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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:340 题号:18380162
碳达峰是指我国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长。因此,诸多科学家都在大力研究利用和减少碳的排放。
(1)“神十三”中航天员们呼吸产生的CO2用一种循环方案处理,即CO2(g) +2H2(g) C(s)+2H2O(g) ΔH,然后电解水又得氢气和氧气。在温度为T,向一恒容密闭容器中,按物质的量之比2:1通入H2和CO2,测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图中a所示,若其它条件不变,仅改变某一条件时,测得其压强p随时间t的变化如图中b所示。

①能说明容器中的反应均已达到平衡状态的是___________
A.容器内气体的平均相对分子质量不变
B. CO2和H2的转化率相等
C. H2(g)与C(s)的物质的量之比保持不变
D.v(H2)=v( H2O)
②ΔH___________0( 填“>”“<”或“不确定”) ;理由是___________
③改变的条件是___________
(2)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) ΔH =-49.6 kJ ·mol-1
反应II :2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH =-23.4 kJ·mol-1
反应III :2CO2(g) +6H2(g) CH3OCH3 (g) +3H2O(g)
①反应III的活化能Ea(正)___________Ea(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②在T1温度下,将6molCO2和14molH2充入2L的恒容密闭容器中发生反应I和III,达到平衡状态时CH3OH( g)和CH3OCH3( g)的物质的量分别为2 mol和1 mol。则T1温度时反应I的平衡常数K=___________
(3)工业上利用废气中的CO2、CO联合制取烧碱、氯代烃和甲醇的流程如图。已知B中的装置使用了阳离子交换膜。

①B中发生的总反应的离子方程式为___________
②若某废气中含有的CO2和CO的体积比为1:1,废气中CO2和CO体积分数共为13. 44%。假设A中处理了标准状况下10 m3的废气,其中CO2和CO全部转化成CH3OH ,理论上可制得C2H4Cl2___________ kg。

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(1)已知:。反应中,正反应的活化能比逆反应活化能小,则_______
(2)在温度T1℃下,在5L恒容密闭容器中通入进行反应,并用压力计持续检测容器内压强变化情况,得到如图所示结果。

①从反应开始直到平衡,用表示的平均反应速率为_______
②达到平衡时,的转化率为_______
③恒容条件下,下列措施中既可提高反应速率又可提高的转化率的是_______(填字母)。
A.使用合适的催化剂        B.将生成的乙烯或水移走       C.加入氢气        D.升高温度        E.加压
(3)已知反应的正反应速率,逆反应速率,其中,均为速率常数,该反应在温度T2℃下,,则该温度下用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=_______。若温度T3℃下,,则T3_______(填“大于”“小于”或“等于”) T2,理由为_______
(4)转化为乙烯还可以通过电化学的方法实现,其实验装置如图所示,铜电极上产生乙烯的电极反应式为_______,电解过程中还有多种物质产生,若铜电极上只生成,则电路中转移电子的物质的量为_______
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(1)烟气中的NO可在催化剂作用下用NH3还原。氮的固定反应的相对能量变化如图所示:

①图中两个反应的起始反应物的总能量大小_______(填“相等”“不相等”或“无法判断”)。已知,则_______
②其他条件相同,分别在X、Y两种催化剂作用下在1L的密闭容器中通入发生反应,测得反应相同时间时NO的去除率与温度的关系如图所示。

使用催化剂X,当温度高于320℃时,NO的去除率逐渐下降,其原因是_______。根据图象,_______(填“能”或“不能”)计算280℃时该反应的平衡常数,其理由是_______
(2)是一种新型的烟气脱硝技术,存在反应。将混合后置于一容积固定的密闭容器中,起始时气体压强为,在500℃时上述反应达到平衡,气体压强为
①达到平衡时该反应的正反应速率_______(填“大于”或“等于”)0。
②此条件下反应的平衡常数_______(为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
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(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx: CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1 160 kJ·mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_____________________________
(2)脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的ΔH3_____(填“>”、“<”或“=”)0。
   
②在一个恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

试回答:0~10 min内,氢气的平均反应速率为_____mol·L-1·min-1;该温度下,反应的平衡常数的值为_____(结果保留一位小数);第10 min后,向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)脱硫。
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②某种脱硫工艺中将废气处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成的硫酸铵和硝酸铵的混合物可作为化肥。硫酸铵和硝酸铵的水溶液pH<7,其原因用离子方程式表示为____________;在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,则溶液中c(Na+)+c(H+)_____c(N)+c(OH-)。(填“>”、“=”或“<”)
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