通过“CO2—合成气—高附加值产品”的工艺路线,可有效实现CO2的资源化利用。CO2和H2合成甲醇的过程中会发生如下两个反应:
Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
(1)反应Ⅰ的焓变ΔH1=___________ kJ/mol。
(2)若在绝热恒容容器中仅发生反应Ⅱ,则下列事实能说明反应达到平衡状态的是________
(3)已知反应Ⅱ的正反应速率v正=k正·p(CO2)·p(H2),逆反应速率v逆=k逆·p(CO)·p(H2O),k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,lgk(k表示k正或k逆)与的关系如下图所示,其中直线a、b分别表示k正、k逆随温度的变化。升高温度,反应Ⅱ的平衡常数K___________ (填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)在上图A点对应的温度下,向某刚性密闭容器中按n(CO2):n(H2)=4:5的比例充入CO2和H2同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,已知起始时容器内压强为90kPa,10分钟后体系达到平衡状态,容器内压强变为70KPa。
①平衡时反应Ⅰ的平衡常数Kp=___________ kPa-2(用平衡分压表示平衡常数),平衡时氢气的转化率为___________ 。
②进一步提高氢气平衡转化率的方法有___________ 、___________ (写两种不同的方法)。
(5)电催化还原CO2的方法具有催化效率更高、反应条件更温和的优点,CO2在Au纳米颗粒表面电还原的进程如图2所示。据此判断该过程的决速步骤为___________ (填“a”、“b”或“c”),电催化还原CO2的电极反应式为___________ 。
Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
物质 | CO2(g) | H2O(g) | CH3OH(g) | H2(g) |
标准生成热/kJ/mol | -393.5 | -241.8 | -201.2 | 0.0 |
(2)若在绝热恒容容器中仅发生反应Ⅱ,则下列事实能说明反应达到平衡状态的是________
A.容器内气体的压强不变 | B.容器内温度不变 |
C.容器内气体的密度不再改变 | D.容器内气体的平均相对分子质量不变 |
①平衡时反应Ⅰ的平衡常数Kp=
②进一步提高氢气平衡转化率的方法有
(5)电催化还原CO2的方法具有催化效率更高、反应条件更温和的优点,CO2在Au纳米颗粒表面电还原的进程如图2所示。据此判断该过程的决速步骤为
23-24高三上·河北石家庄·阶段练习 查看更多[2]
更新时间:2024-01-14 18:07:52
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【推荐1】Ⅰ.天然气开采过程会产生大量含硫废水(硫元素的主要存在形式为),可采用氧化法对其进行处理。
(1)下列事实中,能够比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是___________(填标号)。
Ⅱ.已知:氧化还原反应可拆分为氧化、还原两个半反应,电极电势分别表示为和,电势差。如的。两组电对的电势差越大,反应的自发程度越大。
(2)各电对的电极电势与产物浓度的关系如图1所示,将体系中自发程度最大的反应记为ⅰ,反应ⅰ的离子方程式为___________ 。各微粒的相对能量如下表:
已知反应ⅰ为放热反应,当有发生反应ⅰ时,释放的能量为___________ 。(用含字母的代数式表示)
(3)时,向浓度为的溶液中加入一定量固体,在不同下的去除率随时间变化如图所示。
①实际生产中采取的去除条件,而不选择更低的原因为___________ 。
②时,前的去除速率___________ ;实际生产中反应时间选择而不是更长,其原因为___________ 。
(4)已知反应过程中还会发生如下两个反应(均未配平):
ⅱ.
ⅲ
实验测得,在、时,的投加量对平衡体系中部分微粒浓度的影响如图所示。
①时,反应ⅲ的平衡常数___________ 。
②结合反应ⅰ、ⅱ、ⅲ分析,当投加量高于时,单位体积内S的质量减小的原因为___________ 。
(1)下列事实中,能够比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是___________(填标号)。
A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以 |
B.氢硫酸的导电能力低于亚硫酸 |
C.常温下,的氢硫酸和亚硫酸的分别为4.5和2.1 |
D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸 |
Ⅱ.已知:氧化还原反应可拆分为氧化、还原两个半反应,电极电势分别表示为和,电势差。如的。两组电对的电势差越大,反应的自发程度越大。
(2)各电对的电极电势与产物浓度的关系如图1所示,将体系中自发程度最大的反应记为ⅰ,反应ⅰ的离子方程式为
相对能量 | a | b | 0 | c | d | e |
(3)时,向浓度为的溶液中加入一定量固体,在不同下的去除率随时间变化如图所示。
①实际生产中采取的去除条件,而不选择更低的原因为
②时,前的去除速率
(4)已知反应过程中还会发生如下两个反应(均未配平):
ⅱ.
ⅲ
实验测得,在、时,的投加量对平衡体系中部分微粒浓度的影响如图所示。
①时,反应ⅲ的平衡常数
②结合反应ⅰ、ⅱ、ⅲ分析,当投加量高于时,单位体积内S的质量减小的原因为
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【推荐2】二氧化钛()是一种重要的工业原料,可用四氯化钛()制备,反应:
请回答下列问题:
(1)下列措施,既能加快反应速率又能增大平衡转化率的是___________ (填选项字母)。
A.缩小容器容积 B.加入催化剂 C.分离出部分 D.增大浓度 E.降低温度
(2)若反应的逆反应活化能表示为,则E___________ (填“>”“<”或“=”)。
(3)能表示该反应的平衡常数K与温度T的关系的直线为___________ (填“x”“y”或“z”)。
(4)时,向10L恒容密闭容器中充入1mol 和2mol ,发生反应。4min达到平衡时测得的物质的量为mol。
①0~4min内,用表示的反应速率___________ 。
②保持温度不变,向该容器中再充入各、和,平衡将___________ (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(5)时,向10L恒容密闭容器中充入4mol 和一定量的混合气体,发生反应,两种气体的平衡转化率()与起始的物质的量之比[]的关系如图所示:能表示平衡转化率的曲线为___________ (填“”或“”);M点的坐标为___________ 。(涉及计算时,结果保留分数)
请回答下列问题:
(1)下列措施,既能加快反应速率又能增大平衡转化率的是
A.缩小容器容积 B.加入催化剂 C.分离出部分 D.增大浓度 E.降低温度
(2)若反应的逆反应活化能表示为,则E
(3)能表示该反应的平衡常数K与温度T的关系的直线为
(4)时,向10L恒容密闭容器中充入1mol 和2mol ,发生反应。4min达到平衡时测得的物质的量为mol。
①0~4min内,用表示的反应速率
②保持温度不变,向该容器中再充入各、和,平衡将
(5)时,向10L恒容密闭容器中充入4mol 和一定量的混合气体,发生反应,两种气体的平衡转化率()与起始的物质的量之比[]的关系如图所示:能表示平衡转化率的曲线为
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【推荐3】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。回答下列问题:
在加氢合成甲醇的体系中,同时存在以下反应:
反应i:
反应ii:
(1)在特定温度下,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298K的标准生成焓,则反应ii的=______ 。
(2)在加氢合成甲醇的体系中,下列说法不正确的是______(填序号)。
(3)不同条件下,按照投料,的平衡转化率如下图所示:
①压强、、由大到小的顺序是______ ;压强为时,温度高于570℃之后,随着温度升高平衡转化率增大的原因______ 。
②图中点,此时压强为0.1MPa,的选择性为(选择性:转化的中生成和的百分比),的平衡转化率为60%。则该温度时反应i的平衡常数=______ (分压=总压×物质的量分数)。
③反应ii的净速率,其中、分别为正、逆反应的速率常数,为气体的分压,降低温度时,____ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)反应i的Arrhenius经验公式的实验数据如图中线所示,计算该反应的活化能______ ;当改变外界条件时,实验数据如图中线所示,则改变的外界条件可能是______ 。已知:经验公式为:(其中为反应的活化能,为速率常数,R和C为常数)。
在加氢合成甲醇的体系中,同时存在以下反应:
反应i:
反应ii:
(1)在特定温度下,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298K的标准生成焓,则反应ii的=
物质 | ||||
标准摩尔生成焓() | 0 | -394 | -111 | -242 |
(2)在加氢合成甲醇的体系中,下列说法不正确的是______(填序号)。
A.增大H2浓度有利于提高的转化率 |
B.若气体的平均相对分子质量不变,说明反应i、ii都已达平衡 |
C.体系达平衡后,若压缩体积,反应i平衡正向移动,反应ii平衡不移动 |
D.选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量 |
(3)不同条件下,按照投料,的平衡转化率如下图所示:
①压强、、由大到小的顺序是
②图中点,此时压强为0.1MPa,的选择性为(选择性:转化的中生成和的百分比),的平衡转化率为60%。则该温度时反应i的平衡常数=
③反应ii的净速率,其中、分别为正、逆反应的速率常数,为气体的分压,降低温度时,
(4)反应i的Arrhenius经验公式的实验数据如图中线所示,计算该反应的活化能
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【推荐1】形状记忆陶瓷目前尚处于研究阶段,其中一种形状记忆陶瓷的主要原材料是纳米级ZrO2,用锆石(ZrSiO4,含少量FeO、Al2O3和制备纳米级ZrO2的流程设计如图1:查阅资料知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10﹣38。
回答下列问题。
(1)锆石“粉碎过筛”的目的是___________ 。
(2)“酸浸”过程中发生的氧化还原反应的离子方程式为___________ 。滤渣1的主要成分是 ___________ 。若室温下Ksp[Cu(CN)2]=4×10﹣11,则为了使溶液中的c(Cu2+)≤1×10﹣5mol•L﹣1,则溶液中CN﹣的浓度不能低于 ___________ 。
(3)工业生产中常常用无水乙醇洗涤Zr(OH)4,除了可以使纳米级ZrO2纯度更高、颗粒更细外,还可以___________ 。
(4)酸浸时,得到的溶质主要是ZrOCl2,而不是预想中的ZrCl4,说明ZrCl4很容易水解,则ZrCl4水解产生ZrOCl2的化学方程式是___________ 。
(5)除Fe3+也可以用合适的萃取剂,Fe3+的萃取率与pH的关系如图2所示,pH>1.7后,随pH增大3+萃取率下降的原因是___________ 。
回答下列问题。
(1)锆石“粉碎过筛”的目的是
(2)“酸浸”过程中发生的氧化还原反应的离子方程式为
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【推荐2】CO2催化加氢制甲醇,是极具前景的温室气体资源化研究领域。在某CO催化加氢制甲醇的反应体系中,发生的主要反应有:
i.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1
ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3
(1)△H3________ kJ·mol-1
(2)5MPa时,往某密闭容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2。反应达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大,原因是____ 。
②250℃时,反应ii的平衡常数____ 1(填“>”“<”或“=”)。
③下列措施中,无法提高甲醇产率的是____ (填标号)。
A 加入适量CO B 增大压强 C 循环利用原料气 D 升高温度
④如图中X、Y分别代表____ (填化学式)。
(3)反应i可能的反应历程如下图所示。
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或字母,单位:eV)。其中,TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。
①反应历程中,生成甲醇的决速步骤的反应方程式为____ 。
②相对总能量E=____ (计算结果保留2位小数)。(已知:leV=1.6×10-22kJ)
(4)用电解法也可实现CO2加氢制甲醇(稀硫酸作电解质溶液)。电解时,往电解池的____ 极通入氢气,阴极上的电极反应为____ 。
i.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1
ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3
(1)△H3
(2)5MPa时,往某密闭容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2。反应达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大,原因是
②250℃时,反应ii的平衡常数
③下列措施中,无法提高甲醇产率的是
A 加入适量CO B 增大压强 C 循环利用原料气 D 升高温度
④如图中X、Y分别代表
(3)反应i可能的反应历程如下图所示。
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或字母,单位:eV)。其中,TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。
①反应历程中,生成甲醇的决速步骤的反应方程式为
②相对总能量E=
(4)用电解法也可实现CO2加氢制甲醇(稀硫酸作电解质溶液)。电解时,往电解池的
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【推荐3】汽车尾气的污染不容忽视,对汽车尾气中污染气体和的转化是研究热点。回答下列问题:
Ⅰ.利用铑催化处理汽车尾气中的与的化学反应方程式为。
(1)已知该反应的逆反应活化能为,则其正反应活化能为___________ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和发生上述反应,部分物质的体积分数(φ)随时间(t)的变化如图所示。
①用的浓度变化表示的平均反应速率为___________ 。
②下列说法正确的是___________ (填选项字母)。
A.上述反应的正反应在低温下才能自发进行
B.时,反应达到平衡状态
C.气体的平均相对分子质量:
③还原的反应路径如图1所示,其中(s)指的是物质吸附在铑催化剂上,图2所示为随温度升高的解离速率,的生成速率,的生成速率以及的生成速率变化曲线,根据图1可知生成的基元反应有两个(代表生成的两种不同路径),结合两图写出温度在时生成的主要基元反应方程式:___________ 。
Ⅱ.某研究小组探究催化剂对转化率的影响。将和按物质的量之比以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应曲线Ⅰ和Ⅱ,相同时间内测量逸出气体中含量,从而确定尾气脱氮率(即的转化率),结果如图所示:
(3)温度低于时,图中曲线Ⅰ脱氨率随温度升高变化不大的主要原因是___________ 。
(4)时,平衡脱氨率为50%,压强恒为p,则___________ (为以分压表示的平衡常数,用含p的代数式表示)。
(5)以后脱氮率下降的原因可能是___________ ,___________ 。
Ⅰ.利用铑催化处理汽车尾气中的与的化学反应方程式为。
(1)已知该反应的逆反应活化能为,则其正反应活化能为
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和发生上述反应,部分物质的体积分数(φ)随时间(t)的变化如图所示。
①用的浓度变化表示的平均反应速率为
②下列说法正确的是
A.上述反应的正反应在低温下才能自发进行
B.时,反应达到平衡状态
C.气体的平均相对分子质量:
③还原的反应路径如图1所示,其中(s)指的是物质吸附在铑催化剂上,图2所示为随温度升高的解离速率,的生成速率,的生成速率以及的生成速率变化曲线,根据图1可知生成的基元反应有两个(代表生成的两种不同路径),结合两图写出温度在时生成的主要基元反应方程式:
Ⅱ.某研究小组探究催化剂对转化率的影响。将和按物质的量之比以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应曲线Ⅰ和Ⅱ,相同时间内测量逸出气体中含量,从而确定尾气脱氮率(即的转化率),结果如图所示:
(3)温度低于时,图中曲线Ⅰ脱氨率随温度升高变化不大的主要原因是
(4)时,平衡脱氨率为50%,压强恒为p,则
(5)以后脱氮率下降的原因可能是
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【推荐1】在工业上常用CO和H2合成甲醇,反应方程式为:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H = akJ/mol
已知:①CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g)△H1=﹣283.0kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g)△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH(g)+3/2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(g)△H3=﹣192.2kJ/mol
回答下列问题:
(1)a =_______
(2)能说明反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已达平衡状态的是___ (填字母)。
A.单位时间内生成1mol CH3OH(g)的同时消耗了1mol CO(g)
B.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度保持不变
C.在绝热恒容的容器中,反应的平衡常数不再变化
D.在恒温恒压的容器中,气体的平均摩尔质量不再变化
(3)在T1℃时,体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与的关系如图1所示.
①当起始=2时,经过5min达到平衡,CO的转化率为0.6,则0~5min内平均反应速率v(H2)=_____________ 。若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,达新平衡时H2的转化率将____________ (选填“增大”、“减小”或“不变”);
②当= 3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的_______ 点(选填“D”、“E”或“F”)。
(4)CO和H2来自于天然气。已知CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中有浓度均为0.1mol•L﹣1的CH4与CO2,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图2,则压强p1_____ p2(选填“大于”或“小于”);当压强为p2时,在y点:v(正)______ v(逆)(选填“大于”、“小于”或“等于”)。若p2=3MPa,则T℃时该反应的平衡常数Kp=_______ MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H = akJ/mol
已知:①CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g)△H1=﹣283.0kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g)△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH(g)+3/2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(g)△H3=﹣192.2kJ/mol
回答下列问题:
(1)a =
(2)能说明反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已达平衡状态的是
A.单位时间内生成1mol CH3OH(g)的同时消耗了1mol CO(g)
B.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度保持不变
C.在绝热恒容的容器中,反应的平衡常数不再变化
D.在恒温恒压的容器中,气体的平均摩尔质量不再变化
(3)在T1℃时,体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与的关系如图1所示.
①当起始=2时,经过5min达到平衡,CO的转化率为0.6,则0~5min内平均反应速率v(H2)=
②当= 3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的
(4)CO和H2来自于天然气。已知CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中有浓度均为0.1mol•L﹣1的CH4与CO2,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图2,则压强p1
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【推荐2】的脱除方法和转化机理是当前研究的热点。请回答下列问题:
(1)已知:
则是_______ 反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)时,容器内发生反应(忽略与的转化),混合气体的平均摩尔质量随反应时间的变化曲线如图所示,保持其它条件不变,仅升高反应温度至,在图中画出容器内混合气体的平均摩尔质量随反应时间的变化趋势图________ 。
(3)已知:的反应历程分两步:
①表中是只随温度变化的常数,温度升高将使其数值_______ (填“增大”或“减小”)。
②反应Ⅰ瞬间建立平衡,因此决定反应速率快慢的是反应________ ,则反应Ⅰ与反应Ⅱ的活化能的大小关系为_____ (填“>”“<”或“=”)。
③反应的______ (用表示)。
(4)与在某催化剂表面反应生成的过程中的机理可能有两种:
机理1:
机理2:(分别表示物质在催化剂表面被吸附)。
上述两个反应均为基元反应,保持温度和的浓度不变,测得与在该催化剂作用下反应的初始速率与浓度的关系如图所示,能合理解释图中曲线变化的机理为________ (填“机理1”或“机理2”);判断的依据是_________ 。
(1)已知:
则是
(2)时,容器内发生反应(忽略与的转化),混合气体的平均摩尔质量随反应时间的变化曲线如图所示,保持其它条件不变,仅升高反应温度至,在图中画出容器内混合气体的平均摩尔质量随反应时间的变化趋势图
(3)已知:的反应历程分两步:
步骤 | 反应 | 活化能 | 正反应速率方程 | 逆反应速率方程 |
Ⅰ | (快) | |||
Ⅱ | (慢) |
②反应Ⅰ瞬间建立平衡,因此决定反应速率快慢的是反应
③反应的
(4)与在某催化剂表面反应生成的过程中的机理可能有两种:
机理1:
机理2:(分别表示物质在催化剂表面被吸附)。
上述两个反应均为基元反应,保持温度和的浓度不变,测得与在该催化剂作用下反应的初始速率与浓度的关系如图所示,能合理解释图中曲线变化的机理为
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【推荐3】乙基叔丁基醚(ETBE)是一种高辛烷汽油改良剂,也叫“生物汽油添加剂”,用乙醇和异丁烯(C4H8)在分子筛催化剂HZSM -5催化下合成ETBE回答下列问题:
I.异丁烷( C4H10)催化脱氢制备异丁烯涉及的主要反应如下:
C4H10(g)= C4H8(g) +H2(g) ΔH1= +117. 62kJ·mol-1(无氧脱氢,高温下裂解)
C4H10(g) +O2(g)= C4H8 (g) + H2O(g) ΔH2(氧化脱氢)
(1)已知:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH3= -242 kJ ·mol-1,则ΔH2=_______ kJ ·mol-1
(2)无氧脱氢时在Cr系催化作用下反应温度对异丁烷转化率、异丁烯选择性和收率(产率)影响的关系如图1所示。
①560°C时, C4H8的选择性为_______ _% (保留一位小数)。 (C4H8的选择性=)
②根据图1数据,无氧脱氢最适合的温度为580°C左右,理由是_______ 。
Ⅱ. ETBE合成反应的化学方程式为:C2H5OH(g) +C4H8(g)=ETBE(g) ΔH<0。
(3)在体积为10L的刚性容器中分别充入乙醇和异丁烯各发10mol ,异丁烯的转化率随时间变化关系如图2所示。
①温度为T2时,0~80 min内异丁烯平均反应速率为_______ mol· L-1· min-1
②B点平衡常数大小:K(T1)_______ K(T2)(填“>”、“=”或“<”)。
(4)已知合成ETBE反应的正反应速率方程为v正= k正·c(C2H5OH) ·c(C4H8),逆反应速率方程为v逆= k逆·c(ETBE),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。pk与温度的变化关系如图3所示
(已知:pk= -lgk),T1K时化学平衡常数K=_______ L·mol-1,若某时刻容器中三种组分的浓度均为2.5 mol·L-1,此时v正_______ v逆(填“>”、“=”或“<”)。
I.异丁烷( C4H10)催化脱氢制备异丁烯涉及的主要反应如下:
C4H10(g)= C4H8(g) +H2(g) ΔH1= +117. 62kJ·mol-1(无氧脱氢,高温下裂解)
C4H10(g) +O2(g)= C4H8 (g) + H2O(g) ΔH2(氧化脱氢)
(1)已知:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH3= -242 kJ ·mol-1,则ΔH2=
(2)无氧脱氢时在Cr系催化作用下反应温度对异丁烷转化率、异丁烯选择性和收率(产率)影响的关系如图1所示。
①560°C时, C4H8的选择性为
②根据图1数据,无氧脱氢最适合的温度为580°C左右,理由是
Ⅱ. ETBE合成反应的化学方程式为:C2H5OH(g) +C4H8(g)=ETBE(g) ΔH<0。
(3)在体积为10L的刚性容器中分别充入乙醇和异丁烯各发10mol ,异丁烯的转化率随时间变化关系如图2所示。
①温度为T2时,0~80 min内异丁烯平均反应速率为
②B点平衡常数大小:K(T1)
(4)已知合成ETBE反应的正反应速率方程为v正= k正·c(C2H5OH) ·c(C4H8),逆反应速率方程为v逆= k逆·c(ETBE),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。pk与温度的变化关系如图3所示
(已知:pk= -lgk),T1K时化学平衡常数K=
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解答题-工业流程题
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】中国的锰矿石和锌矿石产地在云南、广东、青海等。软锰矿是一种常见的锰矿石,其主要成分是MnO2,含少量Al2O3和SiO2。闪锌矿主要成分是ZnS,含少量FeS、CuS、CdS等杂质,晶体属于六方晶系。现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn,其简化流程如下。
已知:Ⅰ.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
回答下列问题:
(1)步骤①中MnO2、CuS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,请写出该反应的化学方程
式___________________ 。
(2)步骤②加入适量金属锌是为了回收金属,回收金属的主要成分是_________________ 。
(3)步骤③中MnO2的作用是___________________ ,另外一种物质X可以是___________________ 。
A.ZnO B.MgO C.Cu2(OH)2CO3 D.MnCO3
(4)锂离子电池的正极材料有多种,其中MnO2与Li构成LiMnO2是一种常见的正极材料。电池反应方程式为:Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,写出该锂离子电池的正极电极反应式_____________________ 。
已知:HCN的电离常数K=4.9×10-10,H2S的电离常数K1=1.3×10-7,K2=7.0×10-15,
向NaCN溶液中通入少量的H2S气体,反应的离子方程式为_____________________ 。
在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020 mol·L-1 Mn2+废水
中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS-浓度为1.0×10―4 mol·L-1时,Mn2+开始沉淀,则a=________ 。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10-15]
已知:Ⅰ.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
Ⅱ.各种金属离子完全沉淀的pH如下表:
Zn2+ | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | |
pH | 8.0 | 10.1 | 9.0 | 3.2 | 4.7 |
(1)步骤①中MnO2、CuS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,请写出该反应的化学方程
式
(2)步骤②加入适量金属锌是为了回收金属,回收金属的主要成分是
(3)步骤③中MnO2的作用是
A.ZnO B.MgO C.Cu2(OH)2CO3 D.MnCO3
(4)锂离子电池的正极材料有多种,其中MnO2与Li构成LiMnO2是一种常见的正极材料。电池反应方程式为:Li1-xMnO2+LixC6=LiMnO2+6C,写出该锂离子电池的正极电极反应式
已知:HCN的电离常数K=4.9×10-10,H2S的电离常数K1=1.3×10-7,K2=7.0×10-15,
向NaCN溶液中通入少量的H2S气体,反应的离子方程式为
在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020 mol·L-1 Mn2+废水
中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS-浓度为1.0×10―4 mol·L-1时,Mn2+开始沉淀,则a=
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解答题-工业流程题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂,由钼精矿(主要成分是MoS2,含少量PbS 等)制备钼酸钠晶体的部分流程如下:
(1)Na2MoO4·2H2O 中钼元素的化合价为____________ ;焙烧时为了使钼精矿充分反应,可采取的措施是______________ (答出一条即可)。
(2)写出焙烧附生成MoO3 的化学方程式为:_________________ 。
(3)写出“碱浸”反应的离子方程式:____________________ 。
(4)下图是碳钢在3 种不同介质中的腐蚀速率实验结果:
①当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几率为零,原因是__________________ 。
②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4-Fe2O3 保护膜。密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀,除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2。则NaNO2的作用是_________________ 。
③要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为_______________ 。
(5)锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为:xLi+nMoS2Lix(MoS2)n。则电池放电时的正极反应式是:______________________ 。
(6)碱浸液结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去SO42-,当BaMoO4开始沉淀时,SO42-的去除率是__________ 。[已知:碱浸液中c(MoO42-)=0.40mol·L-1,c(SO42-)=0.04mol·L-1,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaMoO4)=40×10-8加入Ba(OH)2固体引起的溶液体积变化可忽略。]
(1)Na2MoO4·2H2O 中钼元素的化合价为
(2)写出焙烧附生成MoO3 的化学方程式为:
(3)写出“碱浸”反应的离子方程式:
(4)下图是碳钢在3 种不同介质中的腐蚀速率实验结果:
①当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几率为零,原因是
②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4-Fe2O3 保护膜。密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀,除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2。则NaNO2的作用是
③要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为
(5)锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为:xLi+nMoS2Lix(MoS2)n。则电池放电时的正极反应式是:
(6)碱浸液结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去SO42-,当BaMoO4开始沉淀时,SO42-的去除率是
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解答题-原理综合题
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(0.4)
【推荐3】二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题。
(1)新的研究表明,利用太阳能可以将CO2分解制取炭黑,其原理如右图所示。该过程的能量转化形式为______ ,在整个过程中,FeO的作用是_________ 。
已知:
①2Fe2O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ΔH=akJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=bKJ/mol 则过程2的热化学方程式为________ 。
(2)一定温度下,在密闭容器中进行反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH>0,下列说法正确的是________ 。
A.当混合气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡状态
B.升高温度,加快反应速率,CO2的转化率降低
C.增大CO2的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
D.平衡时CO、H2的体积分数不一定相等
(3)在2L恒容密闭容器中充入2molCO2和nmolH2,在一定条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3COOH(g)+H2O(g),CO2的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。
①若从反应开始到A点需要10s,则V(H2)=_____ 。
②该反应的平衡常数表达式为______ ,若X1=3,则B点的K=___________ 。
③根据图象判断X1____ X2(填“>”、“<”或“=”,下同),平衡常数KA ___ KB。
④若在500K时,按X1投料,在恒压下进行,达到平衡状态,此时CO2的转化率______ 75%(填“>”、“<”或“=”)
(4)美国伊利诺大学芝加哥分校(UIC)的研究团队设计出一种突破性的新太阳能电池,能把大气中的二氧化碳转换成碳氢化合物(hydrocarbon)燃料,解决了现代社会的两大挑战:“减少大气的碳含量”以及“有效率地制造高密度能源”。右图是通过CO2和H2O作用制备CH3OH的原理示意图。
①a电极的名称_________ ,电极产物___________ 。
②b电极的电极反应为_________ 。
(1)新的研究表明,利用太阳能可以将CO2分解制取炭黑,其原理如右图所示。该过程的能量转化形式为
已知:
①2Fe2O4(s)=6FeO(s)+O2(g) ΔH=akJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=bKJ/mol 则过程2的热化学方程式为
(2)一定温度下,在密闭容器中进行反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH>0,下列说法正确的是
A.当混合气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡状态
B.升高温度,加快反应速率,CO2的转化率降低
C.增大CO2的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
D.平衡时CO、H2的体积分数不一定相等
(3)在2L恒容密闭容器中充入2molCO2和nmolH2,在一定条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3COOH(g)+H2O(g),CO2的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。
①若从反应开始到A点需要10s,则V(H2)=
②该反应的平衡常数表达式为
③根据图象判断X1
④若在500K时,按X1投料,在恒压下进行,达到平衡状态,此时CO2的转化率
(4)美国伊利诺大学芝加哥分校(UIC)的研究团队设计出一种突破性的新太阳能电池,能把大气中的二氧化碳转换成碳氢化合物(hydrocarbon)燃料,解决了现代社会的两大挑战:“减少大气的碳含量”以及“有效率地制造高密度能源”。右图是通过CO2和H2O作用制备CH3OH的原理示意图。
①a电极的名称
②b电极的电极反应为
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