合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。
(1)图中条件选定的主要原因是_______ (填字母编号)。
A.温度、压强对化学平衡的影响
B.催化剂铁触媒在该温度时活性大
C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
(2)工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为1∶2.8进行投料,合成塔压强p恒定。若起始时氮气通入量为x mol,一段时间后测得氮气的平衡转化率为80%,用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数的___________ (用p表示,气体分压=总压×物质的量分数)。
(3)合成氨反应通常控制在20~50MPa的压强和500℃左右的温度,若进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3,经科学测定,在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示:
而实际流程从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%,这表明_______ 。
A.表中所测数据有明显误差 B.生产条件控制不当
C.氨的分解速率大于预测值 D.合成塔中的反应并未达到平衡
该流程控制含氨约为15%的原因是_______ 。
(4)据统计,每年全世界在合成氨工业中向外排放高达40亿吨,为循环使用减少浪费,常见的方法是利用合成氨的产品和副产品合成尿素:
① kJ/mol
② kJ/mol
副反应:
已知活化能大小:,某科研小组模拟工业合成尿素生产,发现反应温度在140℃时生成尿素的反应速率反而比80℃小,可能原因是_______ 。
(5)工业合成尿素中,通常氨气、二氧化碳投料比大于2,请分析可能原因___________。
(1)图中条件选定的主要原因是
A.温度、压强对化学平衡的影响
B.催化剂铁触媒在该温度时活性大
C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
(2)工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为1∶2.8进行投料,合成塔压强p恒定。若起始时氮气通入量为x mol,一段时间后测得氮气的平衡转化率为80%,用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数的
(3)合成氨反应通常控制在20~50MPa的压强和500℃左右的温度,若进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3,经科学测定,在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示:
压强 | 20MPa | 60MPa |
500℃ | 19.1 | 42.2 |
A.表中所测数据有明显误差 B.生产条件控制不当
C.氨的分解速率大于预测值 D.合成塔中的反应并未达到平衡
该流程控制含氨约为15%的原因是
(4)据统计,每年全世界在合成氨工业中向外排放高达40亿吨,为循环使用减少浪费,常见的方法是利用合成氨的产品和副产品合成尿素:
① kJ/mol
② kJ/mol
副反应:
已知活化能大小:,某科研小组模拟工业合成尿素生产,发现反应温度在140℃时生成尿素的反应速率反而比80℃小,可能原因是
(5)工业合成尿素中,通常氨气、二氧化碳投料比大于2,请分析可能原因___________。
A.氨易获得,成本较低 |
B.氨过剩可提高二氧化碳的转化率,加快合成速率 |
C.氨气可与体系内水结合,减少氨基甲酸铵水解,抑制副反应发生 |
D.氨结合水,促进(4)中反应②正向移动 |
更新时间:2023-12-14 20:53:43
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵()分解反应平衡常数的测定。
将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变,固体试剂体积忽略不计),在恒温条件下使其达到分解平衡:
实验测得不同温度下的平衡数据如表所示:
(1)下列可以判断该分解反应已经达到平衡的是_______ (填标号)。
A. B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨的体积分数不变
(2)根据表中数据,列式计算25.0℃时氨基甲酸铵分解反应的平衡常数_________________________ 。
(3)取一定量的氨基甲酸铵固体放入一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器容积,氨基甲酸铵固体的质量_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)氨基甲酸铵分解反应的焓变________ (填“>”“=”或“<”,后同)0,熵变_______ 0。
将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变,固体试剂体积忽略不计),在恒温条件下使其达到分解平衡:
实验测得不同温度下的平衡数据如表所示:
温度/℃ | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
平衡总压强/ | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
平衡气体总浓度/() |
(1)下列可以判断该分解反应已经达到平衡的是
A. B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨的体积分数不变
(2)根据表中数据,列式计算25.0℃时氨基甲酸铵分解反应的平衡常数
(3)取一定量的氨基甲酸铵固体放入一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器容积,氨基甲酸铵固体的质量
(4)氨基甲酸铵分解反应的焓变
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】钼(Mo)是一种难熔稀有金属,我国的钼储量居世界第二、钼及其合金在冶金、农业、电器、化工、环保等方面有着广泛的应用。
(1)已知:
①MoS2(s)= Mo(s) + S2(g) △H1
②S2(g) + 2O2(g)= 2SO2(g) △H2
③2MoS2 (S) + 7O2(g)=2MoO3(s) + 4SO2(g) △H3
则2Mo(s)+3O2(g) = 2MoO3(s)的△H =___________ (用含△H1、 △H2、△H3的代数式表示)。
(2)钼可用作NH3消除NO污染的催化剂,4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g)+ 6H2O (1) △H<0。
①一定条件下该反应速率v正= k 正·c4(NH3)·c6(NO),v逆=k 逆·cm(N2)·cn (H2O),该反应的平衡常数K=,则m=___________ ,n=___________ 。
②一定温度下,在体积为1L的恒容密闭容器中加入4molNH3和6molNO发生上述反应,若在相同时间内测得NH3的转化率随温度的变化曲线如图,400°C~900°C之间NH3的转化率下降由缓到急的可能原因是___________ 。
(3)密闭容器中用Na2CO3(s)作固硫剂,同时用一定量的氢气还原辉钼矿(MoS2)的原理是: MoS2(s)+ 4H2(g) + 2Na2CO3(s)=Mo(s)+2CO(g) + 4H2O(g) + 2Na2S(s) △H
实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示:
①由图可知,该反应的△H___________ 0(填“>”或“<”); P2___________ 0.1MPa(填“>”或“<”)。
②如果上述反应在体积不变的密闭容器中达到平衡,下列说法错误的是___________ (选填编号)
A. v 正(H2) = v 逆(H2O)
B.再加入MoS2,则H2的转化率增大
C.容器内气体的密度不变时,一定达到平衡状态。
D.容器内压强不变时,一定达到平衡状态
③由图可知M点时氢气的平衡转化率为___________ ( 计算结果保留三位有效数字)。
④平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压= 气体总压×物质的量分数。图中M点的平衡常数Kp=___________ (MPa)2。
(1)已知:
①MoS2(s)= Mo(s) + S2(g) △H1
②S2(g) + 2O2(g)= 2SO2(g) △H2
③2MoS2 (S) + 7O2(g)=2MoO3(s) + 4SO2(g) △H3
则2Mo(s)+3O2(g) = 2MoO3(s)的△H =
(2)钼可用作NH3消除NO污染的催化剂,4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g)+ 6H2O (1) △H<0。
①一定条件下该反应速率v正= k 正·c4(NH3)·c6(NO),v逆=k 逆·cm(N2)·cn (H2O),该反应的平衡常数K=,则m=
②一定温度下,在体积为1L的恒容密闭容器中加入4molNH3和6molNO发生上述反应,若在相同时间内测得NH3的转化率随温度的变化曲线如图,400°C~900°C之间NH3的转化率下降由缓到急的可能原因是
(3)密闭容器中用Na2CO3(s)作固硫剂,同时用一定量的氢气还原辉钼矿(MoS2)的原理是: MoS2(s)+ 4H2(g) + 2Na2CO3(s)=Mo(s)+2CO(g) + 4H2O(g) + 2Na2S(s) △H
实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示:
①由图可知,该反应的△H
②如果上述反应在体积不变的密闭容器中达到平衡,下列说法错误的是
A. v 正(H2) = v 逆(H2O)
B.再加入MoS2,则H2的转化率增大
C.容器内气体的密度不变时,一定达到平衡状态。
D.容器内压强不变时,一定达到平衡状态
③由图可知M点时氢气的平衡转化率为
④平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压= 气体总压×物质的量分数。图中M点的平衡常数Kp=
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解答题-原理综合题
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【推荐3】氨气是重要的化工原料,在国民经济中占重要地位。工业合成氨的反应为 。
(1)图甲表示合成氨反应在某段时间中反应速率与时间的曲线图,、、时刻分别改变某一外界条件,则在下列达到化学平衡的时间段中,的体积分数最小的一段时间是___________ (填字母)。时刻改变的条件是___________ 。
A. B. C. D.
(2)在773 K时,分别将和充入一个固定容积为1 L的密闭容器中,随着反应的进行,气体混合物中、与反应时间t的关系如表所示:
①该温度下,此反应的平衡常数___________ 。
②该温度下,若向同容积的另一容器中投入和,则达到平衡时的转化率将___________ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
③该温度下,若向同容积的另一容器中投入的、、的浓度分别为、、,则此时___________ (填“>”、“<”或“=”)。
④由表中的实验数据计算得到“浓度—时间”的关系可用图乙中的曲线表示,表示的曲线是___________ 。在此温度下,若起始充入和,则反应刚达到平衡时,表示的曲线上相应的点为___________ 。
(1)图甲表示合成氨反应在某段时间中反应速率与时间的曲线图,、、时刻分别改变某一外界条件,则在下列达到化学平衡的时间段中,的体积分数最小的一段时间是
A. B. C. D.
(2)在773 K时,分别将和充入一个固定容积为1 L的密闭容器中,随着反应的进行,气体混合物中、与反应时间t的关系如表所示:
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
6.00 | 4.50 | 3.60 | 3.30 | 3.03 | 3.00 | 3.00 | |
0 | 1.00 | 1.60 | 1.80 | 1.98 | 2.00 | 2.00 |
②该温度下,若向同容积的另一容器中投入和,则达到平衡时的转化率将
③该温度下,若向同容积的另一容器中投入的、、的浓度分别为、、,则此时
④由表中的实验数据计算得到“浓度—时间”的关系可用图乙中的曲线表示,表示的曲线是
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【推荐1】三氧化二镍(Ni2O3)是重要的电子元件和蓄电池材料,工业上利用含镍废料(主要含Ni、Al、Fe的氧化物,SiO2、C等)制备Ni2O3的工艺流程如下所示:
已知:①在该实验条件下NaClO3、Fe3+不能氧化Ni2+。
②常温下,溶液中金属离子形成氢氧化物沉淀的如下表所示:
③萃取的原理为。Ni2+(水相) + 2HR(有机相) ⇌NiR2(有机相)+ 2H+(水相) 回答下列问题:
(1)“预处理时,可以用___________ (填化学式)溶液除去废料表面的油脂油污。
(2)“浸出时,提高浸出效率可采取的措施有___________ (任写一种)。滤渣1的主要成分是___________ 。
(3)“氧化时,加入NaClO3发生反应的离子方程式为___________ ,目的是___________ 。
(4)若常温下,“调pH时,溶液中Ni2+浓度为0.1mol/L,为使Al3+等杂质离子沉淀完全(),经过计算,需控制溶液的pH范围是___________ 。
(5)“萃取时,操作若在实验室进行,需要用到的主要玻璃仪器有___________ 、烧杯。请利用化学平衡原理解释该流程中用H2SO4反萃取的原理___________ 。
已知:①在该实验条件下NaClO3、Fe3+不能氧化Ni2+。
②常温下,溶液中金属离子形成氢氧化物沉淀的如下表所示:
离子pH | Ni2+ | Al3+ | Fe3+ | Fe2+ |
开始沉淀pH | 7.2 | 3.7 | 2.2 | 7.5 |
完全沉淀pH | 8.7 | 4.7 | 3.2 | 9.0 |
(1)“预处理时,可以用
(2)“浸出时,提高浸出效率可采取的措施有
(3)“氧化时,加入NaClO3发生反应的离子方程式为
(4)若常温下,“调pH时,溶液中Ni2+浓度为0.1mol/L,为使Al3+等杂质离子沉淀完全(),经过计算,需控制溶液的pH范围是
(5)“萃取时,操作若在实验室进行,需要用到的主要玻璃仪器有
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解答题-有机推断题
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【推荐2】药物Labetalol适用于治疗轻度至重度高血压和心绞痛,化合物G是合成它的前体,其合成路线如图:
已知:苯胺()与甲基吡啶()互为同分异构体,吡啶()是类似于苯的芳香化合物。回答下列问题:
(1)A的化学名称为_______ 。
(2)在A→B的转化中,加入过量CH3OH的作用除作溶剂外还有_______ 。
(3)B中所含官能团的名称为_______ 。
(4)C→D的反应方程式为_______ 。
(5)由B生成C的反应类型为_______ 。
(6)F的结构简式为_______ 。
(7)C有多种同分异构体,其中满足以下条件的结构简式为______ 、______ 。
①含有六元芳香环
②能与NaHCO3溶液反应
③核磁共振氢谱的峰面积之比为2∶2∶2∶1
已知:苯胺()与甲基吡啶()互为同分异构体,吡啶()是类似于苯的芳香化合物。回答下列问题:
(1)A的化学名称为
(2)在A→B的转化中,加入过量CH3OH的作用除作溶剂外还有
(3)B中所含官能团的名称为
(4)C→D的反应方程式为
(5)由B生成C的反应类型为
(6)F的结构简式为
(7)C有多种同分异构体,其中满足以下条件的结构简式为
①含有六元芳香环
②能与NaHCO3溶液反应
③核磁共振氢谱的峰面积之比为2∶2∶2∶1
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解答题-工业流程题
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【推荐3】铁酸钡()是一种压电材料。以重晶石(,杂质主要有、等)为原料,采用下列路线可制备粉状。已知:BaS可溶于水。CaS微溶于水,可溶于酸;草酸在水溶液中高于85℃易分解。
回答下列问题:
(1)“焙烧”步骤中碳粉将还原为BaS的化学方程式为___________ 。
(2)①用水“浸取”时主要发生反应的离子方程式为___________ 。
②流程中先用水浸取,再用盐酸酸化,相比于焙烧后的产物直接用盐酸浸取主要的优势在于___________ 。
(3)“浓缩结晶”所得中常含有少量杂质金属离子,因此在制备高纯时需要先将纯化。纯化的步骤为:将酸浸液加热至95℃浓缩,冷却结晶后得到溶于水中,加入双氧水,然后加入氨水调节pH,过滤除去沉淀。滤液经加热浓缩,冷却结晶,即得到高纯度。
①加入双氧水的作用为___________ 。
②为何不在浓缩结晶之前加入双氧水和氨水除去杂质金属离子?___________ 。
(4)“沉淀”步骤生成难溶的
已知:在水中剧烈水解,在“沉淀”步骤的反应体系中,根据pH不同,发生以下过程:
;
;
实验表明,“沉淀”反应的最佳pH条件为2.5附近。从平衡移动角度分析pH太高或太低对生成沉淀不利的原因:___________ 。
(5)在氮气气氛中“热分解”生成粉状钛酸钡,对应的化学反应方程式为___________ 。
回答下列问题:
(1)“焙烧”步骤中碳粉将还原为BaS的化学方程式为
(2)①用水“浸取”时主要发生反应的离子方程式为
②流程中先用水浸取,再用盐酸酸化,相比于焙烧后的产物直接用盐酸浸取主要的优势在于
(3)“浓缩结晶”所得中常含有少量杂质金属离子,因此在制备高纯时需要先将纯化。纯化的步骤为:将酸浸液加热至95℃浓缩,冷却结晶后得到溶于水中,加入双氧水,然后加入氨水调节pH,过滤除去沉淀。滤液经加热浓缩,冷却结晶,即得到高纯度。
①加入双氧水的作用为
②为何不在浓缩结晶之前加入双氧水和氨水除去杂质金属离子?
(4)“沉淀”步骤生成难溶的
已知:在水中剧烈水解,在“沉淀”步骤的反应体系中,根据pH不同,发生以下过程:
;
;
实验表明,“沉淀”反应的最佳pH条件为2.5附近。从平衡移动角度分析pH太高或太低对生成沉淀不利的原因:
(5)在氮气气氛中“热分解”生成粉状钛酸钡,对应的化学反应方程式为
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【推荐1】以“水煤气”为原料合成氨,需在变换塔中将CO变换成,变换塔中主要发生的反应为:
主反应:
副反应:
(1)关于合成氨工艺的下列理解,正确的有_______。
(2)相对压力平衡常数的表达式就是在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体B的相对分压等于其分压p(B)(单位为kPa)除以标准压强,其分压p(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。
变换塔中恒容条件下充入1.0molCO、、、,T℃下,反应达到平衡后,测得0.7mol和。则T℃时,主反应的相对压力平衡常数_______ 。
(3)变换塔中主反应正逆反应速率可以表示为:,,和都是温度的函数。在图中画出、随温变化的趋势。_______
(4)以煤为原料生产水煤气,反应过程如下:
为维持炉温,送风发热和制气交替进行,但实际送风发热产生的热量远远多于制气所需热量,其原因是_______ 。
(5)研究发现在以为主的催化剂上也可还原NO(需参与反应),可能发生的反应过程如下,用化学方程式补充该催化反应历程(反应机理):(a),(b)_______ ,(c)。
主反应:
副反应:
(1)关于合成氨工艺的下列理解,正确的有_______。
A.在合成氨时,控制温度远高于室温,是为了保证尽可能高平衡转化率和反应速率 |
B.在一定压强下,随着温度的升高,变换塔中CO与的物质的量之比增大 |
C.为提高原料中转化率,应向反应器中加入适当过量的空气 |
D.体系温度升高,可能导致催化剂失活,用热交换器将原料气可预热并使反应体系冷却 |
变换塔中恒容条件下充入1.0molCO、、、,T℃下,反应达到平衡后,测得0.7mol和。则T℃时,主反应的相对压力平衡常数
(3)变换塔中主反应正逆反应速率可以表示为:,,和都是温度的函数。在图中画出、随温变化的趋势。
(4)以煤为原料生产水煤气,反应过程如下:
反应过程 | 化学方程式 | 焓变 |
送风(空气)发热 | ||
通水(蒸气)制气 | 131 | |
副反应 | 172 |
为维持炉温,送风发热和制气交替进行,但实际送风发热产生的热量远远多于制气所需热量,其原因是
(5)研究发现在以为主的催化剂上也可还原NO(需参与反应),可能发生的反应过程如下,用化学方程式补充该催化反应历程(反应机理):(a),(b)
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】氮及其化合物在生活及工业生产中有着重要应用。请回答以下问题:
(1)下图是N2(g)、H2(g)与NH3(g)之间转化的能量关系图,则:
①N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为__________________________ 。
②过程(I)和过程(Ⅱ)的反应热__________ (填“相同”或“不同”),原因是_______________ 。
③一定温度下,在容积为1L的密闭容器中充入1 mol N2(g)、3molH2(g),达到平衡时,混合气体的总量为2.8 mol,则该条件下反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为__________ ,H2的平衡转化率为__________________________ 。
(2)用NH3可以消除氮氧化物的污染,已知:
反应I:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H1= a kJ/mol
反应Ⅱ:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H2= b kJ/mol
反应Ⅲ:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H3= c kJ/mol
则:反应Ⅱ中的b=______ kJ/mol(用含a、c的代数式表示),反应Ⅲ中的△S________ 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)在恒容的密闭容器中,充入一定量的NH3和NO进行上述反应Ⅲ,测得不同温度下反应体系中NH3的转化率(α)与压强p的关系如图:
①分析得P1_________ P2 (填“>”“<”或“=”)。
②下列叙述中,不能判断反应Ⅲ已经达到平衡状态的标志是__________ (填序号)。
a. N2的浓度不再改变 b.断裂6molN-H键的同时,有6molH-O键形成
C.容器中压强不再变化 d.混合气体的密度保持不变
(1)下图是N2(g)、H2(g)与NH3(g)之间转化的能量关系图,则:
①N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为
②过程(I)和过程(Ⅱ)的反应热
③一定温度下,在容积为1L的密闭容器中充入1 mol N2(g)、3molH2(g),达到平衡时,混合气体的总量为2.8 mol,则该条件下反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为
(2)用NH3可以消除氮氧化物的污染,已知:
反应I:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H1= a kJ/mol
反应Ⅱ:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H2= b kJ/mol
反应Ⅲ:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H3= c kJ/mol
则:反应Ⅱ中的b=
(3)在恒容的密闭容器中,充入一定量的NH3和NO进行上述反应Ⅲ,测得不同温度下反应体系中NH3的转化率(α)与压强p的关系如图:
①分析得P1
②下列叙述中,不能判断反应Ⅲ已经达到平衡状态的标志是
a. N2的浓度不再改变 b.断裂6molN-H键的同时,有6molH-O键形成
C.容器中压强不再变化 d.混合气体的密度保持不变
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【推荐3】乙醇是一种重要的工业原料,被广泛应用于能源、化工、食品等领域,以下两种方法可实现乙醇的制备。
Ⅰ.工业上采用催化乙烯水合制乙醇,该反应过程中能量变化如图所示:
(1)反应物分子有效碰撞几率最大的步骤对应的基元反应为___________ 。
(2)制备的无水乙醇在25℃,101kPa下,完全燃烧时放出热量,其燃烧生成的用过量饱和石灰水吸收可得沉淀,则乙醇燃烧热的热化学方程式为___________ 。
Ⅱ.以合成气催化合成乙醇是近年来研究的热点,其中乙酸甲酯催化加氢是制取乙醇的关键步骤之一,包括以下主要反应:
①
②
(3)反应CH3CHO(g)+H2(g)CH3CH2OH(g)的___________ 。
(4)若在体积为2L的密闭容器中,控制流速为(已换算为标准状况),的转化率为80.0%,则的反应速率为___________ (保留三位有效数字),流速过大时乙酸甲酯的转化率下降,原因是___________ 。
(5)一定条件下在1L密闭容器内通入和发生反应①和②,测得不同温度下达平衡时转化率和乙醇的选择性如下图所示,260℃时反应①的平衡常数___________ ;温度高于240℃时,随温度升高乙醇的选择性降低的原因可能是___________ 。[]
Ⅰ.工业上采用催化乙烯水合制乙醇,该反应过程中能量变化如图所示:
(1)反应物分子有效碰撞几率最大的步骤对应的基元反应为
(2)制备的无水乙醇在25℃,101kPa下,完全燃烧时放出热量,其燃烧生成的用过量饱和石灰水吸收可得沉淀,则乙醇燃烧热的热化学方程式为
Ⅱ.以合成气催化合成乙醇是近年来研究的热点,其中乙酸甲酯催化加氢是制取乙醇的关键步骤之一,包括以下主要反应:
①
②
(3)反应CH3CHO(g)+H2(g)CH3CH2OH(g)的
(4)若在体积为2L的密闭容器中,控制流速为(已换算为标准状况),的转化率为80.0%,则的反应速率为
(5)一定条件下在1L密闭容器内通入和发生反应①和②,测得不同温度下达平衡时转化率和乙醇的选择性如下图所示,260℃时反应①的平衡常数
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【推荐1】以CO2为原料合成甲醇可以减少CO2的排放,实现碳的循环利用。一种Cu/ZnO 催化剂对该反应有良好的催化效果。
I.催化剂的合成
(1)氨水与Cu(NO3)2的反应___________ (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
(2)补全上述过程中生成CuO 的离子方程式:___________
[Cu(NH3)4]2++H2OCuO↓+
Ⅱ.催化剂的性能测试
一定条件下使 CO₂、H₂混合气体通过反应器,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算CO2的转化率和CH₃OH的选择性以评价催化剂的性能。
已知:i. 反应器内发生的反应有:
ii. CH₃OH选择性
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ/mol
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol
(3)220℃时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比n(CH3OH):n(CO2):n(CO)=1:7.20:0.11,则该温度下CO2转化率=___________ ×100%(列出计算式)。
(4)其他条件相同时,反应温度对CO2的转化率和 CH3OH的选择性的影响如下图所示:
①由图1可知实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是___________
②温度高于260℃时,CO2平衡转化率变化的原因是___________
③温度相同时,CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值(见图2),从化学反应速率的角度解释原因:___________ 。
I.催化剂的合成
(1)氨水与Cu(NO3)2的反应
(2)补全上述过程中生成CuO 的离子方程式:
[Cu(NH3)4]2++H2OCuO↓+
Ⅱ.催化剂的性能测试
一定条件下使 CO₂、H₂混合气体通过反应器,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算CO2的转化率和CH₃OH的选择性以评价催化剂的性能。
已知:i. 反应器内发生的反应有:
ii. CH₃OH选择性
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ/mol
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol
(3)220℃时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比n(CH3OH):n(CO2):n(CO)=1:7.20:0.11,则该温度下CO2转化率=
(4)其他条件相同时,反应温度对CO2的转化率和 CH3OH的选择性的影响如下图所示:
①由图1可知实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是
②温度高于260℃时,CO2平衡转化率变化的原因是
③温度相同时,CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值(见图2),从化学反应速率的角度解释原因:
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)可用于全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成,回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)△H。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
则该反应的△H=________ kJ•mol-1
(2)上述反应中所需甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0。在一定条件下,将l mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为____________________ 。
②X轴上a点的数值比b点_______ (填“大”或“小”)。某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是______________________________________ 。
(3)常温下,已知:Ksp(PbI2)=4×10-9;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,则反应PbCl2(s)+2I-(aq)PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常数K=_______________ 。
(4)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:
①反应H2(g)+I2(g)2HI(g) 的△H_______ (填“>”或“<”)0。
②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:SO2+I2+2H2O3H++HSO4-+2I-,I2+I-I3-,图2中曲线a、b分别代表的微粒是_______ 、__________ (填微粒符号);由图2 知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是减小___________________________________ 。
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)△H。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
共价键 | C-O | H-O | N-H | C-N |
键能/kJ•mol-1 | 351 | 463 | 393 | 293 |
则该反应的△H=
(2)上述反应中所需甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0。在一定条件下,将l mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为
②X轴上a点的数值比b点
(3)常温下,已知:Ksp(PbI2)=4×10-9;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,则反应PbCl2(s)+2I-(aq)PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常数K=
(4)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:
①反应H2(g)+I2(g)2HI(g) 的△H
②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:SO2+I2+2H2O3H++HSO4-+2I-,I2+I-I3-,图2中曲线a、b分别代表的微粒是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐3】为实现我国政府提出的2060年碳中和目标,须控制CO2的排放。
(1)请写出CO2与C反应生成CO的热化学方程式_______ 。
已知:
①4CO(g)+Fe3O4(s)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=-14kJ·mol-1
②3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH=-1118kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1
若在恒温密闭容器中发生反应①,当反应达到平衡后充入CO2,重新达到平衡后容器中的变化情况是_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。反应②在_______ (填“低温”或“高温”)条件下更有利于反应的自发进行。
(2)已知:CO2(g)+CH4(g)→2CO(g)+2H2(g),为研究温度、压强变化对此反应的影响,某科研小组的研究人员向某密闭容器中充入a mol CH4、b mol CO2,测得反应过程中CO2的平衡转化率与温度(K)、压强(kPa)的关系如图所示。欲使X点时CH4的转化率>60%,则a_______ b(填“>”、“=”或“<”);若两种压强下通入气体的量相同,则正反应速率v(Y)_______ v(X),ΔH_______ 0(填“>”、“=”或“<”)。(3)CO2在Cu-ZnO催化下,可同时发生如下反应I和II。
I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)
II.CO2(g)+H2(g) →CO(g)+H2O(g)
在Cu-ZnO存在的条件下,保持温度T不变,在一刚性密闭容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及达平衡时,容器内各气体物质的量如下表:
若反应I、II均达平衡时,p0=1.2p,则表中n1=_______ ;若此时n2=3,则反应I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。计算结果用含总压p的最简分式表示)。
(1)请写出CO2与C反应生成CO的热化学方程式
已知:
①4CO(g)+Fe3O4(s)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=-14kJ·mol-1
②3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH=-1118kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1
若在恒温密闭容器中发生反应①,当反应达到平衡后充入CO2,重新达到平衡后容器中的变化情况是
(2)已知:CO2(g)+CH4(g)→2CO(g)+2H2(g),为研究温度、压强变化对此反应的影响,某科研小组的研究人员向某密闭容器中充入a mol CH4、b mol CO2,测得反应过程中CO2的平衡转化率与温度(K)、压强(kPa)的关系如图所示。欲使X点时CH4的转化率>60%,则a
I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)
II.CO2(g)+H2(g) →CO(g)+H2O(g)
在Cu-ZnO存在的条件下,保持温度T不变,在一刚性密闭容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及达平衡时,容器内各气体物质的量如下表:
CO2 | H2 | CH3OH | CO | H2O(g) | 总压/kPa | |
起始/mol | 5.0 | 7.0 | 0 | 0 | 0 | p0 |
平衡/mol | n1 | n2 | p |
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