减少CO2排放并实现CO2的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下两种常见的CO2利用方法,回答下列问题:
(I)在钌配合物催化作用下采用“CO2催化加氢制甲酸”方法将CO2资源化利用。
反应为:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) ΔH
(1)已知:298K时,部分物质的相对能量如表所示,ΔH =_______ kJ·mol-1,该反应在_____ (填“高温”、“低温”或者“任意温度” )易自发进行。
(II)以氧化铟(In2O3)作催化剂,采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下:
i.催化剂活化:In2O3 (无活性)In2O3-x (有活性)
ii.CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
反应①:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应②:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(2)某温度下,在恒容密闭反应器发生以上反应,下列能说明反应①达到平衡状态的是___ (填标号)。
(3)增大CO2和H2混合气体的流速,可减少产物中H2O(g)的积累,从而减少催化剂的失活,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:__________ 。
(4)ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随×103 (T代表温度)的变化如图所示
请在上述图中画出反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的 lnK 随×103变化的曲线_______ 。
(5)在恒温密闭容器中,维持压强和投料比不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器, CO2的转化率[α(CO2)%]和甲醇的选择性[x(CH3OH)%= ×100%]随着温度变化关系如图所示。
若233~251°C时催化剂的活性受温度影响不大,分析温度高于235°C时图中曲线下降的原因________ 。
(6)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,同时发生反应①和反应②,初始压强为p0,在300°C发生反应,反应达到平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小20%,则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=________ (保留两位有效数字)。
(I)在钌配合物催化作用下采用“CO2催化加氢制甲酸”方法将CO2资源化利用。
反应为:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) ΔH
(1)已知:298K时,部分物质的相对能量如表所示,ΔH =
物质 | CO2(g) | H2(g) | H2O(g) | CO(g) | HCOOH(g) |
相对能量/kJ ·mol-1) | -393 | 0 | -242 | -110 | -423.9 |
(II)以氧化铟(In2O3)作催化剂,采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下:
i.催化剂活化:In2O3 (无活性)In2O3-x (有活性)
ii.CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
反应①:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应②:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(2)某温度下,在恒容密闭反应器发生以上反应,下列能说明反应①达到平衡状态的是___ (填标号)。
A.v正(H2):v逆(CH3OH)=3:1 |
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变 |
C.混合气体的密度保持不变 |
D.CH3OH(g)的分压保持不变 |
(4)ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随×103 (T代表温度)的变化如图所示
请在上述图中画出反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的 lnK 随×103变化的曲线
(5)在恒温密闭容器中,维持压强和投料比不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器, CO2的转化率[α(CO2)%]和甲醇的选择性[x(CH3OH)%= ×100%]随着温度变化关系如图所示。
若233~251°C时催化剂的活性受温度影响不大,分析温度高于235°C时图中曲线下降的原因
(6)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,同时发生反应①和反应②,初始压强为p0,在300°C发生反应,反应达到平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小20%,则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=
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更新时间:2023-05-14 23:22:51
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【推荐1】I.CO2的循环利用是“碳达峰、碳中和”主要措施。
(1)据VSEPR理论可知CO2中心原子价层电子对数为_______
(2)CO2与环氧丙烷 ( )一定条件下反应生成可降解塑料( ),写出反应的化学方程式_______
II.工业上用Cu-ZnO作催化剂通过反应①来生产甲醇,同时也会有副反应②发生。
① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(3)已知298K时,相关物质的能量如图所示,则ΔH1=_______ kJ/mol,(保留三位有效数字),反应①低温_______ 自发进行(填“能”、“不能”)。
(4)在恒温恒容的容器中,充入0.5mol CO2(g)和1.0mol H2(g),起始压强为p kPa,一段时间后达到平衡测得容器中生成0.3mol H2O(g),压强为p kPa,反应②的平衡常数Kp=_______ (列出计算式即可)。(分压=物质的量分数×总压,用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数即为Kp)。
(5)下列说法中不正确的是_______
III.催化加氢合成乙烯是CO2综合利用研究的热点领域,其反应为:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
(6)理论计算表明,原料初始组成,在体系压强为0.1MPa条件下反应,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x与温度T的变化关系如图所示,则图中表示C2H4变化的曲线是_______ ,该反应△H _______ 0(填“>”、“<”或“=”)
(1)据VSEPR理论可知CO2中心原子价层电子对数为
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① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(3)已知298K时,相关物质的能量如图所示,则ΔH1=
(4)在恒温恒容的容器中,充入0.5mol CO2(g)和1.0mol H2(g),起始压强为p kPa,一段时间后达到平衡测得容器中生成0.3mol H2O(g),压强为p kPa,反应②的平衡常数Kp=
(5)下列说法中不正确的是_______
A.向容器中充入He,使体系压强增大,可增大反应速率 |
B.向容器中再充入H2可提高CO2转化率 |
C.当时,说明反应达到了平衡状态 |
D.选择合适的催化剂,不但可以加快反应速率,还可提高甲醇的平衡产率 |
III.催化加氢合成乙烯是CO2综合利用研究的热点领域,其反应为:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
(6)理论计算表明,原料初始组成,在体系压强为0.1MPa条件下反应,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x与温度T的变化关系如图所示,则图中表示C2H4变化的曲线是
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【推荐2】探究硫及其化合物的转化,有现实意义。
相关反应:I 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH1
II 2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g) ΔH 2
III NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g) ΔH3
(1)一定温度下,压强恒定的密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),下列说法正确的是______
A.ΔH1<0,反应I在较低温能自发进行
B.反应混合气组分中SO2和SO3分压比不变,可作为达到化学平衡状态的判据
C.若向反应体系中充入一定量NO2气体,有利于提高SO3的平衡产率
D.增大O2分压可提高SO2的平衡转化率
(2)精制炉气各组分的体积分数SO27%、O211%、N282%,选择五氧化二钒(V2O5)作催化剂合成SO3,SO2的平衡转化率与反应温度和压强的关系如图。
①实际生产选择图中A点的反应条件,不选择B、C点理由分别是______ 。
②计算,D点SO3的分压是______ Mpa(结果保留两位有效数字)
(3)已知:标准生成焓:在298K,100kPa条件下,由最稳定的单质生成单位物质的量的纯物质的热效应。反应ΔH=生成物的标准生成焓总和-反应物的标准生成焓总和。
反应III NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g) ΔH3=_______ kJ/mol
(4)煤炭燃烧采用钙基固硫技术可减少SO2排放,但煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:
反应I CaSO4(s)+CO(g) ⇌CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4kJ∙mol-1
反应II CaSO4(s)+4CO(g) ⇌CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2=-175.6kJ∙mol-1
某温度下,若反应I的速率远大于反应II,反应I、II的反应物的初始能量相等,请在图中画出反应II的过程能量变化示意图:_______ 。
相关反应:I 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH1
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(1)一定温度下,压强恒定的密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),下列说法正确的是
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B.反应混合气组分中SO2和SO3分压比不变,可作为达到化学平衡状态的判据
C.若向反应体系中充入一定量NO2气体,有利于提高SO3的平衡产率
D.增大O2分压可提高SO2的平衡转化率
(2)精制炉气各组分的体积分数SO27%、O211%、N282%,选择五氧化二钒(V2O5)作催化剂合成SO3,SO2的平衡转化率与反应温度和压强的关系如图。
①实际生产选择图中A点的反应条件,不选择B、C点理由分别是
②计算,D点SO3的分压是
(3)已知:标准生成焓:在298K,100kPa条件下,由最稳定的单质生成单位物质的量的纯物质的热效应。反应ΔH=生成物的标准生成焓总和-反应物的标准生成焓总和。
物质 | 标准生成焓ΔfHθmkI/mol | 物质 | 标准生成焓ΔfHθmkI/mol |
O2(g) | 0 | SO2(g) | -296.9 |
N2(g) | 0 | SO3(g) | -395.2 |
S(斜方硫,s) | 0 | NO(g) | 89.9 |
NO2(g) | 33.9 |
反应III NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g) ΔH3=
(4)煤炭燃烧采用钙基固硫技术可减少SO2排放,但煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:
反应I CaSO4(s)+CO(g) ⇌CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4kJ∙mol-1
反应II CaSO4(s)+4CO(g) ⇌CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2=-175.6kJ∙mol-1
某温度下,若反应I的速率远大于反应II,反应I、II的反应物的初始能量相等,请在图中画出反应II的过程能量变化示意图:
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解题方法
【推荐3】掺杂硒的纳米氧化亚铜催化剂可用于工业上合成甲醇,其反应为
。回答下列问题:
(1)已知
部分化学键的键能如表所示。
则___________ 。
(2)若按投料,将H与CO充入V L恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。
已知:,,其中、为速率常数,只与温度有关。
①压强、、由小到大的顺序是___________ 。
②、压强为时,若向该容器中充入和3mol CO发生反应,5min后反应达到平衡(M点),则0~5min内,___________ ,N点时的___________ 。
③X、Y、M、N四点对应的平衡常数从大到小的顺序是___________ 。
(3)若向起始温度为325℃的10L恒容密闭容器中充入2mol CO和,发生反应,体系总压强(p)与时间(t)的关系如图2中曲线Ⅰ所示,曲线Ⅱ为只改变某一条件的变化曲线。平衡时温度与起始温度相同。
①曲线Ⅱ所对应的改变的条件可能为___________ 。
②体系总压强先增大后减小的原因为___________ 。
③该条件下的平衡转化率为___________ %(结果保留三位有效数字)。
。回答下列问题:
(1)已知
部分化学键的键能如表所示。
化学键 | |||||
436 | 351 | 1076 | 463 | x |
(2)若按投料,将H与CO充入V L恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。
已知:,,其中、为速率常数,只与温度有关。
①压强、、由小到大的顺序是
②、压强为时,若向该容器中充入和3mol CO发生反应,5min后反应达到平衡(M点),则0~5min内,
③X、Y、M、N四点对应的平衡常数从大到小的顺序是
(3)若向起始温度为325℃的10L恒容密闭容器中充入2mol CO和,发生反应,体系总压强(p)与时间(t)的关系如图2中曲线Ⅰ所示,曲线Ⅱ为只改变某一条件的变化曲线。平衡时温度与起始温度相同。
①曲线Ⅱ所对应的改变的条件可能为
②体系总压强先增大后减小的原因为
③该条件下的平衡转化率为
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【推荐1】能源的合理开发和利用,低碳减排是人类正在努力解决的大问题。2023年2月21日,中国气候变化事务特使解振华获得首届可持续发展特别贡献奖,以表彰他在全球生态保护中做出的贡献。回答下列问题:
(1)在298K、100kPa时,已知:C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H1=- 394.0 kJ/mol;H2(g)+O2(g)=H2O(1) △H2=-286.0 kJ/mol;2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2598.0 kJ/mol。298K时,写出C(s,石墨)和H2(g)反应生成C2H2(g)的热化学方程式___________ 。
(2)向密闭容器中充入CH4(g)和NO(g),发生反应:CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H<0。当=1时,NO的平衡转化率~;当T2时,NO平衡转化率~的关系分别如下图:
①保持温度为T1,能表示此反应已经达到平衡的是_______ (填字母)。
A.容器的体积保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.不再变化
②表示T2时,NO平衡转化率~的关系是图中的_______ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)线。
③当=1,温度为T3时,保持总压为100 kPa,CH4的平衡分压为_______ kPa。
已知:该反应的标准平衡常数,则该温度下=_______ (分压=总压×物质的量分数)。
(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。已智B的电解装置使用了阳离子交换膜。
B中的总反应离子方程式为_______ ,从B装置进入A装置的物质是___________ ,D装置中C2H4被___________ (填“氧化”或“还原”)。
(1)在298K、100kPa时,已知:C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H1=- 394.0 kJ/mol;H2(g)+O2(g)=H2O(1) △H2=-286.0 kJ/mol;2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2598.0 kJ/mol。298K时,写出C(s,石墨)和H2(g)反应生成C2H2(g)的热化学方程式
(2)向密闭容器中充入CH4(g)和NO(g),发生反应:CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H<0。当=1时,NO的平衡转化率~;当T2时,NO平衡转化率~的关系分别如下图:
①保持温度为T1,能表示此反应已经达到平衡的是
A.容器的体积保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.不再变化
②表示T2时,NO平衡转化率~的关系是图中的
③当=1,温度为T3时,保持总压为100 kPa,CH4的平衡分压为
已知:该反应的标准平衡常数,则该温度下=
(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。已智B的电解装置使用了阳离子交换膜。
B中的总反应离子方程式为
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【推荐2】第19届亚洲运动会使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料,利用焦炉气中的与从工业尾气中捕集的合成甲醇,实现循环内零碳排放。根据所学知识回答下列问题:
(1)通过使用不同的新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成甲醇的反应为:
已知:①的燃烧热为的燃烧热为;
② 。
则_____ 。
(2)一定条件下,的反应历程如图所示。稳定性:过渡态1_____ (填“强于”或“弱于”)过渡态2.(3)在一体积为的恒温恒容密闭容器中,充入和,发生反应:。时测得和的体积分数之比为且比值不再随时间变化。
①反应从开始到平衡,_____ 。
②该温度下的平衡常数_____ (保留三位有效数字)。
③若上述反应过程中不断升高反应温度,下列图像正确的是_____ (填标号)。(4)在上述催化条件下,主要的副反应为。实际工业生产中,需要在、压强恒为的反应金中进行上述反应。为确保反应的连续性,需向反应金中以进气流量持续通入原料,同时控制出气流量。
①需控制出气流量小于进气流量的原因为_____ 。
②已知出气流量为,单位时间的转化率为,则流出气体中的百分含量为_____ (结果保留2位有效数字)。
(1)通过使用不同的新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成甲醇的反应为:
已知:①的燃烧热为的燃烧热为;
② 。
则
(2)一定条件下,的反应历程如图所示。稳定性:过渡态1
①反应从开始到平衡,
②该温度下的平衡常数
③若上述反应过程中不断升高反应温度,下列图像正确的是
①需控制出气流量小于进气流量的原因为
②已知出气流量为,单位时间的转化率为,则流出气体中的百分含量为
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解题方法
【推荐3】甲酸钠是一种重要的化工原料。在0.5L真空密闭耐压容器中,将预先用95%乙醇水溶液配制的0.2LNaOH溶液加到容器,加热并搅拌,达到60℃恒温时,通入CO到一定压力,开始反应后记录容器压力随时间变化,直到压力不再变化,冷却,泄压,取出反应物,抽滤、烘干并称量。其反应如下:
Ⅰ:CO(g)+H2O(g)HCOOH(aq) ΔH1 K1
Ⅱ:HCOOH(aq)+NaOH(aq)HCOONa(s)+H2O(l) ΔH2 K2
Ⅲ:CO(g)+NaOH(aq)HCOONa(s) ΔH K
请回答:
(1)K=___ (用K1、K2表示),ΔH=___ (用ΔH1、ΔH2表示)。
(2)若需加快反应Ⅲ的速率,下列措施可行的是___ 。
A.增大CO的初始压力 B.适当升高温度
C.减少乙醇浓度 D.降低搅拌转速
(3)CO的压力转化率可以反映羰基化进程。CO的压力转化率可以表示为:x(CO)=1-×100%,P0为CO初始压力,P1为CO某时刻分压。HCOONa收率可表示为:Y(HCOONa)=×100%,n0(NaOH)表示投料NaOH的物质的量,n(HCOONa)表示生成HCOONa的物质的量。投料比r=。
保持60℃恒温,以投料比r=0.7时,CO初始压力分别为0.5Mpa、1.5Mpa和2.0Mpa,测得x(CO)与t的关系如图所示。
①表示1.5Mpa的曲线为___ (用A、B、C表示)。
②若1.5Mpa时,Y(HCOONa)=87%,则NaOH的转化率为___ 。
③当CO初始压力为1.5Mpa,保持60℃恒温,不计HCOONa在乙醇中溶解。画出Y(HCOONa)与r示意图___ 。
Ⅰ:CO(g)+H2O(g)HCOOH(aq) ΔH1 K1
Ⅱ:HCOOH(aq)+NaOH(aq)HCOONa(s)+H2O(l) ΔH2 K2
Ⅲ:CO(g)+NaOH(aq)HCOONa(s) ΔH K
请回答:
(1)K=
(2)若需加快反应Ⅲ的速率,下列措施可行的是
A.增大CO的初始压力 B.适当升高温度
C.减少乙醇浓度 D.降低搅拌转速
(3)CO的压力转化率可以反映羰基化进程。CO的压力转化率可以表示为:x(CO)=1-×100%,P0为CO初始压力,P1为CO某时刻分压。HCOONa收率可表示为:Y(HCOONa)=×100%,n0(NaOH)表示投料NaOH的物质的量,n(HCOONa)表示生成HCOONa的物质的量。投料比r=。
保持60℃恒温,以投料比r=0.7时,CO初始压力分别为0.5Mpa、1.5Mpa和2.0Mpa,测得x(CO)与t的关系如图所示。
①表示1.5Mpa的曲线为
②若1.5Mpa时,Y(HCOONa)=87%,则NaOH的转化率为
③当CO初始压力为1.5Mpa,保持60℃恒温,不计HCOONa在乙醇中溶解。画出Y(HCOONa)与r示意图
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【推荐1】化学平衡及其移动是中学化学的重点知识,请回答下列问题:
I.在密闭容器中的可逆反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应)达到平衡后:
(1)扩大容器体积,平衡___________ (向左、向右、不)移动,反应混合物的颜色___________ (变深、变浅、不变)。
(2)加入催化剂,NO的物质的量___________ (增大、减小、不变),原因是___________ 。
II.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0.该反应在起始温度和体积均相同(T℃、1L)的两个密闭容器中分别进行,反应物起始物质的量见下表:
(1)达到平衡时,反应a,b对比:CO2的体积分数φ(a)___________ φ(b)(填“>”、“<”或“=”))。
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.v正(CO2)=3v逆(H2) B.混合气体的平均摩尔质量不再改变
C.c(CH3OH)=c(H2O) D.容器内压强不再改变
III.(1)在体积为5 L的恒容密闭容器中充入1.0 mol SO2和足量的炭粉,发生反应C(s)+SO2(g) S(g)+CO2(g)。测得不同温度下,达到化学平衡时生成S的物质的量与温度的关系如图所示。
850℃时,反应经过11min到达A点,测得容器内总压强为P0,则A点的化学平衡常数Kp=___________ (用平衡分压代替平衡浓度,平衡分压=总压×物质的量分数)。A点时,保持其他条件不变,再向容器中充入1.0mol SO2和1.0 mol CO2,则平衡向___________ (填“正反应方向”或“逆反应方向”)移动。
(2)一定温度和压强下,把4体积的SO2和2体积的O2充入一密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0.反应达到平衡后,测得混合气体的体积为5体积。若保持上述反应温度和压强不变,设a、b、c分别表示加入的SO2、O2和SO3的体积数,如果反应达到平衡后混合气体中各物质的量仍与上述平衡时完全相同。若起始时向逆反应方向进行,则c的取值范围是___________ 。
I.在密闭容器中的可逆反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应)达到平衡后:
(1)扩大容器体积,平衡
(2)加入催化剂,NO的物质的量
II.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0.该反应在起始温度和体积均相同(T℃、1L)的两个密闭容器中分别进行,反应物起始物质的量见下表:
CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应a(恒温恒容) | 1 | 3 | 0 | 0 |
反应b(绝热恒容) | 0 | 0 | 1 | 1 |
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是
A.v正(CO2)=3v逆(H2) B.混合气体的平均摩尔质量不再改变
C.c(CH3OH)=c(H2O) D.容器内压强不再改变
III.(1)在体积为5 L的恒容密闭容器中充入1.0 mol SO2和足量的炭粉,发生反应C(s)+SO2(g) S(g)+CO2(g)。测得不同温度下,达到化学平衡时生成S的物质的量与温度的关系如图所示。
850℃时,反应经过11min到达A点,测得容器内总压强为P0,则A点的化学平衡常数Kp=
(2)一定温度和压强下,把4体积的SO2和2体积的O2充入一密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0.反应达到平衡后,测得混合气体的体积为5体积。若保持上述反应温度和压强不变,设a、b、c分别表示加入的SO2、O2和SO3的体积数,如果反应达到平衡后混合气体中各物质的量仍与上述平衡时完全相同。若起始时向逆反应方向进行,则c的取值范围是
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解题方法
【推荐2】在2L密闭容器内,800℃时反应:体系中,n(NO)随时间的变化如表:
(1)已知:K300℃>K350℃,则该反应是___________ 热反应。
(2)下图中表示的变化的曲线是___________ 。
用表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________ 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是___________ 。
a. b.容器内压强保持不变
c. d.容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是___________ 。
a.及时分离除气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
(5)已知某化学反应的平衡常数表达式为,在不同的温度下该反应的平衡常数值见下表,下列有关叙述错误的是___________ 。
a.该反应的化学方程式是:
b.该反应的正反应是放热反应
c.如果在一定体积的密闭容器中加入CO和各,再把温度升高到,此时测得为时,这时可逆反应处于平衡状态。
d.若平衡浓度关系符合,可判断此时温度是
(6)某恒温密闭容器中,可逆反应,达到平衡。缩小容器体积,重新达到平衡时,C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是___________
a.产物B的状态只能为固态或液态
b.容器中气体的摩尔质量不再改变,说明反应已达平衡状态
c.保持体积不变,向平衡体系中加入B,平衡可能向逆反应方向移动
d.若开始时向容器中加入1molB和1molC,达到平衡时放出热量
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.020 | 0.01 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
(1)已知:K300℃>K350℃,则该反应是
(2)下图中表示的变化的曲线是
用表示从0~2s内该反应的平均速率v=
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是
a. b.容器内压强保持不变
c. d.容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是
a.及时分离除气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
(5)已知某化学反应的平衡常数表达式为,在不同的温度下该反应的平衡常数值见下表,下列有关叙述错误的是
t℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 1.67 | 1.11 | 1.00 | 0.60 | 0.38 |
a.该反应的化学方程式是:
b.该反应的正反应是放热反应
c.如果在一定体积的密闭容器中加入CO和各,再把温度升高到,此时测得为时,这时可逆反应处于平衡状态。
d.若平衡浓度关系符合,可判断此时温度是
(6)某恒温密闭容器中,可逆反应,达到平衡。缩小容器体积,重新达到平衡时,C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是
a.产物B的状态只能为固态或液态
b.容器中气体的摩尔质量不再改变,说明反应已达平衡状态
c.保持体积不变,向平衡体系中加入B,平衡可能向逆反应方向移动
d.若开始时向容器中加入1molB和1molC,达到平衡时放出热量
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:
(1)大量的碘富集在海藻中,向碘水中滴加淀粉溶液,可观察到溶液_______ 。
(2)加热升温过程中剩余固体的质量分数随温度变化的关系如图所示:
根据上述实验结果,可知_______ ;540℃时,剩余固体的化学式为_______ 。
(3)已知下列热化学方程式:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
则反应Ⅲ:_______ 。
(4)若在恒温恒容的密闭体系中进行上述反应Ⅲ,下列能说明反应Ⅲ达到平衡状态的是_______(填字母)。
(5)某温度下,向装有足量的2L恒容密闭容器中充入,此时压强为,发生反应Ⅲ,若反应达到平衡后固体质量减小32.0g。计算该温度下反应的平衡常数_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,)。
(6)时,向装有足量的2L恒容密闭容器中充入发生反应Ⅲ,经5s反应达到平衡,消耗物质的量为。
①0~5s内_______ 。
②下图是的平衡转化率随的移出率关系图[的移出率],则图中_______ (填“>”、“<”或“=”),_______ 。
(1)大量的碘富集在海藻中,向碘水中滴加淀粉溶液,可观察到溶液
(2)加热升温过程中剩余固体的质量分数随温度变化的关系如图所示:
根据上述实验结果,可知
(3)已知下列热化学方程式:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
则反应Ⅲ:
(4)若在恒温恒容的密闭体系中进行上述反应Ⅲ,下列能说明反应Ⅲ达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.平衡常数K保持不变 | B.和的物质的量相等 |
C. | D.混合气体的平均摩尔质量不变 |
(6)时,向装有足量的2L恒容密闭容器中充入发生反应Ⅲ,经5s反应达到平衡,消耗物质的量为。
①0~5s内
②下图是的平衡转化率随的移出率关系图[的移出率],则图中
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【推荐1】二氧化碳和甲烷是两种温室效应气体,将二者进行转化,可得到具有高附加值的化学品或清洁燃料。
(1)和催化重整制取和
主反应:①
副反应:②
③
④
主反应的___________ ,该反应在___________ (填“较高温度”或“较低温度”)下可自发进行。
(2)和反应可制取乙烯,反应的化学方程式为。一定温度下,向某恒容密闭容器中充入和,体系的初始压强为,若平衡时的转化率为,不考虑副反应的发生,的平衡分压为___________ (用表示,下同),该反应的压强平衡常数___________ 。
(3)过光电化学转化可制得乙二醇,在某催化剂作用下该反应的机理如图所示。图中表示催化剂被光激发出电子之后产生的空穴。①下列说法错误的是___________ (填标号)。
A.该反应为自由基型反应
B.生成的反应为
C.该反应的副产物
D.该机理中存在极性键和非极性键的断裂和形成
②以乙二醇为燃料的燃料电池工作时,乙二醇在电池___________ (填“负极”或“正极”)发生反应,若以溶液为电解液,则该电极的反应式为___________ 。
(4)铜基催化剂电催化还原制乙醇的两种途径(分别以和作催化剂)的相对能量变化如图所示,标“”的为吸附在催化剂上的物质。分析可知,以___________ 作催化剂的催化效率更高。
(1)和催化重整制取和
主反应:①
副反应:②
③
④
主反应的
(2)和反应可制取乙烯,反应的化学方程式为。一定温度下,向某恒容密闭容器中充入和,体系的初始压强为,若平衡时的转化率为,不考虑副反应的发生,的平衡分压为
(3)过光电化学转化可制得乙二醇,在某催化剂作用下该反应的机理如图所示。图中表示催化剂被光激发出电子之后产生的空穴。①下列说法错误的是
A.该反应为自由基型反应
B.生成的反应为
C.该反应的副产物
D.该机理中存在极性键和非极性键的断裂和形成
②以乙二醇为燃料的燃料电池工作时,乙二醇在电池
(4)铜基催化剂电催化还原制乙醇的两种途径(分别以和作催化剂)的相对能量变化如图所示,标“”的为吸附在催化剂上的物质。分析可知,以
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】处理烟气中SO2常采用的方法有CO还原法和碱液吸收法。请回答下列问题:
I.水煤气还原法﹒
已知:i.
ii.
(1)写出CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)、H2(g)的热化学方程式:_______ 。若该反应在恒温、恒容体系中进行,达到平衡的标志为_______ (填选项字母)
A.单位时间内,生成nmolCO的同时生成nmolCO2
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.混合气体的总压强保持不变
D.H2O(g)与H2(g)的体积比保持不变
(2)一定压强下,发生反应,平衡时的转化率与投料比的比值[]、温度T的关系如图所示。比较平衡时,的转化率:N_______ M(填“>”“<”或“=”,下同),逆反应速率:N_______ P
(3)T℃,向10L恒容密闭容器中充入2molCO(g)、2molSO2(g)和2molH2(g),发生反应i和反应ii,5min达到平衡时,CO2(g)和H2O(g)的物质的量分别为1.6mol、1.8mol。
①该温度下,反应ii的平衡常数K=_______ 。
②其他条件不变,6min时缩小容器体积。_______ (填“增大”“减小”或“不变”)
II.碱液吸收法
步骤1:用足量氨水吸收SO2
步骤2:再加入熟石灰,发生反应:2+Ca2++2OH-+=CaSO3↓+2NH3·H2O
(4)已知:25℃时,Kb(NH3·H2O)=a;Ksp(CaSO3)=b,该温度下,步骤2中反应的平衡常数K=_______ (用含a、b的代数式表示)。
I.水煤气还原法﹒
已知:i.
ii.
(1)写出CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)、H2(g)的热化学方程式:
A.单位时间内,生成nmolCO的同时生成nmolCO2
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.混合气体的总压强保持不变
D.H2O(g)与H2(g)的体积比保持不变
(2)一定压强下,发生反应,平衡时的转化率与投料比的比值[]、温度T的关系如图所示。比较平衡时,的转化率:N
(3)T℃,向10L恒容密闭容器中充入2molCO(g)、2molSO2(g)和2molH2(g),发生反应i和反应ii,5min达到平衡时,CO2(g)和H2O(g)的物质的量分别为1.6mol、1.8mol。
①该温度下,反应ii的平衡常数K=
②其他条件不变,6min时缩小容器体积。
II.碱液吸收法
步骤1:用足量氨水吸收SO2
步骤2:再加入熟石灰,发生反应:2+Ca2++2OH-+=CaSO3↓+2NH3·H2O
(4)已知:25℃时,Kb(NH3·H2O)=a;Ksp(CaSO3)=b,该温度下,步骤2中反应的平衡常数K=
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐3】燃煤电厂排放的氮氧化物是造成酸雨、光化学污染等环境问题的主要成因之一。高温喷氨脱硝技术是建立在空气分级基础上的多种脱硝技术联用方法,在炉内主燃区形成的高温、缺氧环境下喷入氨气,从而还原烟气中的NO。反应原理:。回答下列问题:
(1)该反应能自发进行的条件是_______ (填选项字母)。
A.高温 B.低温 C.任意温度
(2)已知部分化学键的键能如下表所示:
通过计算得出a=_______ (保留三位有效数字)。
(3)反应相同的时间,反应温度对与NO反应的影响如图1所示,其中NSR为氨氮物质的量之比。
最佳的氨氮物质的量之比为_______ (填“0.5”或“1”)。当反应温度高于时,NO体积分数增大的原因是_______ (任写两条)。
(4)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,测得初始压强为,发生反应,平衡时和的物质的量分别为0.60mol和0.50mol。则该反应的化学平衡常数_______ (用分数表示。用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点,氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液,电池反应为。用该电池电解NO制备的工作原理如图2所示:
氨燃料电池在放电时,负极的电极反应式为_______ ;图2中阴极的电极反应式为_______ 。
(1)该反应能自发进行的条件是
A.高温 B.低温 C.任意温度
(2)已知部分化学键的键能如下表所示:
化学键 | N-H | N≡N | H-O | N≡O |
键能/ | 393 | 943 | 463 | a |
通过计算得出a=
(3)反应相同的时间,反应温度对与NO反应的影响如图1所示,其中NSR为氨氮物质的量之比。
最佳的氨氮物质的量之比为
(4)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,测得初始压强为,发生反应,平衡时和的物质的量分别为0.60mol和0.50mol。则该反应的化学平衡常数
(5)以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点,氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液,电池反应为。用该电池电解NO制备的工作原理如图2所示:
氨燃料电池在放电时,负极的电极反应式为
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