传统工艺采用酸催化水解苯乙腈(C6H5CH2CN)生产苯乙酸(C6H5CH2COOH),某科研工作者研究了近临界水(250℃~350℃之间的压缩液态水,可同时溶解有机物和无机物)中苯乙腈无外加催化剂水解生成苯乙酸的反应。反应原理为:
反应Ⅰ:(苯乙酰胺)
反应Ⅱ:
当反应釜维持压强为8Mpa,苯乙腈的进料浓度为时,获得如图1、图2所示实验结果。
请回答:
(1)反应Ⅱ的_____ 0(填“>”、“<”或“=”)
(2)关于近临界水、不加催化剂条件的反应工艺说法正确的是_____。
(3)对于物质状态不同的多相反应,其平衡常数表达式中气相物质可用[为平衡分压,为标准压强]表示。请写出苯乙腈水解生成苯乙酸总反应的平衡常数表达式K=_____ :某温度下测得各物质的平衡浓度分别为,,忽略苯乙酸的电离及与氨气的作用,则反应Ⅰ的平衡常数的值为_____ 。
(4)温度升高,对反应速率的影响更大的是_____ (填“反应Ⅰ”、“反应Ⅱ”)。说明判断依据,并从碰撞理论角度解释原因_____ 。
(5)超临界水在有机废物处理过程中会产生二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物。其中,以硫酸钠为研究对象,基于水合机理的溶解模型描述其溶解过程:,其中为溶解在超临界水中的硫酸钠,r为硫酸钠溶解所需的水分子数。对于这一反应,平衡常数可近似表示为:。在不同温度下,用硫酸钠溶解度的对数对水密度的对数作图,能得到一系列直线。由图3可以看出,温度变化使得水合分子数发生改变,且温度越来越高,溶解所需的水合分子数r的数值_____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
反应Ⅰ:(苯乙酰胺)
反应Ⅱ:
当反应釜维持压强为8Mpa,苯乙腈的进料浓度为时,获得如图1、图2所示实验结果。
请回答:
(1)反应Ⅱ的
(2)关于近临界水、不加催化剂条件的反应工艺说法正确的是_____。
A.苯乙腈、苯乙酰胺在近临界水中具有更大的溶解度,有利于加快反应速率 |
B.上述实验条件下,苯乙腈的转化率与温度有关,与反应时间无关 |
C.近临界水本身的pH<7,水电离的H+起催化作用 |
D.恒压通入N2有利于提高反应Ⅱ的平衡转化率 |
(4)温度升高,对反应速率的影响更大的是
(5)超临界水在有机废物处理过程中会产生二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物。其中,以硫酸钠为研究对象,基于水合机理的溶解模型描述其溶解过程:,其中为溶解在超临界水中的硫酸钠,r为硫酸钠溶解所需的水分子数。对于这一反应,平衡常数可近似表示为:。在不同温度下,用硫酸钠溶解度的对数对水密度的对数作图,能得到一系列直线。由图3可以看出,温度变化使得水合分子数发生改变,且温度越来越高,溶解所需的水合分子数r的数值
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更新时间:2023-06-26 20:02:23
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解答题-原理综合题
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(0.65)
解题方法
【推荐1】镁、硫、氮的化合物在工业上用途非常广泛。
(1)一种镁—锂双离子二次电池的装置如图1所示。
①放电时,Mg电极为_____ (填“正极”或“负极”)。
②充电时,Li+迁移至_____________ (填“阳极区”或“阴极区”)。
(2)纳米MgH2 和LiBH4组成的体系如图2所示,400℃以上受热放氢时发生反应的化学方程式为_____________________________________________ 。
(3)硝酸厂尾气中含有大量的NO,可用氢气催化还原法除去NO,发生的主要反应如下:
2NO(g)+4H2(g)+O2(g)==N2(g)+4H2O(g) △H =-1143kJ·mol-1
2H2(g)+ O2(g)==2H2O(g) △H =-484kJ·mol-1
则2NO(g)+ 2H2(g)==N2(g)+2H2O(g) △H =____ kJ·mol-1
(4)在一定条件下,反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)平衡时CH4的转化率与温度和压强的关系如图3所示。
①图中p1、p2、p3、p4代表不同压强,压强最大的是_______ 。该反应的△H___ (填“>”“<”“=”下同)0。
②压强为p4时,在Y点:v(正)__________ v(逆)。
③图中W、X、Y、Z四点对应的反应的平衡常数K1、K2、K3、K4由大到小的顺序为______ 。
(1)一种镁—锂双离子二次电池的装置如图1所示。
①放电时,Mg电极为
②充电时,Li+迁移至
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(3)硝酸厂尾气中含有大量的NO,可用氢气催化还原法除去NO,发生的主要反应如下:
2NO(g)+4H2(g)+O2(g)==N2(g)+4H2O(g) △H =-1143kJ·mol-1
2H2(g)+ O2(g)==2H2O(g) △H =-484kJ·mol-1
则2NO(g)+ 2H2(g)==N2(g)+2H2O(g) △H =
(4)在一定条件下,反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)平衡时CH4的转化率与温度和压强的关系如图3所示。
①图中p1、p2、p3、p4代表不同压强,压强最大的是
②压强为p4时,在Y点:v(正)
③图中W、X、Y、Z四点对应的反应的平衡常数K1、K2、K3、K4由大到小的顺序为
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【推荐2】氢能的开发和利用是推动我国能源结构转型,保障国家能源安全,实现“碳达峰”、“碳中和”目标的重要途径。目前,我国已成为世界第一大产氢国,主要有三类工业制氢路线:
(1)化工燃料重整制氢
已知:
则与反应生成和的反应热是___________ 。
(2)工业副产氢
已知:工业上用水煤气法制氢气,有关化学方程式是:
反应一:
反应二:
①反应一在时达到化学平衡状态,则此温度下该反应的平衡常数表达式___________ 。
②在时将和各通入体积为的密闭容器中反应发生反应二,时达到平衡状态,该反应的平衡常数是9,则的转化率是___________ ,用的浓度变化表示的反应速率是___________ 。
(3)清洁能源电解制氢
已知:利用电解饱和食盐水可制得氢气,下图为电解装置示意图:①电极是极___________ (填“阴”或“阳”),电极的电极反应式___________ 。
②假设室温条件下电解饱和食盐水一段时间,当两极产生的气体共(标准状况下)时,溶液的为___________ (溶液体积没有变化)。
(1)化工燃料重整制氢
已知:
则与反应生成和的反应热是
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已知:工业上用水煤气法制氢气,有关化学方程式是:
反应一:
反应二:
①反应一在时达到化学平衡状态,则此温度下该反应的平衡常数表达式
②在时将和各通入体积为的密闭容器中反应发生反应二,时达到平衡状态,该反应的平衡常数是9,则的转化率是
(3)清洁能源电解制氢
已知:利用电解饱和食盐水可制得氢气,下图为电解装置示意图:①电极是极
②假设室温条件下电解饱和食盐水一段时间,当两极产生的气体共(标准状况下)时,溶液的为
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(0.65)
解题方法
【推荐3】化工生产和汽车尾气中排放的氮氧化物严重影响空气质量,通过化学方法有效减少污染,推广使用清洁能源,对环境保护有着重要的意义。回答下列问题:
I.以氨气作为还原剂,可除去烟气中的氮氧化物。已知下列反应:
①
②
③
(1)请写出300℃时,氨气还原气体的热化学方程式:_______ 。
Ⅱ.氢能是一种清洁能源,可由甲烷与水蒸气催化重整制得,该反应原理为:。
(2)有利于该反应自发进行的条件是_______ (填“高温”“低温”或“任何温度”)。
(3)既能提高该反应的反应速率,也能使平衡正向移动的措施是_______ (答出1点即可)。
(4)恒温条件下,向密闭容器中通入和,反应时,若的转化率是,则用表示的反应速率为_______ ,下列能判断该反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.混合气体的密度不变 B.混合气体的平均摩尔质量不变
C.容器内的总压不变 D.
Ⅲ.汽车尾气中氮氧化物的催化转化涉及反应:,恒压条件下,按投料,反应达到平衡状态时,四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示:
(5)图中表示和的曲线分别是_______ (填上图字母),该反应的正反应是_______ (填“吸热”或“放热”)反应。
(6)图中点的纵坐标为,则用物质的量分数计算该反应的平衡常数_______ (结果保留2位小数)。
I.以氨气作为还原剂,可除去烟气中的氮氧化物。已知下列反应:
①
②
③
(1)请写出300℃时,氨气还原气体的热化学方程式:
Ⅱ.氢能是一种清洁能源,可由甲烷与水蒸气催化重整制得,该反应原理为:。
(2)有利于该反应自发进行的条件是
(3)既能提高该反应的反应速率,也能使平衡正向移动的措施是
(4)恒温条件下,向密闭容器中通入和,反应时,若的转化率是,则用表示的反应速率为
A.混合气体的密度不变 B.混合气体的平均摩尔质量不变
C.容器内的总压不变 D.
Ⅲ.汽车尾气中氮氧化物的催化转化涉及反应:,恒压条件下,按投料,反应达到平衡状态时,四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示:
(5)图中表示和的曲线分别是
(6)图中点的纵坐标为,则用物质的量分数计算该反应的平衡常数
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解答题-原理综合题
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(0.65)
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解题方法
【推荐1】Ⅰ.甲烷及其衍生物在国民经济中有着重要的作用。
(1)工业上甲烷可用于制造合成气。的燃烧热为。写出甲烷燃烧热的热化学方程式___________ 。
Ⅱ.工业上还可以用催化还原可以消除氮氧化物的污染。
(2),在恒容的密闭容器中不同温度下发生该反应,的浓度变化如图所示,下列说法正确的是___________(填序号)。
Ⅲ.也是一种重要的化工原料,用煤化工生产中产生的和制取的反应为:
。
已知相关物质的化学键键能数据如下表所示(视与中键的键能相等):
(3)___________ 。(用含字母的代数式表示)
(4)将和按物质的量之比为通入某刚性密闭容器中,只发生反应,平衡状态时的体积分数与温度、气体总压强的关系如图所示。
从大到小的顺序是___________ 。温度为、气体总压强为的条件下,反应达到平衡时的转化率为___________ ,b点的平衡常数___________ 。(结果保留2位有效数字;已知:混合气体中某组分的分压=总压×该组分的物质的量分数,)。
(1)工业上甲烷可用于制造合成气。的燃烧热为。写出甲烷燃烧热的热化学方程式
Ⅱ.工业上还可以用催化还原可以消除氮氧化物的污染。
(2),在恒容的密闭容器中不同温度下发生该反应,的浓度变化如图所示,下列说法正确的是___________(填序号)。
A.大于 |
B.c点时二氧化碳的浓度为 |
C.a点正反应速率大于b点的逆反应速率 |
D.a点的反应速率一定比c点的反应速率小 |
Ⅲ.也是一种重要的化工原料,用煤化工生产中产生的和制取的反应为:
。
已知相关物质的化学键键能数据如下表所示(视与中键的键能相等):
化学键 | |||||
a | b | c | d | e |
(3)
(4)将和按物质的量之比为通入某刚性密闭容器中,只发生反应,平衡状态时的体积分数与温度、气体总压强的关系如图所示。
从大到小的顺序是
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(0.65)
解题方法
【推荐2】以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸时,应资源化综合利用产出的炉渣(主要含Fe2O3)和尾气,减轻对环境的污染。回答下列问题:
(1)FeS2焙烧产生的SO2可用于制硫酸。
反应Ⅰ:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-196kJ/mol;
反应Ⅱ:H2O(g)=H2O(l) ΔH2=-44kJ/mol;
反应Ⅲ:2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l) ΔH3=-545kJ/mol
则SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)的热化学方程式是_______ 。
(2)二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。
①在密闭容器中反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况如图所示,a→b过程中改变的条件可能是_______ ;b→c过程中改变的条件可能是_______ 。
②当SO2、O2、N2(不参与反应)起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa下,SO2的平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在0.5MPa、550℃时的α=_______ ,判断的依据是_______ 。
③将起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%的SO2、O2、N2(不参与反应)通入反应器中,在恒温T、恒压p条件下进行反应。平衡时,若SO2的转化率为α1,则SO3的分压为_______ ,用p(SO2)、p(SO3)、p(O2)表示各气体的分压,用分压代替浓度,则平衡常数Kp的表达式为_______ 。
(3)高炉炼铁的尾气中通常含有较多的SO2气体。为减少污染,分离并回收气体,工业上用碱性工业废渣吸收SO2气体,脱硫效率与温度和尾气中SO2的质量浓度的关系如图所示。依据图中数据分析,脱硫最合适的温度是_______ ℃;在上述温度下,选择合适的质量浓度,经测定40min内共处理10m3废气,则40min内平均脱硫速率为_______ mg/min。
(1)FeS2焙烧产生的SO2可用于制硫酸。
反应Ⅰ:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-196kJ/mol;
反应Ⅱ:H2O(g)=H2O(l) ΔH2=-44kJ/mol;
反应Ⅲ:2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l) ΔH3=-545kJ/mol
则SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)的热化学方程式是
(2)二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。
①在密闭容器中反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况如图所示,a→b过程中改变的条件可能是
②当SO2、O2、N2(不参与反应)起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa下,SO2的平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在0.5MPa、550℃时的α=
③将起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%的SO2、O2、N2(不参与反应)通入反应器中,在恒温T、恒压p条件下进行反应。平衡时,若SO2的转化率为α1,则SO3的分压为
(3)高炉炼铁的尾气中通常含有较多的SO2气体。为减少污染,分离并回收气体,工业上用碱性工业废渣吸收SO2气体,脱硫效率与温度和尾气中SO2的质量浓度的关系如图所示。依据图中数据分析,脱硫最合适的温度是
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料,工业上常以CO和H2的混合气体为原料在一定条件下制备甲醇。
(1)工业上可以通过下列途径获得H2,其中节能效果最好的是___________ 。
A.高温分解水制取H2: 2H2O2H2↑+ O2↑
B.电解水制取H2: 2 H2O2H2↑+ O2↑
C. 甲烷与水反应制取H2: CH4+ H2O 3H2+ CO
D. 在光催化剂作用下,利用太阳能分解水制取H2: 2H2O 2H2↑+ O2↑
(2)在2L的密闭容器中充入1mol CO和2mol H2,一定 条件下发生反应; CO(g) +2H2(g) CH3OH(g),测得CO和CH3OH(g)的物质的量随时间的变化如下图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_____ ,平衡时氢气的体积分数为____ 。
②能够判断该反应达到平衡的是______ 。
A. CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等
B. 密闭容器中混合气体的密度不再改变
C. 密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变
D. 相同时间内消耗1molCO,同时消耗1mol CH3OH
(3)为使合成甲醇原料的原子利用率达到100%, 实际生产中制备水煤气时还需使用CH4,则生产投料时,n(C) : n(H2O) : n(CH4)=__________ 。
(4)据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的二氧化碳被充分吸收生成CO32-。则该电池负极的电极反应式为__________________ ,电池放电过程中溶液的pH将_____ (填“下降”、“上升”或“不变”)。
(1)工业上可以通过下列途径获得H2,其中节能效果最好的是
A.高温分解水制取H2: 2H2O2H2↑+ O2↑
B.电解水制取H2: 2 H2O2H2↑+ O2↑
C. 甲烷与水反应制取H2: CH4+ H2O 3H2+ CO
D. 在光催化剂作用下,利用太阳能分解水制取H2: 2H2O 2H2↑+ O2↑
(2)在2L的密闭容器中充入1mol CO和2mol H2,一定 条件下发生反应; CO(g) +2H2(g) CH3OH(g),测得CO和CH3OH(g)的物质的量随时间的变化如下图所示。
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
②能够判断该反应达到平衡的是
A. CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等
B. 密闭容器中混合气体的密度不再改变
C. 密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变
D. 相同时间内消耗1molCO,同时消耗1mol CH3OH
(3)为使合成甲醇原料的原子利用率达到100%, 实际生产中制备水煤气时还需使用CH4,则生产投料时,n(C) : n(H2O) : n(CH4)=
(4)据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的二氧化碳被充分吸收生成CO32-。则该电池负极的电极反应式为
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解答题-工业流程题
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【推荐1】碳酸锶(SrCO3)难溶于水,主要用于电磁材料和金属冶炼。一种由工业碳酸锶(含少量Ba2+、Ca2+、 Mg2+、 Pb2+等 )制备高纯碳酸锶的工艺流程如下:
已知:I.Cr(OH)3为两性氢氧化物;
Ⅱ.常温下,各物质的溶度积常数如下表所示。
回答下列问题:
(1)气体A的电子式为_______ 。
(2)“除钡、铅”时,pH过低会导致(NH4)2CrO4的利用率降低,原因为_______ (结合化学用语解释);“还原”时发生反应的离子方程式为_______ 。
(3)“滤渣1”的主要成分为_______ (填化学式)。
(4)用氨水和NaOH分步调节pH,而不是直接调节溶液的pH≈13的原因为_______ 。
(5)“调pH≈13”后需对溶液进行煮沸并趁热过滤出滤渣2,煮沸并趁热过滤的原因为_______ 。
(6)已知:碳酸的电离常数Ka1=4.4×10-7、 Ka2= 4.7×10-11, 则“碳化”时,反应Sr2+(aq)+2 (aq)SrCO3(s)+H2CO3(aq)的平衡常数 K =_______ (保留两位有效数字)。
(7)“系列操作”中,将结晶过滤后,不经洗涤,直接以200℃热风烘干,便可得高纯SrCO3,其原因是_______ 。
已知:I.Cr(OH)3为两性氢氧化物;
Ⅱ.常温下,各物质的溶度积常数如下表所示。
化合物 | Cr(OH)3 | Ca(OH)2 | Mg(OH)2 | SrCO3 |
Ksp近似值 | 1×10-31 | 5.5×10-6 | 1.8×10-11 | 5.6×10-10 |
(1)气体A的电子式为
(2)“除钡、铅”时,pH过低会导致(NH4)2CrO4的利用率降低,原因为
(3)“滤渣1”的主要成分为
(4)用氨水和NaOH分步调节pH,而不是直接调节溶液的pH≈13的原因为
(5)“调pH≈13”后需对溶液进行煮沸并趁热过滤出滤渣2,煮沸并趁热过滤的原因为
(6)已知:碳酸的电离常数Ka1=4.4×10-7、 Ka2= 4.7×10-11, 则“碳化”时,反应Sr2+(aq)+2 (aq)SrCO3(s)+H2CO3(aq)的平衡常数 K =
(7)“系列操作”中,将结晶过滤后,不经洗涤,直接以200℃热风烘干,便可得高纯SrCO3,其原因是
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【推荐2】高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),已知该反应在不同温度下的平衡常数如表所示:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=___________ ,ΔH___________ (填“>”“<”或“=”)0。
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3各5.0mol;CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡则CO的平衡转化率=___________ 。
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是___________ 。
A.减少Fe的量 B.移出部分CO2 C.增加Fe2O3的量 D.提高反应温度
E.减小容器的容积 F.加入合适的催化剂
(4)1000℃时平衡时再向容器中充入2molCO2,则达到新平衡时CO2的浓度___________ 。
(5)对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0,则该反应在___________ 自发反应;对于反应SiO2(s)+Na2CO3(s)Na2SiO3(s)+CO2(g)ΔH>0,则该反应在___________ 自发反应。
温度/℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
(1)该反应的平衡常数表达式K=
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3各5.0mol;CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡则CO的平衡转化率=
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是
A.减少Fe的量 B.移出部分CO2 C.增加Fe2O3的量 D.提高反应温度
E.减小容器的容积 F.加入合适的催化剂
(4)1000℃时平衡时再向容器中充入2molCO2,则达到新平衡时CO2的浓度
(5)对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0,则该反应在
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【推荐3】碳达峰是指我国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长。因此,诸多科学家都在大力研究利用和减少碳的排放。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应Ⅰ:CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g);ΔH1=-49.6 kJ/mol
反应Ⅱ:2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH2=-23.4 kJ/mol
反应Ⅲ:2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g);ΔH3
(1)ΔH3=___________ ,反应Ⅱ的活化能E(正)___________ E(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)在T1温度下,将6molCO2、和14molH2充入2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅲ,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为2mol和1mol。则T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K=___________ 。
(3)为实现“碳达峰"及“碳中和”,二氧化碳甲烷化技术是CO2循环再利用最有效的技术之一、请回答下列问题:
①二氧化碳甲烷化时发生的反应为CO2(g) + 4H2(g)CH4(g) + 2H2O(g),某温度下,向容积为1 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2和5 mol H2,5 min时反应达到平衡,CO2的转化率为50%,该反应的平衡常数K为___________ ;能判断该反应已达化学平衡状态的标志是___________ (填标号)。
A.CO2体积分数保持不变
B.容器中混合气体的质量保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.CO2的生成速率与H2O的生成速率相等
②某温度,在体积为1 L的恒容密闭容器中加入1molCO2和4molH2,10min后达到平衡,CO2的平衡转化率和CH4的选择性分别为80%、90%,则CH4的反应速率为___________ 。()
反应Ⅰ:CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g);ΔH1=-49.6 kJ/mol
反应Ⅱ:2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH2=-23.4 kJ/mol
反应Ⅲ:2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g);ΔH3
(1)ΔH3=
(2)在T1温度下,将6molCO2、和14molH2充入2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅲ,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为2mol和1mol。则T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K=
(3)为实现“碳达峰"及“碳中和”,二氧化碳甲烷化技术是CO2循环再利用最有效的技术之一、请回答下列问题:
①二氧化碳甲烷化时发生的反应为CO2(g) + 4H2(g)CH4(g) + 2H2O(g),某温度下,向容积为1 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2和5 mol H2,5 min时反应达到平衡,CO2的转化率为50%,该反应的平衡常数K为
A.CO2体积分数保持不变
B.容器中混合气体的质量保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.CO2的生成速率与H2O的生成速率相等
②某温度,在体积为1 L的恒容密闭容器中加入1molCO2和4molH2,10min后达到平衡,CO2的平衡转化率和CH4的选择性分别为80%、90%,则CH4的反应速率为
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【推荐1】铅及其化合物在工业生产及日常生活中有非常广泛的用途。
(1)工业上可用PbS与PbSO4反应制备粗铅,反应为PbS+PbSO42Pb+2SO2↑。
已知下列反应的热化学方程式:
Ⅰ.2PbS(s)+3O2(g)=2PbO(s)+2SO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
Ⅱ.PbS(s)+2PbO(s)=3Pb(s)+SO2(g) ΔH2= b kJ·mol-1
Ⅲ.PbS(s)+2O2(g)=PbSO4(s) ΔH3=c kJ·mol-1
①反应PbS(s)+PbSO4(s)=2Pb(s)+2SO2(g) ΔH=_______ (用含a,b,c的代数式表示)。
②反应Ⅲ在一定条件下能自发进行的原因是_______ 。
(2)工业上可通过电解将粗铅精炼,电解液为H2SiF6和PbSiF6的混合溶液。电解时,当c(H2SiF6)过大时,铅产率减小的原因可能是_______ 。(已知:H2SiF6和PbSiF6均为易溶子水的强电解质。)
(3)铅易造成环境污染,水溶液中铅的存在形态与pH关系如图1所示。
①常温下,向pH=10的含Pb(II)废水滴加氨水至pH=11时,所发生反应的离子方程式为_______ 。
②某工业含有Pb2+的废水,经处理后c(Pb2+)=2×l0-6 mol·L-1,达到排放标准,此溶液的pH不低于_______ 。(已知室温下:Ksp[Pb(OH)2]=2×10-l5)
(4)我国科学家在一种铅的卤化物光电材料中引入稀土铕(Eu3+)盐,可以提升太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理如图2所示。该过程可描述为_______ 。
(1)工业上可用PbS与PbSO4反应制备粗铅,反应为PbS+PbSO42Pb+2SO2↑。
已知下列反应的热化学方程式:
Ⅰ.2PbS(s)+3O2(g)=2PbO(s)+2SO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
Ⅱ.PbS(s)+2PbO(s)=3Pb(s)+SO2(g) ΔH2= b kJ·mol-1
Ⅲ.PbS(s)+2O2(g)=PbSO4(s) ΔH3=c kJ·mol-1
①反应PbS(s)+PbSO4(s)=2Pb(s)+2SO2(g) ΔH=
②反应Ⅲ在一定条件下能自发进行的原因是
(2)工业上可通过电解将粗铅精炼,电解液为H2SiF6和PbSiF6的混合溶液。电解时,当c(H2SiF6)过大时,铅产率减小的原因可能是
(3)铅易造成环境污染,水溶液中铅的存在形态与pH关系如图1所示。
①常温下,向pH=10的含Pb(II)废水滴加氨水至pH=11时,所发生反应的离子方程式为
②某工业含有Pb2+的废水,经处理后c(Pb2+)=2×l0-6 mol·L-1,达到排放标准,此溶液的pH不低于
(4)我国科学家在一种铅的卤化物光电材料中引入稀土铕(Eu3+)盐,可以提升太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理如图2所示。该过程可描述为
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解答题-工业流程题
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(0.65)
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解题方法
【推荐2】二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源,它清洁、高效、具有优良的环保性能。
Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下:
催化反应室中(压强2.0~10.0 MPa,温度230~280℃)进行下列反应:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.7 kJ/mol ①
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ/mol ②
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol ③
(1)甲烷氧化可制得合成气,反应如下:CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=-35.6 kJ/mol。该反应是____________ 反应(填“自发”或“非自发”)。
(2)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=_____________ 。该反应的平衡常数表达式为:_______ ;在830℃时K=1.0,则在催化反应室中该反应的K______ 1.0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)上述反应中,可以循环使用的物质有__________ 。
Ⅱ.如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。
a电极是________ 极,其电极反应方程式为_________________ 。
Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下:
催化反应室中(压强2.0~10.0 MPa,温度230~280℃)进行下列反应:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.7 kJ/mol ①
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ/mol ②
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol ③
(1)甲烷氧化可制得合成气,反应如下:CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=-35.6 kJ/mol。该反应是
(2)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=
(3)上述反应中,可以循环使用的物质有
Ⅱ.如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。
a电极是
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【推荐3】汽车尾气的主要成分有CO、SO2、氮氧化物等,科学家们-直致力于污染物的有效消除。
(1)利用氨水可以将SO2、氮氧化物吸收,原理如下图所示。
请写出NO2和NO按体积比1:1被吸收时反应的离子方程式_________________________ 。
(2)科研工作者目前正在尝试以二氧化钛(TiO2)催化分解汽车尾气的研究。
①已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H1=-113.0kJ· mol-1
2SO2(g)+O2(g)=2SO3(l)△H2=-288.4kJ· mol-1
N2(g)+O2(g)2NO(g)△H3=+180.5kJ· mol-1
请判断反应NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(l)△H4,在低温下能否自发进行_______ (填“能”或“否”),理由是__________________________ 。
②已知TiO2催化尾气降解原理为:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g);2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g)4HNO3(g)
i、在一定条件下,模拟CO、NO的降解,得到降解率(即转化率)随时间变化如图所示,
反应40秒后检测到混合气体中N2浓度上升,HNO3气体浓度有所降低,请用化学方程式并结合化学反应原理知识解释可能的原因____________________________________________ 。
ii,沥青混凝土也可降解CO。如图为在不同颗粒间隙的沥青混凝土(α、β型)在不同温度下,反应相同时间,测得CO降解率变化。结合图表回答下列问题:
已知在50℃时在α型沥青混凝土容器中,平衡时O2浓度为0.01mol·L-1,求此温度下CO降解反应的平衡常数____________________ (用含x的代数式表示);以β型沥青混凝土颗粒为载体,将TiO2改为催化效果更好的TiO2纳米管,在10~60℃范围内进行实验,请在图中用线段与阴影,仿照“示例”描绘出CO降解率随温度变化的曲线可能出现的最大区域范围(示例:)_____________________ 。
(3)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2,b极的电极反应式为_______________________________ 。
(1)利用氨水可以将SO2、氮氧化物吸收,原理如下图所示。
请写出NO2和NO按体积比1:1被吸收时反应的离子方程式
(2)科研工作者目前正在尝试以二氧化钛(TiO2)催化分解汽车尾气的研究。
①已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H1=-113.0kJ· mol-1
2SO2(g)+O2(g)=2SO3(l)△H2=-288.4kJ· mol-1
N2(g)+O2(g)2NO(g)△H3=+180.5kJ· mol-1
请判断反应NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(l)△H4,在低温下能否自发进行
②已知TiO2催化尾气降解原理为:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g);2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g)4HNO3(g)
i、在一定条件下,模拟CO、NO的降解,得到降解率(即转化率)随时间变化如图所示,
反应40秒后检测到混合气体中N2浓度上升,HNO3气体浓度有所降低,请用化学方程式并结合化学反应原理知识解释可能的原因
ii,沥青混凝土也可降解CO。如图为在不同颗粒间隙的沥青混凝土(α、β型)在不同温度下,反应相同时间,测得CO降解率变化。结合图表回答下列问题:
已知在50℃时在α型沥青混凝土容器中,平衡时O2浓度为0.01mol·L-1,求此温度下CO降解反应的平衡常数
(3)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2,b极的电极反应式为
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