我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此将
转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯
作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与
反应来制备。
反应Ⅰ:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fb110fd5037f57d659e995c62956bb21.png)
反应Ⅱ:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/52fc4c44be78d2e33cc265832ef673c4.png)
反应Ⅲ:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/88c742dc609a42851b2d4db6c5aae165.png)
回答下列问题:
(1)已知:异丁烷、异丁烯、
的燃烧热热化学方程式的焓变分别为
,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8e740512b1465c0a5b16dd2c10cde3ca.png)
_______ (用题目给的反应焓变来表示)。
(2)向
恒容密闭容器中加入
和
,利用反应Ⅰ制备异丁烯。已知
;正反应速率表示为
,逆反应速率表示为
,其中
、
为速率常数。
①图中能够代表
的曲线为_______ (填“
”“
”“
”或“
”)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/28/6e3be1c0-e3d1-4b68-a3af-e3bb08b26718.png?resizew=181)
②温度为
时,该反应化学平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/be67926dcdcae9406c284c19b51258b9.png)
_______ ,平衡时
转化率_______ 50%(填“>”“=”或“<”)。
(3)
重整技术是实现“碳中和”的一种理想的
利用技术,反应为:
。在
时,将
和
按物质的量之比为
充入密闭容器中,分别在无催化剂及
催化下反应相同时间,测得
的转化率与温度的关系如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/28/c5f2fe27-9583-4dc4-9d19-351c7a31f13b.png?resizew=264)
①a点时有催化剂和无催化剂的
转化率相等的原因是_______ 。
②在
催化条件下,将
按物质的量之比为
充入密闭容器,
的平衡转化率为a,此时平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ea590e570530a89e044fa36ff769ad67.png)
_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数;用含a、n、p的代数式表示)。
(4)相比于反应Ⅱ直接脱氢,有人提出加入适量空气。采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯,发生反应
,相比于异丁烷直接脱氢制备丁烯更好。从产率角度分析该方法的优点是_______ 。
(5)利用电化学可以将
有效转化为
,装置如图所示(忽略电解前后溶液的体积变化):
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/28/06350e5b-9aa2-478c-920d-25bf659224b0.png?resizew=302)
①已知:电解效率
。装置工作时,阴极除有
生成外,还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下,当阳极生成氧气体积为
时,测得整个阴极区内的
,电解效率为_______ 。
②研究表明,溶液
会影响
转化为
的效率。如图是
(以
计)在水溶液中各种存在形式的物质的量分数δ随
变化的情况。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/12/27/3398433355620352/3398465023115264/STEM/ff3bfb2143a8412e8284f0b02d5dd562.png?resizew=305)
时,
的转化效率较高,溶液中相应的电极反应式为_______ ;在此条件下装置工作一段时间后,阴极附近溶液的![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1066e53bf79a3cdff7ec2934bd09e272.png)
_______ (填标号:a.明显增大b.几乎不发生变化c.明显减小)。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6a8d78482ce8ff44d7142b9367df787e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
反应Ⅰ:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fb110fd5037f57d659e995c62956bb21.png)
反应Ⅱ:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/52fc4c44be78d2e33cc265832ef673c4.png)
反应Ⅲ:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/88c742dc609a42851b2d4db6c5aae165.png)
回答下列问题:
(1)已知:异丁烷、异丁烯、
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5a122e25cf4eb9f03ffe5ec823bfc31.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1c1fb1e36311e2f8faaf067bb1d8bbc4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8e740512b1465c0a5b16dd2c10cde3ca.png)
(2)向
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c6002f76cba8fc2cc0df5a4a19045194.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/48fca7fdeadd9364c134133920856921.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7d6f49612c7f9c750ec356a055aa700f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fdd08a6b2038e83a698306d352bf596f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bf3983b7ba4aebf59d49592bbc8620f5.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3366d2a554591d40c83f9a7a2db83782.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5fc7e2626bcdf7b6721d3092804a718.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5eb0a11e0a9472eb84ccc3093815ebd1.png)
①图中能够代表
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5eb0a11e0a9472eb84ccc3093815ebd1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8cb697bffe0a9fa5d36c92aaf80c4231.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f28c99010b1e844cc2a9f7abc2301cf3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e9c3ff056a980ac1f943fa3d11752ab7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/01c1ac2bdb322bd5bb2711bcb00ffca7.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/28/6e3be1c0-e3d1-4b68-a3af-e3bb08b26718.png?resizew=181)
②温度为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/baa24a8004d0095ac9d9382113732970.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/be67926dcdcae9406c284c19b51258b9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bdca00e0eeccdfe4e889a4fabf697ab6.png)
(3)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eeb5c57f097a15ff38b86796763692d9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
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①a点时有催化剂和无催化剂的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
②在
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4c8293b3374832f2ee8b2c45b8b411a8.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b41e064de00d5d19c48a788746b576e4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3fce720b0f4a56fa1678ce942a327185.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
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(4)相比于反应Ⅱ直接脱氢,有人提出加入适量空气。采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯,发生反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e6dfe40a59050694eb7f6b4b3e06c905.png)
(5)利用电化学可以将
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/11de67daf00e51b72dbfb31837666450.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/28/06350e5b-9aa2-478c-920d-25bf659224b0.png?resizew=302)
①已知:电解效率
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/985d1e94bb6d8b278a67f60684f71a2c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/11de67daf00e51b72dbfb31837666450.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ddfea5370f22ebfdfa240fd64864bb2f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d6bf705b1c27945357a74158fa1c1a5c.png)
②研究表明,溶液
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1066e53bf79a3cdff7ec2934bd09e272.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/11de67daf00e51b72dbfb31837666450.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/12/27/3398433355620352/3398465023115264/STEM/ff3bfb2143a8412e8284f0b02d5dd562.png?resizew=305)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6af9243c07272a613a271735fd5cbc03.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1066e53bf79a3cdff7ec2934bd09e272.png)
更新时间:2023-12-28 15:00:26
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【推荐1】甲醇是一种重要的化工原料,工业上可用CO和H2合成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH = -90.8 kJ·mol-1
(1)某研究小组,在温度和容器的容积保持不变时,研究该反应是否达到平衡状态,以下五位同学对平衡状态的描述正确的是__________ 。
A.甲:H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率
B.乙:容器内的压强保持不变
C.丙:容器内气体的密度保持不变
D.丁:容器中气体的平均摩尔质量保持不变
(2)若在一定温度下、容积为2L的密闭容器中,投入2 mol CO、4 mol H2,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时H2转化率为75%,求平衡时CH3OH的浓度=__________ mol/L
(3)已知在298K、101kPa下:甲醇的燃烧热化学方程式为:
CH3OH(l)+ 3/2 O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH= -725.8 kJ·mol-1;
CO的燃烧热化学方程式为:CO(g)+ 1/2 O2(g)= CO2(g) ΔH= -283 kJ·mol-1;
H2O (g) === H2O(l) ΔH= -44 kJ·mol-1
请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式__________ 。
(4)以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极)
①该电池中通入甲醇的是电源的__________ (填正、负)极,若KOH溶液足量,则写出电池总反应的离子方程式__________ 。
②若电解质溶液中KOH的物质的量为0.5mol,当有0.5mol甲醇参与反应时,产物恰好为KHCO3时,该电池的负极反应式为__________ ,所得溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是__________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/2/6/1876416099155968/1890453332074496/STEM/b9ef7fb424d6431aab5db6a8b7897e9f.png?resizew=32)
(1)某研究小组,在温度和容器的容积保持不变时,研究该反应是否达到平衡状态,以下五位同学对平衡状态的描述正确的是
A.甲:H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率
B.乙:容器内的压强保持不变
C.丙:容器内气体的密度保持不变
D.丁:容器中气体的平均摩尔质量保持不变
(2)若在一定温度下、容积为2L的密闭容器中,投入2 mol CO、4 mol H2,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时H2转化率为75%,求平衡时CH3OH的浓度=
(3)已知在298K、101kPa下:甲醇的燃烧热化学方程式为:
CH3OH(l)+ 3/2 O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH= -725.8 kJ·mol-1;
CO的燃烧热化学方程式为:CO(g)+ 1/2 O2(g)= CO2(g) ΔH= -283 kJ·mol-1;
H2O (g) === H2O(l) ΔH= -44 kJ·mol-1
请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式
(4)以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极)
①该电池中通入甲醇的是电源的
②若电解质溶液中KOH的物质的量为0.5mol,当有0.5mol甲醇参与反应时,产物恰好为KHCO3时,该电池的负极反应式为
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【推荐2】合成氨反应是目前最有效工业固氮的方法,解决数亿人口生存问题。
(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/15/702feaf3-d054-41ab-abfc-89563ce6506d.png?resizew=600)
写出合成氨的热化学方程式:__________ ;该反应历程中最大能垒对应的化学方程式为:______ 。
(2)如图所示,合成氨反应中未使用催化剂时,逆反应的活化能Ea(逆)=______ kJ·mol-1;使用催化剂之后,正反应的活化能为___ kJ·mol-1。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/15/7326f8ed-df84-4e77-9197-d54264f3a1ce.png?resizew=401)
(3)恒温下,往一个4L的密闭容器中充入5.2 mol H2和2mol N2,反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
①求20 min内用H2表示的反应速率为__________ ;平衡时N2的转化率为________ ;
②若维持容器体积不变,温度不变,向原平衡体系中加入H2、N2和NH3各4mol,化学平衡将向_______ 反应方向移动(填“正”或“逆”)。
(4)下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有_________ (填序号)。
A 容器内的压强不变
B 容器内气体的密度不变
C 相同时间内有3molH—H键断裂,有6molN—H键形成
D 气体的平均相对分子质量不变
E![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/739a55d3b7d66f83f807331b6ae69da7.png)
(5)充分反应后达到平衡。下列说法中正确的是____________ 。
A 保持体积不变,降温,平衡右移,逆反应速率增大
B 保持体积、温度不变,充入氦气后,正反应速率将增大
C 保持体积、温度不变,充入NH3气体,平衡向右移动
D 保持温度、压强不变,充入氦气后,平衡向左移动
(6)合成氨需要选择合适的催化剂,分别选用A、B、C三种催化剂进行实验,所得结果如图所示(其他条件相同),则实际生产中适宜选择的催化剂是__ (填“A”“B”或“C”),理由是________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/15/32491a2d-f737-4882-a575-d2f025182154.png?resizew=265)
(7)如图是当反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后,在200 ℃、400 ℃、600 ℃反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/15/b2d0111b-9cd6-444e-acd7-763d15e876c2.png?resizew=383)
曲线a、b对应温度较高的是___ (填“a”或“b”)。
(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/15/702feaf3-d054-41ab-abfc-89563ce6506d.png?resizew=600)
写出合成氨的热化学方程式:
(2)如图所示,合成氨反应中未使用催化剂时,逆反应的活化能Ea(逆)=
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/15/7326f8ed-df84-4e77-9197-d54264f3a1ce.png?resizew=401)
(3)恒温下,往一个4L的密闭容器中充入5.2 mol H2和2mol N2,反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
c(NH3)/mol·L-1 | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
①求20 min内用H2表示的反应速率为
②若维持容器体积不变,温度不变,向原平衡体系中加入H2、N2和NH3各4mol,化学平衡将向
(4)下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有
A 容器内的压强不变
B 容器内气体的密度不变
C 相同时间内有3molH—H键断裂,有6molN—H键形成
D 气体的平均相对分子质量不变
E
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/739a55d3b7d66f83f807331b6ae69da7.png)
(5)充分反应后达到平衡。下列说法中正确的是
A 保持体积不变,降温,平衡右移,逆反应速率增大
B 保持体积、温度不变,充入氦气后,正反应速率将增大
C 保持体积、温度不变,充入NH3气体,平衡向右移动
D 保持温度、压强不变,充入氦气后,平衡向左移动
(6)合成氨需要选择合适的催化剂,分别选用A、B、C三种催化剂进行实验,所得结果如图所示(其他条件相同),则实际生产中适宜选择的催化剂是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/15/32491a2d-f737-4882-a575-d2f025182154.png?resizew=265)
(7)如图是当反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后,在200 ℃、400 ℃、600 ℃反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/15/b2d0111b-9cd6-444e-acd7-763d15e876c2.png?resizew=383)
曲线a、b对应温度较高的是
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【推荐3】碘酸钾(KIO3)在生活中应用广泛,可将含碘物质经过系列变化得到KIO3。
【方法一】现向含6 mol KI的稀硫酸中逐滴加入KBrO3溶液,整个过程中含碘物质的物质的量与加入KBrO3的物质的量的关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/27/6c788c75-e86a-4c09-a878-f83d505d4bfd.png?resizew=269)
已知 ①a→b段:BrO3-+6I-+6H+=3I2+Br-+3H2O
②c→d段:2BrO3-+I2=2IO3-+Br2
回答下列问题:
(1)b点时,KI完全反应,则消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比是___________ ,还原产物是___________ ;a→b共转移___________ mol e-。
(2)b→c过程中只有一种元素的化合价发生变化,写出该过程的离子方程式:___________ ;从反应开始到达c点时,共消耗n(KBrO3)=___________ mol。
【方法二】电解法制备KIO3,现将一定量的碘溶于过量的氢氧化钾溶液,发生反应:aI2+bKOH=cKI+dKIO3+eX,将该溶液加入阳极区,另将氢氧化钾溶液加入阴极区,开始电解,得到KIO3.回答下列问题:
(3)X的化学式是___________ 。
(4)若有0.3mol I2单质参加反应,则反应过程中电子转移的个数为___________ 。
【方法一】现向含6 mol KI的稀硫酸中逐滴加入KBrO3溶液,整个过程中含碘物质的物质的量与加入KBrO3的物质的量的关系如图所示。
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已知 ①a→b段:BrO3-+6I-+6H+=3I2+Br-+3H2O
②c→d段:2BrO3-+I2=2IO3-+Br2
回答下列问题:
(1)b点时,KI完全反应,则消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比是
(2)b→c过程中只有一种元素的化合价发生变化,写出该过程的离子方程式:
【方法二】电解法制备KIO3,现将一定量的碘溶于过量的氢氧化钾溶液,发生反应:aI2+bKOH=cKI+dKIO3+eX,将该溶液加入阳极区,另将氢氧化钾溶液加入阴极区,开始电解,得到KIO3.回答下列问题:
(3)X的化学式是
(4)若有0.3mol I2单质参加反应,则反应过程中电子转移的个数为
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(0.4)
【推荐1】CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。
Ⅰ.合成甲醇
(1)由CO2催化加氢合成甲醇醇。
①一定条件下,由CO2和H2制备甲醇的过程中有下列反应:
反应1:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H1
反应2:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H2
反应3:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,它们随温度变化的曲线如图所示。____ △H3(填“>”“<”或“=”)。
②对于上述CO2加氢合成CH3OH的反应体系,下列说法不正确 的是____ (填字母)。
a.增大初始投料比
,有利于提高CO2的转化率
b.当气体的平均摩尔质量保持不变时,说明反应体系已达平衡
c.体系达平衡后,若压缩容器体积,则反应1平衡不移动,反应3平衡正向移动
d.选用合适的催化剂可以提高反应3中CO2的平衡转化率
(2)电化学原理将CO2转化为甲醇。
在光电催化条件下可以高效地将CO2和H2O转化为甲醇,从电极反应的角度分析:
①甲醇在____ (填“阴”或“阳”)极生成;
②氧化反应为____ 。
Ⅱ.甲醇是重要的化工原料,也可用作甲醇燃料电池。以稀硫酸为电解质溶液,甲醇燃料电池的工作原理如图所示。_____ 。
(4)该电池负极的电极反应式是_____ 。
Ⅰ.合成甲醇
(1)由CO2催化加氢合成甲醇醇。
①一定条件下,由CO2和H2制备甲醇的过程中有下列反应:
反应1:CO2(g)+H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
反应2:CO(g)+2H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
反应3:CO2(g)+3H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,它们随温度变化的曲线如图所示。
②对于上述CO2加氢合成CH3OH的反应体系,下列说法
a.增大初始投料比
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7cdb5f2089669a8f7ca742dbbbaf59ab.png)
b.当气体的平均摩尔质量保持不变时,说明反应体系已达平衡
c.体系达平衡后,若压缩容器体积,则反应1平衡不移动,反应3平衡正向移动
d.选用合适的催化剂可以提高反应3中CO2的平衡转化率
(2)电化学原理将CO2转化为甲醇。
在光电催化条件下可以高效地将CO2和H2O转化为甲醇,从电极反应的角度分析:
①甲醇在
②氧化反应为
Ⅱ.甲醇是重要的化工原料,也可用作甲醇燃料电池。以稀硫酸为电解质溶液,甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
(4)该电池负极的电极反应式是
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】从太阳能电池到轻便跑鞋,再到治疗各种疾病的药物,许多工业产品依赖于化学家合成的能力。然而要让肉眼不可见的化学成分按人类所需的方式合成新分子并非易事。
I.
(1)2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔,确认了合成氨反应机理。673K时,各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/19/2854535439425536/2855543116341248/STEM/4f245b29-3c4c-4f12-aff9-f3b2040eb4a9.png?resizew=350)
图中决速步骤的反应方程式为___________ ,该步反应的活化能Ea=___________ kJ/mol。
(2)在一定条件下,向某反应容器中投入5molN2、15molH2在不同温度下反应,平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/19/2854535439425536/2855543116341248/STEM/dee3ed40-b76e-4b06-9db1-ea0f78837215.png?resizew=200)
①温度T1、T2、T3中,最大的是___________ ,M点N2的转化率为___________ ;
②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c5ab87142dba99dddfba77dc04ac7a3f.png)
k1、k2分别为正反应和逆反应的速率常数:p(N2)、p(H2)、p(NH3)代表各组分的分压(分压=总压×物质的量分数);α为常数,工业上以铁为催化剂时,α=0.5。由M点数据计算
=________ MPa2(保留两位小数)。
II.CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-165kJ·mol-1,催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/19/2854535439425536/2855543116341248/STEM/e06fd1a2-936b-4790-862d-8f80f3454f1a.png?resizew=346)
(3)高于320°C后,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___________ 。
(4)对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是_______ ,使用的合适温度为________ 。
I.
(1)2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔,确认了合成氨反应机理。673K时,各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/19/2854535439425536/2855543116341248/STEM/4f245b29-3c4c-4f12-aff9-f3b2040eb4a9.png?resizew=350)
图中决速步骤的反应方程式为
(2)在一定条件下,向某反应容器中投入5molN2、15molH2在不同温度下反应,平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/19/2854535439425536/2855543116341248/STEM/dee3ed40-b76e-4b06-9db1-ea0f78837215.png?resizew=200)
①温度T1、T2、T3中,最大的是
②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c5ab87142dba99dddfba77dc04ac7a3f.png)
k1、k2分别为正反应和逆反应的速率常数:p(N2)、p(H2)、p(NH3)代表各组分的分压(分压=总压×物质的量分数);α为常数,工业上以铁为催化剂时,α=0.5。由M点数据计算
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/476bfa164b7b51962c95f2723d03749f.png)
II.CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-165kJ·mol-1,催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/19/2854535439425536/2855543116341248/STEM/e06fd1a2-936b-4790-862d-8f80f3454f1a.png?resizew=346)
(3)高于320°C后,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
(4)对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是
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【推荐3】请回答下列问题:
(1)实验测得16 g甲醇[CH3OH(l)]在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量,试写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:_______ 。
(2)目前我国主要使用肼(N2H4)作为卫星发射所用燃料。N2H4可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和H2O。已知:
①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) ΔH=-19.5kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.2kJ·mol-1
写出液体燃料N2H4与液态N2O4反应的热化学方程式:_______ 。
(3)在高温、高压和催化剂的条件下,将N2与H2转化为NH3(g)。下表为几种共价键的键能数据::
则N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)反应的 ΔH=_______
(4)已知热化学方程式:
① C2H2(g) +5/2O2(g) = 2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1301.0 kJ/mol
② C(s)+ O2(g) = CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ/mol
③ H2(g)+ 1/2O2(g) = H2O(1) ΔH3 = -285.8 kJ·mol-1
则C(s)和 H2(g) 反应生成C2H2(g)的热化学方程式为:_______
(5)在恒容密闭容器中,充入一定量的NO、CO发生反应:2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g) +N2(g)。200KpPa时,在一个容积为2L的恒温密闭容器中充入1.5molNO和2.0molCO,开始反应至2min时测得CO转化率为30%,则用N2表示的平均反应速率为v (N2)=_______ ;反应达到平衡状态时,测得二氧化碳为0.8mol,则平衡时的压强为起始压强的_______ 倍(保留两位小数)。
(6)L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时,CH4-CO2催化重整反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) ΔH>0,CH4(g)的平衡转化率随X 的变化关系。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/12/12/39e2d586-f08b-4db8-ab4e-673910796b05.png?resizew=207)
判断L1、L2的大小关系L1_______ L2
填“
”、“
”或“
”
,并简述理由:_______ 。
(1)实验测得16 g甲醇[CH3OH(l)]在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量,试写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:
(2)目前我国主要使用肼(N2H4)作为卫星发射所用燃料。N2H4可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和H2O。已知:
①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) ΔH=-19.5kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.2kJ·mol-1
写出液体燃料N2H4与液态N2O4反应的热化学方程式:
(3)在高温、高压和催化剂的条件下,将N2与H2转化为NH3(g)。下表为几种共价键的键能数据::
共价键 | N≡N | H—H | N—H |
键能(kJ/mol) | 946 | 436 | 390.8 |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(4)已知热化学方程式:
① C2H2(g) +5/2O2(g) = 2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1301.0 kJ/mol
② C(s)+ O2(g) = CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ/mol
③ H2(g)+ 1/2O2(g) = H2O(1) ΔH3 = -285.8 kJ·mol-1
则C(s)和 H2(g) 反应生成C2H2(g)的热化学方程式为:
(5)在恒容密闭容器中,充入一定量的NO、CO发生反应:2NO(g)+2CO(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5a55d09eb14ce32c34588667f973496d.png)
(6)L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时,CH4-CO2催化重整反应CH4(g)+CO2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/12/12/39e2d586-f08b-4db8-ab4e-673910796b05.png?resizew=207)
判断L1、L2的大小关系L1
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd995178601c2ad7b40f973d268c7bb7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/392cdb9d30684cce244bef94b8d861b9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4ff7942da6c3fc4005256fb1458557c0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6706fe00b4e231e62d9ecbec567d526b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/04582116cd765fcc5a52f44279ad6c94.png)
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【推荐1】天然气通过重整反应可生产合成气,进而生产H2,该工艺减少甲烷和CO2的排放,对于节约能源和保护环境具有双重意义。以甲烷为原料制氢主要有水蒸气重整、CO2重整等方法。甲烷水蒸气重整制氢工艺流程如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/1/884b26e9-9022-43ff-83bb-87eae5e9f6cc.png?resizew=477)
(1)涉及的甲烷水蒸气重整反应方程式为:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH2=+165kJ·mol-1
已知CH4、CO、H2的燃烧热分别为ΔH=-891kJ·mol-1、ΔH=-283kJ·mol-1、ΔH=-286kJ·mol-1、水的汽化热ΔH=+44kJ·mol-1,则ΔH1=___________ 。
(2)天然气脱硫工艺中常用热分解法处理H2S,硫化氢分解的反应方程式为:2H2S(g)=2H2(g)+S2(g),在101kPa时各气体的平衡体积分数与温度的关系如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/1/371011de-1270-4a5e-9225-8ac32f28a09e.png?resizew=230)
该反应的ΔH___________ 0(填“>”、“<”)。图中A点时反应的平衡常数Kp=___________ (用平衡分压代替平衡浓度,平衡分压=总压X物质的量分数)。
(3)利用甲烷水蒸气重整制得的氢气,工业上可用于合成氨生产。
①“哈伯法”是制氨气的常用方法,反应方程式为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)向密闭容器中按1:3体积比通入N2和H2,反应达平衡时NH3的体积分数为25.0%,则N2的平衡转化率α(N2)=___________
②“球磨法”是一种在温和的条件下(45℃和1bar,1bar≈100kPa)合成氨气的新方法,氨的最终体积分数可高达82.5%。该法分为两个步骤(如图):第一步,铁粉在球磨过程中被反复剧烈碰撞而活化,产生高密度的缺陷,氮分子被吸附在这些缺陷上[Fe(N*)],有助于氮分子的解离。第二步,N*发生加氢反应得到NHx*(x=1~3),剧烈碰撞中,NHx*从催化剂表面脱附得到产物氨。“球磨法”与“哈伯法”相比较,下列说法中不正确的是___________ (选填标号)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/1/6cdef5e0-4117-4b43-ab60-842d21bb2b97.png?resizew=251)
A.催化剂(Fe)缺陷密度越高,N2的吸附率越高
B.“哈伯法”采用高温主要用于解离氮氮三键,而“球磨法”不用解离氮氮三键
C.“球磨法”转速不能过快,否则体系升温太快,温度升高不利于N2吸附
D.“球磨法”不采用高压,是因为低压产率已经较高,加压会增大成本
(4)用催化剂Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成乙烯的反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/1/7dc6526e-db08-404c-b0d4-b32c58c03d2a.png?resizew=444)
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如表。
欲提高单位时间内乙烯的产量,在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加___________ 助剂效果最好,加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/1/884b26e9-9022-43ff-83bb-87eae5e9f6cc.png?resizew=477)
(1)涉及的甲烷水蒸气重整反应方程式为:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH2=+165kJ·mol-1
已知CH4、CO、H2的燃烧热分别为ΔH=-891kJ·mol-1、ΔH=-283kJ·mol-1、ΔH=-286kJ·mol-1、水的汽化热ΔH=+44kJ·mol-1,则ΔH1=
(2)天然气脱硫工艺中常用热分解法处理H2S,硫化氢分解的反应方程式为:2H2S(g)=2H2(g)+S2(g),在101kPa时各气体的平衡体积分数与温度的关系如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/1/371011de-1270-4a5e-9225-8ac32f28a09e.png?resizew=230)
该反应的ΔH
(3)利用甲烷水蒸气重整制得的氢气,工业上可用于合成氨生产。
①“哈伯法”是制氨气的常用方法,反应方程式为:N2(g)+3H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/22d84e89cf1a706355e1b5672c26bea9.png)
②“球磨法”是一种在温和的条件下(45℃和1bar,1bar≈100kPa)合成氨气的新方法,氨的最终体积分数可高达82.5%。该法分为两个步骤(如图):第一步,铁粉在球磨过程中被反复剧烈碰撞而活化,产生高密度的缺陷,氮分子被吸附在这些缺陷上[Fe(N*)],有助于氮分子的解离。第二步,N*发生加氢反应得到NHx*(x=1~3),剧烈碰撞中,NHx*从催化剂表面脱附得到产物氨。“球磨法”与“哈伯法”相比较,下列说法中不正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/1/6cdef5e0-4117-4b43-ab60-842d21bb2b97.png?resizew=251)
A.催化剂(Fe)缺陷密度越高,N2的吸附率越高
B.“哈伯法”采用高温主要用于解离氮氮三键,而“球磨法”不用解离氮氮三键
C.“球磨法”转速不能过快,否则体系升温太快,温度升高不利于N2吸附
D.“球磨法”不采用高压,是因为低压产率已经较高,加压会增大成本
(4)用催化剂Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成乙烯的反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/1/7dc6526e-db08-404c-b0d4-b32c58c03d2a.png?resizew=444)
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如表。
助剂 | CO2转化率(%) | 各产物在有机产物中的占比(%) | ||
C2H4 | C3H6 | 其他有机物 | ||
Na | 42.5 | 35.9 | 39.6 | 24.5 |
K | 27.2 | 75.6 | 22.8 | 1.6 |
Cu | 9.8 | 80.7 | 12.5 | 6.8 |
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【推荐2】乙烯是一种重要的基本化工原料,传统方法由丁烷裂解制备,现代工艺中利用乙烷的氧化裂解获得。两种工业方法的原理如下:
I.CH3CH2CH2CH3(g)
CH2=CH2(g)+CH3CH3(g) △H1
II.C2H6(g)+
O2(g)
C2H4(g)+H2O(g) △H2=-110 kJ/mol
(1)化学上,将稳定单质的能量定为0,由元素的单质化合生成1 mol单一化合物的反应热叫该化合物的生成热,生成热可表示该物质的相对能量。25℃、101 kPa下几种有机物的生成热如下表所示(a、b、c均大于零) :
由正丁烷裂解生成乙烯的△H1=______ kJ/mol (用含a、b、c的式子表示)。
(2)在一定温度下,向恒压密闭容器中充入一定量正丁烷,反应生成乙烯和乙烷,经过一段时间达到平衡状态,则下列情况下不能说明该反应达到平衡状态的是______ (填标号)。
A.反应热△H保持不变 B.
保持不变
C.气体密度保持不变 D.正丁烷生成速率与乙烯消耗速率相等
(3)乙烷的氧化裂解反应物中除了C2H4外,还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),如图为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是_______ ,反应的最佳温度为________ (填序号)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/11/19/2595971324461056/2597641801342976/STEM/a1542344533345fead8c6a4cd7001d6e.png?resizew=276)
A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃
[乙烯的选择性=
,乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
(4)工业上,保持体系总压恒定为100 kP的条件下进行反应II,通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%),掺混惰性气体的目的是_________________ 。反应达平衡时,各组分的体积分数如表:
计算该温度下的平衡常数Kp=_______ 。
(5)乙烯—空气燃料电池以熔融的K2CO3为电解质时,该燃料电池的正极反应式为2CO2+O2+4e-=2
, 则负极反应式为______ 。
I.CH3CH2CH2CH3(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
II.C2H6(g)+
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cfa1e7ffae662aefb49a44c52d4954d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(1)化学上,将稳定单质的能量定为0,由元素的单质化合生成1 mol单一化合物的反应热叫该化合物的生成热,生成热可表示该物质的相对能量。25℃、101 kPa下几种有机物的生成热如下表所示(a、b、c均大于零) :
物质 | 乙烷 | 乙烯 | 正丁烷 |
生成热/ (kJ/mol ) | -a | b | -c |
由正丁烷裂解生成乙烯的△H1=
(2)在一定温度下,向恒压密闭容器中充入一定量正丁烷,反应生成乙烯和乙烷,经过一段时间达到平衡状态,则下列情况下不能说明该反应达到平衡状态的是
A.反应热△H保持不变 B.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/660ce563f9b576921fb0ab5a4ff2de7a.png)
C.气体密度保持不变 D.正丁烷生成速率与乙烯消耗速率相等
(3)乙烷的氧化裂解反应物中除了C2H4外,还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),如图为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/11/19/2595971324461056/2597641801342976/STEM/a1542344533345fead8c6a4cd7001d6e.png?resizew=276)
A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃
[乙烯的选择性=
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b7a0078edc1163bc0c2d5369f36ec1d1.png)
(4)工业上,保持体系总压恒定为100 kP的条件下进行反应II,通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%),掺混惰性气体的目的是
C2H6 | O2 | C2H4 | H2O | 其他物质 |
2.4% | 1.0% | 12% | 15% | 69.6% |
计算该温度下的平衡常数Kp=
(5)乙烯—空气燃料电池以熔融的K2CO3为电解质时,该燃料电池的正极反应式为2CO2+O2+4e-=2
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/023ebef177e58b125407e6e072daebae.png)
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐3】绿水青山就是金山银山。燃烧煤的烟气含有SO2和NOx,直接排放会造成环境污染,排放前需要进行处理。试回答下列问题:
(1)某实验小组设想利用CO还原SO2。已知S和CO的燃烧热分别是296.0kJ·mol-l、283.0kJ·mol-l,试写出CO还原SO2生成CO2和S(s)的热化学方程式_________ 。
(2)采用Na2SO3溶液吸收法处理SO2,25℃时用1mol·L-1的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为_________ 。(已知25℃时:H2SO3的电离常数Kal=l.3×l0-2,Ka2=6.2×l0-8)
(3)采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。在脱硫、脱硝过程中,反应器中一直维持下列条件:温度为298K,pH=12,NaClO2溶液浓度为5×l0-3mol·L-1。通入含有SO2和NO的烟气,则反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压pe如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/22/bce3ba37-a813-4122-ab2d-bb50a34562b5.png?resizew=278)
①写出NaClO2溶液脱硫过程中主要反应的离子方程式_________ 。脱硫、脱硝反应的△H_________ 0(填“<”“>”或“=”)。
②已知脱硝主要反应为;4NO+3
+4OH-=4
+3C1-+2H2O。由实验结果可知,脱硫反应速率大于脱硝反应速率,原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是________ (写出其中一个原因)。欲提高烟气中NO的脱硝反应速率,可以采用的措施是________ (写出其中一条措施)。
③脱硝主要反应的平衡表达式为:
,其中pe(NO)为平衡分压。结合题目信息,计算298K时脱硫过程主要反应的化学平衡常数:K=________ (只列算式代入数据,不作运算)
(4)如果采用Ca(ClO)2替代NaClO2,能得到更好的烟气脱硫效果,其原因是________ 。
(1)某实验小组设想利用CO还原SO2。已知S和CO的燃烧热分别是296.0kJ·mol-l、283.0kJ·mol-l,试写出CO还原SO2生成CO2和S(s)的热化学方程式
(2)采用Na2SO3溶液吸收法处理SO2,25℃时用1mol·L-1的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为
(3)采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。在脱硫、脱硝过程中,反应器中一直维持下列条件:温度为298K,pH=12,NaClO2溶液浓度为5×l0-3mol·L-1。通入含有SO2和NO的烟气,则反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子 | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | Cl- |
c/(mol·L-1) | 8.35×10-4 | 6.87×10-6 | 1.5×l0-4 | l.2×10-5 | 3.4×10-3 |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/22/bce3ba37-a813-4122-ab2d-bb50a34562b5.png?resizew=278)
①写出NaClO2溶液脱硫过程中主要反应的离子方程式
②已知脱硝主要反应为;4NO+3
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/30f2394ca8a9416b96d0f15209c23486.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f3b22c7fcd6aef75aa2119ad593692c.png)
③脱硝主要反应的平衡表达式为:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f889a92b7ae0c08e151adf71dfdc13a2.png)
(4)如果采用Ca(ClO)2替代NaClO2,能得到更好的烟气脱硫效果,其原因是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】O2对人类有着重要的作用。请回答下列问题:
(1)甲醇是一种绿色可再生能源,已知热化学方程式:
ⅰ.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ•mol-1
ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.0kJ•mol-1
ⅲ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-574.0kJ•mol-1
则计算CH3OH(g)+
O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=___ 。
(2)人体内化学反应时刻需要O2参与,如肌肉中的肌红蛋白(Mb),具有结合O2的能力,可表示为Mb(aq)+O2(g)
MbO2(aq)。肌红蛋白的结合度(即转化率α)与平衡时的氧气分压p(O2)密切相关,其变化曲线如图1。已知K=
(气体和溶液中的溶质分别用分压和物质的量浓度表达)。
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①37℃时,已知平衡常数K=2,测得人正常呼吸时α的最大值为98%,则空气中氧气分压p(O2)=___ kPa。
②血红蛋白Hb结合O2形成动脉血,存在反应1:HbH+(aq)+O2(g)
HbO2(aq)+H+(aq)。血液中还同时存在反应2:CO2+H2O
H++HCO
,结合两个反应,肺部氧分压___ (填“较高”或“较低”)有利于CO2排出体外。请你从平衡移动的角度解释原因___ 。
(3)游泳池水质普遍存在尿素[CO(NH2)2]超标现象,一种电化学除游泳池中尿素的实验装置如图2所示,其中钌钛常用作析氯电极 ,本身不参与电解。已知:3NaClO+CO(NH2)2=3NaCl+2H2O+N2↑+CO2↑。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/1/22/2900041274982400/2950964664754176/STEM/6de0d936-d94d-4f12-a5b9-0af400e92fe0.png?resizew=260)
①氮原子的核外电子排布式___ 。
②电解过程中钌钛电极上发生反应为___ 。
③电解过程中不锈钢电极附近pH___ (填“降低”“升高”或“不变”)。
④标准状况下,电解过程中每逸出22.4L N2,电路中至少通过电子数目___ 。
(1)甲醇是一种绿色可再生能源,已知热化学方程式:
ⅰ.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ•mol-1
ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.0kJ•mol-1
ⅲ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-574.0kJ•mol-1
则计算CH3OH(g)+
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(2)人体内化学反应时刻需要O2参与,如肌肉中的肌红蛋白(Mb),具有结合O2的能力,可表示为Mb(aq)+O2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c7913776b776dccf9831a16887c09207.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/1/22/2900041274982400/2950964664754176/STEM/36015383-f1ea-4437-80da-469a3d26f0a2.png?resizew=223)
①37℃时,已知平衡常数K=2,测得人正常呼吸时α的最大值为98%,则空气中氧气分压p(O2)=
②血红蛋白Hb结合O2形成动脉血,存在反应1:HbH+(aq)+O2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d7da75639d9df997d684f1d6d99692cd.png)
(3)游泳池水质普遍存在尿素[CO(NH2)2]超标现象,一种电化学除游泳池中尿素的实验装置如图2所示,其中钌钛常用作
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①氮原子的核外电子排布式
②电解过程中钌钛电极上发生反应为
③电解过程中不锈钢电极附近pH
④标准状况下,电解过程中每逸出22.4L N2,电路中至少通过电子数目
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解答题-实验探究题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】二氧化氯
是一种易溶于水的黄绿色气体,体积分数超过10%时易引起爆炸,具有强氧化性,可用于水处理。
的制备方法有多种,其中两种如下:
方法一:以石墨为电极,在一定条件下电解饱和食盐水。
方法二:以
作还原剂,在稀硫酸中还原
。
完成下列填空:
(1)写出方法一制备
的化学方程式_______ 。
(2)实验宝模拟方法二的过程,并将制得的
处理含
废水的装置如下。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/16/c8f00ad7-89aa-43f1-9a1d-f77a01301312.png?resizew=405)
①B中反应温度控制30℃左右的原因是_______ 。
②通入
的作用除了搅拌、有利于将
排出外,还有_______ 。
③C中
将
氧化成无毒的_______ 气体。
(3)为测定D中
的物质的量浓度,进行了下列实验:
i。取D中溶液
,加入锥形瓶,用稀硫酸调节溶液
,再加入足量
晶体,充分反应;
ii.加入淀粉溶液作指示剂,用
标准溶液滴定至终点,重复2次,测得消耗
溶液的平均值为
。(已知:
)。
①i中反应的离子方程式为_______ 。
②D中
的物质的量浓度是_______
;若滴定操作耗时过长,则测定结果会_______ (选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4ddf2d5e6d95d11a5c6df173fea6c8c0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba1bd4bf0b99e76c0f3c193b20a21056.png)
方法一:以石墨为电极,在一定条件下电解饱和食盐水。
方法二:以
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9c38c6b842b451f57d81f9f8dd320e4c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8ed06055861468288bf48ddd7e529fe1.png)
完成下列填空:
(1)写出方法一制备
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba1bd4bf0b99e76c0f3c193b20a21056.png)
(2)实验宝模拟方法二的过程,并将制得的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba1bd4bf0b99e76c0f3c193b20a21056.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9b893cfa1ab07df33d301bdb9ca21d83.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/16/c8f00ad7-89aa-43f1-9a1d-f77a01301312.png?resizew=405)
①B中反应温度控制30℃左右的原因是
②通入
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f5547e0098754a8e3f31bae5d5bcb4dd.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba1bd4bf0b99e76c0f3c193b20a21056.png)
③C中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba1bd4bf0b99e76c0f3c193b20a21056.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9b893cfa1ab07df33d301bdb9ca21d83.png)
(3)为测定D中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba1bd4bf0b99e76c0f3c193b20a21056.png)
i。取D中溶液
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/99d419edc51429c30ccbe1f6593507f3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ddfc66b867813c42e9edf7c062c92074.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f508f7e834c1ce707a183850ee1da6f.png)
ii.加入淀粉溶液作指示剂,用
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3450dd15ec494b01c2092f530ece3078.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5414fb67ab35d9a892fbb772ad3b6a60.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e3c5eb092d5cb89e8907fb3d76ca2fb0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e4094163fcca6ba696269988278614a2.png)
①i中反应的离子方程式为
②D中
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5c4d9129b79ac985bc46c88b092aeb02.png)
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】硼(B)可形成H3BO3、NaBH4、NaBO2等化合物,用途广泛。
(1)H3BO3为一元弱酸,常温下,在水中存在如下电离平衡:H3BO3 + H2O
[B(OH)4]-+H+,Ka=5.72×10-10。
①25℃时,0.175 mol/L的H3BO3溶液pH约为_________ 。
②已知碳酸H2CO3的电离平衡常数为Ka1 = 4.4×10-7,Ka2 = 4.7×10-11。将少量碳酸钠溶液滴加到饱和硼酸溶液中,反应的离子方程式为_________ 。
(2)在容积恒定为2 L的密闭容器中加入足量BPO4和Na固体并充入一定量的H2(g)发生储氢反应:BPO4(s)+4Na(s)+2H2(g)
Na3PO4(s)+NaBH4(s) △H<0
①体系中H2的物质的量与反应时间的关系如表所示:
下列有关叙述正确的是(填标号)_________ 。
a. 当容器内气体的摩尔质量不再变化时,反应达到平衡状态
b. 10 min时向容器内通入少量H2,则重新达平衡前ν(放氢)> ν(吸氢)
c. 保持温度不变,平衡后再充入1 mol H2,达新平衡时H2的浓度为0.4 mol/L
d. 升高温度,放氢速率加快,重新达到平衡时容器压强增大
②图为产率与反应温度的关系曲线,NaBH4的产率在603K之前随温度升高而增大,在603K之后随温度升高而减小的原因是_________ 。
(3)NaBH4(s)遇H2O(l)剧烈水解,生成氢气和NaBO2(s)。
①通常状况下,实验测得3.8 g NaBH4(s)发生水解反应放出21.6 kJ热量,写出该反应的热化学方程式_________ 。
②
为NaBH4水解的半衰期(水解一半所需要的时间,单位为min)。lg
随pH和温度的变化如图所示。溶液pH=4时,NaBH4_________ (填“能”或“不能”)稳定存在,原因是_________ (用离子方程式表示);T1_________ T2。(填 “>”或“<”)
③硼氢化钠具有极强还原性,碱性条件可用于处理电镀废液中的CuSO4制得纳米铜,从而变废为宝。写出电镀阳极反应方程式_______________ 。
(1)H3BO3为一元弱酸,常温下,在水中存在如下电离平衡:H3BO3 + H2O
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/2/25/2148221143072768/null/STEM/a87eb844229a48c4b2f72a2d48ce9a66.png?resizew=33)
①25℃时,0.175 mol/L的H3BO3溶液pH约为
②已知碳酸H2CO3的电离平衡常数为Ka1 = 4.4×10-7,Ka2 = 4.7×10-11。将少量碳酸钠溶液滴加到饱和硼酸溶液中,反应的离子方程式为
(2)在容积恒定为2 L的密闭容器中加入足量BPO4和Na固体并充入一定量的H2(g)发生储氢反应:BPO4(s)+4Na(s)+2H2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/2/25/2148221143072768/null/STEM/a87eb844229a48c4b2f72a2d48ce9a66.png?resizew=33)
①体系中H2的物质的量与反应时间的关系如表所示:
t/min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
n(H2)/mol | 2.0 | 1.5 | 1.2 | 0.9 | 0.8 | 0.8 |
a. 当容器内气体的摩尔质量不再变化时,反应达到平衡状态
b. 10 min时向容器内通入少量H2,则重新达平衡前ν(放氢)> ν(吸氢)
c. 保持温度不变,平衡后再充入1 mol H2,达新平衡时H2的浓度为0.4 mol/L
d. 升高温度,放氢速率加快,重新达到平衡时容器压强增大
②图为产率与反应温度的关系曲线,NaBH4的产率在603K之前随温度升高而增大,在603K之后随温度升高而减小的原因是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/22/2f6e49f1-ef7b-4135-8bdb-e705c0aa1df1.png?resizew=239)
(3)NaBH4(s)遇H2O(l)剧烈水解,生成氢气和NaBO2(s)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/22/be749f86-1e63-4cbe-bd6b-a3be6fca21fb.png?resizew=259)
①通常状况下,实验测得3.8 g NaBH4(s)发生水解反应放出21.6 kJ热量,写出该反应的热化学方程式
②
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③硼氢化钠具有极强还原性,碱性条件可用于处理电镀废液中的CuSO4制得纳米铜,从而变废为宝。写出电镀阳极反应方程式
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