硫酸是重要的化工原料,可用于生产化肥、农药、炸药、染料等。的催化氧化是工业合成硫酸中重要的一步,其热化学方程式为: 。回答下列问题:
(1)已知在作用下的催化氧化历程如图所示反应
①的活化能为,反应②的活化能为,则_______ (填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)当、、(不参与反应)起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%时,在压强为、和下,平衡转化率α随温度的变化如图所示。
①、和由小到大的顺序为_______ ,判断的依据是_______ 。
②在550℃、条件下进行反应。平衡时,若转化率为α,则压强平衡常数Kp=_______ 。(分压=总压×物质的量分数,用含α和的代数式表示,不用写单位)
(3)以为基础固硫材料,探究复合不同的催化剂(、-、-)在不同温度下催化向的转化效率(用单位时间转化率表示)如图所示:
①仅使用而不使用催化剂获得的X线的实验目的是_______ 。
②下列有关说法正确的是_______
a.同温度下,三种催化剂中催化剂效率最低
b.温度越高一定越有利于催化剂催化效率的提升
c.同温同压下,使用复合催化剂有利于提高的平衡产率
d.催化剂通过改变反应历程,增大活化分子百分数,实现加快反应速率
(4)某催化氧化生成反应的速率方程为:,根据表中数据,γ=_______ 。
(5)利用与反应既可消除污染又可以制备,将含有尾气和一定比例的空气通入悬浊液中,保持温度不变的情况下,测得溶液中和随反应时间的变化如图所示。导致溶液中和的变化产生明显差异的原因是:_______ 。
(1)已知在作用下的催化氧化历程如图所示反应
①的活化能为,反应②的活化能为,则
(2)当、、(不参与反应)起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%时,在压强为、和下,平衡转化率α随温度的变化如图所示。
①、和由小到大的顺序为
②在550℃、条件下进行反应。平衡时,若转化率为α,则压强平衡常数Kp=
(3)以为基础固硫材料,探究复合不同的催化剂(、-、-)在不同温度下催化向的转化效率(用单位时间转化率表示)如图所示:
①仅使用而不使用催化剂获得的X线的实验目的是
②下列有关说法正确的是
a.同温度下,三种催化剂中催化剂效率最低
b.温度越高一定越有利于催化剂催化效率的提升
c.同温同压下,使用复合催化剂有利于提高的平衡产率
d.催化剂通过改变反应历程,增大活化分子百分数,实现加快反应速率
(4)某催化氧化生成反应的速率方程为:,根据表中数据,γ=
实验 | V | |||
1 | m | n | p | q |
2 | 2m | n | p | 2q |
3 | m | n | 0.1p | 10q |
4 | m | 2n | p | 1.414q |
2022高三·辽宁大连·学业考试 查看更多[2]
更新时间:2022-12-29 16:50:48
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐1】乙醇是一种绿色能源,也是一种化工原料。
(1)已知几种热化学方程式如下:
①
②
③
(ⅰ)上述反应中,在任意温度下都能自发进行的是___________ (填序号)。
(ⅱ)我国科学家开发新型催化剂利用乙醇直接制备乙酸乙酯:___________ 。
(2)乙醇是一种储氢材料。 ,Akande对其动力学机理的研究(*代表物种吸附在催化剂表面上)如图所示:
①___________ 0(填“>”“<”或“=”),总反应分___________ 步反应进行。
②速控反应的方程式为___________ 。
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入适量乙醇蒸气,发生反应:,下列叙述正确的是___________(填标号)。
(4)保持总压为,向反应器中充入乙醇和氮气(不参与反应),发生反应:,测得乙醇的平衡转化率与投料比、温度的关系如图所示:
①其他条件不变时,随着增大,乙醇的平衡转化率增大的原因是_______ ,_____ (填“>”或“<”)。
②温度下,投料比为1.0时,平衡常数为________ (提示:用分压计算的平衡常数为,分压总压物质的显分数)。
(5)我国科学家开发复合催化剂,实现了在酸性条件下电还原制备乙醇,阴极反应式为___________ 。
(1)已知几种热化学方程式如下:
①
②
③
(ⅰ)上述反应中,在任意温度下都能自发进行的是
(ⅱ)我国科学家开发新型催化剂利用乙醇直接制备乙酸乙酯:
(2)乙醇是一种储氢材料。 ,Akande对其动力学机理的研究(*代表物种吸附在催化剂表面上)如图所示:
①
②速控反应的方程式为
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入适量乙醇蒸气,发生反应:,下列叙述正确的是___________(填标号)。
A.当气体总压强不变时,达到平衡状态 |
B.平衡时升温,正反应速率大于逆反应速率 |
C.平衡时,充入氩气,平衡向左移动 |
D.平衡时,充入少量,其平衡转化率减小 |
(4)保持总压为,向反应器中充入乙醇和氮气(不参与反应),发生反应:,测得乙醇的平衡转化率与投料比、温度的关系如图所示:
①其他条件不变时,随着增大,乙醇的平衡转化率增大的原因是
②温度下,投料比为1.0时,平衡常数为
(5)我国科学家开发复合催化剂,实现了在酸性条件下电还原制备乙醇,阴极反应式为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐2】催化还原是实现“碳中和”的重要途径之一、研究表明,在催化剂作用下,和发生反应:
I.
Ⅱ.
(1)已知和的燃烧热分别为和的汽化热分别为。则___________ 。
(2)下列关于反应I和反应Ⅱ的说法错误的是___________ (填标号)。
A.增大与的投料比有利于提高的转化率
B.若的浓度保持不变,则说明反应体系已达平衡状态
C.体系达到平衡后,若升高温度,两个反应重新建立平衡的时间相同
D.体系达到平衡后,若压缩体积,则反应I平衡正向移动,反应Ⅱ平衡不移动
E.及时将液化分离,有利于提高反应I的正反应速率
(3)一般认为反应I通过如下步骤实现:
第一步: (慢)
第二步: (快)
下列示意图中能体现上述反应能量变化的是___________(填标号)。
(4)研究发现表面脱除原子形成的(氧空穴)决定了的催化效果,氧空穴越多,催化效果越好,催化合成甲醇的机理如图。已知增大气体流速可带走多余的,从而提高的选择性,请结合催化机理解释其原因___________ 。
(5)一定温度下,向恒容的密闭容器中充入和。在催化剂作用下发生反应I、II,容器内气体的压强随反应时间的变化如表所示。
平衡时测得在体系中的体积分数为。则0~20min内平均反应速率___________ ;该条件下,的选择性(甲醇的物质的量占消耗的的物质的量的百分比)为___________ (结果保留三位有效数字);该温度下反应I的平衡常数___________ (为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,列出计算式即可)。
I.
Ⅱ.
(1)已知和的燃烧热分别为和的汽化热分别为。则
(2)下列关于反应I和反应Ⅱ的说法错误的是
A.增大与的投料比有利于提高的转化率
B.若的浓度保持不变,则说明反应体系已达平衡状态
C.体系达到平衡后,若升高温度,两个反应重新建立平衡的时间相同
D.体系达到平衡后,若压缩体积,则反应I平衡正向移动,反应Ⅱ平衡不移动
E.及时将液化分离,有利于提高反应I的正反应速率
(3)一般认为反应I通过如下步骤实现:
第一步: (慢)
第二步: (快)
下列示意图中能体现上述反应能量变化的是___________(填标号)。
A. | B. | C. | D. |
(4)研究发现表面脱除原子形成的(氧空穴)决定了的催化效果,氧空穴越多,催化效果越好,催化合成甲醇的机理如图。已知增大气体流速可带走多余的,从而提高的选择性,请结合催化机理解释其原因
(5)一定温度下,向恒容的密闭容器中充入和。在催化剂作用下发生反应I、II,容器内气体的压强随反应时间的变化如表所示。
0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | |
6.0 | 5.55 | 5.2 | 4.95 | 4.8 | 4.8 |
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐3】达成“双碳”目标的重要途径是实现碳的固定。利用、和可以合成生物质能源甲醇;
反应1:1:
反应2:
反应3:
回答下列问题:
(1)反应1在_______ (填“较高温度”“较低温度”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)=_______
(3)T℃时,向一恒容密闭容器中仅充入和,仅发生反应2。下列叙述错误的是_______(填标号)。
(4)在某催化剂作用下,反应2的历程如图所示(图中数据表示微粒的相对能量,*表示吸附在催化剂表面上)。
控速反应方程式为_________ 。
(5)T1℃时,在密闭容器甲、乙中,分别充入和,它们分别在有水分子筛(只允许水分子透过)和无水分子筛条件下仅发生反应1。测得平衡转化率与压强关系如图所示。
①使用了水分子筛的容器是________ (填“甲”或“乙”)。
②平衡常数________ (填“>”“<”或“=”),M点=________ 。
(6)T2℃时,向一体积为1L的恒容密闭容器中充入、和,在一定条件下发生上述3个反应,达到平衡时得到和,此时平衡转化率为50%。该温度下,反应1的平衡常数K=________ 。(列出计算式)
反应1:1:
反应2:
反应3:
回答下列问题:
(1)反应1在
(2)=
(3)T℃时,向一恒容密闭容器中仅充入和,仅发生反应2。下列叙述错误的是_______(填标号)。
A.加入催化剂,反应速率增大 | B.体积分数不变时,反应达到平衡状态 |
C.平衡后,充入氩气,平衡正向移动 | D.平衡后,充入,平衡转化率增大 |
控速反应方程式为
(5)T1℃时,在密闭容器甲、乙中,分别充入和,它们分别在有水分子筛(只允许水分子透过)和无水分子筛条件下仅发生反应1。测得平衡转化率与压强关系如图所示。
①使用了水分子筛的容器是
②平衡常数
(6)T2℃时,向一体积为1L的恒容密闭容器中充入、和,在一定条件下发生上述3个反应,达到平衡时得到和,此时平衡转化率为50%。该温度下,反应1的平衡常数K=
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解答题-原理综合题
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(0.4)
【推荐1】过度排放会引起气候、环境等问题。在Cu/ZnO催化剂下,和可发生反应生成和CO,热化学方程式如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知:
写出表示氢气燃烧热的热化学方程式___________ 。
(2)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中通入和,起始压强为0.33MPa,发生反应Ⅰ和Ⅱ。平衡时,总压为0.25MPa,的转化率为50%,则反应Ⅰ的平衡常数___________ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)
(3)不同压强下,维持投料比相同,实验测定的平衡转化率随温度的变化关系如图1所示。在恒压密闭容器中,维持投料比相同,将和按一定的流速通过反应器,二氧化碳的转化率和甲醇的选择性 []随温度变化关系如图2所示。图示温度范围催化剂的活性受温度影响不大。
①下列说法不正确 的是___________ 。
A.图1中,
B.图1中550℃后以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,压强改变对平衡基本没有影响
C.图2中236℃后,升温使反应Ⅰ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅱ平衡正向移动程度,使转化率和选择性都下降
D.改用活性更好的催化剂能使图2中各温度下转化率都增大
②假设只发生反应Ⅰ,一定温度下氢气和二氧化碳的物质的量之比为n:1,相应平衡体系中甲醇的物质的量分数为y,请在图3中绘制y随n变化的示意图。___________
(4)在密闭容器中,维持其他条件不变,在不同的压强下发生反应Ⅰ和Ⅱ,二氧化碳的平衡转化率和甲醇的选择性随压强变化关系如下表所示。随压强增大而___________ (填“增大”“减小”或“不变”),从化学平衡移动角度解释原因___________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知:
写出表示氢气燃烧热的热化学方程式
(2)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中通入和,起始压强为0.33MPa,发生反应Ⅰ和Ⅱ。平衡时,总压为0.25MPa,的转化率为50%,则反应Ⅰ的平衡常数
(3)不同压强下,维持投料比相同,实验测定的平衡转化率随温度的变化关系如图1所示。在恒压密闭容器中,维持投料比相同,将和按一定的流速通过反应器,二氧化碳的转化率和甲醇的选择性 []随温度变化关系如图2所示。图示温度范围催化剂的活性受温度影响不大。
①下列说法
A.图1中,
B.图1中550℃后以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,压强改变对平衡基本没有影响
C.图2中236℃后,升温使反应Ⅰ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅱ平衡正向移动程度,使转化率和选择性都下降
D.改用活性更好的催化剂能使图2中各温度下转化率都增大
②假设只发生反应Ⅰ,一定温度下氢气和二氧化碳的物质的量之比为n:1,相应平衡体系中甲醇的物质的量分数为y,请在图3中绘制y随n变化的示意图。
(4)在密闭容器中,维持其他条件不变,在不同的压强下发生反应Ⅰ和Ⅱ,二氧化碳的平衡转化率和甲醇的选择性随压强变化关系如下表所示。随压强增大而
压强P(MPa) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
的平衡转化率% | 8.1 | 15.3 | 22.2 | 29.5 | 36.1 | 43.2 |
的选择性% | 49.5 | 80.1 | 90.0 | 94.5 | 97.1 | 98.6 |
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】对甲烷和CO2的高效利用不仅能缓解大气变暖,而且对日益枯竭的石油资源也有一定的补充作用,甲烷临氧耦合CO2重整反应有:
反应①:
反应②:
(l)CO燃烧的热化学方程式为 △H=____ kJ/mol
(2)一定条件下,将CH4与CO2以体积比1:1置于恒温恒容的密闭容器中发生反应,下列能说明反应达到平衡状态的有____ 。
A.体系密度保持不变 B.容器中压强保持不变
C.H2和CO的体积比保持不变 D.每消耗lmolCH4的同时生成2mol CO
(3)重整反应中存在着副反应产生的积碳问题。加入少量的Na2CO3可不断消除积碳。请用化学方程式表示其反应过程:____ ,。
(4)已知甲烷临氧藕合CO2重整反应体系中还有反应③:。在密闭容器中,重整反应①②③在1073K时催化下达到平衡,发现n(H2)/n(CO)<l,请从平衡移动的角度解释原因____ 。如果投料时增加氧气比例,下列预测可能错误的是____ (填编号)。
A.氢气总产量减少 B.反应①的甲烷转化率升高
C.会产生副反应 D.对反应②的平衡无影响
(5)温度对重整反应体系中反应物平衡转化率,平衡时氢气、一氧化碳和水的物质的量影响如图所示。若CH4与CO2的起始投料相等,则起始时n(CH4)=___ mol,在1000K时反应③的平衡常数K为____
反应①:
反应②:
(l)CO燃烧的热化学方程式为 △H=
(2)一定条件下,将CH4与CO2以体积比1:1置于恒温恒容的密闭容器中发生反应,下列能说明反应达到平衡状态的有
A.体系密度保持不变 B.容器中压强保持不变
C.H2和CO的体积比保持不变 D.每消耗lmolCH4的同时生成2mol CO
(3)重整反应中存在着副反应产生的积碳问题。加入少量的Na2CO3可不断消除积碳。请用化学方程式表示其反应过程:
(4)已知甲烷临氧藕合CO2重整反应体系中还有反应③:。在密闭容器中,重整反应①②③在1073K时催化下达到平衡,发现n(H2)/n(CO)<l,请从平衡移动的角度解释原因
A.氢气总产量减少 B.反应①的甲烷转化率升高
C.会产生副反应 D.对反应②的平衡无影响
(5)温度对重整反应体系中反应物平衡转化率,平衡时氢气、一氧化碳和水的物质的量影响如图所示。若CH4与CO2的起始投料相等,则起始时n(CH4)=
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【推荐3】硫及其化合物在工业生产和生活中有重要的应用,运用化学原理研究硫及其化合物有重要意义。回答下列问题:
(1)已知:2O3(g)⇌3O2(g)△H1=-285kJ•mol-1
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H2=-196.6kJ•mol-1
则反应SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)的△H=_____ kJ•mol-1
(2)对于反应SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g),在催化剂作用下、523K和543K时SO2的转化率随时间变化的结果如图1所示。
①543K时SO2的平衡转化率a=_____ 。
②下列措施在其他条件不变时能提高SO2平衡转化率的是_____ 。
A.增大压强 B.降温温度 C.增大O3的浓度 D.升高温度
(3)在容积为1L的多个反应装置中,分别充入2molSO2和2molO3控制在不同温度下发生反应,经过相同反应时间t后剩余SO2的物质的量与温度的关系如图2所示。
已知臭氧会转化成氧气:2O3(g)⇌3O2(g),在上述反应条件下臭氧分解率与温度关系如表:
①结合图表数据,200℃以后随着温度升高,SO2的剩余量增大的原因_____ 。
②已知250℃时SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)的平衡常数K=1,求该条件下2O3(g)⇌3O2(g)的平衡常数K=_____ (不要求得出计算结果,列出数字计算式即可)。
(1)已知:2O3(g)⇌3O2(g)△H1=-285kJ•mol-1
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H2=-196.6kJ•mol-1
则反应SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)的△H=
(2)对于反应SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g),在催化剂作用下、523K和543K时SO2的转化率随时间变化的结果如图1所示。
①543K时SO2的平衡转化率a=
②下列措施在其他条件不变时能提高SO2平衡转化率的是
A.增大压强 B.降温温度 C.增大O3的浓度 D.升高温度
(3)在容积为1L的多个反应装置中,分别充入2molSO2和2molO3控制在不同温度下发生反应,经过相同反应时间t后剩余SO2的物质的量与温度的关系如图2所示。
已知臭氧会转化成氧气:2O3(g)⇌3O2(g),在上述反应条件下臭氧分解率与温度关系如表:
温度/℃ | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 |
分解率/% | 0 | 0 | 0 | 6 | 30 | 81 |
①结合图表数据,200℃以后随着温度升高,SO2的剩余量增大的原因
②已知250℃时SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)的平衡常数K=1,求该条件下2O3(g)⇌3O2(g)的平衡常数K=
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】化学工业中Mn可用作氧化剂、助燃剂、活性电极材料、催化剂、油漆和油墨的干燥剂等,碳酸锰矿可作为制备MnO2原料
(1)已知25℃,101kPa时有如下的三个热化学方程式
①MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g) △H1=+116 6kJ/mol
②2MnO(s)+O2(g)2MnO2(s) △H2=-272.0kJ/mol
③2MnCO3(s)+O2(g)2Mn2(s)+2CO2(g) △H3
则△H3=_________ ;反应②在________ 条件下(填“高温”、“低温”或“任何温度”)能自发进行。
(2)在密闭容器中投入足量的MnCO3,在一定条件下发生反应:MnCO3(s)Mno(s)+CO2(g) △H1=+116.6kJ/mol。一定温度下,达到平衡状态时p(CO2)=bMPa
①温度、压强对碳酸锰平衡分解率的影响如图所示。图中Y1____ Y2(填“>”、“<”或“=”)。②保持温度不变,将体积扩大至原来的3倍,则容器内压强p(CO2)的变化范围为_______ 。
③若温度不变,将容器体积压缩至原来的一半,达到新平衡时,与原平衡状态相比,下列物理量一定不变的是________ (填字母)
A.CO2的质量 B. MnCO3的质量 C.MnCO3的分解率 D.化学平衡常数 E.CO2的物质的量浓度
(3)在4L恒容密闭容器中,充入足量的MnCO3(s)和amolO2(g),在一定温度下发生反应:MnCO3(s)+O2(g)2MnO2(s)+2CO2(g),经过5min该反应刚好达到平衡状态,且该段时间内CO2的化学反应速率为0.2mol・L-1·min-1若该条件该反应的化学平衡常数K=0.5,则a=____ 。
(4)现以铅蓄电池为电源,用石墨为电极,电解MnSO4和H2SO4混合液来制备MnO2,装置如图所示,阳极的电极反应式为___________ ,当蓄电池中有2molH+被消耗时,则理理论上能生成MnO2________ g
(1)已知25℃,101kPa时有如下的三个热化学方程式
①MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g) △H1=+116 6kJ/mol
②2MnO(s)+O2(g)2MnO2(s) △H2=-272.0kJ/mol
③2MnCO3(s)+O2(g)2Mn2(s)+2CO2(g) △H3
则△H3=
(2)在密闭容器中投入足量的MnCO3,在一定条件下发生反应:MnCO3(s)Mno(s)+CO2(g) △H1=+116.6kJ/mol。一定温度下,达到平衡状态时p(CO2)=bMPa
①温度、压强对碳酸锰平衡分解率的影响如图所示。图中Y1
③若温度不变,将容器体积压缩至原来的一半,达到新平衡时,与原平衡状态相比,下列物理量一定不变的是
A.CO2的质量 B. MnCO3的质量 C.MnCO3的分解率 D.化学平衡常数 E.CO2的物质的量浓度
(3)在4L恒容密闭容器中,充入足量的MnCO3(s)和amolO2(g),在一定温度下发生反应:MnCO3(s)+O2(g)2MnO2(s)+2CO2(g),经过5min该反应刚好达到平衡状态,且该段时间内CO2的化学反应速率为0.2mol・L-1·min-1若该条件该反应的化学平衡常数K=0.5,则a=
(4)现以铅蓄电池为电源,用石墨为电极,电解MnSO4和H2SO4混合液来制备MnO2,装置如图所示,阳极的电极反应式为
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较难
(0.4)
【推荐2】将煤炭转化为烯烃(乙烯、丙烯等)既可以减少的排放,又可以制备重要的化工原料。该过程先转化为二甲醚,再转化为烯烃。
(1)制备二甲醚主要反应
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①“反应I”能自发进行的条件是_______ (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
②某反应X的平衡常数表达式为,则反应X的热化学方程式为_______ 。
(2)二甲醚制备烯烃的主要反应
反应IV:
反应V:
①该反应过程常用的催化剂有两种,ZSM-5以及SAPO-34,它们都是多孔笼状结构,ZSM-5笼状孔径约为0.55nm,SAPO-34约为0.4nm。相同条件下,催化剂SAPO-34反应获得的产物中,更大的原因是_______ 。
②一定温度下,在体积为1L密闭容器中,投入发生“反应IV”和“反应V”,初始总压为,反应到达平衡时总压为,且。则平衡时体系中转化率_______ ,“反应V”的平衡常数_______ 。
③有理论推测“反应V”的速率方程为:,y(i)分别表示相应的物质的量分数,为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时,该反应的_______ (填“增大”或“减小”)。根据速率方程分析,时v逐渐减小的原因是_______ 。
(1)制备二甲醚主要反应
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①“反应I”能自发进行的条件是
②某反应X的平衡常数表达式为,则反应X的热化学方程式为
(2)二甲醚制备烯烃的主要反应
反应IV:
反应V:
①该反应过程常用的催化剂有两种,ZSM-5以及SAPO-34,它们都是多孔笼状结构,ZSM-5笼状孔径约为0.55nm,SAPO-34约为0.4nm。相同条件下,催化剂SAPO-34反应获得的产物中,更大的原因是
②一定温度下,在体积为1L密闭容器中,投入发生“反应IV”和“反应V”,初始总压为,反应到达平衡时总压为,且。则平衡时体系中转化率
③有理论推测“反应V”的速率方程为:,y(i)分别表示相应的物质的量分数,为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时,该反应的
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【推荐3】以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是化学工业的最基本原料。回答下列问题:
(1)一种电解还原CO2制乙烯的装置如图(a)所示,阴极上生成乙烯的电极反应式为___________ 。
(2)丙烷脱氢制烯烃反应及其常压下平衡常数自然对数值lnKp随温度(T)的变化如图(b)所示:
主反应:
Ⅰ.
副反应:
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
①图中属于吸热反应的是___________ (填标号)。
②=___________ 。
③若只发生反应Ⅱ,则在w点时(若总压强为1MPa)丙烷的转化率为___________ (已知)。
(3)甲醇乙烯烷基化制备丙烯主要反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
在总压强为0.2MPa,起始时时,平衡时各物质的物质的量分数(yi)随温度变化如图(c)所示;起始时不同的与平衡时各物质的物质的量分数(yi)之间的关系如图(d)所示。
①图(c)中丙烯分压最大值不超过___________ MPa;温度高于550K时,随温度升高,yi(C2H4)不断增大的原因是___________ 。
②图(d)中随的增大,yi(H2O)不断减小的原因是___________ 。
③下列说法正确的是___________ (填字母)。
A.恒温下改变压强,丙烯的平衡产率不变
B.生产丙烯时,升高温度有利于丙烯的生成
C.实际生产中改进催化剂的选择性有利于提高丙烯的产率
D.其它条件不变时,适当增大,有利于提高丙烯的平衡产率
(1)一种电解还原CO2制乙烯的装置如图(a)所示,阴极上生成乙烯的电极反应式为
(2)丙烷脱氢制烯烃反应及其常压下平衡常数自然对数值lnKp随温度(T)的变化如图(b)所示:
主反应:
Ⅰ.
副反应:
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
①图中属于吸热反应的是
②=
③若只发生反应Ⅱ,则在w点时(若总压强为1MPa)丙烷的转化率为
(3)甲醇乙烯烷基化制备丙烯主要反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
在总压强为0.2MPa,起始时时,平衡时各物质的物质的量分数(yi)随温度变化如图(c)所示;起始时不同的与平衡时各物质的物质的量分数(yi)之间的关系如图(d)所示。
①图(c)中丙烯分压最大值不超过
②图(d)中随的增大,yi(H2O)不断减小的原因是
③下列说法正确的是
A.恒温下改变压强,丙烯的平衡产率不变
B.生产丙烯时,升高温度有利于丙烯的生成
C.实际生产中改进催化剂的选择性有利于提高丙烯的产率
D.其它条件不变时,适当增大,有利于提高丙烯的平衡产率
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【推荐1】我国科研人员成功研制出一条从二氧化碳合成淀粉的途径,其中第一步为,为推进“碳达峰”和“碳中和”目标实现的技术路线提供了一种新思路。
(1)计算机模拟该反应的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂上面的物质用“*”标注,“TS”表示过渡状态。
①=_______ kJ∙mol-1。
②该反应历程中反应速率最快步骤的化学方程式为_______ 。
(2)实验研究表明,其他条件相同时,使用分子筛(分子筛能选择性分离出水蒸气)能有效提高甲醇的平衡产率,其原因是_______ 。
(3)540K下,分别按初始投料比进行该反应,得到不同压强下H2的平衡转化率关系如图:
①投料比的曲线为_______ (填“a”、“b”或“c”),说明理由_______ 。
②该反应压强平衡常数的表达式_______ 0(用平衡分压代替平衡浓度)。
③已知540K下该反应,某时刻测得某容器内,,,此时v(正)_______ v(逆)(填“>”、“=”或“>”)。
(4)目前,科研人员在研究光电催化CO2还原为甲醇的领域也取得了一定的进展,其原理如图所示,则生成甲醇的电极反应式为_______ 。
(1)计算机模拟该反应的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂上面的物质用“*”标注,“TS”表示过渡状态。
①=
②该反应历程中反应速率最快步骤的化学方程式为
(2)实验研究表明,其他条件相同时,使用分子筛(分子筛能选择性分离出水蒸气)能有效提高甲醇的平衡产率,其原因是
(3)540K下,分别按初始投料比进行该反应,得到不同压强下H2的平衡转化率关系如图:
①投料比的曲线为
②该反应压强平衡常数的表达式
③已知540K下该反应,某时刻测得某容器内,,,此时v(正)
(4)目前,科研人员在研究光电催化CO2还原为甲醇的领域也取得了一定的进展,其原理如图所示,则生成甲醇的电极反应式为
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【推荐2】为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,将CO2转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。
方法Ⅰ:CO2催化加氢制甲醇。
以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下:
反应i:CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H1
反应ii:CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) △H2= +41.0 kJ·mol-1
反应iii:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H3= -90.0 kJ·mol-1
(1)计算反应i的△H1=___________ 。
(2)一定温度和催化剂条件下,0.73mol H2、0.24mol CO2和0.03mol N2(已知N2不参与反应)在总压强为3.0MPa的密闭容器中进行上述反应,平衡时CO2的转化率、CH3OH和CO的选择性随温度的变化曲线如图所示。
①图中曲线b表示物质___________ 的变化(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)。
②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法不正确 的有___________ (填字母)。
A.降低温度,反应i~iii的正、逆反应速率都减小
B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡转化率下降
C.移去部分H2O(g),反应iii平衡不移动
D.选择合适的催化剂能提高CO2的平衡转化率
E.平衡时CH3OH的体积分数一定小于50%
③某温度下,t1 min反应到达平衡,测得容器中CH3OH的体积分数为12.5%。此时用CH3OH的分压表示0-t1时间内的反应速率v(CH3OH)=___________ MPa·min-1.设此时n(CO) = a mol,计算该温度下反应ii的平衡常数Kx=___________ (用含有a的代数式表示)。[已知:分压=总压 × 该组分物质的量分数;对于反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g),,x为物质的量分数。]
方法Ⅱ:CO2电解法制甲醇
利用电解原理,可将CO2转化为CH3OH,其装置如图所示:
(3)双极膜B侧为___________ (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
(4)TiO2电极上电极反应方程式:___________ 。
方法Ⅲ:CO2催化加氢制低碳烯烃(2~4个C的烯烃)
某研究小组使用Zn-Ga-O/SAPO-34双功能催化剂实现了CO2直接合成低碳烯烃,并给出了其可能的反应历程(如图所示)。H2首先在Zn-Ga-O表面解离成2个H*,随后参与到CO2的还原过程;SAPO-34则催化生成的甲醇转化为低碳烯烃。
注:☐表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(5)理论上,反应历程中消耗的H*与生成的甲醇的物质的量之比为___________ 。
方法Ⅰ:CO2催化加氢制甲醇。
以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下:
反应i:CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H1
反应ii:CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) △H2= +41.0 kJ·mol-1
反应iii:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H3= -90.0 kJ·mol-1
(1)计算反应i的△H1=
(2)一定温度和催化剂条件下,0.73mol H2、0.24mol CO2和0.03mol N2(已知N2不参与反应)在总压强为3.0MPa的密闭容器中进行上述反应,平衡时CO2的转化率、CH3OH和CO的选择性随温度的变化曲线如图所示。
①图中曲线b表示物质
②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法
A.降低温度,反应i~iii的正、逆反应速率都减小
B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡转化率下降
C.移去部分H2O(g),反应iii平衡不移动
D.选择合适的催化剂能提高CO2的平衡转化率
E.平衡时CH3OH的体积分数一定小于50%
③某温度下,t1 min反应到达平衡,测得容器中CH3OH的体积分数为12.5%。此时用CH3OH的分压表示0-t1时间内的反应速率v(CH3OH)=
方法Ⅱ:CO2电解法制甲醇
利用电解原理,可将CO2转化为CH3OH,其装置如图所示:
(3)双极膜B侧为
(4)TiO2电极上电极反应方程式:
方法Ⅲ:CO2催化加氢制低碳烯烃(2~4个C的烯烃)
某研究小组使用Zn-Ga-O/SAPO-34双功能催化剂实现了CO2直接合成低碳烯烃,并给出了其可能的反应历程(如图所示)。H2首先在Zn-Ga-O表面解离成2个H*,随后参与到CO2的还原过程;SAPO-34则催化生成的甲醇转化为低碳烯烃。
注:☐表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(5)理论上,反应历程中消耗的H*与生成的甲醇的物质的量之比为
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐3】碳、氮是中学化学重要的非金属元素,在生产、生活中有广泛的应用。
(1)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是:在汽车的排气管道上安装一个催化转化装置,使NO与CO反应,产物都是空气中的主要成分,写出该反应的热化学方程式___________ 。
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+179.5kJ/mol
②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=—112.3kJ/mol
③NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) △H=—234kJ/mol
(2)N2O5的分解反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),由实验测得在67℃时N2O5的浓度随时间的变化如下:
计算在0~2min时段,化学反应速率v(NO2)=___________ mol•L-1•min-1。
(3)新的研究表明,可以将CO2转化为炭黑进行回收利用,反应原理如图所示:
①在转化过程中起催化作用的物质是___________ 。
②写出总反应的化学方程式___________ 。
(4)工业上以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2),反应的化学方程式如下:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l),该反应分两步进行:
①2NH3(g)+CO2(g) NH4COONH2(s)
②NH4COONH2(s) =CO(NH2)2(l)+H2O(l)
根据上述反应,填写下列空白:
①已知该反应可以自发进行,则△H___________ 0(填“>”、“<”或“=”);
②一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比=x,如图是x与CO2的平衡转化率(α)的关系,B点处,NH3的平衡转化率为___________ 。
③一定温度下,在3L定容密闭容器中充入NH3和CO2,若x=2,当反应后气体物质的量变为起始时气体物质的量的时达到平衡,测得此时生成尿素90g,则第①步反应的平衡常数K=_______ 。
(1)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是:在汽车的排气管道上安装一个催化转化装置,使NO与CO反应,产物都是空气中的主要成分,写出该反应的热化学方程式
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+179.5kJ/mol
②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=—112.3kJ/mol
③NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) △H=—234kJ/mol
(2)N2O5的分解反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),由实验测得在67℃时N2O5的浓度随时间的变化如下:
时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(N2O5)/(mol·L-1) | 1.00 | 0.71 | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.17 |
(3)新的研究表明,可以将CO2转化为炭黑进行回收利用,反应原理如图所示:
①在转化过程中起催化作用的物质是
②写出总反应的化学方程式
(4)工业上以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2),反应的化学方程式如下:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l),该反应分两步进行:
①2NH3(g)+CO2(g) NH4COONH2(s)
②NH4COONH2(s) =CO(NH2)2(l)+H2O(l)
根据上述反应,填写下列空白:
①已知该反应可以自发进行,则△H
②一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比=x,如图是x与CO2的平衡转化率(α)的关系,B点处,NH3的平衡转化率为
③一定温度下,在3L定容密闭容器中充入NH3和CO2,若x=2,当反应后气体物质的量变为起始时气体物质的量的时达到平衡,测得此时生成尿素90g,则第①步反应的平衡常数K=
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