常用作脱硝催化剂,采用共沉淀法等比掺入金属M后,催化剂的脱硝性能及抗硫中毒性能会发生改变。烟气脱硝主要副产物为,主反应如下:
反应I:
反应II:
(1)已知:。则___________ 。
(2)某条件下对于反应I,,,、为速率常数。升高温度时,增大m倍,增大n倍,则m___________ n(填“>”“<”或“=”)。
(3)将模拟烟气按一定流速通到催化剂表面,不同温度下气体出口处测定相关物质浓度,得出NO的转化率、的选择性、的生成量随温度变化关系如下图。
①选择时,温度高于260℃时NO转化率下降的原因为___________ 。
②综合分析,该脱硝过程应选择的最佳催化剂中M为___________ 。
(4)273℃,kPa下,向恒温恒压密闭的容器中通入4mol、4molNO、2mol(假设仅发生反应I、II)
①下列选项不能说明反应I、II均达到化学平衡状态的是___________ 。
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变
B.NO的分压保持不变
C.有1molN—H键断裂的同时,有1mol键断裂
②达到平衡后测定转化率为30%,体系中为1.2mol。则NO的转化率为___________ ,反应I的___________ (写出计算式即可)(分压=总压×物质的量分数)。
反应I:
反应II:
(1)已知:。则
(2)某条件下对于反应I,,,、为速率常数。升高温度时,增大m倍,增大n倍,则m
(3)将模拟烟气按一定流速通到催化剂表面,不同温度下气体出口处测定相关物质浓度,得出NO的转化率、的选择性、的生成量随温度变化关系如下图。
①选择时,温度高于260℃时NO转化率下降的原因为
②综合分析,该脱硝过程应选择的最佳催化剂中M为
(4)273℃,kPa下,向恒温恒压密闭的容器中通入4mol、4molNO、2mol(假设仅发生反应I、II)
①下列选项不能说明反应I、II均达到化学平衡状态的是
A.混合气体的平均摩尔质量保持不变
B.NO的分压保持不变
C.有1molN—H键断裂的同时,有1mol键断裂
②达到平衡后测定转化率为30%,体系中为1.2mol。则NO的转化率为
更新时间:2024-01-04 11:02:23
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【推荐1】新技术的开发应用,不仅有利于改善环境质量,而且能充分开发“废物”的潜在价值。回答下列问题:
(1)用烟道气与氢气来合成甲醇涉及到如下几个反应:
①
②
③
④_____________ 。
(2)在容积均为的两个恒容密闭容器中发生反应,有关数据如下:
①时该反应的平衡常数___________ 。
②容器2中,___________ ,___________ 。
③若起始时,在2L恒容密闭容器中加入CO、、、各1mol,则此时___________ 填“”“”或“”。
(3)反应 可用于捕捉空气中的,为研究温度对捕获效率的影响,在某温度下,将一定量的溶液置于密闭容器中,并充入一定量的气体,在t时刻,测得容器中气体的浓度。然后分别在温度为、、、下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测定气体的浓度,得到的曲线图如下:
①____________ 填“”“”或“”。区间,变化的原因是_____________ 。
②已知常温下的电离常数,碳酸的电离常数、,则恰好完全反应时所得的溶液中__________ 填“”“”或“”。
③在图中所示五种温度下,该反应的平衡常数最大的温度是____________ 。
(1)用烟道气与氢气来合成甲醇涉及到如下几个反应:
①
②
③
④
(2)在容积均为的两个恒容密闭容器中发生反应,有关数据如下:
容器 | 温度 | 起始量 | 达到平衡 | |||
CO转化率 | 所需时间 | |||||
1 | 800 | 2 | 1 | 3 | ||
2 | 800 | 1 | 2 | n | x |
②容器2中,
③若起始时,在2L恒容密闭容器中加入CO、、、各1mol,则此时
(3)反应 可用于捕捉空气中的,为研究温度对捕获效率的影响,在某温度下,将一定量的溶液置于密闭容器中,并充入一定量的气体,在t时刻,测得容器中气体的浓度。然后分别在温度为、、、下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测定气体的浓度,得到的曲线图如下:
①
②已知常温下的电离常数,碳酸的电离常数、,则恰好完全反应时所得的溶液中
③在图中所示五种温度下,该反应的平衡常数最大的温度是
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【推荐2】丙烯是重要的有机化工原料,丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径,其化学方程式为C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。回答下列相关问题:
(1)已知:Ⅰ.2C3H8(g)+O2(g) 2C3H6(g)+2H2O(g) △H1=-238kJ•mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) △H2=-484kJ•mol-1
则丙烷脱氢制丙烯反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的△H为___________ kJ•mol-1
(2)一定温度下,向1L的密闭容器中充入1molC3H8发生脱氢反应,经过10min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。
①0~10min丙烯的化学反应速率v(C3H6)=___________ mol•L-1•min-1。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填字母标号)。
A.△H不变 B.C3H6与H2的物质的量之比保持不变
C.混合气体的总压强不变 D.v(C3H6)正=v(C3H6)逆
③欲提高丙烷转化率,采取的措施是___________ (填字母标号)。
A.降低温度 B.升高温度 C.加催化剂 D.及时分离出H2
④若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始 越大,丙烷的平衡转化率越大,其原因是___________ 。
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1molC3H8,开始压强为pkPa,C3H8的气体体积分数与反应时间的关系如图所示:
①此温度下该反应的平衡常数Kp=___________ (用含字母p的代数式表示,Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平衡分压=总压×体积分数)。
②已知该反应过程中,v正=k正p(C3H8),v逆=k逆p(C3H6)p(H2),其中k正、k逆为速率常数,只与温度有关,则图中m点处=___________ 。
(1)已知:Ⅰ.2C3H8(g)+O2(g) 2C3H6(g)+2H2O(g) △H1=-238kJ•mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) △H2=-484kJ•mol-1
则丙烷脱氢制丙烯反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的△H为
(2)一定温度下,向1L的密闭容器中充入1molC3H8发生脱氢反应,经过10min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。
①0~10min丙烯的化学反应速率v(C3H6)=
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是
A.△H不变 B.C3H6与H2的物质的量之比保持不变
C.混合气体的总压强不变 D.v(C3H6)正=v(C3H6)逆
③欲提高丙烷转化率,采取的措施是
A.降低温度 B.升高温度 C.加催化剂 D.及时分离出H2
④若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始 越大,丙烷的平衡转化率越大,其原因是
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1molC3H8,开始压强为pkPa,C3H8的气体体积分数与反应时间的关系如图所示:
①此温度下该反应的平衡常数Kp=
②已知该反应过程中,v正=k正p(C3H8),v逆=k逆p(C3H6)p(H2),其中k正、k逆为速率常数,只与温度有关,则图中m点处=
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【推荐3】煤的气化和天然气净化过程中会产生H2S,将其吸收和转化是保护环境和资源利用的有效措施。
(1)已知H2S的燃烧热,S(s)的燃烧热,则空气直接氧化脱除H2S的反应:2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) =_______ kJ·mol-1。
(2)工业上用常用氯苯(C6H5Cl)和硫化氢(H2S)反应来制备有机合成中间体苯硫酚(C6H5SH),但会有副产物苯(C6H6)生成。
I.C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H5SH(g)+HCl(g) = —16.8kJ·mol-1
II.C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+S8 (g)
现将一定量的氯苯和硫化氢置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程,在不同温度下均反应20分钟测定生成物的浓度,得到图1和图2。
下列说法错误的是_______。
(3)H2S高温裂解转化为H2和硫蒸气,2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)。维持体系压强=100kPa,反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数(物质的量分数)如图所示。
①H2S高温裂解反应的_______ 0 (填“>”或“<”)。
②曲线c代表的物质是_______ (填化学式)。
③反应温度为1300℃时,H2S的平衡转化率为_______ ,反应的平衡常数=_______ (写计算式,分压=总压×物质的量分数)。
④是以各物质的物质的量分数代替浓度表示的平衡常数,则=_______ (用含的表达式表示)。若增大,=_______ (填“增大” “减小”或“不变”,下同)。若H2S高温裂解反应在刚性容器中进行,增大H2S的投入量,H2的物质的量分数_______ 。
(1)已知H2S的燃烧热,S(s)的燃烧热,则空气直接氧化脱除H2S的反应:2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) =
(2)工业上用常用氯苯(C6H5Cl)和硫化氢(H2S)反应来制备有机合成中间体苯硫酚(C6H5SH),但会有副产物苯(C6H6)生成。
I.C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H5SH(g)+HCl(g) = —16.8kJ·mol-1
II.C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+S8 (g)
现将一定量的氯苯和硫化氢置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程,在不同温度下均反应20分钟测定生成物的浓度,得到图1和图2。
下列说法错误的是_______。
A.由图1可知,相同条件下反应I的活化能小于反应II的活化能 |
B.590K以上,随温度升高,反应I消耗H2S减少 |
C.其他条件不变,氯苯的转化率随温度的升高而降低 |
D.若要提高C6H5SH的产量,可提高硫化氢与氯苯起始物质的量之比 |
①H2S高温裂解反应的
②曲线c代表的物质是
③反应温度为1300℃时,H2S的平衡转化率为
④是以各物质的物质的量分数代替浓度表示的平衡常数,则=
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(0.4)
【推荐1】CH4-CO2重整技术是获得合成气(CO、H2)、实现碳中和的重要途径之一,具有一定的经济效应和社会意义,反应原理为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.4kJ·mol-1
(1)上述反应在____ (填“低温”或“高温”)条件下能自发进行;已知:CO、H2的燃烧热△H分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1,则CH4的燃烧热△H=____ 。
(2)研究表明,在某催化剂作用下上述反应历程可能分两步,其能量变化如图所示:
①积碳反应:CH4(g)C(ads)+2H2(g)[C(ads)为吸附性活性炭];
②消碳反应:C(ads)+CO2(g)2CO(g)。
决定上述反应速率的步骤是____ (填序号);催化剂表面的C(ads)会影响催化剂的活性,为了消除C(ads)并提高反应速率,可采取的措施有____ (填两点)。
(3)以Ni/α-Al2O3为催化剂进行CH4-CO2重整实验。
①按起始投料比=充入恒温恒容密闭容器中,测得容器中总压强p总随时间的变化如图所示:
研究表明CO的生成速率v(CO)正=1.5p(CH4)·p(CO2)×10-2(单位略,压强以kPa为单位),则t1时刻v(CO)正=____ (填数字)。
②容器甲、乙为相同的恒容密闭容器,向甲中充入1molCH4和1molCO2,向乙中充入1molCH4和2molCO2,测得CH4的平衡转化率随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三处平衡体系中,H2的体积分数最小的是____ (填“a”“b”或“c”)。
(4)以合成气为原料,以Cu-Mn合金为催化剂制备二甲醚的相关反应原理为:
主反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)
副反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
已知:二甲醚的选择性=×100%。
一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入1molCO和1molH2,若平衡时CO的转化率为80%、二甲醚的选择性为90%,则H2的平衡转化率为____ ;用气体的平衡分压代替其物质的量浓度得到的化学平衡常数为Kp,若平衡时的总压强为20MPa,该温度下副反应的化学平衡常数Kp为____ MPa-2(用计算式表示,不必化简;气体分压=气体总压×物质的量分数)。
(1)上述反应在
(2)研究表明,在某催化剂作用下上述反应历程可能分两步,其能量变化如图所示:
①积碳反应:CH4(g)C(ads)+2H2(g)[C(ads)为吸附性活性炭];
②消碳反应:C(ads)+CO2(g)2CO(g)。
决定上述反应速率的步骤是
(3)以Ni/α-Al2O3为催化剂进行CH4-CO2重整实验。
①按起始投料比=充入恒温恒容密闭容器中,测得容器中总压强p总随时间的变化如图所示:
研究表明CO的生成速率v(CO)正=1.5p(CH4)·p(CO2)×10-2(单位略,压强以kPa为单位),则t1时刻v(CO)正=
②容器甲、乙为相同的恒容密闭容器,向甲中充入1molCH4和1molCO2,向乙中充入1molCH4和2molCO2,测得CH4的平衡转化率随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三处平衡体系中,H2的体积分数最小的是
(4)以合成气为原料,以Cu-Mn合金为催化剂制备二甲醚的相关反应原理为:
主反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)
副反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
已知:二甲醚的选择性=×100%。
一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入1molCO和1molH2,若平衡时CO的转化率为80%、二甲醚的选择性为90%,则H2的平衡转化率为
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【推荐2】碳排放问题是第26届联合国气候变化大会讨论的焦点。我国向国际社会承诺2030年“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。为了实现这个目标,加强了对CO2转化的研究。下面是CO2转化为高附加值化学品的反应。相关反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H1
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.0kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-49.0kJ·mol-1
反应Ⅳ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H4=-165.0kJ·mol-1
反应Ⅴ:2CO2g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H5=-122.7kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ一般认为通过反应Ⅰ、Ⅱ来实现,则反应Ⅰ的△H1=____ kJ·mol-1;已知:由实验测得反应Ⅰ的v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆·c(H2O)·c(CO)(k正、k逆为速率常数,与温度、催化剂有关)。若平衡后升高温度,则=____ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在2L恒容密闭容器中充入总物质的量为8mol的CO2和H2发生反应Ⅲ,改变氢碳比,在不同温度下反应达到平衡状态,测得的实验数据如表:
①下列说法中正确的是____ (填英文字母)。
A.增大氢碳比,平衡正向移动,平衡常数增大
B.v(CH3OH)=v(CO2)时,反应达到平衡
C.当混合气体平均摩尔质量不变时,达到平衡
D.当混合气体密度不变时,达到平衡
②在700K、氢碳比为3.0的条件下,某时刻测得容器内CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量分别为2mol、2mol、1mol和1mol,则此时正反应速率和逆反应速率的关系是_____ (填英文字母)。
A.v(正)>v(逆) B.v(正)<v(逆) C.(正)=r(逆) D.无法判断
(3)CO2在一定条件下催化加氢生成CH3OH,主要发生三个竞争反应(即反应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),为分析催化剂对反应的选择性,在1L恒容密闭容器中充入2.0molCO2和5.3molH2,测得反应进行相同时间后,有关物质的物质的量随温度变化如图所示:
①该催化剂在较低温度时主要选择反应____ (“Ⅲ”或“Ⅳ”或“Ⅴ”)。研究发现,若温度过高,三种含碳产物的物质的量会迅速降低,其主要原因可能是:____ 。
②在一定温度下达到平衡,此时测得容器中部分物质的含量为:n(CH4)=0.1mol,n(C2H4)=0.4mol,n(CH3OH)=0.5mol。则该温度下反应Ⅲ的平衡常数K(Ⅲ)=____ L2/mol2(保留两位小数)。
(4)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。欲用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为____ mol/L(已知:常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11,Ksp(BaCO3)=1×10-10。忽略溶液体积的变化,保留两位有效数字)。
(5)研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图所示。温度小于900℃时进行电解反应,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,阳极的电极反应式为2CO-4e-=2CO2↑+O2↑,则阴极的电极反应式为____ 。
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H1
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.0kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-49.0kJ·mol-1
反应Ⅳ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H4=-165.0kJ·mol-1
反应Ⅴ:2CO2g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H5=-122.7kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ一般认为通过反应Ⅰ、Ⅱ来实现,则反应Ⅰ的△H1=
(2)在2L恒容密闭容器中充入总物质的量为8mol的CO2和H2发生反应Ⅲ,改变氢碳比,在不同温度下反应达到平衡状态,测得的实验数据如表:
温度/K CO2转化率 | 500 | 600 | 700 | 800 |
1 | 45 | 33 | 20 | 12 |
2 | 60 | 43 | 28 | 15 |
3 | 83 | 62 | 40 | 22 |
A.增大氢碳比,平衡正向移动,平衡常数增大
B.v(CH3OH)=v(CO2)时,反应达到平衡
C.当混合气体平均摩尔质量不变时,达到平衡
D.当混合气体密度不变时,达到平衡
②在700K、氢碳比为3.0的条件下,某时刻测得容器内CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量分别为2mol、2mol、1mol和1mol,则此时正反应速率和逆反应速率的关系是
A.v(正)>v(逆) B.v(正)<v(逆) C.(正)=r(逆) D.无法判断
(3)CO2在一定条件下催化加氢生成CH3OH,主要发生三个竞争反应(即反应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),为分析催化剂对反应的选择性,在1L恒容密闭容器中充入2.0molCO2和5.3molH2,测得反应进行相同时间后,有关物质的物质的量随温度变化如图所示:
①该催化剂在较低温度时主要选择反应
②在一定温度下达到平衡,此时测得容器中部分物质的含量为:n(CH4)=0.1mol,n(C2H4)=0.4mol,n(CH3OH)=0.5mol。则该温度下反应Ⅲ的平衡常数K(Ⅲ)=
(4)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。欲用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
(5)研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图所示。温度小于900℃时进行电解反应,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,阳极的电极反应式为2CO-4e-=2CO2↑+O2↑,则阴极的电极反应式为
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【推荐3】分解水制氢气的工业制法之一是硫.碘循环,主要涉及下列反应:
I SO2+2H2O+I2==H2SO4+2HI
II 2HIH2+I2
III 2H2SO4==2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是______ 。
a.反应III易在常温下进行
b.反应I中S02还原性比HI强
c.循环过程中需补充H20
d.循环过程中产生lmol02的同时产生lmolH2
(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应II,H2物质的量随时间的变化如图所示。 0~2min 内的平均反应速率v(HI)=______________ 。该温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g) 的平衡常数表达式为K=_______________ 。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则是原来的2倍_____________ 。
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度 c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数
(3)SO2在一定条件下可氧化生成SO3,其主反应为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0,若此反应起始的物质的量相同,则下列关系图正确的是__________ 。
实际工业生产使用的条件是:常压、五氧化二钒、500℃,选择该温度条件的原因是_______ 。
(4)实际生产用氨水吸收SO2生成亚硫酸的铵盐。现取a克该铵盐,若将其中的SO2全部反应出来,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为_________________ 。
I SO2+2H2O+I2==H2SO4+2HI
II 2HIH2+I2
III 2H2SO4==2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是
a.反应III易在常温下进行
b.反应I中S02还原性比HI强
c.循环过程中需补充H20
d.循环过程中产生lmol02的同时产生lmolH2
(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应II,H2物质的量随时间的变化如图所示。 0~2min 内的平均反应速率v(HI)=
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度 c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数
(3)SO2在一定条件下可氧化生成SO3,其主反应为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0,若此反应起始的物质的量相同,则下列关系图正确的是
实际工业生产使用的条件是:常压、五氧化二钒、500℃,选择该温度条件的原因是
(4)实际生产用氨水吸收SO2生成亚硫酸的铵盐。现取a克该铵盐,若将其中的SO2全部反应出来,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为
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【推荐1】利用合成氨生产尿素[CO(NH2)2]是重要的化学工艺。在3个2L的密闭容器中,使用相同的催化剂,按不同方式投入反应物,分别进行反应:3H2(g)+N2(g)2NH3(g)。保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下:
(1)下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是____________ (填写序号字母).
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(2)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=_________
(3)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K________ (用含c1的代数式表示).
(4)分析上表数据,下列关系正确的是_________ (填序号):
a.2c1>1.5mol/L b.2ρ1=ρ2 c.ω3=ω1 d.K甲=K乙=K丙
(5)氨和尿素溶液都可以吸收硝酸工业尾气中的NO、NO2,将其转化为N2.写出尿素与NO、NO2三者等物质的量反应的化学方程式__________________ .
(6)氨氮废水(含NH3、NaOH和Na2SO4)超标排放会造成水体富营养化.如图通过直接电化学法能有效除去废水中的氨.其中阴离子的流动方向为__________ (填“a极”或“b极”),电解过程中,b极区的pH_____________ (填“增大”或“减小”或“不变”),阳极反应方程式为__________ .
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 3mol H2、2mol N2 | 6mol H2、4molN2 | 2molNH3 |
达到平衡的时间/min | 5 | 8 | |
平衡时N2的浓度/mol·L-1 | c1 | 1.5 | |
NH3的体积分数 | ω1 | ω3 | |
混合气体密度/g·L-1 | ρ1 | ρ2 | |
平衡常数/L2·mol-2 | K甲 | K乙 | K丙 |
(1)下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(2)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=
(3)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K
(4)分析上表数据,下列关系正确的是
a.2c1>1.5mol/L b.2ρ1=ρ2 c.ω3=ω1 d.K甲=K乙=K丙
(5)氨和尿素溶液都可以吸收硝酸工业尾气中的NO、NO2,将其转化为N2.写出尿素与NO、NO2三者等物质的量反应的化学方程式
(6)氨氮废水(含NH3、NaOH和Na2SO4)超标排放会造成水体富营养化.如图通过直接电化学法能有效除去废水中的氨.其中阴离子的流动方向为
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【推荐2】研究CO和CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。请回答下列问题:
(1)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生反应: CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a、b所示,下列说法正确的是_____ (填字母)。
A.上述反应的△H= -91 kJ·mol-1
B.该反应自发进行的条件为高温
C. b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和∆H
D. b过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(2)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1L密闭容器中发生,反应过程中各物质的物质的量随时间变化见表所示:
①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_______ (填字母)
A.2v正(H2)=v逆(CH3OH)
B. CO与CH3OH的物质的量之比保持不变
C.混合气的平均相对分子质量保持不变
D.混合气体的密度保持不变
②若起始压强为P0kPa,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,则10 min内H2的反应速率v(H2)=_____ kPa/min;该温度下反应的平衡常数Kp=______ 。(分压=总压×物质的量分数)。
(3)甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入1 mol CO和2 mol H2,向乙中加入2 mol CO和4 molH2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图所示,则L、M两点容器内平衡常数:K(M)_____ K(L); 压强:p(M)__ 2p(L)。(填“>”“<”或“=”)
(4)以纳米二氧化钛为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯()。电解时,阴极的电极反应式是_________ 。
(1)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生反应: CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a、b所示,下列说法正确的是
A.上述反应的△H= -91 kJ·mol-1
B.该反应自发进行的条件为高温
C. b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和∆H
D. b过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(2)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1L密闭容器中发生,反应过程中各物质的物质的量随时间变化见表所示:
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 |
H2 | 4 | 2 | ||
CO | 2 | 1 | ||
CH3OH(g) | 0 | 0.7 |
①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是
A.2v正(H2)=v逆(CH3OH)
B. CO与CH3OH的物质的量之比保持不变
C.混合气的平均相对分子质量保持不变
D.混合气体的密度保持不变
②若起始压强为P0kPa,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,则10 min内H2的反应速率v(H2)=
(3)甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入1 mol CO和2 mol H2,向乙中加入2 mol CO和4 molH2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图所示,则L、M两点容器内平衡常数:K(M)
(4)以纳米二氧化钛为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯()。电解时,阴极的电极反应式是
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【推荐3】能源是人类生存、社会发展不可或缺的物质,CO、、均是重要的能源物质。
(1)已知:氧气中键的键能为497 mol,二氧化碳中C=O键的键能为745 。
则使1 mol 完全分解成原子所需要的能量至少为______ ,______ 。
(2)通常合成甲醇的主要反应为:,起始时容器中只有a CO和b ,平衡时测得混合气体中的物质的量分数与温度、压强之间的关系如图所示:
①压强为温度和时对应的平衡常数分别为、,则____ 填“”“”“”;若恒温恒容条件下,起始时、,测得平衡时混合气体的压强为如图所示,则时该反应的压强平衡常数______ 。 用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数,用含的代数式表示
②若在温度为、压强为的条件下向密闭容器中加入等物质的量的CO、、气体,则反应开始时_____ 填“”“”“”“无法确定”
③若恒温恒容条件下,起始时、,则下列叙述能说明反应达到化学平衡状态的是______ 。
A.混合气体的密度不再随时间的变化而变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
C.、的物质的量浓度之比为1:2,且不再随时间的变化而变化
D.若将容器改为绝热恒容容器时,平衡常数K不随时间变化而变化
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体,其产物之一是。已知常温下碳酸的电离常数、,的电离常数,则所得到的溶液中_____ 填“”“”“”。
(1)已知:氧气中键的键能为497 mol,二氧化碳中C=O键的键能为745 。
则使1 mol 完全分解成原子所需要的能量至少为
(2)通常合成甲醇的主要反应为:,起始时容器中只有a CO和b ,平衡时测得混合气体中的物质的量分数与温度、压强之间的关系如图所示:
①压强为温度和时对应的平衡常数分别为、,则
②若在温度为、压强为的条件下向密闭容器中加入等物质的量的CO、、气体,则反应开始时
③若恒温恒容条件下,起始时、,则下列叙述能说明反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不再随时间的变化而变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
C.、的物质的量浓度之比为1:2,且不再随时间的变化而变化
D.若将容器改为绝热恒容容器时,平衡常数K不随时间变化而变化
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体,其产物之一是。已知常温下碳酸的电离常数、,的电离常数,则所得到的溶液中
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【推荐1】油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
kJ⋅mol
kJ⋅mol
计算反应③的_______ kJ⋅mol;反应③能够自发的条件是_______ 。
(2)在1000℃时,反应①的 kJ⋅mol,反应③的 kJ⋅mol。已知(R为常数,T为温度,K为平衡常数),据此分析反应③处理的工艺方法的优点是_______ 。
(3)在不同温度、反应压强为100 kPa,进料比分别为a、b、c的条件下,反应③平衡转化率如图1所示,则a、b、c由大到小的顺序为_______ ;温度越高,反应③平衡转化率越大的原因是_______ 。
(4)在T℃、pkPa条件下,将的混合气进行反应③,同时发生副反应,达到平衡时,的转化率为80%,的转化率为90%,则反应③的_______ (列出计算式)。
(5)我国科学家设计了一种协同转化装置,实现对天然气中和的高效去除,其示意图如图2所示,则阳极区发生的总反应为_______ 。
(1)已知下列反应的热化学方程式:
kJ⋅mol
kJ⋅mol
计算反应③的
(2)在1000℃时,反应①的 kJ⋅mol,反应③的 kJ⋅mol。已知(R为常数,T为温度,K为平衡常数),据此分析反应③处理的工艺方法的优点是
(3)在不同温度、反应压强为100 kPa,进料比分别为a、b、c的条件下,反应③平衡转化率如图1所示,则a、b、c由大到小的顺序为
(4)在T℃、pkPa条件下,将的混合气进行反应③,同时发生副反应,达到平衡时,的转化率为80%,的转化率为90%,则反应③的
(5)我国科学家设计了一种协同转化装置,实现对天然气中和的高效去除,其示意图如图2所示,则阳极区发生的总反应为
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解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】CxHy、NOx、CO、CO2、SO2及固体颗粒物等会引起光化学烟雾、温室效应等,将污染物资源化是治理污染的一种有效途径。
I.
Ⅱ.
III.
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______(填标号)。
(2)反应I、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线如图所示,曲线②为反应_______ (填“I”或“Ⅱ”或“Ⅲ”);结合各反应的△H,归纳llgK-T曲线变化规律:_______ (任意一条即可)。
(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将CO、NO以一定流速通过两种不同的催化剂进行反应,测定尾气脱氮率(脱氮率即NO转化率),结果如图所示,温度在400~450℃,曲线Ⅱ中脱氮率随温度升高快速增大的主要原因可能是_______ 。
(4)用电化学方法还原CO2将其转化为其它化学产品可以实现对CO2的综合利用。如图是酸性条件下电化学还原CO2的装置示意图:
已知:法拉第效率(FE)的定义:。控制pH=1、电解液中存在KCl时,电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和H2的法拉第效率变化如图所示。
①写出阴极产生C2H4的电极反应:______
②结合上图的变化规律,推测KCl作用的可能是_______ 。
③c(KCl)=3mol/L时,22.4L(已折合为标准状况,下同)的CO2被完全吸收并还原为CH4和C2H4,分离H2后,将CH4和C2H4混合气体通入如图所示装置(反应完全),出口处收集到气体6.72L(不考虑水蒸气),则FE(C2H4)=_______ 。
I.
Ⅱ.
III.
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______(填标号)。
A.增大H2的浓度,反应I、Ⅱ、Ⅲ的正反应速率都增加 |
B.加入反应I的催化剂,可提高CO的平衡转化率 |
C.反应Ⅱ: |
D.升高反应温度,反应Ⅲ的正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡正向移动 |
(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将CO、NO以一定流速通过两种不同的催化剂进行反应,测定尾气脱氮率(脱氮率即NO转化率),结果如图所示,温度在400~450℃,曲线Ⅱ中脱氮率随温度升高快速增大的主要原因可能是
(4)用电化学方法还原CO2将其转化为其它化学产品可以实现对CO2的综合利用。如图是酸性条件下电化学还原CO2的装置示意图:
已知:法拉第效率(FE)的定义:。控制pH=1、电解液中存在KCl时,电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和H2的法拉第效率变化如图所示。
①写出阴极产生C2H4的电极反应:
②结合上图的变化规律,推测KCl作用的可能是
③c(KCl)=3mol/L时,22.4L(已折合为标准状况,下同)的CO2被完全吸收并还原为CH4和C2H4,分离H2后,将CH4和C2H4混合气体通入如图所示装置(反应完全),出口处收集到气体6.72L(不考虑水蒸气),则FE(C2H4)=
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】氮氧化物的治理有助于改善环境,比如雾霾、酸雨的治理。回答下列问题:
(1)已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=−574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=−1160kJ·mol-1
则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=_______ kJ·mol-1。
(2)NH3可用于催化选择性还原NO,在不同温度下,发生反应6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) H<0,测得氨氮比[]与NO转化率的变化情况如图所示。
①由图可知,还原NO的合适条件,=_______ 。
②相同时,NO转化率520℃比450℃低的原因可能是_______ 。
③300℃和450℃时,NO转化率接近的原因是_______ 。
④一定温度下,在刚性密闭容器中,充入NO和NH3,测得在不同时间NO和NH3的物质的量如下表:
若反应开始时的压强为p0,则该反应的化学平衡常数Kp=_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,各气体的分压=气体总压×各气体的物质的量分数)。
(3)只需一步完成的反应称为基元反应,基元反应如aA+Dd=gG+hH的速率方程可表示为v=kca(A)•cd(D),k为速率常数;非基元反应由多个基元反应组成,非基元反应的速率方程可由反应机理推定。NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)分两步进行,均为基元反应,且快反应能够迅速完成。反应I:2NO(g)N2O2(g),反应II:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(k1、k-1、k2为对应反应的速率常数),其反应过程能量变化如图所示。
①决定NO氧化反应速率的步骤是反应_______ (填“I”或“II”)。
②NO(g)与O2(g)反应生成NO2(g)的速率方程为v=_______ (用含k1、k-1、k2…的代数式表示)。
(1)已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=−574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=−1160kJ·mol-1
则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=
(2)NH3可用于催化选择性还原NO,在不同温度下,发生反应6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) H<0,测得氨氮比[]与NO转化率的变化情况如图所示。
①由图可知,还原NO的合适条件,=
②相同时,NO转化率520℃比450℃低的原因可能是
③300℃和450℃时,NO转化率接近的原因是
④一定温度下,在刚性密闭容器中,充入NO和NH3,测得在不同时间NO和NH3的物质的量如下表:
时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | ∞ |
n(NO)/mol | 1.2 | 0.90 | 0.72 | 0.60 | 0.60 |
n(NH3)/mol | 0.90 | 0.70 | 0.58 | 0.50 | 0.50 |
(3)只需一步完成的反应称为基元反应,基元反应如aA+Dd=gG+hH的速率方程可表示为v=kca(A)•cd(D),k为速率常数;非基元反应由多个基元反应组成,非基元反应的速率方程可由反应机理推定。NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)分两步进行,均为基元反应,且快反应能够迅速完成。反应I:2NO(g)N2O2(g),反应II:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(k1、k-1、k2为对应反应的速率常数),其反应过程能量变化如图所示。
①决定NO氧化反应速率的步骤是反应
②NO(g)与O2(g)反应生成NO2(g)的速率方程为v=
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