工业上,利用乙醇催化氧化制备乙醛,其化学原理如下:
反应Ⅰ:(主反应) 。
反应Ⅱ:(次反应) 。
(1)反应Ⅰ的___________ (填“>”、“<”或“=”)0;下列对反应Ⅰ判断正确的是___________ (填字母)。
A.较高温度下自发反应 B.较低温度下自发反应
C.任何温度下都自发反应 D.任何温度下都不自发反应
(2)采用此法制备乙醛时,理论上,乙醇蒸气与空气的最佳体积比为1∶___________ 。(已知空气中体积分数为)
(3)反应Ⅰ达到平衡后,为了提高乙醇的转化率和乙醛产率,可以采用的措施是___________ (填字母)。
A.升高温度 B.增大压强 C.增大浓度 D.分离产物 E.选择高效催化剂
(4)在恒容密闭容器中充入、,在一定条件下发生反应Ⅰ,乙醇转化率与温度关系如图所示。
①点对应的体系中乙醛的体积分数为___________ (用代数式表示)。
②之前,随着温度升高,乙醇的转化率增大,其主要原因是___________ 。
③之后,随着温度升高,乙醇的转化率降低,可能的原因是___________ (填代号)。
A.反应活化能增大 B.平衡常数减小 C.减小 D.催化剂的选择性降低
反应Ⅰ:(主反应) 。
反应Ⅱ:(次反应) 。
(1)反应Ⅰ的
A.较高温度下自发反应 B.较低温度下自发反应
C.任何温度下都自发反应 D.任何温度下都不自发反应
(2)采用此法制备乙醛时,理论上,乙醇蒸气与空气的最佳体积比为1∶
(3)反应Ⅰ达到平衡后,为了提高乙醇的转化率和乙醛产率,可以采用的措施是
A.升高温度 B.增大压强 C.增大浓度 D.分离产物 E.选择高效催化剂
(4)在恒容密闭容器中充入、,在一定条件下发生反应Ⅰ,乙醇转化率与温度关系如图所示。
①点对应的体系中乙醛的体积分数为
②之前,随着温度升高,乙醇的转化率增大,其主要原因是
③之后,随着温度升高,乙醇的转化率降低,可能的原因是
A.反应活化能增大 B.平衡常数减小 C.减小 D.催化剂的选择性降低
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更新时间:2023-09-24 07:16:03
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解题方法
【推荐1】利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下:
依据上述流程,完成下列填空:
(1)天然气脱硫时的化学方程式是____ 。
(2)图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是____ 。
(3)整个流程有三处循环,一是K2CO3(aq)循环,二是N2和H2循环,三是____ (填化学式)循环。
(4)K2CO3(aq)和 CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是____ (多选扣分)。
a.熵增原理 b.勒夏特列原理 c.酸碱中和原理
依据上述流程,完成下列填空:
(1)天然气脱硫时的化学方程式是
(2)图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是
(3)整个流程有三处循环,一是K2CO3(aq)循环,二是N2和H2循环,三是
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【推荐2】节能减排已经成为全社会的共识,有一种思路是将一氧化碳(CO)转化成可燃物质甲醇,甲醇汽油能减少有害气体(CO)排放。现有一种利用煤气化过程中生成的CO和H2来制备甲醇的方案,其反应原理为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。请根据下列图示回答问题:
(1)根据(图1),写出此反应的热化学方程式___________ 。下列关于此反应的说法中,正确的是___________ (填字母)
A.任何条件都能自发进行 B.高温条件能够自发进行
C.任何条件都不自发进行 D.低温条件能够自发进行
(2)现进行如下实验,在体积为1L的密闭容器中,充入1和3,测得的浓度随时间变化如(图2)所示,从反应开始到平衡,的平均反应速率___________
(3)恒容条件下,上述反应达到平衡后,以下措施中能使增大的有___________。
(4)已知在常温常压下:化学反应①②的平衡常数分别为,
①2CH3OH(l)+O2(g) CO2(g)+4H2(g) K1
②2CO(g)+O2(g) CO2(g) K2
则CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)的___________ (用含有K1,K2的代数式表达)
(1)根据(图1),写出此反应的热化学方程式
A.任何条件都能自发进行 B.高温条件能够自发进行
C.任何条件都不自发进行 D.低温条件能够自发进行
(2)现进行如下实验,在体积为1L的密闭容器中,充入1和3,测得的浓度随时间变化如(图2)所示,从反应开始到平衡,的平均反应速率
(3)恒容条件下,上述反应达到平衡后,以下措施中能使增大的有___________。
A.升高温度 | B.充入气 |
C.再充入1和3 | D.使用催化剂 |
①2CH3OH(l)+O2(g) CO2(g)+4H2(g) K1
②2CO(g)+O2(g) CO2(g) K2
则CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)的
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】研究表明,在CuZnO2催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应的热化学方程式如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1 K1
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1 K2
(1)一定条件下,将n(CO2):n(H2)=1:1的混合气体充入绝热恒容密闭容器中发生反应。下列事实可以说明反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)已达到平衡的是_____ 。
(2)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)的平衡常数表达式为_____ 。
(3)在恒压密闭容器中,由CO2和H2进行反应I合成甲醇,在其它条件不变的情况下,探究温度对化学平衡的影响,实验结果如图。
①△H1_____ 0(填“>”、“<”或“=”)若保持其它条件不变,将反应体系升温,则该反应化学平衡常数____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②有利于提高CO2平衡转化率的措施有_____ (填标号)。
A.投料比不变,增加反应物的物质的量
B.降低反应温度
C.增大CO2和H2的初始投料比
D.混合气体中掺入一定量惰性气体(不参与反应)
(4)在T1温度时,将1.00molCO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中,容器起始压强为P0,仅进行反应I。
①充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器的压强与起始压强之比为_____ (用a表示)。
②若经过3h反应达到平衡,平衡后,混合气体物质的量为3.00mol,则该过程中H2的平均反应速率为_____ (保留三位有效数字);平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数。写出上述反应压力平衡常数KP为____ (用P0表示,并化简)。
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1 K1
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1 K2
(1)一定条件下,将n(CO2):n(H2)=1:1的混合气体充入绝热恒容密闭容器中发生反应。下列事实可以说明反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)已达到平衡的是
A.容器内气体密度保持不变 | B.CO2体积分数保持不变 |
C.混合气体的平均相对分子质量不变 | D.该反应的平衡常数保持不变 |
(3)在恒压密闭容器中,由CO2和H2进行反应I合成甲醇,在其它条件不变的情况下,探究温度对化学平衡的影响,实验结果如图。
①△H1
②有利于提高CO2平衡转化率的措施有
A.投料比不变,增加反应物的物质的量
B.降低反应温度
C.增大CO2和H2的初始投料比
D.混合气体中掺入一定量惰性气体(不参与反应)
(4)在T1温度时,将1.00molCO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中,容器起始压强为P0,仅进行反应I。
①充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器的压强与起始压强之比为
②若经过3h反应达到平衡,平衡后,混合气体物质的量为3.00mol,则该过程中H2的平均反应速率为
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解题方法
【推荐1】氨在国民经济中占有重要地位。
(1)合成氨工业中,合成塔中每产生2molNH3,放出92.2kJ热量。
①工业合成氨的热化学方程式是_______ 。
②若起始时向容器内放入2molN2和6molH2,达平衡后放出的热量为Q,则Q(填“>”、“<”或“=”)_______ 184.4kJ。
③已知:
1molN-H键断裂吸收的能量约等于_______ kJ。
(2)工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l),该反应的平衡常数和温度关系如下:
①焓变ΔH(填“>”、“<”或“=”)_______ 0。
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)。下图是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。
上图中的B点处,NH3的平衡转化率为_______ 。
(1)合成氨工业中,合成塔中每产生2molNH3,放出92.2kJ热量。
①工业合成氨的热化学方程式是
②若起始时向容器内放入2molN2和6molH2,达平衡后放出的热量为Q,则Q(填“>”、“<”或“=”)
③已知:
1molN-H键断裂吸收的能量约等于
(2)工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l),该反应的平衡常数和温度关系如下:
T/℃ | 165 | 175 | 185 | 195 |
K | 111.9 | 74.1 | 50.6 | 34.8 |
①焓变ΔH(填“>”、“<”或“=”)
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)。下图是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。
上图中的B点处,NH3的平衡转化率为
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解题方法
【推荐2】CH4—CO2催化重整合成CO、H2可有效减少碳排放。其主要反应如下:
反应I:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.3kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.0kJ·mol-1
反应III:CH4(g)+3CO2(g)=4CO(g)+2H2O(g) ΔH1
回答下列问题:
(1)反应III中的ΔH1=_____ kJ·mol-1。
(2)恒温恒容条件下发生反应III,下列能说明该反应达平衡状态的是_____ (填序号)。
a.2v正(CH4)=v逆(H2O)
b.断裂4molC—H键的同时断裂2molH—O键
c.容器内密度保持不变
d.容器内压强保持不变
(3)利用合成气生成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2,在2L恒容密闭的容器中,按物质的量之比1:2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示:
①由图可知该反应ΔH2_____ 0,压强p1_____ p2(填“>”、“<”或“=”)。
②200℃时c(H2)随时间的变化如表所示:
则0—2min内平均反应速率v(H2)=_____ ,该反应的平衡常数K=_____ ,该温度下,CO的转化率为_____ %(保留三位有效数字)。
反应I:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.3kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.0kJ·mol-1
反应III:CH4(g)+3CO2(g)=4CO(g)+2H2O(g) ΔH1
回答下列问题:
(1)反应III中的ΔH1=
(2)恒温恒容条件下发生反应III,下列能说明该反应达平衡状态的是
a.2v正(CH4)=v逆(H2O)
b.断裂4molC—H键的同时断裂2molH—O键
c.容器内密度保持不变
d.容器内压强保持不变
(3)利用合成气生成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2,在2L恒容密闭的容器中,按物质的量之比1:2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示:
①由图可知该反应ΔH2
②200℃时c(H2)随时间的变化如表所示:
t/min | 0 | 1 | 2 | 3 |
c(H2)/mol·L-1 | 6.0 | 3.4 | 2.0 | 2.0 |
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解题方法
【推荐3】甲醇是实现碳中和循环的低碳燃料,是一个取之不尽的能源载体。
(1)可与反应生成甲醇和水,其反应过程如下。
反应①: ;
反应②: ;
反应③:的________ ,平衡常数________ (用、表示)
(2)一定条件下向恒容密闭容器中充入和,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,相同时间内的转化率随温度变化如图所示。
①催化剂效果最佳的是反应________ (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②若反应Ⅲ在点时已达平衡状态,点的转化率高于点和点的原因是________ 。
(3)在压强为,、的起始物质的量比为的条件下,发生以下竞争反应。
反应一:
反应二:
实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。
已知:的选择性。
①有利于提高的选择性的措施有________ (填字母)。
A.适当降温 B.适当升温 C.选择合适的催化剂
②温度高于350℃时,体系中发生的反应以________ (填“反应一”或“反应二”)为主,并说明理由:________ 。
③其中表示平衡时的选择性的曲线是________ (填“”或“”)。
④400℃时,平衡时压强为,反应一用气体分压表示的化学平衡常数________ (只代入数据即可,用容器中各气体成分的分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(1)可与反应生成甲醇和水,其反应过程如下。
反应①: ;
反应②: ;
反应③:的
(2)一定条件下向恒容密闭容器中充入和,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,相同时间内的转化率随温度变化如图所示。
①催化剂效果最佳的是反应
②若反应Ⅲ在点时已达平衡状态,点的转化率高于点和点的原因是
(3)在压强为,、的起始物质的量比为的条件下,发生以下竞争反应。
反应一:
反应二:
实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。
已知:的选择性。
①有利于提高的选择性的措施有
A.适当降温 B.适当升温 C.选择合适的催化剂
②温度高于350℃时,体系中发生的反应以
③其中表示平衡时的选择性的曲线是
④400℃时,平衡时压强为,反应一用气体分压表示的化学平衡常数
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解题方法
【推荐1】目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如表所示:请回答下列问题:
(1)反应②是___ (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=___ (用K1、K2表示),ΔH3=___ (用ΔH1、ΔH2表示);根据反应③判断ΔS____ 0(填“>”“<”或“=”),在___ (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施有___ (填写字母序号)。
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升商温度
D.降低温度
E.使用合适的催化剂
F.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(4)500℃时,测得反应③在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1,则此时v正___ v逆(填“>”“<”或“=”)。
化学反应 | 焓变 | 平衡常数 | 温度/℃ | ||
500 | 700 | 800 | |||
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) | ΔH1 | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) | ΔH2 | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) | ΔH3 | K3 |
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施有
A.缩小反应容器的容积
B.扩大反应容器的容积
C.升商温度
D.降低温度
E.使用合适的催化剂
F.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(4)500℃时,测得反应③在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1,则此时v正
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【推荐2】甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
(1)反应②是_______ (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)_____________ K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)判断反应③△H_______ 0; △S_______ 0(填“>”“=”或“<”)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=___________ (用K1、K2表示)。在500℃、2L的密闭容器中,进行反应③,测得某时刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2 mol、10 mol、10 mol,此时v(正)______ v(逆)(填“>”“=”或“<”)
(4)一定温度下,在3 L 容积可变 的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是____________________ 。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是___________________ 。
化学反应 | 平衡常数 | 温度(℃) | |
500 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g) | K2 | 1.0 | 2.50 |
③3H2(g)+ CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g) | K3 |
(1)反应②是
(2)某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)
(3)判断反应③△H
(4)一定温度下,在
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是
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解题方法
【推荐3】Ⅰ.恒温下,在容积为2L的恒容密闭容器A中通入1mol与1mol的混合气体,发生如下反应: ,5min时,达到平衡,若平衡时氢气的物质的量为0.4mol
(1)平衡时的速率为_______ 。
(2)此温度时该反应的平衡常数为_______ 。
(3)平衡时与起始时压强之比_______ 。
(4)该反应在什么温度下_______ (填“高温”“低温”“任何温度”)自发进行。
Ⅱ.在一定容积的密闭容器中,进行如下化学反应,其化学平衡常数K和温度T的关系如表:
(5)800℃在恒容密闭容器中放入混合物,各物质的浓度为,,,,此时_______ (填“=”“>”“<”或“不能确定”),该反应正反应为_______ 热。
(1)平衡时的速率为
(2)此温度时该反应的平衡常数为
(3)平衡时与起始时压强之比
(4)该反应在什么温度下
Ⅱ.在一定容积的密闭容器中,进行如下化学反应,其化学平衡常数K和温度T的关系如表:
T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
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