运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.氨为重要的化工原料,有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:
a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol
b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ∆H2= –41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ∆H=_________ 。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是_________ (填序号)
A.和的转化率相等 B.反应体系密度保持不变
C.保持不变 D.
②P1_________ P2 (填“>” “<”“=”或“不确定”,下同);反应的平衡常数:B点_________ D点。
③C点的转化率为_________ ;在A、B两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率:υ(A)_________ υ(B)。
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如下图所示。
(3)已知阴极室溶液呈酸性,则阴极的电极反应式为_________ 。
I.氨为重要的化工原料,有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:
a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol
b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ∆H2= –41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ∆H=
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是
A.和的转化率相等 B.反应体系密度保持不变
C.保持不变 D.
②P1
③C点的转化率为
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如下图所示。
(3)已知阴极室溶液呈酸性,则阴极的电极反应式为
更新时间:2022-12-09 09:50:26
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【推荐1】乙酸乙酯是重要的工业溶剂和香料,广泛用于化纤、橡胶、食品工业等。
在标准状态时,由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成。请写出标准状态下,乙酸和乙醇反应的热化学方程式为___________ 。
取等物质的量的乙酸、乙醇在TK下密闭容器中发生液相反应物和生成物均为液体酯化反应,达到平衡,乙酸的转化率为,则该温度下用物质的量分数表示的平衡常数________ ;注:对于可逆反应:达到化学平衡时,)。而相同条件下实验室采用回流并分离出水的方式制备乙酸乙酯时,乙酸转化率可以高达,可能的原因是__________ 。
若将乙醇与乙酸在催化剂作用下发生气相反应物和生成物均为气体酯化反应,其平衡常数与温度关系为:式中T为温度,单位为,则气相酯化反应为________ 填“吸热”或“放热”反应。
乙酸和乙醇酯化反应在甲、乙两种催化剂的作用下,在相同时间内乙酸乙酯的产率随温度变化如图所示。由图可知,产率为时,应该选择催化剂和温度分别是________ 、________ ;使用催化剂乙时,当温度高于,随温度升高,乙酸乙酯产率下降的原因________________________ 。
为了保护环境,的排放必须控制。化学工作者尝试各种方法将燃煤产生的二氧化碳回收利用,以达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以和为原料制备乙醇和的原理示意图:
判断迁移的方向________ 选填“从左向右”、“从右向左”。
写出电极b的电极反应式:________________ 。
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乙酸和乙醇酯化反应在甲、乙两种催化剂的作用下,在相同时间内乙酸乙酯的产率随温度变化如图所示。由图可知,产率为时,应该选择催化剂和温度分别是
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【推荐2】氮的氧化物对大气造成污染,它的无害转化对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。
(1)已知:①(l)
②
③(l)
则四氧化二氮无害转化的反应的为_______ ,反应自发的条件为_______ 。
(2)将进行分解也是一种无害处理方式,反应历程如下
第一步:(快反应)
第二步:(慢反应)
第三步:(快反应)
实验表明,含碘时分解速率方程为(为速率常数),下列表述正确的是_______(填字母)。
(3)可将转化为无害气体,在总压为的恒容密闭容器中,充入一定量的和,发生反应,在不同条件下达到平衡时,在时的转化率与的变化曲线以及在时的转化率与的变化曲线如图所示:
①表示的转化率随的变化曲线为_______ (填“I”或“II”)曲线。
②已知该反应的标准平衡常数,其中为标准压强,和为各组分的平衡分压,则时,该反应的标准平衡常数_______ (计算结果保留两位有效数字,物质的量分数)。
(4)光催化科学研究发现,用光催化氧化法脱除NO的过程如图所示:
光催化脱除原理和电化学反应原理类似,P1—g—C3N4光催化的PI和g—C3N4两端类似于两极,g—C3N4极发生反应_______ (填“氧化”或“还原”),该极的电极反应式为_______ 。
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②
③(l)
则四氧化二氮无害转化的反应的为
(2)将进行分解也是一种无害处理方式,反应历程如下
第一步:(快反应)
第二步:(慢反应)
第三步:(快反应)
实验表明,含碘时分解速率方程为(为速率常数),下列表述正确的是_______(填字母)。
A.分解反应中,值与碘蒸气浓度大小有关 |
B.(第二步的逆反应(第三步反应) |
C.IO为反应的催化剂 |
D.第二步活化能比第三步大 |
(3)可将转化为无害气体,在总压为的恒容密闭容器中,充入一定量的和,发生反应,在不同条件下达到平衡时,在时的转化率与的变化曲线以及在时的转化率与的变化曲线如图所示:
①表示的转化率随的变化曲线为
②已知该反应的标准平衡常数,其中为标准压强,和为各组分的平衡分压,则时,该反应的标准平衡常数
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(0.4)
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【推荐3】氢能将在实现“双碳”目标中起到重要作用,乙醇与水催化重整制氢发生以下反应。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)___________
(2)压强为,的平衡产率与温度、起始时的关系如图甲所示,每条曲线表示相同的平衡产率。
①产率:B点___________ C点(填>、=或<)
②A、B两点产率相等的原因是___________
(3)压强为下,和投料比1∶3发生上述反应,平衡时和的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如图乙所示[已知:的选择性]
①表示选择性的曲线是___________ (填标号);
②时,生成氢气的体积分数为___________ (保留2位有效数字,下同);
③时,反应Ⅱ的标准平衡常数,其中为标准压强,、、和为各组分的平衡分压,则___________ 。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数)
(4)已知,向重整体系中加入适量多孔,该做法的优点是___________ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)
(2)压强为,的平衡产率与温度、起始时的关系如图甲所示,每条曲线表示相同的平衡产率。
①产率:B点
②A、B两点产率相等的原因是
(3)压强为下,和投料比1∶3发生上述反应,平衡时和的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如图乙所示[已知:的选择性]
①表示选择性的曲线是
②时,生成氢气的体积分数为
③时,反应Ⅱ的标准平衡常数,其中为标准压强,、、和为各组分的平衡分压,则
(4)已知,向重整体系中加入适量多孔,该做法的优点是
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【推荐1】以氢为原料的工业生产工艺及氢的获得是科技工作者研究的重要课题。
(1)工业生产中可利用H2还原CO2制备清洁能源甲醇。
①已知CO(g)和H2(g)的燃烧热(△H)分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1。由H2和CO生成甲醇的热化学方程式为:2H2(g)+CO(g)= CH3OH(1)的△H=-91kJ·mol-1。则3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(1)+H2O(1)的△H=____________ kJ·mol-1。
②将一定量的CO2和H2充入到某恒容密闭容器中,测得在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率如图甲所示。
该反应在a点达到平衡状态,a点转化率比b点的高,其原因是____________ 。
(2)利用CO和H2O生产H2:CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g)。将不同配比的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中。有关数据如下表:
①该反应的正反应为________ 反应(填“吸热”、“放热”)。
②650℃时,下列叙述说明达到化学平衡状态的是_____ (填标号)
a.v(CO):v(H2O):v(H2):v(CO2)=1:1:1:1
b.生成n mol CO2(g)的同时生成n mol H2O(g)
c.n mol CO断裂的同时断裂2n mol H—H
d.某时刻,n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=6:1:4:4
③900℃时,达平衡时v(H2O)=_______ mol·L-1·min-1。(结果保留两位有效数字)
(3)利用工业废气中的H2S热分解制H2:2H2S(g) ⇌ 2H2(g)+S2(g)。现将0.2molH2S(g)通入某恒压密闭容器中,起始压强p0=aMPa,在不同温度下测得H2S的平衡转化率如图乙所示,则T6℃时,该反应的Kp=________ (用含a的代数式表示)。
(1)工业生产中可利用H2还原CO2制备清洁能源甲醇。
①已知CO(g)和H2(g)的燃烧热(△H)分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1。由H2和CO生成甲醇的热化学方程式为:2H2(g)+CO(g)= CH3OH(1)的△H=-91kJ·mol-1。则3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(1)+H2O(1)的△H=
②将一定量的CO2和H2充入到某恒容密闭容器中,测得在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率如图甲所示。
该反应在a点达到平衡状态,a点转化率比b点的高,其原因是
(2)利用CO和H2O生产H2:CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g)。将不同配比的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中。有关数据如下表:
温度/ | 起始量 | 平衡数据 | |||
CO/mol | H2O/mol | H2/mol | CO转化率 | 时间/min | |
650 | 4 | 2 | 1.6 | 6 | |
900 | 3 | 2 | 33.3% | 3 |
①该反应的正反应为
②650℃时,下列叙述说明达到化学平衡状态的是
a.v(CO):v(H2O):v(H2):v(CO2)=1:1:1:1
b.生成n mol CO2(g)的同时生成n mol H2O(g)
c.n mol CO断裂的同时断裂2n mol H—H
d.某时刻,n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=6:1:4:4
③900℃时,达平衡时v(H2O)=
(3)利用工业废气中的H2S热分解制H2:2H2S(g) ⇌ 2H2(g)+S2(g)。现将0.2molH2S(g)通入某恒压密闭容器中,起始压强p0=aMPa,在不同温度下测得H2S的平衡转化率如图乙所示,则T6℃时,该反应的Kp=
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【推荐2】甲醇是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2=______________ 。
(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是__________ (填“较低温度”、“ 较高温度”或“任何温度”)
(3)恒温,恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是________ 。
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化
C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1:3:1:1
D.甲醇的百分含量不再变化
(4)对于反应Ⅰ,不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法不正确的是__________ 。
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于M1
B.温度低于250 ℃时,随温度升高甲醇的产率增大
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大
D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高CO2的转化率
(5)若在1L密闭容器中充入3molH2和1molCO2发生反应Ⅰ,250℃时反应的平衡常数K=______ ;若要进一步提高甲醇体积分数。可采取的措施有_________________ 。
(6)下图是电解Na2CO3溶液的装置图。
阴极的电极反应式为________________
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2=
(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是
(3)恒温,恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化
C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1:3:1:1
D.甲醇的百分含量不再变化
(4)对于反应Ⅰ,不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法不正确的是
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于M1
B.温度低于250 ℃时,随温度升高甲醇的产率增大
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大
D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高CO2的转化率
(5)若在1L密闭容器中充入3molH2和1molCO2发生反应Ⅰ,250℃时反应的平衡常数K=
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阴极的电极反应式为
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【推荐3】接触法制硫酸生产中的关键工序是的催化氧化:,回答下列问题:
(1)在催化剂表面反应生成的历程如下:
①
②
③
则___________ 。
(2)如果内的浓度由下降为,则内___________ ,该反应的平衡常数表达式为___________ 。
(3)恒温恒容下,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填字母)。
(4)恒容下有利于提高平衡转化率的措施是___________ (写一条)。
(5)在和压强下,平衡转化率随温度的变化如图所示:
反应在时___________ ,判断的依据是___________ 。
(6)在温度,向某恒容密闭容器中充入和进行反应,起始总压强为p。平衡时,转化率为,则平衡时的分压=___________ (分压=总压×物质的量分数,用含p的式子表示,下同),平衡常数___________ 。
(1)在催化剂表面反应生成的历程如下:
①
②
③
则
(2)如果内的浓度由下降为,则内
(3)恒温恒容下,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.容器内压强保持不变 | B. |
C.容器内混合气体的摩尔质量保持不变 | D.容器内混合气体的密度保持不变 |
(5)在和压强下,平衡转化率随温度的变化如图所示:
反应在时
(6)在温度,向某恒容密闭容器中充入和进行反应,起始总压强为p。平衡时,转化率为,则平衡时的分压=
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解题方法
【推荐1】硫及其化合物对人类的生产和生活有着重要的作用。
(1)重晶石(BaSO4)高温煅烧可发生一系列反应,其中部分反应如下:
BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g) ΔH=+571.2kJ·mol-1
BaS(s)=Ba(s)+S(s) ΔH=+460kJ·mol-1
已知:O2(g)+2C(s)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1,
写出O2氧化Ba(s)和S(s)至BaSO4的热化学方程式___________________ 。
(2)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) △H<0。若向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2,反应在不同条件下进行上述反应,反应体系总压强随时间的变化如图所示
①与实验a相比,c组改变的实验条件可能是______________ ,判断的依据是______________________ 。
②用P0表示开始时总压强,P表示平衡时总压强,用α表示SO2的平衡转化率,则α的表达式为______________________ 。
(3)二氧化硫在一定条件下还可以发生如下反应:
SO2(g)+NO2(g)⇌SO3(g)+NO(g) ΔH=-42kJ·mol-1。
在1 L 恒容密闭容器中充入SO2(g) 和NO2 (g),所得实验数据如下:
①实验甲中,若2 min 时测得放出的热量是4.2 kJ,则0~2 min时间内,用SO2 (g)表示的平均反应速率υ(SO2)=__________ ,该温度下的平衡常数为______________ 。
②实验丙中,达到平衡时,NO2的转化率为_______________ 。
③由表中数据可推知,T1_____ T2(填“>”“<”或“=”),判断的理由是____________________ 。
(1)重晶石(BaSO4)高温煅烧可发生一系列反应,其中部分反应如下:
BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g) ΔH=+571.2kJ·mol-1
BaS(s)=Ba(s)+S(s) ΔH=+460kJ·mol-1
已知:O2(g)+2C(s)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1,
写出O2氧化Ba(s)和S(s)至BaSO4的热化学方程式
(2)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) △H<0。若向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2,反应在不同条件下进行上述反应,反应体系总压强随时间的变化如图所示
①与实验a相比,c组改变的实验条件可能是
②用P0表示开始时总压强,P表示平衡时总压强,用α表示SO2的平衡转化率,则α的表达式为
(3)二氧化硫在一定条件下还可以发生如下反应:
SO2(g)+NO2(g)⇌SO3(g)+NO(g) ΔH=-42kJ·mol-1。
在1 L 恒容密闭容器中充入SO2(g) 和NO2 (g),所得实验数据如下:
实验 编号 | 温度 | 起始时物质的量/mol | 平衡时物质的量/mol | |
n(SO2) | n(NO2) | n(NO) | ||
甲 | T1 | 0.80 | 0.20 | 0.18 |
乙 | T2 | 0.20 | 0.80 | 0.16 |
丙 | T2 | 0.20 | 0.30 | a |
①实验甲中,若2 min 时测得放出的热量是4.2 kJ,则0~2 min时间内,用SO2 (g)表示的平均反应速率υ(SO2)=
②实验丙中,达到平衡时,NO2的转化率为
③由表中数据可推知,T1
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【推荐2】氮氧化物是常见空气污染物,研究人员对氮氧化物的去除展开研究。
(1)利用催化处理汽车尾气中的NO和CO的技术已投入实际使用,其反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H。某一恒容容器起始时只有2molNO和2molCO,平衡时测得混合气体中CO2的物质的量分数[φ(CO2)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
①温度T1_____ T2(填“<”“=”或“>”),理由是____ 。
②若恒温(T1)恒容条件下,测得平衡时混合气体的压强为p1kPa,则T1时NO的转化率为____ ,该反应的平衡常数Kp=_____ 。[对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B),也可表示平衡常数,记作Kp,p(B)=p•x(B),x(B)为平衡体系中B的物质的量分数]
③下列说法正确的是____ 。
A.增大催化剂的比表面积可以提高NO的平衡转化率
B.v(NO)正=2v(N2)逆时,反应达到最大限度
C.充入一定量的氦气有利于提高反应速率
D.实际过程中适当升高温度有利于提高NO去除效率
④一种焦炭催化NO还原反应的反应历程如下,请补充完整(“*”表示吸附态):
Ⅰ.NONO*;
Ⅱ.2NO*ON—NO*;
Ⅲ._____ ;
Ⅳ.ON—NO—CO*ON—N*+CO2;
Ⅴ._____ 。
(2)利用CH4还原NO脱硝是目前研究的重要技术,其反应为:CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H<0。混合气中氧气的存在会急剧降低NO的去除效率,而离子交换分子筛催化剂很好的提高了CH4还原NO的选择性,试用过渡态理论解释其原因_____ 。
(1)利用催化处理汽车尾气中的NO和CO的技术已投入实际使用,其反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H。某一恒容容器起始时只有2molNO和2molCO,平衡时测得混合气体中CO2的物质的量分数[φ(CO2)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
①温度T1
②若恒温(T1)恒容条件下,测得平衡时混合气体的压强为p1kPa,则T1时NO的转化率为
③下列说法正确的是
A.增大催化剂的比表面积可以提高NO的平衡转化率
B.v(NO)正=2v(N2)逆时,反应达到最大限度
C.充入一定量的氦气有利于提高反应速率
D.实际过程中适当升高温度有利于提高NO去除效率
④一种焦炭催化NO还原反应的反应历程如下,请补充完整(“*”表示吸附态):
Ⅰ.NONO*;
Ⅱ.2NO*ON—NO*;
Ⅲ.
Ⅳ.ON—NO—CO*ON—N*+CO2;
Ⅴ.
(2)利用CH4还原NO脱硝是目前研究的重要技术,其反应为:CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H<0。混合气中氧气的存在会急剧降低NO的去除效率,而离子交换分子筛催化剂很好的提高了CH4还原NO的选择性,试用过渡态理论解释其原因
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(0.4)
【推荐3】(1)习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”,因此研究、等大气污染物的妥善处理具有重要意义。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。
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2mol CO和4mol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,反应达到平衡时的体积分数变化趋势如图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。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。T4温度时,反应达到平衡时物质d的分压_______ 。
(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”),N极电解质溶液变化的质量_______ 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2mol CO和4mol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,反应达到平衡时的体积分数变化趋势如图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。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。T4温度时,反应达到平衡时物质d的分压
(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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(0.4)
解题方法
【推荐1】CO和NO是汽车尾气中的主要污染物,易引起酸雨、温室效应和光化学烟雾等环境污染问题。随着我国机动车保有量的飞速发展,汽车尾气的有效处理变得迫在眉睫。其中的一种方法为2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g),请回答下列问题:
(1)已知该反应为自发反应,则该反应的反应热△H___________ 0(填“>”或“<”或“=”)
(2)已知:N2 (g) + O2(g)=2NO(g) △H= a kJ•mol -1
C(s) + O2 (g)=CO2 (g) △H= b kJ•mol -1
2C(s) + O2 (g)=2CO(g) △H= c kJ•mol -1
则 2CO(g)+2NO(g)=N2 (g)+2CO2 (g) △H=___________ kJ•mol-1 (用含 a、b、c 的表达式表示)。
(3)一定温度下,将 2molCO、4molNO 充入一恒压密闭容器。已知起始压强为 1MPa,到达平衡时, 测得N2的物质的量为 0.5 mol,则:
①该温度此反应用平衡分压代替平衡浓度的平衡常数Kp=___________ (写出计算表示式)
②该条件下,可判断此反应到达平衡的标志是___________
A.单位时间内,断裂 2 molC=O 同时形成 1 mol N≡N。
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变。
C.混合气体的密度不再改变。
D.CO与NO的转化率比值不再改变。
(4)某研究小组探究催化剂对 CO、NO 转化的影响。将 CO 和 NO 以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中 N2的含量,从而确定尾气脱氮率(即 NO 的转化率),结果如图所示:
①由图可知:要达到最大脱氮率,该反应应采取的最佳实验条件为___________
②若低于 200℃,图中曲线 I 脱氮率随温度升高变化不大的主要原因为___________
(5)已知常温下,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Ka1(H2CO3) =4.4×10-7,Ka2(H2CO3) =4.4×10-11,.此温度下某氨水的浓度为 2mol/L,则溶液中c(OH-)=___________ mol/L,将脱氮反应后生成CO2通入氨水中使溶液恰好呈中性,则此时 =___________ (保留小数点后4位数字)
(6)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需要补充物质A,A是___________ ,理由是___________
(1)已知该反应为自发反应,则该反应的反应热△H
(2)已知:N2 (g) + O2(g)=2NO(g) △H= a kJ•mol -1
C(s) + O2 (g)=CO2 (g) △H= b kJ•mol -1
2C(s) + O2 (g)=2CO(g) △H= c kJ•mol -1
则 2CO(g)+2NO(g)=N2 (g)+2CO2 (g) △H=
(3)一定温度下,将 2molCO、4molNO 充入一恒压密闭容器。已知起始压强为 1MPa,到达平衡时, 测得N2的物质的量为 0.5 mol,则:
①该温度此反应用平衡分压代替平衡浓度的平衡常数Kp=
②该条件下,可判断此反应到达平衡的标志是
A.单位时间内,断裂 2 molC=O 同时形成 1 mol N≡N。
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变。
C.混合气体的密度不再改变。
D.CO与NO的转化率比值不再改变。
(4)某研究小组探究催化剂对 CO、NO 转化的影响。将 CO 和 NO 以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中 N2的含量,从而确定尾气脱氮率(即 NO 的转化率),结果如图所示:
①由图可知:要达到最大脱氮率,该反应应采取的最佳实验条件为
②若低于 200℃,图中曲线 I 脱氮率随温度升高变化不大的主要原因为
(5)已知常温下,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Ka1(H2CO3) =4.4×10-7,Ka2(H2CO3) =4.4×10-11,.此温度下某氨水的浓度为 2mol/L,则溶液中c(OH-)=
(6)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需要补充物质A,A是
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【推荐2】的转化利用对化解全球环境生态危机,实现全球碳达峰和碳中和有着重要的意义。
(1)以为催化剂的光热化学循环可以分解。已知气态分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示,则分解的热化学方程式为___________ 。
(2)催化加氢可以合成甲醇,该过程主要发生下列反应:
i.
ii.
①若在绝热条件下,将、按体积比1:2充入恒容密闭容器中只发生反应ii,下列能判断反应ii达到平衡状态的是___________
A.容器内混合气体的密度不变 B.容器内混合气体的压强不变
C.不变 D.
②若在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入3mol和5mol同时发生反应i和ii,达到平衡时H₂的总转化率为80%,体系压强减小了25%,则的选择性为___________ (的选择性=,该温度下,反应i的化学平衡常数=___________ 。
③若在一定压强下,将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器,实验测得的转化率、或的选择性以及的收率(的收率=的转化率×的选择性)随温度的变化关系如图所示。
曲线a表示___________ 的选择性随温度的变化。210~290℃之间,收率先增大后减小的原因是___________ 。
(3)电解法也可以将转化为甲醇,原理如图所示。若右侧溶液中溶液浓度不变(忽略体积的变化)且溶液中不产生,则电极b上发生的电极反应式为___________ 。若将产生的用于碱性燃料电池对外供电,该电池的比能量为,甲醇的燃烧热,该电池的能量转化率为___________ 。(已知:;)。
(1)以为催化剂的光热化学循环可以分解。已知气态分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示,则分解的热化学方程式为
(2)催化加氢可以合成甲醇,该过程主要发生下列反应:
i.
ii.
①若在绝热条件下,将、按体积比1:2充入恒容密闭容器中只发生反应ii,下列能判断反应ii达到平衡状态的是
A.容器内混合气体的密度不变 B.容器内混合气体的压强不变
C.不变 D.
②若在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入3mol和5mol同时发生反应i和ii,达到平衡时H₂的总转化率为80%,体系压强减小了25%,则的选择性为
③若在一定压强下,将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器,实验测得的转化率、或的选择性以及的收率(的收率=的转化率×的选择性)随温度的变化关系如图所示。
曲线a表示
(3)电解法也可以将转化为甲醇,原理如图所示。若右侧溶液中溶液浓度不变(忽略体积的变化)且溶液中不产生,则电极b上发生的电极反应式为
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【推荐3】烯丙醇是生产甘油、医药、农药、香料和化妆品的中间体。已知烯丙醇与水在一定条件下发生加成反应的原理如下:
Ⅰ:CH2=CHCH2OH(g)+H2O(g) HOCH2CH2CH2OH(g) △H1 △S1
Ⅱ:CH2=CHCH2OH(g)+H2O(g) CH3CH(OH)CH2OH(g) △H2
已知:相关物质在298K时的标准摩尔生成焓(101kPa时,该温度下由最稳定单质生成1 mol某纯物质的焓变)如下表所示:
(1)△H2=_______ kJ/mol;反应CH2=CHCH2OH(g)+H2O(g)HOCH2CH2CH2OH(l)的熵变为△S1',则△S1_______ △S1' (填“>”“=”或“<”)。
(2)若向绝热恒容容器中加入CH2=CHCH2OH(g)和H2O(g),发生反应Ⅰ和Ⅱ,下列事实不能说明体系达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
(3)已知:反应的压强平衡常数(K)满足方程Kp=+C(e为自然对数的底数, R、C均为常数)。据此判断,下图所示曲线L1~L5中,能分别代表反应Ⅰ和Ⅱ的Kp与温度T关系的曲线为_______ 和_______ 。(4)温度为T时,向压强为300 kPa的恒压密闭容器中,按1:1:1的体积比充入CH2=CHCH2OH(g)、H2O(g)和He(g),达到平衡时CH3CH(OH)CH2OH(g)、HOCH2CH2CH2OH(g)和He(g)的分压分别为100 kPa、20 kPa和140 kPa。
①该温度下,反应Ⅱ的压强平衡常数K=_______ 。
②若其他条件不变,初始时不充入He(g),而是按1:1的体积比充入CH2=CHCH2OH(g)和H2O(g),达到新平衡时,H2O(g)的转化率将_______ (填“增大”“减小”或“不变”),解释其原因为_______ 。
(5)烯丙醇的电氧化过程有重要应用。其在阳极放电时,同时存在三种电极反应(烯丙醇→丙烯酸、烯丙醇→丙烯醛、烯丙醇→丙二酸),各反应决速步骤的活化能如下表所示。
①该条件下,相同时间内,阳极产物中含量最多的为_______ 。
②碱性条件下,烯丙醇在电极上生成丙烯醛(CH2=CHCHO)的电极反应式为_______ 。
Ⅰ:CH2=CHCH2OH(g)+H2O(g) HOCH2CH2CH2OH(g) △H1 △S1
Ⅱ:CH2=CHCH2OH(g)+H2O(g) CH3CH(OH)CH2OH(g) △H2
已知:相关物质在298K时的标准摩尔生成焓(101kPa时,该温度下由最稳定单质生成1 mol某纯物质的焓变)如下表所示:
物质 | CH2=CHCH2OH(g) | H2O(g) | HOCH2CH2CH2OH(g) | CH3CH(OH)CH2OH(g) |
标准摩尔生成焓/(kJ/mol) | -171.8 | -241.8 | -464.9 | -485.7 |
(1)△H2=
(2)若向绝热恒容容器中加入CH2=CHCH2OH(g)和H2O(g),发生反应Ⅰ和Ⅱ,下列事实不能说明体系达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A.容器内气体的压强不变 | B.容器内温度不变 |
C.容器内气体的密度不变 | D.容器内气体的平均相对分子质量不变 |
(3)已知:反应的压强平衡常数(K)满足方程Kp=+C(e为自然对数的底数, R、C均为常数)。据此判断,下图所示曲线L1~L5中,能分别代表反应Ⅰ和Ⅱ的Kp与温度T关系的曲线为
①该温度下,反应Ⅱ的压强平衡常数K=
②若其他条件不变,初始时不充入He(g),而是按1:1的体积比充入CH2=CHCH2OH(g)和H2O(g),达到新平衡时,H2O(g)的转化率将
(5)烯丙醇的电氧化过程有重要应用。其在阳极放电时,同时存在三种电极反应(烯丙醇→丙烯酸、烯丙醇→丙烯醛、烯丙醇→丙二酸),各反应决速步骤的活化能如下表所示。
反应 | 烯丙醇→丙烯酸 | 烯丙醇→丙烯醛 | 烯丙醇→丙二酸 |
活化能(单位:eV) | 8.6a | 2.5 a | 13.7a |
②碱性条件下,烯丙醇在电极上生成丙烯醛(CH2=CHCHO)的电极反应式为
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