为无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体,能源的开发和利用过程常伴有气体生。脱硫技术是当前的重点研究方向。回答下列问题:
(1)1883年英国化学家Claus开发了氧化制硫的方法,即:
20世纪30年代,德国法本公司将的氧化分两阶段完成。
第一阶段反应为
则第二阶段反应___________ 。
(2)氧化锌法也是一种传统的脱硫方法,其反应原理如下: 。据此判断,该反应的△G___________ 0(填“>”“<”或“=”)。文献资料显示,氧化锌法反应温度控制在300~400℃,工业上这么做的理由为___________ 。
(3)栲胶法是我国本土自主研发和发展起来的湿法氧化脱硫方法,其原理如下(其中,TQ为醌态栲胶;THQ为酚态栲胶):
脱硫过程:
再生过程:
①基态钒原子的价电子排布式为___________ 。
②根据栲胶法原理,脱硫过程中起到催化作用的物质为___________ 。
(4)在密闭容器中,气体分解生成和(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示:
①图中压强、、由大到小的顺序为___________ 。
②初始量相同的分别在和、温度和下各自达到平衡,则N点和M点的压强平衡常数之比___________ 。
(1)1883年英国化学家Claus开发了氧化制硫的方法,即:
20世纪30年代,德国法本公司将的氧化分两阶段完成。
第一阶段反应为
则第二阶段反应
(2)氧化锌法也是一种传统的脱硫方法,其反应原理如下: 。据此判断,该反应的△G
(3)栲胶法是我国本土自主研发和发展起来的湿法氧化脱硫方法,其原理如下(其中,TQ为醌态栲胶;THQ为酚态栲胶):
脱硫过程:
再生过程:
①基态钒原子的价电子排布式为
②根据栲胶法原理,脱硫过程中起到催化作用的物质为
(4)在密闭容器中,气体分解生成和(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示:
①图中压强、、由大到小的顺序为
②初始量相同的分别在和、温度和下各自达到平衡,则N点和M点的压强平衡常数之比
更新时间:2023-10-25 13:21:58
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(0.4)
解题方法
【推荐1】研究二氧化碳的资源化利用具有重要的意义。
(1)CO2催化加氢制CH4是CO2的有机资源转化途径之一、
反应I:
反应Ⅱ:
①反应:___________
②在密闭容器中,1.01×105Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CO2的平衡转化率在600℃之后随温度升高而增大的主要原因是___________ 。
(2)金属锰分解水原位还原CO2产生甲酸是CO2有机资源转化新途径。锰与水反应生成MnO与活性氢原子,MnO结合活性氢原子形成中间体Q;吸附到具有催化活性中间体Q后被活化产生甲酸的部分机理如图所示。
①从电负性角度描述中间体Q与生成的过程:___________ 。
②实验中将锰粉、碳酸氢钠和去离子水添加到反应器中,反应一段时间后产生甲酸的速率迅速上升的原因可能是___________ 。
(3)电催化还原法是CO2的有机资源化的研究热点。控制其他条件相同,将一定量的CO2通入盛有酸性溶液的电催化装置中,CO2可转化为有机物,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图所示。
①电解电压为U1时,电解时转移电子的物质的量为___________ 。
②电解电压为U2时,阴极由CO2生成甲醇的电极反应式为___________ 。
③在实际生产中发现当pH过低时,有机物产率降低,可能的原因是___________ 。
(1)CO2催化加氢制CH4是CO2的有机资源转化途径之一、
反应I:
反应Ⅱ:
①反应:
②在密闭容器中,1.01×105Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CO2的平衡转化率在600℃之后随温度升高而增大的主要原因是
(2)金属锰分解水原位还原CO2产生甲酸是CO2有机资源转化新途径。锰与水反应生成MnO与活性氢原子,MnO结合活性氢原子形成中间体Q;吸附到具有催化活性中间体Q后被活化产生甲酸的部分机理如图所示。
①从电负性角度描述中间体Q与生成的过程:
②实验中将锰粉、碳酸氢钠和去离子水添加到反应器中,反应一段时间后产生甲酸的速率迅速上升的原因可能是
(3)电催化还原法是CO2的有机资源化的研究热点。控制其他条件相同,将一定量的CO2通入盛有酸性溶液的电催化装置中,CO2可转化为有机物,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图所示。
①电解电压为U1时,电解时转移电子的物质的量为
②电解电压为U2时,阴极由CO2生成甲醇的电极反应式为
③在实际生产中发现当pH过低时,有机物产率降低,可能的原因是
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(0.4)
【推荐2】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义。
(1)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为______________________ (写出一种即可)。
(2)25℃ 101KPa,将1molCH4与一定量的O2混合后,充入一密闭绝热容器内,在连续电火花的作用下反应,恢复至原状况放出QkJ热量,容器内无无CH4和O2剩余且无固体物质生成,装置内气体全部通入足量的碱石灰后,剩余bmol气体。则:
①反应开始时CH4与O2的物质的量之比为___________________________ 。
②若已知 C(s) + O2(g) = CO2(g) △H1= -m kJ/mol
CO2(g) + C(s) = 2CO(g) △H2= +n kJ/mol
则表示CH4燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________ 。
(3)工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO2的混合物为例)。
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应,
NO+NO2+Na2CO3===2NaNO2+CO2,2NO2+Na2CO3===NaNO2+NaNO3+CO2
① 用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物,每产生22.4 L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44 g,则混合气体中NO和NO2的体积比为____________ 。
② 用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物存在的缺点是___________________ 。
(4)氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题
①20世纪末,科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现高温常压下的电化学合成氨,提高了反应物的转化率,其实验简图如图所示,正极的电极反应式是___________________________________ 。
②近年,又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路,反应原理为:2N2(g)+6H2O(l)≒4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=________________ 。
(已知:N2(g)+3H2(g)≒2NH3(g)△H=﹣92.4kJ.mol﹣1,2H2(g)+O2(g)≒2H2O(l) △H=﹣571.6kJ.mol﹣1 )
(1)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为
(2)25℃ 101KPa,将1molCH4与一定量的O2混合后,充入一密闭绝热容器内,在连续电火花的作用下反应,恢复至原状况放出QkJ热量,容器内无无CH4和O2剩余且无固体物质生成,装置内气体全部通入足量的碱石灰后,剩余bmol气体。则:
①反应开始时CH4与O2的物质的量之比为
②若已知 C(s) + O2(g) = CO2(g) △H1= -m kJ/mol
CO2(g) + C(s) = 2CO(g) △H2= +n kJ/mol
则表示CH4燃烧热的热化学方程式为
(3)工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO2的混合物为例)。
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应,
NO+NO2+Na2CO3===2NaNO2+CO2,2NO2+Na2CO3===NaNO2+NaNO3+CO2
① 用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物,每产生22.4 L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44 g,则混合气体中NO和NO2的体积比为
② 用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物存在的缺点是
(4)氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题
①20世纪末,科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现高温常压下的电化学合成氨,提高了反应物的转化率,其实验简图如图所示,正极的电极反应式是
②近年,又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路,反应原理为:2N2(g)+6H2O(l)≒4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=
(已知:N2(g)+3H2(g)≒2NH3(g)△H=﹣92.4kJ.mol﹣1,2H2(g)+O2(g)≒2H2O(l) △H=﹣571.6kJ.mol﹣1 )
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【推荐3】处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。
(1)CO用于处理犬气污染物N2O所发生的反应为:N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH,几种物质的相对能量如下:
①ΔH=______ kJ·mol-1;改变下列“量”,一定会引起ΔH发生变化的是____ 填代号)
A.反应物浓度B.催化剂C.化学计量数
②有人提出上述反应可以用Fe作催化剂。其总反应分两步进行:第一步:Fe+N2O=FeO+N2,第二步:______ (写化学方程式)。第二步反应不影响总反应达到平衡所用时间,由此推知,第二步反应活化能____ 第一步反应活化能(填“大于”、“小于”或等于”)。
(2)在实验室,采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO,发生反应:I2O5(g)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)。测得CO的转化率如图1所示。
①相对曲线a,曲线b仅改变一个条件,改变的条件可能是______ 。
②在此温度下,该可逆反应的平衡常数K=_____ (用含x的代数式表示)。
(3)工业上,用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和n mol H2,在250℃发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中,CO的平衡转化率最大的点是___ 。
(4)CO-空气碱性燃料电池(用KOH作电解质),当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式:______ 。
(1)CO用于处理犬气污染物N2O所发生的反应为:N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH,几种物质的相对能量如下:
物质 | N2O(g) | CO(g) | CO2(g) | N2(g) |
相对能量kJ·mol-1 | 475.5 | 283 | 0 | 393.5 |
①ΔH=
A.反应物浓度B.催化剂C.化学计量数
②有人提出上述反应可以用Fe作催化剂。其总反应分两步进行:第一步:Fe+N2O=FeO+N2,第二步:
(2)在实验室,采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO,发生反应:I2O5(g)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)。测得CO的转化率如图1所示。
①相对曲线a,曲线b仅改变一个条件,改变的条件可能是
②在此温度下,该可逆反应的平衡常数K=
(3)工业上,用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和n mol H2,在250℃发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中,CO的平衡转化率最大的点是
(4)CO-空气碱性燃料电池(用KOH作电解质),当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式:
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(0.4)
【推荐1】正丁烷裂解的产物为乙烯,乙烯是制备食品外包装材料聚乙烯的单体。其热化学方程式为
回答下列问题:
(1)化学上,将稳定单质的能量定为0,生成稳定化合物时释放或吸收的能量为生成热,生成热可表示该物质相对能量。下表为25℃、101下几种有机物的生成热:
①表格中的物质,最稳定的是_______________ (填结构简式)。
②上述反应中,_____ 。
③书写热化学方程式时,要标明“同分异构体名称”,其理由是_________ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中投入一定量正丁烷发生反应生成乙烯。
①下列情况表明该反应达到平衡状态的是__ (填标号)。
A.气体密度保持不变 B.保持不变
C.反应热不变 D.正丁烷分解速率和乙烷消耗速率相等
②为了同时提高反应速率和平衡转化率,下列措施可采用的是______ (填标号)。
A.加入高效催化剂 B.升高温度 C.充入乙烷 D.减小压强
(3)在一定温度下向1L恒容密闭容器中充入2正丁烷,反应生成乙烯和乙烷,经过10达到平衡状态,测得平衡时气体压强是原来的1.75倍。
①0~10内乙烯的生成速率为__________ 。
②上述条件下,该反应的平衡常数K为_________ 。
(4)丁烷-空气燃料电池以熔融的为电解质,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池的负极反应式为__________ 。
回答下列问题:
(1)化学上,将稳定单质的能量定为0,生成稳定化合物时释放或吸收的能量为生成热,生成热可表示该物质相对能量。下表为25℃、101下几种有机物的生成热:
物质 | 乙烷 | 乙烯 | 正丁烷 | 异丁烷 |
生成热/() | -85 | 52 | -125 | -132 |
①表格中的物质,最稳定的是
②上述反应中,
③书写热化学方程式时,要标明“同分异构体名称”,其理由是
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中投入一定量正丁烷发生反应生成乙烯。
①下列情况表明该反应达到平衡状态的是
A.气体密度保持不变 B.保持不变
C.反应热不变 D.正丁烷分解速率和乙烷消耗速率相等
②为了同时提高反应速率和平衡转化率,下列措施可采用的是
A.加入高效催化剂 B.升高温度 C.充入乙烷 D.减小压强
(3)在一定温度下向1L恒容密闭容器中充入2正丁烷,反应生成乙烯和乙烷,经过10达到平衡状态,测得平衡时气体压强是原来的1.75倍。
①0~10内乙烯的生成速率为
②上述条件下,该反应的平衡常数K为
(4)丁烷-空气燃料电池以熔融的为电解质,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池的负极反应式为
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(0.4)
名校
【推荐2】甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应:
①ΔH=+206kJ/mol
②ΔH=-41kJ/mol
恒定压强为时,将n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体投入反应器中,平衡时,各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)写出与生成和的热化学方程式:_______ 。
(2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应,下列叙述正确的是_______ (填标号)。
A.恒温、恒容条件下,加入惰性气体,压强增大,反应速率加快
B.恒温、恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数增大,反应速率加快
C.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快
D.加入合适的催化剂,降低反应温度也能实现平衡转化率不变
(3)系统中的含量,在700℃左右出现峰值,试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因:
①低于700℃,_______ ;
②高于700℃,_______ 。
(4)已知投料比为n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体,。600℃时,的平衡转化率为_______ ,反应①的平衡常数的计算式为_______ (是以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
①ΔH=+206kJ/mol
②ΔH=-41kJ/mol
恒定压强为时,将n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体投入反应器中,平衡时,各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)写出与生成和的热化学方程式:
(2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应,下列叙述正确的是
A.恒温、恒容条件下,加入惰性气体,压强增大,反应速率加快
B.恒温、恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数增大,反应速率加快
C.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快
D.加入合适的催化剂,降低反应温度也能实现平衡转化率不变
(3)系统中的含量,在700℃左右出现峰值,试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因:
①低于700℃,
②高于700℃,
(4)已知投料比为n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体,。600℃时,的平衡转化率为
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(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】氢能作为清洁能源,对实现“碳达峰”和“碳中和”双碳目标具有广泛应用前景。甲烷水蒸气催化重整制备氢气也是工业上常用的制氢工艺。发生如下反应:
①
②
请回答:
(1)反应①自发进行的条件是______。
(2)研究表明,上述反应②在催化下进行,反应历程如下:
第1步:(慢)
第2步:(快)
①______
②请在图中画出和在催化下反应历程的能量变化图______ 。
(3)在钯基催化剂表面上,甲醇制氢的反应历程如图所示,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
的______ ;该历程中最大能垒(活化能)______ ,写出该步骤的化学方程式______ 。
(4)还原是实现“双碳”经济的有效途径之一。恒压、750℃时,和反应经如图流程(主要产物已标出)可实现高效转化。
其中过程Ⅱ主要发生如下反应:i.
ii. iii.
过程Ⅱ平衡后通入,反应iii的化学平衡将______ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”),重新平衡时______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
①
②
请回答:
(1)反应①自发进行的条件是______。
A.高温 | B.高压 | C.低温 | D.低压 |
第1步:(慢)
第2步:(快)
①
②请在图中画出和在催化下反应历程的能量变化图
(3)在钯基催化剂表面上,甲醇制氢的反应历程如图所示,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
的
(4)还原是实现“双碳”经济的有效途径之一。恒压、750℃时,和反应经如图流程(主要产物已标出)可实现高效转化。
其中过程Ⅱ主要发生如下反应:i.
ii. iii.
过程Ⅱ平衡后通入,反应iii的化学平衡将
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