工业合成氨是人工固氮研究的重要领域,回答下列问题:
(1)诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔确认了合成氨反应机理。673K时,各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。
图中决速步骤的反应方程式为___________________ ,该步反应的活化能Ea=______ kJ·mol-1。
(2)相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越高,催化作用越强,原因是_________________ 。
NH3在少量某催化剂下分解的实验数据如下表:
分析表中数据可知,随着反应进行,c( NH3 )减小,平均反应速率____________ (填“增大”、“减小”或“不变”),对该分析结果的合理解释是____________________ 。
(3)在一定条件下,向某反应容器中投入4 mol N2和10 mol H2在不同温度下反应,平衡体系中氨的物质的量分数随压强变化曲线如图所示:
①T1、T2、T3中温度最高的是______ ,M点N2的转化率为_________________ 。
②1939年捷姆金和佩热夫推出合成氨反应在接近平衡时净速率方程式为:v(NH3) =k1p(N2),k1、k2的分别为正反应和逆反应的速率常数;p(N2)、p(H2)、p(NH3)代表各组分的分压;α为常数。工业上以铁为催化剂,α=0.5,由M点数据计算=___________ (MPa) -2。
(1)诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔确认了合成氨反应机理。673K时,各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。
图中决速步骤的反应方程式为
(2)相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越高,催化作用越强,原因是
NH3在少量某催化剂下分解的实验数据如下表:
反应时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
c( NH3)/mol·L-1 | c0 | 0.9 c0 | 0.8 c0 | 0.7 c0 | 0.6 c0 | 0. 5 c0 |
(3)在一定条件下,向某反应容器中投入4 mol N2和10 mol H2在不同温度下反应,平衡体系中氨的物质的量分数随压强变化曲线如图所示:
①T1、T2、T3中温度最高的是
②1939年捷姆金和佩热夫推出合成氨反应在接近平衡时净速率方程式为:v(NH3) =k1p(N2),k1、k2的分别为正反应和逆反应的速率常数;p(N2)、p(H2)、p(NH3)代表各组分的分压;α为常数。工业上以铁为催化剂,α=0.5,由M点数据计算=
更新时间:2023-06-15 22:07:56
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解题方法
【推荐1】工业上可采用CH3OHCO+2H2来制取高纯度的CO和H2.我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯基催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能的方式:
方式A:CH3OH*→CH3O*+H* Ea=+103.1kJ·mol-1
方式B:CH3OH*→CH+OH* Eb=+249.3kJ·mol-1
(1)实验证实甲醇裂解过程主要历经的方式为A,试推测可能的原因_______ 。
(2)下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为_______ 。
(3)我国学者结合实验和计算机模拟结果,提出了CO2电还原制备CH3OH的机理,其部分反应历程如图所示,吸附在催化剂表面的物种用“•”标注。
其中CO2在_______ (填“阴极”或“阳极”)上发生反应;下列转化过程中,可能适合在高温条件下进行的是_______ (填选项字母)。
A.CO2+6H→•CO2 B.•CO+•OH→•CO+•H2O
C.•OCH→•OCH2 D.•CH3OH→CH3OH
方式A:CH3OH*→CH3O*+H* Ea=+103.1kJ·mol-1
方式B:CH3OH*→CH+OH* Eb=+249.3kJ·mol-1
(1)实验证实甲醇裂解过程主要历经的方式为A,试推测可能的原因
(2)下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为
(3)我国学者结合实验和计算机模拟结果,提出了CO2电还原制备CH3OH的机理,其部分反应历程如图所示,吸附在催化剂表面的物种用“•”标注。
其中CO2在
A.CO2+6H→•CO2 B.•CO+•OH→•CO+•H2O
C.•OCH→•OCH2 D.•CH3OH→CH3OH
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐2】某校化学小组探究酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率的影响因素。
(1)甲进行了实验I:常温下,向4mL不同浓度的H2O2溶液中滴入一滴0.04mL0.05mol/LKMnO4溶液[c(H+)=5.0mol/L],记录如下:
①请写出反应的离子方程式_______ 。
②对于c(H2O2)增大引起的速率异常现象,根据上述实验结果,甲排除了一种可能,请用化学方程式表示这种可能性_______ 。
③为了解释c(H2O2)增大到一定浓度后速率减小,乙查得了如下资料:
资料显示:c(H2O2)>0.02mol,H2O2溶液中存在平衡:2H2O2⇌H4O4
请用平衡移动原理解释c(H2O2)=0.0312mol/L速率忽然减小的原因_______ 。
(2)乙继续进行实验II,并记录如下:
①对于第10滴溶液与H2O2溶液反应速率剧烈变化的原因,乙提出如下假设:_______ 。
②乙设计实验方案证实了上述假设合理,请补全他的方案:
(3)综合上述实验,对于酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率,丙进行了总结。下列因素一定能加快反应速率的是_______ 。
a.增大KMnO4溶液浓度 b.增大H2O2溶液浓度 c.增大H2SO4浓度
d.加热适当温度 e.加入合适的催化剂
(1)甲进行了实验I:常温下,向4mL不同浓度的H2O2溶液中滴入一滴0.04mL0.05mol/LKMnO4溶液[c(H+)=5.0mol/L],记录如下:
c(H2O2)/mol/L | 0.0010 | 0.0015 | 0.0125 | 0.0312 | 0.044 | 0.0620 |
完全褪色时间/s | 25 | 15 | 12 | 23 | 60 | 370 |
无色气泡 | 一样多 |
②对于c(H2O2)增大引起的速率异常现象,根据上述实验结果,甲排除了一种可能,请用化学方程式表示这种可能性
③为了解释c(H2O2)增大到一定浓度后速率减小,乙查得了如下资料:
资料显示:c(H2O2)>0.02mol,H2O2溶液中存在平衡:2H2O2⇌H4O4
请用平衡移动原理解释c(H2O2)=0.0312mol/L速率忽然减小的原因
(2)乙继续进行实验II,并记录如下:
操作 | 现象 | |
实验II | 往2mL0.2mol/LH2O2溶液中逐滴滴加0.05mol/LKMnO4[c(H+)=5.0mol/L]溶液 | 第1-9滴溶液滴下,完全褪色所需时间很长; 第10滴溶液滴下迅速褪色。 整个过程中几乎无温度变化。 |
②乙设计实验方案证实了上述假设合理,请补全他的方案:
操作 | 现象 | |
实验III | 往2mL0.2mol/LH2O2溶液中滴入5滴0.05mol/LKMnO4[c(H+)=5.0mol/L]溶液 | 完全褪色时间为t秒 |
实验IV | 往2mL0.2mol/LH2O2溶液中 |
a.增大KMnO4溶液浓度 b.增大H2O2溶液浓度 c.增大H2SO4浓度
d.加热适当温度 e.加入合适的催化剂
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【推荐3】2021年7月,习近平总书记要求将碳达峰、碳中和落实情况纳入中央生态环境治理督察,实现无害化处理是环境治理的一个重要的方法。
已知:反应Ⅰ N2O(g) + CO(g) N2(g) + CO2(g) ΔH<0
(1)N2O和CO在Fe+作用下发生的反应分两步进行:
第一步:Fe+ + N2O → FeO+ + N2
第二步:FeO++ CO → Fe+ + CO2
反应过程的能量变化如图所示:
①决定总反应速率的是___________ (填“第一步”或“第二步)
②下列有关说法正确的是___________
A.Fe+改变反应历程,也改变了反应的ΔH
B.升高温度,CO2的体积分数减小
C.FeO+是中间产物,也可叫作催化剂
D.第二步反应中有极性共价键的断裂和形成
(2)已知净反应速率(Δv):Δv=v(正) _ v(逆) (v(正)、v(逆)分别为正、逆反应速率)。
①关于反应Ⅰ在不同温度下,达到平衡时有:Δv (500 K)___________ Δv (550 K)(填“>”、“<”或“=”)
②反应Ⅰ的平衡常数为K1,请在图中画出pK(pK=—lgK1)随温度(T)的变化趋势___________
(3)草酸钙CaC2O4是陶瓷上釉时的重要原料之一,已知草酸钙在500℃时会发生如下的分解反应:反应Ⅱ CaC2O4 (s)CaCO3(s) + CO(g) 平衡常数K2=e,向1L密闭容器中加入足量的CaC2O4固体,再充入一定量的N2O气体,起始压强为b,发生反应Ⅰ、Ⅱ后达到平衡时总压强为c。则500℃时反应Ⅰ的平衡常数K1=___________ 。(用e,b,c来表示)
已知:反应Ⅰ N2O(g) + CO(g) N2(g) + CO2(g) ΔH<0
(1)N2O和CO在Fe+作用下发生的反应分两步进行:
第一步:Fe+ + N2O → FeO+ + N2
第二步:FeO++ CO → Fe+ + CO2
反应过程的能量变化如图所示:
①决定总反应速率的是
②下列有关说法正确的是
A.Fe+改变反应历程,也改变了反应的ΔH
B.升高温度,CO2的体积分数减小
C.FeO+是中间产物,也可叫作催化剂
D.第二步反应中有极性共价键的断裂和形成
(2)已知净反应速率(Δv):Δv=v(正) _ v(逆) (v(正)、v(逆)分别为正、逆反应速率)。
①关于反应Ⅰ在不同温度下,达到平衡时有:Δv (500 K)
②反应Ⅰ的平衡常数为K1,请在图中画出pK(pK=—lgK1)随温度(T)的变化趋势
(3)草酸钙CaC2O4是陶瓷上釉时的重要原料之一,已知草酸钙在500℃时会发生如下的分解反应:反应Ⅱ CaC2O4 (s)CaCO3(s) + CO(g) 平衡常数K2=e,向1L密闭容器中加入足量的CaC2O4固体,再充入一定量的N2O气体,起始压强为b,发生反应Ⅰ、Ⅱ后达到平衡时总压强为c。则500℃时反应Ⅰ的平衡常数K1=
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【推荐1】氢气不仅是新能源,也是重要的化工原料。
(1)氢气可由甲烷制备:CH4 (g)+H2O(l)CO(g)+3H2 (g)ΔH=+250.1 kJ·mol-1,已知298 K时,CH4(g)、CO(g)的燃烧热分别为890 kJ·mol-1、283 kJ·mol-1。写出氢气燃烧热的热化学方程式___________ 。
(2)利用反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH合成清洁能源CH3OH,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示:
①该可逆反应的正反应ΔH______ 0; A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系是_____ ; 压强p1___ p2(填“>”“<”或“=”); 在T1和p2条件下,由D点到B点过程中,正、逆反应速率之间的关系: v正___ v逆(填“>”“<”或“=”)。
②若在恒温恒容条件下进行上述反应,能表示该可逆反应达到平衡状态的是_____________________ (填序号)。
a.CO物质的量保持不变
b.单位时间内消耗CO的浓度和生成甲醇的浓度相等
c.混合气体的压强不再变化
d.混合气体的密度不再变化
③在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2,在p2 (和T2条件下经10 min达到平衡状态C点,在该条件下,v(CH3OH)=______________________ ;平衡常数K为_________________________________
(1)氢气可由甲烷制备:CH4 (g)+H2O(l)CO(g)+3H2 (g)ΔH=+250.1 kJ·mol-1,已知298 K时,CH4(g)、CO(g)的燃烧热分别为890 kJ·mol-1、283 kJ·mol-1。写出氢气燃烧热的热化学方程式
(2)利用反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH合成清洁能源CH3OH,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示:
①该可逆反应的正反应ΔH
②若在恒温恒容条件下进行上述反应,能表示该可逆反应达到平衡状态的是
a.CO物质的量保持不变
b.单位时间内消耗CO的浓度和生成甲醇的浓度相等
c.混合气体的压强不再变化
d.混合气体的密度不再变化
③在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2,在p2 (和T2条件下经10 min达到平衡状态C点,在该条件下,v(CH3OH)=
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解答题-原理综合题
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【推荐2】氮的固定以及利用氨合成其他含氮化合物是几百年来科学家一直研究的课题。
(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
①分析数据可知,大气固氮反应属于_______ (填“吸热”或“放热”)反应。
②分析数据可知,人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是_______ 。
③在500 ℃、 Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1 mol 和3 mol ,充分反应后,放出的热量_______ (填“大于”“小于”或“等于”)92.4 kJ。
(2)工业固氮反应中,在其他条件相同时,分别测定的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线,如图所示的图示中,正确的是_______ (填“A”或“B”);比较、的大小关系:_______ 。
(3)在一定温度下,将1 mol 和3 mol 混合置于体积不变的密闭容器中发生工业合成氨反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8 mol。
①达平衡时,的转化率_______ 。
②已知平衡时,容器压强为8 MPa,则平衡常数_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③为提高的转化率,实际生产中宜采取的措施有_______ (填字母)。
A.降低温度 B.最适合催化剂活性的适当高温
C.适当增大压强 D.减小压强
E.循环利用和不断补充氮气 F.及时移出氨
④若达平衡时再将各组分都增加2 mol,此时平衡移动的方向是_______ (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”、“不移动”)。
(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
反应 | 大气固氮 | 工业固氮 | |||
温度/℃ | 27 | 2 000 | 25 | 400 | 450 |
K | 0.1 | 0.507 | 0.452 |
②分析数据可知,人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是
③在500 ℃、 Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1 mol 和3 mol ,充分反应后,放出的热量
(2)工业固氮反应中,在其他条件相同时,分别测定的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线,如图所示的图示中,正确的是
(3)在一定温度下,将1 mol 和3 mol 混合置于体积不变的密闭容器中发生工业合成氨反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8 mol。
①达平衡时,的转化率
②已知平衡时,容器压强为8 MPa,则平衡常数
③为提高的转化率,实际生产中宜采取的措施有
A.降低温度 B.最适合催化剂活性的适当高温
C.适当增大压强 D.减小压强
E.循环利用和不断补充氮气 F.及时移出氨
④若达平衡时再将各组分都增加2 mol,此时平衡移动的方向是
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【推荐3】硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。
(1)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
硅与碳同族,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是_______ 。
(2)锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法。还原的反应如下:
反应1:,
反应2:
反应3:
①对于上述三个反应,下列说法合理的是_______ 。
a.升高温度会提高的转化率 b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c. d.Na、Mg可以代替还原
②实际制备过程选择“反应3”,选择的理由是_______ 。
(3)工业上也可用制备高纯硅。时,相关反应的热化学方程式和平衡常数如表:
①则该温度下,= _______________ ;K3=_______ (用K1和K2表示)。
②对于反应,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在和时的转化率随时间变化的结果如图所示。则T1_____________ T2(填“大于”“小于”或“等于”),时平衡常数K=_______ (保留2位小数)。③在下,要提高转化率,可采取的措施是_______ 。
(1)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键 | ||||
键能 | 356 | 413 | 226 | 318 |
(2)锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法。还原的反应如下:
反应1:,
反应2:
反应3:
①对于上述三个反应,下列说法合理的是
a.升高温度会提高的转化率 b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c. d.Na、Mg可以代替还原
②实际制备过程选择“反应3”,选择的理由是
(3)工业上也可用制备高纯硅。时,相关反应的热化学方程式和平衡常数如表:
热化学方程式 | 平衡常数 |
K1 | |
K2 | |
K3 |
②对于反应,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在和时的转化率随时间变化的结果如图所示。则T1
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【推荐1】2023年9月23日,杭州亚运会主火炬塔使用了燃烧高效、排放清洁、可再生、运输便捷的甲醇燃料,这是人类历史上第一次废碳再生利用,有利于推进“碳达峰”和“碳中和”。工业上用来生产燃料甲醇的反应为 ,现将和充入的恒温刚性密闭容器中,测得的氢气物质的量随时间变化如图中实线所示:
回答下列问题:
(1)该反应在
(2)下列说法不能表明该反应已经达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A.压强保持不变 |
B.混合气体的平均相对分子质量不变 |
C.混合气体中的百分含量保持不变 |
D. |
(3)点正反应速率
(4)平衡时的转化率为
(5)仅改变某一实验条件再进行实验,测得的物质的量随时间变化如图中虚线所示,对应的实验条件改变的是
(6)如果要加快反应速率并且提高平衡转化率,可以采取的措施有
(7)一定条件下,单位时间内不同温度下测定的转化率如图所示。温度高于时,随温度的升高转化率降低的原因可能是
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解题方法
【推荐2】运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)硫酸生产过程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图所示,根据图回答下列问题:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H__________ 0(填“>”或“<”),
②一定条件下,将SO2与O2以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应,能说明该反应已达到平衡的是_________ 。
a.体系的密度不发生变化 b.SO2与SO3的体积比保持不变
c.体系中硫元素的质量百分含量不再变化 d.单位时间内反应物转移4 mol 电子,同时消耗2 mol SO3 e.容器内的气体分子总数不再变化
(2)一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
①升高温度,该反应的平衡常数__________ (填“增大”或“减小”或“不变”)。
②由图2信息,计算0~10min内该反应的平均速率v(H2)=________ ,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为________ (填“a”或“b”或“c”或“d”)。
③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是______ 点,温度T1 ___ T2(填“>”或“=”或“<”)。
(1)硫酸生产过程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图所示,根据图回答下列问题:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H
②一定条件下,将SO2与O2以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应,能说明该反应已达到平衡的是
a.体系的密度不发生变化 b.SO2与SO3的体积比保持不变
c.体系中硫元素的质量百分含量不再变化 d.单位时间内反应物转移4 mol 电子,同时消耗2 mol SO3 e.容器内的气体分子总数不再变化
(2)一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
①升高温度,该反应的平衡常数
②由图2信息,计算0~10min内该反应的平均速率v(H2)=
③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是
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【推荐3】碳及其化合物广泛存在于自然界。请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH1平衡常数为K1
反应Ⅱ:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH1平衡常数为K2
不同温度下,K1、K2的值如下表:
现有反应Ⅲ:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g),结合上表数据,反应Ⅲ是___ (填“放热”或“吸热”)反应,为提高CO2的转化率可采用措施有___ (写出任意两条)。
(2)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) ∆H<0。设m为起始时的投料比,即m= n(H2)/ n(CO2)。
①图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为______ 。
②图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为____ 。
③图3表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质化学名称为____ ,T4温度时,该反应平衡常数KP的计算式为____ 。
(3)工业上常用高浓度的 K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图:
①在阳极区发生的反应包括____ 和H++HCO3- ==CO2↑+H2O
②简述CO32-在阴极区再生的原理:____ 。
(1)反应Ⅰ:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH1平衡常数为K1
反应Ⅱ:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH1平衡常数为K2
不同温度下,K1、K2的值如下表:
973 | 1.47 | 2.38 |
1173 | 2.15 | 1.67 |
现有反应Ⅲ:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g),结合上表数据,反应Ⅲ是
(2)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) ∆H<0。设m为起始时的投料比,即m= n(H2)/ n(CO2)。
①图1中投料比相同,温度从高到低的顺序为
②图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为
③图3表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质化学名称为
(3)工业上常用高浓度的 K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图:
①在阳极区发生的反应包括
②简述CO32-在阴极区再生的原理:
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【推荐1】乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:,请回答:
(1)相关物质的燃烧热数据如下:
上述反应的___________ 。
(2)维持体系总压强p恒定,在温度T时,物质的量为n的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。
①下列能说明该反应达到平衡状态的是___________ 。
A.气体密度保持不变 B.体积分数保持不变
C.乙苯的分解速率与苯乙烯的生成速率相等 D.保持不变
②若乙苯的平衡转化率为,则该温度下反应的平衡常数___________ 。(对于气相反应,用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数,记作,如,p为平衡总压强,为平衡系统中B的物质的量分数)
(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气,控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意如图:
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实___________ 。
②控制反应温度为600℃的理由是___________ 。
(1)相关物质的燃烧热数据如下:
物质 | 乙苯(g) | 苯乙烯(g) | |
燃烧热 |
(2)维持体系总压强p恒定,在温度T时,物质的量为n的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。
①下列能说明该反应达到平衡状态的是
A.气体密度保持不变 B.体积分数保持不变
C.乙苯的分解速率与苯乙烯的生成速率相等 D.保持不变
②若乙苯的平衡转化率为,则该温度下反应的平衡常数
(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气,控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意如图:
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实
②控制反应温度为600℃的理由是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐2】甲醇制氢作为一种绿色能源技术备受关注。
I.甲醇裂解制氢法
(1)该方法的主反应: ,此反应能自发进行的原因是___________ 。
(2)一定温度下,向某一刚性恒容密闭容器中充入,发生反应,反应起始时的压强为5.00MPa,th后反应达到平衡,此时的物质的量分数为60%,此时平衡常数____ (为以平衡分压表示的平衡常数)。
II.甲醇水蒸气重整制氢法在某催化剂的作用下,该方法的部分反应如下:
主反应:
副反应:
在相同时间内,不同温度下测得的转化率、CO的生成率与温度的变化关系如图所示。
(3)升高温度,甲醇的实际转化率越来越接近平衡转化率的原因是_______ 。
(4)从图象中发现,无论是主反应还是副反应,升温对其平衡的影响都非常小,原因是____ 。
(5)在另外一种催化剂下,甲醇与水发生两个反应
主反应: 活化能
副反应: 活化能
研究发现,在催化剂活性温度区间,升温有利于提高主反应的选择性,则____ (>、=、<)
I.甲醇裂解制氢法
(1)该方法的主反应: ,此反应能自发进行的原因是
(2)一定温度下,向某一刚性恒容密闭容器中充入,发生反应,反应起始时的压强为5.00MPa,th后反应达到平衡,此时的物质的量分数为60%,此时平衡常数
II.甲醇水蒸气重整制氢法在某催化剂的作用下,该方法的部分反应如下:
主反应:
副反应:
在相同时间内,不同温度下测得的转化率、CO的生成率与温度的变化关系如图所示。
(3)升高温度,甲醇的实际转化率越来越接近平衡转化率的原因是
(4)从图象中发现,无论是主反应还是副反应,升温对其平衡的影响都非常小,原因是
(5)在另外一种催化剂下,甲醇与水发生两个反应
主反应: 活化能
副反应: 活化能
研究发现,在催化剂活性温度区间,升温有利于提高主反应的选择性,则
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】化学研究和工业生产中需要关注化学反应的快慢和程度。速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。
(1)某同学对草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液的反应速率影响因素进行研究。该同学采用如图所示的实验方案,拟根据溶液褪色的先后顺序定性探究外界条件对反应速率的影响。
①该同学拟研究的影响因素是_______ 。
②你认为该同学的实验方案_______ (填“合理”或“不合理”),理由是_______ 。
(2)亚硝酰氯是有机合成中常用试剂,已知: 。在体积为恒容密闭容器中充入和,在不同温度下发生反应,的百分含量随时间的变化如图所示。(已知:)
①与实验Ⅰ相比,实验Ⅱ除温度不同外,还改变的条件是_______ 。
②实验Ⅱ反应至达到平衡,此时的转化率为_______ (保留1位小数)。
③实验Ⅲ反应至达到平衡,则_______ 。
(1)某同学对草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液的反应速率影响因素进行研究。该同学采用如图所示的实验方案,拟根据溶液褪色的先后顺序定性探究外界条件对反应速率的影响。
①该同学拟研究的影响因素是
②你认为该同学的实验方案
(2)亚硝酰氯是有机合成中常用试剂,已知: 。在体积为恒容密闭容器中充入和,在不同温度下发生反应,的百分含量随时间的变化如图所示。(已知:)
①与实验Ⅰ相比,实验Ⅱ除温度不同外,还改变的条件是
②实验Ⅱ反应至达到平衡,此时的转化率为
③实验Ⅲ反应至达到平衡,则
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