氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。
I.水煤气法制取氢气
煤气化装置中发生反应①:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+135kJ•mol-1;
水气变换装置中发生反应②:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41kJ•mol-1。
(1)反应①发生前,需要通入一定量的氧气与碳发生燃烧反应,通入氧气的作用为_____ 。其他条件不变时,在相同时间内,向水气变换装置中投入一定量的CaO,H2的体积分数_____ (填“增大”“减小”或“不变”);如图所示,微米CaO和纳米CaO对平衡的影响力不同的原因为_____ 。
(2)一定量的煤和水蒸气经反应①后进入反应②装置且进料比=0.8,反应一段时间后,达到平衡时=3:1,CO的平衡转化率为_____ 。
II.水分解法制取氢气
(3)将CoFe2O4负载在Al2O3上作为催化剂,反应分两步实现,产氧温度在1200℃,产氢温度在1000℃时,循环机理如图所示。
已知:H2O(g)H2(g)+O2(g) △H=(a+b)kJ•mol-1
第①步:CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)CoAl2O4(s)+FeAl2O4(s)+O2(g) △H=akJ•mol-1;
第②步反应的热化学方程式为______ 。
(4)若第②步反应的平衡常数为K,则平衡常数的表达式为K=_____ 。
(5)已知对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正•ca(A)•cb(B),v逆=k逆•cc(C)•cd(D),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。1000℃时,第②步反应测得H2O(g)和H2物质的量浓度随时间的变化如图所示,a点时,v正:v逆=_____ 。
I.水煤气法制取氢气
煤气化装置中发生反应①:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+135kJ•mol-1;
水气变换装置中发生反应②:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41kJ•mol-1。
(1)反应①发生前,需要通入一定量的氧气与碳发生燃烧反应,通入氧气的作用为
(2)一定量的煤和水蒸气经反应①后进入反应②装置且进料比=0.8,反应一段时间后,达到平衡时=3:1,CO的平衡转化率为
II.水分解法制取氢气
(3)将CoFe2O4负载在Al2O3上作为催化剂,反应分两步实现,产氧温度在1200℃,产氢温度在1000℃时,循环机理如图所示。
已知:H2O(g)H2(g)+O2(g) △H=(a+b)kJ•mol-1
第①步:CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)CoAl2O4(s)+FeAl2O4(s)+O2(g) △H=akJ•mol-1;
第②步反应的热化学方程式为
(4)若第②步反应的平衡常数为K,则平衡常数的表达式为K=
(5)已知对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正•ca(A)•cb(B),v逆=k逆•cc(C)•cd(D),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。1000℃时,第②步反应测得H2O(g)和H2物质的量浓度随时间的变化如图所示,a点时,v正:v逆=
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更新时间:2023/04/11 21:20:58
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解题方法
【推荐1】2022年9月中国生态环境部发布了全国城市空气质量报告,主要污染物有、NO和CO等,将污染物在催化剂作用下转化为无害无毒、可参与大气循环的气体至关重要。已知:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
(1)一定温度下,将等物质的量的NO与CO气体充入恒容密闭容器中,假设仅发生反应Ⅰ。
①下列可作为反应达到平衡的判据的是_______ (填序号)。
A.不变 B.容器内气体密度不变
C.容器内气体压强不变 D.
②反应达到平衡后,为提高NO的平衡转化率,最宜采取的措施是_______ 。
(2)将NO和CO气体按体积比1∶2充入恒容密闭容器中,在双金属-MOF催化下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。NO的平衡转化率及的选择性(生成目标产物所消耗的反应物质量与参与反应的反应物质量之比)随温度变化曲线如图甲所示:
①不考虑其他因素,在双金属—MOF催化下生成环境友好气体,选择的最佳反应温度为_______ (填序号)。
a.100℃以下 b.100~200℃ c.200℃以上
②135℃时反应Ⅰ的_______ (是以体积分数表示的平衡常数,列计算式)。
(3)反应Ⅲ的能量变化如图乙所示。
①反应Ⅲ的_______ 。
②实验测得反应Ⅲ温度高于523K时,其速率方程为,而温度低于523K时,其速率方程为,进一步实验测得低温时其反应历程如下:
ⅰ:;
ⅱ:。
有关反应Ⅲ的说法正确的是_______ (填序号)。
a.任何温度下,反应均可自发进行
b.温度低于523K时,反应ⅰ活化能高于反应ⅱ
c.任何温度下升高温度,、均增大,化学平衡常数K也增大
d.任何温度下,反应Ⅲ的反应历程相同
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
(1)一定温度下,将等物质的量的NO与CO气体充入恒容密闭容器中,假设仅发生反应Ⅰ。
①下列可作为反应达到平衡的判据的是
A.不变 B.容器内气体密度不变
C.容器内气体压强不变 D.
②反应达到平衡后,为提高NO的平衡转化率,最宜采取的措施是
(2)将NO和CO气体按体积比1∶2充入恒容密闭容器中,在双金属-MOF催化下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。NO的平衡转化率及的选择性(生成目标产物所消耗的反应物质量与参与反应的反应物质量之比)随温度变化曲线如图甲所示:
①不考虑其他因素,在双金属—MOF催化下生成环境友好气体,选择的最佳反应温度为
a.100℃以下 b.100~200℃ c.200℃以上
②135℃时反应Ⅰ的
(3)反应Ⅲ的能量变化如图乙所示。
①反应Ⅲ的
②实验测得反应Ⅲ温度高于523K时,其速率方程为,而温度低于523K时,其速率方程为,进一步实验测得低温时其反应历程如下:
ⅰ:;
ⅱ:。
有关反应Ⅲ的说法正确的是
a.任何温度下,反应均可自发进行
b.温度低于523K时,反应ⅰ活化能高于反应ⅱ
c.任何温度下升高温度,、均增大,化学平衡常数K也增大
d.任何温度下,反应Ⅲ的反应历程相同
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解题方法
【推荐2】苯酚是重要的有机化工原料之一,工业上主要用于酚醛树脂、双酚、己内酰胺、水杨酸等的制备。回答下列问题:
(1)一定条件下,在CuCl2-FeCl3作催化剂的条件下,氧气直接氧化苯制备苯酚:2(g)2(g)△H<0,可分以下两步进行(其中b>0)
恒容密闭容器I:2(g)2(g) △H1=akJ·mol-1;
恒容密闭容器II:(g)(g) △H2=bkJ·mol-1。
①a___________ 0(填“大于”“小于”或“等于”,下同)。
②向容器I中加入10mol苯(g)、10molHCl(g)和一定量的O2(g),发生上述I中反应。苯的平衡转化率按不同投料比x[]随温度的变化曲线如图所示。
以下物理量大小关系有:图中所示投料比x1___________ x2;平衡常数Kb___________ Kc。T2温度下,加入物料后,x=2,测得初始压强为P0kPa,c点对应的HCl的平衡转化率为50%,则d点对应的平衡常数Kp=___________ 。(Kp是用气体平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数,气体平衡分压为平衡总压与其体积分数的积)
(2)改用乙酸铁催化苯直接羟基化制苯酚:在常压下,当反应时间为2h、乙酸用量为3.2mol时,改变反应温度,反应结果如表所示(转化率及收率均以苯酚的摩尔收率计)。
60℃时,苯酚选择性为___________ %(保留一位小数),温度高于50℃时,苯的转化率增大,而苯酚的选择性___________ (填“升高”“降低”或“不变”),乙酸铁催化苯直接羟基化合成苯酚的实验中反应温度的范围最好为___________ 。
(1)一定条件下,在CuCl2-FeCl3作催化剂的条件下,氧气直接氧化苯制备苯酚:2(g)2(g)△H<0,可分以下两步进行(其中b>0)
恒容密闭容器I:2(g)2(g) △H1=akJ·mol-1;
恒容密闭容器II:(g)(g) △H2=bkJ·mol-1。
①a
②向容器I中加入10mol苯(g)、10molHCl(g)和一定量的O2(g),发生上述I中反应。苯的平衡转化率按不同投料比x[]随温度的变化曲线如图所示。
以下物理量大小关系有:图中所示投料比x1
(2)改用乙酸铁催化苯直接羟基化制苯酚:在常压下,当反应时间为2h、乙酸用量为3.2mol时,改变反应温度,反应结果如表所示(转化率及收率均以苯酚的摩尔收率计)。
温度/℃ | 苯转化率/% | 苯酚收率/% | 苯酚选择性/% |
40 | 9.5 | 9.5 | 100 |
44.5 | 15.9 | 15.8 | 99.4 |
50 | 62.0 | 60.1 | 96.9 |
55.5 | 65.2 | 60.8 | 93.3 |
60 | 67.4 | 58 |
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【推荐3】I.中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的全合成,相关成果由国际知名学术期刊《科学》在线发表。CO2的捕集、利用与封存是科学家研究的重要课题,利用CH4与CO2制备“合成气”CO、H2,合成气可直接制备甲醇,反应原理为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99 kJ·mol-1。
(1)若要该反应自发进行,___________ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)更有利。
(2)在恒温、恒容的密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。
(3)把CO2 转化为HCOOH 是降碳并生产化工原料的常用方法,有关反应如下:
①CO(g)+H2O(g)HCOOH(g) ΔH1=-72.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1
③O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3=-483.6 kJ·mol-1
则CO2(g)与 H2(g)合成 HCOOH(g)反应的热化学方程式:___________ 。
(4)还可利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO-,后续经酸化转化为HCOOH,原理示意图如图所示,下列说法错误的是___________。
Ⅱ.我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了NO-CO的反应历程。在催化剂作用下, 此反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH<0可有效降低汽车尾气污染物排放。
(5)探究温度、压强(2MPa,5MPa)对反应的影响,如图所示,表示2MPa 的是___________。
(6)一定温度下,向容积1L的恒容密闭容器按体积比3:2的比例充入CO和NO,当反应达到平衡时NO的体积分数为,此温度下该反应的平衡常数K=___________ =___________ 。(第一空写表达式,第二空保留三位有效数字)
(7)使用相同催化剂,测得相同时间内 NO 的转化率随温度的变化曲线如图,解释 NO 的转化率在 100~900℃范围内随温度升高先上升后下降,且下降由缓到急的主要原因是___________ ;___________ 。
(1)若要该反应自发进行,
(2)在恒温、恒容的密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。
A.混合气体中碳元素的质量分数不再改变 | B.混合气体的密度不再变化 |
C.CO的百分含量不再变化 | D.2v(H2)正=v(CO)逆 |
(3)把CO2 转化为HCOOH 是降碳并生产化工原料的常用方法,有关反应如下:
①CO(g)+H2O(g)HCOOH(g) ΔH1=-72.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1
③O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3=-483.6 kJ·mol-1
则CO2(g)与 H2(g)合成 HCOOH(g)反应的热化学方程式:
(4)还可利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO-,后续经酸化转化为HCOOH,原理示意图如图所示,下列说法错误的是___________。
A.电解池的阴极电极反应式为2CO2+2e-+H2O=HCOO-+HCO |
B.b为电源正极 |
C.电解一段时间后,阳极区的KHCO3 溶液浓度降低 |
D.若以氢氧碱性燃料电池作直流电源,那么负极的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O |
Ⅱ.我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了NO-CO的反应历程。在催化剂作用下, 此反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH<0可有效降低汽车尾气污染物排放。
(5)探究温度、压强(2MPa,5MPa)对反应的影响,如图所示,表示2MPa 的是___________。
A.a | B.b | C.c | D.d |
(6)一定温度下,向容积1L的恒容密闭容器按体积比3:2的比例充入CO和NO,当反应达到平衡时NO的体积分数为,此温度下该反应的平衡常数K=
(7)使用相同催化剂,测得相同时间内 NO 的转化率随温度的变化曲线如图,解释 NO 的转化率在 100~900℃范围内随温度升高先上升后下降,且下降由缓到急的主要原因是
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【推荐1】高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:
I、已知:①
②
(1)______
II、该反应在不同温度下的平衡常数如下。
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、、CO和各1.0mol,此时______ (填>、<或=);反应经过10min后达到平衡,该时间范围内反应的平均反应速率______ 。
(3)下列叙述中能表示该反应达到平衡状态的是_____
(4)欲提高高炉中CO的平衡转化率,可采取的措施是_____
III、已知化学反应:
①
②
③
三个反应的平衡常数分别为K1、K2和K3。
(5)______ 0(填“>”或“<”)。
(6)根据反应 ①和反应 ②可推导出K1、K2和K3的关系式:______ 。
I、已知:①
②
(1)
II、该反应在不同温度下的平衡常数如下。
温度/℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
(3)下列叙述中能表示该反应达到平衡状态的是_____
A.单位时间内消耗nmolCO的同时生成nmol | B.容器中气体压强不再变化 |
C.容器中气体物质的量不再变化 | D.混合气体的密度不再变化 |
A.减少Fe的量 | B.增加的量 | C.移出部分 | D.加入合适的催化剂 |
III、已知化学反应:
①
②
③
三个反应的平衡常数分别为K1、K2和K3。
(5)
(6)根据反应 ①和反应 ②可推导出K1、K2和K3的关系式:
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【推荐2】2021年9月11日,中国承诺,大国担当——“30·60”碳达峰碳中和专题展览亮相中国科技馆,这也是全国首个“碳达峰、碳中和”科普展。研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为当今研究热点。
(1)一定条件下,由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应:
反应1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41 kJ/mol
反应2:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90kJ/mol
反应3:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①反应3的△H3=_______ kJ/mol;反应1中的活化能Ea(正)_______ Ea(逆)(填“>”或“<”)。
②温度为T,压强为P0的恒压密闭容器中,通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为xmol,CO为ymol,此时H2O(g)的分压p(H2O)=_______ (用含x、y的代数式表示,下同),则该温度下反应1用平衡分压代替平衡浓度的平衡常数Kp=_______ (分压=总压×物质的量分数)。
(2)现研究温度及分子筛膜(用分子筛膜代替容器器壁,该膜只允许水、甲醇等极性分子通过)对甲醇平衡产率的影响。将CO2和H2初始投料分别按1.0mol/L和4.0mol/L充入恒容容器中,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),温度及分子筛膜对甲醇平衡产率的影响如图所示。
①220℃时,经过2min达到M点,则该条件下0~2min内的平均反应速率v(H2)=_______ 。
②其他条件不变,甲醇的平衡产率总是高于没有分子筛膜时的产率,其原因可能是_______ 。
(3)科研工作者通过开发新型催化剂,利用太阳能电池将工业排放的CO2转化为HCOOH,实现碳中和的目标。如图所示:
①P极电极反应式为_______ 。
②已知反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) ΔH<0。温度为T1℃时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) K=2。实验测得v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。T1°C时,k正_______ k逆;温度为T2℃时,k正=1.8k逆,则T2℃>T1℃,理由是_______ 。
(1)一定条件下,由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应:
反应1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41 kJ/mol
反应2:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90kJ/mol
反应3:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①反应3的△H3=
②温度为T,压强为P0的恒压密闭容器中,通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为xmol,CO为ymol,此时H2O(g)的分压p(H2O)=
(2)现研究温度及分子筛膜(用分子筛膜代替容器器壁,该膜只允许水、甲醇等极性分子通过)对甲醇平衡产率的影响。将CO2和H2初始投料分别按1.0mol/L和4.0mol/L充入恒容容器中,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),温度及分子筛膜对甲醇平衡产率的影响如图所示。
①220℃时,经过2min达到M点,则该条件下0~2min内的平均反应速率v(H2)=
②其他条件不变,甲醇的平衡产率总是高于没有分子筛膜时的产率,其原因可能是
(3)科研工作者通过开发新型催化剂,利用太阳能电池将工业排放的CO2转化为HCOOH,实现碳中和的目标。如图所示:
①P极电极反应式为
②已知反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) ΔH<0。温度为T1℃时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) K=2。实验测得v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。T1°C时,k正
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【推荐3】将二氧化碳转化为甲醇等液体燃料是理想的能源补充形式。二氧化碳加氢制甲醇的反应原理为,。回答下列问题:
(1)不同温度下,向2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2反应相同一段时间,得到以下关系图:
520K时,若增加CO2的浓度,能___________ (填“提高”或“降低”)H2的转化率,此时该反应的平衡常数K=___________ 。在该温度下,再向容器中加入H2和CH3OH(g)各1mol,平衡将___________ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(2)在温度t1、t2、t3下,分别将等物质的量的CO2和H2投入到三个等容容器中发生上述反应,平衡时CH3OH(g)的物质的量分数与温度﹑压强的关系如下图所示:
①由上图可知t1、t2、t3的大小关系为___________ 。
②下列说法正确的是___________ (填标号)。
A.采取加压、增大c(H2)、加入合适的催化剂等措施,都能提高CO2的转化率
B.平衡常数:KB>KC
C.在t1温度、20MPa状态下再通入等物质的量的CO2和H2,达新平衡时H2的体积分数减小
D.t3温度下,混合气体的密度不随时间的变化而变化说明反应已达平衡
(3)工业上可利用CO(g)和H2O(g)来制氢气。已知反应 ;则利用CO(g)和H2O(g)来制氢气的热化学方程式为___________ 。
(1)不同温度下,向2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2反应相同一段时间,得到以下关系图:
520K时,若增加CO2的浓度,能
(2)在温度t1、t2、t3下,分别将等物质的量的CO2和H2投入到三个等容容器中发生上述反应,平衡时CH3OH(g)的物质的量分数与温度﹑压强的关系如下图所示:
①由上图可知t1、t2、t3的大小关系为
②下列说法正确的是
A.采取加压、增大c(H2)、加入合适的催化剂等措施,都能提高CO2的转化率
B.平衡常数:KB>KC
C.在t1温度、20MPa状态下再通入等物质的量的CO2和H2,达新平衡时H2的体积分数减小
D.t3温度下,混合气体的密度不随时间的变化而变化说明反应已达平衡
(3)工业上可利用CO(g)和H2O(g)来制氢气。已知反应 ;则利用CO(g)和H2O(g)来制氢气的热化学方程式为
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【推荐1】十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统地可持续治理。绿色能源是实施可持续发展的重要途径,利用生物乙醇来制取绿色能源氢气的部分反应过程如下图所示。
(1)已知:
反应Ⅰ的热化学方程式为___________ 。
(2)反应Ⅱ在进气[]不同时,测得相应的CO平衡转化率见下图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同:各点对应的其他反应条件都相同)。
①由上述信息可知CO的平衡转化率与进气比之间的关系是___________ 。
②A、B两点对应的反应速率大小:vA___________ vB(填“<”“=”或“>”)。
③已知反应速率,,k正、k逆为物质的量分数,D点为平衡状态,该相同条件下达到D点前,CO的转化率刚好达到20%时,___________ 。
④图中A、E和G三点对应的反应温度TA、TE、TG的关系是___________ ,其原因是___________ 。该温度下,要提高CO平衡转化率,除了改变进气比之外,还可采取的措施是___________ 。
(3)反应Ⅲ在高浓度的电解液中,电解活化的来制备乙醇,其原理如图所示,则阴极的电极反应式为___________ 。
(1)已知:
反应Ⅰ的热化学方程式为
(2)反应Ⅱ在进气[]不同时,测得相应的CO平衡转化率见下图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同:各点对应的其他反应条件都相同)。
①由上述信息可知CO的平衡转化率与进气比之间的关系是
②A、B两点对应的反应速率大小:vA
③已知反应速率,,k正、k逆为物质的量分数,D点为平衡状态,该相同条件下达到D点前,CO的转化率刚好达到20%时,
④图中A、E和G三点对应的反应温度TA、TE、TG的关系是
(3)反应Ⅲ在高浓度的电解液中,电解活化的来制备乙醇,其原理如图所示,则阴极的电极反应式为
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【推荐2】新的研究表明二甲醚(DME)是符合中国能源结构特点的优良车用替代燃料,二甲醚催化重整制氢的反应过程,主要包括以下几个反应(以下数据为25℃、1.01×105Pa测定):
①CH3OCH3(g) + H2O(l) 2 CH3OH(l) △H=+24.52kJ/mol
②CH3OH(l) + H2O(l) CO2(g) + 3H2(g) △H=+49.01kJ/mol
③CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g) △H=-41.17kJ/mol
④CH3OH(l) CO (g) + 2H2(g) △H=+90. 1kJ/mol
请回答下列问题:
(1)写出用二甲醚制H2同时全部转化为CO2时反应的热化学方程式_______________________ 。
(2)200℃时反应③的平衡常数表达式K=___________ 。
(3)在一常温恒容的密闭容器中,放入一定量的甲醇如④式建立平衡,以下可以作为该反应达到平衡状态的判断依据为_______ 。
A.容器内气体密度保持不变 B.气体的平均相对分子质量保持不变
C.CO的体积分数保持不变 D.CO与H2的物质的量之比保持1:2不变
(4)工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如下图所示,
①你认为反应控制的最佳温度应为___________ 。
A.300~350℃ B.350~400℃
C.400~450℃ D.450~500℃
②在温度达到400℃以后,二甲醚与CO2以几乎相同的变化趋势明显降低,而CO、H2体积分数也以几乎相同的变化趋势升高,分析可能的原因是__________ (用相应的化学方程式表示)。
(5)某一体积固定的密闭容器中进行反应②,200℃时达平衡。请在下图补充画出:t1时刻升温,在t1与t2之间某时刻达到平衡;t2时刻添加催化剂,CO2的百分含量随时间变化图象。
(6)一定条件下,如图示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物),则阴极的电极反应式为__________________ 。
①CH3OCH3(g) + H2O(l) 2 CH3OH(l) △H=+24.52kJ/mol
②CH3OH(l) + H2O(l) CO2(g) + 3H2(g) △H=+49.01kJ/mol
③CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g) △H=-41.17kJ/mol
④CH3OH(l) CO (g) + 2H2(g) △H=+90. 1kJ/mol
请回答下列问题:
(1)写出用二甲醚制H2同时全部转化为CO2时反应的热化学方程式
(2)200℃时反应③的平衡常数表达式K=
(3)在一常温恒容的密闭容器中,放入一定量的甲醇如④式建立平衡,以下可以作为该反应达到平衡状态的判断依据为
A.容器内气体密度保持不变 B.气体的平均相对分子质量保持不变
C.CO的体积分数保持不变 D.CO与H2的物质的量之比保持1:2不变
(4)工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如下图所示,
①你认为反应控制的最佳温度应为
A.300~350℃ B.350~400℃
C.400~450℃ D.450~500℃
②在温度达到400℃以后,二甲醚与CO2以几乎相同的变化趋势明显降低,而CO、H2体积分数也以几乎相同的变化趋势升高,分析可能的原因是
(5)某一体积固定的密闭容器中进行反应②,200℃时达平衡。请在下图补充画出:t1时刻升温,在t1与t2之间某时刻达到平衡;t2时刻添加催化剂,CO2的百分含量随时间变化图象。
(6)一定条件下,如图示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物),则阴极的电极反应式为
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(0.4)
【推荐3】SO2是一种污染性气体,减少SO2在大气中的排放是环境保护的重要内容回答下列问题:
(1)已知:S(s)+O2(g)=SO2(g) ∆H=—297.2kJ·mol-1,CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) ∆H=—295.9kJ·mol-1,若CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)反应物的能量为E1,则生成物的能量E2是___________
(2)利用反应:C(s)+SO2(g)CO2(g)+S(g),可减少SO2在大气中的排放,在密闭容器中投入足量的反应物,不同实验条件下达到平衡,测得T=600℃下的x(SO2)—p和p=105Pa下—1gKc—t如图所示[x(SO2)表示SO2平衡时含量,Kc表示平衡常数]。该反应的正反应是___________ 反应(填“放热”、“吸热”),理由是___________ 。
(3)恒温恒容条件下,下列事实不能说明反应C(s)+SO2(g)CO2(g)+S(g)达到平衡状态的是___________(填字母)
(4)800℃,在1.0L的恒容密闭容器中投入1.0molSO2和120gC,容器中压强为p0kPa,发生反应C(s)+SO2(g)CO2(g)+S(g),5min时容器中CO2的体积分数为20%,10min时达平衡,容器中压强为pkPa时。0~5minv(SO2)___________ kPa·min-1,800℃的化学平衡常数Kc=___________ mol/L。
(5)用电化学原理吸收烟道气中SO2以减少其排放,其装置示意图。H2O2从___________ 口进入,电路中通过1mol电子时,正极区溶液的c(H+)将___________ ,负极区n(H2SO4)=___________ 。
(1)已知:S(s)+O2(g)=SO2(g) ∆H=—297.2kJ·mol-1,CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) ∆H=—295.9kJ·mol-1,若CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)反应物的能量为E1,则生成物的能量E2是
(2)利用反应:C(s)+SO2(g)CO2(g)+S(g),可减少SO2在大气中的排放,在密闭容器中投入足量的反应物,不同实验条件下达到平衡,测得T=600℃下的x(SO2)—p和p=105Pa下—1gKc—t如图所示[x(SO2)表示SO2平衡时含量,Kc表示平衡常数]。该反应的正反应是
(3)恒温恒容条件下,下列事实不能说明反应C(s)+SO2(g)CO2(g)+S(g)达到平衡状态的是___________(填字母)
A.不变 |
B.v(CO2)正=v(SO2)逆 |
C.混合气体的总压强不再改变 |
D.混合气体的密度不再改变 |
(5)用电化学原理吸收烟道气中SO2以减少其排放,其装置示意图。H2O2从
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【推荐1】研究新型的有机合成方法具有重要意义。费托合成是以合成气(CO和H2的混合气体)为原料在催化剂和适当条件下合成烷烃的工艺过程,表示为:
(1)在容积为1L的密闭容器中充入1.6molCO和6.6molH2,反应10min后,测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示:
①由上图判断,费托合成中生成___________ (填“”或“”)的活化能最小,A、B点对应的合成反应的平衡常数K(A)___________ K(B)(填“>”、“<”或“=”),理由为___________ 。
②650K时,生成的反应已达平衡,则此时反应选择性(转化的CO中生成的百分比)为___________ %,平衡常K=___________ 。
(2)利用电化学原理既能合成有机物,又能输出电能。下图所示装置可合成苯胺,反应进行一段时间,负极质量减轻7.8g,D出口溶液增重0.19g。
①电流的方向为___________ (填“A→B”或“B→A”)。
②生成目标产物的电极反应式为___________ 。
③电流效率=___________ %。(,计算结果保留小数点后1位)
(1)在容积为1L的密闭容器中充入1.6molCO和6.6molH2,反应10min后,测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示:
①由上图判断,费托合成中生成
②650K时,生成的反应已达平衡,则此时反应选择性(转化的CO中生成的百分比)为
(2)利用电化学原理既能合成有机物,又能输出电能。下图所示装置可合成苯胺,反应进行一段时间,负极质量减轻7.8g,D出口溶液增重0.19g。
①电流的方向为
②生成目标产物的电极反应式为
③电流效率=
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【推荐2】的重整、转化和回收受到越来越多的关注,它是有效应对全球气候变化、促进低碳社会构建的重要方法。
(1)与经催化重整可制得合成气(),其反应原理为
①该反应在_______ 能自发进行(填字母)。
a、较低温度下 b、较高温度下 c、任意温度下
②已知键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,上述反应中相关的化学键键能数据如下:
已知CO的结构式为,则 _______ 。
(2)加氢能转化为,其反应原理为 ,在容积均为VL的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中分别充入和,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到tmin时的转化率如图所示,此时三个容器中一定处在化学平衡状态的是_______ (填“甲”“乙”或“丙”);该温度下的化学平衡常数为_______ (用V表示)。
(3)一种利用高炉气回收制丙烯()的综合利用示意图如下:
①装置中使用“吸收塔”和“再生塔”的目的是_______ 。
②某温度下,当吸收塔中吸收液中的时,吸收液的pH=_______ (该温度下、)。
③利用电化学原理,将电催化还原为,写出生成的电极反应式:_______ ;当电路中转移,理论上两极产生的气体在标准状况下的体积为_______ L。
(1)与经催化重整可制得合成气(),其反应原理为
①该反应在
a、较低温度下 b、较高温度下 c、任意温度下
②已知键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C—H | H—H | |
键能/ | 413 | 745 | 436 |
(2)加氢能转化为,其反应原理为 ,在容积均为VL的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中分别充入和,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到tmin时的转化率如图所示,此时三个容器中一定处在化学平衡状态的是
(3)一种利用高炉气回收制丙烯()的综合利用示意图如下:
①装置中使用“吸收塔”和“再生塔”的目的是
②某温度下,当吸收塔中吸收液中的时,吸收液的pH=
③利用电化学原理,将电催化还原为,写出生成的电极反应式:
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(0.4)
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【推荐3】氢的热值高、无污染使其成为理想的能源。工业制取氢气的主要方法有煤转化、天然气转化等方法。煤制取氢的主要原理可简化为如下反应:
反应①:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) ΔH1= —131.5 kJ·mol—1 K1⊝
反应②:CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)ΔH2= —41.2 kJ·mol—1 K2⊝
反应③:CaO(s) + CO2(g)CaCO3(s)ΔH3=—179.2 kJ·mol—1 K3⊝
对于反应:aA(g) +bB(g)cC(g) + dD(g) 其标准平衡常数:。
在温度恒定为1120K,压强恒定为16p⊝的反应炉内加入2molC(s) 、2molH2O(g) 、2molCaO(s),发生上述3个反应,平衡时 CO的分压p(CO)=5p⊝。已知:p⊝= 105 Pa,该温度下K1⊝=20,K3⊝=1。
(1)写出反应③的标准平衡常数表达式:K3⊝ =___________ 。
(2)反应④:C(s) +CO2(g)2CO(g)ΔH4=___________ 。
(3)求该温度下反应②的标准平衡常数K2⊝ =___________ 。
(4)平衡时H2的分压p(H2)=___________ Pa,平衡时剩余C(s)的质量=___________ g。
(5)简述CaO(s)的作用___________ 。
(6)平衡后再加入2molCaO(s)对最终氢气的产率有何影响___________。
反应①:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) ΔH1= —131.5 kJ·mol—1 K1⊝
反应②:CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)ΔH2= —41.2 kJ·mol—1 K2⊝
反应③:CaO(s) + CO2(g)CaCO3(s)ΔH3=—179.2 kJ·mol—1 K3⊝
对于反应:aA(g) +bB(g)cC(g) + dD(g) 其标准平衡常数:。
在温度恒定为1120K,压强恒定为16p⊝的反应炉内加入2molC(s) 、2molH2O(g) 、2molCaO(s),发生上述3个反应,平衡时 CO的分压p(CO)=5p⊝。已知:p⊝= 105 Pa,该温度下K1⊝=20,K3⊝=1。
(1)写出反应③的标准平衡常数表达式:K3⊝ =
(2)反应④:C(s) +CO2(g)2CO(g)ΔH4=
(3)求该温度下反应②的标准平衡常数K2⊝ =
(4)平衡时H2的分压p(H2)=
(5)简述CaO(s)的作用
(6)平衡后再加入2molCaO(s)对最终氢气的产率有何影响___________。
A.增大 | B.减小 | C.无影响 | D.无法判断 |
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