是常见的还原剂,也是合成一碳化学产品的原料。
(1)工业上采用天然气法制备。已知几种共价键的键能如表所示:
写出气体和水蒸气在高温下反应生成和的热化学方程式:_______ 。
(2)工业上,用还原赤铁矿冶炼铁,有关热化学方程式如下:
①
②
③
④_______ 。(计算结果保留1位小数)
(3)工业上利用合成,一定量的和加入一定容积的反应器中,在催化剂存在下发生反应:。测得平衡转化率与温度关系如图所示。
①温度升高,平衡转化率降低,其主要原因是_______ 。
②_______ (填“>”、“<”或“=”)。
(4)工业上,常用处理,在催化剂存在条件下发生反应:2。
在体积相等的甲、乙两个密闭容器中分别充入、气体,在恒温恒容、绝热恒容下分别发生上述反应。测得气体压强与时间关系如图所示。
①容器_______ (填“甲”或“乙”)在恒温恒容条件下反应。
②气体总物质的量:a_______ b(填“>”“<”或“=”)。
③b点平衡常数_______ (填“>”“<”或“=”)。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。
④乙容器内分压变化率为_______ 。
(1)工业上采用天然气法制备。已知几种共价键的键能如表所示:
化学键 | CO | |||
436 | 1076 | 465 | 413 |
(2)工业上,用还原赤铁矿冶炼铁,有关热化学方程式如下:
①
②
③
④
(3)工业上利用合成,一定量的和加入一定容积的反应器中,在催化剂存在下发生反应:。测得平衡转化率与温度关系如图所示。
①温度升高,平衡转化率降低,其主要原因是
②
(4)工业上,常用处理,在催化剂存在条件下发生反应:2。
在体积相等的甲、乙两个密闭容器中分别充入、气体,在恒温恒容、绝热恒容下分别发生上述反应。测得气体压强与时间关系如图所示。
①容器
②气体总物质的量:a
③b点平衡常数
④乙容器内分压变化率为
更新时间:2023-01-04 10:02:30
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【推荐1】2021年10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。中国空间站开启有人长期驻留时代。空间站的水气整合系统利用“萨巴蒂尔反应”,将CO2转化为CH4和水蒸气,配合O2生成系统可实现O2的再生。回答下列问题:
Ⅰ. 萨巴蒂尔反应为:CO2(g)+ 4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1
(1)常温常压下,已知:①和的燃烧热()分别为-285.5 kJ/mol和-890.0 kJ/mol;
② △H2=+44.0 kJ/mol。则=___________ kJ/mol。
(2)在某一恒容密闭容器中加入CO2、H2,其分压分别为15kPa、 30kPa, 加入催化剂并加热使其发生萨巴蒂尔反应。研究表明CH4的反应速率v(CH4)= 1.2×10-6p(CO2)p4(H2) (kPa﹒s-1), 某时刻测得H2O(g)的分压为10kPa,则该时刻v(H2)=___________ 。
(3)研究发现萨巴蒂尔反应的历程,前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“﹒”标注,Ts 表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会___________ (填“放出热量”或“吸收热量”);反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为___________ 。
Ⅱ.某研究团队经实验证明,CO2在一定条件下与H2O发生氧再生反应:
CO2(g)+ 2H2O(g) CH4(g)+2O2(g)△H1=
(4)恒压条件时,按投料,进行氧再生反应,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图。
350℃时,A点的平衡常数为______ (填计算结果)。为提高CO2的转化率,除改变温度外,还可采取的措施为____________ 。
(5)氧再生反应可以通过酸性条件下半导体光催化转化实现;反应机理如图所示:
①光催化CO2转化为CH4的阴极方程式为__________________ 。
②催化剂的催化效率和CH4的生成速率随温度的变化关系如图所示。300℃到400℃之间,CH4生成速率加快的原因是_____________ 。
Ⅰ. 萨巴蒂尔反应为:CO2(g)+ 4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1
(1)常温常压下,已知:①和的燃烧热()分别为-285.5 kJ/mol和-890.0 kJ/mol;
② △H2=+44.0 kJ/mol。则=
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CO2(g)+ 2H2O(g) CH4(g)+2O2(g)△H1=
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350℃时,A点的平衡常数为
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【推荐2】含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题:
(1)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除工厂废气中的NO、NO2,反应机理如图所示。A包含的物质为H2O和___ (填化学式)。
(2)研究氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
①2NO2(g)+NaCl(g)=NaNO3(g)+ClNO(g) ΔH1<0
②2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g) ΔH2<0
则4NO2(g)+2NaCl(g)=2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)的ΔH=___ (用ΔH1和ΔH2表示)。
若反应①在绝热密闭容器中进行,实验测得NO2(g)的转化率随时间的变化示意图如图所示,NO2(g)的转化率α(NO2)在t3-t4时间降低的原因是___ 。
(3)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g) ΔH>0。在一定温度下,向2L密闭容器中加入nmolCH4和2molNH3平衡时NH3体积分数随n变化的关系如图所示。
a点时,CH4的转化率为___ %;平衡常数:K(a)___ K(b)(填“>”“=”或“<”)。
(4)肌肉中的肌红蛋白(Mb)与O2结合生成MbO2,其反应原理可表示为Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq),该反应的平衡常数可表示为K=,在一定条件下达到平衡时,测得肌红蛋白的结合度(α)[α=×100%]与p(O2)的关系如图所示。研究表明正反应速率V正=k正·c(Mb)·p(O2),逆反应速率V逆=k逆·c(MbO2)(其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。
①试写出平衡常数K与速率常数k正、k逆的关系式:K=___ (用含有k正、k逆的式子表示)。
②试求出图中c(4.50,90)点时,上述反应的平衡常数K=___ kPa-1。已知k逆=60s-1,则速率常数k正=___ s·kPa-1。
(1)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除工厂废气中的NO、NO2,反应机理如图所示。A包含的物质为H2O和
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则4NO2(g)+2NaCl(g)=2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)的ΔH=
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a点时,CH4的转化率为
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①试写出平衡常数K与速率常数k正、k逆的关系式:K=
②试求出图中c(4.50,90)点时,上述反应的平衡常数K=
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【推荐3】钢铁行业是工业生产的重要支柱。
(1)已知高炉炼铁的主要反应为:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-25 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=-47 kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H=+19 kJ·mol-1
写出FeO(s)被CO还原生成Fe(s)和CO2的热化学方程式:________________ 。
(2)恒温恒容条件下进行反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g),下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是_______ (填写序号字母)。
a.v(CO)正=v(CO2)逆 b.CO、CO2 的浓度之比为1:1
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
(3)ToC时,反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数为K=27。在1L的密闭容器中分别按下表所示加入物质,维持ToC反应一段时间达到平衡,甲、乙容器中CO的平衡转化率之比=_________ 。
(4)下列为合成甲醇的有关化学方程式:
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
某温度下,上述三个反应的平衡常数数值分别为2.5,2.0和K3,则K3值为_______ 。
(5)比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电。高铁电池的总反应为:3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH3Zn+2K2FeO4+8H2O,则充电时的阳极反应式为__________ 。
(6)炼铁尾气中含有CO,经过回收可用于合成甲醇:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=-90.1 kJ·mol-1。ToC,该反应的Kp=6.0×10-3kPa-2(用平衡分压代替平衡浓度所得平衡常数,分压= 总压×物质的量分数)。该温度下的某容器中,若起始充入2molH2、1molCO,平衡时甲醇的平衡分压p(CH3OH)=24.0kPa,则平衡时混合气体中CH3OH的体积分数约为________ (用百分数表示,小数点后保留1位)。
(1)已知高炉炼铁的主要反应为:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-25 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=-47 kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H=+19 kJ·mol-1
写出FeO(s)被CO还原生成Fe(s)和CO2的热化学方程式:
(2)恒温恒容条件下进行反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g),下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是
a.v(CO)正=v(CO2)逆 b.CO、CO2 的浓度之比为1:1
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
(3)ToC时,反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数为K=27。在1L的密闭容器中分别按下表所示加入物质,维持ToC反应一段时间达到平衡,甲、乙容器中CO的平衡转化率之比=
Fe2O3 | CO | Fe | CO2 | |
甲容器 | 1.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol |
乙容器 | 1.0 mol | 2.0 mol | 1.0 mol | 1.0 mol |
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
某温度下,上述三个反应的平衡常数数值分别为2.5,2.0和K3,则K3值为
(5)比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电。高铁电池的总反应为:3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH3Zn+2K2FeO4+8H2O,则充电时的阳极反应式为
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【推荐1】用化学用语填空
(1)甲醇(CH3OH)脱氢法可制备甲醛(,反应体系中各物质均为气态),结合下左图回答。
①此反应的热化学方程式是_______ 。
②反应活化能:过程Ⅰ_______ 过程Ⅱ(填“>”“=”或“<”)。
(2)在的恒温恒容密闭容器内,某一反应中A、B气体的物质的量随时间变化的曲线如右上图所示,从反应开始至时,B的平均反应速率为_______ ,该反应的化学方程式为_______ 。
(3)制备硫酸可以有如下两种途径:
的燃烧热为,则表示燃烧热的热化学方程式_______ ;
_______ 。
(1)甲醇(CH3OH)脱氢法可制备甲醛(,反应体系中各物质均为气态),结合下左图回答。
①此反应的热化学方程式是
②反应活化能:过程Ⅰ
(2)在的恒温恒容密闭容器内,某一反应中A、B气体的物质的量随时间变化的曲线如右上图所示,从反应开始至时,B的平均反应速率为
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【推荐2】甲醇和乙醇是生活中常见的燃料,它们的制备方法如下:
(1)已知I. CO(g) +H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H1=-40.9 kJ·mol-1;
II. CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H2=-90.4 kJ·mol-1;
III. CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g) +H2O(g) △H3。
图示为一定比例的CO2、H2;CO、H2;CO、CO2、H2三个反应体系中,反应相同时间,甲醇生成速率与温度的关系。
①计算反应III的△H3=_______ 。
②曲线c中,540K后,甲醇的生成速率减小,其原因为_______ 。
③490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,结合反应I、III分析原因:_______ 。
(2)一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入1mol C2H4(g)和一定量的H2O(g),发生如下反应:C2H4(g)+H2O(g)⇌CH3CH2OH(g) △H,测得C2H4(g)的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。其中T1、T2表示温度,速率方程:v正=k正·c(C2H4)·c(H2O),v逆=k逆·c(CH3CH2OH)(k是速率常数,只与温度有关)。
①该反应的△H_______ (填“>”、“<”或“=”,下同) 0。
②T1和T2温度下平衡时对应的压强分别为p1和p2,则p1_______ p2,原因为_______ 。
③温度为T1时,测定平衡体系中c(H2O)=0.4 mol·L-1,则该温度下的平衡常数K=_______ 。
④N点的=_______ 。
(1)已知I. CO(g) +H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H1=-40.9 kJ·mol-1;
II. CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H2=-90.4 kJ·mol-1;
III. CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g) +H2O(g) △H3。
图示为一定比例的CO2、H2;CO、H2;CO、CO2、H2三个反应体系中,反应相同时间,甲醇生成速率与温度的关系。
①计算反应III的△H3=
②曲线c中,540K后,甲醇的生成速率减小,其原因为
③490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,结合反应I、III分析原因:
(2)一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入1mol C2H4(g)和一定量的H2O(g),发生如下反应:C2H4(g)+H2O(g)⇌CH3CH2OH(g) △H,测得C2H4(g)的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。其中T1、T2表示温度,速率方程:v正=k正·c(C2H4)·c(H2O),v逆=k逆·c(CH3CH2OH)(k是速率常数,只与温度有关)。
①该反应的△H
②T1和T2温度下平衡时对应的压强分别为p1和p2,则p1
③温度为T1时,测定平衡体系中c(H2O)=0.4 mol·L-1,则该温度下的平衡常数K=
④N点的=
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【推荐3】研究减少排放是一项重要课题。经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应I:
反应II:
反应III:
(1)_______ 。
(2)在恒温恒容的密闭容器中通入等物质的量的和,发生反应I,下列描述能说明反应I达到平衡状态的是_______(填序号)。
(3)反应II在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下,在密闭容器中加入等物质的量的和,反应到某时刻测得各组分浓度如下:
此时_______ (填“>”、“<”或“=”),反应达到平衡状态时,混合气体中体积分数为_______ 。若在绝热容器完成上述反应,的平衡转化率_______ (填“变大”、“变小”、或“不变”),反应的平衡常数_______ (填“变大”、“变小”、或“不变”)。
(4)在某压强下,反应III在不同温度、不同投料比时,的平衡转化率如图所示。温度下,将和充入的密闭容器中,后反应达到平衡状态,则内的平均反应速率_______ ;、、三者之间的大小关系为_______ 。
反应I:
反应II:
反应III:
(1)
(2)在恒温恒容的密闭容器中通入等物质的量的和,发生反应I,下列描述能说明反应I达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.反应体系总压强保持不变 | B.容器内混合气体的密度保持不变 |
C.的消耗速率与的消耗速率相等 | D.和的浓度之比保持不变 |
物质 | |||
浓度/ | 0.8 | 0.8 | 0.4 |
此时
(4)在某压强下,反应III在不同温度、不同投料比时,的平衡转化率如图所示。温度下,将和充入的密闭容器中,后反应达到平衡状态,则内的平均反应速率
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【推荐1】能源、材料、环保、健康等是当今社会重要的研究主题,化学与这些主题密切相关,在其研究与应用中发挥着重要作用。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=+41.19kJ·mol-1
反应III: CO(g)+ 2H2(g)⇌CH3OH(g) △H3
回答下列问题:
(1)反应III的△H3=_______ 。
(2)恒温,恒容密闭容器中,对于反应I,下列说法中不能说明该反应达到化学平衡状态的是_______。
(3)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,下列有关说法正确的是_______。
(4)若在2L密闭容器中充入3 mol H2和1 mol CO2发生反应I,250℃时反应的平衡常数K=____ (列出计算式)。
(5)甲醇燃料电池的工作原理如图所示,则Y电极为_______ (填“正极”或“负极”), X电极的电极反应式为_______ 。换膜若使用该电池完成铁制品镀银,当铁制品质量增加64.8g时,理论上消耗甲醇的质量为_______ g。
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=+41.19kJ·mol-1
反应III: CO(g)+ 2H2(g)⇌CH3OH(g) △H3
回答下列问题:
(1)反应III的△H3=
(2)恒温,恒容密闭容器中,对于反应I,下列说法中不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.混合气体的压强不再变化 |
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250°C时CO2的平衡转化率可能位于M1 |
B.温度低于250°C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)甲醇燃料电池的工作原理如图所示,则Y电极为
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【推荐2】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气,还有利于实现碳中和,反应方程式为CH4(g)+CO2(g)⇌ 2CO(g)+2H2(g) △H。
(1)已知25℃、101kPa时,一些物质的燃烧热如下:
该催化重整反应的△H=___________ 。
(2)实验室中模拟CH4-CO2催化重整过程,在两个容积为2L的恒容密闭容器中,当投料比=1时,只发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g),CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、平衡压强(p)的关系如图1:
①一定温度下,在恒容的密闭容器中,能说明反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)达到平衡状态的标志有___________ (填标号)。
a.CH4的生成速率与CO的消耗速率之比为1:2
b.容器中的压强不再发生变化
c.H2的物质的量浓度不再变化
d.密闭容器中n(CH4):n(CO2):n(CO):n(H2)=1:1:2:2
②p1___________ (填“大于”、“小于”或“等于”,下同)2MPa;当温度为T3、压强为2MPa时,A点的V正___________ v逆。
③起始时向容器中加入1molCH4和1molCO2,在温度为T4、压强为p1条件下发生反应,5min达到平衡。则用CH4表示该反应的平均反应速率为___________ ;该温度时反应的平衡常数Kp=___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,结果用含p1的代数式表示)。
④C点与D点对应的平衡体系中,起始时投入CH4的物质的量之比为n(C):n(D)=___________ 。
(3)工业上催化重整时还存在以下反应:积碳反应CH4(g)⇌C(s)+2H2(g)ΔH1>0;消碳反应CO2(g)+C(s)⇌ 2CO(g) ΔH2>0。催化剂表面积碳过多会引起催化剂失活。不同投料比[]下,CH4的转化率如图2,催化剂表面积碳量随温度的变化如图3,试分析,为使重整反应高效稳定地进行应选择________ (填“较高”或“较低”,下同)的温度和_______ 的投料比。
(1)已知25℃、101kPa时,一些物质的燃烧热如下:
物质 | CO(g) | H2(g) | CH4(g) |
燃烧热△H/(kJ·mol-1) | -283.0 | -285.8 | -890.3 |
(2)实验室中模拟CH4-CO2催化重整过程,在两个容积为2L的恒容密闭容器中,当投料比=1时,只发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g),CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、平衡压强(p)的关系如图1:
①一定温度下,在恒容的密闭容器中,能说明反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)达到平衡状态的标志有
a.CH4的生成速率与CO的消耗速率之比为1:2
b.容器中的压强不再发生变化
c.H2的物质的量浓度不再变化
d.密闭容器中n(CH4):n(CO2):n(CO):n(H2)=1:1:2:2
②p1
③起始时向容器中加入1molCH4和1molCO2,在温度为T4、压强为p1条件下发生反应,5min达到平衡。则用CH4表示该反应的平均反应速率为
④C点与D点对应的平衡体系中,起始时投入CH4的物质的量之比为n(C):n(D)=
(3)工业上催化重整时还存在以下反应:积碳反应CH4(g)⇌C(s)+2H2(g)ΔH1>0;消碳反应CO2(g)+C(s)⇌ 2CO(g) ΔH2>0。催化剂表面积碳过多会引起催化剂失活。不同投料比[]下,CH4的转化率如图2,催化剂表面积碳量随温度的变化如图3,试分析,为使重整反应高效稳定地进行应选择
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(0.4)
【推荐3】含硫化合物是工业上的常用化学品。
(1)工业上可以通过硫化氢分解制得H2和硫蒸气。在密闭容器中充入一定量H2S气体,反应原理:2H2S(g)2H2(g)+S2(g),H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①图中压强(P1、P2、P3)从大到小顺序为_______ 。
②在温度T2、P3=6MPa条件下,该反应的平衡常数Kp=_______ (已知:用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。
①下列关于接触法制备硫酸说法正确的是_______ 。
A.采用超高烟囱,将尾气排入空气中,是减少尾气污染的有效途径
B.在实际生产中,通入过量空气的目的是提高含硫矿石和SO2的转化率
C.在实际生产中,采用的压强是高压,其目的是高压能加快反应速率并提高原料转化率
D.在实际生产中,采用的温度是650℃-750℃,其主要原因是此时催化剂活性最高
②接触室结构如图1所示,其中1~4表示催化剂层。图2所示进程中,b1→a2、b2→a3、b3→a4转化率的变化趋势为_______ ,原因是反应物正在进行_______ 。
③对于放热的可逆反应,某一给定转化率下,最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在图3中画出反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图______ 。(标明曲线 Ⅰ 、 Ⅱ )
(3)一定条件下,在Na2S-H2SO4-H2O2溶液体系中,检测得到pH-时间振荡曲线如图4,同时观察到体系由澄清→浑浊→澄清的周期性变化。可用四个离子方程式,表示每一个周期内的一组反应进程。请补充步骤Ⅳ对应的离子方程式。
Ⅰ.
Ⅱ._______
Ⅲ.;
Ⅳ._______
(1)工业上可以通过硫化氢分解制得H2和硫蒸气。在密闭容器中充入一定量H2S气体,反应原理:2H2S(g)2H2(g)+S2(g),H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①图中压强(P1、P2、P3)从大到小顺序为
②在温度T2、P3=6MPa条件下,该反应的平衡常数Kp=
(2)工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。
①下列关于接触法制备硫酸说法正确的是
A.采用超高烟囱,将尾气排入空气中,是减少尾气污染的有效途径
B.在实际生产中,通入过量空气的目的是提高含硫矿石和SO2的转化率
C.在实际生产中,采用的压强是高压,其目的是高压能加快反应速率并提高原料转化率
D.在实际生产中,采用的温度是650℃-750℃,其主要原因是此时催化剂活性最高
②接触室结构如图1所示,其中1~4表示催化剂层。图2所示进程中,b1→a2、b2→a3、b3→a4转化率的变化趋势为
③对于放热的可逆反应,某一给定转化率下,最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在图3中画出反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图
(3)一定条件下,在Na2S-H2SO4-H2O2溶液体系中,检测得到pH-时间振荡曲线如图4,同时观察到体系由澄清→浑浊→澄清的周期性变化。可用四个离子方程式,表示每一个周期内的一组反应进程。请补充步骤Ⅳ对应的离子方程式。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.;
Ⅳ.
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【推荐1】CO2和甲烷催化合成CO和H2是CO2资源化利用的有效途径。主要反应为
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol
(1)已知CH4(g)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+206kJ/mol
写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式_________ 。
(2)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应I,下列选项能够说明反应I达到平衡状态的是______ 。
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的总压强不变
C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2
D.3V正(H2)=V逆(CH4)
E.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)催化合成的温度通常维持在550-750℃之间,从反应速率角度分析其主要原因可能是_________ 。
(4)将CH4与CO2各1mol充入某密闭容器中,发生反应I。100Kpa时,反应I到达平衡时CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。
①图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时CO2的体积分数,则______ 点对应的平衡常数最小,判断依据是________ ;__________ 点对应的压强最大。
②300℃,100Kpa下,该容器中反应I经过40min达到平衡,计算反应在0-40min内的平均反应速率为v(CO2)=_________ mol/min(结果保留两位有效数字),该温度下的压强平衡常数Kp=________ 。
(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol
(1)已知CH4(g)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+206kJ/mol
写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式
(2)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应I,下列选项能够说明反应I达到平衡状态的是
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的总压强不变
C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2
D.3V正(H2)=V逆(CH4)
E.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)催化合成的温度通常维持在550-750℃之间,从反应速率角度分析其主要原因可能是
(4)将CH4与CO2各1mol充入某密闭容器中,发生反应I。100Kpa时,反应I到达平衡时CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。
①图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时CO2的体积分数,则
②300℃,100Kpa下,该容器中反应I经过40min达到平衡,计算反应在0-40min内的平均反应速率为v(CO2)=
(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
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解题方法
【推荐2】工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,反应为: 。请回答下列问题:
(1)常温下,合成氨反应_______ (填“能”或“不能”)自发进行,其平衡常数表达式K=_______ 。
(2)_______ 温(填“高”或“低”)有利于提高反应速率,_______ 温(填“高”或“低”)有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500℃。
(3)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了解决方案:双温—双控—双催化剂。使用双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,Fe的温度为547℃,而的温度为415℃)。
该方案的优势:①_______ ;②_______ 。
(4)一定温度和催化剂的条件下,将0.1mol 通入3L的密闭容器中进行分解为和的反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示0~时间内的反应速率_______ 。(用含的代数式表示)
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是_______ (用图中a、b、c、d表示)。
(5)合成尿素的反应为: △H。
①其他条件相同,在不同温度(T)及不同压强(y)值下合成尿素,达到平衡时,氨气转化率的变化情况如图所示,则△H_______ (填“>”“<”或“=”,下同)0,_______ 。
②T℃、2L的恒容密闭容器,加入3mol 和1mol ,达平衡时压强为开始时的,其平衡常数K=_______ 。若保持条件不变,再向该容器中加入0.5mol 和1mol (g),的平衡转化率将_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)常温下,合成氨反应
(2)
(3)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了解决方案:双温—双控—双催化剂。使用双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,Fe的温度为547℃,而的温度为415℃)。
该方案的优势:①
(4)一定温度和催化剂的条件下,将0.1mol 通入3L的密闭容器中进行分解为和的反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示0~时间内的反应速率
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是
(5)合成尿素的反应为: △H。
①其他条件相同,在不同温度(T)及不同压强(y)值下合成尿素,达到平衡时,氨气转化率的变化情况如图所示,则△H
②T℃、2L的恒容密闭容器,加入3mol 和1mol ,达平衡时压强为开始时的,其平衡常数K=
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【推荐3】温室气体让地球“发烧”,倡导低碳生活,是可持续发展的环保责任,将应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。回答下列问题:
(1)通过使用不同的新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚()也有广泛的应用。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
则______ 。
(2)一定条件下,的反应历程如图所示。该反应的反应速率由第___________ (填“1”或“2”)步决定。
(3)向恒容密闭容器中充入和,在一定条件下,仅发生上述反应Ⅰ;在甲、乙两种不同催化剂的作用下,反应时间均为时,测得甲醇的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①相同温度下,催化剂效果更好的_______ 是(填“甲”或“乙”);下,甲醇的平均反应速率为________ 。
②和下,平衡常数:_________ (填“>”、“<”或“=”)。
③下,反应开始时容器中的总压为,该温度下反应的平衡常数___________ (只列出计算式,不必化简,气体分压=气体总压×气体的物质的量分数)。
(4)已知的选择性为。其他条件相同时,反应温度对的转化率和的选择性的影响如图所示。
①由上左图可知,实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是___________ 。
②由上右图可知,温度相同时选择性的实验值略高于其平衡值,从化学反应速率的角度解释其原因是___________ 。
(1)通过使用不同的新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚()也有广泛的应用。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
则
(2)一定条件下,的反应历程如图所示。该反应的反应速率由第
(3)向恒容密闭容器中充入和,在一定条件下,仅发生上述反应Ⅰ;在甲、乙两种不同催化剂的作用下,反应时间均为时,测得甲醇的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①相同温度下,催化剂效果更好的
②和下,平衡常数:
③下,反应开始时容器中的总压为,该温度下反应的平衡常数
(4)已知的选择性为。其他条件相同时,反应温度对的转化率和的选择性的影响如图所示。
①由上左图可知,实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是
②由上右图可知,温度相同时选择性的实验值略高于其平衡值,从化学反应速率的角度解释其原因是
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