在机动车发动机中,燃料燃烧产生的高温会使空气中的氮气和氧气反应,生成氮氧化物,某些硝酸盐分解,也会产生氮氧化物,已知如下反应:
①
②
(1)温度时,在的恒容密闭容器中投入并完全分解,测得混合气体的总物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示:
①下列情况能说明体系达到平衡状态的是___________ (填字母)。
a.混合气体的平均相对分子质量不再改变 b.的浓度不再改变
c.的体积分数不再改变 d.混合气体的密度不再改变
②若达到平衡时,混合气体的总压强,反应开始到内的平均反应速率为___________ ,在该温度下的平衡常数___________ (结果保留2位有效数字)。[提示:用平衡时各组分分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数(Kp),组分的分压(p1)=平衡时总压(p)×该组分的体积分数(φ)]。
③实验测得,,为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数的数学关系是___________ 。若将容器的温度改变为时,其,则___________ (填“>”“<”或“=”)。
(2)用活性炭还原法可将氮氧化物转化为无毒气体,有关反应为,向恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO,20min达到平衡,保持温度和容器体积不变再充入和,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应___________ (填“>”“<”或“=”)。
(3)氮氧化物排放到空气中会造成空气污染。2021年我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂,研发出一种电池系统,该电池同时具备合成氨和对外供电的功能,其工作原理如图所示(双极膜可将水解离为和,并实现其定向通过),在该电池工作过程中,电极上发生的电极反应式为___________ ,若有(标准状况下)参加反应,电极质量增加___________ g。
①
②
(1)温度时,在的恒容密闭容器中投入并完全分解,测得混合气体的总物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示:
①下列情况能说明体系达到平衡状态的是
a.混合气体的平均相对分子质量不再改变 b.的浓度不再改变
c.的体积分数不再改变 d.混合气体的密度不再改变
②若达到平衡时,混合气体的总压强,反应开始到内的平均反应速率为
③实验测得,,为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数的数学关系是
(2)用活性炭还原法可将氮氧化物转化为无毒气体,有关反应为,向恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO,20min达到平衡,保持温度和容器体积不变再充入和,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应
(3)氮氧化物排放到空气中会造成空气污染。2021年我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂,研发出一种电池系统,该电池同时具备合成氨和对外供电的功能,其工作原理如图所示(双极膜可将水解离为和,并实现其定向通过),在该电池工作过程中,电极上发生的电极反应式为
更新时间:2024-01-08 09:41:04
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【推荐1】直接将转化为有机物并非植物的“专利”,科学家通过多种途径实现了合成甲醛,总反应为.转化步骤如图1所示:
(1)原料可通过捕捉技术从空气中或工业尾气中获取,写出一种常见的可作捕捉剂的廉价试剂___________ 。
(2)已知,则总反应的___________ (用图1中焓变以及表示)。
(3),在容积为的恒容密闭容器中充入和一定量,只发生可逆反应①。若起始时容器内气体压强为,达到平衡时,的分压与起始投料比的变化关系如图2所示。
(ⅰ)若时到达c点,则时的平均反应速率________ ;
(ⅱ)__________ (写计算表达式);
(ⅲ)c点时,再加入和,使两者分压均增大的转化率_____________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)在恒温恒容条件下只发生反应②。关于该步骤的下列说法错误的是____________。
(5)已知Arrhenius公式:(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。反应①②的有关数据分别如图3所示,相对较小的是___________ ;研究表明,加入某极性介质有助于加快整个反应的合成速率,原因可能是___________ 。
(1)原料可通过捕捉技术从空气中或工业尾气中获取,写出一种常见的可作捕捉剂的廉价试剂
(2)已知,则总反应的
(3),在容积为的恒容密闭容器中充入和一定量,只发生可逆反应①。若起始时容器内气体压强为,达到平衡时,的分压与起始投料比的变化关系如图2所示。
(ⅰ)若时到达c点,则时的平均反应速率
(ⅱ)
(ⅲ)c点时,再加入和,使两者分压均增大的转化率
(4)在恒温恒容条件下只发生反应②。关于该步骤的下列说法错误的是____________。
A.若反应②正向为自发反应,需满足 |
B.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应②体系已经达到平衡 |
C.增大的浓度,的平衡物质的量分数一定增大 |
D.反应②体系存在 |
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【推荐2】“碳中和”是国家战略目标,其目的是实现的排放量和利用量达到相等,将资源化是实现“碳中和”目标的重要手段。回答下列问题:
(1)下列措施有利于“碳中和”的是___________(填标号)。
(2)和在催化剂作用下发生反应可合成清洁能源甲醇:。
①断开(或形成)化学键的能量变化数据如表中所示,该反应每生成甲醇,需要___________ (填“吸收”或“放出”)___________ 的热量。
②已知该反应的正反应速率(k为正反应的速率常数),某温度时测得数据如表中所示。则此温度下表中a=___________ 。
(3)若和按一定比例反应,一定时间内甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。当温度为470K时,图中P点___________ (填“是”或“不是”)处于平衡状态,说出理由:___________ ;490K之后,甲醇产率下降,请分析其变化产生的原因:___________ 。
(1)下列措施有利于“碳中和”的是___________(填标号)。
A.植树造林,发展绿色经济 | B.通过裂化将重油转化为汽油 |
C.在燃煤中添加或 | D.大力开采和使用可燃冰 |
①断开(或形成)化学键的能量变化数据如表中所示,该反应每生成甲醇,需要
化学键 | H-H | C-O | C=O | O-H | C-H |
键能/ | 436 | 326 | 803 | 464 | 414 |
1 | 0.02 | 0.01 | |
2 | 0.02 | 0.02 | a |
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【推荐3】碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题:
(1)三氯化氮(NCl3)是一种黄色、油状、具有刺激性气味的挥发性有毒液体,各原子均满足8电子稳定结构。其电子式是________ 。氯碱工业生产时,由于食盐水中通常含有少量NH4Cl,而在阳极区与生成的氯气反应产生少量NCl3,该反应的化学方程式为__________ 。
(2)一定条件下,不同物质的量的CO2与不同体积的1.0 mol/L NaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示:
该条件CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为________________ 。
(3)利用CO可以将NO转化为无害的N2,其反应为: 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙两个恒温(温度分别为300℃、T℃)容器中分别加入2.00 mol NO和2.00 mol CO,测得各容器中n(CO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
①甲容器中,0~40min 内用NO的浓度变化表示的反应速率v(NO)=_____________ 。
②该反应的△H____ 0(填“>”或“<”)。
③甲容器反应达到平衡后,若容器内各物质的量均增加1倍,则平衡_________ (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(1)三氯化氮(NCl3)是一种黄色、油状、具有刺激性气味的挥发性有毒液体,各原子均满足8电子稳定结构。其电子式是
(2)一定条件下,不同物质的量的CO2与不同体积的1.0 mol/L NaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示:
反应序号 | n(CO2)/mol | V (NaOH) /L | 放出的热量/kJ |
1 | 0.5 | 0.75 | a |
2 | 1.0 | 2.00 | b |
该条件CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为
(3)利用CO可以将NO转化为无害的N2,其反应为: 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙两个恒温(温度分别为300℃、T℃)容器中分别加入2.00 mol NO和2.00 mol CO,测得各容器中n(CO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n甲(CO)/mol | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
n乙(CO)/mol | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
①甲容器中,0~40min 内用NO的浓度变化表示的反应速率v(NO)=
②该反应的△H
③甲容器反应达到平衡后,若容器内各物质的量均增加1倍,则平衡
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【推荐1】环氧丙烷(,简写为PO)是重要的工业原料,利用丙烯(C3H6)气相直接环氧化是未来工业生产的趋势,寻找合适的催化剂是目前实验研究的热点。丙烯气相直接环氧化反应为:C3H6(g)+ H2(g)+ O2(g)= (g)+ H2O(g) ΔH,回答下列问题:
(1)已知:
i.2C3H6(g)+O2(g)=2(g)
ii.H2(g)+O2(g)=H2O(g)
则C3H6(g)+H2(g)+O2(g)=(g)+H2O(g) ΔH=_______ kJ·mol-1。
(2)①恒温恒容下,下列可判断丙烯气相直接环氧化反应达到平衡的是_______ (填标号)。
A.压强不再变化 B.密度不再变化
C.v正(丙烯): v正(环氧丙烷)=1:1 D.平均相对分子质量不再变化
②为增大C3H6的平衡转化率,可选择的条件是_______ (填标号)。
A.低温高压 B.增大C3H6浓度 C.使用高效催化剂 D.分离出产物
(3)选用Au/TS-1为催化剂,发生丙烯气相直接环氧化反应,副反应如下:
C3H6(g)+H2(g)+O2(g)=CH3CH2CHO(g)+H2O(g)
C3H6(g)+O2(g)=CH2=CHCHO(g)+H2O(g)
为探究TS-1的粒径对Au/TS-1催化活性的影响,恒温200℃、恒压pkPa条件下,C3H6与H2、O2各20.0mmol通入反应装置中,tmin后部分组分的物质的量如下表所示:
当粒径为240nm,tmin时反应恰好达到平衡状态,则C3H6的总转化率为_______ 。随着TS-1粒径的增大,PO生成的速率逐渐_______ (填“增大”或“减小”),原因是_______ 。
(1)已知:
i.2C3H6(g)+O2(g)=2(g)
ii.H2(g)+O2(g)=H2O(g)
则C3H6(g)+H2(g)+O2(g)=(g)+H2O(g) ΔH=
(2)①恒温恒容下,下列可判断丙烯气相直接环氧化反应达到平衡的是
A.压强不再变化 B.密度不再变化
C.v正(丙烯): v正(环氧丙烷)=1:1 D.平均相对分子质量不再变化
②为增大C3H6的平衡转化率,可选择的条件是
A.低温高压 B.增大C3H6浓度 C.使用高效催化剂 D.分离出产物
(3)选用Au/TS-1为催化剂,发生丙烯气相直接环氧化反应,副反应如下:
C3H6(g)+H2(g)+O2(g)=CH3CH2CHO(g)+H2O(g)
C3H6(g)+O2(g)=CH2=CHCHO(g)+H2O(g)
为探究TS-1的粒径对Au/TS-1催化活性的影响,恒温200℃、恒压pkPa条件下,C3H6与H2、O2各20.0mmol通入反应装置中,tmin后部分组分的物质的量如下表所示:
粒径大小/nm | 240 | 450 | 810 | 1130 | |
物质的量 | PO | 1.80 | 1.45 | 1.09 | 0.672 |
/mmol | 所有C3副产物 | 0.20 | 0.32 | 0.05 | 0.092 |
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【推荐2】地球上的氮元素对动植物有重要的作用,氮元素形成的化合物是当前的研究热点。回答下列问题:
(1)在7℃时,向一个3L的恒容密闭容器中通入,发生反应:,此时的平衡转化率为60%。
①科学上规定:在298.15K时,由最稳定的单质生成1mol某纯物质时的焓变,叫做该物质的标准摩尔生成焓();最稳定的单质的标准摩尔生成焓规定为零。已知:部分物质的标准摩尔生成焓数据如表(单位:):
则上述该反应的=___________ 。
②下列说法错误的是___________ (填标号)。
a.当混合气体的平均摩尔质量不变时,反应达到平衡
b.当时,反应达到平衡
c.反应过程中分离出,正反应速率增大
d.平衡时,若的转化率为60%,则a=5
(2)把NO与按物质的量之比为2:1充入注射器中,然后迅速推压注射器的活塞至一个位置,看到气体颜色“先变深后变浅”。查文献得知:的反应速率非常快,在气体压缩的同时,反应立刻达到新的平衡,观察不到由旧平衡到新平衡的“过渡态”。如图是利用数字压强传感器记录的反应体系的压强随时间的变化曲线。结合以上信息,分析气体颜色“后变浅”的原因___________ 。
(3)将固体置于一个2L的恒容真空密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①,②,经过10min反应达到平衡,此时,压强为120kPa。
①前10min内用表示的平均化学反应速率为___________ 。
②反应②的为___________ (分压=总压×物质的量分数)。
③甲同学绘制出如图所示平衡后四种气体在平衡体系中的体积分数随温度的变化情况。
乙同学认为曲线b不可能表示氢气的体积分数,原因是___________
(4)一种焦炭催化CO还原NO反应的反应历程如下,请补充完整(“*表示吸附态”)
Ⅰ.NONO*
Ⅱ.2NO*ON-NO*
Ⅲ.___________
Ⅳ.ON-NO-CO*ON-N*+CO2;
Ⅴ.___________ 。
(1)在7℃时,向一个3L的恒容密闭容器中通入,发生反应:,此时的平衡转化率为60%。
①科学上规定:在298.15K时,由最稳定的单质生成1mol某纯物质时的焓变,叫做该物质的标准摩尔生成焓();最稳定的单质的标准摩尔生成焓规定为零。已知:部分物质的标准摩尔生成焓数据如表(单位:):
物质 | ||||||
-46.1 | 0 | 90.3 | -241.8 | 33.2 | 11.1 |
②下列说法错误的是
a.当混合气体的平均摩尔质量不变时,反应达到平衡
b.当时,反应达到平衡
c.反应过程中分离出,正反应速率增大
d.平衡时,若的转化率为60%,则a=5
(2)把NO与按物质的量之比为2:1充入注射器中,然后迅速推压注射器的活塞至一个位置,看到气体颜色“先变深后变浅”。查文献得知:的反应速率非常快,在气体压缩的同时,反应立刻达到新的平衡,观察不到由旧平衡到新平衡的“过渡态”。如图是利用数字压强传感器记录的反应体系的压强随时间的变化曲线。结合以上信息,分析气体颜色“后变浅”的原因
(3)将固体置于一个2L的恒容真空密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①,②,经过10min反应达到平衡,此时,压强为120kPa。
①前10min内用表示的平均化学反应速率为
②反应②的为
③甲同学绘制出如图所示平衡后四种气体在平衡体系中的体积分数随温度的变化情况。
乙同学认为曲线b不可能表示氢气的体积分数,原因是
(4)一种焦炭催化CO还原NO反应的反应历程如下,请补充完整(“*表示吸附态”)
Ⅰ.NONO*
Ⅱ.2NO*ON-NO*
Ⅲ.
Ⅳ.ON-NO-CO*ON-N*+CO2;
Ⅴ.
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【推荐3】甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等性能。
(1)CO2可用于合成二甲醚(CH3OCH3),有关反应的热化学方程式如下:
CO2(g) + 3H2(g)=CH3OH(g) + H2O(g) △H=-49.0 kJ·mol-1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g) + H2O(g) △H=-23.5 kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) △H= + 44 kJ·mol-1
则CO2与H2反应合成二甲醚生成液态水的热化学方程式为:____________________ 。
(2)工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol-1。 下列不能 说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是___________
A.v正(H2) = 2v逆(CH3OH) B.n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1
C.混合气体的密度不变 D.混合气体的平均相对分子质量不变 E.容器的压强不变
(3)若反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)在某温度下的化学平衡常数为400,此温度下,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应进行到某时刻,测得各物质的浓度如下表所示:
①比较该时刻正、逆反应速率的大小:v(正)_____ v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入甲醇后,经10 min反应达到平衡,则平衡后c(CH3OH)=______________ ,
该时间内反应速率v(CH3OCH3)=_____________ 。
(4)利用二甲醚(CH3OCH3)设计一个燃料电池,用KOH溶液作电解质溶液,石墨做电极,该电池负极电极反应式为___________________________ 。以此燃料电池作为外接电源按如图所示电解硫酸铜溶液,如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入______ 其质量约为_____ g。
(1)CO2可用于合成二甲醚(CH3OCH3),有关反应的热化学方程式如下:
CO2(g) + 3H2(g)=CH3OH(g) + H2O(g) △H=-49.0 kJ·mol-1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g) + H2O(g) △H=-23.5 kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) △H= + 44 kJ·mol-1
则CO2与H2反应合成二甲醚生成液态水的热化学方程式为:
(2)工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol-1。 下列
A.v正(H2) = 2v逆(CH3OH) B.n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1
C.混合气体的密度不变 D.混合气体的平均相对分子质量不变 E.容器的压强不变
(3)若反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)在某温度下的化学平衡常数为400,此温度下,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应进行到某时刻,测得各物质的浓度如下表所示:
物质 | CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) |
浓度(mol·L-1) | 0.44 | 0.60 | 0.60 |
①比较该时刻正、逆反应速率的大小:v(正)
②若加入甲醇后,经10 min反应达到平衡,则平衡后c(CH3OH)=
该时间内反应速率v(CH3OCH3)=
(4)利用二甲醚(CH3OCH3)设计一个燃料电池,用KOH溶液作电解质溶液,石墨做电极,该电池负极电极反应式为
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【推荐1】CO2加氢可转化为高附加值的CO、CH3OH、CH4等C1产物。CO2加氢过程,主要发生的三个竞争反应为:
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H= -49 kJ ·mol-1
反应Ⅱ: CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=-165.0 kJ ·mol-l
反应Ⅲ: CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H=+41.18 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)①由CO、H2合成甲醇的热化学方程式为_______ 。
②某催化剂催化CO2加氢制甲醇的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,Ea表示活化能,单位为eV。CH3O*转化为甲醇的化学方程式为_______ 。
③在某催化剂作用下,CO2和H2除发生反应Ⅰ外,还发生反应Ⅲ。维持压强不变,按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂,经过相同时间测得实验数据:
注:甲醇的选择性是指发生反应的CO2中转化为甲醇的百分比。
表中数据说明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,其原因是_______ 。
(2)科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。在反应器中按n(H2):n(CO2)=3:1通入H2和CO2,分别在0.1MPa和1MPa下进行反应。试验中温度对平衡组成C1 (CO2、CO、CH4)中的CO和CH4的影响如图所示(该反应条件下甲醇产量极低,因此忽略“反应Ⅰ”)。
①1MPa时,表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是_______ 、_______ 。M点平衡组成含量高于N点的原因是 _______ 。
②当CH4和CO平衡组成为均40%时,该温度下反应Ⅲ的平衡常数Kp为_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压× 物质的量分数)。
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H= -49 kJ ·mol-1
反应Ⅱ: CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=-165.0 kJ ·mol-l
反应Ⅲ: CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H=+41.18 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)①由CO、H2合成甲醇的热化学方程式为
②某催化剂催化CO2加氢制甲醇的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,Ea表示活化能,单位为eV。CH3O*转化为甲醇的化学方程式为
③在某催化剂作用下,CO2和H2除发生反应Ⅰ外,还发生反应Ⅲ。维持压强不变,按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂,经过相同时间测得实验数据:
T(K) | CO2实际转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
543 | 12.3 | 42.3 |
553 | 15.3 | 39.1 |
注:甲醇的选择性是指发生反应的CO2中转化为甲醇的百分比。
表中数据说明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,其原因是
(2)科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。在反应器中按n(H2):n(CO2)=3:1通入H2和CO2,分别在0.1MPa和1MPa下进行反应。试验中温度对平衡组成C1 (CO2、CO、CH4)中的CO和CH4的影响如图所示(该反应条件下甲醇产量极低,因此忽略“反应Ⅰ”)。
①1MPa时,表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是
②当CH4和CO平衡组成为均40%时,该温度下反应Ⅲ的平衡常数Kp为
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【推荐2】乙烯是重要的工业原料,可用下列方法制备。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
已知:的燃烧热分别为:;
(1)该反应___________ 。
(2)将和按物质的量之比为2:3充入恒容密闭容器中,分别在不同催化剂条件下发生反应,测得相同时间的转化率与温度的关系如图所示:一定温度下,下列有关说法正确的是___________ 。
A.达平衡时,一定为2:3
B.向反应体系中加入少量无水固体,可提高的产率
C.b、d两状态下,化学反应速率一定相等
D.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能比使用催化剂Ⅱ时低
E.温度下,向容器中加入稀有气体,可提高的转化率
Ⅱ.工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:。
(3)温度T时,向2L的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示:实验测得:,,为速率常数,只与温度有关,T温度时,___________ (用含有x的代数式表示);当温度升高时,增大m倍,增大n倍,则m___________ (填“>”“<”或“=”)n。
Ⅲ.氧化制乙烯:
主反应为:
(4)某催化剂催化过程中,在催化剂表面发生了一系列反应:
①,
②,
③,
④___________。
则:④的反应式为___________ 。
(5)在与反应制的过程中,
还会发生副反应:
①其他条件相同时,与经相同反应时间测得如表实验数据:
相同温度时,催化剂2催化下产率更高的原因是___________ 。
②在容器体积为1.0L,充入和同时发生主、副反应,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性()与温度、压强的关系如图所示。M点主反应的平衡常数为___________ (结果保留2位有效数字)。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
已知:的燃烧热分别为:;
(1)该反应
(2)将和按物质的量之比为2:3充入恒容密闭容器中,分别在不同催化剂条件下发生反应,测得相同时间的转化率与温度的关系如图所示:一定温度下,下列有关说法正确的是
A.达平衡时,一定为2:3
B.向反应体系中加入少量无水固体,可提高的产率
C.b、d两状态下,化学反应速率一定相等
D.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能比使用催化剂Ⅱ时低
E.温度下,向容器中加入稀有气体,可提高的转化率
Ⅱ.工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:。
(3)温度T时,向2L的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示:实验测得:,,为速率常数,只与温度有关,T温度时,
Ⅲ.氧化制乙烯:
主反应为:
(4)某催化剂催化过程中,在催化剂表面发生了一系列反应:
①,
②,
③,
④___________。
则:④的反应式为
(5)在与反应制的过程中,
还会发生副反应:
①其他条件相同时,与经相同反应时间测得如表实验数据:
实验 | 温度/K | 催化剂 | 的产率% |
实验1 | 400 | 催化剂1 | 55.0 |
400 | 催化剂2 | 62.3 | |
实验2 | 500 | 催化剂1 | 68.5 |
500 | 催化剂2 | 80.1 |
②在容器体积为1.0L,充入和同时发生主、副反应,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性()与温度、压强的关系如图所示。M点主反应的平衡常数为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐3】乙醇水蒸气重整制氢是生物质制氢的重要方法,有关反应如下:
ⅰ、(主反应)
ⅱ、
ⅲ、
ⅳ、
(1)反应ⅳ的_____ 。
(2)Akande等研究了以为催化剂的乙醇水蒸气重整反应。下列说法正确的是_____ (填序号)。
A.能改变重整反应的历程,因而能改变反应ⅰ的焓变
B.使用适宜的催化剂提高的选择性,从而提高的平衡产率
C.能降低重整反应的活化能,大幅增大反应的速率常数
(3)在2L刚性容器中,充入和若干,平衡时产生物质的量与温度、水-乙醇比(水与乙醇物质的量比)的关系如图1所示(曲线上标注的数字为物质的量/mol)。900K时,与的关系如图2所示。①温度一定,乙醇的转化率随水-乙醇比的增大而增大,原因是_____ 。水-乙醇比时,产生氢气的量随温度升高的变化趋势是_____ 。
②降低温度,图2中点不可能变为_____ 点(填“A”或“B”)。
③900K,在2L刚性容器中,充入和,以为催化剂,40min达到平衡,测得,且在含碳产物中的体积分数为,则0~40min用表示的反应速率为_____ (用含a、b的式子表示,下同),_____ 。
ⅰ、(主反应)
ⅱ、
ⅲ、
ⅳ、
(1)反应ⅳ的
(2)Akande等研究了以为催化剂的乙醇水蒸气重整反应。下列说法正确的是
A.能改变重整反应的历程,因而能改变反应ⅰ的焓变
B.使用适宜的催化剂提高的选择性,从而提高的平衡产率
C.能降低重整反应的活化能,大幅增大反应的速率常数
(3)在2L刚性容器中,充入和若干,平衡时产生物质的量与温度、水-乙醇比(水与乙醇物质的量比)的关系如图1所示(曲线上标注的数字为物质的量/mol)。900K时,与的关系如图2所示。①温度一定,乙醇的转化率随水-乙醇比的增大而增大,原因是
②降低温度,图2中点不可能变为
③900K,在2L刚性容器中,充入和,以为催化剂,40min达到平衡,测得,且在含碳产物中的体积分数为,则0~40min用表示的反应速率为
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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1】的资源化利用能有效减少排放,实现自然界中的碳循环。我国科研人员研究出在催化剂上加氢制甲醇的反应历程如图所示。
回答下列问题:
(1)第②步反应的方程式为_______ ;分析在反应体系中加入少量水蒸气能提高甲醇产率的可能原因是_______ ;二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率_______ 100%(填“是”或“不是”)。
(2)一定温度下,向1 L恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol 反应制甲醇,当反应达到平衡后,容器内为0.5 mol,则的平衡转化率为_______ ,该反应的平衡常数K=_______ 。
(3)用还原制备甲醇的同时还能向外界提供电流,其工作原理如图所示。
①的作用是_______ 。
②正极发生的电极反应为_______ 。
回答下列问题:
(1)第②步反应的方程式为
(2)一定温度下,向1 L恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol 反应制甲醇,当反应达到平衡后,容器内为0.5 mol,则的平衡转化率为
(3)用还原制备甲醇的同时还能向外界提供电流,其工作原理如图所示。
①的作用是
②正极发生的电极反应为
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【推荐2】CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1)250 ℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:
CO2 (g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。
平衡体系中各组分体积分数如下表:
①此温度下该反应的平衡常数K=____________ 。
②已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)===CO2(g)+H2 (g) =2.8 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) =-566.0 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) 的ΔH=_____________ 。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250~300 ℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___________________________________________________________________ 。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是____________________________________ 。
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为________________________________________________ 。
(3)①Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是________ (填字母)。
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是在500 ℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700 ℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是_________________________________________ 。
(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A:CO2+H2OCO+H2+O2
高温电解技术能高效实现反应A,工作原理示意图如下:
CO2在电极a放电的反应式是________________________________________________ 。
(1)250 ℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:
CO2 (g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。
平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
体积分数 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K=
②已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)===CO2(g)+H2 (g) =2.8 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) =-566.0 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) 的ΔH=
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250~300 ℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为
(3)①Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是在500 ℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700 ℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是
(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A:CO2+H2OCO+H2+O2
高温电解技术能高效实现反应A,工作原理示意图如下:
CO2在电极a放电的反应式是
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解答题-无机推断题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】X、Y、Z三种短周期元素,它们的原子序数之和为16。X、Y、Z三种元素常见单质在常温下都是无色气体,在适当条件下可发生如下图所示变化:
已知一个B分子中含有的Z元素的原子个数比C
分子中的少一个。请回答下列问题:
(1)Y单质分子的电子式为______________ 。
(2)X的单质与Z的单质可制成新型的化学电源(KOH溶液作电解质溶液),两个电极均由多孔性碳制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电,则正极通入__________ (填物质名称或化学式均可);负极电极反应式为______________________________ 。
(3)已知Y的单质与Z的单质生成C的反应是可逆反应,将等物质的量的Y、Z的单质充入一密闭容器中,在适当催化剂和恒温、恒压条件下反应。下列说法中,正确的是__________ (填写下列各项的序号)。
a.达到化学平衡时,正反应速率与逆反应速率相等
b.反应过程中,Y的单质的体积分数始终为50%
c.达到化学平衡时,Y、Z的两种单质在混合气体中的物质的量之比为1:1
d.达到化学平衡的过程中,混合气体平均相对分子质量逐渐减小
已知一个B分子中含有的Z元素的原子个数比C
分子中的少一个。请回答下列问题:
(1)Y单质分子的电子式为
(2)X的单质与Z的单质可制成新型的化学电源(KOH溶液作电解质溶液),两个电极均由多孔性碳制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电,则正极通入
(3)已知Y的单质与Z的单质生成C的反应是可逆反应,将等物质的量的Y、Z的单质充入一密闭容器中,在适当催化剂和恒温、恒压条件下反应。下列说法中,正确的是
a.达到化学平衡时,正反应速率与逆反应速率相等
b.反应过程中,Y的单质的体积分数始终为50%
c.达到化学平衡时,Y、Z的两种单质在混合气体中的物质的量之比为1:1
d.达到化学平衡的过程中,混合气体平均相对分子质量逐渐减小
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