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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:596 题号:21254822
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:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
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_______(用题目给的反应焓变来表示)。
(2)向恒容密闭容器中加入,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“”)。

②温度为时,该反应化学平衡常数_______,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:

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_______(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):

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。

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_______(填标号:a.明显增大b.几乎不发生变化c.明显减小)。

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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;
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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__________
2018-02-26更新 | 182次组卷
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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。

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·mol1;使用催化剂之后,正反应的活化能为___kJ·mol1

(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/min51015202530
c(NH3)/mol·L-10.080.140.180.200.200.20

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
(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
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(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________

(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。

曲线a、b对应温度较高的是___(填“a”或“b”)。
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回答下列问题:
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