强对反应的影响,如图下所示,表示的是曲线_______ 。(5)一定温度下,向容积的恒容密闭容器充入和,当反应达到平衡时NO的体积分数为,此温度下该反应的平衡常数_______ _______ 。(第一空写表达式,第二空保留三位有效数字)
(6)使用相同催化剂,测得相同时间内NO的转化率随温度的变化曲线如下图,解释NO的转化率在范围内随温度升高先上升后下降,且下降由缓到急的主要原因是____ 。
(1)若要该反应自发进行,
(2)在恒温、恒容的密闭容器中,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.混合气体中碳元素的质量分数不再改变 |
B.混合气体的密度不再变化 |
C.的百分含量不再变化 |
D.正逆 |
(3)把转化为是降碳并生产化工原料的常用方法,有关反应如下:
①
②
③
则与合成反应的热化学方程式:
Ⅱ.我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了NO-CO的反应历程。在催化剂作用下,此反应为 可有效降低汽车尾气污染物排放。
(4)探究温度、压强对反应的影响,如图下所示,表示的是曲线
(6)使用相同催化剂,测得相同时间内NO的转化率随温度的变化曲线如下图,解释NO的转化率在范围内随温度升高先上升后下降,且下降由缓到急的主要原因是
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【推荐2】工业上可用一氧化碳合成可再生能源甲醇。
(1)已知:Ⅰ. ;
Ⅱ. 。
则CO与合成气态甲醇的热化学方程式为___________ 。
(2)某科研小组在作催化剂的条件下,在500℃时,研究了分别为、时CO的转化率变化情况(如图1所示),则图中表的变化曲线为:___________ (填“曲线a”或“曲线b”)。(3)某科研小组向密闭容器中充入一定量的CO和合成气态甲醇,分别在A、B两种不同催化剂作用下发生反应,一段时间后测得的产率与温度的关系如图2所示。下列说法正确的是___________ (填字母)。a.使用催化剂A能加快相关化学反应速率,但催化剂A并未参与反应
b.在恒温恒压的平衡体系中充入氩气,的产率降低
c.当时,反应达到平衡状态
d.降低生成物甲醇的浓度,有利于提高甲醇的产率,加快反应速率
(4)一定温度下,在容积均为2L的两个恒容密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
若甲容器平衡后气体的压强为开始时的,则该温度下,该反应的平衡常数K=___________ ,要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则乙容器中c的取值范围为___________ 。
(5)CO与日常生产生活相关。
①检测汽车尾气中CO含量,可用CO分析仪,工作原理类似于燃料电池,其中电解质是氧化钇()和氧化锆()晶体,能传导。则负极的电极反应式为___________ 。
②碳酸二甲酯毒性小,是一种绿色化工产品,用CO合成,其电化学合成原理为,装置如图3所示,写出阳极的电极反应式:___________ 。
(1)已知:Ⅰ. ;
Ⅱ. 。
则CO与合成气态甲醇的热化学方程式为
(2)某科研小组在作催化剂的条件下,在500℃时,研究了分别为、时CO的转化率变化情况(如图1所示),则图中表的变化曲线为:
b.在恒温恒压的平衡体系中充入氩气,的产率降低
c.当时,反应达到平衡状态
d.降低生成物甲醇的浓度,有利于提高甲醇的产率,加快反应速率
(4)一定温度下,在容积均为2L的两个恒容密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反应物起始投入量 | 2molCO、 | amolCO、、(a、b、c均不为零) |
(5)CO与日常生产生活相关。
①检测汽车尾气中CO含量,可用CO分析仪,工作原理类似于燃料电池,其中电解质是氧化钇()和氧化锆()晶体,能传导。则负极的电极反应式为
②碳酸二甲酯毒性小,是一种绿色化工产品,用CO合成,其电化学合成原理为,装置如图3所示,写出阳极的电极反应式:
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解题方法
【推荐3】400℃时,某密闭容器中有X、Y、Z三种气体,从反应开始到达到平衡时各物质浓度的变化如图甲所示(假定反应向正反应方向进行)。图乙为相应时刻仅改变反应体系中某一条件后正、逆反应速率随时间变化的情况。
(1)反应从开始至平衡时______ ;A、B、C三点的逆反应速率由大到小的顺序为____________ 。
(2)若时改变的条件是降低压强,则Z物质的起始浓度是______ ;400℃时该反应的平衡常数为______ (用分数表示)。
(3)时改变的条件是______ ,若该反应具有自发性,则此时平衡向______ (填“正反应方向”或“逆反应方向”)移动。
(4)如图所示为气相直接水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中]。
计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数为______ 。(保留3位小数且带单位);(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(1)反应从开始至平衡时
(2)若时改变的条件是降低压强,则Z物质的起始浓度是
(3)时改变的条件是
(4)如图所示为气相直接水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中]。
计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数为
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【推荐1】CO2的资源化应用已成为化学领域研究的重要课题,其包括CO2甲烷化、CO2碳酸二甲酯(DMC)化、CO2甲醇化等。回答下列问题:
(1)甲烷化:其反应原理为,
其相关反应的热化学方程式如下:
i. kJ·mol;
ii. kJ·mol
①甲烷化反应的___________ kJ·mol-1。
②实际生产中,为提高甲烷化时生产效率,反应适宜在___________ 温(填“低”“高”,下同)、___________ 压条件下进行。
③已知反应i的,,(、为速率常数),若反应达平衡后升高温度或加入催化剂,则值分别___________ 或___________ 。(填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)CO2甲醇化:其原理为,一定条件下,在一密闭容器中充入4molCO2和12molH2发生该反应,在0.12MPa和5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的关系如图甲所示。
①表示压强为5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为___________ (填“x”或“y”),其理由是___________ 。
②b点对应的平衡常数___________ MPa(为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数,保留三位有效数字)。
(3)CO2碳酸二甲酯(DMC)化:其反应历程如图乙所示。
合成DMC的总反应化学方程式为___________ (CH3OH不需标注同位素原子)。
(1)甲烷化:其反应原理为,
其相关反应的热化学方程式如下:
i. kJ·mol;
ii. kJ·mol
①甲烷化反应的
②实际生产中,为提高甲烷化时生产效率,反应适宜在
③已知反应i的,,(、为速率常数),若反应达平衡后升高温度或加入催化剂,则值分别
(2)CO2甲醇化:其原理为,一定条件下,在一密闭容器中充入4molCO2和12molH2发生该反应,在0.12MPa和5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的关系如图甲所示。
①表示压强为5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为
②b点对应的平衡常数
(3)CO2碳酸二甲酯(DMC)化:其反应历程如图乙所示。
合成DMC的总反应化学方程式为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐2】合成氨对化学。工业和国防工业具有重要意义。
(1)向合成塔中按物质的量之比1:4充入、进行氨的合成,图A为时平衡混合物中氨的体积分数与压强(p)的关系图。
①图A中氨的体积分数为15%时,的转化率为_______ 。
②图B中,则温度为时对应的曲线是_______ (填“a”或“b”)。
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的化学方程式为。一定温度下,在体积的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如表所示:
①分析表中数据,判断时反应是否处于平衡状态?________ (填“是”或“否”),前平均反应速率_________ 。
②该温度下,上述反应的平衡常数K=_________ 。
③反应在内,CO的物质的量减少的原因可能是________ (填序号)。
a.减少的物质的量 b.降低温度 c.升高温度 d.充入
(1)向合成塔中按物质的量之比1:4充入、进行氨的合成,图A为时平衡混合物中氨的体积分数与压强(p)的关系图。
①图A中氨的体积分数为15%时,的转化率为
②图B中,则温度为时对应的曲线是
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的化学方程式为。一定温度下,在体积的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如表所示:
时间/min | ||||
0 | 0 | 0 | ||
5 | ||||
7 | ||||
10 |
②该温度下,上述反应的平衡常数K=
③反应在内,CO的物质的量减少的原因可能是
a.减少的物质的量 b.降低温度 c.升高温度 d.充入
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】研究化学反应能量变化、化学反应速率和化学反应限度,在实际工业生产和生活中有着重要的意义。回答下列问题:
(1)科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2,其原理为:
已知:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+113.4kJ·mol-1
3FeO(s)+H2O(g)=Fe3 O4(s)+H2(g) △H=+18. 7 kJ·mol-1
则反应6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)的△H=__________________ 。
(2)发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂。肼(N2H4)与N2O4的反应为2N2H4(g)+ N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-a kJ·mol-1。
已知反应中相关的化学键键能数据如下:
则完全断裂1molN2O4(g)分子中的化学键需要吸收的能量是__________ kJ。
(3)在体积均为1.0L的两个恒容密闭容器中加入足量相同的碳粉,再分别通入0.1molCO2和0.2 mol CO2,在不同温度下发生反应CO2(g)+C(s) 2CO(g),平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示。
①该反应△H__________ 0(填“>”或“<”),在__________ (填“高温”“低温”或“任意温度”)下可自发进行。
②该反应的平衡常数:K(Ⅱ)__________ K(Ⅲ),反应速率:v正(I) __________ v逆 (Ⅲ)。(填“>”“<”或“=”)
③恒温恒容条件下,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_________ (填标号)。
a.混合气体的密度不变
b.混合气体的平均相对分子质量不变
C.v逆(CO2)=2v正(CO)
d.单位时间内,生成2 n mol CO2的同时生成 m mol CO
④在平衡状态I时,平衡常数为__________ mol·L-1,体系中CO2和CO的分压之比为__________ (气体分压=气体总压×体积分数)。
(1)科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2,其原理为:
已知:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+113.4kJ·mol-1
3FeO(s)+H2O(g)=Fe3 O4(s)+H2(g) △H=+18. 7 kJ·mol-1
则反应6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)的△H=
(2)发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂。肼(N2H4)与N2O4的反应为2N2H4(g)+ N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-a kJ·mol-1。
已知反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | ||||
键能/kJ·mol-1 | b | c | d | e |
则完全断裂1molN2O4(g)分子中的化学键需要吸收的能量是
(3)在体积均为1.0L的两个恒容密闭容器中加入足量相同的碳粉,再分别通入0.1molCO2和0.2 mol CO2,在不同温度下发生反应CO2(g)+C(s) 2CO(g),平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示。
①该反应△H
②该反应的平衡常数:K(Ⅱ)
③恒温恒容条件下,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是
a.混合气体的密度不变
b.混合气体的平均相对分子质量不变
C.v逆(CO2)=2v正(CO)
d.单位时间内,生成2 n mol CO2的同时生成 m mol CO
④在平衡状态I时,平衡常数为
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