乙二醇是一种重要的化工原料,可用于生产聚酯纤维、防冻剂、增塑剂等。由合成气直接法制乙二醇的主要反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
(1)已知298K、101kPa下,,,则_______ 。
(2)在恒压密闭容器中充入合成气,仅考虑发生反应Ⅰ,维持10%转化率,所需反应条件(温度、压强)如表:
则____________ (填“>”或“<”)0,随着温度升高所需压强增大的原因是_____________________ 。
(3)在2L刚性容器中充入合成气,总压,温度473K,催化剂(含)下进行反应。
①测得和的时空收率分别为和(时空收率是指催化剂中单位质量Rh在单位时间内所获得的产物量),则用表示的反应速率为_____________ 。
②平衡时,若和体积分数相等,的分压为,则的选择性为_______ ,反应Ⅰ的平衡常数___________ (用含x的式子表示)。(已知:的选择性;分压=总压×物质的量分数。)
(4)合成气直接法制乙二醇的反应Ⅰ、反应Ⅱ的反应历程(部分)如图1,一定条件下CO分压对选择性影响如图2所示。
图2
结合图1,图2,从速率角度解释CO分压增大选择性升高的原因_________________ 。
反应Ⅰ
反应Ⅱ
(1)已知298K、101kPa下,,,则
(2)在恒压密闭容器中充入合成气,仅考虑发生反应Ⅰ,维持10%转化率,所需反应条件(温度、压强)如表:
温度T/K | 298.15 | 300 | 354.7 | 400 |
压强P/kPa | 5.73 | 6.38 | 49.27 | 260.99 |
反应Ⅰ平衡常数K | 1 |
(3)在2L刚性容器中充入合成气,总压,温度473K,催化剂(含)下进行反应。
①测得和的时空收率分别为和(时空收率是指催化剂中单位质量Rh在单位时间内所获得的产物量),则用表示的反应速率为
②平衡时,若和体积分数相等,的分压为,则的选择性为
(4)合成气直接法制乙二醇的反应Ⅰ、反应Ⅱ的反应历程(部分)如图1,一定条件下CO分压对选择性影响如图2所示。
图1(TS表示过渡态,*表示吸附在催化剂表面)
图2
结合图1,图2,从速率角度解释CO分压增大选择性升高的原因
更新时间:2023-05-05 14:36:49
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【推荐1】研究二氧化碳合成甲醇对实现碳中和具有重要意义,二氧化碳加氢制甲醇的过程一般含有以下三个反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)____________ ;____________ (用含的代数式表示).
(2)反应Ⅰ在有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种,为过渡态):
使用催化剂的曲线是____________ (填“甲”或“乙”),该催化剂可使反应历程中决速步骤的活化能降低____________ ,平衡转化率____________ (填“增大”“减小”或“不变”).达到化学平衡后再升高温度,正反应速率____________ (填“加快”或“减慢”),平衡____________ (填“正向”“逆向”或“不”)移动.
(3)向恒容密闭容器中按初始进料比投入反应物,只发生反应Ⅰ和Ⅱ.在不同温度下达到平衡,体系中的选择性和的平衡转化率与温度的关系如图所示.
已知:选择性是指生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的物质的量之比.图中表示平衡转化率的曲线是____________ (填“a”“b”或“c”),其如图变化的原因是___________________________________________ .
(4)一定温度下,向体积为的恒容密闭容器中通入气体和气体发生上述三个反应.达到平衡时,容器中为为,反应Ⅱ的平衡常数为____________ (用含a、b的式子表示).
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)
(2)反应Ⅰ在有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种,为过渡态):
使用催化剂的曲线是
(3)向恒容密闭容器中按初始进料比投入反应物,只发生反应Ⅰ和Ⅱ.在不同温度下达到平衡,体系中的选择性和的平衡转化率与温度的关系如图所示.
已知:选择性是指生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的物质的量之比.图中表示平衡转化率的曲线是
(4)一定温度下,向体积为的恒容密闭容器中通入气体和气体发生上述三个反应.达到平衡时,容器中为为,反应Ⅱ的平衡常数为
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【推荐2】以氧化铝为原料,通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用。请回答:
(1)已知:2Al2O3(s)===4Al(g)+3O2(g) ΔH1=3351 kJ·molˉ1
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2=-221 kJ·molˉ1
2Al(g)+N2(g)===2AlN(s) ΔH3=-318 kJ·molˉ1
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是________ ,该反应自发进行的条件________ 。
(2)在常压、Ru/TiO2催化下,CO2和H2混和气体(体积比1∶4,总物质的量a mol)进行反应,测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。
反应Ⅰ CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH4
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH5
①下列说法不正确 的是________
A.ΔH 4小于零
B.温度可影响产物的选择性
C.CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少
D.其他条件不变,将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3,可提高CO2平衡转化率
②350℃时,反应Ⅰ在t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为VL,该温度下反应Ⅰ的平衡常数为________ (用a、V表示)
③350℃下CH4物质的量随时间的变化曲线如图3所示。画出400℃下0~t1时刻CH4物质的量随时间的变化曲线。
(3)据文献报道,CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷,生成甲烷的电极反应式是________ 。
(1)已知:2Al2O3(s)===4Al(g)+3O2(g) ΔH1=3351 kJ·molˉ1
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2=-221 kJ·molˉ1
2Al(g)+N2(g)===2AlN(s) ΔH3=-318 kJ·molˉ1
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是
(2)在常压、Ru/TiO2催化下,CO2和H2混和气体(体积比1∶4,总物质的量a mol)进行反应,测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。
反应Ⅰ CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH4
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH5
①下列说法
A.ΔH 4小于零
B.温度可影响产物的选择性
C.CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少
D.其他条件不变,将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3,可提高CO2平衡转化率
②350℃时,反应Ⅰ在t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为VL,该温度下反应Ⅰ的平衡常数为
③350℃下CH4物质的量随时间的变化曲线如图3所示。画出400℃下0~t1时刻CH4物质的量随时间的变化曲线。
(3)据文献报道,CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷,生成甲烷的电极反应式是
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【推荐3】苯酚(C6H5OH)是一种广泛使用的化工产品,但若在水体中存在超标又会导致严重的污染。
Ⅰ.现有一种在一定温度下用某分子筛催化N2O废气氧化苯制备苯酚的新方法,方程式为C6H6(g)+N2O(g)⇌C6H5OH(g)+N2(g)。
(1)已知:①6C(s,石墨)+3H2(g)⇌C6H6(g);ΔH1=+82.9kJ·mol-1
②2N2(g)+O2(g)⇌2N2O(g);ΔH2=+163.2kJ·mol-1
③12C(s,石墨)+6H2(g)+O2(g)⇌2C6H5OH(g);ΔH3=-243kJ·mol-1
则C6H6(g)+N2O(g)⇌C6H5OH(g)+N2(g);ΔH=___________ 。
(2)以固定N2O和苯酚比例、恒定流速、O2加入量为1%的条件下,考查单因素改变反应温度时对N2O转化率和苯酚选择性的影响如图1和图2所示。①由图1可知,在723K进行反应时,N2O的初始转化率很高,随着反应时间的延续,N2O转化率迅速降低,究其原因可能是___________ 。
②由图2可知,在648K和673K反应时,苯酚的选择性基本保持恒定,而在698K和723K时,苯酚选择性随着反应进行迅速下降,高温时苯酚选择性下降的原因可能是___________ 。
Ⅱ.以苯酚为原料化合成某有机物的反应机理如图3所示(图中个别反应物未列出,Ph为苯环):(3)过程中生成的物质A的结构简式为___________ 。
Ⅲ.Fenton试剂氧化法是一种很好的除去废水中苯酚的方法。Fe2+/H2O2联合处理有机废水时,Fe2++H2O2=Fe3++HO·+OH-,生成了氧化性能极强的HO·,使废水中的苯酚得到彻底降解。
(4)①·OH与苯酚反应的化学方程式为___________ 。
②H2O2在Fe3O4催化下除去废水中的苯酚的原理如图4所示。研究在不同初始pH条件下,苯酚的去除率随时间的变化,结果表明:在反应开始时,初始pH=6的溶液中苯酚的去除率明显低于初始pH=3的溶液,但一段时间后两者接近,原因是___________ 。
Ⅰ.现有一种在一定温度下用某分子筛催化N2O废气氧化苯制备苯酚的新方法,方程式为C6H6(g)+N2O(g)⇌C6H5OH(g)+N2(g)。
(1)已知:①6C(s,石墨)+3H2(g)⇌C6H6(g);ΔH1=+82.9kJ·mol-1
②2N2(g)+O2(g)⇌2N2O(g);ΔH2=+163.2kJ·mol-1
③12C(s,石墨)+6H2(g)+O2(g)⇌2C6H5OH(g);ΔH3=-243kJ·mol-1
则C6H6(g)+N2O(g)⇌C6H5OH(g)+N2(g);ΔH=
(2)以固定N2O和苯酚比例、恒定流速、O2加入量为1%的条件下,考查单因素改变反应温度时对N2O转化率和苯酚选择性的影响如图1和图2所示。①由图1可知,在723K进行反应时,N2O的初始转化率很高,随着反应时间的延续,N2O转化率迅速降低,究其原因可能是
②由图2可知,在648K和673K反应时,苯酚的选择性基本保持恒定,而在698K和723K时,苯酚选择性随着反应进行迅速下降,高温时苯酚选择性下降的原因可能是
Ⅱ.以苯酚为原料化合成某有机物的反应机理如图3所示(图中个别反应物未列出,Ph为苯环):(3)过程中生成的物质A的结构简式为
Ⅲ.Fenton试剂氧化法是一种很好的除去废水中苯酚的方法。Fe2+/H2O2联合处理有机废水时,Fe2++H2O2=Fe3++HO·+OH-,生成了氧化性能极强的HO·,使废水中的苯酚得到彻底降解。
(4)①·OH与苯酚反应的化学方程式为
②H2O2在Fe3O4催化下除去废水中的苯酚的原理如图4所示。研究在不同初始pH条件下,苯酚的去除率随时间的变化,结果表明:在反应开始时,初始pH=6的溶液中苯酚的去除率明显低于初始pH=3的溶液,但一段时间后两者接近,原因是
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【推荐1】催化加氢可合成二甲醚,发生的主要反应有:
反应Ⅰ: kJ•mol
反应Ⅱ: kJ⋅mol
向恒压密闭容器中充入1mol和3mol,若仅考虑上述反应,平衡时的选择性、CO的选择性和的转化率随温度的变化如图中实线所示。
[的选择性]
(1)图中曲线___________ 表示平衡时CO的选择性。
(2)反应Ⅱ的热化学方程式中a___________ 0(选填>、<或=)。
(3)在175~300℃范围内,随着温度的升高,平衡时的选择性如图所示变化的原因是___________ 。
(4)温度高于300℃,随着温度的升高,的平衡转化率如图所示变化的原因是___________ 。
(5)平衡时的转化率随温度的变化___________ (填“可能”或“不可能”)如图中虚线④所示。
(6)220℃时,在催化剂作用下与H₂反应一段时间后,测得的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有___________ 。
(7)反应状态达B点时,容器中为___________ mol。
反应Ⅰ: kJ•mol
反应Ⅱ: kJ⋅mol
向恒压密闭容器中充入1mol和3mol,若仅考虑上述反应,平衡时的选择性、CO的选择性和的转化率随温度的变化如图中实线所示。
[的选择性]
(1)图中曲线
(2)反应Ⅱ的热化学方程式中a
(3)在175~300℃范围内,随着温度的升高,平衡时的选择性如图所示变化的原因是
(4)温度高于300℃,随着温度的升高,的平衡转化率如图所示变化的原因是
(5)平衡时的转化率随温度的变化
(6)220℃时,在催化剂作用下与H₂反应一段时间后,测得的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有
(7)反应状态达B点时,容器中为
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【推荐2】氨在工农业生产中应用广泛,可由N2、H2合成NH3。
(1)天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2,其能量变化示意图如图:
结合图像,写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式:___ 。
(2)利用透氧膜,一步即获得N2、H2,工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。
①起还原作用的物质是___ 。
②膜Ⅰ侧所得气体中=2,CH4、H2O、O2反应的化学方程式是___ 。
(3)甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。t1min时达到平衡,在t2min时改变某一条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是___ 。
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:KⅠ<KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数:φ(Ⅰ)<φ(Ⅱ)
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志是混合气体的密度不再发生变化
D.t2min时改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2的混合气
(4)乙小组模拟不同条件下的合成氨反应,向容器中充入9.0molN2和23.0molH2,不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。
①T1、T2、T3由大到小的排序为___ 。
②在T2、60MPa条件下,A点v正___ (填“>”“<”或“=”)v逆,理由是___ 。
③计算T2、60MPa平衡体系的平衡常数Kp=___ MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,保留2位有效数字)。
(1)天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2,其能量变化示意图如图:
结合图像,写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式:
(2)利用透氧膜,一步即获得N2、H2,工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。
①起还原作用的物质是
②膜Ⅰ侧所得气体中=2,CH4、H2O、O2反应的化学方程式是
(3)甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。t1min时达到平衡,在t2min时改变某一条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:KⅠ<KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数:φ(Ⅰ)<φ(Ⅱ)
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志是混合气体的密度不再发生变化
D.t2min时改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2的混合气
(4)乙小组模拟不同条件下的合成氨反应,向容器中充入9.0molN2和23.0molH2,不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。
①T1、T2、T3由大到小的排序为
②在T2、60MPa条件下,A点v正
③计算T2、60MPa平衡体系的平衡常数Kp=
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【推荐3】(1)对于反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下温度变化的曲线如图:
①比较p1、p2的大小关系:________ 。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________ (“增大”或“减小”)。
(2)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。回答下列问题:
①反应的ΔH______ 0(填“大于”或“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为__________________ ;平衡时混合气体中NO2的体积分数为_______ 。
②100℃时达平衡后,向容器中迅速充入含0.08mol的NO2和0.08mol N2O4的混合气体,此时速率关系v(正)____ v(逆)。(填“大于”,“等于”,或“小于”)
③100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
a.T________ 100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是____________________
b.列式计算温度T时反应的平衡常数K2(写计算过程):______
①比较p1、p2的大小关系:
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是
(2)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。回答下列问题:
①反应的ΔH
②100℃时达平衡后,向容器中迅速充入含0.08mol的NO2和0.08mol N2O4的混合气体,此时速率关系v(正)
③100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
a.T
b.列式计算温度T时反应的平衡常数K2(写计算过程):
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【推荐1】研究大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)已知:
则常温常压下,与反应生成无污染物质的热化学方程式为_______ 。
(2)NO在空气中存在如下反应:,其反应历程分两步:
第一步: ,
第二步:(慢) ,
请回答下列问题:
①反应的_______ 0(填“>”、“<”或“=”,下同),_______ 0。
②_______ (填“第一步”或“第二步”)反应的活化能较大。对该反应体系升高温度,发现总反应速率变慢,其原因可能是_______ (反应未使用催化剂)。
③一定温度下,反应达到平衡状态,写出用、、、表示平衡常数的表达式_______ 。
④下一密闭容器中充入一定量的,测得浓度随时间变化的曲线如下图所示。前5秒内的平均生成速率为_______ ;下反应的化学平衡常数_______ 。
(1)已知:
则常温常压下,与反应生成无污染物质的热化学方程式为
(2)NO在空气中存在如下反应:,其反应历程分两步:
第一步: ,
第二步:(慢) ,
请回答下列问题:
①反应的
②
③一定温度下,反应达到平衡状态,写出用、、、表示平衡常数的表达式
④下一密闭容器中充入一定量的,测得浓度随时间变化的曲线如下图所示。前5秒内的平均生成速率为
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【推荐2】Ⅰ. (1) 已知S4的结构式如图,反应S4(g) + 4Cl2(s )== 4SCl2(g) △H= - 4 kJ·mol-1,S—S键的键能为266 kJ·mol-1,S—Cl键的键能为255 kJ·mol-1,则1mol Cl2(g)分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为_____ kJ。
Ⅱ. 工业上合成氯化亚砜反应:SO2(g)+ SCl2(g)+Cl2(s)2SOCl2(g),该反应中某一反应物的体积分数(以A%表示)随温度的变化关系如图所示。
(2) 在373K时,向2L密闭容器中通入物质的量均为0.04 mol的SO2、SCl2与Cl2, 发生上述反应。测得其压强(p)随时间(t)的变化为下表中数据Ⅰ(平衡时的温度与起始温度相同)
①该反应的△H_____ 0(填“>”“<”或“=”)。
②反应开始至达到平衡时,v(SCl2)=__________ 。
③若只改变某一条件,测得其压强随时间的变化为表中数据Ⅱ,则改变的条件是_______________ 。
(3) 下图是某同学测定的上述反应的pK(pK= - lgK)与温度的变化关系图。
① A点的数值为_________ (已知lg4=0.6)。
②当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,A点可能变化为______ 点。
Ⅲ. (4) 电解NO2制备NH4NO3,其工作原理如图所示。
①阴极的电极反应式为_________________________ 。
②为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充某种物质A,则A的化学式为___________ 。
Ⅱ. 工业上合成氯化亚砜反应:SO2(g)+ SCl2(g)+Cl2(s)2SOCl2(g),该反应中某一反应物的体积分数(以A%表示)随温度的变化关系如图所示。
(2) 在373K时,向2L密闭容器中通入物质的量均为0.04 mol的SO2、SCl2与Cl2, 发生上述反应。测得其压强(p)随时间(t)的变化为下表中数据Ⅰ(平衡时的温度与起始温度相同)
t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Ⅰ | 6.0p0 | 6.7 p0 | 6.1 p0 | 5.4 p0 | 5.0 p0 | 5.0 p0 |
Ⅱ | 6.0 p0 | 7.0 p0 | 5.3 p0 | 5.0 p0 | 5.0 p0 | 5.0 p0 |
②反应开始至达到平衡时,v(SCl2)=
③若只改变某一条件,测得其压强随时间的变化为表中数据Ⅱ,则改变的条件是
(3) 下图是某同学测定的上述反应的pK(pK= - lgK)与温度的变化关系图。
① A点的数值为
②当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,A点可能变化为
Ⅲ. (4) 电解NO2制备NH4NO3,其工作原理如图所示。
①阴极的电极反应式为
②为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充某种物质A,则A的化学式为
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【推荐3】氮氧化物(NOx)是常见的大气污染物,能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。因此,研究氮氧化物(NOx)的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请按要求回答下列问题:
(1)一氧化二氮是一种强大的温室气体,可用CO(g)在Co*的催化作用下还原N2O(g)以除去污染,反应的化学方程式为CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g),其反应历程和能量变化如图所示(逸出后物质认为状态未发生变化,在图中略去)。该反应分两步进行:
第一步:Co*(s)+N2O(g)CoO*(s)+N2(g) ΔH=+15.9kJ/mol;
第二步:___________ (填写第二步反应的热化学方程式)。
(2)汽车尾气中的NO可以和CO在催化转换器中发生反应,以减少尾气污染。某温度时,向2L恒容密闭体系中通入2molCO和1molNO气体,发生反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),下列能说明反应达到平衡状态的是___________ (填序号)。
a.2v正(NO)=v逆(N2)
b.体系中混合气体密度不再改变
c.CO与NO转化率的比值不再改变
d.该温度下,的值不再改变
(3)某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1∶1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat-1和Cat-2)进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图所示:①250℃脱氮率较好的催化剂是___________ (填“Cat-1”或“Cat-2”)。
②催化剂在Cat-2条件下,450℃后,脱氮率随温度升高而下降的原因是___________ 。
(4)用H2也可还原NO气体,其反应为2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-752kJ/mol。
为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响,分别在不同温度下,向三个体积均为aL的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应,实验结果如图:①反应温度T1、T2、T3从低到高的关系为___________ ﹔判断理由是___________ 。
②T1温度下,充入H2、NO分别为3mol、3mol,容器内的压强为wPa,反应进行到6min时达平衡,0~6min内N2的平均反应速率为___________ mol·L-1·min-1,该反应的平衡常数Kp=___________ (写出计算表达式)。
(1)一氧化二氮是一种强大的温室气体,可用CO(g)在Co*的催化作用下还原N2O(g)以除去污染,反应的化学方程式为CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g),其反应历程和能量变化如图所示(逸出后物质认为状态未发生变化,在图中略去)。该反应分两步进行:
第一步:Co*(s)+N2O(g)CoO*(s)+N2(g) ΔH=+15.9kJ/mol;
第二步:
(2)汽车尾气中的NO可以和CO在催化转换器中发生反应,以减少尾气污染。某温度时,向2L恒容密闭体系中通入2molCO和1molNO气体,发生反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),下列能说明反应达到平衡状态的是
a.2v正(NO)=v逆(N2)
b.体系中混合气体密度不再改变
c.CO与NO转化率的比值不再改变
d.该温度下,的值不再改变
(3)某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1∶1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat-1和Cat-2)进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图所示:①250℃脱氮率较好的催化剂是
②催化剂在Cat-2条件下,450℃后,脱氮率随温度升高而下降的原因是
(4)用H2也可还原NO气体,其反应为2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-752kJ/mol。
为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响,分别在不同温度下,向三个体积均为aL的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应,实验结果如图:①反应温度T1、T2、T3从低到高的关系为
②T1温度下,充入H2、NO分别为3mol、3mol,容器内的压强为wPa,反应进行到6min时达平衡,0~6min内N2的平均反应速率为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐1】Ⅰ.“十四五”规划明确了“碳达峰、碳中和”工作的定位。某科研机构想利用CO2和H2合成燃料。已知:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) ΔH2
③C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH3
④2CO(g) C(s)+CO2(g) ΔH4
(1)试写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式为_______ 。
Ⅱ.CO2可用来生产燃料甲醇。CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2= - 49kJ·mol-1,在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和2molH2,一定条件下发生上述反应,测得的浓度随时间的变化如表所示:
(2)H2的平衡转化率=_______ 。该条件下上述反应的平衡常数K=_______ 。
(3)下列措施中能使平衡体系中增大且不减慢化学反应速率的是_______。
(4)当反应达到平衡时,H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2,则c1_______ c2(填“>”、“<”或“=”)。
(5)要提高CO2的转化率,可以采取的措施是_______(填序号)。
(6)T℃时,向恒容密闭容器中充入CO2和H2,发生反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H。在使用不同催化剂时,相同时间内测得CO2的转化率随温度的变化如下图所示。
则催化效果最佳的是催化剂_______ (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。如果a点已经达到平衡状态,则b点的v正_______ v逆(填“>”、“<”或“=”),c点转化率比a点低的原因是_______ 。
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) ΔH2
③C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH3
④2CO(g) C(s)+CO2(g) ΔH4
(1)试写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式为
Ⅱ.CO2可用来生产燃料甲醇。CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2= - 49kJ·mol-1,在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和2molH2,一定条件下发生上述反应,测得的浓度随时间的变化如表所示:
时间/min | 0 | 3 | 5 | 10 | 15 |
浓度/mol/L | 0 | 0.3 | 0.45 | 0.5 | 0.5 |
(3)下列措施中能使平衡体系中增大且不减慢化学反应速率的是_______。
A.升高温度 | B.充入He(g),使体系压强增大 |
C.再充入1molH2 | D.将H2O(g)从体系中分离出去 |
(5)要提高CO2的转化率,可以采取的措施是_______(填序号)。
A.加入催化剂 | B.增大CO2的浓度 | C.通入惰性气体 | D.通入H2 |
则催化效果最佳的是催化剂
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(0.4)
解题方法
【推荐2】硫和氮的相关化合物在化工生产中占有重要地位。
(1)与之间存在反应。将一定量的放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[]随温度的变化如图所示。
①由图推测上述反应的_______ 0(填“>”或“<”)。
②a点对应的温度下,已知的起始压强为90kPa,平衡后总压强为_______ ,该温度下反应的平衡常数_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)化工废水中常常含有以二甲胺()为代表的含氮有机物,可以通过电解法将二甲胺转化为无毒无害的气体排放,装置如图所示。反应原理是:
①在阳极转化为;
②在碱性溶液中歧化为;
③将二甲胺氧化为,和。
①电解池中最好应选择_______ (填“阴”“阳”)离子交换膜。
②当阴极区收集到6.72L (标况下)时,阳极区收集到的体积(标况下)是_______ L。
(3)“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2
①将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的pH不断_______ (填“减小”“不变”或“增大)。当溶液pH约为6时,吸收SO2的能力显著下降,应更换吸收剂,此时溶液中c(SO)=0.2mol/L,则溶液中c(HSO)=_______ mol/L。
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图:
b点时溶液pH=7,则n(NH)∶n(HSO)=_______ 。
(1)与之间存在反应。将一定量的放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[]随温度的变化如图所示。
①由图推测上述反应的
②a点对应的温度下,已知的起始压强为90kPa,平衡后总压强为
(2)化工废水中常常含有以二甲胺()为代表的含氮有机物,可以通过电解法将二甲胺转化为无毒无害的气体排放,装置如图所示。反应原理是:
①在阳极转化为;
②在碱性溶液中歧化为;
③将二甲胺氧化为,和。
①电解池中最好应选择
②当阴极区收集到6.72L (标况下)时,阳极区收集到的体积(标况下)是
(3)“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2
①将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的pH不断
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图:
b点时溶液pH=7,则n(NH)∶n(HSO)=
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(0.4)
解题方法
【推荐3】工业废气中CO分离后可以再利用,一定条件下用CO和H2合成CH3OH的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0。在2L恒容密闭容器中充入1 mol CO和2molH2,在催化剂作用下充分反应。当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的平衡体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
回答下列问题:
(1)X轴上a点的数值比b点____________ (填“大”或“小”)。图中Y轴表示___________________ ,理由是____________________________________________________________________ 。
(2)温度为300 °C时,该反应的化学平衡常数K=________________ 。向平衡混合物中再加入0.1 mol CO和0.1 mol CH3OH(g),平衡__________________ (选填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”)移动。
(3)此反应使用铁镁催化剂的实际工业流程中,测得的与CO的平衡转化率的关系如图1,一般采用400 °C左右、、=3~5,采用此条件的原因可能是_________________________________________
(4)二氧化碳和甲醇电解制备碳酸二甲酯反应中,会生成一氧化碳和甲醇阴离子中间体,原理如图2,此反应过程在_________________ 极发生。新研制的M(0)加入后能改变反应速率,其作用是__________________________________________________________________________ 。
回答下列问题:
(1)X轴上a点的数值比b点
(2)温度为300 °C时,该反应的化学平衡常数K=
(3)此反应使用铁镁催化剂的实际工业流程中,测得的与CO的平衡转化率的关系如图1,一般采用400 °C左右、、=3~5,采用此条件的原因可能是
(4)二氧化碳和甲醇电解制备碳酸二甲酯反应中,会生成一氧化碳和甲醇阴离子中间体,原理如图2,此反应过程在
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