组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应速率与化学平衡 > 影响化学反应速率的因素 > 影响化学反应速率的内因 > 碰撞理论及活化能
题型:解答题-原理综合题 难度:0.15 引用次数:292 题号:21304263
Kvisle等人使用催化剂研究乙醇转化为1,3-丁二烯的反应机理如下。
反应Ⅰ:(g)(g)+H2(g)   
反应Ⅱ:(g)(g)+H2O(g)   
反应Ⅲ:(g)+ (g)(g)+H2O(g)   
(1)在393K,1L恒容密闭容器中进行反应Ⅲ。初始加入0.1mol乙醛和0.1mol乙烯,达平衡时,体系向环境吸热1.3kJ;若初始加入0.4mol 1,3-丁二烯和0.4mol水蒸气,达平衡时,体系向环境放热5.2kJ。忽略副反应热效应,反应Ⅲ焓变___________。若反应Ⅲ正反应的活化能为,则反应Ⅲ逆反应的活化能为___________
(2)在393K,上述反应容器中加入1mol乙醛和1mol乙烯只进行反应Ⅲ,下列能说明反应Ⅲ一定达到平衡的是___________
a.(乙醛)(1,3-丁二烯)
b.混合气体的密度不再发生变化
c.c(乙醛):c(乙烯):c(1,3-丁二烯):c(水蒸气)=1:1:1:1
d.1,3-丁二烯与水蒸气的浓度之比不再发生变化
(3)在393K,向恒容密闭容器中加入5mol乙醇气体,初始压强为,同时发生上述3个反应。反应进行2个小时,此时测得容器压强为,则此时乙醇气体的转化率为___________
(4)在500K,向恒容密闭容器中加入一定量的乙醇气体,同时发生上述3个反应,混合气体中乙醇、H2、1,3-丁二烯的物质的量分数变化如图所示。图中表示H2的物质的量分数变化的曲线是___________,t1时,1,3-丁二烯的产率为___________(保留三位有效数字)。此温度下,反应Ⅲ的平衡常数___________。平衡后,向该容器中再加入一定量的乙醇气体,1,3-丁二烯的产率___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

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【推荐1】2021年11月2日,第四届世界顶尖科学家碳大会——通往“双碳目标”的科技之路论坛在上海召开。我国科学家刘科提到了绿色甲醇技术,将转化为甲醇是实现碳达峰、碳命题:中和的一种非常重要的路径。发生的主要反应如下。
Ⅰ.   
Ⅱ.   
Ⅲ.   
回答下列问题:
(1)已知上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数K与温度T的关系为:(x、y、z、A、B、C均为常数,A、C均大于零,B小于零)。则反应Ⅰ的活化能(正) _______(逆),的数值范围是_______
(2)最近科学家采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,可用合成[],反应的催化剂,在发展非金属催化剂实现电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程的相对能量差值如图所示(部分物质未画出)。反应历程如图所示:

   

①反应容易得到的副产物有CO和,其中相对较少的副产物为_______
②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中_______(填字母)的能量变化。
A.       B.
C.       D.
(3)向三个体积均为2 L的恒容密闭容器中分别充入1 mol 和3 mol ,在不同催化剂作用下仅发生反应I,测得在不同催化剂催化作用下反应相同时间内反应1中的转化率随温度变化的数据如下表所示。(时,的转化率为66.67%。即转化了)

     温度

转化率

使用的催化剂
催化剂a65%77%80%80%66.67%
催化剂b56%67%76%80%66.67%
催化剂c48%62%72%80%66.67%
①在温度为时,催化效果最好的催化剂是_______(填“催化剂a”、“催化剂b”或“催化剂c”)。
②温度为时,该反应的浓度平衡常数_______
(4)当压强分别为时,将的混合气体置于某恒压密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,不同温度下体系中的平衡转化率和的选择性如下图所示。{[或]的选择性}

   

①曲线b代表_______(填“”或“CO”)的选择性,原因是_______
_______(填“>”或“<”)
2023-05-13更新 | 328次组卷
解答题-原理综合题 | 困难 (0.15)
名校
【推荐2】的转化和利用是实现碳中和的有效途径。其中转换为被认为是最可能利用的路径,该路径涉及反应如下:
反应
反应Ⅱ:
请回答下列问题:
(1)在特定温度下,由稳定态单质生成化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓。下表为几种物质在的标准生成焓,则反应______

物质

0

-394

-111

-242


(2)为了提高的平衡转化率和增大甲醇的选择性,可采用的措施是:______
a.增大             b.及时移除甲醇             c.减小容器体积             d.充入
(3)保持温度恒定,向某恒容容器中按体积比1:3:1充入,起始压强为。发生上述平行反应,达到平衡后压强为。已知达到平衡时的选择性为。则:
①下列不能作为反应(反应Ⅰ和反应Ⅱ)达到平衡状态的判据是______(填标号)。
A.气体的密度不再变化                           B.容器的总压强不再改变
C.气体的平均摩尔质量不再变化                    D.的分压不再改变
的转化率为______;该条件下反应Ⅰ的压强平衡常数______(用分压表示,分压=总压物质的量分数)
(4)已知Arrhenius经验公式为为活化能,为速率常数,为常数),为探究m、n两种催化剂对反应I的催化效能,进行了实验探究,依据实验数据获得下图。在催化剂作用下,该反应的活化能______,从图中信息获知催化性能较高的催化剂是______(填“”或“”)。
2024-03-24更新 | 99次组卷
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【推荐3】以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
(1) N2O是一种强温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解对环境保护有重要意义。碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步:I2(g)2I(g)(快反应)
第二步:I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步:IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)
实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是__________
A. N2O分解反应中:k值与是否含碘蒸气有关
B.第三步对总反应速率起决定作用
C.第二步活化能比第三步小
D.IO为反应的催化剂
(2)汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO,汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。比如,汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H1
①已知:反应N2(g)+O2(g)2NO(g) △H2=+180.0 kJ/mol,若CO的燃烧热为-283.5 kJ/mol,则△H1=__________
②若在恒容的密闭容器中,充入2 molCO和1 molNO,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是__________
A.CO和NO的物质的量之比不变                 B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的压强保持不变                         D.2v(N2)=v(CO)
③研究表明氮氧化物的脱除率除了与还原剂、催化剂相关外,还取决于催化剂表面氧缺位的密集程度。以La0.8A0.2BCoO3+x(A、B均为过渡元素)为催化剂,用H2还原NO的机理如下:
第一阶段:B4+(不稳定)+H2→低价态的金属离子(还原前后催化剂中金属原子的个数不变)
第二阶段:I. NO(g)+□→NO(a)
II.2NO(a)→2N(a)+O2(g) III. 2N(a)→N2(g)+2□
IV. 2NO(a)→N2(g)+2O(a) V.20(a)→O2(g)+2□
注:□表示催化剂表面的氧缺位,g表示气态,a表示吸附态
第一阶段用氢气还原B4+得到低价态的金属离子越多,第二阶段反应的速率越快,原因是_____________
(3)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度的变化如图所示。

①图中a点对应温度下。已知N2O4的起始压强为108 kPa, 则该温度下反应的平衡常数Kp=______kPa(用平衡分压代替平衡农度计算, 分压=总压×物质的量分数)。
②在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2p2(NO2),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。相应的速率、压强关系如下图所示,一定温度下,k1、 k2与平衡常数Kp的关系是k1=______在下图 上标出的点中,能表示反应达到平衡状态的点为__________(填字母代号)。

(4)①为了消除NO、NO2、N2O4对大气的污染,常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理。现有由a mol NO、b molNO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L氢氧化钠溶液吸收(无气体剩余),则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小的为____________
②也可用Na2CO3溶液处理烟气中的氮氧化物,写出NO2被Na2CO3溶液吸收生成三种盐的化学反应方程式________________________
2020-12-18更新 | 829次组卷
共计 平均难度:一般