如图是煤的综合利用过程中化工产业链的一部分。
依题意回答下列问题:
(1)煤的气化发生的主要反应是:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
①已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH= ̶393.0kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH= ̶242.0kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH= ̶283.0kJ·mol-1
煤气化时发生主要反应的热化学方程式是:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ∆H=_______ kJ·mol-1
②298K时,0.5mol液态CH3OH完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出362.8kJ的热量。写出表示CH3OH摩尔燃烧焓的热化学方程式:_______ 。
(2)在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH= ̶92.4kJ·mol-1达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。
①判断t1、t4时刻分别改变的一个条件。
A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气
t1时刻_______ ; t4时刻_______ 。
②依据①中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是_______ 。
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6
(3)某温度时合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH= ̶ 90.8 kJ·mol-1,在容积固定的密闭容器中,各物质的浓度如下表所示:
①前2min的反应速率υ(H2) = _______ 。
②该温度下的平衡常数为_______ (可用分数表示)。
依题意回答下列问题:
(1)煤的气化发生的主要反应是:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
①已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH= ̶393.0kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH= ̶242.0kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH= ̶283.0kJ·mol-1
煤气化时发生主要反应的热化学方程式是:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ∆H=
②298K时,0.5mol液态CH3OH完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出362.8kJ的热量。写出表示CH3OH摩尔燃烧焓的热化学方程式:
(2)在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH= ̶92.4kJ·mol-1达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。
①判断t1、t4时刻分别改变的一个条件。
A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气
t1时刻
②依据①中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6
(3)某温度时合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH= ̶ 90.8 kJ·mol-1,在容积固定的密闭容器中,各物质的浓度如下表所示:
浓度 时间 | c(CO)/mol•L-1 | c(H2)/mol•L-1 | c(CH3OH)/mol•L-1 |
0 | 1.0 | 1.8 | 0 |
2min | 0.5 | c | 0.5 |
4min | 0.4 | 0.6 | 0.6 |
6min | 0.4 | 0.6 | 0.6 |
②该温度下的平衡常数为
更新时间:2023-10-06 15:41:47
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【推荐1】完成关于锰元素的问题。
(1)已知:①(绿色,溶液)
②(无色,溶液)
锰有多种化合价,如+7、+6、+4、+2价等,在中性溶液里高锰酸钾的还原产物一般为___________ (填化学式)。
(2)查阅资料:(未配平,Xe是稀有气体)。已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸,发生的半反应为。在盛有溶液的试管中加入适量,振荡试管,可能观察到的现象是:___________ 。
(3)草酸(H2C2O4,二元弱酸)晶体溶于酸性高锰酸钾溶液,溶液的紫色褪去。离子反应方程式为:___________ 。
(4)以铅蓄电池为电源电解酸化的溶液,可制备。铅蓄电池的总反应方程式为:___________ ;当蓄电池中有被消耗时,阳极上的理论产量为___________ g.
(5)催化分解:,其反应机理如下:
①已知反应Ⅱ为:,写出反应Ⅰ的热化学方程式(焓变用和表示):___________ 。
②某温度时,向10mL0.4mol/LH2O2液中滴入1滴发生上述分解反应,测得不同时刻生成的体积(已折算为标准状况下体积)如下表:
时反应速率比时的慢,其原因是:___________ 。的平均反应速率v(H2O2)=___________ (忽略溶液体积变化)。
(1)已知:①(绿色,溶液)
②(无色,溶液)
锰有多种化合价,如+7、+6、+4、+2价等,在中性溶液里高锰酸钾的还原产物一般为
(2)查阅资料:(未配平,Xe是稀有气体)。已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸,发生的半反应为。在盛有溶液的试管中加入适量,振荡试管,可能观察到的现象是:
(3)草酸(H2C2O4,二元弱酸)晶体溶于酸性高锰酸钾溶液,溶液的紫色褪去。离子反应方程式为:
(4)以铅蓄电池为电源电解酸化的溶液,可制备。铅蓄电池的总反应方程式为:
(5)催化分解:,其反应机理如下:
①已知反应Ⅱ为:,写出反应Ⅰ的热化学方程式(焓变用和表示):
②某温度时,向10mL0.4mol/LH2O2液中滴入1滴发生上述分解反应,测得不同时刻生成的体积(已折算为标准状况下体积)如下表:
t/min | 0 | 2 | 4 | 6 |
V(O2)/mL | 0 | 9.9 | 17.2 | 22.4 |
时反应速率比时的慢,其原因是:
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【推荐2】能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g),△H=-1275.6 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g), △H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l), △H=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式__________________ 。
(2)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的装置。
①甲池负极的电极反应为__________________ 。
②工作一段时间后,测得甲中溶液的pH减小,该电池总反应的离子方程式为______ 。
③乙池中A(石墨)电极的名称为__________________ (填“正极”、“负极”或“阴极”、“阳极”),乙池中总反应式为_________ 。
④当乙池中B极质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗O2的体积为__ mL(标准状况),假设乙池、丙池中的溶液均为足量,丙池中____ (填“C”或“D”)极析出______ g铜。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g),△H=-1275.6 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g), △H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l), △H=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式
(2)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的装置。
①甲池负极的电极反应为
②工作一段时间后,测得甲中溶液的pH减小,该电池总反应的离子方程式为
③乙池中A(石墨)电极的名称为
④当乙池中B极质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗O2的体积为
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解题方法
【推荐3】尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。
(1)在尿素合成塔中发生的反应可表示为2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(l) ΔH1=-119.2 kJ∙mol-1;NH2COONH4(l) CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH2=+15.5kJ∙mol-1,已知第一步反应为快速反应,第二步反应为慢速反应,则2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH3=___________ kJ∙mol-1,下列图象能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是
___________ (填标号)。
A. B. C. D.
(2)T℃,在2L的密闭容器中,通入2molNH3和1molCO2,保持体积不变,发生反应,2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g),10min时反应刚好达到平衡。测得起始压强为平衡时压强的1.5倍,则:
①NH3的平衡转化率为___________ 。
②能说明上述反应达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.n(CO2):n(NH3)=1:2
B.混合气体的密度不再发生变化
C.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
D.单位时间内消耗2molNH3,同时生成1molH2O
③若10min时保持温度和容器的容积不变,再向容器中同时充入1molNH3(g)、0.5molCO2(g)和0.5molH2O(g),则此时平衡___________ (填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。
(3)一定温度下,某恒容密闭容器中发生反应2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g),若原料气中=m,测得m与CO2的平衡转化率(α)的关系如图所示:
①若平衡时A点容器内总压强为0.5MPa,则上述反应的平衡常数KP=___________ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
②若平衡时A、B对应容器的压强相等,则A、B对应的容器中,起始时投入氨气的物质的量之比nA(NH3):nB(NH3)=___________ 。
(1)在尿素合成塔中发生的反应可表示为2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(l) ΔH1=-119.2 kJ∙mol-1;NH2COONH4(l) CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH2=+15.5kJ∙mol-1,已知第一步反应为快速反应,第二步反应为慢速反应,则2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH3=
A. B. C. D.
(2)T℃,在2L的密闭容器中,通入2molNH3和1molCO2,保持体积不变,发生反应,2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g),10min时反应刚好达到平衡。测得起始压强为平衡时压强的1.5倍,则:
①NH3的平衡转化率为
②能说明上述反应达到平衡状态的是
A.n(CO2):n(NH3)=1:2
B.混合气体的密度不再发生变化
C.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
D.单位时间内消耗2molNH3,同时生成1molH2O
③若10min时保持温度和容器的容积不变,再向容器中同时充入1molNH3(g)、0.5molCO2(g)和0.5molH2O(g),则此时平衡
(3)一定温度下,某恒容密闭容器中发生反应2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g),若原料气中=m,测得m与CO2的平衡转化率(α)的关系如图所示:
①若平衡时A点容器内总压强为0.5MPa,则上述反应的平衡常数KP=
②若平衡时A、B对应容器的压强相等,则A、B对应的容器中,起始时投入氨气的物质的量之比nA(NH3):nB(NH3)=
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解答题-实验探究题
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【推荐1】Ⅰ.某温度下,在一个10 L的恒容密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如下图所示。根据图中数据回答下列问题:
(1)反应开始至2min,以气体Y表示的平均反应速率为_____ 。
(2)平衡时混合气体的压强与起始时压强之比为______ 。
(3)将含a mol X与b mol Y的混合气体充入该容器发生反应,某时刻测得容器中各物质的物质的量恰好满足:n(X) = n(Y) = n(Z),则原混合气体中a :b=______ 。
Ⅱ.某学习小组欲探究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下表所示:
(4)写出该探究实验中发生反应的化学方程式______ ,根据______ ,可以判断反应进行的快慢。
(5)实验I、II探究的是:其它条件相同时,Na2S2O3溶液的浓度对反应速率的影响,实验I、III探究的是:______ ,若实验III、IV也想达到与实验I、II相同的探究目的,则X=______ ,Y=_____ 。
(1)反应开始至2min,以气体Y表示的平均反应速率为
(2)平衡时混合气体的压强与起始时压强之比为
(3)将含a mol X与b mol Y的混合气体充入该容器发生反应,某时刻测得容器中各物质的物质的量恰好满足:n(X) = n(Y) = n(Z),则原混合气体中a :b=
Ⅱ.某学习小组欲探究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下表所示:
实验序号 | 温度 | Na2S2O3溶液 | 稀H2SO4 | H2O | ||
V/mL | c/(mol•L-1) | V/mL | c/(mol•L-1) | V/mL | ||
I | 25 | 5 | 0.1 | 10 | 0.1 | 5 |
II | 25 | 5 | 0.2 | 5 | 0.2 | 10 |
III | 35 | 5 | 0.1 | 10 | 0.1 | 5 |
IV | 35 | 5 | 0.2 | X | 0.2 | Y |
(5)实验I、II探究的是:其它条件相同时,Na2S2O3溶液的浓度对反应速率的影响,实验I、III探究的是:
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解答题-原理综合题
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(0.65)
解题方法
【推荐2】氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)工业合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是一个可逆反应,反应条件是高温、高压,并且需要合适的催化剂。已知断裂1mol相应化学键需要的能量如下:
若反应生成lmolNH3(g),可_______ (填“吸收”或“放出”)热量_______ kJ;实验室模拟工业合成氨时,在容积为2L的密闭容器内,反应经过10分钟后,生成10mol氨气,则用氮气表示的化学反应速率是_______ mol·L-1·min-1。
(2)汽车尾气中含有的NO是造成城市空气污染的主要因素之一,通过NO传感器可监测汽车尾气中NO含量,其工作原理如图所示:
NiO电极为_______ (填“正极”或“负极”)。Pt电极上发生的电极反应式为_______ 。当电路中有1mol电子发生转移时,消耗NO的体积为_______ L(标准状况下)。
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应2CO+2NON2+2CO2。为验证温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了如下三组实验。
①a=_______ 。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的实验是_______ (填实验编号)。
③恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是_______ (填序号)。
a.容器内的压强保持不变
b.容器内各气体的物质的量之比为2:2:1:2
c.v逆(CO2)=v正(NO)
d.容器内混合气体密度不再改变
(1)工业合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是一个可逆反应,反应条件是高温、高压,并且需要合适的催化剂。已知断裂1mol相应化学键需要的能量如下:
化学键 | H-H | N-H | N≡N |
能量 | 436kJ | 391kJ | 946kJ |
(2)汽车尾气中含有的NO是造成城市空气污染的主要因素之一,通过NO传感器可监测汽车尾气中NO含量,其工作原理如图所示:
NiO电极为
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应2CO+2NON2+2CO2。为验证温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了如下三组实验。
实验编号 | T(°C) | NO初始浓度(mol/L) | CO初始浓度(mol/L) | 催化剂的比表面积(m2/g) |
I | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
II | 280 | 1.20×10-3 | b | 124 |
III | 350 | a | 5.80×10-3 | 82 |
②能验证温度对化学反应速率影响规律的实验是
③恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是
a.容器内的压强保持不变
b.容器内各气体的物质的量之比为2:2:1:2
c.v逆(CO2)=v正(NO)
d.容器内混合气体密度不再改变
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【推荐3】研究发现,NOx和SO2是雾霾的主要成分。
I.NOx主要来源于汽车尾气。
已知:
(1)为减轻大气污染,人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。写出该反应的热化学方程式:_______ 。
(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为4 L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0~l5 min)中NO的物质的量随时间变化的关系如下图所示。
①图中a、b分别表示在一定温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n(NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较小的曲线是_______ (填“a”或“b”)。
②T℃时,该化学反应的平衡常数K=_______ ;平衡时若保持温度不变,再向容器中充入NO为0.2 mol、N2为0.3 mol,则平衡将_______ 移动(填“向左”“向右”或“不”)。
II.SO2主要来源于煤的燃烧。燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
(3)用纯碱溶液吸收SO2可将其转化为NaHSO3,则该反应的化学方程式是_______ 。
(4)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为和,则阳极的电极反应是_______ ;若将所得物质A溶于适量水配成稀溶液,则该溶液中存在的电荷守恒等式为_______ 。
I.NOx主要来源于汽车尾气。
已知:
(1)为减轻大气污染,人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。写出该反应的热化学方程式:
(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为4 L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0~l5 min)中NO的物质的量随时间变化的关系如下图所示。
①图中a、b分别表示在一定温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n(NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较小的曲线是
②T℃时,该化学反应的平衡常数K=
II.SO2主要来源于煤的燃烧。燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
(3)用纯碱溶液吸收SO2可将其转化为NaHSO3,则该反应的化学方程式是
(4)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为和,则阳极的电极反应是
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【推荐1】甲醇是一种重要的化工原料。甲醇与水蒸气催化重整可获得清洁能源,具有广泛的应用前景。现有如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1mol CH3OH和1molH2O,一定条件下发生反应:CH3OH (g)+ H2O (g)CO2(g) +3 H2 (g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下表所示。
①已知:CH3OH (g)+O2(g)⇌CO2(g) + 2H2 (g) △H1= —192.9kJ/mol
H2(g)+O2(g)⇌H2 O(g) △H2= —242kJ/mol
则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变△H3=________________________ 。
②10~30 min内,氢气的平均反应速率v(H2)=___________ mol/(L·min)。
③该反应的平衡常数表达式为K=__________________ 。
④下列措施中能使平衡时n(CH3OH)/n(CO2)减小的是(双选)___________ 。
A.加入催化剂 B.恒容充入He(g),使体系压强增大
C.将H2(g)从体系中分离 D.再充入1molH2O
(2)甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸。
①在常温下,用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中,当混合液的pH=7时,所消耗的V(NaOH)___ (填“<”或“>”或“=”) 20. 00 mL。
②在上述滴定操作中,若将甲酸换成盐酸,请在图中的相应位置画出相应的滴定曲线。(1滴溶液约0.04mL)__________________________
时间 物质 | 0 min | 10 min | 30 min | 60 min | 70 min |
CO2(mol/L) | 0 | 0.2 | 0.6 | 0.8 | 0.8 |
CH3OH(mol/L) | 1.0 | 0.8 | 0.4 | 0.2 | 0.2 |
①已知:CH3OH (g)+O2(g)⇌CO2(g) + 2H2 (g) △H1= —192.9kJ/mol
H2(g)+O2(g)⇌H2 O(g) △H2= —242kJ/mol
则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变△H3=
②10~30 min内,氢气的平均反应速率v(H2)=
③该反应的平衡常数表达式为K=
④下列措施中能使平衡时n(CH3OH)/n(CO2)减小的是(双选)
A.加入催化剂 B.恒容充入He(g),使体系压强增大
C.将H2(g)从体系中分离 D.再充入1molH2O
(2)甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸。
①在常温下,用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中,当混合液的pH=7时,所消耗的V(NaOH)
②在上述滴定操作中,若将甲酸换成盐酸,请在图中的相应位置画出相应的滴定曲线。(1滴溶液约0.04mL)
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【推荐2】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对消除环境污染有重要意义。
(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H,上述反应分两步完成,其反应历程如下图所示:
回答下列问题:
①写出反应I的热化学方程式_________ 。
②反应I和反应II中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)反应速率的是_______ (填“反应I”或“反应II”);对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是________ (反应未使用催化剂)。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及l0 min和20 min各物质平衡浓度如表所示:
①T℃时,该反应的平衡常数为 ________ (保留两位有效数字)。
②在l0 min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20 min时重新达到平衡,则改变的条件是________
③在20 min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v正____ v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g) △H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=____ ;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是 ______ 。
(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H,上述反应分两步完成,其反应历程如下图所示:
回答下列问题:
①写出反应I的热化学方程式
②反应I和反应II中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)反应速率的是
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及l0 min和20 min各物质平衡浓度如表所示:
浓度/mol/L 时间/min | NO | N2 | CO2 |
0 | 0.100 | 0 | 0 |
10 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
20 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
②在l0 min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20 min时重新达到平衡,则改变的条件是
③在20 min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v正
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g) △H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=
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解答题-原理综合题
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【推荐3】在某空间站氧循环系统中,涉及电解水,还有碳中和反应(如下):。按要求回答下列问题。
(1)电解液态水制备1 mol 的反应中,。写出燃烧热的热化学方程式:___________ 。
(2)系统碳中和反应的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
①由图1可推知:该反应的___________ 0(填“>”或“<”);
②若系统碳中和反应为基元反应,且反应的与活化能(Ea)的关系为。在图2中补充完成该反应过程的能量变化示意图。________
③某小组模拟该反应,t℃下,向容积为10 L的密闭容器中通入5.2 mol 和0.9 mol ,反应平衡后测得容器中。则的转化率为___________ ,平衡常数的值为___________ 。
(3)在相同条件下与还会发生不利于氧循环的如下副反应:。在反应器中按通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2 min时,测得反应器中、浓度()如下表所示。
①在选择使用催化剂A和350℃条件下反应,0~2 min生成的平均反应速率为___________ ;
②若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂B和400℃的反应条件,其理由是___________ 。
(1)电解液态水制备1 mol 的反应中,。写出燃烧热的热化学方程式:
(2)系统碳中和反应的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
①由图1可推知:该反应的
②若系统碳中和反应为基元反应,且反应的与活化能(Ea)的关系为。在图2中补充完成该反应过程的能量变化示意图。
③某小组模拟该反应,t℃下,向容积为10 L的密闭容器中通入5.2 mol 和0.9 mol ,反应平衡后测得容器中。则的转化率为
(3)在相同条件下与还会发生不利于氧循环的如下副反应:。在反应器中按通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2 min时,测得反应器中、浓度()如下表所示。
催化剂 | ||||
A | 10.8 | 12722 | 345.2 | 41780 |
B | 9.2 | 10775 | 34 | 39932 |
①在选择使用催化剂A和350℃条件下反应,0~2 min生成的平均反应速率为
②若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂B和400℃的反应条件,其理由是
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适中
(0.65)
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【推荐1】已知汽车尾气中的主要污染物为、超细颗粒()等有害物质.目前,已研究出了多种消除汽车尾气污染的方法.
(1)工业上可采用和合成甲醇,发生反应为(Ⅰ)
在恒容密闭容器里按体积比为充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的某一个 条件后,下列变化能说明平衡一定 向正反应方向移动的是___________ .
A.正反应速率先增大后减小 B.逆反应速率先增大后减小
C.化学平衡常数K值增大 D.反应物的体积百分含量增大
E.混合气体的密度减小 F.氢气的转化率减小
(2)①汽车在行驶过程中有如下反应发生:i.
ii.
写出表示燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________ .
②在汽车上安装三元催化转化器可实现反应:
(Ⅱ).
则该反应在___________ (填高温、低温或任何温度)下能自发进行.
(3)将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应(Ⅱ),经过相同时间内测量逸出气体中的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即的转化率),结果如图所示.以下说法正确的是___________
(4)用焦炭还原的反应为:,在恒温条件下,和足量C发生该反应,测得平衡时和的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:___________ (填“<”或“>”或“=”).
②A、B、C三点中的转化率最高的是___________ (填“A”或“B”或“C”)点.
③计算C点时该反应的压强平衡常数___________ (是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数).
(5)在汽车尾气的净化装置中和发生如下反应:.实验测得,(为速率常数,只与温度有关).
①达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数___________ (填“>”、“<”或“=”)增大的倍数.
②若在的密闭容器中充入和,在一定温度下达到平衡时,的转化率为40%,则___________ (保留2位有效数字).
(1)工业上可采用和合成甲醇,发生反应为(Ⅰ)
在恒容密闭容器里按体积比为充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的
A.正反应速率先增大后减小 B.逆反应速率先增大后减小
C.化学平衡常数K值增大 D.反应物的体积百分含量增大
E.混合气体的密度减小 F.氢气的转化率减小
(2)①汽车在行驶过程中有如下反应发生:i.
ii.
写出表示燃烧热的热化学方程式为
②在汽车上安装三元催化转化器可实现反应:
(Ⅱ).
则该反应在
(3)将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应(Ⅱ),经过相同时间内测量逸出气体中的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即的转化率),结果如图所示.以下说法正确的是___________
A.第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高 |
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响 |
C.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高 |
D.两种催化剂分别适宜于和左右脱氮 |
(4)用焦炭还原的反应为:,在恒温条件下,和足量C发生该反应,测得平衡时和的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:
②A、B、C三点中的转化率最高的是
③计算C点时该反应的压强平衡常数
(5)在汽车尾气的净化装置中和发生如下反应:.实验测得,(为速率常数,只与温度有关).
①达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数
②若在的密闭容器中充入和,在一定温度下达到平衡时,的转化率为40%,则
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适中
(0.65)
【推荐2】探究甲醇对丙烷制丙烯的影响。丙烷制烯烃过程主要发生的反应有
i.C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) △H1=+124kJ∙mol-1 △S1=127J∙ K-1∙mol-1 Kp1
ii.C3H8(g)=C2H4(g)+CH4(g) △H2=+82kJ∙mol-1 △S2=135J∙ K-1∙mol-1 Kp2
iii.C3H8(g)+2H2(g)=3CH4(g) △H3=-120kJ∙mol-1 △S3=27.5J∙ K-1∙mol-1 Kp3
已知:Kp为用气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。在0.1Mpa、t℃下,丙烷单独进料时,平衡体系中各组分的体积分数φ见下表。
(1)在该温度下,Kp2远大于Kp1,但φ(C3H6)和φ(C2H4)相差不大,说明反应iii的正向进行有利于反应i的__________ 反应和反应ⅱ的___________ 反应(填“正向”或“逆向”)。
(2)从初始投料到达到平衡,反应i、ii、iii的丙烷消耗的平均速率从大到小的顺序为:__________ 。
(3)平衡体系中检测不到H2,可认为存在反应:3C3H8(g)=2C2H6(g)+3CH4(g) Kp,下列相关说法正确的是_____________ (填标号)。
a.Kp=∙Kp3
b.Kp= (MPa)2
c.使用催化剂,可提高丙烯的平衡产率
d.平衡后再通入少量丙烷,可提高丙烯的体积分数
(4)由表中数据推算:丙烯选择性=×100%=_______ (列出计算式)。
i.C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) △H1=+124kJ∙mol-1 △S1=127J∙ K-1∙mol-1 Kp1
ii.C3H8(g)=C2H4(g)+CH4(g) △H2=+82kJ∙mol-1 △S2=135J∙ K-1∙mol-1 Kp2
iii.C3H8(g)+2H2(g)=3CH4(g) △H3=-120kJ∙mol-1 △S3=27.5J∙ K-1∙mol-1 Kp3
已知:Kp为用气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。在0.1Mpa、t℃下,丙烷单独进料时,平衡体系中各组分的体积分数φ见下表。
物质 | 丙烯 | 乙烯 | 甲烷 | 丙烷 | 氢气 |
体积分数(%) | 21 | 23.7 | 55.2 | 0.1 | 0 |
(2)从初始投料到达到平衡,反应i、ii、iii的丙烷消耗的平均速率从大到小的顺序为:
(3)平衡体系中检测不到H2,可认为存在反应:3C3H8(g)=2C2H6(g)+3CH4(g) Kp,下列相关说法正确的是
a.Kp=∙Kp3
b.Kp= (MPa)2
c.使用催化剂,可提高丙烯的平衡产率
d.平衡后再通入少量丙烷,可提高丙烯的体积分数
(4)由表中数据推算:丙烯选择性=×100%=
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适中
(0.65)
【推荐3】“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。其中技术固碳是化学家不断探索的方向,主要应用碳捕集、利用与封存技术。下面是一些利用CO2为原料制备物质的反应,根据所学知识回答下列问题:
I、CO2合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(g) +H2O(g) △H=-87.0kJ•mol-1,如图是上述反应合成尿素的机理及能量变化(单位:kJ/mol),TS表示过渡态。
(1)若△E1=66.5kJ•mol-1,则△E2=_______ kJ/mol。
(2)分别向等温等容、绝热等容(起始温度相同)的密闭容器中加入0.2mol的NH3和0.1mol的CO2,若达平衡时等温等容容器中CO(NH2)2百分含量为a%,绝热等容容器中CO(NH2)2百分含量为b%,则a_______ b(填“大于”“小于”或“等于”)。
Ⅱ、在一定条件下CO2、H2主要发生以下反应:
①CO2(g) +4H2(g)⇌CH4(g)+ 2H2O(g) ΔH1=-164. 0kJ ·mol-1
② ΔH1=+41.4 kJ ·mol-1
向恒压密闭容器中充入物质的量之比为1:4的 CO2和 H2,发生上述反应,实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH4的选择性随温度的变化如图所示。(已知:CH4的选择性=)
(3)其中表示平衡时CH4的选择性的曲线是_______ (填“①”或“②”);温度高于300℃时,曲线②随温度升高而升高的原因是_______ 。A点时H2的转化率为_______ (保留小数点后一位)
(4)若在一定温度下,投料比例相同(充入物质的量之比为1:4的 CO2和 H2),通入恒容密闭容器中,发生上述反应达到平衡,测得反应前容器内压强为,平衡时压强为,甲烷压强为。则甲烷的选择性为_______ (用、、中相关字母表示,下同),反应②的压强平衡常数的值为_______ 。
I、CO2合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(g) +H2O(g) △H=-87.0kJ•mol-1,如图是上述反应合成尿素的机理及能量变化(单位:kJ/mol),TS表示过渡态。
(1)若△E1=66.5kJ•mol-1,则△E2=
(2)分别向等温等容、绝热等容(起始温度相同)的密闭容器中加入0.2mol的NH3和0.1mol的CO2,若达平衡时等温等容容器中CO(NH2)2百分含量为a%,绝热等容容器中CO(NH2)2百分含量为b%,则a
Ⅱ、在一定条件下CO2、H2主要发生以下反应:
①CO2(g) +4H2(g)⇌CH4(g)+ 2H2O(g) ΔH1=-164. 0kJ ·mol-1
② ΔH1=+41.4 kJ ·mol-1
向恒压密闭容器中充入物质的量之比为1:4的 CO2和 H2,发生上述反应,实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH4的选择性随温度的变化如图所示。(已知:CH4的选择性=)
(3)其中表示平衡时CH4的选择性的曲线是
(4)若在一定温度下,投料比例相同(充入物质的量之比为1:4的 CO2和 H2),通入恒容密闭容器中,发生上述反应达到平衡,测得反应前容器内压强为,平衡时压强为,甲烷压强为。则甲烷的选择性为
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