反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
请回答下列问题:
(1)在某催化剂作用下,反应ⅰ的反应历程如图所示(图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量,*表示吸附在催化剂上)
①反应ⅰ的反应热为
②反应ⅰ在
③结合反应历程,写出反应ⅰ中生成甲醇的决速步骤的反应方程式:
(2)反应ⅰ的Arrhenius经验公式(为活化能,k为速率常数,R和C均为常数,T为温度),实验数据如图中曲线M所示。当改变外界条件时,实验数据如图中曲线N所示,则实验可能改变的外界条件是
(3)将一定量的和充入密闭容器中并加入合适的催化剂,只发生反应ⅱ和ⅲ。相同温度下,在不同压强下测得的平衡转化率、的选择性[%]和CO的选择性[%]随压强的变化曲线如图所示:
图中表示的平衡转化率的曲线是
(4)有研究认为,在某催化剂作用下反应ⅱ先后通过反应ⅲ、ⅰ来实现。保持温度T不变,向一恒容密闭容器中充入和,在该催化剂作用下发生反应,经达到平衡,测得的物质的量为,起始及达平衡时容器的总压强分别为、,则从开始到平衡用分压表示的平均反应速率为
(5)光催化制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原的机理如图所示,光照时,低能导带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性),电子跃迁至高能导带。在铜基助催化剂上发生的电极反应式为
相似题推荐
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
(一)天然气与氮气为原料,以固态质子交换膜为电解质,在低温常压下通过电解原理制备氨气如图所示:
写出在阴极表面发生的电极反应式:
(二)天然气为原料合成氨技术简易流程如下:
一段转化主要发生的反应如下:
①CH4(g) +H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH1 = 206 kJ·molˉ1
②CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ΔH2 = -41 kJ·molˉ1
二段转化主要发生的反应如下:
③2CH4(g)+ O2(g) 2CO(g)+4H2(g) ΔH3 = -71.2 kJ·molˉ1
④2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) ΔH4 = -282 kJ·molˉ1
(1)已知CO中不含C=O,H-H的键能为436 kJ·molˉ1,H-O的键能为463 kJ·molˉ1,C-H的键能为414 kJ·molˉ1,试计算C=O的键能
(2)实验室模拟一段转化过程,在800oC下,向体积为1L的恒容密闭反应器中,充入1mol的CH4与1mol的H2O,达到平衡时CH4的转化率为40%,n(H2)为1.4mol,请计算反应②的平衡常数
(3)下列说法正确的是
A.合成氨过程实际选择的温度约为700℃,温度过高或过低都会降低氨气平衡产率
B.上述工业流程中压缩既能提高反应速率又能提高合成氨的产率
C.二段转化释放的热量可为一段转化提供热源,实现能量充分利用
D.二段转化过程中,需严格控制空气的进气量,否则会破坏合成气中的氢氮比
(4)已知催化合成氨中催化剂的活性与催化剂的负载量、催化剂的比表面积和催化反应温度等因素有关,如图所示:
①实验表明相同温度下,负载量5%催化剂活性最好,分析负载量9%与负载量1%时,催化剂活性均下降的可能原因是
②在上图中用虚线作出负载量为3%的催化剂活性变化曲线
(1)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。
已知:用CO(g)还原NO2(g)的能量转化关系如图所示。
若用标准状况下 22.4LCO,还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中,转移电子的物质的量为
(2)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO (g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2
若1molCH4还原NO2至N2和液态水,整个过程中放出的热量为867kJ,则△H2=
(1)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。
已知:CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g) △H=-a kJ·mol-1(a>0)
2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-b kJ·mol-1(b>0)
若用CO还原NO2至N2,当消耗标准状况下3.36L CO时,放出的热量为
(2)在373K时,向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40 mol NO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g) △H=-57.0 kJ·mol-1。测得NO2的体积分数[(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
φ(NO2) | 1.0 | 0.75 | 0.52 | 0.40 | 0.40 |
①0~20 min内,v(N2O4)=
②上述反应中,v(NO2)=k1·c2(NO2),v(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、k2为速率常数,则373K时,k1、k2的数学关系式为
(3)连二次硝酸(H2N2O2)是一种二元弱酸。25℃时,向100 mL 0.1 mol·L-1H2N2O2溶液中加入V mL 0.1mol·L-1 NaOH溶液。(已知25℃时,连二次硝酸的Ka1=10-7,Ka2=10-12)
①若V=100,则所得溶液中c(H2N2O2)
②若V=200,则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为
(1)已知:① ;
② 。
若的逆反应活化能为,则其正反应活化能为
(2)氢气选择性催化还原NO是一种比还原NO更为理想的方法,备受研究者关注。以Pt-HY为催化剂,氢气选择性催化还原NO在催化剂表面的反应机理如图:
①Pt原子表面上发生的反应除、外还有
②已知在HY载体表面发生反应的NO、的物质的量之比为1:1,补充并配平下列离子方程式:_______。
(3)在密闭容器中充入4mol NO和5mol ,发生反应: 。平衡时NO的体积分数随温度、压强的变化关系如图。
①下列物理量中,图中d点大于b点的是
A.正反应速率 B.逆反应速率 C.(g)的浓度 D.对应温度的平衡常数
②c点NO的平衡转化率为
③若在M点对反应容器升温的同时扩大容器体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中a、b、c、d中的点。
(4)T℃时,向容积为2L的恒容容器中充入0.4mol NO、0.8mol ,发生反应:,体系的总压强p随时间t的变化如下表所示:
t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
p/kPa | 240 | 226 | 216 | 210 | 210 |
②该温度下反应的平衡常数
【推荐3】“碳一化学”是指以碳单质或分子中含一个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH等)为原料合成工业产品的化学工艺,对开发新能源和控制环境污染有重要意义。回答下列问题:
(1)我国用铜基催化剂,由CO2加氢制甲醇已工业化,部分反应历程如图所示(带*微粒为催化剂表面的吸附物种,氢原子没有全部标出),由CO2*→CH2O*+OH*过程的焓变△H=△H1+△H2+
(2)催化重整技术制合成气是研究热点之一,具有广阔的市场前景、经济效应和社会意义,发生的主要反应如下:
主反应:
副反应:
一定温度下,向某2L恒容密闭容器中充入2molCO2和1molCH4,使起始压强为,30s后上述主、副反应达到平衡,此时测得CO的物质的量为1.7mol,H2O的物质的量为0.1mol。
①平衡时的总压强为
②在0~30s内,用CO2表示的平均反应速率
③该温度下,副反应的压强平衡常数
(3)一定条件下,水气变换反应:的中间产物是HCOOH。温度为T0℃时,在密封石英管内充满0.1mol·L-1HCOOH水溶液,HCOOH(aq)的分解反应如下(分解产物均完全溶于水):
i. (快反应);
ⅱ. (慢反应)。
研究发现,H+仅对反应i有催化加速作用,反应i速率远大于反应ⅱ,故近似认为反应i建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离,其浓度视为常数。
①部分物质浓度与反应时间的变化关系如图所示,试推测CO的浓度随反应时间的变化趋势是
A.增大 B.减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
②t1min后,c(HCOOH)/c(CO)的值
(1)通过生物柴油副产物甘油制取H2正成为绿色能源的一个重要研究方向。生物甘油水蒸气重整制氢的主要反应如下(K1、K2分别为反应I、Ⅱ的化学平衡常数):
I.C3H8O3(g)⇌3CO(g)+4H2(g) ΔH1=+251kJ·mol-1 K1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1 K2
重整总反应C3H8O3(g)+3H2O(g)⇌3CO2(g)+7H2(g)的ΔH3=
(2)大量研究表明Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇均可用于催化DRM反应(CH4+CO2⇌2CO+2H2),在催化剂表面涉及多个基元反应,其中甲烷逐步脱氢过程的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注,TS1、TS2、TS3、TS4分别表示过渡态1、过渡态2、过渡态3、过渡态4)。
①Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程的速率分别为v1、v2、v3,则脱氢过程的速率由小到大的关系为
②甲烷逐步脱氢过程中,决定速率快慢的反应步骤是:
(3)甲烷干法重整制H2的过程为反应a:CH4+CO2⇌2CO+2H2,同时发生副反应b:CO2+H2⇌CO+H2O,T℃时,在恒压容器中,通入2molCH4和2molCO2发生上述反应,总压强为P0,平衡时甲烷的转化率为40%,H2O的分压为P,则反应a的压强平衡常数Kp=
(4)甲烷裂解制氢的反应为CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH=+75kJ·mol-1,Ni可作该反应的催化剂,CH4在催化剂孔道表面反应时,若孔道堵塞会导致催化剂失活。其他条件相同时,随时间增加,温度对Ni催化剂催化效果的影响如图乙所示。考虑综合因素,使用催化剂的最佳温度为
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
(1)根据盖斯定律,反应
(2)基态碘原子价层电子的轨道表示式为
(3)①反应条件会影响碘的萃取率。其他条件不变时,不同温度下达平衡时碘萃取率
[]曲线如图所示:萃取温度从300 K升高至320 K,碘萃取率缓慢下降。结合平衡移动原理,分析其原因
②下列说法不正确的是
A.增大溶液的pH,碘萃取率降低 B.增大萃取剂用量,碘萃取率升高
C.萃取体系平衡后加水稀释,变小 D.增大的浓度,反应(ⅰ)的速率增大
(4)未加萃取剂时,固定总碘浓度为,平衡时溶液中的、、分布系数与溶液中初始关系如图所示。[总碘浓度各组分折合为后的浓度之和,,如]①设平衡时、、分别为、、,则、、之间的关系式为
②计算反应的平衡常数
(5)测定卤水中的方法:取卤水于锥形瓶中,加适量氧化剂恰好将全部氧化为;加溶液酸化后,再加入适量溶液,密闭静置后,用标准溶液滴定至溶液呈微黄色,加入淀粉指示剂,继续滴定至终点;平行测定3次,平均消耗,则卤水中
主反应Ⅰ.
副反应Ⅱ.
副反应Ⅲ.
回答下列问题:
(1)上述反应Ⅰ的Arrhenius经验公式实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。反应的活化能Ea=
(2)在恒容密闭容器中,起始压强相同,反应温度、投料比[]对平衡转化率的影响如图所示。则a
(3)在恒温恒容容器中,分别充入1mol 和4mol ,体系初始压强为200kPa,10min达到平衡时生成1.2mol 和0.2mol CO,此时测得体系压强为160kPa,则10分钟内的平均反应速率
(1)已知该反应的 ΔH=-620.9 kJ·mol-1,逆反应活化能为a kJ·mol-1,则其正反应活化能为
(2)在一定温度下,向恒容容器中通入等物质的量的NO和CO气体,测得容器中压强随时间的变化关系如下表所示:
t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
p/kPa | 400 | 370 | 346 | 330 | 320 | 320 |
①反应的平衡常数Kp=
②实验测得该反应的速率v正=k正·p2( CO )·p2( NO),v逆=k逆·p(N2)·p2(CO2),k正与k逆仅与温度有关。则平衡时k正
③未达平衡前,单位时间内要提高汽车尾气中CO、NO的转化率和化学反应速率,应选择的最佳措施是
A.降低温度 B.增大压强
C.使用合适的催化剂 D.降低氮气浓度
(3)①在不同催化剂甲、乙作用下,NO的脱氮率在相同时间内随温度的变化如图所示。工业生产中选用甲,理由是
②在催化剂甲作用下,反应经历三个基元反应阶段,反应历程如图所示(TS表示过渡态)。
该化学反应的速率主要由反应
(4)若将该反应设计成如图所示的原电池,既能产生电能,又能消除环境污染。a极对应的电极反应式为
实验编号 | 实验操作 | 实验现象 |
① | 充分振荡,加入2mL蒸馏水 | 铜粉有剩余,溶液黄色褪去,变成蓝色,加入蒸馏水后无白色沉淀 |
② | 充分振荡,加入2mL蒸馏水 | 铜粉有剩余,溶液黄色褪去,加入蒸馏水后生成白色沉淀 |
(2)查阅资料可知,为白色粉末,难溶于水,溶于浓盐酸可生成黄色氯亚铜酸溶液。该实验小组对实验中得到的白色沉淀进行了如下探究,并提出猜想。
①甲同学认为白色沉淀的生成与铜粉的量有关。在实验②的基础上,该同学设计了如下方案:
②乙同学认为白色沉淀的生成与有关,可在实验①的基础上设计实验方案验证此猜想,若猜想正确,则实验方案及现象为
③丙同学认为白色沉淀为,请设计实验验证该同学的猜想正确:
(3)该小组同学为进一步验证猜想的合理性,设计了如图所示的电化学装置进行实验。
①若烧杯A中生成白色固体,则酸a为
②若酸a为浓盐酸,则烧杯A中未见白色固体生成,铜电极的电极反应式为
(1)已知下列热化学方程式:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
则反应
(2)向恒压密闭容器中通入、,分别在和下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ.体系平衡时,CO和的选择性与温度变化关系如图所示、
定义:×100%
①下列叙述能判断反应体系达到平衡的是
A.的消耗速率和的消耗速率相等
B.混合气体的密度不再发生变化
C.容器内压强不再发生变化
②图中表示时随温度变化关系的曲线是
③550℃、条件下,上述容器通入气体的初始体积为,则平衡时容器体积为
(3)一种从高炉气回收制储氢物质的综合利用示意图如图所示:
已知:T温度下,,
①T温度下,当吸收池中溶液的时,此时该溶液中
②铂电极上电催化还原为,该电极反应方程式为
铂电极上的副反应除析氢外,没有其它放电过程。若生成的电解效率%。当电路中转移时,阴极窒溶液的质量增加
定义: