工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其合成原理为:
(1)下列关于工业合成氨的说法正确的是___________。
(2)一定温度下,在密闭容器中充入和并发生反应,若容器容积恒定,达到平衡时,气体的压强为原来的,则的转化率为___________ 。
(3)工业上合成氨的部分工艺流程如图:
请用平衡移动原理来解释在流程中及时分离出氨气和循环使用气体的原因___________ 。
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响,实验结果如图所示(图中T表示温度)。则:
图象中和的关系是:___________ (填“>、<或=”,下同);a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是___________ (填字母)。
(5)恒温下,往一个的密闭容器中充入和,反应过程中对的浓度进行检测,得到的数据如表所示:
此条件下该反应的化学平衡常数___________ ;若维持容器体积不变,温度不变,往原平衡体系中加入、和各,化学平衡将向___________ 反应方向移动(填“正”或“逆”)。
(1)下列关于工业合成氨的说法正确的是___________。
A.因为,所以该反应一定能自发进行 |
B.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应,在常温时可自发进行 |
C.合成氨反应选择在400~500℃进行的重要原因是此温度下氨的产率最高 |
D.生产中在考虑动力和设备材料承受能力的前提下,压强越大越好 |
(2)一定温度下,在密闭容器中充入和并发生反应,若容器容积恒定,达到平衡时,气体的压强为原来的,则的转化率为
(3)工业上合成氨的部分工艺流程如图:
请用平衡移动原理来解释在流程中及时分离出氨气和循环使用气体的原因
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响,实验结果如图所示(图中T表示温度)。则:
图象中和的关系是:
(5)恒温下,往一个的密闭容器中充入和,反应过程中对的浓度进行检测,得到的数据如表所示:
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
更新时间:2023-09-22 10:51:15
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【推荐1】“氯碱工业”以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品,氯气是实验室和工业上的常用气体。
(1)离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下,回答下列问题:
①电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是_______ 。
②下列说法不正确 的是_______ 。
A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和NaCl溶液从a处进,NaOH溶液从d处出
D.OH—迁移的数量等于导线上通过电子的数量
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用_______ 。
(2)25℃时,氯气溶于水的过程及其平衡常数为:
Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2O HClO+H++Cl— K2=10-3.4
HClO H++ClO— K3
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中占分数(α)随pH变化的关系如下图所示:
①Cl2(g) Cl2(aq)的焓变△H1_______ 0(填“>”、“=”或“<”)。
②已知25℃时:Cl2(g)+H2O 2H++ClO—+Cl—K4,则K4=_______ 。
(1)离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下,回答下列问题:
①电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是
②下列说法
A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和NaCl溶液从a处进,NaOH溶液从d处出
D.OH—迁移的数量等于导线上通过电子的数量
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用
(2)25℃时,氯气溶于水的过程及其平衡常数为:
Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2O HClO+H++Cl— K2=10-3.4
HClO H++ClO— K3
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中占分数(α)随pH变化的关系如下图所示:
①Cl2(g) Cl2(aq)的焓变△H1
②已知25℃时:Cl2(g)+H2O 2H++ClO—+Cl—K4,则K4=
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【推荐2】工业合成氨在人类历史上具有非常重要的意义。回答下列问题:
(1)断开1mol共价键吸收的能量或形成1mol共价键释放的能量数据如表:
进行反应,当生成2mol 时,将___________ (填“吸收”或“放出”)___________ kJ的热量。
(2)Bosch在研究合成氨工业的催化剂和装置时,发现氢气渗透到钢铁内部生成了一种能产生温室效应的气体,该气体为___________ (填名称),用铁催化氨合成时会产生FeN,氢气与FeN反应生成氨气,写出氢气与FeN反应的化学方程式___________ 。
(3)20世纪初、以Nernst和Haber为代表的研究小组研究不同反应条件下的合成氨反应、所得数据如下表:
试解释Haber采取的生产条件平衡混合气体中所占体积分数高的原因___________ 。
(4)以氨气和二氧化碳为原料制备尿素的化学方程式为,反应物平衡转化率随氨碳比的变化曲线如图所示,刚性容器中当投料比且初始压强为45MPa时,该反应的平衡常数___________ 。(结果用分数表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(5)尿素的过度使用会造成水体污染,科学家通过电解的方法处理含尿素的碱性废水、并向煤液化供氢。其装置如图所示,电极b上的电极反应式为___________ 。
(1)断开1mol共价键吸收的能量或形成1mol共价键释放的能量数据如表:
共价键 | H-H | N-H | N≡N |
能量变化/() | 436.0 | 390.8 | 946.0 |
(2)Bosch在研究合成氨工业的催化剂和装置时,发现氢气渗透到钢铁内部生成了一种能产生温室效应的气体,该气体为
(3)20世纪初、以Nernst和Haber为代表的研究小组研究不同反应条件下的合成氨反应、所得数据如下表:
研究者 | 压强/atm | 温度/℃ | 催化剂 | 反应结果(平衡混合气体中所占体积分数) |
Nernst | 50 | 685 | 铂、锰 | 0.96% |
Haber | 150~250 | 550 | 锇、铀 | 8.25% |
(4)以氨气和二氧化碳为原料制备尿素的化学方程式为,反应物平衡转化率随氨碳比的变化曲线如图所示,刚性容器中当投料比且初始压强为45MPa时,该反应的平衡常数
(5)尿素的过度使用会造成水体污染,科学家通过电解的方法处理含尿素的碱性废水、并向煤液化供氢。其装置如图所示,电极b上的电极反应式为
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(0.4)
【推荐3】探究H2的合成反应平衡的影响因素,有利于提高H2的产率。以C、H2O为原料合成H2涉及的主要反应如下:
I.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ/mol
II.CO(g) +H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ/mol
(1)已知反应II逆反应活化能为210 kJ/mol,则反应II的正反应活化能为_______ 。
(2)在一装有压强传感器的恒温恒容密闭容器中,加入足量的C(s)和一定量的H2O(g),发生上述反应,测得压强变化如下表:
①随着反应的进行,压强变化越来越慢,原因是_______ 。
②反应达平衡后,p(CO)+p(CO2)=_______ ,已知该温度下,反应I压强平衡常数Kp(I)=3 MPa,则反应II压强平衡常数Kp(II)=_______ 。
(3)不同压强下,投入足量C(s)和一定量H2O(g),实验测定C(s)的平衡转化率和H2(g)的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
其中纵坐标表示C(s)的平衡转化率的是图_______ .(填“甲”或“乙”);压强P1、P2、P3由大到小的顺序为_______ ;图乙中T,温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是_______ 。
I.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ/mol
II.CO(g) +H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ/mol
(1)已知反应II逆反应活化能为210 kJ/mol,则反应II的正反应活化能为
(2)在一装有压强传感器的恒温恒容密闭容器中,加入足量的C(s)和一定量的H2O(g),发生上述反应,测得压强变化如下表:
时间(min) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | ∞ |
压强(MPa) | 5.0 | 6.5 | 7.0 | 7.4 | 7.5 | 7.5 |
②反应达平衡后,p(CO)+p(CO2)=
(3)不同压强下,投入足量C(s)和一定量H2O(g),实验测定C(s)的平衡转化率和H2(g)的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
其中纵坐标表示C(s)的平衡转化率的是图
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解题方法
【推荐1】工厂烟气(主要污染物为、NO)直接排放会造成空气污染,需处理后才能排放。
(1)还原技术是目前高效、成熟的去除的技术之一()。使用催化剂能有效脱除工厂烟气中的氮氧化物。
已知:反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
①反应___________ 。
②在不同温度下,仅改变的浓度,NO的脱除率与浓度的关系如图1所示,浓度在1%~3%之间时,随着浓度增大,NO脱除率明显升高的原因可能是___________ 。
(2)/碳基材料(活性炭、活性焦、活碳纤维)也可以脱硫、脱硝。/碳基材料脱硫时,控制一定气体流速和温度,烟气中的存在对/碳基材料催化剂脱硫、脱硝活性的影响结果如图2所示,当浓度过高时,去除率下降,其可能原因是___________ 。
(3)研究高效催化剂是解决NO对大气污染问题的重要途径。400℃时,在分别装有催化剂的A和B的两个容积为2L的刚性密闭容器中,各充入物质的量均为nmol的NO和CO发生反应。通过测定容器内总压强随时间变化来探究催化剂对反应速率的影响,数据如表:
①由表可以判断催化剂___________ (填“A”或“B”)的效果更好。
②下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.
D.容器内气体的密度不再发生变化
③容器中CO的平衡转化率为___________ %。400℃时,用压强表示的平衡常数_____ ()。
④汽车尾气中含有NO和CO,在排气管中使用催化剂可以提高污染物的转化率,其原因是___________ 。
(1)还原技术是目前高效、成熟的去除的技术之一()。使用催化剂能有效脱除工厂烟气中的氮氧化物。
已知:反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
①反应
②在不同温度下,仅改变的浓度,NO的脱除率与浓度的关系如图1所示,浓度在1%~3%之间时,随着浓度增大,NO脱除率明显升高的原因可能是
(2)/碳基材料(活性炭、活性焦、活碳纤维)也可以脱硫、脱硝。/碳基材料脱硫时,控制一定气体流速和温度,烟气中的存在对/碳基材料催化剂脱硫、脱硝活性的影响结果如图2所示,当浓度过高时,去除率下降,其可能原因是
(3)研究高效催化剂是解决NO对大气污染问题的重要途径。400℃时,在分别装有催化剂的A和B的两个容积为2L的刚性密闭容器中,各充入物质的量均为nmol的NO和CO发生反应。通过测定容器内总压强随时间变化来探究催化剂对反应速率的影响,数据如表:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | ∞ |
A容器内压强/kPa | 100.0 | 90.0 | 85.0 | 80.0 | 80.0 |
B容器内压强/kPa | 100.0 | 95.0 | 90.0 | 85.0 | 80.0 |
②下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是
A.
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.
D.容器内气体的密度不再发生变化
③容器中CO的平衡转化率为
④汽车尾气中含有NO和CO,在排气管中使用催化剂可以提高污染物的转化率,其原因是
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【推荐2】研究氮氧化物转化的机理,对环境保护具有重要意义。回答下列问题:
(1)还原处理N2O的原理为 。
已知在Fe+催化作用下,该反应分两步进行:
I. ;
Ⅱ. ……。
写出Ⅱ的热化学方程式_______ 。
(2)处理汽车尾气的原理为 。将体积比为的NO和混合气体以相同流速通过两种不同的催化剂I、Ⅱ,发生上述反应,相同时间内尾气脱氮率(即NO转化率)如图1所示。
①A点_______ (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,原因是_______ 。
②若B点时反应已达平衡,体系压强为,则该温度下_______ 。
(3)以铁为还原剂,Cu、Pd为催化剂去除水体中硝态氮的过程如图2所示。
①总反应的离子方程式为_______ 。
②为减少副产物的产生可采取的措施是_______ 。
③下列关于Cu、Pd催化剂的说法正确的是_______ (填标号)。
a.Cu、Pd可加快反应中电子的转移 b.Cu、Pd吸附作用可促进活性H的产生
c.Cu、Pd直接参与该反应 d.吸附的能力Cu大于Pd
(1)还原处理N2O的原理为 。
已知在Fe+催化作用下,该反应分两步进行:
I. ;
Ⅱ. ……。
写出Ⅱ的热化学方程式
(2)处理汽车尾气的原理为 。将体积比为的NO和混合气体以相同流速通过两种不同的催化剂I、Ⅱ,发生上述反应,相同时间内尾气脱氮率(即NO转化率)如图1所示。
①A点
②若B点时反应已达平衡,体系压强为,则该温度下
(3)以铁为还原剂,Cu、Pd为催化剂去除水体中硝态氮的过程如图2所示。
①总反应的离子方程式为
②为减少副产物的产生可采取的措施是
③下列关于Cu、Pd催化剂的说法正确的是
a.Cu、Pd可加快反应中电子的转移 b.Cu、Pd吸附作用可促进活性H的产生
c.Cu、Pd直接参与该反应 d.吸附的能力Cu大于Pd
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【推荐3】氢气是重要的化工原料,甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下生成一氧化碳和氢气,工业上称为“甲烷蒸气转化法”。
(1)已知有关反应的能量变化如下图:
则甲烷和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为_____________________ 。
(2)若该反应在700℃,1 MPa时,1 mol CH4与1 mol H2O在1 L的密闭容器中反应,反应中氢气浓度随时间的变化如图,6min达到平衡,该温度下反应的平衡常数为______________ (结果保留小数点后一位数字)。由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是_____________ ,采取的措施可能是___________________ 。
(3)右图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1Mpa、2Mpa时甲烷含量曲线,其中表示1Mpa的是________ (填字母)。
在实际生产中采用图中M点而不是N 点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑实际生产,说明选择该反应条件的主要原因是________________________________ 。
(1)已知有关反应的能量变化如下图:
则甲烷和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为
(2)若该反应在700℃,1 MPa时,1 mol CH4与1 mol H2O在1 L的密闭容器中反应,反应中氢气浓度随时间的变化如图,6min达到平衡,该温度下反应的平衡常数为
(3)右图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1Mpa、2Mpa时甲烷含量曲线,其中表示1Mpa的是
在实际生产中采用图中M点而不是N 点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑实际生产,说明选择该反应条件的主要原因是
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【推荐1】水煤气可作为燃料以及合成氨、有机合成、氢气制造等的原料。金属氧化物是制备水煤气的高效催化剂。回答下列问题:
(1)一定温度下,在催化剂(用表示)的作用下合成水煤气的过程经历如下反应:
反应ⅰ:
反应ⅱ: (已知、均大于0)
反应ⅲ:_______ (用含、的代数式表示),平衡常数_______ (用含、的代数式表示)。
(2)在恒容密闭容器中,加入足量的催化剂、碳单质和水蒸气发生上述反应,达到平衡时各气体的物质的量与温度的关系如图所示。已知时,容器中起始压强为。①表示的曲线的是_______ (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②,水蒸气的平衡转化率为_______ 。
③,反应ⅲ的分压平衡常数_______ ;升高温度,_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
④,若起始压强由升高为,反应体系重新达到平衡时,反应ⅱ的分压平衡常数_______ (填“增大”“减小”或“不变”);容器中的分压_______ 。
(1)一定温度下,在催化剂(用表示)的作用下合成水煤气的过程经历如下反应:
反应ⅰ:
反应ⅱ: (已知、均大于0)
反应ⅲ:
(2)在恒容密闭容器中,加入足量的催化剂、碳单质和水蒸气发生上述反应,达到平衡时各气体的物质的量与温度的关系如图所示。已知时,容器中起始压强为。①表示的曲线的是
②,水蒸气的平衡转化率为
③,反应ⅲ的分压平衡常数
④,若起始压强由升高为,反应体系重新达到平衡时,反应ⅱ的分压平衡常数
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【推荐2】近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中,再把CO2从溶液中提取出来,并使之与H2反应生成可再生能源甲醇。其工艺流程如下图所示:
回答下列问题:
(1)进入分解池中主要物质是______ ;在合成塔中,若有4.4kgCO2与足量H2反应,生成气态的H2O和CH3OH,可放出5370kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:____________ 。
(2)该工艺在哪些方面体现了“绿色自由”构想中的“绿色”:①____________ ;②________ 。
(3)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.0molCO2和3.0 mol H2,在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度变化如下图所示:
①催化剂效果最佳的是_______ (填“催化剂I”.“催化剂Ⅱ”,“催化剂Ⅲ”)。b点v(正)______ v(逆)(填“>”,“<”,“=”)。
②此反应在a点时已达平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是___________ 。c点时该反应的平衡常数K=___________ 。
(4)科学家还研究了其它转化温室气体的方法,利用下图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。该装置工作时的总反应方程式为_________________ 。
(5)已知25℃时H2CO3的电离平衡常数为:Kal=4.4×10-7、Ka2=4.7×l0-ll,则反应:HCO3-+H2OH2CO3+ OH-的平衡常数K=________ 。
回答下列问题:
(1)进入分解池中主要物质是
(2)该工艺在哪些方面体现了“绿色自由”构想中的“绿色”:①
(3)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.0molCO2和3.0 mol H2,在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度变化如下图所示:
①催化剂效果最佳的是
②此反应在a点时已达平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是
(4)科学家还研究了其它转化温室气体的方法,利用下图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。该装置工作时的总反应方程式为
(5)已知25℃时H2CO3的电离平衡常数为:Kal=4.4×10-7、Ka2=4.7×l0-ll,则反应:HCO3-+H2OH2CO3+ OH-的平衡常数K=
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【推荐3】葡萄糖在水溶液中存在如下变旋转化:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)将吡喃糖浓溶液在蒸发结晶,得到吡喃糖,则___________ 0(填“<”、“>”、“=”)。吡喃糖、吡喃糖都易溶于水,但二者溶解度不同,溶解度较大的是___________ 。
(2)吡喃糖、吡喃糖的比旋光度分别为、,在室温下测量吡喃糖溶液的比旋光度最终为(等于,、为吡喃糖、吡喃糖物质的量分数),已知反应的平衡常数为,平衡时开链葡萄糖的含量很低,室温下反应Ⅲ的平衡常数___________ ,平衡时开链葡萄糖的含量为___________ 。
(3)反应Ⅲ的速率方程为(为溶液初始的旋光角,为溶液时刻的旋光角,为溶液平衡时的旋光角),在时不同时间所测得的旋光度如下:
该反应的速率常数___________ (列出计算式)。
另取吡喃糖浴于蒸馏水中成溶液,测量随溶液变化如下:
通过分析表中数据可得出以下结论
①酸对葡萄糖的变旋有倠化作用。
②___________ 。
③___________ 。
(4)室温下,将吡喃糖浴于水测量其比旋光度,观察到的现象是___________ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)将吡喃糖浓溶液在蒸发结晶,得到吡喃糖,则
(2)吡喃糖、吡喃糖的比旋光度分别为、,在室温下测量吡喃糖溶液的比旋光度最终为(等于,、为吡喃糖、吡喃糖物质的量分数),已知反应的平衡常数为,平衡时开链葡萄糖的含量很低,室温下反应Ⅲ的平衡常数
(3)反应Ⅲ的速率方程为(为溶液初始的旋光角,为溶液时刻的旋光角,为溶液平衡时的旋光角),在时不同时间所测得的旋光度如下:
0 | 10 | 20 | 40 | 80 | 180 | 300 | ||
6.60 | 6.17 | 5.79 | 5.00 | 3.71 | 1.40 |
另取吡喃糖浴于蒸馏水中成溶液,测量随溶液变化如下:
1.02 | 1.60 | 4.80 | 7.10 | 9.00 | 11.00 | 11.55 | |
0.03807 | 0.02934 | 0.01684 | 0.01372 | 0.1128 | 0.5460 | 0.7050 |
①酸对葡萄糖的变旋有倠化作用。
②
③
(4)室温下,将吡喃糖浴于水测量其比旋光度,观察到的现象是
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【推荐1】工业上加氢制,为的减排与再利用提供了一种新策略,该过程中存在如下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)已知: ,则反应________ (用含、、的代数式表示)。
(2)关于反应Ⅰ,下列说法正确的有___________(填标号)。
(3)向恒压(p)密闭装置中充入和,在不同温度下同时发生反应Ⅰ和Ⅱ,达平衡时,测得和的物质的量随温度变化关系如图所示。
①曲线对应物质为____ (填化学式)。
②达平衡时,反应Ⅰ的平衡常数Kp=____ (列计算式即可)。
③结合图像分析,达平衡时装置中随温度升高的变化趋势为____ (填标号)。
A.减小 B.增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小
④工业制备通常控制温度在℃之间的原因是____ 。
(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是______ 反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式:________ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)已知: ,则反应
(2)关于反应Ⅰ,下列说法正确的有___________(填标号)。
A.反应物的键能之和高于生成物的键能之和 |
B.低温条件有利于该反应自发进行 |
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变,说明反应已达平衡 |
D.恒容条件下,充入更多的能提高单位体积活化分子的百分数 |
(3)向恒压(p)密闭装置中充入和,在不同温度下同时发生反应Ⅰ和Ⅱ,达平衡时,测得和的物质的量随温度变化关系如图所示。
①曲线对应物质为
②达平衡时,反应Ⅰ的平衡常数Kp=
③结合图像分析,达平衡时装置中随温度升高的变化趋势为
A.减小 B.增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小
④工业制备通常控制温度在℃之间的原因是
(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是
②写出NiO电极的电极反应式:
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【推荐2】二甲醚CH3OCH3又称甲醚,简称DME, 熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料“。由合成气(CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.0 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H2= -20.0 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应①在_____________ (填“低温”或“高温”)下易自发进行。
(2)写出由合成气(CO、H2)直接制备CH3OCH3的热化学方程式:______________ 。
(3)温度为500K时,在2L的密闭容器中充入2mol CO和6molH2发生反应①、②,5min时达到平衡,平衡时CO的转化率为60%,c(CH3OCH3) = 0.2 mol·L-1,用H2表示反应①的速率是________ ,反应②的平衡常数K=____________ 。
若在500K时,测得容器中n(CH3OCH3)=2n(CH3OH),此时反应②的v正_____ v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(4)研究发现,在体积相同的容器中加入物质的量相同的CO和H2出发生反应①、②,在不同温度和有无催化剂组合下经过相同反应时间测得如下实验数据:
【备注】二甲醚选择性:转化的CO中生成CH3OCH3百分比
①相同温度下,选用Cu/ZnO作催化剂,该催化剂能_______ (填标号)。
A.促进平衡正向移动B.提高反应速率C.降低反应的活化能
D.改变反应的焓变E.提高CO的平衡转化率
②表中实验数据表明,在500K时,催化剂Cu/ZnO对CO转化成CH3OCH3的选择性有显著的影响,其原因是__________________________ 。
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.0 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H2= -20.0 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应①在
(2)写出由合成气(CO、H2)直接制备CH3OCH3的热化学方程式:
(3)温度为500K时,在2L的密闭容器中充入2mol CO和6molH2发生反应①、②,5min时达到平衡,平衡时CO的转化率为60%,c(CH3OCH3) = 0.2 mol·L-1,用H2表示反应①的速率是
若在500K时,测得容器中n(CH3OCH3)=2n(CH3OH),此时反应②的v正
(4)研究发现,在体积相同的容器中加入物质的量相同的CO和H2出发生反应①、②,在不同温度和有无催化剂组合下经过相同反应时间测得如下实验数据:
T (K) | 催化剂 | CO转化率(%) | CH3OCH3选择性(%) |
473 | 无 | 10 | 36 |
500 | 无 | 12 | 39 |
500 | Cu/ZnO | 20 | 81 |
【备注】二甲醚选择性:转化的CO中生成CH3OCH3百分比
①相同温度下,选用Cu/ZnO作催化剂,该催化剂能
A.促进平衡正向移动B.提高反应速率C.降低反应的活化能
D.改变反应的焓变E.提高CO的平衡转化率
②表中实验数据表明,在500K时,催化剂Cu/ZnO对CO转化成CH3OCH3的选择性有显著的影响,其原因是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐3】我国科学家成功用二氧化碳人工合成淀粉,其中第一步是利用二氧化碳催化加氢制甲醇。在CO2(g)加氢合成CH3OH的体系中,同时发生以下反应:
反应I
反应II
反应III
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变ΔH随温度T的变化如图所示。据图判断,表示反应Ⅰ的焓变曲线为________ (填“a”、“b”或“c”);反应III在_______ (填“高温”或“低温”)下可自发进行。(2)温度T2时,在容积不变的密闭容器中充入0.5 mol CO2(g)和1.0 mol H2(g),起始压强为p kPa,10 min达平衡时生成0.3 mol H2O(g) ,测得压强为kPa。则反应过程中的热效应为__________ kJ,若反应速率用单位时间内分压变化表示,则10 min内生成CH3OH的反应速率v(CH3OH)为_______ kPa·min -1;反应I的标准平衡常数KΘ=________ (写出计算式)。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g) ⇌gG(g)+hH(g),,其中pΘ=100kPa,pC、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。
(3)在其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性,使用该催化剂,按n(CO2):n(H2)=1:3投料于恒容密闭容器中进行上述反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择性随温度的变化趋势如图所示:CH3OH的选择性,温度对催化剂的影响可以忽略。
①根据图中数据,温度选择_______ K,达到平衡时反应体系内甲醇的产量最高。
②在图示温度范围内,随着温度的升高,CO2的平衡转化率______ (填“升高”、“降低”或“不变”,下同),甲醇的选择性______ ,其原因是_______ 。
反应I
反应II
反应III
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变ΔH随温度T的变化如图所示。据图判断,表示反应Ⅰ的焓变曲线为
(3)在其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性,使用该催化剂,按n(CO2):n(H2)=1:3投料于恒容密闭容器中进行上述反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择性随温度的变化趋势如图所示:CH3OH的选择性,温度对催化剂的影响可以忽略。
①根据图中数据,温度选择
②在图示温度范围内,随着温度的升高,CO2的平衡转化率
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