甲醇既是重要的化工原料,又是一种清洁燃料。利用CO,加氢合成甲醇的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g) + 3H2 (g)
CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g) + H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
回答下列问题:
(1)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了光催化CO2加氢合成甲醇的反应历程,如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。
①ΔH1___________ 0(填“>”或“<”)。
②图示历程包含___________ 个基元反应,其中最大能垒(活化能)步骤的化学方程式为___________ 。
(2)向刚性容器中充入一定量CO2和H2,在相同压强和不同温度下,反应相同时间,CO2的转化率和甲醇选择性[已知甲醇的选择性=
]随温度的变化如下图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/3/cc6b5cd2-5f7e-4b15-8edc-3ef521688b8e.png?resizew=366)
在200~300℃间,CH3OH的选择性随温度的升高而下降,写出一条可能原因___________ 。
(3)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的CO2和H2,发生上述反应Ⅰ和Ⅱ。
①有利于提高甲醇平衡产率的条件是___________ (填标号)。
A.高温高压 B.低温高压 C.高温低压 D.低温低压
②达到平衡时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为75%,则a(H2)=___________ (计算结果保留3位有效数字);反应Ⅱ的Kp=___________ 。
Ⅰ.CO2(g) + 3H2 (g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
Ⅱ.CO2(g) + H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
回答下列问题:
(1)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了光催化CO2加氢合成甲醇的反应历程,如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/6/8c48516d-7abb-4334-8eef-778bd9d56471.png?resizew=561)
①ΔH1
②图示历程包含
(2)向刚性容器中充入一定量CO2和H2,在相同压强和不同温度下,反应相同时间,CO2的转化率和甲醇选择性[已知甲醇的选择性=
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f80857d0eaaff5ed8a504315e00529a.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/3/cc6b5cd2-5f7e-4b15-8edc-3ef521688b8e.png?resizew=366)
在200~300℃间,CH3OH的选择性随温度的升高而下降,写出一条可能原因
(3)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的CO2和H2,发生上述反应Ⅰ和Ⅱ。
①有利于提高甲醇平衡产率的条件是
A.高温高压 B.低温高压 C.高温低压 D.低温低压
②达到平衡时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为75%,则a(H2)=
更新时间:2023-09-09 10:07:19
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【推荐1】能源危机是当前全球性的问题,“开源节流”是应对能源危机的重要举措。
(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是_______ (填序号)。
a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料
d.减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,氧气充足时燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/24/2943039870689280/3046979214884864/STEM/2ed2623be0cd4e909fd5349c7c0561ac.png?resizew=417)
①在通常状况下,_______ (填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为_______ 。
②12 g石墨在24 g氧气中燃烧,生成气体36 g,该过程放出的热量为_______ 。
(3)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.0 kJ·mol-1。
NO分子中化学键的键能为_______ kJ·mol-1。
(4)综合上述有关信息,请写出CO和NO反应的热化学方程式:_______ 。
(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是
a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料
d.减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,氧气充足时燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。
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①在通常状况下,
②12 g石墨在24 g氧气中燃烧,生成气体36 g,该过程放出的热量为
(3)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.0 kJ·mol-1。
NO分子中化学键的键能为
(4)综合上述有关信息,请写出CO和NO反应的热化学方程式:
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解题方法
【推荐2】“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)汽车是近代重要的交通运输工具,随着汽车量的激增,汽车尾气造成的环境污染也日益严重,汽车尾气中的有害成分主要有
、
、
、颗粒物和臭氧等。
①汽车尾气中
生成过程中的能量变化如图所示,1mol
和1mol
完全反应生成
会_______ (填“吸收”或“放出”)_______ kJ能量。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/23/1d486e7b-5236-49b1-b5e7-0832f328ca4b.png?resizew=530)
②一种新型催化剂用于
和
的反应:
,为测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的
和
浓度如下表:
前2s内的平均反应速率![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/87ea679f4f96e6a5f7f0a0f0ef4f8609.png)
_______ 。
③在容积固定的绝热容器中发生反应
,下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.容器内混合气体温度不再变化 B.容器内的气体压强保持不变
C.
D.容器内混合气体密度保持不变
(2)煤燃烧排放的烟气中含有
和
,会污染大气,形成酸雨。
①针对含
的工业废气可以采用“钙基固硫法”。例如将生石灰与含硫的煤混合后再燃烧,可以将
最终转化为
,请写出生石灰将
转化为
的反应的化学方程式:_______ 。
②将
转化为重要的化工原料
的原理示意图如图。催化剂a表面的电极反应式为_______ 。若得到的硫酸质量分数仍为49%,则理论上参加反应的
与加入的
的物质的量之比为_______ 。
(1)汽车是近代重要的交通运输工具,随着汽车量的激增,汽车尾气造成的环境污染也日益严重,汽车尾气中的有害成分主要有
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5a122e25cf4eb9f03ffe5ec823bfc31.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9110e80d125190c4b5bed606e1fc2220.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cd6200aa9357b208a994c93c210ff60.png)
①汽车尾气中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9110e80d125190c4b5bed606e1fc2220.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f5547e0098754a8e3f31bae5d5bcb4dd.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1e762a80c1216318892c2155bef79681.png)
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②一种新型催化剂用于
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5a122e25cf4eb9f03ffe5ec823bfc31.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/70824faf09492ef97c5df633a3b577d0.png)
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时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
![]() | 10 | 4.5 | 2.5 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
![]() | 3.60 | 3.05 | 2.85 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
前2s内的平均反应速率
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/87ea679f4f96e6a5f7f0a0f0ef4f8609.png)
③在容积固定的绝热容器中发生反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/70824faf09492ef97c5df633a3b577d0.png)
A.容器内混合气体温度不再变化 B.容器内的气体压强保持不变
C.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/56cc5fac54d55fc056e1de4534d5c88c.png)
(2)煤燃烧排放的烟气中含有
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cd6200aa9357b208a994c93c210ff60.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2d6149377ee90af173136c0119993ccb.png)
①针对含
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cd6200aa9357b208a994c93c210ff60.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6c1438db8931aa7a31e1c2c344ccbc1a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cd6200aa9357b208a994c93c210ff60.png)
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②将
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【推荐3】液态肼(N2H4)是一种高能燃料,在工业生产中用途广泛,其结构如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/6/5671ae31-c858-43c9-9ef4-c2b24a4e004c.png?resizew=148)
(1)0.25mol肼中含有_______ mol极性共价键
(2)工业上可用肼与新制Cu(OH)2反应制备Cu2O,同时放出N2,该反应的化学方程式为_______ 。
(3)N2H4可在O2中燃烧生成N2和水蒸气,已知:16g肼完全反应放出热量为267kJ,则肼在氧气中燃烧的热化学方程式是_______ ;部分共价键键能如下表所示:
则肼中N—N的键能是_______ kJ/mol
(4)肼—过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注,其工作原理如图所示。该电池的B极区发生_______ (填“氧化反应”或“还原反应”),负极的电极反应为_______ ,电池工作过程中,若A极区产生11.2L(标况下)N2,则B极区消耗H2O2的物质的量是_______ mol。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/6/5671ae31-c858-43c9-9ef4-c2b24a4e004c.png?resizew=148)
(1)0.25mol肼中含有
(2)工业上可用肼与新制Cu(OH)2反应制备Cu2O,同时放出N2,该反应的化学方程式为
(3)N2H4可在O2中燃烧生成N2和水蒸气,已知:16g肼完全反应放出热量为267kJ,则肼在氧气中燃烧的热化学方程式是
N—H | O=O | N≡N | H—O | |
键能(kJ/mol) | 391 | 498 | 936 | 463 |
则肼中N—N的键能是
(4)肼—过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注,其工作原理如图所示。该电池的B极区发生
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/6/507c9324-50a4-48fa-bbc2-7b4a8345c5e0.png?resizew=311)
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【推荐1】氨是最重要的氮肥,也是产量最大的化工产品之一。
Ⅰ.合成氨工艺是人工固氮的重要途径。
(1)可用作合成氨的催化剂有很多,如Os,Fe,Pt,Mn,Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/14/ec2908be-0d6e-4af0-80b4-8b64afde74bd.png?resizew=644)
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位:eV)其中,TS表示过渡态,*表示吸附态。
①请写出N2参与化学吸附的反应方程式:___ 。
②以上历程须克服的最大势垒为____ eV。
(2)在使用同一催化剂时,将2.0molN2和6.0molH2通入体积为1L的密闭容器中,分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2时n(H2)的变化(a点恰好达到平衡),曲线B表示T1时n(NH3)的变化。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/14/57c52968-c937-425f-bb0a-e36c5debf96f.png?resizew=271)
①T2温度下反应进行到某时刻,测得容器内气体的压强为起始时的80%,则此时v(正)___ v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②能否由图中数据得出温度T1>T2,并说明理由___ 。
Ⅱ.液氨是一种应用广泛的非水溶剂,以氨为原料可以合成很多重要化合物。
(3)Arrhenius提出:溶剂在液态下能自发发生电离,产生溶剂阳离子与溶剂阴离子的现象,称为自耦电离,如液态水的自耦电离方程式为:2H2O
H3O++OH-。在液氨中也存在类似的自耦电离,试写出液氨中NH4Cl与NaNH2反应的离子方程式:____ 。
(4)如图是20℃时,NH3—CO2—H2O三元体系相图。纵坐标代表CO2的体积分数,横坐标代表NH3的体积分数,坐标原点代表液态纯水。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/14/a88836f4-d500-4ab1-afb3-5f789f1fa0a6.png?resizew=294)
20℃时,可根据需要,选择水溶液体系反应得到(NH4)2CO3(aq)与NH4HCO3(aq),也可选择无水体系反应得到NH4COONH2(s)。
①20℃时,利用NH3(g)、CO2(g)和H2O(l)制备NH4HCO3(aq)的最佳曲线是___ (填“A—H2O”或“B—H2O”)。
②B点可得到的产品是____ (填化学式)。
Ⅰ.合成氨工艺是人工固氮的重要途径。
(1)可用作合成氨的催化剂有很多,如Os,Fe,Pt,Mn,Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/14/ec2908be-0d6e-4af0-80b4-8b64afde74bd.png?resizew=644)
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位:eV)其中,TS表示过渡态,*表示吸附态。
①请写出N2参与化学吸附的反应方程式:
②以上历程须克服的最大势垒为
(2)在使用同一催化剂时,将2.0molN2和6.0molH2通入体积为1L的密闭容器中,分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2时n(H2)的变化(a点恰好达到平衡),曲线B表示T1时n(NH3)的变化。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/14/57c52968-c937-425f-bb0a-e36c5debf96f.png?resizew=271)
①T2温度下反应进行到某时刻,测得容器内气体的压强为起始时的80%,则此时v(正)
②能否由图中数据得出温度T1>T2,并说明理由
Ⅱ.液氨是一种应用广泛的非水溶剂,以氨为原料可以合成很多重要化合物。
(3)Arrhenius提出:溶剂在液态下能自发发生电离,产生溶剂阳离子与溶剂阴离子的现象,称为自耦电离,如液态水的自耦电离方程式为:2H2O
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
(4)如图是20℃时,NH3—CO2—H2O三元体系相图。纵坐标代表CO2的体积分数,横坐标代表NH3的体积分数,坐标原点代表液态纯水。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/14/a88836f4-d500-4ab1-afb3-5f789f1fa0a6.png?resizew=294)
20℃时,可根据需要,选择水溶液体系反应得到(NH4)2CO3(aq)与NH4HCO3(aq),也可选择无水体系反应得到NH4COONH2(s)。
①20℃时,利用NH3(g)、CO2(g)和H2O(l)制备NH4HCO3(aq)的最佳曲线是
②B点可得到的产品是
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【推荐2】气态亚硝酸(
或HONO)是大气中的一种污染物。
(1)亚硝酸的电离平衡常数
,其电离方程式为___________ 。
(2)亚硝酸进入人体可以与二甲胺[
]迅速反应生成亚硝酸胺[
],亚硝酸胺是一种化学致癌物。
①亚硝酸与二甲胺反应生成亚硝酸胺的一种反应机理如下:___________ 、消去反应。
②上述反应机理的反应过程与能量变化的关系如图所示。亚硝酸与二甲胺反应生成亚硝酸胺的△H___________ (填“>”或“<”)0。反应难度更大的是过程___________ (填“ⅰ”或“ⅱ”)。
①已知:
;
;
。
则反应
的∆H=___________
。
②用间接电化学法除去NO的过程如图所示。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:___________ 。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5cebce26bf7ade26b56f6d64cc3528de.png)
(1)亚硝酸的电离平衡常数
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2eb45bb6e4fe917dbe54395c79a8331a.png)
(2)亚硝酸进入人体可以与二甲胺[
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9b68b009395df230982cd0a55e5b7bc3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/355cfe2b05edf56f4e620deb42825459.png)
①亚硝酸与二甲胺反应生成亚硝酸胺的一种反应机理如下:
HONO+
②上述反应机理的反应过程与能量变化的关系如图所示。亚硝酸与二甲胺反应生成亚硝酸胺的△H
①已知:
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/568c0fae521799698d8e72cf33449485.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d25f2783952c7a176c2f5973e9db3da9.png)
则反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f1b6bf6276df60d16cd9b346504bf099.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
②用间接电化学法除去NO的过程如图所示。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:
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解题方法
【推荐3】二氧化氯(ClO2)是一种重要的氧化剂,可用于某些污染物的处理。
(1)ClO2可由图1所示装置制备(电极不反应)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/27/c248f0d7-0477-49d7-b8ba-b0bd54e5d800.png?resizew=129)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/27/d0e2a4cb-2385-44f2-b0a5-8b545d326f61.png?resizew=194)
①电解时电解质溶液的pH________ (填“减小”“增大”或“不变”)。
②阴极上产生ClO2的机理如图2所示(A、B均为含氯微粒,其他微粒未标出)。该机理可描述为________ 。
(2)ClO2可用于水体中Mn2+的去除。控制其他条件不变,在水体pH分别为7.1、7.6、8.3时,测得Mn2+浓度随反应时间的变化如图3所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/27/66a3d0b0-3431-4745-9b25-f649669341dc.png?resizew=220)
①pH=8.3时水体中Mn2+转化为MnO2,ClO2转化为ClO
,该反应的离子方程式为:________ 。
②反应相同时间,水体中Mn2+浓度随pH增大而降低的原因是________ 。
(3)ClO2可对烟气中NOx、SO2进行协同脱除,涉及的部分反应如下:
I.ClO2+NO=NO2+ClO
Ⅱ.ClO+NO=Cl+NO2
Ⅲ.ClO2+SO2=ClO+SO3
Ⅳ.ClO+SO2=Cl+SO3
①反应Ⅳ的历程如图4所示。该历程中最大活化能E正=________ kcal•mol-1。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/27/4c083755-8790-4a54-bba0-460a30ecc6ea.png?resizew=515)
②保持其他条件不变,分别在不添加NO、添加NO两种情况下,控制模拟烟气中
不同并反应相同时间,测得SO2氧化率随
变化如图5所示。添加NO时,SO2氧化率比不添加NO时高,其原因可能是________ 。
(1)ClO2可由图1所示装置制备(电极不反应)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/27/c248f0d7-0477-49d7-b8ba-b0bd54e5d800.png?resizew=129)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/27/d0e2a4cb-2385-44f2-b0a5-8b545d326f61.png?resizew=194)
①电解时电解质溶液的pH
②阴极上产生ClO2的机理如图2所示(A、B均为含氯微粒,其他微粒未标出)。该机理可描述为
(2)ClO2可用于水体中Mn2+的去除。控制其他条件不变,在水体pH分别为7.1、7.6、8.3时,测得Mn2+浓度随反应时间的变化如图3所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/27/66a3d0b0-3431-4745-9b25-f649669341dc.png?resizew=220)
①pH=8.3时水体中Mn2+转化为MnO2,ClO2转化为ClO
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0e9b136e617e84b35b40e05e3a50f971.png)
②反应相同时间,水体中Mn2+浓度随pH增大而降低的原因是
(3)ClO2可对烟气中NOx、SO2进行协同脱除,涉及的部分反应如下:
I.ClO2+NO=NO2+ClO
Ⅱ.ClO+NO=Cl+NO2
Ⅲ.ClO2+SO2=ClO+SO3
Ⅳ.ClO+SO2=Cl+SO3
①反应Ⅳ的历程如图4所示。该历程中最大活化能E正=
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/27/4c083755-8790-4a54-bba0-460a30ecc6ea.png?resizew=515)
②保持其他条件不变,分别在不添加NO、添加NO两种情况下,控制模拟烟气中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7b1686aa34ba7bf246a9844f009b2121.png)
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解答题-原理综合题
|
适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐1】氮的固定一直是科学家研究的重要课题,合成氨则是人工固氮比较成熟的技术,其原理为N2 (g)+3H2 (g)
2NH3(g) △H。
(1)已知每破坏1mol有关化学键需要的能量如下表:
则△H=_____________ 。
(2)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时,平衡后混合物中氨的体积分数(φ)如图所示。
①其中,p1、p2和p3由大到小的顺序是________ ,其原因是__________ 。
②若分别用vA(N2)和vB(N2)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(N2)____ vB(N2)(填“>”“<”或“=”)
③若在250℃、p1条件下,反应达到平衡时容器的体积为1L,则该条件下合成氨的平衡常数K=______________ (保留一位小数)。
(3)H2NCOONH4是工业由氨气合成尿素的中间产物。在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应:H2NCOONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g),能说明该反应达到平衡状态的是_____ (填序号)。
①混合气体的压强不变 ④混合气体的平均相对分子质量不变
②混合气体的密度不变 ⑤NH3的体积分数不变 ③混合气体的总物质的量不变
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/7/17/2248639231016960/2251094552035328/STEM/ccecc313b8ef4a4c8ec8b86f11b05bdd.png?resizew=34)
(1)已知每破坏1mol有关化学键需要的能量如下表:
H-H | N-H | N-N | N≡N |
435.9kJ | 390.8kJ | 192.8kJ | 945.8kJ |
(2)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时,平衡后混合物中氨的体积分数(φ)如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/31/ac8806b7-fdc9-4562-b6a2-50f0ac269cb4.png?resizew=306)
①其中,p1、p2和p3由大到小的顺序是
②若分别用vA(N2)和vB(N2)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(N2)
③若在250℃、p1条件下,反应达到平衡时容器的体积为1L,则该条件下合成氨的平衡常数K=
(3)H2NCOONH4是工业由氨气合成尿素的中间产物。在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应:H2NCOONH4(s)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/7/17/2248639231016960/2251094552035328/STEM/bf91fcf966fd42068cfb8624c6e99d10.png?resizew=33)
①混合气体的压强不变 ④混合气体的平均相对分子质量不变
②混合气体的密度不变 ⑤NH3的体积分数不变 ③混合气体的总物质的量不变
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【推荐2】工业上用CO2氧化C2H6制C2H4是化工工业的一个新课题,相关主要化学反应有:
Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)⇌C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)△H1=+177kJ⋅mol-1
Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)⇌4CO(g)+3H2(g)△H2=+430kJ•mol-1
则(1)C2H6(g)+2CO(g)+3H2(g)⇌2C2H4(g)+2H2O(g)△H=__ kJ•mol-1
(2)反应Ⅱ_ 反应Ⅰ(填“有利于”或“不利于”)中乙烯生成;一定温度和压强 下,为了提高反应速率和乙烯的选择性(乙烯的选择性=
),应当__ 。
(3)容器体积为1.0L,控制C2H6和CO2初始投料量为2mol和3mol,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性与温度、压强 的关系如图1所示。则X代表__ (填“温度”或“压强”);L1和L2哪个大?并说出理由:__ ;M点反应Ⅰ的平衡常数为__ (结果保留2位有效数字)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630196732485632/2630448531824640/STEM/d171346d-6da5-4f47-b36b-7f71feb12767.png?resizew=403)
[标注△的是乙烯选择性曲线,另外两条是乙烷转化率曲线。]
Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)⇌C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)△H1=+177kJ⋅mol-1
Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)⇌4CO(g)+3H2(g)△H2=+430kJ•mol-1
则(1)C2H6(g)+2CO(g)+3H2(g)⇌2C2H4(g)+2H2O(g)△H=
(2)反应Ⅱ
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(3)容器体积为1.0L,控制C2H6和CO2初始投料量为2mol和3mol,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性与
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630196732485632/2630448531824640/STEM/d171346d-6da5-4f47-b36b-7f71feb12767.png?resizew=403)
[标注△的是乙烯选择性曲线,另外两条是乙烷转化率曲线。]
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【推荐3】“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题,因而对碳、硫及其化合物的综合利用成为研究的热点。
(1)通过热循环进行能源综合利用的反应系统的原理如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630299729043456/2630369043890176/STEM/29ccb7a2427944d08bcacdd5920d96e4.png?resizew=460)
系统(Ⅱ)制取氢气的热化学方程式为________ ;两个系统制得等量的H2时所需能量较少的是_____ [填“系统(I)”或“系统(Ⅱ)”]。
(2)向10L恒容密闭容器中充入2 molCO和1molSO2,发生反应2CO(g)+SO2(g)
S(g)+2CO2(g)。CO和CO2的平衡体积分数(
)与温度(T)的变化关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630299729043456/2630369043890176/STEM/c1ac7212d55348279f4342a3918e1789.png?resizew=185)
①图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为___________ (填“ L1 ”或“ L2 ”)。
②T1℃时,SO2的平衡转化率a1=___________ ,反应的平衡常数K1=___________ 。
③只改变下列条件,既能加快该反应的反应速率,又能增大CO的平衡转化率的是___________ (填字母)。
A.增大压强 B.充入一定量的H2S C.充入一定量的SO2 D.加入适当催化剂
④向起始温度为T1℃的10L绝热容器中充入2molCO和1molSO2,重复实验,该反应的平衡常数K2___________ (填“>”“<”或“=”)K1,理由为_______ 。
(1)通过热循环进行能源综合利用的反应系统的原理如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630299729043456/2630369043890176/STEM/29ccb7a2427944d08bcacdd5920d96e4.png?resizew=460)
系统(Ⅱ)制取氢气的热化学方程式为
(2)向10L恒容密闭容器中充入2 molCO和1molSO2,发生反应2CO(g)+SO2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630299729043456/2630369043890176/STEM/7b49dbcb36b44fdcb94b3ba7f4b3ea62.png?resizew=11)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630299729043456/2630369043890176/STEM/c1ac7212d55348279f4342a3918e1789.png?resizew=185)
①图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为
②T1℃时,SO2的平衡转化率a1=
③只改变下列条件,既能加快该反应的反应速率,又能增大CO的平衡转化率的是
A.增大压强 B.充入一定量的H2S C.充入一定量的SO2 D.加入适当催化剂
④向起始温度为T1℃的10L绝热容器中充入2molCO和1molSO2,重复实验,该反应的平衡常数K2
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【推荐1】氢气是一种清洁高效能源,以甲醇为原料可以制取氢气。回答下列问题:
(1)甲醇水蒸气重整制氢
主反应:①CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g) ΔH =+90.7kJ/mol
②CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH =-41.2 kJ/mol
副反应:③CO(g)+3H2(g)
CH4(g)+H2O(g) ΔH =+206.3 kJ/mol
则甲醇水蒸气重整制氢反应(反应Ⅰ):CH3OH(g) +H2O(g)
CO2(g)+3H2(g)的 ΔH=_________ 。反应②中lmolCO与lmol水蒸气反应的的活化能为E1kJ,则该反应生成物的活化能为_________ kJ。
(2)实验室模拟甲醇水蒸气重整制氢过程,合成器组成n(CH3OH):n(H2O) =1:1时,体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/11/4/1810193027670016/1810813124911104/STEM/1be6fe80-ffb6-49bc-beda-60f62020e8a7.png?resizew=362)
①该反应的平衡常数表达式为_______________ 。
②当温度为250℃、压强为P2时,反应达平衡时H2的体积分数为______________ 。
③图中的压强由小到大的顺序是________________ 。
④根据主副反应分析,氢气的产率随压强的增大而___________ ,其原因是__________________ 。
(3)MFC30氢氧燃料电池是以碳酸盐为电解质(提供CO32-)的高温型燃料电池,负极的电极反应式为_____ 。
(1)甲醇水蒸气重整制氢
主反应:①CH3OH(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/11/4/1810193027670016/1810813124911104/STEM/a081f6c9323b4775b61210dde61c6082.png?resizew=35)
②CO(g)+H2O(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/11/4/1810193027670016/1810813124911104/STEM/a081f6c9323b4775b61210dde61c6082.png?resizew=35)
副反应:③CO(g)+3H2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/11/4/1810193027670016/1810813124911104/STEM/a081f6c9323b4775b61210dde61c6082.png?resizew=35)
则甲醇水蒸气重整制氢反应(反应Ⅰ):CH3OH(g) +H2O(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/11/4/1810193027670016/1810813124911104/STEM/a081f6c9323b4775b61210dde61c6082.png?resizew=35)
(2)实验室模拟甲醇水蒸气重整制氢过程,合成器组成n(CH3OH):n(H2O) =1:1时,体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/11/4/1810193027670016/1810813124911104/STEM/1be6fe80-ffb6-49bc-beda-60f62020e8a7.png?resizew=362)
①该反应的平衡常数表达式为
②当温度为250℃、压强为P2时,反应达平衡时H2的体积分数为
③图中的压强由小到大的顺序是
④根据主副反应分析,氢气的产率随压强的增大而
(3)MFC30氢氧燃料电池是以碳酸盐为电解质(提供CO32-)的高温型燃料电池,负极的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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解题方法
【推荐2】CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
I.工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/2/6/3168847673958400/3169162645127168/STEM/b89d356d8409423388476bece6a62e94.png?resizew=373)
(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为: H2O(l)+NH2CONH2(l) ⇌2NH3(l)+CO2(l) △H=_______ kJ/mol。
(2)在恒容密闭容器中发生:2NH3(g)+CO2(g) ⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H<0。下列说法正确的是_______。
II.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入催化剂Ni/Al2O3使其发生反应: CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)。
(3)反应达平衡后,平衡常数K=81,此时测得c(CO)为3mol/L,则CH4的转化率为_______ 。
(4)制备“合成气”反应历程分两步:
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如下图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/2/6/3168847673958400/3169162645127168/STEM/0e74726468004d4c8309159895d0bb11.png?resizew=268)
①反应速率快慢比较:反应①_______ 反应②(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因_______ 。
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=_______ (用k1、k2、k3、k4表示)。
(5)利用反应:CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0 kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比
分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。反应体系中,
随温度变化的关系如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/2/6/3168847673958400/3169162645127168/STEM/8cec1e29c086441bb1ebff1c5a51b0ac.png?resizew=246)
随着进料比
的增加,
的值_______ (填“增大”、“不变”或“减小”),
I.工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/2/6/3168847673958400/3169162645127168/STEM/b89d356d8409423388476bece6a62e94.png?resizew=373)
(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为: H2O(l)+NH2CONH2(l) ⇌2NH3(l)+CO2(l) △H=
(2)在恒容密闭容器中发生:2NH3(g)+CO2(g) ⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H<0。下列说法正确的是_______。
A.增大CO2的浓度,有利于NH3的转化率增大 |
B.反应在任何温度下都能自发进行 |
C.单位时间内消耗2molNH3(g)的同时,生成1molH2O(g),说明达到平衡状态 |
D.充入He,压强增大,平衡向正反应移动 |
II.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入催化剂Ni/Al2O3使其发生反应: CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)。
(3)反应达平衡后,平衡常数K=81,此时测得c(CO)为3mol/L,则CH4的转化率为
(4)制备“合成气”反应历程分两步:
步骤 | 反应 | 正反应速率方程 | 逆反应速率方程 |
反应① | CH4(g) ⇌C(ads)+2H2(g) | v正=k1·c(CH4) | v逆=k2·c2(H2) |
反应② | C(ads)+CO2(g) ⇌2CO(g) | v正=k3·c(CO2) | v逆=k4·c2(CO) |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/2/6/3168847673958400/3169162645127168/STEM/0e74726468004d4c8309159895d0bb11.png?resizew=268)
①反应速率快慢比较:反应①
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=
(5)利用反应:CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0 kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比
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随着进料比
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解答题-原理综合题
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适中
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【推荐3】乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源。在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料,可节省石油资源,减少汽车尾气对空气的污染,还可促进农业的生产。
(1)已知:①某些常见化学键的键能(常温常压下,1 mol理想气体分子AB断裂为中性气态原子A和B所需要的能量或A、B合成理想气体分子所放出的能量)数据如下:
②
;
。
则表示乙醇燃烧热的热化学方程式为__________ 。
(2)下列能正确表示乙醇燃烧的能量变化图为图__________ (填“甲”或“乙”)。
(3)
加氢也可以制备乙醇,反应的化学方程式为
。在一定温度下,将
和
放入2 L恒容密闭容器中,5min时反应达到平衡,此时
的体积分数为
。
①下列条件能判断该反应达到化学平衡状态的是______ (填标号)。
a.
b.
的消耗速率是
的生成速率的3倍
c.容器中气体的平均摩尔质量不变 d.
的百分含量保持不变
②
内,
为__________
,
为__________
。
③平衡时,
的转化率为__________
。
④平衡时的压强为起始压强的__________ 倍。
(4)汽油的主要成分为
脂肪烃和环烷烃类,以及一定量芳香烃,汽油具有较高的辛烷值(抗爆震燃烧性能),并按辛烷值的高低分为90号、93号、95号、97号等标号。已知辛烷的燃烧热
,则燃烧相同质量的乙醇和辛烷,放热多的是__________ (填名称)。
(1)已知:①某些常见化学键的键能(常温常压下,1 mol理想气体分子AB断裂为中性气态原子A和B所需要的能量或A、B合成理想气体分子所放出的能量)数据如下:
化学键 | ![]() | H—O | C—O | C—H | ![]() | C—C |
键能![]() | 803 | 463 | 351 | 414 | 498 | 348 |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e4fe948caaf053d54b47602d3a308163.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5cdac9a6ff33f1b9ba2bd6535d8b63fe.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/154521a41433f5db608bcc620d79f446.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fa5fdcf5a91d4a57e24f9409a0b19936.png)
则表示乙醇燃烧热的热化学方程式为
(2)下列能正确表示乙醇燃烧的能量变化图为图
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/8/14/c20cb7ff-5222-4c65-aea2-d46709b96561.png?resizew=386)
(3)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a32f06f27f767ed60a149bd2fa3b4bdc.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5746d7af89969de71b59c6505389da2.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1e9005d42f99d61dd5926e1a9486e172.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d960769a0d7509930ca19e8aeeb36814.png)
①下列条件能判断该反应达到化学平衡状态的是
a.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ed05c361f98e4270fb93b6caef4f3e39.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/98183b7becdd0efb6fe8f57cdcbce983.png)
c.容器中气体的平均摩尔质量不变 d.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/076cd1d427babafbc2d6dd5f822a8e1d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8e91aa17b21793505034513f207fda35.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5547f6339f968a7af10c5c0c781308a9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f38370e17655574662d3d13a5455c870.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5547f6339f968a7af10c5c0c781308a9.png)
③平衡时,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/23bbc36886fb1e73d3fe07f0b63a5938.png)
④平衡时的压强为起始压强的
(4)汽油的主要成分为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/25650fe45d4d09a0c737c7f5d348843c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a6e4cab7f13f15fe18c97fe269bbfefb.png)
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