化学反应过程不仅发生了物质变化,还存在能量的变化,最主要的能量形式为热能和电能。根据题目要求回答以下问题:
I.
(1)已知键能为拆开或形成化学键所吸收或放出的能量,和的结构式如下图所示。已知:的键能为,和中键键能分别是和。计算化学反应放出的热量为___________ kJ(用a、b、c的代数式表示)。
(2)在100℃时,将放入的真空容器中发生反应:。测得容器内气体的物质的量随时间变化如下表:
①上述条件下,前内以表示的平均化学反应速率为___________ ;达到平衡状态时,的转化率是___________ 。
②___________ (填“>”、“=”、“<”)。
Ⅱ.
(3)铅蓄电池是常用的化学电源。汽车中的电瓶使用的就是铅酸电池,工作时电池总反应为,下列说法正确的是___________
(4)甲醇()—空气燃料电池是一种高效能、轻污染的车载电池,以为电解质溶液。通入氧气的电极为燃料电池的_________ (填“正”或“负”)极,负极发生的电极反应式为________ 。
I.
(1)已知键能为拆开或形成化学键所吸收或放出的能量,和的结构式如下图所示。已知:的键能为,和中键键能分别是和。计算化学反应放出的热量为
(2)在100℃时,将放入的真空容器中发生反应:。测得容器内气体的物质的量随时间变化如下表:
时间/s | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
0.4 | 0.26 | ||||
0 | 0.05 | 0.08 | 0.08 |
②
Ⅱ.
(3)铅蓄电池是常用的化学电源。汽车中的电瓶使用的就是铅酸电池,工作时电池总反应为,下列说法正确的是___________
A.放电时,负极的电极反应式为: |
B.放电时,正极附近溶液pH增大 |
C.充电时,理论上每消耗硫酸铅,外电路中转移的电子为 |
D.充电过程是原电池的工作原理 |
更新时间:2023-05-26 12:33:38
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【推荐1】氨在国民经济中占有重要地位,氨的用途十分广泛,是制造硝酸和化肥的重要原料。
(1)合成氨工业中,合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.2 kJ热量。
1 mol N—H键形成所释放的能量约等于___________ kJ。
(2)标准平衡常数中,pθ为标准压强(1×105 Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压,如p(NH3)=x(NH3)p,p为平衡总压,x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。当N2和H2的起始物质的量之比为1︰3时,反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在恒定温度和标准压强下进行,NH3的平衡产率为ω,则Kθ=___________ (用含ω的最简式表示)。
(3)工业生产尿素原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(l)+H2O(l),该反应的平衡常数和温度关系如图1所示:
①ΔH___________ 0(填“>”“<”或“=”)。
②在一定温度和压强下,若原料气中NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比),图2是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。B点比A点CO2平衡转化率大的原因是___________ 。
③图2中的B点处,NH3的平衡转化率为___________ 。
(1)合成氨工业中,合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.2 kJ热量。
1 mol N—H键形成所释放的能量约等于
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(3)工业生产尿素原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(l)+H2O(l),该反应的平衡常数和温度关系如图1所示:
①ΔH
②在一定温度和压强下,若原料气中NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比),图2是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。B点比A点CO2平衡转化率大的原因是
③图2中的B点处,NH3的平衡转化率为
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【推荐2】将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料可有效减少碳排放。二氧化碳催化加氢制甲醇引起了科学界和工业界的极大兴趣。回答下列问题:
(1)相关的化学键键能数据如下表所示。
写出二氧化碳催化加氢制甲醇的热化学方程式:_______ 。
(2)采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,成功的实现了高选择性电催化还原制备甲醇,该反应历程如图所示。
①该过程容易产生副产物_______ 。
②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,需要降低某步骤的能量变化,写出该基元反应的化学方程式:_______ 。
(3)工业中,和在催化剂作用下可发生两个平行反应,分别生成和。
反应a: ;
反应b: 。
在传统的催化固定反应床()中,转化率和甲醇选择性通常都比较低,科学团队发展了一种具有反应分离双功能的分子筛膜催化反应器()用于催化加氢制备甲醇,极大地改善了该问题,原理如下图所示。
保持压强为,向密闭容器中投入一定量和,不同反应模式下的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如下表所示。
已知选择性:转化的中生成的百分比。
①模式时,投料比,一定温度下发生反应,下列说法能作为反应达到平衡状态的判据是_______ (填选项字母)。
A.气体密度不再变化
B.CO的体积分数不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化
D.不再变化
E.、、、的物质的量之比为
②由表中数据可知模式下,的转化率显著提高,结合具体反应分析可能的原因:_______ 。
③压力平衡常数是指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,平衡分压总物质的量分数。根据表中数据计算温度为时,反应a的值为_______ (无需计算,写表达式)。
(1)相关的化学键键能数据如下表所示。
化学键 | |||||
(2)采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,成功的实现了高选择性电催化还原制备甲醇,该反应历程如图所示。
①该过程容易产生副产物
②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,需要降低某步骤的能量变化,写出该基元反应的化学方程式:
(3)工业中,和在催化剂作用下可发生两个平行反应,分别生成和。
反应a: ;
反应b: 。
在传统的催化固定反应床()中,转化率和甲醇选择性通常都比较低,科学团队发展了一种具有反应分离双功能的分子筛膜催化反应器()用于催化加氢制备甲醇,极大地改善了该问题,原理如下图所示。
保持压强为,向密闭容器中投入一定量和,不同反应模式下的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组 | 反应模式 | 压强/ | 温度/℃ | 转化率 | 选择性 | |
① | ||||||
② | ||||||
③ |
①模式时,投料比,一定温度下发生反应,下列说法能作为反应达到平衡状态的判据是
A.气体密度不再变化
B.CO的体积分数不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化
D.不再变化
E.、、、的物质的量之比为
②由表中数据可知模式下,的转化率显著提高,结合具体反应分析可能的原因:
③压力平衡常数是指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,平衡分压总物质的量分数。根据表中数据计算温度为时,反应a的值为
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【推荐3】硫酸及其化合物在生产生活中有重要的应用,而硫氧化物是常见的大气污染物。
(1)已知:,一种可同时脱除和的工艺涉及的反应原理及能量变化如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
其正反应的活化能,反应Ⅱ的逆反应的活化能为_______ 。
(2)接触法制生产中的关键工序是的催化氧化,回答下列问题:
①在作催化剂条件下与反应历程如下:Ⅰ._______ ;Ⅱ.,写出第Ⅰ步反应的化学方程式。
②定温度下,在2L的恒容密闭容器中通入4和2发生反应,5min后达平衡状态,压强为原来的,从开始到平衡,用表示化学反应速率为_______ ,的平衡转化率为_______ 。
③若保持反应温度和容器容积不变,对于,下列可以作为该反应达到平衡判据的有_______ (填标号)。
A.气体的压强保持不变
B.
C.保持不变
D.容器内气体的密度保持不变
E.容器内气体的平均相对分子质量保持不变
④在500℃时,起始压强为125的恒温恒压条件下,平衡时的体积分数随起始投料的变化如图所示,则_______ ,用平衡压强(该物质的体积分数×总压强)代替平衡浓度,则500℃时,该反应的_______ 。
(1)已知:,一种可同时脱除和的工艺涉及的反应原理及能量变化如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
其正反应的活化能,反应Ⅱ的逆反应的活化能为
(2)接触法制生产中的关键工序是的催化氧化,回答下列问题:
①在作催化剂条件下与反应历程如下:Ⅰ.
②定温度下,在2L的恒容密闭容器中通入4和2发生反应,5min后达平衡状态,压强为原来的,从开始到平衡,用表示化学反应速率为
③若保持反应温度和容器容积不变,对于,下列可以作为该反应达到平衡判据的有
A.气体的压强保持不变
B.
C.保持不变
D.容器内气体的密度保持不变
E.容器内气体的平均相对分子质量保持不变
④在500℃时,起始压强为125的恒温恒压条件下,平衡时的体积分数随起始投料的变化如图所示,则
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【推荐1】氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用,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,
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-l
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-l
2C(s)+O 2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-l
若某反应的平衡常数表达式为:K=,请写出此反应的热化学方程式___________ 。
(2)N2O5在一定条件下可发生分解:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表:
①反应开始时体系压强为P0,第3.00 min时体系压强为p1,则p1:p0= ___________ ;2.00min~5.00 min内,O2的平均反应速率为___________ 。
②一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是___________ 。
a.容器中压强不再变化 b.NO2和O2的体积比保持不变
c.2v正(NO2)=v逆(N2O5) d.气体的平均相对分子质量为43.2,且保持不变
(3)N2O4与NO2 之间存在反应:N2O4(g)2NO2(g) ΔH=QkJ·mol-1。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度变化如图所示。
如图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为200 kPa,该温度下反应的平衡常数Kp=___________ (小数点后保留一位数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)绿色电源“直接二甲醚CH3OCH3(g)燃料电池”的工作原理示意图如图所示:正极为___________ (填“A电极”或“B电极”),写出A电极的电极反应式:___________ 。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-l
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-l
2C(s)+O 2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-l
若某反应的平衡常数表达式为:K=,请写出此反应的热化学方程式
(2)N2O5在一定条件下可发生分解:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表:
t/min | 0.00 | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 |
c(N2O5)/(mol/L) | 1.00 | 0.71 | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.17 |
②一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是
a.容器中压强不再变化 b.NO2和O2的体积比保持不变
c.2v正(NO2)=v逆(N2O5) d.气体的平均相对分子质量为43.2,且保持不变
(3)N2O4与NO2 之间存在反应:N2O4(g)2NO2(g) ΔH=QkJ·mol-1。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度变化如图所示。
如图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为200 kPa,该温度下反应的平衡常数Kp=
(4)绿色电源“直接二甲醚CH3OCH3(g)燃料电池”的工作原理示意图如图所示:正极为
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【推荐2】1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现一氧化二氮(N2O)气体具有轻微的麻醉作用,而且对心脏、肺等器官无伤害,后被广泛应用于医学手术中。
(1)一氧化二氮早期被用于牙科手术的麻醉,它可由硝酸铵在催化剂下分解制得,该反应的化学方程式为
___________ 。
(2)已知反应2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) ΔH=-163kJ·mol-1,1mol N2(g)、1mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收945kJ、498kJ的能量,则1mol N2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为
___________ kJ。
(3)一定温度下的恒容容器中,反应2 N2O(g)=2N2 (g)+O2 (g)的部分实验数据如下:
①在0~20min时段,反应速率v(N2O)为___________ mol·(L·min)-1。
②若N2O起始浓度c0为0.150mol·L-1,则反应至30min时N2O的转化率α=___________ 。
③不同温度(T)下,N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间),则T1___________ (填“>”“=”或“<”)T2.当温度为T1、起始压强为p0时,反应至t1min时,体系压强p=___________ (用p0表示)。
(4)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步 I2(g)=2I(g)(快反应)
第二步 I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步 IO(g) +N2O(g)N2 (g) +O2(g) +I(g)(快反应)
第___________ 步对总反应速率起决定作用,第二步活化能比第三步___________ (填“大”“小”或“相等”)
(5)已知反应CH3CHO=CH4 + CO,用I2催化该反应,若
首先在I2催化下生成
和
及另一种无机化合物,用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理):
步骤i:___________ ;步骤ⅱ___________ 。
(1)一氧化二氮早期被用于牙科手术的麻醉,它可由硝酸铵在催化剂下分解制得,该反应的化学方程式为
(2)已知反应2N2O(g)=2N2(g)+O2(g) ΔH=-163kJ·mol-1,1mol N2(g)、1mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收945kJ、498kJ的能量,则1mol N2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为
(3)一定温度下的恒容容器中,反应2 N2O(g)=2N2 (g)+O2 (g)的部分实验数据如下:
反应时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
c(N2O)/mol·L-1 | 0.10 | 0.09 | 0.08 | 0.07 | 0.06 | 0.05 | 0.04 | 0.03 | 0.02 | 0.01 | 0.00 |
②若N2O起始浓度c0为0.150mol·L-1,则反应至30min时N2O的转化率α=
③不同温度(T)下,N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间),则T1
(4)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步 I2(g)=2I(g)(快反应)
第二步 I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步 IO(g) +N2O(g)N2 (g) +O2(g) +I(g)(快反应)
第
(5)已知反应CH3CHO=CH4 + CO,用I2催化该反应,若
首先在I2催化下生成
和
及另一种无机化合物,用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理):
步骤i:
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【推荐3】二氧化碳是一种廉价的碳资源,科研发现可以与在一定条件下反应转化为有机物,实现资源的再利用。回答下列问题:
(1)25℃、下,由最稳定单质生成纯化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓,用符号表示。
已知:①
②金刚石的燃烧热为
则的_______ 。
(2)与在一定条件下转化为的反应如下
主反应:
副反应:
①时,在2L恒容密闭容器中充入和,发生上述反应。
已知起始时压强为,后达到平衡,实验测得平衡时数据如下:
a._______ ;_______ (用含的表达式表示)
b.用的浓度变化表示主反应内的平均速率_______ 。
c.时,主反应的平衡常数K=_______ 。
②在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。其中:的选择性。
a.温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而上升的原因是_______ 。
b.220℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为图中A点数据。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有_______ (写出两种方法)。
(1)25℃、下,由最稳定单质生成纯化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓,用符号表示。
已知:①
②金刚石的燃烧热为
则的
(2)与在一定条件下转化为的反应如下
主反应:
副反应:
①时,在2L恒容密闭容器中充入和,发生上述反应。
已知起始时压强为,后达到平衡,实验测得平衡时数据如下:
转化率(%) | 物质的量() | 压强() | ||
H2 | CO2 | CO | ||
x | 40 | y | 0.1 |
a.
b.用的浓度变化表示主反应内的平均速率
c.时,主反应的平衡常数K=
②在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。其中:的选择性。
a.温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而上升的原因是
b.220℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为图中A点数据。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有
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【推荐1】甲醇属于基础化工原料,在化学工业中占有重要地位。回答下列问题:
(1)工业上制备甲醇的热化学方程式为。已知的能量依次为,则___________ 。将物质的量之比1:3的和以相同的流速分别通过两种催化剂(Cat-a和Cat-b),相同时间内测得的转化率随温度变化的关系如图1所示:使的转化率最好的催化剂是___________ (填“Cat-a”或“Cat-b”),与另一催化剂相比,使用该催化剂存在的㢣端是___________ 。(2)甲醇可分解生成水煤气,反应为。起始时,向某刚性容器中通入一定量的,平衡时各物质的物质的量与温度的关系如图2所示。①图2中曲线1表示的物质是___________ (填化学式)。
②A点处体系中的体积分数为___________ 。
③点处,若容器的压强为,则点处的转化率为___________ ,此温度下该反应的平衡常数___________ (用平衡压强代替平衡浓度,分压=总压物质的量分数)。
(3)甲醇可催化制备丙烯,反应为,反应的Arrhenius公式的实验数据如图3中a所示,已知Arrhenius经验公式为(其中为活化能,为速率常数,只与温度有关,和C为常数)。①该反应的活化能___________ 。
②当使用更高效催化剂时,实验数据变成图3中的曲线___________ (填图3“b”或“c”)。
(1)工业上制备甲醇的热化学方程式为。已知的能量依次为,则
②A点处体系中的体积分数为
③点处,若容器的压强为,则点处的转化率为
(3)甲醇可催化制备丙烯,反应为,反应的Arrhenius公式的实验数据如图3中a所示,已知Arrhenius经验公式为(其中为活化能,为速率常数,只与温度有关,和C为常数)。①该反应的活化能
②当使用更高效催化剂时,实验数据变成图3中的曲线
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【推荐2】NH3、NOx、SO2处理不当易造成环境污染,如果对这些气体加以利用就可以变废为宝,既减少了对环境的污染,又解决了部分能源危机问题。
(l)硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2。
已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)∆H=-890.3kJmol-1
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ∆H=+67.7kJmol-1
则反应CH4(g)+2NO2(g)= CO2(g)+N2+2H2O(l)ΔH=_______ 。
(2)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为:CH4(g)+NH3(g)⇌HCN(g)+3H2(g) ΔH>0
①保持其他条件一定,达到平衡时NH3转化率随X变化的关系如图1所示,X表示的外界条件可以为_______ (填字母代号)。
A.温度 B.压强 C.原料中CH4与NH3的物质的量之比
②在一定温度下,向2L恒容密闭容器中加入CH4和NH3各2mol,此时容器内压强为4×105Pa,平衡时,NH3体积分数为30%,所用时间为10min,则该时间段内用CH4的浓度变化表示的反应速率为_______ mol·L-l·min-1,该温度下平衡常数Kp=_______ Pa2(Kp是用分压来表示平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。若保持温度不变,再向容器中加入1molH2,则再次平衡时HCN的体积分数 _______ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫,将得到的Na2SO3进行电解生产硫酸,其中阴、阳膜组合电解装置如图2所示,电极材料为石墨,A-E分别代表生产中的原料或产品,a表示_______ (填“阴”或“阳”)离子交换膜。阳极的电极反应式为_______ 。
(l)硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2。
已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)∆H=-890.3kJmol-1
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ∆H=+67.7kJmol-1
则反应CH4(g)+2NO2(g)= CO2(g)+N2+2H2O(l)ΔH=
(2)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为:CH4(g)+NH3(g)⇌HCN(g)+3H2(g) ΔH>0
①保持其他条件一定,达到平衡时NH3转化率随X变化的关系如图1所示,X表示的外界条件可以为
A.温度 B.压强 C.原料中CH4与NH3的物质的量之比
②在一定温度下,向2L恒容密闭容器中加入CH4和NH3各2mol,此时容器内压强为4×105Pa,平衡时,NH3体积分数为30%,所用时间为10min,则该时间段内用CH4的浓度变化表示的反应速率为
(3)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫,将得到的Na2SO3进行电解生产硫酸,其中阴、阳膜组合电解装置如图2所示,电极材料为石墨,A-E分别代表生产中的原料或产品,a表示
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(0.4)
解题方法
【推荐3】“碳中和”有利于全球气候改善,的资源化利用成为研究重点。
(1)二氧化碳加氢合成二甲醚的反应包括三个相互关联的反应过程:
i.
ii.
iii.
①写出和生成的热化学方程式为___________ 。
②在压强3.0MPa,,不同温度下的平衡转化率和产物的选择性如图所示(选择性是指生成某物质消耗的的物质的量占消耗总的物质的量的百分比),
当温度超过290℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________ 。根据图中数据计算300℃时,的平衡产率为___________ 。
(2)重整制的过程为:。发生的副反应为(1)中ii在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、2.0,且起始时压强相同。平衡时甲烷的质量分数与温度的关系如图所示:
①曲线a的进料比为___________ 。
②有利于提高平衡转化率的措施是___________ 。(写出两条)。
③M点的平衡转化率为85%,的平衡转化率为88%,则副反应的压强平衡常数___________ (保留2位有效数字)。(已知:分压=总压×该组分的物质的量分数)
(1)二氧化碳加氢合成二甲醚的反应包括三个相互关联的反应过程:
i.
ii.
iii.
①写出和生成的热化学方程式为
②在压强3.0MPa,,不同温度下的平衡转化率和产物的选择性如图所示(选择性是指生成某物质消耗的的物质的量占消耗总的物质的量的百分比),
当温度超过290℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
(2)重整制的过程为:。发生的副反应为(1)中ii在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、2.0,且起始时压强相同。平衡时甲烷的质量分数与温度的关系如图所示:
①曲线a的进料比为
②有利于提高平衡转化率的措施是
③M点的平衡转化率为85%,的平衡转化率为88%,则副反应的压强平衡常数
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(0.4)
解题方法
【推荐1】当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离:
①CO2(g)⇌CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)⇌H+(aq)+HCO(aq)
25℃时,反应②的平衡常数为K。溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymol•L-1•kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为_____ mol•L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略HCO的电离)。
(2)105℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g),上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于______ kPa。
(3)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题:
①Li-CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在_____ (填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式。
I.2CO2+2e-=C2O
II.C2O=CO2+CO
III._____
IV.CO+2Li+=Li2CO3
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
I.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_____ 。
Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+电还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为_____ (用a、b、c字母排序)。
(1)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离:
①CO2(g)⇌CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)⇌H+(aq)+HCO(aq)
25℃时,反应②的平衡常数为K。溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymol•L-1•kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为
(2)105℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g),上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于
(3)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题:
①Li-CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在
I.2CO2+2e-=C2O
II.C2O=CO2+CO
III.
IV.CO+2Li+=Li2CO3
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
I.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为
Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+电还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐2】的转化和利用是实现碳中和的有效途径。其中转换为被认为是最可能利用的路径,该路径涉及反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
请回答下列问题:
(1)若已知和CO的燃烧热,计算反应Ⅱ的,还需要的一个数据为___________ 。
(2)在催化剂条件下,反应Ⅰ的反应机理和相对能量变化如图(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注,TS为过渡态)。
完善该反应机理中相关的化学反应方程式:___________ ;以TS2为过渡态的反应,其正反应活化能为___________ eV。
(3)在恒温恒压下,和按体积比1∶3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应,测得相关数据如下表。
已知:
①分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能;
②的选择性。
①在普通反应器(A)中,下列能作为反应(反应Ⅰ和反应Ⅱ)达到平衡状态的判据是___________ (填标号)。
A.气体压强不再变化 B.气体的密度不再改变
C. D.各物质浓度比不再改变
②平衡状态下,反应器(A)中,甲醇的选择性随温度升高而降低,可能的原因是___________ 。
③在反应器(B)中,的平衡转化率明显高于反应器(A),可能的原因是___________ 。
④若反应器(A)中初始时,反应Ⅱ的化学平衡常数(Ⅱ)=___________ (用最简的分数表示)。
(4)近年来,有研究人员用通过电催化生成HCOOH,实现的回收利用,其工作原理如图所示。请写出Cu电极上的电极反应式:___________ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
请回答下列问题:
(1)若已知和CO的燃烧热,计算反应Ⅱ的,还需要的一个数据为
(2)在催化剂条件下,反应Ⅰ的反应机理和相对能量变化如图(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注,TS为过渡态)。
完善该反应机理中相关的化学反应方程式:
(3)在恒温恒压下,和按体积比1∶3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应,测得相关数据如下表。
1.8MPa、260℃ | |||
平衡转化率 | 甲醇的选择性 | 达到平衡时间是(s) | |
普通反应器(A) | 25.0% | 80.0% | 10.0 |
分子筛膜催化反应器(B) | a>25.0% | 100.0% | 8.0 |
①分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能;
②的选择性。
①在普通反应器(A)中,下列能作为反应(反应Ⅰ和反应Ⅱ)达到平衡状态的判据是
A.气体压强不再变化 B.气体的密度不再改变
C. D.各物质浓度比不再改变
②平衡状态下,反应器(A)中,甲醇的选择性随温度升高而降低,可能的原因是
③在反应器(B)中,的平衡转化率明显高于反应器(A),可能的原因是
④若反应器(A)中初始时,反应Ⅱ的化学平衡常数(Ⅱ)=
(4)近年来,有研究人员用通过电催化生成HCOOH,实现的回收利用,其工作原理如图所示。请写出Cu电极上的电极反应式:
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】超临界流体具有液体和气体的双重特性,改变温度或压强易变为气体或液体,广泛用于天然有机物萃取、催化过程等领域。
(1)①用超临界CO2(31.0°C,7.38×106Pa)作为萃取剂萃取某些天然有机物后,分离出天然有机物的操作为_______ 。
②用超临界CO2制取含S8的锂硫电池正极材料,可提高电极的放电效率。如图为锂硫电池充放电过程示意图,写出电压从3V降到2V过程中正极反应式为_______ 。
(2)在超临界正己烷介质中,用CO、CO2和H2合成甲醇,发生以下反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1= —52.8 kJ·mol -1
反应II:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=—94.1kJ·mol-1
反应III:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H3=—41.3kJ·mol-1
①反应I的平衡常数表达式K=_______ 。
②研究表明,合成的CH3OH主要来源于反应I。CO的转化率与初始加入CO2含量的关系如图,随着CO2含量的增加,CO的转化率先增大后减小的原因是_______ 。
③温度和超临界正己烷百分含量对甲醇产量的影响如图所示。超临界正己烷百分含量对甲醇产量的影响为_______ 。其它条件相同时,温度由220°C~250°C,甲醇产量先增大后减小的主要原因是_______ 。
(1)①用超临界CO2(31.0°C,7.38×106Pa)作为萃取剂萃取某些天然有机物后,分离出天然有机物的操作为
②用超临界CO2制取含S8的锂硫电池正极材料,可提高电极的放电效率。如图为锂硫电池充放电过程示意图,写出电压从3V降到2V过程中正极反应式为
(2)在超临界正己烷介质中,用CO、CO2和H2合成甲醇,发生以下反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1= —52.8 kJ·mol -1
反应II:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=—94.1kJ·mol-1
反应III:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H3=—41.3kJ·mol-1
①反应I的平衡常数表达式K=
②研究表明,合成的CH3OH主要来源于反应I。CO的转化率与初始加入CO2含量的关系如图,随着CO2含量的增加,CO的转化率先增大后减小的原因是
③温度和超临界正己烷百分含量对甲醇产量的影响如图所示。超临界正己烷百分含量对甲醇产量的影响为
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