CO2与CH4均是温室气体,CO2与CH4催化重整受到越来越多的关注,它是有效应对全球气候变化的重要方法。
(1)CO2与CH4经催化重整可制得合成气CO和H2,其反应原理为O2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+120kJ·mol-1,该反应在一定温度下能自发进行的原因为_______ 。
(2)催化重整涉及的反应如下:
i.CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
ii.H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH=+41.2kJ·mol-l
若在恒温、恒容密闭容器中进行反应i、ii,下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
(3)在总压为24p0的恒压密闭容器中,起始时通入n(CH4):n(CO2)=1:1的混合气体,在一定温度下发生反应i、ii,测得CH4、CO2的平衡转化率分别为20%和40%。
①平衡时容器的体积是起始时的_______ 倍。
②该温度下反应i的压强平衡常数Kp=_______ (Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
③维持其他因素不变,若向平衡体系中通入一定量的N2(N2不参与反应),再次平衡后CH4的转化率_______ (填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”,下同),_______ 。
(4)光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO3为光催化剂,光照时,价带失去电子并产生空穴(h+,具有强氧化性),CO2在导带获得电子生成CO和O2-,价带上CH4直接转化为CO和H2,反应机理如图所示:
在Rh表面,每生成1molCO,则价带产生的空穴(h+)数为_______ NA;价带上的电极反应式可表示为_______ 。
(1)CO2与CH4经催化重整可制得合成气CO和H2,其反应原理为O2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+120kJ·mol-1,该反应在一定温度下能自发进行的原因为
(2)催化重整涉及的反应如下:
i.CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
ii.H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH=+41.2kJ·mol-l
若在恒温、恒容密闭容器中进行反应i、ii,下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.相同时间内形成C-H键和H-H键的数目之比为2:1 |
B.体系内n(H2)/n(CO)保持不变 |
C.体系内各物质的浓度保持不变 |
D.体系内混合气体的密度保持不变 |
①平衡时容器的体积是起始时的
②该温度下反应i的压强平衡常数Kp=
③维持其他因素不变,若向平衡体系中通入一定量的N2(N2不参与反应),再次平衡后CH4的转化率
(4)光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO3为光催化剂,光照时,价带失去电子并产生空穴(h+,具有强氧化性),CO2在导带获得电子生成CO和O2-,价带上CH4直接转化为CO和H2,反应机理如图所示:
在Rh表面,每生成1molCO,则价带产生的空穴(h+)数为
更新时间:2023-06-20 19:36:40
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【推荐1】某些电镀厂的酸性废水中常含有一定量的CrO42-和Cr2O72-,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1:还原沉淀法,该法的工艺流程为:
(1)其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O,若平衡体系的pH=12,该溶液显_____ 色。能说明第①步反应达平衡状态的是______ 。
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同 b.溶液的pH不变
c.溶液的颜色不变 d.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)
(2)写出第②步的离子反应方程式:__________ 。
(3)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq)
常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至_______ 。
方法2:电解法:该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(4)写出阳极的电极反应式___________________ 。
(5)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)___________ ,溶液中同时生成的沉淀还有______ 。
方法1:还原沉淀法,该法的工艺流程为:
(1)其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O,若平衡体系的pH=12,该溶液显
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同 b.溶液的pH不变
c.溶液的颜色不变 d.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)
(2)写出第②步的离子反应方程式:
(3)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq)
常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至
方法2:电解法:该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(4)写出阳极的电极反应式
(5)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)
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【推荐2】氮氧化物的处理是环境科学研究的热点课题。
(1)已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1
Ⅱ.2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH2=-221.0kJ·mol-1
Ⅲ.N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH3=+180.5kJ·mol-1
利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO,发生反应:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。
①该反应正反应的活化能为EakJ·mol-1,则逆反应的活化能为______ kJ·mol-1。
②该反应在下能______ 自发进行(填“高温”或“低温”)。
③在2L恒容密闭容器中加入3molCO和2molNO,测得NO的转化率与温度(T)、时间(t)间的变化关系如图所示:则T2温度下,0~5min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=______ ;T1温度下,上述反应的平衡常数K=______ L·mol-1;若在T1温度下,向平衡后的容器中再加入4molN2和amolNO,使平衡向右移动,则a的取值范围是______ 。
(2)有人利用反应C(s)+2NO(g)=N2(g)+CO2(g)ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。现向恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应。
①若为绝热容器,下列表示该反应达到平衡状态的是______ (填字母)。
A.混合气体的密度保持不变
B.混合气体的压强保持不变
C.NO和N2的消耗速率之比为1:2
D.混合气体中c(NO)=c(N2)
②若为恒温容器,经相同时间测得不同温度下NO的转化率随温度的变化如图所示:由图可知最高转化率B点对应温度为440℃,则A、B、C三点中______ 点可能是对应温度下的平衡转化率;高于440℃时,NO的转化率降低的原因可能是平衡常数变小(即温度升高导致平衡逆向移动),也可能是______ 。
(1)已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1
Ⅱ.2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH2=-221.0kJ·mol-1
Ⅲ.N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH3=+180.5kJ·mol-1
利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO,发生反应:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。
①该反应正反应的活化能为EakJ·mol-1,则逆反应的活化能为
②该反应在下能
③在2L恒容密闭容器中加入3molCO和2molNO,测得NO的转化率与温度(T)、时间(t)间的变化关系如图所示:则T2温度下,0~5min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=
(2)有人利用反应C(s)+2NO(g)=N2(g)+CO2(g)ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。现向恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应。
①若为绝热容器,下列表示该反应达到平衡状态的是
A.混合气体的密度保持不变
B.混合气体的压强保持不变
C.NO和N2的消耗速率之比为1:2
D.混合气体中c(NO)=c(N2)
②若为恒温容器,经相同时间测得不同温度下NO的转化率随温度的变化如图所示:由图可知最高转化率B点对应温度为440℃,则A、B、C三点中
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【推荐3】科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。
I.目前合成氨技术原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。
(1)在一定体积的容器中发生上述反应,下列描述中能说明该反应已达平衡的是_______ 。
(2)673K、30MPa下,向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入080molN2和1.60molH2,反应3分钟达到平衡时,NH3的体积分数为20%。
①该条件下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数K=_____ (精确到小数点后一位);K值越大,表明反应达到平衡时_______ 。
A. H2的转化率一定越高
B.NH3的浓度一定越大
C.正反应进行得越完全
D.化学反应速率越大
②若达平衡后再向该容器中充入0.40molN2和0.40molNH3,该平衡将______ (填“向正反应方向移动”、“向逆反应方向移动”或“不移动”)。
Ⅱ.根据“人工固氮”的最新研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) △H=akJ/mol。进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如表:
(3)此合成反应的a______ 0;△S______ 0,(填“>”、“<”或“=”)。
(4)已知(K为平衡常数):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) K2,则N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+O2(g)的K=______ (用K1、K2表示)。
I.目前合成氨技术原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。
(1)在一定体积的容器中发生上述反应,下列描述中能说明该反应已达平衡的是
A.容器内气体的平均摩尔质量保持不变 |
B.2v(NH3)正=v(N2)逆 |
C.容器中气体的压强保持不变 |
D.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2 |
(2)673K、30MPa下,向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入080molN2和1.60molH2,反应3分钟达到平衡时,NH3的体积分数为20%。
①该条件下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数K=
A. H2的转化率一定越高
B.NH3的浓度一定越大
C.正反应进行得越完全
D.化学反应速率越大
②若达平衡后再向该容器中充入0.40molN2和0.40molNH3,该平衡将
Ⅱ.根据“人工固氮”的最新研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) △H=akJ/mol。进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如表:
T/K | 303 | 313 | 323 |
NH3的生成量/(10mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
(3)此合成反应的a
(4)已知(K为平衡常数):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) K2,则N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+O2(g)的K=
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【推荐1】焦炭与CO、H2均是重要的能源,也是重要的化工原料。
已知C、H2、CO的燃烧热分别为-393.5 kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1、-283 kJ·mol-1,又知水的气化热为+44 kJ/mol。
(1)①焦炭与水蒸气反应生成CO、H2的热化学方程式为___________________ 。
②若将足量焦炭与2mol水蒸气充分反应,当吸收能量为191.7kJ时,则此时H2O(g)的转化率为_________________ 。
(2)将焦炭与水蒸气置于容积为2L的密闭容器中发生反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),其中H2O、CO的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①第一个平衡时段的平衡常数是______________ ,若反应进行到2 min时,改变了温度,使曲线发生如图所示的变化,则温度变化为___________ (填“升温”或“降温”)。
②反应至5 min时,若也只改变了某一个条件,使曲线发生如图所示的变化,该条件可能是下述中的____ 。
a.增加了C b.增加了水蒸气 c.降低了温度 d.增加了压强
(3)若以CO、O2、K2CO3等构成的熔融盐电池为动力,电解400mL饱和食盐水,则电解反应的总方程式为______________________ ,当有5.6g燃料被消耗时,电解池中溶液的pH=__________ (忽略溶液的体积变化,不考虑能量的其它损耗)。
已知C、H2、CO的燃烧热分别为-393.5 kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1、-283 kJ·mol-1,又知水的气化热为+44 kJ/mol。
(1)①焦炭与水蒸气反应生成CO、H2的热化学方程式为
②若将足量焦炭与2mol水蒸气充分反应,当吸收能量为191.7kJ时,则此时H2O(g)的转化率为
(2)将焦炭与水蒸气置于容积为2L的密闭容器中发生反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),其中H2O、CO的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①第一个平衡时段的平衡常数是
②反应至5 min时,若也只改变了某一个条件,使曲线发生如图所示的变化,该条件可能是下述中的
a.增加了C b.增加了水蒸气 c.降低了温度 d.增加了压强
(3)若以CO、O2、K2CO3等构成的熔融盐电池为动力,电解400mL饱和食盐水,则电解反应的总方程式为
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【推荐2】(1)对于反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下温度变化的曲线如图:
①比较p1、p2的大小关系:________ 。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________ (“增大”或“减小”)。
(2)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。回答下列问题:
①反应的ΔH______ 0(填“大于”或“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为__________________ ;平衡时混合气体中NO2的体积分数为_______ 。
②100℃时达平衡后,向容器中迅速充入含0.08mol的NO2和0.08mol N2O4的混合气体,此时速率关系v(正)____ v(逆)。(填“大于”,“等于”,或“小于”)
③100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
a.T________ 100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是____________________
b.列式计算温度T时反应的平衡常数K2(写计算过程):______
①比较p1、p2的大小关系:
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是
(2)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。回答下列问题:
①反应的ΔH
②100℃时达平衡后,向容器中迅速充入含0.08mol的NO2和0.08mol N2O4的混合气体,此时速率关系v(正)
③100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
a.T
b.列式计算温度T时反应的平衡常数K2(写计算过程):
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【推荐3】的资源化利用能有效减少排放,实现自然界中的碳循环。我国科研人员研究出在催化剂上加氢制甲醇的反应历程如图所示。
回答下列问题:
(1)第②步反应的方程式为_______ ;分析在反应体系中加入少量水蒸气能提高甲醇产率的可能原因是_______ ;二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率_______ 100%(填“是”或“不是”)。
(2)一定温度下,向1 L恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol 反应制甲醇,当反应达到平衡后,容器内为0.5 mol,则的平衡转化率为_______ ,该反应的平衡常数K=_______ 。
(3)用还原制备甲醇的同时还能向外界提供电流,其工作原理如图所示。
①的作用是_______ 。
②正极发生的电极反应为_______ 。
回答下列问题:
(1)第②步反应的方程式为
(2)一定温度下,向1 L恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol 反应制甲醇,当反应达到平衡后,容器内为0.5 mol,则的平衡转化率为
(3)用还原制备甲醇的同时还能向外界提供电流,其工作原理如图所示。
①的作用是
②正极发生的电极反应为
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解题方法
【推荐1】氢最有可能成为21世纪的主要能源,但氢气需要由其他物质来制备,制氢的方法之一是以煤的转化为基础。基本原理是用碳、水在气化炉中发生如下反应:
C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) (1)
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (2)
利用CaO吸收产物中的CO2:
CaO(s) + CO2(g) CaCO3(S) (3)
产物中的H2与平衡体系中的C、CO、CO2发生反应,生成CH4:
C(s) + 2H(g) CH4(g) (4)
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) (5)
CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) (6)
将2 mol C(s)、2 mol H2O(g)、2 mol CaO(s)放入气化炉,在850 °C下发生反应。
已知850 °C下相关物种的热力学参数:
(1)计算气化炉总压为2.50 ×106 Pa时, H2在平衡混合气中的摩尔分数__________ 。
(2)计算850 °C从起始原料到平衡产物这一过 程的热效应__________ 。
(3)碳在高温下是一种优良的还原剂,可用于冶炼多种金属。试写出600 °C碳的可能氧化产物的化学式__________ 。从热力学角度说明原因__________ (假设600 °C反应的熵变、焓变和850°C下的熵变、焓变相同)
C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) (1)
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (2)
利用CaO吸收产物中的CO2:
CaO(s) + CO2(g) CaCO3(S) (3)
产物中的H2与平衡体系中的C、CO、CO2发生反应,生成CH4:
C(s) + 2H(g) CH4(g) (4)
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) (5)
CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) (6)
将2 mol C(s)、2 mol H2O(g)、2 mol CaO(s)放入气化炉,在850 °C下发生反应。
已知850 °C下相关物种的热力学参数:
物质 | / (kJ· mol-1) | /(J·mol-1·K-1) |
C(s) CO(g) CO(g) CaO(s) CaCO3(s) H2(g) H2O(g) CH4(g) | 8.70 - 93.65 - 368.10 - 606.97 - 1147.40 16.21 -221.76 - 46.94 | 21.04 229.22 260.49 90.58 196.92。 161.08 226.08 236.16 。 |
(2)计算850 °C从起始原料到平衡产物这一过 程的热效应
(3)碳在高温下是一种优良的还原剂,可用于冶炼多种金属。试写出600 °C碳的可能氧化产物的化学式
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【推荐2】一元有机弱酸HA在有机溶剂苯和水组成的二相体系中存在溶解平衡。体系有关数据如下:
在25℃时,水相中HA部分电离,HA浓度为时,测得HA溶液。二相平衡体系中,HA在有机相苯(B)和水相(W)中的分配系数为K,,即达到平衡后,以HA分子形式存在于有机相和水相中的比例为1:1。
请回答下列问题:
(1)有机相苯中HA发生双聚反应,在较低温度下反应自发进行,则_______ 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)用分液漏斗分离得到有机相,向有机相中继续加少量苯,则平衡_______ (填“正向”、“逆向”或“不”)移动,有机相中_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)计算25℃时,平衡体系水相中的电离度_______ ,有机相中_______ 。
(4)25℃时,NaA和HA均为0.1mol/L的混合水溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______ 。
25℃平衡体系(苯、水、HA) | 苯或水相中HA起始浓度 | 焓变 | 平衡常数 |
在水相: | |||
在有机相: |
请回答下列问题:
(1)有机相苯中HA发生双聚反应,在较低温度下反应自发进行,则
(2)用分液漏斗分离得到有机相,向有机相中继续加少量苯,则平衡
(3)计算25℃时,平衡体系水相中的电离度
(4)25℃时,NaA和HA均为0.1mol/L的混合水溶液中离子浓度由大到小的顺序为
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【推荐3】I、天然气的主要成分为CH4,一般还含有乙烷C2H6等烃类,是重要的燃料和化工原料。
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应:,提高该反应平衡转化率的方法有___________ 、___________ 。
(2)高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:。反应在初期阶段的速率方程为:,其中k为反应速率常数。
①设反应开始时的反应速率为r1,甲烷的转化率为时的反应速率为r2,则r2=___________ r1。
②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是___________ 。
A.增加甲烷浓度,r增大 B.增加H2浓度,r增大
C.乙烷的生成速率逐渐增大 D.降低反应温度,k减小
II、研究氮及其化合物的转化对于环境改善有重大意义。
已知 ,
。
(3)用NH3消除NO污染的反应为:,则该反应自发进行的条件是___________ (填“高温”或“低温”)。
(4)不同温度条件下,NH3与NO的物质的量之比分别为4:1、3:1、1:3,得到NO脱除率曲线如图所示。曲线a中NH3的起始浓度为,从A点到B点经过2秒,该时间段内NO的脱除速率为___________ mg/(L•s),在AB所在的曲线上当温度高于900℃时NO脱除率明显降低的原因是___________ 。
(5)工业烟气中的氮氧化物用NH3催化还原,发生反应:,研究表明不同氨氮比条件下测得NO的残留率与温度关系如图所示。随着温度不断升高,NO的残留率趋近相同的可能原因是___________ 。
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应:,提高该反应平衡转化率的方法有
(2)高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:。反应在初期阶段的速率方程为:,其中k为反应速率常数。
①设反应开始时的反应速率为r1,甲烷的转化率为时的反应速率为r2,则r2=
②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是
A.增加甲烷浓度,r增大 B.增加H2浓度,r增大
C.乙烷的生成速率逐渐增大 D.降低反应温度,k减小
II、研究氮及其化合物的转化对于环境改善有重大意义。
已知 ,
。
(3)用NH3消除NO污染的反应为:,则该反应自发进行的条件是
(4)不同温度条件下,NH3与NO的物质的量之比分别为4:1、3:1、1:3,得到NO脱除率曲线如图所示。曲线a中NH3的起始浓度为,从A点到B点经过2秒,该时间段内NO的脱除速率为
(5)工业烟气中的氮氧化物用NH3催化还原,发生反应:,研究表明不同氨氮比条件下测得NO的残留率与温度关系如图所示。随着温度不断升高,NO的残留率趋近相同的可能原因是
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【推荐1】二甲醚又称甲醚,是一种十分重要的化工原料,在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。一定条件下,利用合成气(CO、H2)合成二甲醚,其中主要包括以下三个相互联系的反应:
i.合成气合成甲醇:CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g);
ii.甲醇脱水生成二甲醚:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g);
iii.水煤气变换反应:CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)。
请回答下列问题:
(1)已知相关物质变化的焓变如图1所示,写出CO直接加氢合成二甲醚的热化学方程式:_______ 。
(2)有研究者在催化剂(CuO/ZnO/Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由CO和H2直接制备二甲醚,结果如图2所示,其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_______ 。
(3)实验室模拟上述合成过程,在1 L恒容密闭容器中充入6 mol CO和6 mol H2,连续发生以上i、ii、iii反应,2 h后达到平衡,测得混合体系中各组分浓度如下表:
①平衡后,整个过程中CO的转化率为_______ ;v(CH3OCH3)=_______ mol· L-1· h-1。
②反应ii的K=_______ (保留两位小数)。
(4)合成气可做燃料电池的燃料。一种熔融盐燃料电池的工作原理如图所示,电极A上H2参与的电极反应为_______ ,假设催化炉产生的CO与H2的物质的量之比为2:1,电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为_______ 。
i.合成气合成甲醇:CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g);
ii.甲醇脱水生成二甲醚:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g);
iii.水煤气变换反应:CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)。
请回答下列问题:
(1)已知相关物质变化的焓变如图1所示,写出CO直接加氢合成二甲醚的热化学方程式:
(2)有研究者在催化剂(CuO/ZnO/Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由CO和H2直接制备二甲醚,结果如图2所示,其中CO转化率随温度升高而降低的原因是
(3)实验室模拟上述合成过程,在1 L恒容密闭容器中充入6 mol CO和6 mol H2,连续发生以上i、ii、iii反应,2 h后达到平衡,测得混合体系中各组分浓度如下表:
物质 | H2 | CH3OH | H2O | CO2 |
物质的量浓度/(mol·L-1) | l.44 | 0. 78 | 0. 12 | 0.84 |
②反应ii的K=
(4)合成气可做燃料电池的燃料。一种熔融盐燃料电池的工作原理如图所示,电极A上H2参与的电极反应为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐2】我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值,2060年前达到“碳中和”。因此,二氧化碳的综合利用尤为重要。
(1)通过使用不同新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚()也有广泛的应用。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①结合计算分析反应的自发性:___________ 。
②恒压、投料比的情况下,不同温度下的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的占消耗总量的百分比)如下图所示:
当温度超过,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________ 。
③工业实际设计温度一般在范围内变化,不能过高的原因是___________ 。
(2)研究表明,在电解质水溶液中,气体可被电化学还原。
①在碱性介质中电还原为正丙醇()的电极反应方程式为___________ 。
②在电解质水溶液中,三种不同催化剂(、、)上电还原为的反应进程中(被还原为的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,电还原为从易到难的顺序为___________ (用、、字母排序)。
(3)参与的乙苯脱氢机理如图所示(、表示乙苯分子中或原子的位置;、为催化剂的活性位点,其中位点带部分正电荷,、位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为___________ 。
(1)通过使用不同新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚()也有广泛的应用。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①结合计算分析反应的自发性:
②恒压、投料比的情况下,不同温度下的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的占消耗总量的百分比)如下图所示:
当温度超过,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
③工业实际设计温度一般在范围内变化,不能过高的原因是
(2)研究表明,在电解质水溶液中,气体可被电化学还原。
①在碱性介质中电还原为正丙醇()的电极反应方程式为
②在电解质水溶液中,三种不同催化剂(、、)上电还原为的反应进程中(被还原为的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,电还原为从易到难的顺序为
(3)参与的乙苯脱氢机理如图所示(、表示乙苯分子中或原子的位置;、为催化剂的活性位点,其中位点带部分正电荷,、位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】镁及其化合物在生产、生活中应用广泛。
Ⅰ.(1)镁在元素周期表中的位置为___________
(2)镁的碳化物常见的有MgC2和Mg2C3两种,可分别发生水解反应生成乙炔和丙二烯,写出MgC2水解反应的方程式为_________ ;Mg2C3的电子式为_________ .
(3)由Mg可制成“镁一次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如下图所示,该电池反应的离子方程式为____________ .
Ⅱ.利用氯碱工业盐泥[含Mg(OH)2及少量的CaCO3、MnCO3、FeCO3、Al(OH)3、SiO2等]生产MgSO4·7H2O的工艺流程如下图所示。
(4)酸浸时,FeCO3与硫酸反应的化学方程式为_____________ ,为了提高浸取率可采取的措施有_____ (填字母)。
a.多次用废硫酸浸取 b.减小盐泥粒度并充分搅拌 c.适当延长浸取时间
(5)氧化时,次氯酸钠溶液将MnSO4氧化为MnO2的离子程式为______________ ;滤渣2为MnO2和_____________ 、___________ (填化学式)。
Ⅰ.(1)镁在元素周期表中的位置为
(2)镁的碳化物常见的有MgC2和Mg2C3两种,可分别发生水解反应生成乙炔和丙二烯,写出MgC2水解反应的方程式为
(3)由Mg可制成“镁一次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如下图所示,该电池反应的离子方程式为
Ⅱ.利用氯碱工业盐泥[含Mg(OH)2及少量的CaCO3、MnCO3、FeCO3、Al(OH)3、SiO2等]生产MgSO4·7H2O的工艺流程如下图所示。
(4)酸浸时,FeCO3与硫酸反应的化学方程式为
a.多次用废硫酸浸取 b.减小盐泥粒度并充分搅拌 c.适当延长浸取时间
(5)氧化时,次氯酸钠溶液将MnSO4氧化为MnO2的离子程式为
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