我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。的捕集利用已成为科学家们研究的重要课题。加氢可转化为二甲醚(CH3OCH3),反应原理为。该反应的能量变化如图所示。请回答下列问题:
(1)该反应为___________ (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)在固定体积的密闭容器中发生该反应,能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
a.的含量保持不变 b.混合气体的密度不变
c.混合气体的平均相对分子质量不变 d.
(3)在体积为密闭容器中充入和,测得、的物质的量随时间变化如图所示。___________ (填“>”“<”或“=”)。
②0~5min内,___________ 。
③反应达到平衡状态时,的体积分数为___________ %(保留1位小数)。
④“二甲醚(CH3OCH3)酸性燃料电池”的工作原理示意图如图所示。X电极为___________ (填“正”或“负”)极;电路中电子移动方向是___________ ;Y电极的电极反应式为___________ 。
(1)该反应为
(2)在固定体积的密闭容器中发生该反应,能说明该反应达到平衡状态的是
a.的含量保持不变 b.混合气体的密度不变
c.混合气体的平均相对分子质量不变 d.
(3)在体积为密闭容器中充入和,测得、的物质的量随时间变化如图所示。
①反应到达3min时,
②0~5min内,
③反应达到平衡状态时,的体积分数为
④“二甲醚(CH3OCH3)酸性燃料电池”的工作原理示意图如图所示。X电极为
更新时间:2023/06/30 21:28:47
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解题方法
【推荐1】甲醇是重要的化工原料。回答下列问题:
(1)以Na2CO3固体为催化剂,甲醇脱氢可制得甲醛。反应机理如下:
(i);
(ii);
(iii)
①(i)中反应物的总能量___________ (填“>”“=”或“<”)生成物的总能量。
②某温度时反应(i)、(ii)、(iii)的平衡常数依次为K1、K2、K3,的平衡常数为K,则K=___________ (用含K1、K2、K3的代数式表示)。
(2)向体积为1L恒容反应器中加入2mlCH3OH及适量催化剂,发生反应,在T1、T2(T1<T2)时,CH3OH转化率与时间关系如图所示。
①T2温度下,20min时甲醇的体积分数为___________ %(保留三位有效数字),前20min平均反应速率v(HCHO)=___________ 。
②T1温度下该反应的平衡常数Kp=___________ kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数,反应器内的初始压强为1103kPa)。
(3)固体氧化物甲醇燃料电池是能效高、环境友好地转化成电能的全固态电源,工作原理如图所示。
①石墨极上的反应式为___________ 。
②若通过用电器的电子的物质的量为1.2mol,则消耗标准状况下O2的体积为___________ L。
(1)以Na2CO3固体为催化剂,甲醇脱氢可制得甲醛。反应机理如下:
(i);
(ii);
(iii)
①(i)中反应物的总能量
②某温度时反应(i)、(ii)、(iii)的平衡常数依次为K1、K2、K3,的平衡常数为K,则K=
(2)向体积为1L恒容反应器中加入2mlCH3OH及适量催化剂,发生反应,在T1、T2(T1<T2)时,CH3OH转化率与时间关系如图所示。
①T2温度下,20min时甲醇的体积分数为
②T1温度下该反应的平衡常数Kp=
(3)固体氧化物甲醇燃料电池是能效高、环境友好地转化成电能的全固态电源,工作原理如图所示。
①石墨极上的反应式为
②若通过用电器的电子的物质的量为1.2mol,则消耗标准状况下O2的体积为
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(0.4)
【推荐2】X、Y、Z均为短周期元素,X元素的气态氢化物的水溶液滴入无色酚酞变红,Y元素的最外层电子数是次外层电子数的2倍,Z元素是短周期元素中原子半径最大的元素(He、Ne、Ar除外)。
(1)写出X的元素符号___________ ,其原子结构示意图为__________________ 。
(2)元素Y的最简单氢化物的化学式___________________ 。
(3)Z元素的最高价氧化物对应的水化物的电子式为_________________________ 。
(4)X元素最高价氧化物对应的水化物与氧化铝反应的离子方程式为_______________ 。
(5)Y元素的最高价氧化物和Z元素的过氧化物发生氧化还原反应的化学方程式为____________________ 。
(6)在2 L密闭容器中进行下列反应:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0 (吸热),其他条件不变,只改变下列某一反应条件,分析化学反应速率的变化趋势并进行相关计算。
①增加C,化学反应速率_______________ (填“增大”、“减小”或“不变”)
②减小密闭容器的体积,化学反应速率____________ (填“增大”、“减小”或“不变”)
③若起始时将2 mol CO充入容器发生反应,2S后测得CO2为0.6 mol,则2S内CO的平均反应速率为________________ 。
(1)写出X的元素符号
(2)元素Y的最简单氢化物的化学式
(3)Z元素的最高价氧化物对应的水化物的电子式为
(4)X元素最高价氧化物对应的水化物与氧化铝反应的离子方程式为
(5)Y元素的最高价氧化物和Z元素的过氧化物发生氧化还原反应的化学方程式为
(6)在2 L密闭容器中进行下列反应:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0 (吸热),其他条件不变,只改变下列某一反应条件,分析化学反应速率的变化趋势并进行相关计算。
①增加C,化学反应速率
②减小密闭容器的体积,化学反应速率
③若起始时将2 mol CO充入容器发生反应,2S后测得CO2为0.6 mol,则2S内CO的平均反应速率为
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【推荐3】将不同量的H2O(g)和CO气体分别通入到1L的恒容密闭容器中进行反应: ;得到以下三组数据,据此回答下列问题:
(1)①由以上数据计算,0~5min内实验1中以表示的反应速率为___________ 。
②该反应在650℃时平衡常数数值为___________ ,该反应的逆反应为___________ (填“吸” 或“放”)热反应。
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,则a、b应满足的关系是___________ 。
(2)图1、2 表示上述反应在时刻t1达到平衡,在时刻t2因改变某个条件而发生变化的情况:
①图1中时刻t2发生改变的条件可能是___________ (写2条)。
②图2中时刻t2发生改变的条件可能是___________ (写2条)。
(3)在850℃时,其平衡常数K=1,相同温度下,在该容器中同时充入1.0mol CO,3.0mol H2O,1.0mol CO2,5.0mol H2,此时反应向___________ (填“正反应” 或“逆反应”)方向进行,平衡时CO2的物质的量为___________ 。
实验 | 温度 | 起始量 | 平衡量 | 达到平衡所需时间 | ||
H2O | CO | CO | ||||
1 | 650℃ | 1mol | 2mol | 0.8mol | 1.2mol | 5min |
2 | 900℃ | 0.5mol | 1mol | 0.2mol | 0.8mol | 3min |
3 | 900℃ | a | b | c | d | t |
(1)①由以上数据计算,0~5min内实验1中以表示的反应速率为
②该反应在650℃时平衡常数数值为
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,则a、b应满足的关系是
(2)图1、2 表示上述反应在时刻t1达到平衡,在时刻t2因改变某个条件而发生变化的情况:
①图1中时刻t2发生改变的条件可能是
②图2中时刻t2发生改变的条件可能是
(3)在850℃时,其平衡常数K=1,相同温度下,在该容器中同时充入1.0mol CO,3.0mol H2O,1.0mol CO2,5.0mol H2,此时反应向
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【推荐1】利用二氧化碳氢化法合成二甲醚,可实现二氧化碳再利用。其中涉及的反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知:生成物A的选择性
回答下列问题:
(1)写出与转化为和(反应Ⅳ)的热化学方程式:___________ 。
(2)在恒温(T>373K)恒容条件下,将一定量的、通入密闭容器中(含催化剂)发生上述反应。下列不能够说明该反应体系已达化学平衡状态的是___________ (填标号)。
A. B.反应Ⅰ中
C.混合气体的平均相对分子质量不变 D.混合气体的密度不变
E.的转化率不变
(3)某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图所示。电池工作时,A电极附近溶液的pH___________ (填“减小”“增大”或“不变”);电极B的电极反应式为___________ 。
(4)合成尿素也是利用的途径之一、尿素合成主要通过下列反应实现
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①密闭体系中反应Ⅲ的平衡常数(K)与温度的关系如图甲所示,反应Ⅰ的___________ (填“=0”或“>0”或“<0”)。
②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外,还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲和尿素转化为氰酸铵()等副反应。尿素生产中实际投入和的物质的量之比为,其实际投料比值远大于理论值的原因是___________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知:生成物A的选择性
回答下列问题:
(1)写出与转化为和(反应Ⅳ)的热化学方程式:
(2)在恒温(T>373K)恒容条件下,将一定量的、通入密闭容器中(含催化剂)发生上述反应。下列不能够说明该反应体系已达化学平衡状态的是
A. B.反应Ⅰ中
C.混合气体的平均相对分子质量不变 D.混合气体的密度不变
E.的转化率不变
(3)某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图所示。电池工作时,A电极附近溶液的pH
(4)合成尿素也是利用的途径之一、尿素合成主要通过下列反应实现
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①密闭体系中反应Ⅲ的平衡常数(K)与温度的关系如图甲所示,反应Ⅰ的
②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外,还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲和尿素转化为氰酸铵()等副反应。尿素生产中实际投入和的物质的量之比为,其实际投料比值远大于理论值的原因是
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【推荐2】全球大气浓度升高对人类生产、生活产生了影响,碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题:
(1)已知时,大气中的溶于水存在以下过程:
①
②
过程①的_______ 0(填“”“”或“”)。溶液中的浓度与其在大气中的分压(分压总压物质的量分数)成正比,比例系数为。当大气压强为,大气中的物质的量分数为时,溶液中的浓度为_______ (忽略和水的电离)。
(2)甲烷干法重整制同时存在如下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①一定条件下,向恒容密闭容器中通入发生上述反应达到平衡时容器中为为为,此时的浓度为____ 。
②向恒容密闭容器中充入等物质的量的和,若只发生反应Ⅰ和Ⅲ,则下列说法正确的是____ 。
A.高温低压有利于提高的平衡转化率
充分反应后的混合气体中,的体积分数可能达到
C.充分反应后的混合气体通过生石灰,固体质量增大,说明干重整反应存在限度
当混合气体中恒定时,反应达到平衡状态
③恒温下,向恒压容器中通入物质的量为的和的物质的量随时间变化如图所示。在不变的条件下,改成加入的和的混合气体,请在图中画出的物质的量随时间变化的曲线_______ 。④制约于重整工业化应用的主要问题是积碳,关键是开发出具有抗积碳性能的催化剂。催化剂对积碳与消碳的影响如图所示:则工业生产时应选择的催化剂是_______ (填“A”或“”),理由是_______ 。
(1)已知时,大气中的溶于水存在以下过程:
①
②
过程①的
(2)甲烷干法重整制同时存在如下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①一定条件下,向恒容密闭容器中通入发生上述反应达到平衡时容器中为为为,此时的浓度为
②向恒容密闭容器中充入等物质的量的和,若只发生反应Ⅰ和Ⅲ,则下列说法正确的是
A.高温低压有利于提高的平衡转化率
充分反应后的混合气体中,的体积分数可能达到
C.充分反应后的混合气体通过生石灰,固体质量增大,说明干重整反应存在限度
当混合气体中恒定时,反应达到平衡状态
③恒温下,向恒压容器中通入物质的量为的和的物质的量随时间变化如图所示。在不变的条件下,改成加入的和的混合气体,请在图中画出的物质的量随时间变化的曲线
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解题方法
【推荐3】工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0.
(1)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的___________。
(2)恒温下,往一个4 L的密闭容器中充入2 mol N2和5.2 mol H2,反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如表所示:
①10 min时用N2表示的平均反应速率为___________ mol·L-1·min-1.此条件下该反应的化学平衡常数K=___________ 。
②已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+181 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-484 kJ·mol-1
写出氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式___________ 。
(3)甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料,可用CO和H2制得,总反应的热化学方程式如为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-206.0 kJ·mol-1①。
该过程可分为以下两步反应完成:
ⅰ.甲醇合成反应:
ⅱ.甲醇脱水反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-24.0 kJ·mol-1
起始时向容器中投入2 mol CO和4 mol H2,测得某时刻上述总反应中放出的热量为51.5 kJ,此时CO的转化率为___________ 。
(4)请写出甲醇合成反应的热化学方程式:___________ 。
(5)在一定条件下,将CO和H2按体积比1∶2充入恒容 密闭容器中,反应生成CH3OCH3(g)和H2O(g)。下列能说明该反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
(1)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的___________。
A.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2 |
B.N2百分含量保持不变 |
C.容器内压强保持不变 |
D.混合气体的密度保持不变 |
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
c(NH3)/mol·L-1 | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
②已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+181 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-484 kJ·mol-1
写出氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式
(3)甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料,可用CO和H2制得,总反应的热化学方程式如为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-206.0 kJ·mol-1①。
该过程可分为以下两步反应完成:
ⅰ.甲醇合成反应:
ⅱ.甲醇脱水反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-24.0 kJ·mol-1
起始时向容器中投入2 mol CO和4 mol H2,测得某时刻上述总反应中放出的热量为51.5 kJ,此时CO的转化率为
(4)请写出甲醇合成反应的热化学方程式:
(5)在一定条件下,将CO和H2按体积比1∶2充入
A.混合气体的总物质的量保持不变 |
B.混合气体的密度保持不变 |
C.CH3OCH3(g)和H2O(g)的物质的量之比保持不变 |
D.每生成1 mol CH3OCH3(g),同时生成2 mol CO |
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【推荐1】二甲醚()被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①
②
③
回答下列问题:
(1)反应___________ 。下列措施中,能提高产率的有___________ 。
A.使用合适的催化剂 B.升高温度 C.增大压强
(2)将合成气以通入的反应器中,一定条件下发生反应:,其的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示,下列说法正确的是___________ 。
A.
B.
C.若在P3和时,起始,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图回答问题。催化剂中约为___________ 时最有利于二甲醚的合成。
(4)下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a极生成的气体是___________ ,b电极的电极反应式为___________ 。
(5)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:
,。
与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是___________ 。
①
②
③
回答下列问题:
(1)反应
A.使用合适的催化剂 B.升高温度 C.增大压强
(2)将合成气以通入的反应器中,一定条件下发生反应:,其的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.
B.
C.若在P3和时,起始,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图回答问题。催化剂中约为
(4)下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a极生成的气体是
(5)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:
,。
与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是
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【推荐2】铁的化合物在工业中有重要价值。回答下列问题:
(1)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①
②
③
则_______ (用含a、x的代数式表示)。
(2)是一种重要的催化剂,制取反应为。在1L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.24molCO。
①0~30min内在T温度下进行反应,测得、随时间的变化关系,以及30min和40min开始随条件的变化关系如图所示。0~20min内用表示的平均反应速率为_______ ;若平衡时体系总压强为p,则用气体分压表示的压强平衡常数_______ 。
②30min时改变的条件是_______ 。40min后曲线Ⅱ下降的原因是_______ 。
(3)磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的锂离子电池正极材料。LiFePO4的晶胞结构示意图如图-1所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。
①图-2中x=_______ ;
②请写出图-3到图-2的电极方程式:_______ (不含x)。
(1)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①
②
③
则
(2)是一种重要的催化剂,制取反应为。在1L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.24molCO。
①0~30min内在T温度下进行反应,测得、随时间的变化关系,以及30min和40min开始随条件的变化关系如图所示。0~20min内用表示的平均反应速率为
②30min时改变的条件是
(3)磷酸铁锂(LiFePO4)是一种重要的锂离子电池正极材料。LiFePO4的晶胞结构示意图如图-1所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。
①图-2中x=
②请写出图-3到图-2的电极方程式:
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(0.4)
【推荐3】电化学原理在能量转化,物质制备及环境保护等领域均有广泛应用,请按要求回答下列问题:
Ⅰ.1977年,伏打电堆的发明为电化学的创建开辟了道路。
(1)某化学兴趣小组在阅读了相关材料后,想把反应设计成原电池,则电池的负极材料应选择___________ ;正极的电极反应式为___________ 。
Ⅱ.一种以液态肼为燃料的电池装置如图甲所示,该电池用溶液作为电解质溶液。以该燃料电池作为电源电解足量的饱和溶液以实现向铁棒上镀银,装置如图乙所示。(2)a电极为燃料电池的___________ 极填“正”或“负”,其电极反应方程式为___________ 。
(3)d电极应选用的电极材料为___________ 。(填“铁”或“银”)
Ⅲ.氰化物在工业中广泛存在于电镀、油漆、染料、橡胶等行业中,但是氰化物有剧毒,很多氰化物在加热或与酸作用后会释放出挥发性的有毒气体氰化氢。因此在含氰工业废水排放前,需要对其进行治理。在碱性条件下利用电解法除去废水中的氰化物以代表,装置如图丙,已知石墨电极上依次发生的部分反应有:
(4)铁电极上发生的电极反应为___________ 。
(5)该电解过程一般控制在之间,偏高或偏低均会引起除氰效果降低,你认为可能的原因是___________ 。忽略铁电极上的其他反应,电解一段时间后,相同条件下在石墨电极处测得产生,同时在铁电极处产生气体,则氰去除率为 ___________ 。氰去除率
Ⅰ.1977年,伏打电堆的发明为电化学的创建开辟了道路。
(1)某化学兴趣小组在阅读了相关材料后,想把反应设计成原电池,则电池的负极材料应选择
Ⅱ.一种以液态肼为燃料的电池装置如图甲所示,该电池用溶液作为电解质溶液。以该燃料电池作为电源电解足量的饱和溶液以实现向铁棒上镀银,装置如图乙所示。(2)a电极为燃料电池的
(3)d电极应选用的电极材料为
Ⅲ.氰化物在工业中广泛存在于电镀、油漆、染料、橡胶等行业中,但是氰化物有剧毒,很多氰化物在加热或与酸作用后会释放出挥发性的有毒气体氰化氢。因此在含氰工业废水排放前,需要对其进行治理。在碱性条件下利用电解法除去废水中的氰化物以代表,装置如图丙,已知石墨电极上依次发生的部分反应有:
(4)铁电极上发生的电极反应为
(5)该电解过程一般控制在之间,偏高或偏低均会引起除氰效果降低,你认为可能的原因是
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