苯基硫醇()又叫苯硫酚,是一种医药中间体,工业制备原理如下:
主反应: (g)+H2S(g) (g)+HCl(g) ΔH=-16.8kJ ·mol-1
副反应: (g)+H2S(g) (g)+HCl(g)+S8(g) ΔH =-45.8 kJ ·mol-1
回答下列问题:
(1)一定温度下,相同时间内,苯基硫醇浓度增大的程度明显高于苯,其原因可能是主反应的活化能较___________ (填“大”或“小”)。
(2)T℃时,在容积为5L的恒容密闭容器中,充入物质的量均为2mol的氯苯和硫化氢,发生上述主反应和副反应,达到平衡时苯基硫醇的物质的量分数为25%,平衡时总压是初始总压的倍。
①平衡时苯的浓度为___________ mol·L-1。
②主反应Kp=___________ (列出算式)。
(3)恒容密闭容器中,在投料比 =1的条件下,测得苯基硫醇和苯的收率()在相同时间内随温度的变化如下图所示:
①温度小于590℃,苯基硫醇的收率随温度升高而增大的可能原因是___________ 。
②590℃时,副反应未达到平衡,理由是___________ 。
③645℃时,H2S中硫原子的物质的量是S8中硫原子的物质的量___________ 倍。
(4)反应 (g) (g) +S8(g)的ΔH =___________ kJ ·mol-1,恒温恒容条件下,该分解反应达到平衡时,增大反应物苯基硫醇的浓度,再次达到平衡后,苯基硫醇的转化率___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
主反应: (g)+H2S(g) (g)+HCl(g) ΔH=-16.8kJ ·mol-1
副反应: (g)+H2S(g) (g)+HCl(g)+S8(g) ΔH =-45.8 kJ ·mol-1
回答下列问题:
(1)一定温度下,相同时间内,苯基硫醇浓度增大的程度明显高于苯,其原因可能是主反应的活化能较
(2)T℃时,在容积为5L的恒容密闭容器中,充入物质的量均为2mol的氯苯和硫化氢,发生上述主反应和副反应,达到平衡时苯基硫醇的物质的量分数为25%,平衡时总压是初始总压的倍。
①平衡时苯的浓度为
②主反应Kp=
(3)恒容密闭容器中,在投料比 =1的条件下,测得苯基硫醇和苯的收率()在相同时间内随温度的变化如下图所示:
①温度小于590℃,苯基硫醇的收率随温度升高而增大的可能原因是
②590℃时,副反应未达到平衡,理由是
③645℃时,H2S中硫原子的物质的量是S8中硫原子的物质的量
(4)反应 (g) (g) +S8(g)的ΔH =
更新时间:2023-05-22 14:35:24
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【推荐1】“绿水青山就是金山银山”,近年来,绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。
(I)汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题:
(1)已知:
若某反应的平衡常数表达式为,则此反应的热化学方程式为_______ 。
(2)在一定条件下可发生分解:,一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_____ (填字母)。
a. 和的浓度比保持不变 b.容器中压强不再变化
c. d. 气体的密度保持不变
(Ⅱ)甲醇、乙醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,都是重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景,可以用多种方法合成。 CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)
(3)将和按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应生成,如图1表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下转化率随温度的变化关系。
①a、b两点化学反应速率分别用,表示,则_____ (填“大于”、“小于”或“等于”)
②列出a点对应的平衡常数表达式K=____________________ 。
(4)在1.0 L恒容密闭容器中投入1 mol 和2.75 mol 发生反应:CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g),实验测得不同温度及压强下,平衡时甲醇的物质的量变化如图2所示,下列说法正确的是________ 。
A.该反应的正反应为放热反应
B.压强大小关系为P1<P2<P3
C.M点对应的平衡常数K的值约为
D.在及512 K时,图中N点
(5)催化加氢合成乙醇的反应为:2CO2(g) + 6H2(g) C2H5OH(g) + 3H2O(g) ;m代表起始时的投料比,即。
① 图3中投料比相同,温度,则该反应的焓变_______ 0(填)。
② m=3时,恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图4所示,则曲线b代表的物质为_________ (填化学式)。
(6)以甲醇为主要原料,电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图5所示。离子交换膜a为______ (填“阳膜”、“阴膜”),阳极的电极反应式为_______________________________________
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(1)已知:
若某反应的平衡常数表达式为,则此反应的热化学方程式为
(2)在一定条件下可发生分解:,一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是
a. 和的浓度比保持不变 b.容器中压强不再变化
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①a、b两点化学反应速率分别用,表示,则
②列出a点对应的平衡常数表达式K=
(4)在1.0 L恒容密闭容器中投入1 mol 和2.75 mol 发生反应:CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g),实验测得不同温度及压强下,平衡时甲醇的物质的量变化如图2所示,下列说法正确的是
A.该反应的正反应为放热反应
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(5)催化加氢合成乙醇的反应为:2CO2(g) + 6H2(g) C2H5OH(g) + 3H2O(g) ;m代表起始时的投料比,即。
① 图3中投料比相同,温度,则该反应的焓变
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【推荐2】CS2为无色液体,是一种常见的溶剂,在化工生产中有重要作用,如制造人造丝、杀虫剂、促进剂等。
(1)天然气法合成CS2相关反应如下:
反应I.CH4(g)+2S2(g)=CS2(g)+2H2S(g) ΔH1
反应Ⅱ.S8(g)=4S2(g) ΔH2=+411.15kJ·mol-1
反应Ⅲ.2CH4(g)+S8(g)=2CS2(g)+4H2S(g) ΔH3=+201.73kJ·mol-1。
则ΔH1=___________ ;反应I的活化能Ea(正)___________ Ea(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)一定条件下,向一体积为1L的密闭容器中充入S8(g)、CH4发生反应I、Ⅱ,CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。
①工业上通常采用在600~650℃的条件下进行此反应,而不采用低于600℃的原因是___________ 。
②某温度下若S8完全分解成S2,在密闭容器中,以n(S2):n(CH4)=2:1开始反应,当CS2体积分数为10%时,CH4转化率为___________ 。
(3)利用工业废气H2S生产CS2的反应为CH4(g)+2H2S(g)⇌CS2(g)+4H2(g)。向某密闭容器充入1molCH4、2molH2S,维持体系压强为p0kPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数随温度T的变化如图。
①图中表示CH4的曲线是___________ (填“a”“b”“c”或“d”)。
②780℃时,该反应的Kp=___________ (列出表达式即可,用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
③维持m点温度不变,向容器中再通入CH4、H2S、CS2、H2各1mol,此时速率关系为v(正)___________ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(1)天然气法合成CS2相关反应如下:
反应I.CH4(g)+2S2(g)=CS2(g)+2H2S(g) ΔH1
反应Ⅱ.S8(g)=4S2(g) ΔH2=+411.15kJ·mol-1
反应Ⅲ.2CH4(g)+S8(g)=2CS2(g)+4H2S(g) ΔH3=+201.73kJ·mol-1。
则ΔH1=
(2)一定条件下,向一体积为1L的密闭容器中充入S8(g)、CH4发生反应I、Ⅱ,CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。
①工业上通常采用在600~650℃的条件下进行此反应,而不采用低于600℃的原因是
②某温度下若S8完全分解成S2,在密闭容器中,以n(S2):n(CH4)=2:1开始反应,当CS2体积分数为10%时,CH4转化率为
(3)利用工业废气H2S生产CS2的反应为CH4(g)+2H2S(g)⇌CS2(g)+4H2(g)。向某密闭容器充入1molCH4、2molH2S,维持体系压强为p0kPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数随温度T的变化如图。
①图中表示CH4的曲线是
②780℃时,该反应的Kp=
③维持m点温度不变,向容器中再通入CH4、H2S、CS2、H2各1mol,此时速率关系为v(正)
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【推荐3】3D打印对钛粉要求很高,熔盐电解精炼是制取钛粉的有效途径。精炼时一般采用按一定比例组成的NaCl-KCl熔盐,其中含有一定浓度的低价氯化钛(,x=2、3)。回答下列问题:
(1)精炼制海绵钛时,废旧钛网作电解池的___________ 极。
(2)的一种制备原理为 。一定温度下,恒容密闭容器中发生该反应至平衡后,继续通入一定量的,则的平衡转化率将______ (填“增大”“减小”或“不变”,下同),的浓度将___________ 。
(3)采用海绵钛(,固态)与制取低价钛离子(、)的电解质熔盐时,熔盐中存下如下4个反应:
i.
ii.
iii.
iv.∙∙∙∙∙∙
反应iv的离子方程式为___________ ;上述4个反应的平衡常数与温度的关系如图,由此可知___________ (填“>”“<”或“=”)。
(4)向下图装置中加入海绵钛,从石英管中缓慢加入,恒温条件下进行反应。
①平衡时,测得消耗海绵钛及的物质的量分别为bmol、cmol。熔盐中低价钛离子的平均价态为___________ 。
②反应iii以物质的量分数表示的平衡常数___________ 。
(1)精炼制海绵钛时,废旧钛网作电解池的
(2)的一种制备原理为 。一定温度下,恒容密闭容器中发生该反应至平衡后,继续通入一定量的,则的平衡转化率将
(3)采用海绵钛(,固态)与制取低价钛离子(、)的电解质熔盐时,熔盐中存下如下4个反应:
i.
ii.
iii.
iv.∙∙∙∙∙∙
反应iv的离子方程式为
(4)向下图装置中加入海绵钛,从石英管中缓慢加入,恒温条件下进行反应。
①平衡时,测得消耗海绵钛及的物质的量分别为bmol、cmol。熔盐中低价钛离子的平均价态为
②反应iii以物质的量分数表示的平衡常数
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解答题-实验探究题
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(0.15)
【推荐1】依据有关信息解答下列化学实验问题:
(Ⅰ)醛类是重要的工业原料,可以跟亚硫酸氢钠饱和溶液发生加成反应,生成是α﹣羟基磺酸钠(易溶于水,不溶于饱和亚硫酸氢钠溶液)R﹣CHO+NaHSO3R﹣CH(OH)﹣SO3Na
(1)若使CH3CH(OH)﹣SO3Na全部变成乙醛,可采用的试剂是__________ 或__________ ;分离乙醛的操作方法____ .
(Ⅱ)实验室利用苯甲醛(安息香醛)制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理:
已知部分物质的性质:
苯甲醇:稍溶于水,易溶于有机溶剂;苯甲醛:微溶于水,易溶于有机溶剂;苯甲酸:溶解度为0.34g(25℃),易溶于有机溶剂.
主要过程如图所示:
回答下列问题:
(2)操作Ⅰ的名称是___________ ,乙醚溶液中所溶解的主要成分是__________ ;
(3)操作Ⅲ的名称是________ ,产品乙是_______________ .
(4)按上述操作所得的产品甲中常含有一定量的有机杂质___________ (填写杂质的名称);限用下列试剂:酸性KMnO4、稀NaOH溶液、稀H2SO4、饱和NaHSO3溶液.写出检验产品甲中含有该杂质的过程:____________________________________________________________ .
(Ⅰ)醛类是重要的工业原料,可以跟亚硫酸氢钠饱和溶液发生加成反应,生成是α﹣羟基磺酸钠(易溶于水,不溶于饱和亚硫酸氢钠溶液)R﹣CHO+NaHSO3R﹣CH(OH)﹣SO3Na
(1)若使CH3CH(OH)﹣SO3Na全部变成乙醛,可采用的试剂是
(Ⅱ)实验室利用苯甲醛(安息香醛)制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理:
已知部分物质的性质:
苯甲醇:稍溶于水,易溶于有机溶剂;苯甲醛:微溶于水,易溶于有机溶剂;苯甲酸:溶解度为0.34g(25℃),易溶于有机溶剂.
主要过程如图所示:
回答下列问题:
(2)操作Ⅰ的名称是
(3)操作Ⅲ的名称是
(4)按上述操作所得的产品甲中常含有一定量的有机杂质
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解答题-原理综合题
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(0.15)
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解题方法
【推荐2】含氨污染物的有效去除和含碳资源的充分利用是重要研究课题。回答下列问题:
(1)利用工业尾气与反应制备新型硝化剂,过程中涉及以下反应:
I.
II.
III.
平衡常数K与温度T的函数关系为,,,其中x、y、z为常数,则反应I的活化能(正)______ (逆)(填“>”或“<”),的数值范围是______ 。(填标号)
A. B.~0 C.0~2 D.>2
(2)与重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系有以下反应:
I.
II.
III. (只在高温下自发进行)
①在一定压强和催化剂的条件下,将等物质的量的和通入重整反应器中,平衡时,、的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是______ (填标号)。温度高于1300K后,曲线d超过曲线c的可能原因为__________________ 。
②在p MPa时,将和按物质的量之比为1∶1充入密闭容器中,分别在无催化剂和催化下反应相同时间,所得的转化率与温度的关系如图所示。a点转化率相等的原因是___________ 。
③设为相对压力平衡常数,用相对分压代替浓度即可得相对压力平衡常数的表达式[气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以标准压强]。某温度下反应Ⅲ的,向恒容密闭容器中按充入原料气,初始总压为150kPa,发生反应I、II、Ⅲ,体系达到平衡时的分压为b kPa,则的平衡转化率为______ 。(用含b的代数式表示)
(1)利用工业尾气与反应制备新型硝化剂,过程中涉及以下反应:
I.
II.
III.
平衡常数K与温度T的函数关系为,,,其中x、y、z为常数,则反应I的活化能(正)
A. B.~0 C.0~2 D.>2
(2)与重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系有以下反应:
I.
II.
III. (只在高温下自发进行)
①在一定压强和催化剂的条件下,将等物质的量的和通入重整反应器中,平衡时,、的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是
②在p MPa时,将和按物质的量之比为1∶1充入密闭容器中,分别在无催化剂和催化下反应相同时间,所得的转化率与温度的关系如图所示。a点转化率相等的原因是
③设为相对压力平衡常数,用相对分压代替浓度即可得相对压力平衡常数的表达式[气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以标准压强]。某温度下反应Ⅲ的,向恒容密闭容器中按充入原料气,初始总压为150kPa,发生反应I、II、Ⅲ,体系达到平衡时的分压为b kPa,则的平衡转化率为
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解答题-原理综合题
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(0.15)
解题方法
【推荐3】1-丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料,可以利用正丁烷催化脱氢制备,催化脱氢又分为无氧催化脱氢和有氧催化脱氢。实际化工生产中需对反应条件(催化剂、温度等)进行探究,以获取最佳效益。
已知:I.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。
II.产物收率=生成某产物的原料量/投入的原料量×100%。
(1)利用正丁烷无氧催化脱氢制备1-丁烯反应原理如下:
CH3CH2CH2CH3H2C=CHCH2CH3+H2 ΔH
已知CH3 CH2CH2CH3、CH2 =CHCH2CH3、H2的燃烧热分别为2 878 kJ/mol、2 720 kJ/mol、286 kJ/mol,计算ΔH=___________ 。
(2)无氧催化脱氢用Pt系催化剂时,正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示。
①仅从1-丁烯选择性的角度考虑,应选择的催化剂为___________ (填催化剂序号,下同)。
②工业上,从1-丁烯单位时间收率的角度考虑,应选择的最佳催化剂为___________ 。
(3)其他条件相同,30 min时测得正丁烷转化率、1-丁烯收率随温度的变化关系如图所示。
温度高于590 ℃时1-丁烯收率降低的原因是_________________ 。
(4)有氧催化脱氢通常选择O2或CO2为氧化剂,VOx-MgO为催化剂,反应原理如下:
2CH3CH2CH2CH3+O2 2CH2 =CHCH2CH3 +2H2O i
CH3 CH2CH2CH3+CO2H2C=CHCH2CH3+H2O+CO ii
一定温度下,在体积为10 L的恒容密闭容器中,加入10 mol CH3CH2CH2CH3、7 mol O2、3 mol CO2进行反应i和ii.测得初始压强为20kPa,经过10h,反应达到平衡,此时压强变成25kPa,其中O2的体积分数为16%。回答下列问题:
①v(O2)=___________ kPa/h (用O2分压表示速率)。
②该温度下,反应ii的平衡常数Kp=___________ kPa。
③O2为氧化剂时,1-丁烯的选择性明显低于CO2为氧化剂时的选择性,分析可能原因:______________ 。
已知:I.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。
II.产物收率=生成某产物的原料量/投入的原料量×100%。
(1)利用正丁烷无氧催化脱氢制备1-丁烯反应原理如下:
CH3CH2CH2CH3H2C=CHCH2CH3+H2 ΔH
已知CH3 CH2CH2CH3、CH2 =CHCH2CH3、H2的燃烧热分别为2 878 kJ/mol、2 720 kJ/mol、286 kJ/mol,计算ΔH=
(2)无氧催化脱氢用Pt系催化剂时,正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示。
催化剂 | 单位时间转化率/% | 1-丁烯选择性/% |
催化剂1:PtSn/γ-Al2O3 | 23.0 | 92.0 |
催化剂2:PtSnSr0.2/γ-Al2O3 | 38.5 | 88.1 |
催化剂3:PtSn(0.3%)/MgAl2O4 | 27.0 | 98.9 |
②工业上,从1-丁烯单位时间收率的角度考虑,应选择的最佳催化剂为
(3)其他条件相同,30 min时测得正丁烷转化率、1-丁烯收率随温度的变化关系如图所示。
温度高于590 ℃时1-丁烯收率降低的原因是
(4)有氧催化脱氢通常选择O2或CO2为氧化剂,VOx-MgO为催化剂,反应原理如下:
2CH3CH2CH2CH3+O2 2CH2 =CHCH2CH3 +2H2O i
CH3 CH2CH2CH3+CO2H2C=CHCH2CH3+H2O+CO ii
一定温度下,在体积为10 L的恒容密闭容器中,加入10 mol CH3CH2CH2CH3、7 mol O2、3 mol CO2进行反应i和ii.测得初始压强为20kPa,经过10h,反应达到平衡,此时压强变成25kPa,其中O2的体积分数为16%。回答下列问题:
①v(O2)=
②该温度下,反应ii的平衡常数Kp=
③O2为氧化剂时,1-丁烯的选择性明显低于CO2为氧化剂时的选择性,分析可能原因:
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解答题-原理综合题
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(0.15)
【推荐1】CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,具有广阔的市场前景、经济效应和社会意义。该过程中涉及的反应如下。
主反应:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2= + 41.0 kJ/mol
回答下列问题:
(1)已知CH4、CO和H2的燃烧热ΔH分别为-890.3 kJ/mol、-283.0 kJ/mol和-285.8 kJ/mol,该催化重整主反应的ΔH1=_______ kJ/mol。有利于提高CO2平衡转化率的条件是_______ (填标号)。
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
(2)在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。
①甲烷的质量分数随温度变化的关系如图甲所示,曲线a对应的=_______ 。
②反应体系中,随温度变化的关系如图乙所示,随着进料比 的增加,的值_______ (填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是_______ 。
(3)在800℃、101 kPa时,按投料比=1.0加入刚性密闭容器中,达平衡时甲烷的转化率为90%,二氧化碳的转化率为95%,则副反应的平衡常数K=_______ (计算结果保留2位有效数字)。
(4)我国科学家设计了一种电解装置如图丙所示,能将二氧化碳转化成合成气CO和H2,同时获得甘油醛。则催化电极a为_______ 极,催化电极b产生CO的电极反应式为_______ 。
主反应:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2= + 41.0 kJ/mol
回答下列问题:
(1)已知CH4、CO和H2的燃烧热ΔH分别为-890.3 kJ/mol、-283.0 kJ/mol和-285.8 kJ/mol,该催化重整主反应的ΔH1=
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
(2)在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。
①甲烷的质量分数随温度变化的关系如图甲所示,曲线a对应的=
②反应体系中,随温度变化的关系如图乙所示,随着进料比 的增加,的值
(3)在800℃、101 kPa时,按投料比=1.0加入刚性密闭容器中,达平衡时甲烷的转化率为90%,二氧化碳的转化率为95%,则副反应的平衡常数K=
(4)我国科学家设计了一种电解装置如图丙所示,能将二氧化碳转化成合成气CO和H2,同时获得甘油醛。则催化电极a为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于容积为2L的密闭容器中(压强为mPa)发生反应:N2+3H22NH3△H<0。若保持温度不变,某兴趣小组同学测得反应过程中容器内压强随时间变化如图1示:8min内分钟NH3的平均生成速率为_____ mol•L-1•min-1。
(2)仍在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于一容积可变的密闭容器中。
①下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是_____ (填序号)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为l∶3∶2
b.3v正(N2)=v逆(H2)
c.3v正(H2)=2v逆(NH3)
d.混合气体的密度保持不变
e.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②该条件下达到平衡时NH3的体积分数与题(1)条件下NH3的体积分数相比_____ 。(填“变大”“变小”或“不变”)。
③达到平衡后,改变某一条件使反应速率发生了如图2所示的变化,改变的条件可能是_____ 。
a.升高温度,同时加压 b.降低温度,同时减压
c.保持温度、压强不变,增大反应物浓度 d.保持温度、压强不变,减小生成物浓度
(3)现代社会的一切都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随算能量变化。“长征八号”火箭已于2018年首飞,其液态燃料为偏二甲基肼(C2H8N2)。25℃、101kPa时,3g偏二甲基肼完全燃烧生成氮气,CO2和液态水时放热为100kJ。则偏二甲基肼燃烧热的热化学方程式为_____ 。
(4)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。氨气能将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
2NH3(g)+5NO2(g)=7NO(g)+3H2O(g) △H=-akJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-bkJ•mol-1
则NH3直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:_____ 。若标准状况下NO与NO2混合气体40.32L被足量氨水完全吸收,产生标准状况下氮气42.56L。该混合气体中NO与NO2的体积之比为_____ 。
(1)在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于容积为2L的密闭容器中(压强为mPa)发生反应:N2+3H22NH3△H<0。若保持温度不变,某兴趣小组同学测得反应过程中容器内压强随时间变化如图1示:8min内分钟NH3的平均生成速率为
(2)仍在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于一容积可变的密闭容器中。
①下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为l∶3∶2
b.3v正(N2)=v逆(H2)
c.3v正(H2)=2v逆(NH3)
d.混合气体的密度保持不变
e.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②该条件下达到平衡时NH3的体积分数与题(1)条件下NH3的体积分数相比
③达到平衡后,改变某一条件使反应速率发生了如图2所示的变化,改变的条件可能是
a.升高温度,同时加压 b.降低温度,同时减压
c.保持温度、压强不变,增大反应物浓度 d.保持温度、压强不变,减小生成物浓度
(3)现代社会的一切都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随算能量变化。“长征八号”火箭已于2018年首飞,其液态燃料为偏二甲基肼(C2H8N2)。25℃、101kPa时,3g偏二甲基肼完全燃烧生成氮气,CO2和液态水时放热为100kJ。则偏二甲基肼燃烧热的热化学方程式为
(4)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。氨气能将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
2NH3(g)+5NO2(g)=7NO(g)+3H2O(g) △H=-akJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-bkJ•mol-1
则NH3直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:
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解题方法
【推荐3】2021年11月2日,第四届世界顶尖科学家碳大会——通往“双碳目标”的科技之路论坛在上海召开。我国科学家刘科提到了绿色甲醇技术,将转化为甲醇是实现碳达峰、碳命题:中和的一种非常重要的路径。发生的主要反应如下。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)已知上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数K与温度T的关系为:,,(x、y、z、A、B、C均为常数,A、C均大于零,B小于零)。则反应Ⅰ的活化能(正)_______ (逆),的数值范围是_______ 。
(2)最近科学家采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,可用与合成[],反应的催化剂,在发展非金属催化剂实现电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程的相对能量差值如图所示(部分物质未画出)。反应历程如图所示:_______ 。
②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中_______ (填字母)的能量变化。
A. B.
C. D.
(3)向三个体积均为2 L的恒容密闭容器中分别充入1 mol 和3 mol ,在不同催化剂作用下仅发生反应I,测得在不同催化剂催化作用下反应相同时间内反应1中的转化率随温度变化的数据如下表所示。(时,的转化率为66.67%。即转化了)
①在温度为时,催化效果最好的催化剂是_______ (填“催化剂a”、“催化剂b”或“催化剂c”)。
②温度为时,该反应的浓度平衡常数_______ 。
(4)当压强分别为、时,将的混合气体置于某恒压密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,不同温度下体系中的平衡转化率和、的选择性如下图所示。{[或]的选择性}_______ (填“”或“CO”)的选择性,原因是_______ 。
②_______ (填“>”或“<”)。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)已知上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数K与温度T的关系为:,,(x、y、z、A、B、C均为常数,A、C均大于零,B小于零)。则反应Ⅰ的活化能(正)
(2)最近科学家采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,可用与合成[],反应的催化剂,在发展非金属催化剂实现电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程的相对能量差值如图所示(部分物质未画出)。反应历程如图所示:
①反应容易得到的副产物有CO和,其中相对较少的副产物为
②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中
A. B.
C. D.
(3)向三个体积均为2 L的恒容密闭容器中分别充入1 mol 和3 mol ,在不同催化剂作用下仅发生反应I,测得在不同催化剂催化作用下反应相同时间内反应1中的转化率随温度变化的数据如下表所示。(时,的转化率为66.67%。即转化了)
温度 转化率 使用的催化剂 | |||||
催化剂a | 65% | 77% | 80% | 80% | 66.67% |
催化剂b | 56% | 67% | 76% | 80% | 66.67% |
催化剂c | 48% | 62% | 72% | 80% | 66.67% |
②温度为时,该反应的浓度平衡常数
(4)当压强分别为、时,将的混合气体置于某恒压密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,不同温度下体系中的平衡转化率和、的选择性如下图所示。{[或]的选择性}
①曲线b代表
②
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解答题-原理综合题
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困难
(0.15)
名校
解题方法
【推荐1】以CO2为原料制备甲烷等能源物质具有较好的发展前景。
(1)CO2催化(固体催化剂)加氢合成甲烷过程发生以下两个反应:
主反应:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) △H1=-156.9kJ·mol-1
副反应::CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1kJ·mol-1
①CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图,下列说法中正确的是________ 。
A.催化过程使用的催化剂为La2O3和La2O2CO3
B.La2O2CO3可以释放出CO2*(活化分子)
C.H2经过Ni活性中心断键裂解产生活化态H*的过程为放热过程
D.CO2加氢制备CH4的过程需要La2O3和Ni共同完成
②保持温度500℃不变,向1L密闭容器中充入4molCO2和 12molH2发生反应,若初始压强为p,20min后主、副反应都达到平衡状态,测得此时 c(H2O)=5mol·L-1,体系压强变为0.75p, 则主反应的平衡常数Kp=___________ (用含p的式子表示),主、副反应的综合热效应(吸放热之和)为___________ kJ
(2)甲醇催化制取乙烯的过程中发生如下反应:
I.3CH3OH(g)⇌C3H6(g)+3H2O(g)
II.2CH3OH(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)
反应I的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是___________ 。
(3)已知:2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH1=-746.5kJ·mol-1,据此可在一定条件下反应消除NO和CO的污染;某研究小组在三个容积均为VL的恒容密 闭容器中,分别充入1.0molNO和1.0molCO,在三种不同实验条件(见下表)下进行上述反应,反应体系的总压强(P)随时间变化情况如图所示:
①曲线III对应的实验编号是___________ ,曲线I中压强降低的原因是___________ 。
②用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理,其原理示意如图(质子膜允许H+和H2O通过),电极I发生的电极反应为____ 。
(1)CO2催化(固体催化剂)加氢合成甲烷过程发生以下两个反应:
主反应:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) △H1=-156.9kJ·mol-1
副反应::CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1kJ·mol-1
①CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图,下列说法中正确的是
A.催化过程使用的催化剂为La2O3和La2O2CO3
B.La2O2CO3可以释放出CO2*(活化分子)
C.H2经过Ni活性中心断键裂解产生活化态H*的过程为放热过程
D.CO2加氢制备CH4的过程需要La2O3和Ni共同完成
②保持温度500℃不变,向1L密闭容器中充入4molCO2和 12molH2发生反应,若初始压强为p,20min后主、副反应都达到平衡状态,测得此时 c(H2O)=5mol·L-1,体系压强变为0.75p, 则主反应的平衡常数Kp=
(2)甲醇催化制取乙烯的过程中发生如下反应:
I.3CH3OH(g)⇌C3H6(g)+3H2O(g)
II.2CH3OH(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)
反应I的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是
(3)已知:2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH1=-746.5kJ·mol-1,据此可在一定条件下反应消除NO和CO的污染;某研究小组在三个容积均为VL的恒容密 闭容器中,分别充入1.0molNO和1.0molCO,在三种不同实验条件(见下表)下进行上述反应,反应体系的总压强(P)随时间变化情况如图所示:
实验编号 | a | b | c |
温度/K | 500 | 500 | 600 |
催化剂的比表面积/(m2∙g-1) | 82 | 124 | 124 |
①曲线III对应的实验编号是
②用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理,其原理示意如图(质子膜允许H+和H2O通过),电极I发生的电极反应为
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【推荐2】氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。近年来催化重整制氢是氢能源获取的重要途径,主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
甲烷水蒸气重整过程中自由能(,设和不随温度变化)随温度变化趋势如图1所示:(1)反应Ⅱ焓变的符号:_____________ 0(填“”或“”),理由是_____________________ 。
(2)上述反应体系在一定条件下达到平衡后,下列说法正确的是 。
(3)一定温度下,向恒容密闭反应器中通入和,起始时和的分压分别为,发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。反应进行时达到平衡状态,此时的分压分别为。
①的平衡分压为_________________ (用含,的代数式表示,下同)。
②反应Ⅰ的_________________ (用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度)。
(4),利用与的相互转化实现的储存与释放,其释放的一种机理如图-1所示,该过程中使用的复合催化剂的结构及各部分所带电荷如图-2所示。①写出释氢反应的离子方程式:_________________________________ 。
②根据元素电负性的变化规律,步骤Ⅰ、Ⅱ可以描述为_________________ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
甲烷水蒸气重整过程中自由能(,设和不随温度变化)随温度变化趋势如图1所示:(1)反应Ⅱ焓变的符号:
(2)上述反应体系在一定条件下达到平衡后,下列说法正确的是 。
A.及时分离出二氧化碳,可以使得反应Ⅰ的正反应速率增大 |
B.降低温度,反应Ⅰ逆向移动,反应Ⅲ正向移动 |
C.加入反应Ⅲ的催化剂,可以降低该反应的活化能和反应热 |
D.增大水蒸气的浓度,有利于提高甲烷的平衡转化率 |
(3)一定温度下,向恒容密闭反应器中通入和,起始时和的分压分别为,发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。反应进行时达到平衡状态,此时的分压分别为。
①的平衡分压为
②反应Ⅰ的
(4),利用与的相互转化实现的储存与释放,其释放的一种机理如图-1所示,该过程中使用的复合催化剂的结构及各部分所带电荷如图-2所示。①写出释氢反应的离子方程式:
②根据元素电负性的变化规律,步骤Ⅰ、Ⅱ可以描述为
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困难
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【推荐3】乙醇-水蒸气催化重整制氢过程发生的主要反应如下:
i.C2H5OH (g) +3H2O (g) 2CO2 (g) +6H2 (g) ΔH1
ii.CO2 (g) +H2 (g) CO (g) +H2O (g) ΔH2=+41kJ·mol-1
在1.0x105Pa时,向恒压密闭容器中通入1mol C2H5OH和3 mol H2O,若仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。[CO的选择性=]
回答下列问题:
(1)物质的标准摩尔生成焓是指由最稳定的单质合成标准压力p下单位物质的量的物质的反应焓变,用符号ΔfHm表示。
已知18g液态水气化需要吸收44kJ的能量,则ΔH1=___________ kJ·mol-1。
(2)已知曲线②代表H2的产率,温度在100~200℃时,H2的产率很低,原因是___________ 。
(3)下列措施可提高H2平衡产率的是___________ 。
a.高温高压 b.低温高压 c.使用高效催化剂 d.及时分离出CO2
(4)500℃、1.0x105Pa条件下,反应经过t分钟达到平衡,H2的产率为80%,则C2H5OH的反应速率为___________ kPa·min-1(保留小数点后一位),反应ii的物质的量分数平衡常数Kx的值为___________ 。
(5)乙醇重整制氢两条途径的机理如下图,Co/SiO2、Co/Al2O3和Co/MgO催化剂(酸性Al2O3>MgO>SiO2)在反应中表现出良好的催化活性和氢气选择性,但经长期反应后,催化剂表面均发现了积碳,积碳量Co/Al2O3>Co/MgO>Co/SiO2.试分析Al2O3表面的积碳量最大的原因___________ 。
i.C2H5OH (g) +3H2O (g) 2CO2 (g) +6H2 (g) ΔH1
ii.CO2 (g) +H2 (g) CO (g) +H2O (g) ΔH2=+41kJ·mol-1
在1.0x105Pa时,向恒压密闭容器中通入1mol C2H5OH和3 mol H2O,若仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。[CO的选择性=]
回答下列问题:
(1)物质的标准摩尔生成焓是指由最稳定的单质合成标准压力p下单位物质的量的物质的反应焓变,用符号ΔfHm表示。
物质 | C2H5OH(g) | H2O() | CO2(g) | H2(g) |
ΔfHm/ kJ∙mol−1 | −235 | −286 | −393.5 | 0 |
(2)已知曲线②代表H2的产率,温度在100~200℃时,H2的产率很低,原因是
(3)下列措施可提高H2平衡产率的是
a.高温高压 b.低温高压 c.使用高效催化剂 d.及时分离出CO2
(4)500℃、1.0x105Pa条件下,反应经过t分钟达到平衡,H2的产率为80%,则C2H5OH的反应速率为
(5)乙醇重整制氢两条途径的机理如下图,Co/SiO2、Co/Al2O3和Co/MgO催化剂(酸性Al2O3>MgO>SiO2)在反应中表现出良好的催化活性和氢气选择性,但经长期反应后,催化剂表面均发现了积碳,积碳量Co/Al2O3>Co/MgO>Co/SiO2.试分析Al2O3表面的积碳量最大的原因
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