完成下列问题。
(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___________ B点逆反应速率(填“>”、“<”或“=”),上述反应达平衡状态后降低体系温度,新平衡体系中的体积分数与原平衡相比___________ (填“下降”、“不变”或“升高”)
(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___________ ;N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___________ 。
(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
更新时间:2023-12-27 15:25:17
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【推荐1】研究CO2的综合利用对促进“低碳经济”的发展有重要意义。
(1)工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2],反应实际为两步进行:
I:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H1=-272kJ·mol-1
II:H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+138kJ·mol-1
已知:H2O(l)==H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
①请写出以NH3、CO2为原料,合成尿素和液态水的热化学方程式______________ 。
②T1℃时,在1L的密闭容器中充入CO2和NH3模拟工业生产,n(NH3)/n(CO2)=x,如图是CO2平衡转化率()与x的关系。求图中A点NH3的平衡转化率=________ %。
③当x=1.0时,若起始的压强为p0kPa,水为液态,平衡时压强变为起始的1/2。则该反应的平衡常数Kp=_______ (kPa)-3(KP为以分压表示的平衡常数)。
(2)用CO2和H2合成甲醇:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。在T℃时,甲、乙、丙三个2L的恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得平衡时有关数据如下:
①甲容器10s达到平衡时测得x=39.2,则甲中CO2的平均反应速率____________ 。
②下列说法正确的是________ (填字母编号)。
A.2c1<c3 B.z<2y C.p3>2p2 D.α1+α3>1
(3)用NaOH溶液做碳捕捉剂可获得化工产品Na2CO3。常温下若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c(CO32-):c(HCO3-)=_____ [K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11],溶液中c(Na+)_____ c(HCO3-)+2c(CO32-)(填“>”“=”或“<”)。
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I:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H1=-272kJ·mol-1
II:H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+138kJ·mol-1
已知:H2O(l)==H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
①请写出以NH3、CO2为原料,合成尿素和液态水的热化学方程式
②T1℃时,在1L的密闭容器中充入CO2和NH3模拟工业生产,n(NH3)/n(CO2)=x,如图是CO2平衡转化率()与x的关系。求图中A点NH3的平衡转化率=
③当x=1.0时,若起始的压强为p0kPa,水为液态,平衡时压强变为起始的1/2。则该反应的平衡常数Kp=
(2)用CO2和H2合成甲醇:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。在T℃时,甲、乙、丙三个2L的恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得平衡时有关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
起始反应物投入量 | 3mol H2(g) 1mol CO2(g) | 1mol CH3OH(g) 1mol H2O(g) | 2mol CH3OH(g) 2mol H2O(g) | |
平衡数据 | c(CH3OH)/mol·L-1 | c1 | c2 | c3 |
反应的能量变化kJ | x | y | z | |
体系压强/Pa | p1 | p2 | p3 | |
反应物转化率 | α1 | α2 | α3 |
②下列说法正确的是
A.2c1<c3 B.z<2y C.p3>2p2 D.α1+α3>1
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【推荐2】氨可用于制取氨水、氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等,因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业.
(1)以甲烷为原料可制得合成氨用的氢气,有关反应的能量变化如下图所示:
写出CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式:_______________ 。
(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H= -94.4kJ·mol-1,在某容积为2L的恒容容器中发生合成氨反应,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示:
①前20min内v(NH3)=________ mol/(L·min),放出的热量为________ 。
②45min时采取的措施是________ ;时段III条件下反应的平衡常数为________ (保留3位有效数字)。
(3)一定温度下,将不同量的CO2、NH3分别通入某恒容密闭容器中进行下列反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(l)+H2O(g);△H<0,得到如下数据:
①a1________ a4(填“<”、“=”或“>”);M1________ M2(填“<”、“=”或“>”)。
②若a5>a6,则n1,n2必须满足的关系是________ 。
(4)室温时将氨通入500mL 0.1mol·L-1盐酸中至pH=6,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是____________________________________________ 。
(5)氨、空气、KOH溶液可构成燃料电池,反应原理为4NH3+3O2=2N2+6H2O,反应一段时间后,电解质溶液的pH将________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)以甲烷为原料可制得合成氨用的氢气,有关反应的能量变化如下图所示:
写出CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式:
(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H= -94.4kJ·mol-1,在某容积为2L的恒容容器中发生合成氨反应,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示:
①前20min内v(NH3)=
②45min时采取的措施是
(3)一定温度下,将不同量的CO2、NH3分别通入某恒容密闭容器中进行下列反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(l)+H2O(g);△H<0,得到如下数据:
实验组 | 起始量/mol | 平衡时的转化率 | 平衡时气体平均相对分子质量 | ||
NH3(g) | CO2(g) | NH3(g) | CO2(g) | ||
1 | 2 | 1 | a1 | a2 | M1 |
2 | 4 | 2 | a3 | a4 | M2 |
3 | n1 | n2 | a5 | a6 | M3 |
①a1
②若a5>a6,则n1,n2必须满足的关系是
(4)室温时将氨通入500mL 0.1mol·L-1盐酸中至pH=6,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是
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【推荐3】汽车尾气中含有上百种不同的化合物,其中的污染物有固体悬浮颗粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等,一辆轿车一年排放的有害废气比自身重量大3倍。其中NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起N2和O2反应所致:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0,已知该反应在2404℃时,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(1)某温度下,向4L密闭容器中充入N2和O2各4mol,平衡时,5分钟后O2的物质的量为1mol,则N2的反应速率是____________ 。
(2)恒容条件下,判断该反应达到平衡的标志是________ 。(填字母序号)。
A.消耗1mol N2同时生成1mol O2 B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变 D.2v(N2)正=v(NO)逆
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是________ (填字母序号)。
(4)可逆反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数表达式为____________ 。温度升高,平衡常数将会_____________ (填“增大、或“减小”)
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol·L-1、4.0×10-2mol·L-1和3.0×10-3mol·L-1,此时反应___________ (填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)。
(6)火箭燃料N2H4(肼)在NO2中燃烧,生成N2、液态水。已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H1=+67kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol
由此请写出发射火箭时燃烧反应的热化学方程式____________________ 。
(1)某温度下,向4L密闭容器中充入N2和O2各4mol,平衡时,5分钟后O2的物质的量为1mol,则N2的反应速率是
(2)恒容条件下,判断该反应达到平衡的标志是
A.消耗1mol N2同时生成1mol O2 B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变 D.2v(N2)正=v(NO)逆
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是
(4)可逆反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数表达式为
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol·L-1、4.0×10-2mol·L-1和3.0×10-3mol·L-1,此时反应
(6)火箭燃料N2H4(肼)在NO2中燃烧,生成N2、液态水。已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H1=+67kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol
由此请写出发射火箭时燃烧反应的热化学方程式
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【推荐1】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)沼气的主要成分是,还含等气体。Jo De等设计了利用膜电解法脱除沼气中的,并将阴极处埋后气体制成高纯度生物甲烷,其流程如图所示。
阳极室可能产生的气体是_______ (填化学式);在阳极转化而除去,其电极反应式为_______ 。
(2)研究还原对环境的治理有重要意义,相关的主要化学反应有:
I.
II.
III.
①下列叙述正确的是_______ ;(填字母序号)
A.在绝热恒容密闭容器中进行反应I,若压强不变,能说明反应I达到平衡
B.反应II,,;该反应在低温下自发进行
C.恒温条件下,增大的浓度能使反应面的平衡正向移动,平衡常数增大
D.上述反应达到平衡后,升温,三个反应的逆反应速率均一直增大直至达到新的平衡
②在一定温度的恒压密闭容器中,和的起始物质的量比为进行II反应,反应在无分子筛膜时二氧化氮平衡转化率和有分子筛膜时二氧化氮转化率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出。
二氧化氮平衡转化率随温度升高而降低的原因为_______ ,相同温度下,P点二氧化氮转化率高于T点的原因为_______ ;
③一定温度下,向固定体积的密闭容器中充入等物质的量的和,体系总压强为,二者发生反应III,实验测得; (、为速率常数,只与温度有关,为物质的分压)。达到平衡时,占平衡总体积的1/4,则:_______ ;
(3)工业上可用溶液吸收法处理,25℃时用的溶液吸收,当溶液时,溶液中各离子浓度的大小关系为:_______ 。(已知25℃时:的电离常数,)
(1)沼气的主要成分是,还含等气体。Jo De等设计了利用膜电解法脱除沼气中的,并将阴极处埋后气体制成高纯度生物甲烷,其流程如图所示。
阳极室可能产生的气体是
(2)研究还原对环境的治理有重要意义,相关的主要化学反应有:
I.
II.
III.
①下列叙述正确的是
A.在绝热恒容密闭容器中进行反应I,若压强不变,能说明反应I达到平衡
B.反应II,,;该反应在低温下自发进行
C.恒温条件下,增大的浓度能使反应面的平衡正向移动,平衡常数增大
D.上述反应达到平衡后,升温,三个反应的逆反应速率均一直增大直至达到新的平衡
②在一定温度的恒压密闭容器中,和的起始物质的量比为进行II反应,反应在无分子筛膜时二氧化氮平衡转化率和有分子筛膜时二氧化氮转化率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出。
二氧化氮平衡转化率随温度升高而降低的原因为
③一定温度下,向固定体积的密闭容器中充入等物质的量的和,体系总压强为,二者发生反应III,实验测得; (、为速率常数,只与温度有关,为物质的分压)。达到平衡时,占平衡总体积的1/4,则:
(3)工业上可用溶液吸收法处理,25℃时用的溶液吸收,当溶液时,溶液中各离子浓度的大小关系为:
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【推荐2】二甲醚又称甲醚(CH3OCH3),简称DME,是清洁、高效的新型燃料。
Ⅰ.由合成气(CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下:
①
②
③
回答下列问题:
(1)由合成气(CO、H2)制备 且生成 其热化学方程式为_______ 。
(2)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入CO(g)和 进行反应①,平衡时CO(g)和 的转化率如图所示,则a=_______ (填数值)。
(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数 值变小,下列说法正确的是_______(填序号)。
Ⅱ.由合成气(CO2、H2)制备二甲醚的反应原理如下:
④
⑤
(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)。
(5)在恒压条件下,按 与 的物质的量之比为1:3投料,测得 平衡转化率和平衡时CO的选择性转化的中生成CO的物质的量分数)随温度的变化如图所示:
①曲线n随温度升高显示如图所示变化的原因是_______ 。
②T℃时反应⑤的平衡常数K=_______ (保留两位有效数字)。
③合成甲醚的适宜温度为260℃, 理由是_______ 。
④其他条件不变,改为恒容条件,CO平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性_______ (填“高”“低”或“不变”)。
Ⅰ.由合成气(CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下:
①
②
③
回答下列问题:
(1)由合成气(CO、H2)制备 且生成 其热化学方程式为
(2)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入CO(g)和 进行反应①,平衡时CO(g)和 的转化率如图所示,则a=
(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数 值变小,下列说法正确的是_______(填序号)。
A.平衡向正反应方向移动 | B.平衡移动的原因是升高了温度 |
C.达到新平衡后体系的压强不变 | D.容器中 的体积分数减小 |
Ⅱ.由合成气(CO2、H2)制备二甲醚的反应原理如下:
④
⑤
(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)在恒压条件下,按 与 的物质的量之比为1:3投料,测得 平衡转化率和平衡时CO的选择性转化的中生成CO的物质的量分数)随温度的变化如图所示:
①曲线n随温度升高显示如图所示变化的原因是
②T℃时反应⑤的平衡常数K=
③合成甲醚的适宜温度为260℃, 理由是
④其他条件不变,改为恒容条件,CO平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性
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【推荐3】近年来,碳中和、碳达峰成为热点。以CO2、H2为原料生产甲醇是一种有效利用二氧化碳的途径。
途径一:涉及的反应有
I.
Ⅱ.
III.
(1)关于反应I,下列描述正确的是___________(填字母序号)。
(2)根据反应I~Ⅲ,计算 ΔH=___________ 。
(3)工业中,对于反应I,通常同时存在副反应IV: ΔH4。在一定条件下,在合成塔中充入一定量CO2和H2。不同压强时,CO2的平衡转化率如图a所示。当气体总压强恒定为1MPa时,平衡时各物质的物质的量分数如图b所示。
①图a中,相同温度下,压强越大,CO2的平衡转化率越大,其原因是___________ 。
②由图b可知,ΔH4___________ 0(填“>”、“<”或“=”);H2的物质的量分数随温度升高而增大,原因是___________ 。
(4)在一定条件下(温度为T1℃),往恒容密闭容器中充入1.0molCO2和4.0molH2,发生反应I,初始压强为p0,5min达到平衡,压强为0.8p0,则CO2的平衡转化率为___________ 。
途径二:涉及的反应有
I.
Ⅱ.
III.
(5)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平行时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,反应Ⅲ的平衡常数为___________ (用含a、b、V的代数式表示)。
途径一:涉及的反应有
I.
Ⅱ.
III.
(1)关于反应I,下列描述正确的是___________(填字母序号)。
A.恒容下达平衡状态时,再充入少量氦气,正逆反应速率不变 |
B.当混合气体的平均摩尔质量不再发生变化时,反应达平衡状态 |
C.当反应达平衡状态时,2V正(H2)=V逆(H2O) |
D.恒温下缩小容器体积,反应物的活化分子百分数增大 |
(3)工业中,对于反应I,通常同时存在副反应IV: ΔH4。在一定条件下,在合成塔中充入一定量CO2和H2。不同压强时,CO2的平衡转化率如图a所示。当气体总压强恒定为1MPa时,平衡时各物质的物质的量分数如图b所示。
①图a中,相同温度下,压强越大,CO2的平衡转化率越大,其原因是
②由图b可知,ΔH4
(4)在一定条件下(温度为T1℃),往恒容密闭容器中充入1.0molCO2和4.0molH2,发生反应I,初始压强为p0,5min达到平衡,压强为0.8p0,则CO2的平衡转化率为
途径二:涉及的反应有
I.
Ⅱ.
III.
(5)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平行时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,反应Ⅲ的平衡常数为
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【推荐1】推进能源绿色转型,实现碳达峰、碳中和,事关经济社会发展全局。CO2甲烷化及甲烷重整制甲醇是能源综合利用领域的研究热点。回答下列问题:
(1)已知CH4、O2和H2O(g)(H2O的作用是活化催化剂)按照一定体积比在催化剂表面可合成甲醇:CH4(g)+O2(g)=CH3OH(g) △H,反应的部分历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用“*”标注,TS代表过渡态)。下列说法正确的是_____ (填标号)。
(2)催化剂的选择是CO2甲烷化的核心,金属Ni或Ni-CeO2均可作为催化剂。
①基态Ni原子的核外电子排布式为_____ 。
②在上述两种催化剂的条件下反应相同时间,测得CO2转化率和CH4选择性随温度的变化如图所示。高于320℃,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是____ 。对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂和温度分别是____ 。
(3)一定条件下,发生反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H=-198kJ•mol-1,测CO的平衡转化率与温度、起始投料比m[m=]的关系如图所示。已知v正=k正•c(CO)•c3(H2),v逆=k逆•c(CH4)•c(H2O) (k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①图中m1、m2、m3由大到小的顺序为_____ 。
②向一体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO和3molH2,在一定温度下,经5s达到平衡,此时CO的转化率为50%。0~5s内,v(H2)=____ mol•L-1•s-1。平衡时k正:k逆=____ ,达到平衡后,升高温度,k正:k逆_____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)微生物电化学产甲烷法的装置如图所示。b电极的电极反应式为____ 。
(1)已知CH4、O2和H2O(g)(H2O的作用是活化催化剂)按照一定体积比在催化剂表面可合成甲醇:CH4(g)+O2(g)=CH3OH(g) △H,反应的部分历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用“*”标注,TS代表过渡态)。下列说法正确的是
A.该反应的△H=-32.5kJ•mol-1 |
B.H2O(g)比O2(g)更容易吸附在催化剂表面 |
C.该反应过程中只涉及σ键的断裂与形成 |
D.图中慢反应的化学方程式为*CH4+*OH=*CH3OH+*H |
①基态Ni原子的核外电子排布式为
②在上述两种催化剂的条件下反应相同时间,测得CO2转化率和CH4选择性随温度的变化如图所示。高于320℃,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是
(3)一定条件下,发生反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H=-198kJ•mol-1,测CO的平衡转化率与温度、起始投料比m[m=]的关系如图所示。已知v正=k正•c(CO)•c3(H2),v逆=k逆•c(CH4)•c(H2O) (k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①图中m1、m2、m3由大到小的顺序为
②向一体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO和3molH2,在一定温度下,经5s达到平衡,此时CO的转化率为50%。0~5s内,v(H2)=
(4)微生物电化学产甲烷法的装置如图所示。b电极的电极反应式为
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【推荐2】氮和硫的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究它们的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。
(1)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程由两步基元反应组成,相关信息如下(E为活化能,v为反应速率,k为速率常数):
2NO(g)N2O2(g)E1=82kJ/molv=k1c2(NO)
N2O2(g)2NO(g)E-1=205kJ/molv=k-1c(N2O2)
N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)E2=82kJ/molv=k2c(N2O2)·c(O2)
2NO2(g)N2O2(g) +O2(g)E-2=72kJ/molv=k-2c2(NO2)
则2NO(g)N2O2(g)△H1=_______ kJ·mol-1,其平衡常数K与上述速率常数k1、k-1的关系式为K=_______ 。2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=_______ kJ·mol-1。
(2)已知反应NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)△H<0,某研究小组研究不同温度T1℃、T2℃下的平衡态中lgp(NO2)和lgp(SO3)两个压强对数的关系如图所示,实验初始时体系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等。
①a、b两点体系压强pa与pb的比值=_______ ;同一温度下图象呈线性变化的理由是_______ 。
②温度为T1时化学平衡常数KP=_______ ,T1_______ T2(填“>”“<”或者“=”)。
(1)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程由两步基元反应组成,相关信息如下(E为活化能,v为反应速率,k为速率常数):
2NO(g)N2O2(g)E1=82kJ/molv=k1c2(NO)
N2O2(g)2NO(g)E-1=205kJ/molv=k-1c(N2O2)
N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)E2=82kJ/molv=k2c(N2O2)·c(O2)
2NO2(g)N2O2(g) +O2(g)E-2=72kJ/molv=k-2c2(NO2)
则2NO(g)N2O2(g)△H1=
(2)已知反应NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)△H<0,某研究小组研究不同温度T1℃、T2℃下的平衡态中lgp(NO2)和lgp(SO3)两个压强对数的关系如图所示,实验初始时体系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等。
①a、b两点体系压强pa与pb的比值=
②温度为T1时化学平衡常数KP=
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(0.4)
解题方法
【推荐3】磷酸是重要的化学试剂和工业原料。请回答下列问题:
(1)已知:25°C时,磷酸和碳酸的电离常数如下表所示。
向Na2CO3溶液中滴加少量H3PO4溶液,反应的离子方程式为__ 。
(2)已知:
I.CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ∆H= -271kJ·mol-1
II.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca3(PO4)3F(s)+5H2O(l) ∆H=-937 kJ·mol-1
回答下列问题:
①工业上用Ca3(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为__ 。
②一定条件下,在密闭容器中只发生反应II,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率__ (填“增大”“减小”或“不变”,下同);HF的平衡浓度__ 。
(3)工业上用磷尾矿制备Ca3(PO4)3F时生成的副产物CO可用于制备H2,原理为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H。
①一定温度下,向10L密闭容器中充入0.5molCO和lmolH2O(g),2min达到平衡时,测得0~2min内用CO2表示的反应速率v(CO2)=0.02mol·L-1·min-1。则CO的平衡转化率a=__ ,该反应的平衡常数K=__ 。
②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的=y,CO的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。则:该反应的∆H__ 0(填“>”“<”或“=”,下同)。a_ 1,理由为__ 。
(1)已知:25°C时,磷酸和碳酸的电离常数如下表所示。
物质 | H3PO4 | H2CO3 |
电离常数 | Ka1=7.1×10-3 Ka2= 6.3×10-8 Ka3= 4.2×10-8 | Ka1=4.4×10-7 Ka2=4.7×10-11 |
(2)已知:
I.CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ∆H= -271kJ·mol-1
II.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca3(PO4)3F(s)+5H2O(l) ∆H=-937 kJ·mol-1
回答下列问题:
①工业上用Ca3(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为
②一定条件下,在密闭容器中只发生反应II,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率
(3)工业上用磷尾矿制备Ca3(PO4)3F时生成的副产物CO可用于制备H2,原理为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H。
①一定温度下,向10L密闭容器中充入0.5molCO和lmolH2O(g),2min达到平衡时,测得0~2min内用CO2表示的反应速率v(CO2)=0.02mol·L-1·min-1。则CO的平衡转化率a=
②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的=y,CO的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。则:该反应的∆H
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】地球上的氮元素对动植物有重要作用,其中氨的合成与应用是当前的研究热点。人工固氮最主要的方法是Haber—Bosch法。通常用以铁为主的催化剂在400~500℃和10~30MPa的条件下,由氮气和氢气直接合成氨。
在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态):
化学吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*;
表面反应:N*+H*⇌NH*;NH*+H*⇌NH2*;NH2*+H*⇌NH3*;
脱附:NH3*⇌NH3(g)
其中,N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。
请回答:
(1)已知合成氨反应中生成1 mol NH3放出46kJ热量,该反应的热化学方程式为______
(2)实际生产中,原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。分析说明原料气中N2过量的理由________ 。
(3)关于合成氨工艺的下列理解,正确的是____________ 。
A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
B.控制温度远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
C.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行
D.原料中N2由分离空气得到,H2由天然气与水蒸气反应生成,原料气需要经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
(4)已知反应:N2(g)+H2(g)⇌NH3(g)标准平衡常数,其中为标准压强(1×105Pa),、和为各组分的平衡分压,如:=,p为平衡总压,为平衡系统中NH3的物质的量分数。
若N2和H2起始物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行,N2的平衡转化率为,则=_________ (用含的最简式表示)。
(5)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示:
①阴极生成氨的电极反应式为__________ 。
②阳极产物只有O2,电解时实际生成的NH3的总量远远小于由O2理论计算所得NH3的量,结合电极反应式解释原因:___________________ 。
在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态):
化学吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*;
表面反应:N*+H*⇌NH*;NH*+H*⇌NH2*;NH2*+H*⇌NH3*;
脱附:NH3*⇌NH3(g)
其中,N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。
请回答:
(1)已知合成氨反应中生成1 mol NH3放出46kJ热量,该反应的热化学方程式为
(2)实际生产中,原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。分析说明原料气中N2过量的理由
(3)关于合成氨工艺的下列理解,正确的是
A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
B.控制温度远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
C.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行
D.原料中N2由分离空气得到,H2由天然气与水蒸气反应生成,原料气需要经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
(4)已知反应:N2(g)+H2(g)⇌NH3(g)标准平衡常数,其中为标准压强(1×105Pa),、和为各组分的平衡分压,如:=,p为平衡总压,为平衡系统中NH3的物质的量分数。
若N2和H2起始物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行,N2的平衡转化率为,则=
(5)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示:
①阴极生成氨的电极反应式为
②阳极产物只有O2,电解时实际生成的NH3的总量远远小于由O2理论计算所得NH3的量,结合电极反应式解释原因:
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解答题-工业流程题
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】葡萄糖、葡萄糖酸在医疗和工业上有广泛用途。
(1)锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO,还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)是冶锌过程中产生的废渣,一种回收锌电解阳极泥中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图。
回答下列问题:
已知:MnSO4·H2O易溶于水,不溶于乙醇。20℃时Ksp(PbSO4)=1.6×10-8mol2·L-2,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14mol2·L-2,1.262≈1.6。
①“酸洗”过程中生成硫酸锌的离子方程式为_______ ;“还原酸浸”过程中主要反应的离子方程式为_______ 。
②实验室中获得MnSO4·H2O晶体的一系列操作是指蒸发结晶趁热过滤、洗涤、干燥,其中洗涤的具体操作是_______ ;将分离出晶体的母液收集、循环使用,其意义是_______ 。
③整个流程中可循环利用的物质是_______ ;加入Na2CO3溶液的目的是将PbSO4转化为PbCO3,Na2CO3溶液的最小浓度为_______ mol·L-1(保留一位小数);PbSO4(s)+(aq)⇌PbCO3(s)+(aq),平衡常数K=_______ (列出计算式)。
(2)工业上常采用电渗析法从含葡萄糖酸钠(用GCOONa表示)的废水中提取化工产品葡萄糖酸(GCOOH)和烧碱,模拟装置如图所示(电极均为石墨)。
①交换膜1为_______ 交换膜(选填“阴离子”、“阳离子”);电路中通过2mol电子时,理论上回收_______ gNaOH。
②b电极上发生反应的电极反应式为_______ 。
(1)锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO,还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)是冶锌过程中产生的废渣,一种回收锌电解阳极泥中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图。
回答下列问题:
已知:MnSO4·H2O易溶于水,不溶于乙醇。20℃时Ksp(PbSO4)=1.6×10-8mol2·L-2,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14mol2·L-2,1.262≈1.6。
①“酸洗”过程中生成硫酸锌的离子方程式为
②实验室中获得MnSO4·H2O晶体的一系列操作是指蒸发结晶趁热过滤、洗涤、干燥,其中洗涤的具体操作是
③整个流程中可循环利用的物质是
(2)工业上常采用电渗析法从含葡萄糖酸钠(用GCOONa表示)的废水中提取化工产品葡萄糖酸(GCOOH)和烧碱,模拟装置如图所示(电极均为石墨)。
①交换膜1为
②b电极上发生反应的电极反应式为
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【推荐3】金属铁盐或其氧化物在生产生活和科学实验中应用广泛。
(1)一定条件下Fe2O3与甲烷反应制取纳米级铁,同时生成CO和H2。
已知:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-27.6kJ/mol
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.4kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.0kJ/mol
①反应Fe2O3(s)+3 CH4(g)2Fe(s)+3CO(g) +6H2(g)的△H______ 0(填“>”、“<”或“=”)
②若该反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得体系中固体质量减少0.96g。则该段时间内CO的平均反应速率为__________ 。
③若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是______ (选填序号)
a.c(CH4)=c(CO)
b.固体的总质量不变
c.v(CO)与v(H2)的比值不变
d.混合气体的平均相对分子质量不变
④该反应的化学平衡常数的负对数pK随反应温度T的变化曲线如下图。试用平衡移动原理解释该曲线的变化规律:______________________ 。若700℃时测得c平衡(H2)=1.0mol·L-1,则CH4的转化率为_________ 。
(2)菱铁矿的主要成分是:FeCO3,实验室中可以通过FeSO4与NaHCO3溶液混合制得FeCO3,有关反应的离子方程式为:____________________ 。已知Ksp[FeCO3]=3.2×10-11,H2CO3的Ka1=4.30×10-7,Ka2=5.61×10-11。试通过以上数据简要计算说明该反应能进行的原因_____________________ 。
(3)Na2FeO4是一种高效净水剂,工业上以Fe为阳极,NaOH为电解质溶液进行电解制备, 写出阳极电极反应式:_____________________ 。
(1)一定条件下Fe2O3与甲烷反应制取纳米级铁,同时生成CO和H2。
已知:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-27.6kJ/mol
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.4kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.0kJ/mol
①反应Fe2O3(s)+3 CH4(g)2Fe(s)+3CO(g) +6H2(g)的△H
②若该反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得体系中固体质量减少0.96g。则该段时间内CO的平均反应速率为
③若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是
a.c(CH4)=c(CO)
b.固体的总质量不变
c.v(CO)与v(H2)的比值不变
d.混合气体的平均相对分子质量不变
④该反应的化学平衡常数的负对数pK随反应温度T的变化曲线如下图。试用平衡移动原理解释该曲线的变化规律:
(2)菱铁矿的主要成分是:FeCO3,实验室中可以通过FeSO4与NaHCO3溶液混合制得FeCO3,有关反应的离子方程式为:
(3)Na2FeO4是一种高效净水剂,工业上以Fe为阳极,NaOH为电解质溶液进行电解制备, 写出阳极电极反应式:
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