我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改变环境、实现绿色发展至关重要。因此,研发CO2利用技术、降低空气中CO2含量成为化学科学家研究的热点。回答下列问题:
(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0。为探究用CO2生产燃料CH3OH的反应原理,现进行如下实验:在T℃时,向2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应,10min时反应达到平衡,0~10min内,H2的反应速率为0.09mol•L-1•min-1。该温度下的平衡常数K=______ (保留三位有效数字)。
(2)电化学法将CO2转化为甲酸。科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。如图1所示,电极分别为金属铈和选择性催化材料,放电时,CO2被转化为储氢物质甲酸。注:双极隔膜为一层阳离子交换膜和一层阴离子交换膜复合而成,中间为水,作为电解质溶液中H+和OH-的来源。
①放电时,正极电极反应式为______ 。
②与Zn极室相连的离子交换膜为______ 。
(3)热化学法将CO2转化为甲醇。CO2催化加氢主要反应有:
反应I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ•mol-1
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1
压强分别为p1、p2时,将=1:3的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下平衡时体系中CO2转化率和CH3OH(或CO)选择性如图2所示。
已知:CH3OH(或CO)的选择性=×100%
①曲线①代表的是______ 的选择性曲线(填“CH3OH”或“CO”)。
②p1______ p2(选填“=”、“>”或“<”)。
③温度高于250℃,曲线②或曲线③上升的原因是______ 。
(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0。为探究用CO2生产燃料CH3OH的反应原理,现进行如下实验:在T℃时,向2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应,10min时反应达到平衡,0~10min内,H2的反应速率为0.09mol•L-1•min-1。该温度下的平衡常数K=
(2)电化学法将CO2转化为甲酸。科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。如图1所示,电极分别为金属铈和选择性催化材料,放电时,CO2被转化为储氢物质甲酸。注:双极隔膜为一层阳离子交换膜和一层阴离子交换膜复合而成,中间为水,作为电解质溶液中H+和OH-的来源。
①放电时,正极电极反应式为
②与Zn极室相连的离子交换膜为
(3)热化学法将CO2转化为甲醇。CO2催化加氢主要反应有:
反应I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ•mol-1
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1
压强分别为p1、p2时,将=1:3的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下平衡时体系中CO2转化率和CH3OH(或CO)选择性如图2所示。
已知:CH3OH(或CO)的选择性=×100%
①曲线①代表的是
②p1
③温度高于250℃,曲线②或曲线③上升的原因是
更新时间:2023-11-03 08:48:57
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解答题-实验探究题
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【推荐1】I、某研究性学习小组向一定量的NaHSO3溶液(加入少量淀粉)中加入稍过量的KIO3溶液,一段时间后,溶液突然变蓝色。为进一步研究有关因素对反应速率的影响,探究如下。
(1)查阅资料知NaHSO3与过量KIO3反应分为两步进行,且其反应速率主要由第一步反应决定。已知第一步反应的离子方程式为 + 3 = 3 + I- + 3H+,则第二步反应的离子方程式为____ 。
(2)通过测定溶液变蓝所用时间来探究外界条件对该反应速率的影响,记录如下。
①实验①②是探究____ 对反应速率的影响;
②实验①③是探究温度对反应速率的影响,表中a=_____ ,b=_____ 。
II、某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。
(1)写出H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应的离子方程式______ ;
(2)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4) =_______ mol/(L·min)。
(1)查阅资料知NaHSO3与过量KIO3反应分为两步进行,且其反应速率主要由第一步反应决定。已知第一步反应的离子方程式为 + 3 = 3 + I- + 3H+,则第二步反应的离子方程式为
(2)通过测定溶液变蓝所用时间来探究外界条件对该反应速率的影响,记录如下。
编号 | 0.01mol/L NaHSO3溶液/mL | 0.01mol/L KIO3 溶液/mL | H2O/mL | 反应温度 /℃ | 溶液变蓝所用时间t/s |
① | 6.0 | 10.0 | 4.0 | 15 | t1 |
② | 6.0 | 14.0 | 0 | 15 | t2 |
③ | 6.0 | a | b | 25 | t3 |
①实验①②是探究
②实验①③是探究温度对反应速率的影响,表中a=
II、某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。
编号 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度/℃ | ||
浓度/mol·L-1 | 体积/mL | 浓度/mol·L-1 | 体积/mL | ||
① | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 50 |
(1)写出H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应的离子方程式
(2)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4) =
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】现代社会的一切活动都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化,能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。
(1)已知破坏1 mol H—H、1 mol O=O、1 mol H—O时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、465 kJ的能量。下图表示H2、O2转化为水反应过程的能量变化,则b表示的能量为_______ 。
(2)氢氧燃料电池是用于驱动电动汽车的理想能源。下图为电池示意图,该电池电极表面镀了一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:
①电池的负极反应式为:_______ 。
②电池工作时 K+ 向_______ 移动(填“正极”或“负极”)。
③电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)CO2可通过反应转化成有机物,实现碳循环。一定条件下,在体积为2L恒容密闭容器中,充入2molCO2(g)和6molH2(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①下列可以表明该反应达到化学平衡状态的是_______ 。
a.气体密度不再改变
b.混合气体的平均相对分子质量不再改变
c.CH3OH的浓度不再改变
d.单位时间CO2和CH3OH(g)的消耗速率相等
②反应进行到3min时,正反应速率_______ 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。
③从0min到9min内,v(H2)=_______ mol/(L·min)。
④平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是_______ 。
(1)已知破坏1 mol H—H、1 mol O=O、1 mol H—O时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、465 kJ的能量。下图表示H2、O2转化为水反应过程的能量变化,则b表示的能量为
(2)氢氧燃料电池是用于驱动电动汽车的理想能源。下图为电池示意图,该电池电极表面镀了一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:
①电池的负极反应式为:
②电池工作时 K+ 向
③电池工作一段时间后电解质溶液的pH
(3)CO2可通过反应转化成有机物,实现碳循环。一定条件下,在体积为2L恒容密闭容器中,充入2molCO2(g)和6molH2(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①下列可以表明该反应达到化学平衡状态的是
a.气体密度不再改变
b.混合气体的平均相对分子质量不再改变
c.CH3OH的浓度不再改变
d.单位时间CO2和CH3OH(g)的消耗速率相等
②反应进行到3min时,正反应速率
③从0min到9min内,v(H2)=
④平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】在医疗、工业生产中广泛应用,但易分解。研究性学习小组就分解速率受外界因素影响展开研究。
(1)测得70℃时,甲、乙两种条件下浓度随时间的变化如下图所示:
①图甲表明:_______ 相同时,pH越大,分解速率越_______ 。
②图乙pH=13,10min内初始浓度为0.27mol/L的分解速率为_______ 。
(2)许多过渡金属离子对分解有催化作用。为了比较和对分解的催化效果,研究小组设计了如图所示的实验。下列试剂中,X选择_______最合理。
(3)查阅资料可知催化分解的四步反应机理为:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.(已配平)
ⅳ.
根据上述机理推导步骤ⅲ中的反应为_______ 。
(4)有同学认为催化分解的同时,被还原为。设计如下实验验证:
ⅰ.往10mL 1.50%溶液中加入1mL 0.1000 溶液,充分反应。
ⅱ.加入5mL稀硫酸,微热一段时间,除去残余。
ⅲ.溶液倒入碘量瓶中,加入足量KI晶体,充分反应,加水稀释至100mL。
ⅳ.取25mL,加入淀粉溶液,用0.01000 溶液滴定至终点,重复3次,测得平均消耗溶液V mL。
已知:
①判断滴定终点的现象是_______ 。
②若在分解中只起催化作用,理论上应测得V=_______ mL。
(1)测得70℃时,甲、乙两种条件下浓度随时间的变化如下图所示:
①图甲表明:
②图乙pH=13,10min内初始浓度为0.27mol/L的分解速率为
(2)许多过渡金属离子对分解有催化作用。为了比较和对分解的催化效果,研究小组设计了如图所示的实验。下列试剂中,X选择_______最合理。
A.0.1 溶液 |
B.0.1 溶液 |
C.0.05 溶液 |
D.0.05 溶液 |
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.(已配平)
ⅳ.
根据上述机理推导步骤ⅲ中的反应为
(4)有同学认为催化分解的同时,被还原为。设计如下实验验证:
ⅰ.往10mL 1.50%溶液中加入1mL 0.1000 溶液,充分反应。
ⅱ.加入5mL稀硫酸,微热一段时间,除去残余。
ⅲ.溶液倒入碘量瓶中,加入足量KI晶体,充分反应,加水稀释至100mL。
ⅳ.取25mL,加入淀粉溶液,用0.01000 溶液滴定至终点,重复3次,测得平均消耗溶液V mL。
已知:
①判断滴定终点的现象是
②若在分解中只起催化作用,理论上应测得V=
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【推荐1】氢燃料电池汽车是未来汽车发展的重要方向之一。二甲醚重整制氢技术是一种理想制氢方案。
(1)1mol二甲醚CH3OCH3(g)与水蒸气发生可逆反应,生成CO2(g)和H2(g)的化学方程式为________________ 。
(2)根据下列两个热化学方程式,计算上述反应的反应热∆H=__________ kJ·mol-1。
反应I:CH3OCH3(g)+H2O(g)⇌2CH3OH(g) ∆H1=+37 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) ∆H2=+49 kJ·mol-1
升高温度,反应速率_______ (填“变大”、“变小”或“不变”);根据以上反应判断,可采取_____________ (合理措施)来提高二甲醚的转化率(写一条)。
(3)在一个恒压 (起始体积为3 L)的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g),仅研究反应Ⅱ。CH3OH的平衡含量随温度、压强的变化如图所示。判断图中物理量P1_______ P2(填“>”、“<”);B、C两点平衡常数KB_______ KC(填“>”、“<”或“=”);A点体积变为______ L,此时平衡常数KA的计算表达式为____________ (列式即可)。
(4)我国科学家开发了一种运用质子交换膜的电解甲醇制氢装置(见图),甲醇的电解电压相对于水可降低近2/3,降低了制氢的能耗。写出阳极电极反应式______________ 。
(1)1mol二甲醚CH3OCH3(g)与水蒸气发生可逆反应,生成CO2(g)和H2(g)的化学方程式为
(2)根据下列两个热化学方程式,计算上述反应的反应热∆H=
反应I:CH3OCH3(g)+H2O(g)⇌2CH3OH(g) ∆H1=+37 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) ∆H2=+49 kJ·mol-1
升高温度,反应速率
(3)在一个
(4)我国科学家开发了一种运用质子交换膜的电解甲醇制氢装置(见图),甲醇的电解电压相对于水可降低近2/3,降低了制氢的能耗。写出阳极电极反应式
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解答题-无机推断题
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解题方法
【推荐2】X、Y、Z、W、R、Q是原子序数依次增大的短周期主族元素,X、R在元素周期表中的相对位置如图,X与Z能形成两种无色气体,Z是地壳中含量最多的元素,W元素的最高价氧化物的水化物既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应。
回答下列问题:
(1)X在元素周期表中的位置为______ ;Y单质的电子式为______ 。
(2)Z、W、R的简单离子半径由大到小的顺序是______ (填离子符号)。
(3)元素的非金属性R______ Q(填“>”或“<”),下列事实不能说明这一结论有______ (填序号)。
A.H2R的酸性比HQ弱
B.R与Q在周期表中的相对位置
C.向R的氢化物的水溶液中通入Q的单质,溶液变浑浊
(4)将盛有YZ2气体的烧瓶浸入热水中,一段时间后,气体颜色将变______ (填“深”或“浅”);烧瓶内气体的平均相对分子质量将______ (填“增大”或“减小”)。
X | ||
R |
(1)X在元素周期表中的位置为
(2)Z、W、R的简单离子半径由大到小的顺序是
(3)元素的非金属性R
A.H2R的酸性比HQ弱
B.R与Q在周期表中的相对位置
C.向R的氢化物的水溶液中通入Q的单质,溶液变浑浊
(4)将盛有YZ2气体的烧瓶浸入热水中,一段时间后,气体颜色将变
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】CO2的回收和综合利用对实现“碳中和”有重要意义。回答下列问题。
(1)一种富集烟气中CO2的方法示意图如图:
写出“解吸”过程产生CO2的化学方程式______ 。
(2)CO2和H2在催化剂作用下可转化为CH3OH,体系中发生的主要反应如下:
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ•mol-1
ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ•mol-1
CO和H2也能生成CH3OH,写出该反应的热化学方程式______ 。
(3)在催化剂作用下,将1mol CO2、3molH2投入反应器,反应温度对CO2平衡转化率X(CO2)、CH3OH选择性Y(CH3OH)的影响如图。
已知:Y(CH3OH)=×100%
①X(CO2)随温度升高逐渐增大、Y(CH3OH)随温度升高逐渐减小的原因是______ 。
②在240℃达到平衡时,体系______ (填“吸收”或“放出”)的热量为______ kJ(除了反应i和ii,不考虑其他反应)。
(4)利用金属催化剂,在水性电解质中进行电解,将CO2和CH3OH都转化为HCOOH,其装置如图所示。a为电源______ (填“正极””或“负极”);阳极的电极反应_______ 。
(1)一种富集烟气中CO2的方法示意图如图:
写出“解吸”过程产生CO2的化学方程式
(2)CO2和H2在催化剂作用下可转化为CH3OH,体系中发生的主要反应如下:
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ•mol-1
ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ•mol-1
CO和H2也能生成CH3OH,写出该反应的热化学方程式
(3)在催化剂作用下,将1mol CO2、3molH2投入反应器,反应温度对CO2平衡转化率X(CO2)、CH3OH选择性Y(CH3OH)的影响如图。
已知:Y(CH3OH)=×100%
①X(CO2)随温度升高逐渐增大、Y(CH3OH)随温度升高逐渐减小的原因是
②在240℃达到平衡时,体系
(4)利用金属催化剂,在水性电解质中进行电解,将CO2和CH3OH都转化为HCOOH,其装置如图所示。a为电源
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【推荐1】I.氢气是未来最有潜力的绿色能源,目前工业上最成熟的制氢方法是甲烷与水蒸气在高温下进行重整。
已知:
回答下列问题:
(1)甲烷与水蒸气直接重整反应:________ (用、、表示)
(2)向体积为1L刚性容器中充入和一定量的水蒸气发生直接重整反应,对于分别为4:1;1:1;1:4的混合气体,的平衡转化率()随温度的变化曲线如图所示。
①体系温度为时,若从反应开始经到达到a点,则___________ ;
②越小,的平衡转化率___________ ;
③对应图中曲线___________ ;
④a、b、c点对应的平衡常数(、、)大小关系为___________ ;
⑤体系温度为时,c点对应的平衡常数___________ 。
Ⅱ.
(3)第19届杭州亚运会主火炬采用绿色零碳的甲醇作为燃料成为世界首创。甲醇可通过工业提供氢气与空气中捕获到的发生 反应来制取,若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列图像正确且能说明该反应在时刻达到平衡的是_____ (填序号)。
已知:
回答下列问题:
(1)甲烷与水蒸气直接重整反应:
(2)向体积为1L刚性容器中充入和一定量的水蒸气发生直接重整反应,对于分别为4:1;1:1;1:4的混合气体,的平衡转化率()随温度的变化曲线如图所示。
①体系温度为时,若从反应开始经到达到a点,则
②越小,的平衡转化率
③对应图中曲线
④a、b、c点对应的平衡常数(、、)大小关系为
⑤体系温度为时,c点对应的平衡常数
Ⅱ.
(3)第19届杭州亚运会主火炬采用绿色零碳的甲醇作为燃料成为世界首创。甲醇可通过工业提供氢气与空气中捕获到的发生 反应来制取,若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列图像正确且能说明该反应在时刻达到平衡的是
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【推荐2】2019年全球二氧化碳排放量预计增幅为0.6%,低于2017年的1.5%,以及2018年的2.1%,增速趋缓。人们还需要更有力的政策来逐步淘汰化石燃料的使用。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。
(1)一种途径是用CO2转化为成为有机物实现碳循环。如:
C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l) △H=-44.2kJ•mol-1
2CO2(g)+2H2O(l)CH4(g)+3O2(g) △H=+1411.0kJ•mol-1
已知2CO2(g)+3H2O(l)C2H5OH(l)+3O2(g)其逆反应的活化能为EakJ•mol-1,则正反应的活化能为___ kJ•mol-1。
(2)利用工业废气中的CO2可以制取气态甲醇和水蒸气,一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,在不同催化剂作用下发生反应I、反应II与反应III,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示:
①三个反应中活化能最低的是___ (填“反应I”,“反应II”,“反应III”)。
②已知反应III在a点时已达平衡状态,则a点的平衡常数K=___ 。
③b点v(正)___ v(逆)(填“﹥”,“﹤”,“=”)。
④a点的转化率比c点高的原因可能是___ 。(写出一条即可)
(3)中国科学家首次用CO2高效合成乙酸,其反应路径如图所示:
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式___ 。
②根据图示,写出总反应的化学方程式:___ 。
(1)一种途径是用CO2转化为成为有机物实现碳循环。如:
C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l) △H=-44.2kJ•mol-1
2CO2(g)+2H2O(l)CH4(g)+3O2(g) △H=+1411.0kJ•mol-1
已知2CO2(g)+3H2O(l)C2H5OH(l)+3O2(g)其逆反应的活化能为EakJ•mol-1,则正反应的活化能为
(2)利用工业废气中的CO2可以制取气态甲醇和水蒸气,一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,在不同催化剂作用下发生反应I、反应II与反应III,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示:
①三个反应中活化能最低的是
②已知反应III在a点时已达平衡状态,则a点的平衡常数K=
③b点v(正)
④a点的转化率比c点高的原因可能是
(3)中国科学家首次用CO2高效合成乙酸,其反应路径如图所示:
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式
②根据图示,写出总反应的化学方程式:
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【推荐3】在“碳达峰”“碳中和”的发展背景下,催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封
存技术,该过程主要发生下列反应:
反应①
反应②
回答下列问题:
(1)CO继续加氢生成气态甲醇的热化学方程式为________ 。
(2)①现向2L恒容密闭容器中加入,在恒温下发生上述反应。10s后反应达到平衡,此时容器内的浓度为,CO为。则前10s内的平均反应速率_______ ;反应②的平衡常数为________ 。
②若恒温恒容条件下只发生反应①,起始投料比,下列叙述能说明反应①达到平衡状态的是_________ 。
a.单位时间内消耗的同时生成
b.1mol生成的同时有3molH—H键断裂
c.和的浓度保持不变
d.容器内压强保持不变
e.和的物质的量之比保持不变
(3)催化加氢制甲醇反应历程中某一步基元反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图1所示,已知Arrhenius经验公式为(其中为活化能,为速率常数,和为常数)。该反应的活化能________ 。
(4)0.5MPa下,将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器,测得的转化率、或CO的选择性[]以及的产率(的转化率×的选择性)随温度的变化如图2所示。
曲线a表示_______ (填“”或“CO”)的选择性随温度的变化,270℃时,对应的转化率为______ ;在210~250℃之间,的产率增大的原因是___________ 。
存技术,该过程主要发生下列反应:
反应①
反应②
回答下列问题:
(1)CO继续加氢生成气态甲醇的热化学方程式为
(2)①现向2L恒容密闭容器中加入,在恒温下发生上述反应。10s后反应达到平衡,此时容器内的浓度为,CO为。则前10s内的平均反应速率
②若恒温恒容条件下只发生反应①,起始投料比,下列叙述能说明反应①达到平衡状态的是
a.单位时间内消耗的同时生成
b.1mol生成的同时有3molH—H键断裂
c.和的浓度保持不变
d.容器内压强保持不变
e.和的物质的量之比保持不变
(3)催化加氢制甲醇反应历程中某一步基元反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图1所示,已知Arrhenius经验公式为(其中为活化能,为速率常数,和为常数)。该反应的活化能
(4)0.5MPa下,将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器,测得的转化率、或CO的选择性[]以及的产率(的转化率×的选择性)随温度的变化如图2所示。
曲线a表示
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】控制和治理CO2是解决温室效应及能源问题的有效途径。
已知:H2(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热分别为△H=akJ•mol-1和△H=bkJ•mol-1
(1)研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2反应生成液态甲醇和液态水,该反应的热化学方程式为_________ 。
(2)已知:2CO2(g)+ 6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g)△H,在两个固定容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入H2和CO2,CO2的平衡转化率a(CO2)与温度的关系如图所示。①X_______________ (填“>”“<”或“=”)2.0;
②若起始加入的CO2、H2的物质的量分别为1mol和2mol,计算P点时的化学平衡常数K=____________ 。
③比较P点和Q点的化学平衡常数:KP_________ KQ(填“>”“<”或“=”),理由是__________________ 。
④一定温度下在体积为VL的容器中进行该反应,下列一定能说明反应达到平衡状态的是_______________ (填字母序号)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化
B.容器内气体总压强不再变化
C.2v正(CO2)=v逆(C2H4)
D.容器内混合气体的密度不再变化
(3)以CH3OH作燃料,以NaOH溶液作电解质溶液形成的燃料电池,电池工作时,溶液中的阴离子向电池的哪一极定向移动(填写电极名称)________ ;写出负极的电极反应式_________ .
(4)常温下,若在硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的时,____ 。
已知:H2(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热分别为△H=akJ•mol-1和△H=bkJ•mol-1
(1)研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2反应生成液态甲醇和液态水,该反应的热化学方程式为
(2)已知:2CO2(g)+ 6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g)△H,在两个固定容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入H2和CO2,CO2的平衡转化率a(CO2)与温度的关系如图所示。①X
②若起始加入的CO2、H2的物质的量分别为1mol和2mol,计算P点时的化学平衡常数K=
③比较P点和Q点的化学平衡常数:KP
④一定温度下在体积为VL的容器中进行该反应,下列一定能说明反应达到平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化
B.容器内气体总压强不再变化
C.2v正(CO2)=v逆(C2H4)
D.容器内混合气体的密度不再变化
(3)以CH3OH作燃料,以NaOH溶液作电解质溶液形成的燃料电池,电池工作时,溶液中的阴离子向电池的哪一极定向移动(填写电极名称)
(4)常温下,若在硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的时,
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解答题-原理综合题
|
适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】目前世界上广泛采用氨和二氧化碳高温高压下制备尿素,主要反应为两步:
(1)写出制备尿素的总反应化学方程式:____________________________ ,该反应热为,则______________ (“大于”“小于”或“等于”)。
(2)下列说法正确的是________________ 。
A.利用二氧化碳制备尿素是减缓温室效应的有效方法
B.第二步反应高温条件下自发进行
C.提高投料中的水碳比有利于尿素的生成
D.第一步反应的活化能大于第二步反应
(3)尿素生产过程中转化率通常用二氧化碳转化率来表示,当二氧化碳起始浓度为时(,水碳比=0.5),尿素平衡转化率随氨碳比的变化如表所示:
提高氨碳比有利于生成尿素,主要有两个原因:一是增大氨气浓度有利于反应正向移动;二是_____________ 。氨碳比为3.50时,求该状态下的制备尿素总反应平衡常数K=___________ .
(4)一定条件下,在图中绘制氨基甲酸铵()在反应过程中物质的量与时间的关系图。
_______________
(5)通过直接尿素燃料电池装置,实现了“尿素能”的利用,且产生无污染的产物,写出负极反应:____________________________ .
第一步:生成氨基甲酸铵 | 第二步:氨基甲酸铵脱水生成尿素 |
2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l) H1 | H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) H2 |
快速放热 | 慢速吸热 |
(1)写出制备尿素的总反应化学方程式:
(2)下列说法正确的是
A.利用二氧化碳制备尿素是减缓温室效应的有效方法
B.第二步反应高温条件下自发进行
C.提高投料中的水碳比有利于尿素的生成
D.第一步反应的活化能大于第二步反应
(3)尿素生产过程中转化率通常用二氧化碳转化率来表示,当二氧化碳起始浓度为时(,水碳比=0.5),尿素平衡转化率随氨碳比的变化如表所示:
氨碳比/浓度比 | 2.95 | 3.10 | 3.20 | 3.50 |
尿素平衡转化率/% | 56.4 | 57.5 | 57.9 | 60.0 |
提高氨碳比有利于生成尿素,主要有两个原因:一是增大氨气浓度有利于反应正向移动;二是
(4)一定条件下,在图中绘制氨基甲酸铵()在反应过程中物质的量与时间的关系图。
(5)通过直接尿素燃料电池装置,实现了“尿素能”的利用,且产生无污染的产物,写出负极反应:
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】甲醇CH3OH)是一种重要的化工原料,工业上有多种方法可制得甲醇成品
(一)以CO、H2和CO2制备甲醇
①CO2(g)+H2(g) COg)+H2O(g) ∆H1
②CO(g)+2H2 (g) CH3OH(g) △H2
③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ∆H3
(1)已知:反应①的化学平衡常数K和温度的关系如下表
则下列说法正确的是______
A.反应①正反应是吸热反应
B.一定体积的密闭容器中,压强不再变化时,说明反应①达到平衡状态
C.1100℃时,反应①的K可能为1.5
D.在1000℃时,[c(CO2)·c(H2)]/[c(CO)·c(H2O)]约为0.59
(2)比较△H2_____ △H3(填“>”、“=”或“<”)
(3)现利用②和③两个反应合成CH3OH,已知CO可使反应的催化剂寿命下降若氢碳比表示为f=[n(H2)-n(CO2)]/[n(CO)+n(CO2)],则理论上f=_____ 时,原料气的利用率高,但生产中住往采用略高于该值的氯碳比,理由是_________________________________ .
(二)以天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2Og) CO(g)+3H2(g) ∆H1>0
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ∆H2>0
在一定压强下,1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)在三种不同催化剂作用下发生反应(i),经历相同时间时,CO的物质的量(n)随温度变化的关系如图1
(1)下列说法正确的是_______
A.曲线①中n(CO)随温度变化的原因是正反应为吸热反应,升高温度,平衡向右移动
B.三种催化剂中,催化剂③的催化效果最好,所以能获得最高的产率
C.当温度低于700℃时的曲线上的点可能都没有到达平衡
D.若温度大于700℃时,CO的物质的量保持不变
(2)500℃时,反应(1)在催化剂①的作用下到10min时达到平衡,请在图2中画出反应(1)在此状态下0至12分钟内反应体系中H2的体积分数(H2)随时间t变化的总趋势___________________
(三)研究表明,CO也可在酸性条件下通过电化学的方法制备甲醇,原理如图3所示。
(1)产生甲醇的电极反应式为___________________ ;
(2)甲醇燃料电池应用很广,其工作原理如图4,写出电池工作时的负极反应式:___________ 。
(一)以CO、H2和CO2制备甲醇
①CO2(g)+H2(g) COg)+H2O(g) ∆H1
②CO(g)+2H2 (g) CH3OH(g) △H2
③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ∆H3
(1)已知:反应①的化学平衡常数K和温度的关系如下表
t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
则下列说法正确的是
A.反应①正反应是吸热反应
B.一定体积的密闭容器中,压强不再变化时,说明反应①达到平衡状态
C.1100℃时,反应①的K可能为1.5
D.在1000℃时,[c(CO2)·c(H2)]/[c(CO)·c(H2O)]约为0.59
(2)比较△H2
(3)现利用②和③两个反应合成CH3OH,已知CO可使反应的催化剂寿命下降若氢碳比表示为f=[n(H2)-n(CO2)]/[n(CO)+n(CO2)],则理论上f=
(二)以天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2Og) CO(g)+3H2(g) ∆H1>0
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ∆H2>0
在一定压强下,1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)在三种不同催化剂作用下发生反应(i),经历相同时间时,CO的物质的量(n)随温度变化的关系如图1
(1)下列说法正确的是
A.曲线①中n(CO)随温度变化的原因是正反应为吸热反应,升高温度,平衡向右移动
B.三种催化剂中,催化剂③的催化效果最好,所以能获得最高的产率
C.当温度低于700℃时的曲线上的点可能都没有到达平衡
D.若温度大于700℃时,CO的物质的量保持不变
(2)500℃时,反应(1)在催化剂①的作用下到10min时达到平衡,请在图2中画出反应(1)在此状态下0至12分钟内反应体系中H2的体积分数(H2)随时间t变化的总趋势
(三)研究表明,CO也可在酸性条件下通过电化学的方法制备甲醇,原理如图3所示。
(1)产生甲醇的电极反应式为
(2)甲醇燃料电池应用很广,其工作原理如图4,写出电池工作时的负极反应式:
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