I.利用合成甲醇
在的加氢反应器中,主要反应有:
反应i:
反应ii:
反应iii:
(1)反应ⅲ的焓变
(2)该反应条件下,同时存在副反应ⅳ:。已知:的沸点为,的沸点为。反应进行一段时间后间歇降到室温,可提高甲醇的产率,结合反应iii、iv,解释可能的原因
II.利用和甲醇合成碳酸二甲酯
反应v:
(3)在不同的温度、压强下,一定反应时间内,测定反应ⅴ中甲醇的转化率。甲醇转化率与温度的关系为图a,与压强的关系为图b(曲线未画出)。
①根据图a判断,反应ⅴ的
②在之间,随着温度升高,甲醇转化率增大的原因可能是
③在图b中绘制出甲醇转化率与压强的关系曲线
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【推荐1】煤的洁净技术(包括固硫技术和脱硫技术两类)可有效降低燃煤废气中SO2的含量,已成为我国解决环境问题的主导技术之一。
I.固硫技术:通过加入固硫剂,将硫元素以固体形式留在煤燃烧的残渣中。石灰石是常用的固硫剂,固硫过程中涉及的部分反应如下:
①CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g) ∆H1= +178.30kJ/mol
②CaO(s)+SO2(g)+0.5O2(g)⇌CaSO4(s) ∆H2= -501.92 kJ/mol
③CO(g) + 0.5O2(g)⇌CO2(g) ∆H3
④CaSO4(s) + CO(g)⇌CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ∆H4= +218.92kJ/mol
(1)温度升高,反应①的化学平衡常数
(2)∆H3=
(3)在煤燃烧过程中常鼓入稍过量的空气以提高固硫率(燃烧残渣中硫元素的质量占燃煤中硫元素总质量的百分比),结合反应②、③、④分析其原因:
II.电化学脱硫技术是一种温和的净化技术,其基本原理为利用阳极反应产生的羟基自由基(·OH,氧元素为-1价)将燃煤中的含硫物质氧化除去,其装置示意图如图所示。
(4)将煤打成煤浆加入电解槽的目的是
(5)阳极的电极反应式为
(6)用羟基自由基除去煤中二硫化亚铁(FeS2)的反应的离子方程式为(补全并配平):FeS2+·OH =Fe3++SO+ H2O +_______
(7)利用上述装置对某含FeS2的煤样品进行电解脱硫,测得一定时间内随溶液起始pH的改变脱硫率(溶于水中的硫元素质量占煤样中硫元素总质量的百分比)的变化如图所示。pH大于1.5后脱硫率下降的可能原因有:随着pH的升高,反应物的氧化性或还原性降低;
主反应:
副反应:
回答下列问题:
(1)已知:在、条件下,某些物质的相对能量变化关系如图所示。则上述反应中的
(2)在不同的温度条件下,以水烃比投料,在膜反应器中发生乙苯脱氢反应。膜反应器可以通过多孔膜移去,提高乙苯的平衡转化率,其原理如图所示。已知:移出率。
①若忽略副反应,维持体系总压强恒定,在温度为时,乙苯的平衡转化率为,的移出率为,则在该温度下主反应的平衡常数
②乙苯的平衡转化率增长百分数与的移出率在不同温度条件下的关系如下表:
温度/℃ 增长百分数/% 移出率/% | 700 | 950 | 1000 |
60 | 8.43 | 4.38 | 2.77 |
80 | 16.8 | 6.1 | 3.8 |
90 | 27 | 7.1 | 4.39 |
③下列说法正确的是
A.生成的总物质的量与苯乙烯相等
B.因为被分离至隔离区,故反应器中不发生副反应
C.在恒容的膜反应器中,其他条件不变,增大水烃比,可提高乙苯的转化率
D.膜反应器可降低主反应的活化能,提高主反应的选择性
(3)一种将电氧化法和电还原法联合处理含甲醛的废水的装置如图所示。
①阴极的电极反应为
②当外电路通过电子时,理论上能处理的甲醛的质量为
(1)写出高湿条件下,空气中的SO2转化成硫酸酸雨的化学方程式
(2)土壤中的微生物可将大气中的H2S分两步氧化成,两步反应的能量变化如图甲所示:
1 mol H2S(g)全部氧化成 (aq)的热化学方程式为
(3)科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图乙所示。电路中每通过2mol电子,负极消耗的H2S在标准状况下的体积为
(4)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生反应: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)。600°C时,在一容积为2 L的密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,在反应进行至10 min和20 min时,分别改变了影响反应的一个条件,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图丙所示。
①曲线
②根据图丙判断,10 min时改变的条件可能是
A.加入催化剂
B.分离出SO3
C.降低温度
D.增加O2的物质的量
③该条件下,反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数为
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
已知相关键能数据如下表:
化学键 | ||||
键能/ | 436 | 464.4 | a | 1072 |
(1)
A.高压 B.低压 C.高温 D.低温
(2)向某恒容密闭容器中充入和,起始压强为,若仅发生上述反应,平衡时和的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示[已知:的选择性]。①表示的选择性的是曲线
②反应Ⅱ的平衡常数:
③下列能提高平衡时乙醇转化率的措施有
A.适当减小压强 B.选用高效催化剂 C.增大的投料 D.适当升高温度
④设为相对压力平衡常数,即在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为)除以。时,反应Ⅰ的相对压力平衡常数为
(3)研究发现,在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸,可使电池持续大电流放电,其工作原理如图所示。①硝酸的作用有增强溶液导电性、
②电池工作时正极区溶液的
③外电路通过电子,体系中水增多
Ⅰ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1
Ⅱ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H2
Ⅲ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)△H3
回答下列问题
(1)反应(Ⅰ)的△S
(2)上述反应的平衡常数的自然对数值lnKP(KP为以分压表示的平衡常数)与温度的关系如图甲所示
①反应(Ⅱ)的△H
②480K时,lnKP(Ⅰ)+lnKp(Ⅱ)+lnKp(Ⅲ)=
③某温度下,向某恒容密闭容器中充入0.1 molCO和0.2molH2发生反应(Ⅰ),达到平衡时,CO的转化率为90%,若平衡时总压强5MPa,则KP=
(3)若用CO和CO2混合气体合成甲醇,起始时均控制 =2.60,CO的平衡转化率X(CO)与温度及压强的关系如图乙所示。下列说法正确的是
A p1<p2<p3
B 升高温度,反应速率和X(CO)均减小
C 起始时若p2=7.2MPa,则H2的分压为5.2MPa
D 其他条件不变,增大 ,X(CO)增大
(1)用Fe掺杂六方氮化硼作催化剂将还原为。Fe为催化剂的活性中心,用*Fe表示,反应分为:、两个过程,掺杂时Fe替代六方氮化硼中部分的
(2)已知:①
②
③
则反应的
(3)反应:,起始时,在不同条件下达到平衡,体系中的物质的量分数为,在温度为(a+40)K下的。在下的如图所示。图中对应等压过程的曲线为
(4)在金(Au)表面分解反应为,速率方程为(k为速率常数)。实验数据如表所示。
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
0.100 | 0.080 | 0.060 | 0.040 | 0.020 | 0.000 |
(1)x=
(2)比较达到平衡时,A、B两反应物的转化率:
(3)若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氨气(氨气和A、B、C都不反应)后,下列说法中正确的是_______(填写字母序号)
A.化学平衡向正反应方向移动 |
B.化学平衡向逆反应方向移动 |
C.化学平衡不会发生移动 |
D.正、逆反应的化学反应速率将发生同等程度的改变 |
(5)如果将在相同温度和容器中进行反应。欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等,起始加入的三种物质的物质的量间应该满足的等量关系式:
(1)氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2∶1的和混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡: ,反应过程中氨气质量与时间关系如图所示:
A点正反应速率
(2)温度为T℃,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1mol,发生反应:,反应相同时间,测得各容器中的转化率与容器体积的关系如下图所示。
下列说法正确的是
A.容器内的压强:
B.图中c点所示条件下,
C.向a点平衡体系中充入一定量的,达到平衡时,的转化率比原平衡大
(3)电解法制取,同时可获得氢气:,工作原理如图1所示。已知:若NaOH溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质:只在强碱性条件下稳定。
①电解时,Fe电极发生的电极反应式为
②随初始的变化如图2,则分别分析M、N点均低于最高值的可能的原因:M点
(4)甲醚()是重要的化工原料,制取原理如下:
主反应①:。
副反应②:。
选择合适的催化剂。在不同温度和5MPa压强下,测得甲醚的选择性如下图所示。的选择性=(2×的物质的量/反应的的物质的量)×100%
图中,温度高于265℃后甲醚选择性降低,从平衡的角度分析,其可能的原因是
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别如下:
反应1:
反应2:
反应3:
请回答下列问题:
(1)反应1在
(2)反应2的平衡常数表达式
(3)一定温度下,在容积可变的密闭容器中加入足量和适量的发生反应1,达到平衡时测得气体压强为。
①温度不变,将容器体积扩大至原来的2倍且不再改变,达到新的平衡时,气体压强
②当的质量不变时,
③若达到平衡之后,保持恒温恒容条件下再充入少量,平衡
(4)在一定温度下,总压强恒定为,在密闭容器中加入丙烷和氨气的混合气体以及足量,只发生上述反应2(氨气不参与反应),测得丙烷的平衡转化率与投料比的关系如图所示。随着投料比增大,的平衡转化率减小的原因是
(1)输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀属于
(2)石化工业,常采用碳酸钠溶液作为脱硫吸收剂。
①已知:,;。请写出与足量碳酸钠溶液反应的离子方程式:
②工业生产中常采用从吸收塔顶淋入吸收液、塔底通入待处理油气的逆流喷淋吸收法,这样做的好处是
(3)与重整,不但可以消除污染,还可以制氢。主要反应如下:
①该反应在给定条件下是否能自发进行?
在研究反应发生的适宜条件时,发现:过多的会导致催化剂失活;助剂有稳定催化剂的作用。同时,得出一组图像,请根据图中信息回答问题:
②图(a)为随温度升高,氢气平衡收率图,由图像可知该反应正向
③图(b)为,催化剂条件下投入等量,投料比[]分别为1∶1,1∶3、12∶1达平衡时转化率、平均反应速率图。请判断投料比对应图中
④未添加助剂时,无积碳,随着添加量的变化,积碳量变化如图(c)所示,由此可推知,助剂可能催化了原料气发生的
(4)油气脱硫也可以采用电解法,原理如图所示:
请写出甲电极所在区域发生的总电极反应式:
(1)工业上以煤和水为原料通过一系列转化可获得清洁能源氢气。
已知:①
②
③
则碳与水蒸气反应的
(2)工业上也可以仅利用上述反应得到的和进一步合成甲醇:
①在某1L恒温恒容密闭容器中充入和发生反应,测得和浓度随时间变化如下图1所示。则平衡时的转化率为
②该反应在催化剂表面进行,主反应历程如图2所示(催化剂表面吸附的物种用·标注),下列说法不正确的是
a.该反应的原子利用率为100%
B.催化剂可以降低反应活化能
C.反应②中,断裂和形成的共价键至少有2种
D.使用催化剂可以提高反应的转化率
(3)将合成的甲醇进行水蒸气重整是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。该制氢(SRM)系统简单,产物中含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜),反应如下:
反应I(主):
反应II(副):
温度高于300℃会同时发生反应Ⅲ:
①反应I能够自发进行的条件是
②升温有利于提高转化率,但也存在一个明显的缺点是
③写出一条能提高转化率而降低CO生成率的措施
(1)丙烷经催化脱氢可制丙烯: ,该反应自发进行的条件是
a.升高温度 b.增大压强 c.加入催化剂 d.恒容条件增加的量
(2)已知丙烷和丙烯的燃烧热分别为和,则丙烷氧化脱氢反应:
(3)温度一定时,假定体系内只有反应发生,反应过程中压强恒定为(即的初始压强),平衡转化率为,该反应的平衡常数为
(4)在上述体系中压强恒定为和下,丙烷平衡转化率与温度的关系如下左图所示。根据图中数据可得
(5)在催化剂条件下,向恒温恒容的平衡体系中通入不同量的。
已知:
经相同时间,体系中、CO和浓度随初始通入量的关系如上右图。
由图可知,其中曲线b代表的产物是