Ⅰ.工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,回答下列问题:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2。T℃时,往1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=___________ (填计算结果)。
(2)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气,目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g),ΔH=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),ΔH=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:___________ 。
Ⅱ.甲醇是一种重要的有机化工原料,可用于制取甲醚。一定温度下,在三个体积为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。
(3)容器I中的反应达到平衡时所需的时间___________ (填“大于”“小于”或等于)容器II中的。
(4)a=___________
(5)下列说法中能说明该反应达到平衡状态的是___________。(填字母)
(6)已知下面两个反应(m、n均大于0):
反应①:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-mkJ·mol-1
反应②:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-nkJ·mol-1
则下列m与n的关系中,正确的是___________(填字母)。
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2。T℃时,往1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=
(2)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气,目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g),ΔH=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),ΔH=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:
Ⅱ.甲醇是一种重要的有机化工原料,可用于制取甲醚。一定温度下,在三个体积为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。
容器编号 | 温度(℃) | 起始物质的量(mol) | 平衡物质的量(mol) | |
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | ||
I | 387 | 0.20 | 0.080 | 0.080 |
II | 387 | 0.40 | a | b |
III | 207 | 0.20 | 0.090 | 0.090 |
(4)a=
(5)下列说法中能说明该反应达到平衡状态的是___________。(填字母)
A.容器中压强不变 |
B.混合气体中c(CH3OCH3)不变 |
C.混合气体的密度不变 |
D.单位时间内生成1molCH3OCH3同时消耗2molCH3OH |
反应①:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-mkJ·mol-1
反应②:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-nkJ·mol-1
则下列m与n的关系中,正确的是___________(填字母)。
A.n>2m | B.m>2n | C.2m>n | D.m>3n |
更新时间:2023-03-11 07:37:37
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解答题-原理综合题
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【推荐1】氢氰酸(HCN)是一种具有苦杏仁气味的无色液体,易溶于水。回答下列问题:
(1)一定的温度和催化剂作用下,利用甲烷、氨气为原料氧化合成氢氰酸。
①氨气的电子式为______________ 。
②合成氢氰酸的化学方程式为________ 。
(2)已知25℃时HCN和H2CO3的电离常数(Ka)如下表:
25 ℃时,物质的量浓度均为0.1 mol • L-1的NaCN、NaHCO3和Na2CO3三种溶液,其pH最大的是________ (填化学式)。
(3)—定条件下,HCN与H2和H2O反应如下:
I. HCN(g)+3H2(g)⇌NH3(g)+CH4(g) △H1
Ⅱ.HCN(g) + H2O(g)⇌NH3(g)+CO(g) △H2
①反应Ⅲ,CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)的△H=__________ (用△H1、△H2表示)。
②对于反应Ⅱ,减小压强,HCN的转化率______ (填“提高”、“不变”或“降低”)。
③反应I、Ⅱ的平衡常数对数值(lgK)与温度的关系如图甲所示,则T1K时,反应Ⅲ的平衡常数对数值lgK=_________ 。
(4)电解法处理含氰废水的原理如图乙所示,阳极CN-先发生电极反应:CN-+2OH--2e-= CNO-+H2O,CNO-在阳极上进一步氧化的电极反应式为________________ 。
(1)一定的温度和催化剂作用下,利用甲烷、氨气为原料氧化合成氢氰酸。
①氨气的电子式为
②合成氢氰酸的化学方程式为
(2)已知25℃时HCN和H2CO3的电离常数(Ka)如下表:
物质 | 电离常数(Ka) |
HCN | Ka=5×10-10 |
H2CO3 | Ka1=4. 5×10-7 Ka2=4.7×10-11 |
(3)—定条件下,HCN与H2和H2O反应如下:
I. HCN(g)+3H2(g)⇌NH3(g)+CH4(g) △H1
Ⅱ.HCN(g) + H2O(g)⇌NH3(g)+CO(g) △H2
①反应Ⅲ,CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)的△H=
②对于反应Ⅱ,减小压强,HCN的转化率
③反应I、Ⅱ的平衡常数对数值(lgK)与温度的关系如图甲所示,则T1K时,反应Ⅲ的平衡常数对数值lgK=
(4)电解法处理含氰废水的原理如图乙所示,阳极CN-先发生电极反应:CN-+2OH--2e-= CNO-+H2O,CNO-在阳极上进一步氧化的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】甲醇是重要的化工原料,利用合成气(CO、H2、CO2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.58 kJ/mol K1
② CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.77 kJ/mol K2
③ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3 K3
(1)反应③的ΔH3=________ ,化学平衡常数K3与K1、K2的代数关系是K3=_____ 。
(2)要使反应②的速率和转化率都增大,需要改变的条件是___________ 。在5 MPa下,要提高反应②的转化率,可采取的措施有__________ 、_________ (答两条)。
(3)若反应①在恒容密闭容器中进行,下列可以判断该反应达到平衡的是_______ (填标号)。
A.v正(H2)=v逆(CH3OH) B.混合气压强不变
C.c(H2)与c(H2O)比值不变 D.混合气密度不变
(4)在一定温度和催化剂存在下,向1 L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2发生反应①。当CO2的平衡转化率为50%时,产物甲醇的体积分数为________ ,该温度下,正反应的平衡常数K=__________ 。若向容器中再充入0.5 mol H2和0.5 mol H2O(g),其他条件不变时平衡_______ 移动(填“正向”“逆向”“不”)。
① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.58 kJ/mol K1
② CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.77 kJ/mol K2
③ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3 K3
(1)反应③的ΔH3=
(2)要使反应②的速率和转化率都增大,需要改变的条件是
(3)若反应①在恒容密闭容器中进行,下列可以判断该反应达到平衡的是
A.v正(H2)=v逆(CH3OH) B.混合气压强不变
C.c(H2)与c(H2O)比值不变 D.混合气密度不变
(4)在一定温度和催化剂存在下,向1 L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2发生反应①。当CO2的平衡转化率为50%时,产物甲醇的体积分数为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】研究、的消除对改善生态环境、构建生态文明具有重要的意义。
Ⅰ.汽油燃油车上安装三元催化转化器,可有效降低汽车尾气污染。
(1)在标准压强和指定温度下,由元素最稳定的单质生成化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓。已知、、的标准摩尔生成焓分别为、、。和两种尾气在催化剂作用下反应生成的热化学方程式是_______ 。
(2)研究CO和NO反应,测得在某温度下一定体积的密闭容器中,NO和CO浓度随时间变化如表:
前4s内的速率_______ 。
(3)实验测得,,(、为速率常数)。在一定温度下,向2L的密闭容器中充入NO和CO气体各1mol,NO的转化率为40%时达到化学平衡,则_______ (保留两位小数)。
Ⅱ.工业上,常采用氧化还原方法处理尾气中的CO。沥青混凝土可作为反应的催化剂。图中表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(型、型)催化时,的转化率与温度的关系。
(4)在a、b、c、d四点中,未达到平衡状态的是_______ (填序号)。
(5)下列关于图示的说法正确的是_______ (填序号)。
A.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
B.b点时CO与分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高
C.在均未达到平衡状态时,同温下型沥青混凝土中CO转化速率比型的要大
D.CO转化反应的平衡常数
Ⅰ.汽油燃油车上安装三元催化转化器,可有效降低汽车尾气污染。
(1)在标准压强和指定温度下,由元素最稳定的单质生成化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓。已知、、的标准摩尔生成焓分别为、、。和两种尾气在催化剂作用下反应生成的热化学方程式是
(2)研究CO和NO反应,测得在某温度下一定体积的密闭容器中,NO和CO浓度随时间变化如表:
时间(s) 浓度() | 0 | 2 | 4 | 6 |
c(NO) | 1.00 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
c(CO) | 3.60 | 2.85 | 2.70 | 2.70 |
前4s内的速率
(3)实验测得,,(、为速率常数)。在一定温度下,向2L的密闭容器中充入NO和CO气体各1mol,NO的转化率为40%时达到化学平衡,则
Ⅱ.工业上,常采用氧化还原方法处理尾气中的CO。沥青混凝土可作为反应的催化剂。图中表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(型、型)催化时,的转化率与温度的关系。
(4)在a、b、c、d四点中,未达到平衡状态的是
(5)下列关于图示的说法正确的是
A.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
B.b点时CO与分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高
C.在均未达到平衡状态时,同温下型沥青混凝土中CO转化速率比型的要大
D.CO转化反应的平衡常数
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【推荐1】不同气体可用于不同的场景。
(1)甲烷可用于处理NO2,反应方程式为:CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
①下列措施能够加快该反应速率的是_______ 。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.及时分离水
②若上述反应在恒温恒容的密闭容器中进行,下列叙述中能说明该反应已达平衡状态的是_______ 。
a.容器内气体的压强不再变化
b.混合气体的平均摩尔质量不再变化
c.c(NO2)=2c(N2)
d.单位时间内生成x mol CO2,同时生成2x mol NO2
e.容器内的温度不变
(2)甲烷可直接应用于燃料电池,该电池采用可传导的固体氧化物为电解质,其工作原理如图所示:
① 外电路电子移动方向_______ 。
A.a极到b极 B. b极到a极
② a极电极反应式为_______ 。
③ 若燃料电池消耗的空气在标准状况下的体积是5.6 L(假设空气中O2体积分数为20%),则理论上消耗甲烷_______ mol。
(3)氨气可以发生燃烧:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)。已知断开或形成1 mol 共价键所吸收或释放的能量如下表所示
则氨气燃烧时生成2 mol N2(g),_______ (填“吸收”或“放出”)_______ kJ的能量。
(4)SO2具有多种性质。如下图,向稀BaCl2溶液中先通入一定量的SO2,再通入过量气体X,若产生沉淀,则气体X不可能是_______
A.CO2 B.Cl2 C.NO2 D.H2S E.NH3
(1)甲烷可用于处理NO2,反应方程式为:CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
①下列措施能够加快该反应速率的是
a.使用催化剂 b.降低温度 c.及时分离水
②若上述反应在恒温恒容的密闭容器中进行,下列叙述中能说明该反应已达平衡状态的是
a.容器内气体的压强不再变化
b.混合气体的平均摩尔质量不再变化
c.c(NO2)=2c(N2)
d.单位时间内生成x mol CO2,同时生成2x mol NO2
e.容器内的温度不变
(2)甲烷可直接应用于燃料电池,该电池采用可传导的固体氧化物为电解质,其工作原理如图所示:
① 外电路电子移动方向
A.a极到b极 B. b极到a极
② a极电极反应式为
③ 若燃料电池消耗的空气在标准状况下的体积是5.6 L(假设空气中O2体积分数为20%),则理论上消耗甲烷
(3)氨气可以发生燃烧:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)。已知断开或形成1 mol 共价键所吸收或释放的能量如下表所示
N≡N | N-H | O=O | O-O | O-H |
945 kJ | 391 kJ | 498 kJ | 142 kJ | 463 kJ |
(4)SO2具有多种性质。如下图,向稀BaCl2溶液中先通入一定量的SO2,再通入过量气体X,若产生沉淀,则气体X不可能是
A.CO2 B.Cl2 C.NO2 D.H2S E.NH3
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适中
(0.65)
【推荐2】一定温度下,向5L某恒容密闭容器中充入一定量的气体M和N,发生反应:。容器中M、N、R的物质的量随时间的变化如图所示。回答下列问题:
(1)上述可逆反应中的化学计量数_______ ;反应第一次达到平衡时,R的物质的量分数为_______ 。
(2)在内,下列关于上述可逆反应的说法正确的是_______(填标号)。
(3)若末,仅改变温度:
①则上述可逆反应在内,_______ 。
②时反应达到平衡,保持温度不变,再往该恒容密闭容器中充入和,对于反应,此时_______ (填“>”、“<”或“=”),判断的依据是_______ 。
(4)若将与的混合气体充入该容器中,发生上述反应,反应至某时刻时各物质的量恰好满足:。则原混合气体中_______ 。
(5)若某温度下,在4个容积相同的恒容密闭容器中,以不同的投料方式进行上述反应。根据在相同时间内测定的结果,判断进行该反应由快到慢的顺序为_______ (填标号)。
①
②
③
④
(1)上述可逆反应中的化学计量数
(2)在内,下列关于上述可逆反应的说法正确的是_______(填标号)。
A.M的正反应速率: |
B.b点时,,则该反应达到平衡 |
C.升高温度,正、逆反应速率均增大,也增大 |
D.加入适宜的催化剂,N的平衡转化率保持不变 |
①则上述可逆反应在内,
②时反应达到平衡,保持温度不变,再往该恒容密闭容器中充入和,对于反应,此时
(4)若将与的混合气体充入该容器中,发生上述反应,反应至某时刻时各物质的量恰好满足:。则原混合气体中
(5)若某温度下,在4个容积相同的恒容密闭容器中,以不同的投料方式进行上述反应。根据在相同时间内测定的结果,判断进行该反应由快到慢的顺序为
①
②
③
④
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【推荐3】尿素是一种重要的氮肥。工业上以和为原料合成尿素,在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I:(氨基甲酸铵)
反应Ⅱ:
总反应Ⅲ:
(1)的电子式为___________ ;中含有___________ 键。
(2)反应I的熵变___________ 0(填“>”“=”或“<”),反应Ⅲ的___________ 。
(3)下列关于尿素合成的说法正确的是___________。
研究反应I的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为的密闭容器中,在下分解:,时达到化学平衡。随时间变化曲线如图所示。
(4)可以判断该分解反应已经达到平衡的是___________。
(5)时,该反应的化学平衡常数的值为___________ 。
(6)在时间内该化学反应速率___________ 。
(7)若其他条件不变,时将容器体积压缩到1L,时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间变化的曲线___________ 。
反应I:(氨基甲酸铵)
反应Ⅱ:
总反应Ⅲ:
(1)的电子式为
(2)反应I的熵变
(3)下列关于尿素合成的说法正确的是___________。
A.及时分离出尿素可促使反应Ⅱ向正反应方向移动 |
B.从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后可以循环使用 |
C.保持容积不变,充入惰性气体增大压强,可提高总反应Ⅲ的反应速率 |
D.保持压强不变,降低氨碳比可提高反应I中的平衡转化率 |
研究反应I的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为的密闭容器中,在下分解:,时达到化学平衡。随时间变化曲线如图所示。
(4)可以判断该分解反应已经达到平衡的是___________。
A.混合气体的平均摩尔质量不变 | B.密闭容器中总压强不变 |
C.密闭容器中混合气体的密度不变 | D.密闭容器中氮气的体积分数不变 |
(5)时,该反应的化学平衡常数的值为
(6)在时间内该化学反应速率
(7)若其他条件不变,时将容器体积压缩到1L,时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间变化的曲线
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解题方法
【推荐1】砷元素广泛存在于自然界,砷与其化合物被运用在农药、除草剂、杀虫剂等。
(1)砷的常见氧化物有As2O3和As2O5,其中As2O5热稳定性差。根据图1写出As2O3转化为As2O5的热化学方程式__________________________________ 。
(2)砷酸钠具有氧化性,298K时,在100mL烧杯中加入10mL0.1 mol/L Na3AsO4溶液、20mL0.1 mol/L KI溶液和20mL0.05mol/L硫酸溶液,发生下列反应:AsO43-(无色)+12(浅黄色)+H2O △H。测得溶液中c(I2)与时间(t)的关系如图2所示(溶液体积变化忽略不计)。
①升高温度,溶液中AsO43-的平衡转化率减小,则该反应的△H________ 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
②0~10min内,I的反应速率v(Iˉ)=____________ 。
③下列情况表明上述可逆反应达到平衡状态的是_______ (填字母代号)。
a.c(AsO33-)+c(AsO42-)不再变化 b.溶液颜色保持不再变化
C.c(AsO33-)与c(AsO42-)的比值保持不再变化 d.I的生成速率等于I2的生成速率
④在该条件下,上述反应平衡常数的表达式K=______________ 。
(3)利用(2)中反应可测定含As2O3和As2O5的试样中的各组分含量(所含杂质对测定无影响),过程如下:
①将试样02000g溶于NaOH溶液,得到含AO33-和AsO43-的混合溶液。
②上述混合液用0.02500 mol·L-1的I2溶液滴定,用淀粉试液做指示剂,当________________ ,则滴定达到终点。重复滴定3次,平均消耗I2溶液40.00mL。则试样中As2O5的质量分数是_________ (保留四位有效数字)。若滴定终点时,仰视读数,则所测结果_________ (填“偏低”,“偏高”,“无影响”)。
(1)砷的常见氧化物有As2O3和As2O5,其中As2O5热稳定性差。根据图1写出As2O3转化为As2O5的热化学方程式
(2)砷酸钠具有氧化性,298K时,在100mL烧杯中加入10mL0.1 mol/L Na3AsO4溶液、20mL0.1 mol/L KI溶液和20mL0.05mol/L硫酸溶液,发生下列反应:AsO43-(无色)+12(浅黄色)+H2O △H。测得溶液中c(I2)与时间(t)的关系如图2所示(溶液体积变化忽略不计)。
①升高温度,溶液中AsO43-的平衡转化率减小,则该反应的△H
②0~10min内,I的反应速率v(Iˉ)=
③下列情况表明上述可逆反应达到平衡状态的是
a.c(AsO33-)+c(AsO42-)不再变化 b.溶液颜色保持不再变化
C.c(AsO33-)与c(AsO42-)的比值保持不再变化 d.I的生成速率等于I2的生成速率
④在该条件下,上述反应平衡常数的表达式K=
(3)利用(2)中反应可测定含As2O3和As2O5的试样中的各组分含量(所含杂质对测定无影响),过程如下:
①将试样02000g溶于NaOH溶液,得到含AO33-和AsO43-的混合溶液。
②上述混合液用0.02500 mol·L-1的I2溶液滴定,用淀粉试液做指示剂,当
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解答题-工业流程题
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【推荐2】硒和碲可用作半导体材料。从废渣(主要含、、、等)中提取硒和碲的一种工艺流程如下:
已知:①易与水反应生成亚硒酸;常温下的,
②()
(1)为提高“酸浸”的效率,可采取的措施为___________ (答出一条即可);滤渣的主要成分为___________ (填化学式)。
(2)“操作2”为___________ 。
(3)“碲还原”的离子反应方程式为___________ 。
(4)常温下溶液的___________ 7(填“>”“<”或“=”),原因为___________ 。
(5)“提纯”过程:将粗硒溶于足量煮沸的亚硫酸钠溶液中(杂质不与亚硫酸钠反应),趁热过滤除去固体杂质,___________ 。
已知:①易与水反应生成亚硒酸;常温下的,
②()
(1)为提高“酸浸”的效率,可采取的措施为
(2)“操作2”为
(3)“碲还原”的离子反应方程式为
(4)常温下溶液的
(5)“提纯”过程:将粗硒溶于足量煮沸的亚硫酸钠溶液中(杂质不与亚硫酸钠反应),趁热过滤除去固体杂质,
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【推荐3】一氧化碳是一种重要的工业原料,以下是利用一氧化碳大规模制取氢气的方法: 。
(1)欲提高CO的平衡转化率,理论上可以采取的措施为_______。
(2)800℃时,该反应的平衡常数,在容积为1L的密闭容器中进行反应,测得某一时刻混合物中CO、、、的物质的量分别为1mol、1mol、3mol、1mol。
①写出该反应的平衡常数表达式_______ 。
②该时刻反应_______ (填“正向进行”“逆向进行”或“达平衡”)。
(3)830℃时,该反应的平衡常数,在容积为2L的密闭容器中,将2molCO与混合加热到830℃,反应达平衡时CO的转化率为_______ 。
(4)下图表示不同温度条件下,CO平衡转化率随着的变化趋势。、和的大小关系是_______ ,请说明理由_______ 。
(5)实验发现,其它条件不变,在相同时间内,向反应体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数,实验结果如下图所示。(已知:1微米米,1纳米米)。
投入纳米CaO比微米CaO,的体积分数更高的原因是_______ 。
(1)欲提高CO的平衡转化率,理论上可以采取的措施为_______。
A.升高温度 | B.增大压强 |
C.通入过量 | D.加入催化剂 |
(2)800℃时,该反应的平衡常数,在容积为1L的密闭容器中进行反应,测得某一时刻混合物中CO、、、的物质的量分别为1mol、1mol、3mol、1mol。
①写出该反应的平衡常数表达式
②该时刻反应
(3)830℃时,该反应的平衡常数,在容积为2L的密闭容器中,将2molCO与混合加热到830℃,反应达平衡时CO的转化率为
(4)下图表示不同温度条件下,CO平衡转化率随着的变化趋势。、和的大小关系是
(5)实验发现,其它条件不变,在相同时间内,向反应体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数,实验结果如下图所示。(已知:1微米米,1纳米米)。
投入纳米CaO比微米CaO,的体积分数更高的原因是
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解题方法
【推荐1】氢气在精细化工、航空航天等方面有着广泛的应用。我国开发了最新的甲醇催化制氢技术,发生反应: ,其反应原理如图所示:回答下列问题:
(1)若第I步反应生成1molH2,放出热量QkJ,则第Ⅱ步反应的热化学方程式为_______ 。
(2)一定温度范围内,在两种不同催化剂a、b存在时,甲醇制氢反应的速率常数(k)与温度(T)存在如图变化关系(已知:活化能越大,相应的速率常数越小)。两种不同催化剂存在时,正反应活化能的大小为E(a)_______ E(b)(填“>”“=”或“<”)。
(3)已知上述制氢过程中存在副反应:。将n(CH3OH);n(H2O):n(N2)=1:1:3的混合气体充入某恒温、恒容的密闭容器中(已知:N2不参与反应),初始压强为100kPa,发生甲醇制氢反应和副反应,达平衡时容器内的压强为132kPa,CO2分压为12kPa。
①H2O的平衡转化率为_______ 。
②用分压表示甲醇制氢反应的平衡常数_______ (列出计算式即可)。
③若初始时容器中未通入N2,n(CH3OH);n(H2O)=1:1,初始压强仍为100kPa,则H2O的平衡转化率_______ (填“增大”“减小”或“不变”),原因是_______ 。
(4)甲醇在三种催化剂(i、ii、iii)上的电氧化过程同时存在反应①()和反应②(CH3OH→HCOOH)两种电极反应,各自决速步的活化能如下表。
电氧化过程中甲醇应在_______ (填“阳极”或“阴极”)发生反应,三种催化剂中对反应①的催化活性最强的是_______ (填“i”“ii”或“iii”,下同),对反应①和反应②的选择性都较低的催化剂是_______ 。
(1)若第I步反应生成1molH2,放出热量QkJ,则第Ⅱ步反应的热化学方程式为
(2)一定温度范围内,在两种不同催化剂a、b存在时,甲醇制氢反应的速率常数(k)与温度(T)存在如图变化关系(已知:活化能越大,相应的速率常数越小)。两种不同催化剂存在时,正反应活化能的大小为E(a)
(3)已知上述制氢过程中存在副反应:。将n(CH3OH);n(H2O):n(N2)=1:1:3的混合气体充入某恒温、恒容的密闭容器中(已知:N2不参与反应),初始压强为100kPa,发生甲醇制氢反应和副反应,达平衡时容器内的压强为132kPa,CO2分压为12kPa。
①H2O的平衡转化率为
②用分压表示甲醇制氢反应的平衡常数
③若初始时容器中未通入N2,n(CH3OH);n(H2O)=1:1,初始压强仍为100kPa,则H2O的平衡转化率
(4)甲醇在三种催化剂(i、ii、iii)上的电氧化过程同时存在反应①()和反应②(CH3OH→HCOOH)两种电极反应,各自决速步的活化能如下表。
反应序号 | 催化剂i决速步活化能/eV | 催化剂ii决速步活化能/eV | 催化剂iii决速步活化能/eV |
反应① | 0.58 | 0.04 | 0.35 |
反应② | 0.02 | 0.56 | 0.32 |
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5 kJ•mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H2
III.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H3>0
已知CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的标准燃烧热分别为-285.8 kJ•mol-1,-283.0 kJ•mol-1,-761.0 kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)△H2=___________ kJ•mol-1。
(2)一定条件下,向体积一定的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2O(g)的物质的量为___________ mol(用含a,b的代数式表示,下同),反应III的平衡常数为___________ 。
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CH3OH的平衡产率(图1)和CO2的平衡转化率(图2)随温度的变化关系如图所示。
已知:CO2的平衡转化率=×100%
CH3OH的平衡产率=×100%
①图1中,一定压强下,CH3OH的平衡产率随温度升高而下降的原因是___________ 。
②图1中,压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___________ 。
③图2中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________ 。
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5 kJ•mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H2
III.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H3>0
已知CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的标准燃烧热分别为-285.8 kJ•mol-1,-283.0 kJ•mol-1,-761.0 kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)△H2=
(2)一定条件下,向体积一定的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2O(g)的物质的量为
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CH3OH的平衡产率(图1)和CO2的平衡转化率(图2)随温度的变化关系如图所示。
已知:CO2的平衡转化率=×100%
CH3OH的平衡产率=×100%
①图1中,一定压强下,CH3OH的平衡产率随温度升高而下降的原因是
②图1中,压强p1、p2、p3由大到小的顺序为
③图2中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】Ⅰ.高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下,请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=______ 。
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。CO的平衡转化率=_______ 。
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是____ (填字母序号)。
A.减少Fe的量 B.移出部分CO2 C.增加Fe2O3的量
D.减小容器的容积 E.提高反应温度 F.加入合适的催化剂
Ⅱ.在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(4)该温度下,该反应的平衡常数为________ ,若温度升高,K值将______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是_______ 点。从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率υ(NO2)=_______ mol·L−1·min−1。
(6)25 min时,加入了______ (填加入物质的化学式及加入的物质的量),使平衡发生了移动。
(7)25℃时,1.00 g N2H4(l) (联氨)与足量N2O4 (l)完全反应生成N2(g)和H2O (l)放出19.14 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为:__________ 。
温度/℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。CO的平衡转化率=
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是
A.减少Fe的量 B.移出部分CO2 C.增加Fe2O3的量
D.减小容器的容积 E.提高反应温度 F.加入合适的催化剂
Ⅱ.在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(4)该温度下,该反应的平衡常数为
(5)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是
(6)25 min时,加入了
(7)25℃时,1.00 g N2H4(l) (联氨)与足量N2O4 (l)完全反应生成N2(g)和H2O (l)放出19.14 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为:
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