聚丙烯简称PP,是一种应用非常广泛的有机合成高分子材料,其单体丙烯可以通过丙烷催化剂脱氢制备。
已知:
(1)___________ 0(填“>”、“<”或“=”),该反应在___________ (填“高温”或“低温”)更容易自发进行。
(2)已知、,其中、为速率常数。,时,,在容器中投入一定量的,反应达到平衡时,___________ 。()
(3)已知速率常数k与温度T的关系可表示为:。其中为反应活化能,,A为常数。
①丙烷脱氢速率常数与的图像如图1所示,则可通过斜率计算___________ 。
②800K时,其他条件不变,使用某催化剂使丙烷脱氢反应的总活化能降低了,则反应速率变为原来的___________ 倍。
③若催化剂能降低相同的活化能,当温度越___________ (填“高”或“低”)时,越大。
(4)“丙烷催化脱氢膜反应器”的原理如图2所示。在一定压强下,该装置采用___________ 措施提高了的转化率。
(5)丙烷催化氧化也是制备丙烯的常见方法,下图为两种催化剂(甲采用碳基催化剂,乙采用钒系催化剂)催化氧化丙烷的机理。
下列说法正确的是___________。
已知:
(1)
(2)已知、,其中、为速率常数。,时,,在容器中投入一定量的,反应达到平衡时,
(3)已知速率常数k与温度T的关系可表示为:。其中为反应活化能,,A为常数。
①丙烷脱氢速率常数与的图像如图1所示,则可通过斜率计算
②800K时,其他条件不变,使用某催化剂使丙烷脱氢反应的总活化能降低了,则反应速率变为原来的
③若催化剂能降低相同的活化能,当温度越
(4)“丙烷催化脱氢膜反应器”的原理如图2所示。在一定压强下,该装置采用
(5)丙烷催化氧化也是制备丙烯的常见方法,下图为两种催化剂(甲采用碳基催化剂,乙采用钒系催化剂)催化氧化丙烷的机理。
下列说法正确的是___________。
A.每步反应都是氧化还原反应 |
B.两种催化剂都可防止丙烯进一步被氧化 |
C.碳基催化剂的活性温度低 |
D.若用参与反应,最终两种催化剂中都含有 |
更新时间:2023-07-12 22:18:59
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【推荐1】乙酸是基本的有机化工原料,乙酸制氢具有重要意义,制氢过程发生如下反应:
热裂解反应I:
脱羧基反应II:
(1)由如图可知,△H1=___________ (用有关E的代数式表示)。
(产率:某种生成物的实际产量与该生成物的理论最大产量的比值)
(2)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气制氢,在相同时间测得温度与气体产率的关系如图。
①之前,氢气产率低于甲烷的原因是___________ 。
②分析图象发现,该容器内还发生了其他的副反应,分析理由是___________ 。
③若保持其他条件不变,在乙酸蒸气中掺杂一定量水,氢气的产率显著提高而的产率下降,请用化学方程式表示可能发生的反应:___________ 。
(3)按照符合“绿色化学”要求(原子利用率),可采用光催化反应技术直接合成乙酸。下列原料组合符合要求的是___________(填标号)。
(4)目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇与反应来制备。反应如下:
。在恒压密闭容器中通入的和的气体,测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。
①温度为时,该反应的正反应速率:___________ (填“>”,“=”或“<”)。
②温度为时,在恒压容器中,上述反应已达到平衡,再通入和的混合气体,再次达到平衡,甲醇的转化率___________ 80%(填“>”,“=”或“<”)。
热裂解反应I:
脱羧基反应II:
(1)由如图可知,△H1=
(产率:某种生成物的实际产量与该生成物的理论最大产量的比值)
(2)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气制氢,在相同时间测得温度与气体产率的关系如图。
①之前,氢气产率低于甲烷的原因是
②分析图象发现,该容器内还发生了其他的副反应,分析理由是
③若保持其他条件不变,在乙酸蒸气中掺杂一定量水,氢气的产率显著提高而的产率下降,请用化学方程式表示可能发生的反应:
(3)按照符合“绿色化学”要求(原子利用率),可采用光催化反应技术直接合成乙酸。下列原料组合符合要求的是___________(填标号)。
A. | B. | C. | D. |
。在恒压密闭容器中通入的和的气体,测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。
①温度为时,该反应的正反应速率:
②温度为时,在恒压容器中,上述反应已达到平衡,再通入和的混合气体,再次达到平衡,甲醇的转化率
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【推荐2】煤的气化和天然气净化过程中会产生H2S,将其吸收和转化是保护环境和资源利用的有效措施。
(1)已知H2S的燃烧热,S(s)的燃烧热,则空气直接氧化脱除H2S的反应:2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) =_______ kJ·mol-1。
(2)工业上用常用氯苯(C6H5Cl)和硫化氢(H2S)反应来制备有机合成中间体苯硫酚(C6H5SH),但会有副产物苯(C6H6)生成。
I.C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H5SH(g)+HCl(g) = —16.8kJ·mol-1
II.C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+S8 (g)
现将一定量的氯苯和硫化氢置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程,在不同温度下均反应20分钟测定生成物的浓度,得到图1和图2。
下列说法错误的是_______。
(3)H2S高温裂解转化为H2和硫蒸气,2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)。维持体系压强=100kPa,反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数(物质的量分数)如图所示。
①H2S高温裂解反应的_______ 0 (填“>”或“<”)。
②曲线c代表的物质是_______ (填化学式)。
③反应温度为1300℃时,H2S的平衡转化率为_______ ,反应的平衡常数=_______ (写计算式,分压=总压×物质的量分数)。
④是以各物质的物质的量分数代替浓度表示的平衡常数,则=_______ (用含的表达式表示)。若增大,=_______ (填“增大” “减小”或“不变”,下同)。若H2S高温裂解反应在刚性容器中进行,增大H2S的投入量,H2的物质的量分数_______ 。
(1)已知H2S的燃烧热,S(s)的燃烧热,则空气直接氧化脱除H2S的反应:2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) =
(2)工业上用常用氯苯(C6H5Cl)和硫化氢(H2S)反应来制备有机合成中间体苯硫酚(C6H5SH),但会有副产物苯(C6H6)生成。
I.C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H5SH(g)+HCl(g) = —16.8kJ·mol-1
II.C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+S8 (g)
现将一定量的氯苯和硫化氢置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程,在不同温度下均反应20分钟测定生成物的浓度,得到图1和图2。
下列说法错误的是_______。
A.由图1可知,相同条件下反应I的活化能小于反应II的活化能 |
B.590K以上,随温度升高,反应I消耗H2S减少 |
C.其他条件不变,氯苯的转化率随温度的升高而降低 |
D.若要提高C6H5SH的产量,可提高硫化氢与氯苯起始物质的量之比 |
①H2S高温裂解反应的
②曲线c代表的物质是
③反应温度为1300℃时,H2S的平衡转化率为
④是以各物质的物质的量分数代替浓度表示的平衡常数,则=
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【推荐3】我国提出2060年前实现碳中和,为有效降低大气中含量,科学家利用与合成,发生反应包含:
Ⅰ主反应: △H
Ⅱ副反应:
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ ,则△H=_______ 。相同条件下,C=O键键能为803,H-H键键能为436,则的活化能为_______ 。
(2)我国科学家在发展非金属催化剂实现电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示(部分物质未画出)。
①下列说法正确的是_______ 。
A.催化剂可同时降低主副反应的活化能从而降低反应热
B.副反应所需活化能高于主反应
C.与结合形成
D.反应过程中包含极性键和非极性键的断裂与生成
②要加快合成甲醇的反应速率,主要降低历程中_______ 的能量变化(用历程中符号表示即可,如:()。
(3)在恒温1L密闭容器中充入4mol 和6mol,初始压强为p,10min时主副反应都达到平衡状态,体系压强为0.8p,测得。
①0~10min内_______ 。
②主反应的化学平衡常数_______ (用含p的代数式表示)。
③平衡时,的选择性_______ ()。
Ⅰ主反应: △H
Ⅱ副反应:
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ ,则△H=
(2)我国科学家在发展非金属催化剂实现电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示(部分物质未画出)。
①下列说法正确的是
A.催化剂可同时降低主副反应的活化能从而降低反应热
B.副反应所需活化能高于主反应
C.与结合形成
D.反应过程中包含极性键和非极性键的断裂与生成
②要加快合成甲醇的反应速率,主要降低历程中
(3)在恒温1L密闭容器中充入4mol 和6mol,初始压强为p,10min时主副反应都达到平衡状态,体系压强为0.8p,测得。
①0~10min内
②主反应的化学平衡常数
③平衡时,的选择性
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【推荐1】氢能是一种绿色能源,也是重要的还原剂。目前有多种方法可以制氢并储氢。催化加氢反应可以用于重要化工原料的转化。
Ⅰ.电解法制氢
(1)甲醇电解可制得,其原理如图所示。阳极的电极反应式为___________ 。
Ⅱ.催化重整法制氢
(2)已知:反应1:
反应2:
则反应3: =______
(3)以催化剂进行甲醇重整制氢时,固定其它条件不变,改变水、甲醇的物质的量比,甲醇平衡转化率及选择性的影响如图所示。的选择性=
当水、甲醇比大于0.8时,选择性下降的原因是___________ 。
(4)铜基催化剂()能高效进行甲醇重整制氢,但因原料中的杂质或发生副反应生成的物质会使催化剂失活。甲醇中混有少量的甲硫醇(),重整制氢时加入可有效避免铜基催化剂失活且平衡产率略有上升,其原理用化学反应方程式表示为___________ 。
Ⅲ.催化加氢还原反应的应用
①使用双单原子催化剂可以大大提高4-乙烯基苯胺的产率,原因是_______ 。
Ⅰ.电解法制氢
(1)甲醇电解可制得,其原理如图所示。阳极的电极反应式为
Ⅱ.催化重整法制氢
(2)已知:反应1:
反应2:
则反应3: =
(3)以催化剂进行甲醇重整制氢时,固定其它条件不变,改变水、甲醇的物质的量比,甲醇平衡转化率及选择性的影响如图所示。的选择性=
当水、甲醇比大于0.8时,选择性下降的原因是
(4)铜基催化剂()能高效进行甲醇重整制氢,但因原料中的杂质或发生副反应生成的物质会使催化剂失活。甲醇中混有少量的甲硫醇(),重整制氢时加入可有效避免铜基催化剂失活且平衡产率略有上升,其原理用化学反应方程式表示为
Ⅲ.催化加氢还原反应的应用
能将在特定条件下转化为4-乙烯基苯胺。两种不同催化剂将4-硝基苯乙烯还原加氢的过程如图所示。
(5)已知单原子位点对4-硝基苯乙烯有较好吸附效果。①使用双单原子催化剂可以大大提高4-乙烯基苯胺的产率,原因是
②请描述4-硝基苯乙烯在单原子催化剂下与发生反应的过程
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【推荐2】I.可作大型船舶绿色燃科,可由CO或制备。工业用制备原理如下:
反应1:
反应2:(副反应)
(1)反应3:,该反应自发的条件________ (填“高温自发”、“低温自发”、“任意温度自发”或“任意温度不自发”)。
(2)不同压强下,按照投料,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:的平衡转化率%
的平衡产率%
其中纵坐标表示平衡转化率的是图___________ (填“甲”或“乙”);图乙中温度时,三条曲线几乎交于一点且随温度升高而变大的原因是___________ 。
(3)在,有催化剂的条件下,向密闭容器中充入和,的平衡转化率与、CO的选择性随温度的变化如图所示,
已知:(或CO)的选择性%。
若250℃反应达到平衡后,的物质的量为,则反应2的___________ 。
已知:对于气相反应,用组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可以表示平衡常数,记作,如,p为平衡压强,为平衡系统中B的物质的量分数。
Ⅱ.已知水煤气反应:。
(4)以固体催化剂M催化变换反应,若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离,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:___________ 。
(5)画出该反应无催化剂和有催化剂的能量与反应历程的关系图___________ 。
反应1:
反应2:(副反应)
(1)反应3:,该反应自发的条件
(2)不同压强下,按照投料,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:的平衡转化率%
的平衡产率%
其中纵坐标表示平衡转化率的是图
(3)在,有催化剂的条件下,向密闭容器中充入和,的平衡转化率与、CO的选择性随温度的变化如图所示,
已知:(或CO)的选择性%。
若250℃反应达到平衡后,的物质的量为,则反应2的
已知:对于气相反应,用组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可以表示平衡常数,记作,如,p为平衡压强,为平衡系统中B的物质的量分数。
Ⅱ.已知水煤气反应:。
(4)以固体催化剂M催化变换反应,若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离,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:
(5)画出该反应无催化剂和有催化剂的能量与反应历程的关系图
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【推荐3】“碳中和”引起各国的高度重视,正成为科学家研究的主要课题。利用CO2合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:先在设备一加氢合成甲醇,涉及以下主要反应:
Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
Ⅱ.逆水汽变换:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
再通过设备二由甲醇脱水合成二甲醚。
Ⅲ.甲醇脱水:2 CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
工艺2:在双功能催化剂作用下,由CO2加氢直接得到二甲醚。
已知:相关物质变化的示意图如下:
(1)请写出工艺2中CO2直接加氢合成CH3OCH3(g) (反应Ⅳ)的热化学方程式:___________ 。
(2)工艺1需先在设备一先合成甲醇。在不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇,实验测定CH3OH的平衡产率(图甲)和CO2的平衡转化率(图乙)随温度的变化关系如下图所示。
下列说法正确的有___________。
(3)解释图乙中压强一定时,曲线随温度变化先降后升的原因___________ 。
(4)假定工艺2在一定温度下,控制在0.6L的恒容容器中进行,不考虑其他副反应,将1mol CO2与3molH2与双能催化剂充分接触反应,测定CO2的平衡转化率为80%,求此温度下反应Ⅳ的平衡常数K=___________ 。
(5)工艺2使用的双功能催化剂通常由甲醇合成活性中心和甲醇脱水活性中心组成,前者常采用铜基催化剂,后者主要是γ-Al2O3。在一定条件下将CO2与H2以1:3投料比通过双功能催化剂,测定含碳产物的物质的量分数随时间变化如图所示。研究发现,采用Li -Pd/SiO2代替铜基催化剂在甲醇合成阶段有更佳的催化效果。在图上画出采用Li -Pd/SiO2与复合催化剂作用下,CH3OH物质的量分数随时间(10min-70min)变化的曲线。________
工艺1:先在设备一加氢合成甲醇,涉及以下主要反应:
Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
Ⅱ.逆水汽变换:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
再通过设备二由甲醇脱水合成二甲醚。
Ⅲ.甲醇脱水:2 CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
工艺2:在双功能催化剂作用下,由CO2加氢直接得到二甲醚。
已知:相关物质变化的示意图如下:
(1)请写出工艺2中CO2直接加氢合成CH3OCH3(g) (反应Ⅳ)的热化学方程式:
(2)工艺1需先在设备一先合成甲醇。在不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇,实验测定CH3OH的平衡产率(图甲)和CO2的平衡转化率(图乙)随温度的变化关系如下图所示。
下列说法正确的有___________。
A.反应Ⅰ在较低温度下可以自发进行 |
B.p1>p2>p3 |
C.为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择低温、高压的反应条件 |
D.一定温度、压强下,寻找活性更高的催化剂是提高CO2的平衡转化率的主要研究方向 |
(4)假定工艺2在一定温度下,控制在0.6L的恒容容器中进行,不考虑其他副反应,将1mol CO2与3molH2与双能催化剂充分接触反应,测定CO2的平衡转化率为80%,求此温度下反应Ⅳ的平衡常数K=
(5)工艺2使用的双功能催化剂通常由甲醇合成活性中心和甲醇脱水活性中心组成,前者常采用铜基催化剂,后者主要是γ-Al2O3。在一定条件下将CO2与H2以1:3投料比通过双功能催化剂,测定含碳产物的物质的量分数随时间变化如图所示。研究发现,采用Li -Pd/SiO2代替铜基催化剂在甲醇合成阶段有更佳的催化效果。在图上画出采用Li -Pd/SiO2与复合催化剂作用下,CH3OH物质的量分数随时间(10min-70min)变化的曲线。
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【推荐1】中国科学家研发出铜基催化剂(),实现了高活性、高选择性还原制备甲酸盐,有助于实现碳中和。回答下列问题:
(1)某科研小组设计如图所示电解池,可利用和制备甲酸盐和水煤气,生成甲酸盐的电极反应式为________ ,当生成1mol甲酸根时,有4mol离子通过交换膜,两极共生成气体________ L(标况下)。
(2)已知25℃、101kPa下,在合成塔中,可通过二氧化碳和氢气合成甲醇,后续可制备甲酸。某反应体系中发生反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①几种化学键的键能如图表所示,则a=________ 。
②反应Ⅰ的速率方程为,其中x表示相应气体的物质的量分数,为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算),k为反应的速率常数。已知平衡后,此时反应Ⅱ的速率v=________ (用含k的代数式表示)。
(3)向体积均为1L的刚性密闭容器中通入、,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,温度对CO和的物质的量分数影响如图所示。
图中表示物质的量分数的为________ (填“m”或“n”);已知起始压强为pkPa,在300℃时平衡转化率为60%,则此时反应Ⅰ的________ 。为提高的选择性,可采取的措施有________ (写出1条即可)。
(1)某科研小组设计如图所示电解池,可利用和制备甲酸盐和水煤气,生成甲酸盐的电极反应式为
(2)已知25℃、101kPa下,在合成塔中,可通过二氧化碳和氢气合成甲醇,后续可制备甲酸。某反应体系中发生反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①几种化学键的键能如图表所示,则a=
化学键 | C-H | H-H | H-O | C=O |
键能 | 413 | 436 | 463 | a |
(3)向体积均为1L的刚性密闭容器中通入、,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,温度对CO和的物质的量分数影响如图所示。
图中表示物质的量分数的为
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【推荐2】碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途.回答下列问题:
(1)已知反应 ,1mol、1mol分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量,则1mol分子中化学键断裂时需吸收的能量为______ kJ.
(2)已知: ,该反应经历了如下反应历程:
第一步:;第二步:
若第一步为快反应,下列示意图中能体现上述反应过程能量变化的是______(填标号).
(3)Bodensteins研究了下列反应:在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数与反应时间t的关系如表:
①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为______ .
②上述反应中,正反应速率为,逆反应速率为,其中、为速率常数,则为______ (以K和表示).若,在时,______ .
③由上述实验数据计算得到:和的关系可用下图表示.当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为______ 、______ (填字母).
(1)已知反应 ,1mol、1mol分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量,则1mol分子中化学键断裂时需吸收的能量为
(2)已知: ,该反应经历了如下反应历程:
第一步:;第二步:
若第一步为快反应,下列示意图中能体现上述反应过程能量变化的是______(填标号).
A. | B. | C. | D. |
(3)Bodensteins研究了下列反应:在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数与反应时间t的关系如表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 |
1 | 0.91 | 0.85 | 0.815 | 0.795 | 0.784 | |
0 | 0.60 | 0.73 | 0.773 | 0.780 | 0.784 |
②上述反应中,正反应速率为,逆反应速率为,其中、为速率常数,则为
③由上述实验数据计算得到:和的关系可用下图表示.当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为
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【推荐3】尿素是氮肥中含氮量最高的品种,是良好的中性速效肥料,且不会影响土质。由氨和二氧化碳合成尿素的总反应式为:2NH3(g)+CO(g)⇌CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH=-103.7kJ/mol。回答下列问题:
(1)关于合成尿素的反应机理有多种说法,一般认为该反应是分两步进行的:
a.2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(1) ΔH1=-119.2k.J/mol
b.NH2COONH4(l)⇌CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH2
①ΔH2=_______ 。
②已知反应b的活化能远大于反应a的,则该反应机理下的决速步骤是反应_______ (填“a”或“b”)。
③如图为某工厂的尿素合成塔内的轴向温度测定数据,根据图示数据可以推断,合成塔下部1/3的容积内都在进行反应_______ (填“a”或“b”)。
(2)反应物料氨与二氧化碳的物质的量比称为氨碳比(下文中水碳比同理),氨碳比对尿素平衡产率的影响如下表所示(恒压20MPa下测定)
由表可见,氨碳比提高,尿素的平衡产率也提高,因为过剩的氨气既可以促进二氧化碳的转化,又能够_______ ,皆可使平衡向着生成尿素的方向移动。
(3)如图为尿素平衡产率与温度和水碳比的关系,则图中水碳比A、B、C由大到小的关系为_______ 。由图可见,相同水碳比时平衡产率开始随温度升高而增大,若继续升温,平衡产率会逐渐下降,试结合分步的反应机理说明其中的原因_______ 。
(4)实验室模拟尿素的合成,恒定温度为160℃,在一容积可变的容器中,按照氨碳比为5充入原料气,恒定压强为20MPa进行反应直到平衡。
①以下叙述能说明反应达到平衡状态的是_______
a.容器中氨碳比保持不变
b.气体密度保持不变
c.气体平均相对分子质量保持不变
②计算该温度下的压强平衡常数Kp=_______ MPa-2(以分压表示,分压=总压×气体物质的量分数,结果保留三位小数)。
(1)关于合成尿素的反应机理有多种说法,一般认为该反应是分两步进行的:
a.2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(1) ΔH1=-119.2k.J/mol
b.NH2COONH4(l)⇌CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH2
①ΔH2=
②已知反应b的活化能远大于反应a的,则该反应机理下的决速步骤是反应
③如图为某工厂的尿素合成塔内的轴向温度测定数据,根据图示数据可以推断,合成塔下部1/3的容积内都在进行反应
(2)反应物料氨与二氧化碳的物质的量比称为氨碳比(下文中水碳比同理),氨碳比对尿素平衡产率的影响如下表所示(恒压20MPa下测定)
温度/℃ | NH3:CO2物质的量之比 | |||
2 | 3 | 4 | 5 | |
140 | 43 | 55 | 62 | 73 |
150 | 45 | 58 | 67 | 78 |
160 | 46 | 61 | 70 | 80 |
180 | 49 | 62 | 71 | 81 |
(3)如图为尿素平衡产率与温度和水碳比的关系,则图中水碳比A、B、C由大到小的关系为
(4)实验室模拟尿素的合成,恒定温度为160℃,在一容积可变的容器中,按照氨碳比为5充入原料气,恒定压强为20MPa进行反应直到平衡。
①以下叙述能说明反应达到平衡状态的是
a.容器中氨碳比保持不变
b.气体密度保持不变
c.气体平均相对分子质量保持不变
②计算该温度下的压强平衡常数Kp=
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解题方法
【推荐1】已知,生产甲醇过程主要发生以下反应:
反应I.
反应II.
反应III.
(1)反应III中,H=_____________ ,该反应在_______ 条件下能自发进行。
A.在低温条件下自发进行 B.在高温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(2)反应III中,的平衡转化率与温度的关系如图所示:①两点压强大小关系是pA_____________ pB(填“、、”)。
②三点平衡常数的大小关系为_____________ 。时,由D点到A点过程中正、逆反应速率之间的关系:v正_____________ v逆。(填“”、“”或“”)。
(3)完成下列问题。
①向某恒温恒压密闭容器中充入和,下列能说明反应III达到平衡的是_______ 。
A.
B.两种反应物转化率的比值不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.容器内混合气体的密度不再改变
②在恒容密闭容器中充入和,在和条件下经达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=_______ 。
(4)已知:的选择性,不考虑催化剂活性温度,为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是_______ ,说明其原因_____________________ 。
A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压
反应I.
反应II.
反应III.
(1)反应III中,H=
A.在低温条件下自发进行 B.在高温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(2)反应III中,的平衡转化率与温度的关系如图所示:①两点压强大小关系是pA
②三点平衡常数的大小关系为
(3)完成下列问题。
①向某恒温恒压密闭容器中充入和,下列能说明反应III达到平衡的是
A.
B.两种反应物转化率的比值不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.容器内混合气体的密度不再改变
②在恒容密闭容器中充入和,在和条件下经达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=
(4)已知:的选择性,不考虑催化剂活性温度,为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是
A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压
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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2】铋(Bi)是一种稀有金属,目前世界年产量约4000t左右。铋的主要用途是制造易熔合金,作为冶金添加剂及制药工业等方面。铋的冶炼分为粗炼和精炼两个阶段:
Ⅰ.粗炼
Ⅱ.精炼
回答下列问题:
(1)铋在元素周期表中的位置是_______________ 。
(2)①还原熔炼法中还需加入一定量造渣剂(纯碱)使其与矿石中的脉石(主要为Al2O3)形成熔渣,写出形成熔渣反应的化学反应方程式______________________________ 。
②对于混合精矿,矿料中的Bi2S3和Bi2O3可在高温下彼此进行氧化还原反应生产粗铋,写出此反应的化学反应方程式______________________________ 。
③有些硫化铋矿也可用湿法处理,即加入三氯化铁与盐酸的混合液,可溶解硫化铋和少量天然铋,这是利用了_______________________________ 。
(3)电解精炼时,以_______ 作为阳极,__________ 作为阴极,电解液一般用FeCl3/HCl。此时电解出的铋还含有砷、锑、碲杂质,需进一步除去:
①除砷、锑
在熔融粗铋中通入空气,砷、锑将优先氧化为As2O3及Sb2O3,根据上图分析其原因是________________________________ 。
②除碲:向除砷、锑后的熔铋中继续鼓入空气并加入NaOH,杂质碲被氧化为TeO2随即被NaOH吸入形成亚碲酸钠,写出吸入反应的离子反应方程式_______________________ 。
Ⅰ.粗炼
辉铋矿(Bi2S3) | 铋华(Bi2O3) | 混合精矿(Bi2S3/ Bi2O3) |
沉淀熔炼 | 还原熔炼 | 混合熔炼 |
Ⅱ.精炼
回答下列问题:
(1)铋在元素周期表中的位置是
(2)①还原熔炼法中还需加入一定量造渣剂(纯碱)使其与矿石中的脉石(主要为Al2O3)形成熔渣,写出形成熔渣反应的化学反应方程式
②对于混合精矿,矿料中的Bi2S3和Bi2O3可在高温下彼此进行氧化还原反应生产粗铋,写出此反应的化学反应方程式
③有些硫化铋矿也可用湿法处理,即加入三氯化铁与盐酸的混合液,可溶解硫化铋和少量天然铋,这是利用了
(3)电解精炼时,以
①除砷、锑
在熔融粗铋中通入空气,砷、锑将优先氧化为As2O3及Sb2O3,根据上图分析其原因是
②除碲:向除砷、锑后的熔铋中继续鼓入空气并加入NaOH,杂质碲被氧化为TeO2随即被NaOH吸入形成亚碲酸钠,写出吸入反应的离子反应方程式
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】某空间站利用萨巴蒂尔反应:,配合水的电解实现氧气再生的流程简图如下。
(1)已知:电解液态水制备1mol,电解反应的。由此计算的摩尔燃烧焓___________ 。
(2)已知:萨巴蒂尔反应的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图。
①萨巴蒂尔反应在___________ (选填“高温”或“低温”)下能自发进行。
②某研究小组模拟该反应,温度t下,向容积为10L的密闭容器中通入0.1mol和0.4mol,反应平衡后测得容器中。则的转化率为______ ,反应温度t约为____ ℃。
(3)在相同条件下,与还会发生不利于氧循环的副反应:
,在反应器中按通入反应物在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2min时,测得反应器中、浓度如表。
若选用催化剂Ⅰ,在350℃条件下反应,0~2min生成的平均反应速率为_____ ;结合表格信息分析,从提高循环系统制氧效率的角度,反应器的最佳反应条件应选择催化剂___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)和___________ 。
(4)令代替萨巴蒂尔反应,虽可实现氢、氧元素完全循环利用,但使用一段时间后催化剂的催化效果会明显下降,其原因是___________ 。
(5)“富集装置”可利用电化学法富集空间站内“空气”中的作为萨巴蒂尔反应器的原料气之一,装置如右图。a极为______ 极(填“正”或“负”),b电极上发生的电极反应为___________ 。
(1)已知:电解液态水制备1mol,电解反应的。由此计算的摩尔燃烧焓
(2)已知:萨巴蒂尔反应的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图。
①萨巴蒂尔反应在
②某研究小组模拟该反应,温度t下,向容积为10L的密闭容器中通入0.1mol和0.4mol,反应平衡后测得容器中。则的转化率为
(3)在相同条件下,与还会发生不利于氧循环的副反应:
,在反应器中按通入反应物在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2min时,测得反应器中、浓度如表。
催化剂 | ||||
催化剂Ⅰ | 10.8 | 12722 | 345.2 | 42780 |
催化剂Ⅱ | 9.2 | 10775 | 34 | 38932 |
(4)令代替萨巴蒂尔反应,虽可实现氢、氧元素完全循环利用,但使用一段时间后催化剂的催化效果会明显下降,其原因是
(5)“富集装置”可利用电化学法富集空间站内“空气”中的作为萨巴蒂尔反应器的原料气之一,装置如右图。a极为
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