组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:420 题号:18690219
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=k•ca(A)•cb(B),v=k•cc(C)•cd(D),其中k、k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:v=_____

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【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
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【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)。
温度/℃苯转化率/%苯酚收率/%苯酚选择性/%
409.59.5100
44.515.915.899.4
5062.060.196.9
55.565.260.893.3
6067.458
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___________
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(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___________。
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.aB.bC.cD.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=___________=___________。(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______________________

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