将玉米秸秆进行热化学裂解可制备出以CO、CO2、H2、N2为主要成分的生物质原料气,对原料气进行预处理后,可用于生产甲醇、乙醇等燃料。
(1)已知:几种常见物质的燃烧热如表所示。
由此可估算反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的焓变△H=______ kJ•mol-1。
(2)某科研小组探究在其他条件不变的情况下,改变起始物CO与H2的物质的量对合成CH3OH的平衡体积分数的影响如图1所示。图像中T1和T2的关系是T1______ (填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)T2。T1时,在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物H2的转化率最大的是______ (填字母)点。
(3)控制起始时容器中只有amol•L-1和bmol•L-1H2,测得平衡时混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图2所示。
①该反应在一定条件下的密闭容器中达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施有_____ (任写一点)。
②若恒温恒容条件下,起始时a=b=2,则下列叙述不能说明反应达到化学平衡状态的是_____ (填标号)。
A.混合气体的密度不再随时间的变化而变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
C.CO、H2的物质的量浓度之比不再随时间的变化而变化
D.若将容器改为绝热恒容容器,平衡常数K不随时间变化而变化
③压强为p1kPa,温度为T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2,则K1______ (填“>”、“<”或“=”)K2,若恒温(T1)恒容条件下,起始时a:b=1:2,测得平衡时混合气体的压强为p1kPa,则时该反应的压强平衡常数Kp=_____ kPa-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用含p1的代数式表示)。
(1)已知:几种常见物质的燃烧热如表所示。
燃料 | CO(g) | CH3OH(g) | H2(g) |
燃烧热/(kJ•mol-1) | -283 | -766.51 | -285.8 |
(2)某科研小组探究在其他条件不变的情况下,改变起始物CO与H2的物质的量对合成CH3OH的平衡体积分数的影响如图1所示。图像中T1和T2的关系是T1
(3)控制起始时容器中只有amol•L-1和bmol•L-1H2,测得平衡时混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图2所示。
①该反应在一定条件下的密闭容器中达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施有
②若恒温恒容条件下,起始时a=b=2,则下列叙述不能说明反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不再随时间的变化而变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
C.CO、H2的物质的量浓度之比不再随时间的变化而变化
D.若将容器改为绝热恒容容器,平衡常数K不随时间变化而变化
③压强为p1kPa,温度为T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2,则K1
更新时间:2023-02-03 21:30:03
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【推荐1】肼,又名联氨,化学式为N2H4,是一种无色油状液体,沸点113.5℃,具有强还原性。已知:
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+68kJ•mol-1。
②N2H4(l)+3O2(g)=2NO2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44kJ•mol-1
(1)火箭发射时可用肼作燃料,NO2作氧化剂,生成N2(g)和H2O(g)。写出该反应的热化学方程式:___ 。
(2)肼具有弱碱性和强还原性,工业上利用尿素[CO(NH2)2]、NaClO在NaOH溶液中发生反应生成水合肼(N2H4·H2O)、Na2CO3等产物。上述生成水合肼的反应中尿素是__ (填“氧化剂”或“还原剂”),反应的化学方程式为__ 。
(3)肼与盐酸反应可生成N2H6Cl2,N2H6Cl2的水溶液显__ (填“酸”、“碱”或“中”)性。
(4)肼已应用于燃料电池。以N2H4(l)为燃料和O2(g)为氧化剂,Pt为电极催化剂,阳离子交换膜(只允许H+透过)为电解质。电池反应产物只有N2(g)和H2O(l)。通入肼的一极是电池的__ 极,该极上的电极反应式为:__ 。
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+68kJ•mol-1。
②N2H4(l)+3O2(g)=2NO2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44kJ•mol-1
(1)火箭发射时可用肼作燃料,NO2作氧化剂,生成N2(g)和H2O(g)。写出该反应的热化学方程式:
(2)肼具有弱碱性和强还原性,工业上利用尿素[CO(NH2)2]、NaClO在NaOH溶液中发生反应生成水合肼(N2H4·H2O)、Na2CO3等产物。上述生成水合肼的反应中尿素是
(3)肼与盐酸反应可生成N2H6Cl2,N2H6Cl2的水溶液显
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【推荐2】以天然气(CH4)为原料合成甲醇(CH3OH)。有关热化学方程式如下:
①2CH4(g)+O2(g) = 2CO(g)+4H2(g) ΔH1=-70.8 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2
③2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g) ΔH3=-251.0 kJ·mol-1
(1)ΔH2=________ kJ·mol-1。 反应①自发进行的条件是_________ (填序号)。
a.高温 b. 低温 c. 任何环境都自发 d. 任何环境都不自发
(2)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①M点时,H2的转化率为__________ ;压强:p1_______ p2 (填“>”、“<”或“=”)。
②反应速率:N点ʋ正(CO)________ M点ʋ逆(CO)(填“>”、“<”或“=”)。
③温度为506℃时,若压强为p1、在密闭容器中进行上述反应(起始投料不变),平衡时容器体积为1L,则平衡常数K=__________ (用分数表示)。在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lg K)如图所示,则B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lg K与T的关系的点为_______ (填字母)。
④在2 L恒容密闭容器中充入a(a>0) mol H2、2 mol CO和6 mol CH3OH(g),在506℃下进行上述反应。为了使该反应逆向进行,a的范围为____________ 。
①2CH4(g)+O2(g) = 2CO(g)+4H2(g) ΔH1=-70.8 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2
③2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g) ΔH3=-251.0 kJ·mol-1
(1)ΔH2=
a.高温 b. 低温 c. 任何环境都自发 d. 任何环境都不自发
(2)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①M点时,H2的转化率为
②反应速率:N点ʋ正(CO)
③温度为506℃时,若压强为p1、在密闭容器中进行上述反应(起始投料不变),平衡时容器体积为1L,则平衡常数K=
④在2 L恒容密闭容器中充入a(a>0) mol H2、2 mol CO和6 mol CH3OH(g),在506℃下进行上述反应。为了使该反应逆向进行,a的范围为
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【推荐3】“绿水青山就是金山银山”,近年来,绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。减轻汽车尾气(CO、NOx)对大气的污染,对这些排放气的处理以及再利用是化学工作者研究的重要课题。请思考回答下列问题:
Ⅰ.已知H2还原CO合成甲醇的热化学方程式为:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1,K1;
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=–49kJ·mol-1,K2;
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3=–41.1kJ·mol-1,K3;
(1)则△H1=_______ ,K2=_______ (用K1、K3表示)。
Ⅱ.是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应:NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g),该反应中正反应速率v正=k正·p(NO2)·p(CO),逆反应速率v逆=k逆·p(NO)·p(CO2),其中为速率常数。
(2)则Kp=_______ (用表示)。
Ⅲ.已知4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g) ∆H=﹣1200kJ•mol﹣1,在恒温恒容下发生上述反应。
(3)能说明该反应达到化学平衡状态的是_______ (填代号)。
a.v正(CO)=4v逆(N2)
b.CO2和N2的体积比保持不变
c.混合气体的平均相对分子质量保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(4)某温度下,向1L恒容密闭容器中充入2molCO和1molNO2,发生上述反应,随着反应的进行,容器内的压强变化如下表所示:
①0~10min用CO2的浓度变化表示的反应速率为_______ 。
②此温度下,反应的平衡常数Kp=_______ kPa–1(Kp为以分压表示的平衡常数);若保持温度不变,再将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡_______ (填“右移”、“左移”或“不移动”)。
Ⅰ.已知H2还原CO合成甲醇的热化学方程式为:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1,K1;
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=–49kJ·mol-1,K2;
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3=–41.1kJ·mol-1,K3;
(1)则△H1=
Ⅱ.是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应:NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g),该反应中正反应速率v正=k正·p(NO2)·p(CO),逆反应速率v逆=k逆·p(NO)·p(CO2),其中为速率常数。
(2)则Kp=
Ⅲ.已知4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g) ∆H=﹣1200kJ•mol﹣1,在恒温恒容下发生上述反应。
(3)能说明该反应达到化学平衡状态的是
a.v正(CO)=4v逆(N2)
b.CO2和N2的体积比保持不变
c.混合气体的平均相对分子质量保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(4)某温度下,向1L恒容密闭容器中充入2molCO和1molNO2,发生上述反应,随着反应的进行,容器内的压强变化如下表所示:
时间/min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
压强/kPa | 120 | 117.44 | 115.36 | 113.12 | 111.52 | 110 | 110 |
②此温度下,反应的平衡常数Kp=
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【推荐1】以二氧化碳为原料,不依赖植物光合作用,直接人工合成淀粉,看似科幻的一幕,真实地发生在实验室里。中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,相关成果北京时间9月24日由国际知名学术期刊《科学》在线发表,因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。已知CO2经催化加氢可以生成多种低碳有机物。
I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+40.9kJ·mol-1
III.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)反应III的ΔH3为_______ 。
(2)一定温度下,在一体积固定的密闭容器中进行反应I,测得CO2的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示:
则反应进行的前5分钟内,H2的反应速率v(H2)=_______ ;10min时,改变的外界条件可能是_______ (任写两点)
(3)将CO2和H2按物质的量之比1:1投料发生反应II,下列不能说明反应已达平衡的是_______(填字母)。
(4)如图为一定比例的CO2+H2、CO+H2、CO/CO2+H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。490K时,根据曲线a、c可判断合成甲醇的反应机理是_______ (填“A”或“B”)。
A.
B.
(5)C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH=+430KJ/mol,在四种不同的容器中发生上述反应,若初始温度、压强和反应物用量均相同,则CO2的转化率最高的是_______ (填字母)。
a.恒温恒容容器 b.恒容绝热容器 c.恒压绝热容器 d.恒温恒压容器
I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+40.9kJ·mol-1
III.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)反应III的ΔH3为
(2)一定温度下,在一体积固定的密闭容器中进行反应I,测得CO2的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示:
则反应进行的前5分钟内,H2的反应速率v(H2)=
(3)将CO2和H2按物质的量之比1:1投料发生反应II,下列不能说明反应已达平衡的是_______(填字母)。
A.CO的浓度保持不变 |
B.CO2和H2的转化率相等 |
C.混合气体中CO2的百分含量不再发生变化 |
D.单位时间内体系中减少1molH2的同时有1molH2O增加 |
A.
B.
(5)C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH=+430KJ/mol,在四种不同的容器中发生上述反应,若初始温度、压强和反应物用量均相同,则CO2的转化率最高的是
a.恒温恒容容器 b.恒容绝热容器 c.恒压绝热容器 d.恒温恒压容器
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【推荐2】CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:
已知化学键键能数据如表:
(1)①CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。则该反应的△H=_____________ 。
②在恒容绝热条件下,一定能说明该反应已达平衡状态的是_____________ 。(填字母)
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.容器内的温度不再变化D.v正(CH4)=2v逆(H2)
(2)利用CO2可制取甲醇,其反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);△H=-49.0KJ/mol;为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在恒温恒容密闭容器中,充入2molCO2和6molH2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示。从反应开始到平衡,v(H2)=_____________ ;该温度下的平衡常数数值=_____________ (保留三位有效数字)。
(3)下列措施能使增大的是________ 。
A.降低温度
B.恒温恒容下,再充入2molCO2、6molH2
C.使用高效催化剂
D.恒温恒容充入He(g)使体系压强增大
(4)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图2。
①该电池的负极反应式为_____________
②电池工作时,CO32﹣向电极_____________ 移动(填A或者B)。
已知化学键键能数据如表:
化学键 | C﹣H | C=O | H﹣H | C≡O(CO) | ||
键能(kJ/mol) | 413 | 745 | 436 | 1075 |
(1)①CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。则该反应的△H=
②在恒容绝热条件下,一定能说明该反应已达平衡状态的是
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.容器内的温度不再变化D.v正(CH4)=2v逆(H2)
(2)利用CO2可制取甲醇,其反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);△H=-49.0KJ/mol;为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在恒温恒容密闭容器中,充入2molCO2和6molH2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示。从反应开始到平衡,v(H2)=
(3)下列措施能使增大的是
A.降低温度
B.恒温恒容下,再充入2molCO2、6molH2
C.使用高效催化剂
D.恒温恒容充入He(g)使体系压强增大
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①该电池的负极反应式为
②电池工作时,CO32﹣向电极
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【推荐3】某温度下制甲醇的总反应为,该反应为放热反应。在固定容积为2.0L的密闭容器中充入0.8mol的和2.4mol的,测得和的物质的量随时间变化如图。
回答下列问题:
(1)制甲醇的总反应中反应物的总能量_______ (填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量。
(2)下列措施能加快反应速率的是_______(填序号,下同)。
(3)反应开始2min内用表示的化学反应速率为_______ 。的平衡转化率为_______ 。
(4)恒温恒容条件下,不能说明反应已达平衡状态的是_______ 。
A.体积分数保持不变
B.容器中气体压强保持不变
C.容器中浓度与浓度之比为1∶1
D.容器中气体的密度保持不变
E.的生成速率是生成速率的3倍
(5)甲醇是优质的清洁燃料。一种甲醇—空气燃料电池的工作原理如下图所示。甲醇从_______ (填“b”或“c”)口注入。该电池负极的反应式为_______ 。
回答下列问题:
(1)制甲醇的总反应中反应物的总能量
(2)下列措施能加快反应速率的是_______(填序号,下同)。
A.恒容下往容器中充入He | B.恒容下往容器充入 |
C.及时分离出 | D.减小容器体积 |
(4)恒温恒容条件下,不能说明反应已达平衡状态的是
A.体积分数保持不变
B.容器中气体压强保持不变
C.容器中浓度与浓度之比为1∶1
D.容器中气体的密度保持不变
E.的生成速率是生成速率的3倍
(5)甲醇是优质的清洁燃料。一种甲醇—空气燃料电池的工作原理如下图所示。甲醇从
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【推荐1】在硫酸工业中,通过下列反应使SO2氧化为SO3:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) △H=-196.6kJ/mol。其实验数据如下:
(1)应选用的温度是_______ 左右,应选用的压强约是_______ 。
(2)实际生产中原料气含SO2为7%(体积分数)、O2为11%。O2相对过量的理由是_______ 。
(3)尾气中SO2必须回收的主要原因是_______ 。
(4)分别在不同温度T1°C、T2°C以及起始压力为0.10MPa下,向恒容容器中通入SO2和O2[其中n(SO2):n(O2)=2:1],测得容器内总压强随时间变化如图所示。
①其他条件不变时,A、B两点的v逆较大者为_______ 。
②B点的分压平衡常数Kp=_______ (答计算结果。分压=总压×物质的量分数)。
③必须在高温下才能启动,原因是_______ 。
④下列措施能提高SO2转化效率的是_______
A.适当减压
B.增大催化剂的比表面积
C.合理控制反应器中气体的流速
D.反应器前段加热,后段冷却
(5)若向恒容恒温容器(1.00L)中各加入2.00molSO2、3.00molO2,测得反应过程中容器内n(SO2)随时间变化关系如下:
a值最可能是_______ 。
温度 | 不同压强下SO2的平衡转化率 | ||||
0.1MPa | 0.5MPa | 1MPa | 5MPa | 10MPa | |
450°C | 97.5 | 98.9 | 99.2 | 99.6 | 99.7 |
550°C | 85.6 | 92.9 | 94.9 | 97.7 | 98.3 |
(1)应选用的温度是
(2)实际生产中原料气含SO2为7%(体积分数)、O2为11%。O2相对过量的理由是
(3)尾气中SO2必须回收的主要原因是
(4)分别在不同温度T1°C、T2°C以及起始压力为0.10MPa下,向恒容容器中通入SO2和O2[其中n(SO2):n(O2)=2:1],测得容器内总压强随时间变化如图所示。
①其他条件不变时,A、B两点的v逆较大者为
②B点的分压平衡常数Kp=
③必须在高温下才能启动,原因是
④下列措施能提高SO2转化效率的是
A.适当减压
B.增大催化剂的比表面积
C.合理控制反应器中气体的流速
D.反应器前段加热,后段冷却
(5)若向恒容恒温容器(1.00L)中各加入2.00molSO2、3.00molO2,测得反应过程中容器内n(SO2)随时间变化关系如下:
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
n(SO2)/mol | 2.00 | 1.60 | 1.40 | a | 1.25 | 1.225 | 1.225 |
a值最可能是
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【推荐2】环己醇常用于工业上制取增塑剂、表面活性剂以及用作工业溶剂等。苯酚()催化加氢制备环己醇一直受到研究人员的关注,该反应为(g)+3H2(g) (g) 。请回答下列问题。
(1)已知: ;
;
。
则_______ 。
(2)向体积为50L的恒容密闭容器中充入一定量的(g)和不同温度下,反应均进行5min测得反应物的转化率随温度的变化关系如图所示,已知曲线Ⅰ表示苯酚的转化率)。
①起始时投入的苯酚和氢气的物质的量之比为_______ 。
②A、B、C、D四点对应的正反应速率、、、的大小关系为_______ 。
③温度低于400℃时,和苯酚的转化率随温度升高而增大的原因是_______ 。
④已知,V代表体积;n代表气体物质的量;T代表温度;R是摩尔气体常数,单位是。若初始时向容器中充入的苯酚为1mol,则反应从起始进行到A点,其平均反应速率_______ ;当反应温度为500℃时,反应达到平衡后,_______ 。(表示用分压代替浓度计算的平衡常数,结果用含R的代数式表示)
(3)氢原子和苯分子吸附在金属催化剂表面活性中心时,才能发生反应。当中混有微量杂质时,相同时间内测得环己醇的产率降低。推测其可能原因为_______ 。
(1)已知: ;
;
。
则
(2)向体积为50L的恒容密闭容器中充入一定量的(g)和不同温度下,反应均进行5min测得反应物的转化率随温度的变化关系如图所示,已知曲线Ⅰ表示苯酚的转化率)。
①起始时投入的苯酚和氢气的物质的量之比为
②A、B、C、D四点对应的正反应速率、、、的大小关系为
③温度低于400℃时,和苯酚的转化率随温度升高而增大的原因是
④已知,V代表体积;n代表气体物质的量;T代表温度;R是摩尔气体常数,单位是。若初始时向容器中充入的苯酚为1mol,则反应从起始进行到A点,其平均反应速率
(3)氢原子和苯分子吸附在金属催化剂表面活性中心时,才能发生反应。当中混有微量杂质时,相同时间内测得环己醇的产率降低。推测其可能原因为
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【推荐3】回答下列问题
(1)工业合成NH3的反应,解决了世界约三分之一的人粮食问题。已知:N2+3H2⇌2NH3,且该反应的v正=k正·c(N2)·c3(H2),v逆=k逆·c2(NH3),则反应N2+H2⇌NH3的平衡常数K=___________ (用k正和k逆表示)。
(2)500℃时,向容积为2L的密闭容器中通入1molN2和3molH2,模拟合成氨的反应,容器内的压强随时间的变化如下表所示:
①达到平衡时N2的转化率为___________ 。
②用压强表示该反应的平衡常数Kp=___________ (Kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值,某物质的分压等于总压×该物质的物质的量分数)。
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数及能量变化情况的关系如图所示,则该反应为________ 反应(吸热、放热),若升高温度再次达到平衡时,可能的点为________ (从点“A、B、C、D”中选择)
(1)工业合成NH3的反应,解决了世界约三分之一的人粮食问题。已知:N2+3H2⇌2NH3,且该反应的v正=k正·c(N2)·c3(H2),v逆=k逆·c2(NH3),则反应N2+H2⇌NH3的平衡常数K=
(2)500℃时,向容积为2L的密闭容器中通入1molN2和3molH2,模拟合成氨的反应,容器内的压强随时间的变化如下表所示:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | +∞ |
压强/MPa | 20 | 17 | 15 | 13.2 | 11 | 11 |
②用压强表示该反应的平衡常数Kp=
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数及能量变化情况的关系如图所示,则该反应为
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【推荐1】“化学链燃烧技术”可以提高燃料的燃烧效率,其基本原理是借助载氧剂(如金属氧化物等)将燃料与空气直接接触的传统燃烧反应分解为几个气固反应,燃料与空气不用接触,由载氧剂将空气中的氧气传递给燃料。回答下列问题:
(1)CH4用NiO作载氧体的化学链燃烧示意图如下:
主要热化学反应如下:
I.2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s) ∆H=-479.8kJ∙mol-1
II.CH4(g)+4NiO(s)=CO2(g)+2H2O(l)+4Ni(s) ∆H=+68.9kJ∙mol-1
①CH4的燃烧热是_______ 。
②与直接燃烧CH4相比“化学链燃烧”的优点为_______ 。
a.燃烧等质量的CH4,放出的热量多
b.有利用于二氧化碳的分离与回收
c.燃烧等质量的CH4,消耗的O2少
(2)用FeO作载氧剂部分反应的lgKp与温度的关系如图所示。[已知:平衡常数Kp是用平衡分压(平衡分压=总压x物质的量分数)代替平衡浓度]
①R点对应温度下向某恒容密闭容器中通入1.0molCO和0.2molCO2,并加入足量的FeO,只发生反应a:CO(g)+FeO(s)=CO2(g)+Fe(s),则CO的平衡转化率为_______ 。
②若某恒容密闭容器中只发生反应b和c,平衡时对应上图中Q处时,容器中气体分压p(X)间应满足的关系是_______ 。
(3)在T℃下,向某恒容密闭容器中加入1molCH4(g)和足量的FeO(s)进行反应:CH4(g)+4FeO(s)⇌4Fe(s)+2H2O(g)+CO2(g)。反应起始时压强为Po,达到平衡状态时容器的气体压强是起始压强的2倍。
①T℃下该反应的Kp=_______ 。
②其他条件不变,若将该容器改为恒压密闭容器,则此时CH4的平衡转化率_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)利用电解装置可实现CH4和CO2两种分子的耦合转化其原理如图所示。
①写出生成乙烯的电极反应式为:_______ 。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为1:2,则消耗的CH4和CO2体积比为_______ 。
(1)CH4用NiO作载氧体的化学链燃烧示意图如下:
主要热化学反应如下:
I.2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s) ∆H=-479.8kJ∙mol-1
II.CH4(g)+4NiO(s)=CO2(g)+2H2O(l)+4Ni(s) ∆H=+68.9kJ∙mol-1
①CH4的燃烧热是
②与直接燃烧CH4相比“化学链燃烧”的优点为
a.燃烧等质量的CH4,放出的热量多
b.有利用于二氧化碳的分离与回收
c.燃烧等质量的CH4,消耗的O2少
(2)用FeO作载氧剂部分反应的lgKp与温度的关系如图所示。[已知:平衡常数Kp是用平衡分压(平衡分压=总压x物质的量分数)代替平衡浓度]
①R点对应温度下向某恒容密闭容器中通入1.0molCO和0.2molCO2,并加入足量的FeO,只发生反应a:CO(g)+FeO(s)=CO2(g)+Fe(s),则CO的平衡转化率为
②若某恒容密闭容器中只发生反应b和c,平衡时对应上图中Q处时,容器中气体分压p(X)间应满足的关系是
(3)在T℃下,向某恒容密闭容器中加入1molCH4(g)和足量的FeO(s)进行反应:CH4(g)+4FeO(s)⇌4Fe(s)+2H2O(g)+CO2(g)。反应起始时压强为Po,达到平衡状态时容器的气体压强是起始压强的2倍。
①T℃下该反应的Kp=
②其他条件不变,若将该容器改为恒压密闭容器,则此时CH4的平衡转化率
(4)利用电解装置可实现CH4和CO2两种分子的耦合转化其原理如图所示。
①写出生成乙烯的电极反应式为:
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为1:2,则消耗的CH4和CO2体积比为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐2】以CH4和 H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:
已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566 kJ·mol-1,CH3OCH3 (g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O (g) △H=-1323 kJ·mol-1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484 kJ·mol-1。
(1)反应室3中发生反应:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。该反应在一定条件下能自发进行的原因是_____ 。
(2)反应室2中发生反应:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O (g) △H=_____ 。
(3)反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O (g) CO(g)+3H2(g)。对此反应进行如下研究:T℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CH4(g)和H2O (g)进行反应,实验测得反应过程中的部分数据见下表(表中t1<t2):
①反应从开始到t1分钟时的平均反应速率为v(H2)=_______ mol·L-1·min-1。
②若保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60 mol CH4和1.20 mol H2O,反应一段时间后,测得容器中H2的物质的量为0.60 mol,则此时v正______ v逆(填“>”、“<”或“=”)。
③若上述反应改变某一条件,测得H2的物质的量随时间变化见图中曲线B(A为原反应的曲线),则改变的条件可能是_________ 。
(4)以反应室1出来的CO和H2为燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质构成的一种碳酸盐燃料电池如右上图所示。
①该电池的正极反应式为_____ 。
②若电路中流过4 mol电子,则理论上消耗CO和H2的总体积为________ L(标准状况)。
已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566 kJ·mol-1,CH3OCH3 (g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O (g) △H=-1323 kJ·mol-1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484 kJ·mol-1。
(1)反应室3中发生反应:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。该反应在一定条件下能自发进行的原因是
(2)反应室2中发生反应:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O (g) △H=
(3)反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O (g) CO(g)+3H2(g)。对此反应进行如下研究:T℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CH4(g)和H2O (g)进行反应,实验测得反应过程中的部分数据见下表(表中t1<t2):
反应时间/min | n(CH4)/mol | n(H2O)/ mol |
0 | 1.20 | 0.60 |
t1 | 0.80 | |
t2 | 0.20 |
②若保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60 mol CH4和1.20 mol H2O,反应一段时间后,测得容器中H2的物质的量为0.60 mol,则此时v正
③若上述反应改变某一条件,测得H2的物质的量随时间变化见图中曲线B(A为原反应的曲线),则改变的条件可能是
(4)以反应室1出来的CO和H2为燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质构成的一种碳酸盐燃料电池如右上图所示。
①该电池的正极反应式为
②若电路中流过4 mol电子,则理论上消耗CO和H2的总体积为
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解答题-原理综合题
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适中
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【推荐3】减少CO2排放,提高CO2综合利用具有重要意义。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1= -49.6 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) ΔH2= +23.4 kJ·mol-1
反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3=___________ kJ·mol-1。
(2)在一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应Ⅰ,下列能表明反应已达到化学平衡状态的有_____ (填字母)。
(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CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻时测得各组分浓度如下:
此时v正___________ v逆(填“>”、“<”或“=”),当反应达到平衡状态时,混合气体中CH3OH的体积分数=___________ 。
(4)在某压强下,反应Ⅲ在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如下图所示。T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中,5 min后反应达到平衡状态,则0~5 min内的平均反应速率v(CO2)=___________ ;KA、KB、KC三者之间的大小关系为___________ 。
(5)恒压下将CO2和H2按体积比为1∶3混合,在某催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅲ,在相同的时间段内CO2转化率和CH3OH的选择性随温度的变化如下表所示。其中CH3OH的选择性=×100%。
在上述条件下合成甲醇的最佳温度是___________ ,此时甲醇的产率为________ 。
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1= -49.6 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) ΔH2= +23.4 kJ·mol-1
反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3=
(2)在一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应Ⅰ,下列能表明反应已达到化学平衡状态的有_____ (填字母)。
A.混合气体的密度不再变化 |
B.气体的压强不再变化 |
C.CH3OH的体积分数不再变化 |
D.n(CO2):n(H2):n(H2O):n(CH3OH)=1:3:1:1 |
(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CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻时测得各组分浓度如下:
物质 | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OH(g) |
浓度/(mol·L-1) | 1.8 | 1.8 | 0.4 |
(4)在某压强下,反应Ⅲ在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如下图所示。T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中,5 min后反应达到平衡状态,则0~5 min内的平均反应速率v(CO2)=
(5)恒压下将CO2和H2按体积比为1∶3混合,在某催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅲ,在相同的时间段内CO2转化率和CH3OH的选择性随温度的变化如下表所示。其中CH3OH的选择性=×100%。
温度 | 210 ℃ | 230 ℃ | 250 ℃ | 270 ℃ | 290 ℃ |
CO2的转化率 | 18% | 48% | 40% | 32% | 30% |
CH3OH的选择性 | 40% | 25% | 22.5% | 20% | 16% |
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