二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚,三步反应如下:
①2H2(g) + CO(g)⇌CH3OH(g) ΔH =-90.8kJ·mol-1
② CO(g) + H2O(g)⇌CO2(g) + H2(g) ΔH =-41.3kJ·mol-1
③2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH =-23.5kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)一定条件下的密闭容器中,②反应达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是(填字母代号)_______ 。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.增加H2O的浓度 d.分离出CO2
(2)写出由 H2(g)和CO(g)生成 CH3OCH3(g)和CO2(g)的热化学反应方程式_______ 。
(3)已知反应③在某温度下的平衡常数为400。此温度下,在恒容密闭容器中加入一定量的 CH3OH(g),反应T时刻测得各组分的浓度如下:
①比较T时刻正、逆反应速率的大小关系:v(正)_______ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②若加入 CH3OH(g)后,经10min 反应达到平衡,此时c(CH3OH) =_______ ;0~10min内反应速率v(CH3OH)= _______ 。
③若反应达平衡后,温度不变,从体系中移走部分CH3OCH3,重新达到平衡后,CH3OH(g)的转化率_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。若要使该反应平衡常数增大可采取的措施是_______ 。
①2H2(g) + CO(g)⇌CH3OH(g) ΔH =-90.8kJ·mol-1
② CO(g) + H2O(g)⇌CO2(g) + H2(g) ΔH =-41.3kJ·mol-1
③2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH =-23.5kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)一定条件下的密闭容器中,②反应达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是(填字母代号)
a.高温高压 b.加入催化剂 c.增加H2O的浓度 d.分离出CO2
(2)写出由 H2(g)和CO(g)生成 CH3OCH3(g)和CO2(g)的热化学反应方程式
(3)已知反应③在某温度下的平衡常数为400。此温度下,在恒容密闭容器中加入一定量的 CH3OH(g),反应T时刻测得各组分的浓度如下:
物质 | CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) |
浓度(mol/L) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
②若加入 CH3OH(g)后,经10min 反应达到平衡,此时c(CH3OH) =
③若反应达平衡后,温度不变,从体系中移走部分CH3OCH3,重新达到平衡后,CH3OH(g)的转化率
更新时间:2024-01-14 22:10:50
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【推荐1】利用化学反应原理研究化学反应有重要意义。亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,工业上可由NO与Cl2反应制得,回答下列问题:
I.回答下列问题
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1;K1
4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2;K2
2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) ΔH3;K3
则ΔH3=___________ (用ΔH1和ΔH2表示)。K3=___________ (用K1、K2表示)。
Ⅱ.工业上通常用如下反应制备亚硝酰氯:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH<0。
(2)保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比进行反应,平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系如图所示:
①图中T1、T2的关系为T1___________ T2(填“>”“<”或“=”);
②图中纵坐标为物质___________ (填化学式)的转化率。
③该反应2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)达到化学平衡的标志有___________ (填字母)。
A.单位时间内消耗nmolCl2的同时,生成2nmolNOCl
B.2v(NO)正=v(Cl2)逆
C.容器内总压强不再变化
D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量保持不变
④若容器容积为1L,B点的平衡常数为___________ 。
⑤若在温度为T1,容积为1L的容器中,充入0.5molNO、1molCl2、2molNOCl,v(正)___________ v(逆)(填“<”“>”或“=”)。
(3)已知上述反应中逆反应速率的表达式为v逆=k·cn(NOCl)。300℃时,测得逆反应速率与NOCl的浓度的关系如表所示:
根据以上数据,可计算出:
①表达式v逆=k·cn(NOCl)中的n=___________ ,
②当c(NOCl)=0.50mol·L-1时,v逆=___________ 。
I.回答下列问题
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1;K1
4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2;K2
2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) ΔH3;K3
则ΔH3=
Ⅱ.工业上通常用如下反应制备亚硝酰氯:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH<0。
(2)保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比进行反应,平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系如图所示:
①图中T1、T2的关系为T1
②图中纵坐标为物质
③该反应2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)达到化学平衡的标志有
A.单位时间内消耗nmolCl2的同时,生成2nmolNOCl
B.2v(NO)正=v(Cl2)逆
C.容器内总压强不再变化
D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量保持不变
④若容器容积为1L,B点的平衡常数为
⑤若在温度为T1,容积为1L的容器中,充入0.5molNO、1molCl2、2molNOCl,v(正)
(3)已知上述反应中逆反应速率的表达式为v逆=k·cn(NOCl)。300℃时,测得逆反应速率与NOCl的浓度的关系如表所示:
c(NOCl)/(mol/L) | v逆/(mol∙L-1∙s-1) |
0.20 | 1.6×10-9 |
0.40 | 6.4×10-9 |
根据以上数据,可计算出:
①表达式v逆=k·cn(NOCl)中的n=
②当c(NOCl)=0.50mol·L-1时,v逆=
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【推荐2】完成下列问题。
(1)在时,在足量的氧气中充分燃烧生成二氧化硫,放出的热量,则表示S的燃烧热的热化学方程式为___________ 。
(2)现有反应:,达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,则:
①该反应的逆反应为___________ 热反应,且___________ p(填“>”、“=”或“<”)。
②减压时,A的质量分数___________ 。(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)
③若加入B(体积不变),则A的转化率___________ 。
④若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将___________ 。
⑤若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量___________ 。
⑥若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)后混合物颜色___________ ;(填“变深”、“变浅”或“不变”,下同)维持容器内压强不变,充入氖气后,混合物颜色___________ 。
(3)已知相同条件下
反应I:
反应Ⅱ:
则反应___________ 。(用表示)。
(1)在时,在足量的氧气中充分燃烧生成二氧化硫,放出的热量,则表示S的燃烧热的热化学方程式为
(2)现有反应:,达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,则:
①该反应的逆反应为
②减压时,A的质量分数
③若加入B(体积不变),则A的转化率
④若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将
⑤若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量
⑥若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)后混合物颜色
(3)已知相同条件下
反应I:
反应Ⅱ:
则反应
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解题方法
【推荐3】氨在国民经济中占有重要的地位,十九世纪初人们就开始致力于研究工业合成氨。合成氨生产包括造气、净化、合成三个步骤。
(1)已知:①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1=+247.4kJ/mol
②CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H2=+165kJ/mol
则CH4和水蒸气在高温下反应生成CO和氢气的热化学反应方程式为___________ 。
(2)某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理,在一定温度下,体积为2L的恒容密闭容器中测得如表所示数据。请回答下列问题:
①分析表中数据,判断5min时反应是否处于平衡状态___________ (填“是”或“否”);前5min反应的平均反应速率v(CH4)=___________ 。
②反应在7~10min内,CO的物质的量减少的原因可能是___________ (填字母)。
A.减小压强 B.降低温度 C.升高温度 D.充入H2
(3)在密闭反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后,在200℃、400℃、600℃下,当反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣92.4kJ/mol达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示。
①曲线a对应的温度是___________ 。
②M点对应的H2的转化率是___________ 。
(1)已知:①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1=+247.4kJ/mol
②CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H2=+165kJ/mol
则CH4和水蒸气在高温下反应生成CO和氢气的热化学反应方程式为
(2)某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理,在一定温度下,体积为2L的恒容密闭容器中测得如表所示数据。请回答下列问题:
时间/min | CH4/mol | H2O/mol | CO/mol | H2/mol |
0 | 0.40 | 1.00 | 0 | 0 |
5 | a | 0.80 | c | 0.60 |
7 | 0.20 | b | 0.20 | d |
10 | 0.21 | 0.81 | 0.19 | 0.62 |
①分析表中数据,判断5min时反应是否处于平衡状态
②反应在7~10min内,CO的物质的量减少的原因可能是
A.减小压强 B.降低温度 C.升高温度 D.充入H2
(3)在密闭反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后,在200℃、400℃、600℃下,当反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣92.4kJ/mol达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示。
①曲线a对应的温度是
②M点对应的H2的转化率是
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解题方法
【推荐1】环境治理依然是当今的热点问题,研究新的环境治理手段具有重要意义。回答下列问题:
(1)2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) ΔH=-a kJ·mol−1的反应历程分以下两步:
①2NO(g) N2O2(g),ΔH= -b kJ·mol−1;
②N2O2(g) +O2(g) 2NO2(g) ; ΔH=___________ (用含a、b的式子表示)kJ·mol−1。
(2)NH3催化还原 NO是重要的烟气脱硝技术,研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图1,请写出脱硝过程的总反应的化学方程式:___________ 。
(3)利用如图2所示原理去除NO:
电解池中阴极反应式为___________ ,通过把甲酸与溶于甲醇和水混合溶剂里的NaOH混合,再通入SO2气体的方法可制得Na2S2O4;A口每产生224mLO2(体积已换算成标准状况,不考虑O2的溶解),可处理NO的物质的量为___________ mol。
(4)一定温度下,在体积为2 L的恒容密闭容器中加入4 molCO(g)和4 mol N2O(g)发生反应CO(g)+ N2O(g) CO2(g)+ N2(g),测得CO(g)和CO2(g)的物质的量随时间的变化如图所示:
①从反应开始至达到化学平衡时,以CO2表示的平均化学反应速率为___________ mol·L−1·min−1。
②在A点时,___________ (填“>”、“<”或“=”)。
③若平衡时总压强为p kPa,用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=___________ [已知:气体分压(p分)=气体总压(p总) ×该气体的体积分数]。
(1)2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) ΔH=-a kJ·mol−1的反应历程分以下两步:
①2NO(g) N2O2(g),ΔH= -b kJ·mol−1;
②N2O2(g) +O2(g) 2NO2(g) ; ΔH=
(2)NH3催化还原 NO是重要的烟气脱硝技术,研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图1,请写出脱硝过程的总反应的化学方程式:
(3)利用如图2所示原理去除NO:
电解池中阴极反应式为
(4)一定温度下,在体积为2 L的恒容密闭容器中加入4 molCO(g)和4 mol N2O(g)发生反应CO(g)+ N2O(g) CO2(g)+ N2(g),测得CO(g)和CO2(g)的物质的量随时间的变化如图所示:
①从反应开始至达到化学平衡时,以CO2表示的平均化学反应速率为
②在A点时,
③若平衡时总压强为p kPa,用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=
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【推荐2】CO2常温下是无色无味的气体,无毒,密度比空气大,固态CO2俗称干冰,常用作制冷剂。二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料,温室中常用二氧化碳作肥料。丰富的CO2也可以作为新碳源,用于解决当前应用最广泛的碳源枯竭危机。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2加氢合成低碳烯烃。现以合成乙烯(C2H4)为例,该过程分两步进行:
第一步:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3kJ·mol-1
第二步:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH=-210.5kJ·mol-1
①CO2加氢合成乙烯的热化学方程式为___ ;
②在一定条件下的密闭容器中,上述反应达到平衡后,要加快反应速率并提高CO2的转化率,可以采取的措施是___ 。(填正确答案标号)
A.减小压强
B.增大H2浓度
C.加入合适的催化剂
D.分离出水蒸气
(2)CO2可用来生产燃料甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1
在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___ mol·L-1·min-1;
②下列措施能使平衡体系中增大的是___ ;(填正确答案标号)
A.升高温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.再充入1molH2
D.将H2O(g)从体系中分离出去
③当反应达到平衡时,H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2,则c2__ c2(填“>”“<”或“=”)。
(3)CO2属于温室气体,可以用碱性溶液进行吸收处理。
①用石灰乳吸收CO2可生成难溶电解质CaCO3,其溶度积常数Ksp=2.8×10-9。现有一物质的量浓度为2×10-2mol·L-1的CaCl2溶液,将其与等体积的纯碱溶液混合(忽略体积变化),则生成沉淀所需纯碱溶液的最小浓度为___ mol·L-1;
②利用100mL3mol·L-1的NaOH溶液吸收4.48LCO2(标准状况),得到吸收液。该吸收液中离子浓度由大到小排列的顺序为___ ,将该吸收液加热蒸干,所得固体的成分是__ (填化学式)。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2加氢合成低碳烯烃。现以合成乙烯(C2H4)为例,该过程分两步进行:
第一步:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3kJ·mol-1
第二步:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH=-210.5kJ·mol-1
①CO2加氢合成乙烯的热化学方程式为
②在一定条件下的密闭容器中,上述反应达到平衡后,要加快反应速率并提高CO2的转化率,可以采取的措施是
A.减小压强
B.增大H2浓度
C.加入合适的催化剂
D.分离出水蒸气
(2)CO2可用来生产燃料甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1
在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
②下列措施能使平衡体系中增大的是
A.升高温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.再充入1molH2
D.将H2O(g)从体系中分离出去
③当反应达到平衡时,H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2,则c2
(3)CO2属于温室气体,可以用碱性溶液进行吸收处理。
①用石灰乳吸收CO2可生成难溶电解质CaCO3,其溶度积常数Ksp=2.8×10-9。现有一物质的量浓度为2×10-2mol·L-1的CaCl2溶液,将其与等体积的纯碱溶液混合(忽略体积变化),则生成沉淀所需纯碱溶液的最小浓度为
②利用100mL3mol·L-1的NaOH溶液吸收4.48LCO2(标准状况),得到吸收液。该吸收液中离子浓度由大到小排列的顺序为
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【推荐3】氮的化合物在相互转化、工业生产等方面应用广泛,回答下列问题。
(1)N2O是一种能刺激神经使人发笑的气体,可发生分解反应2N2O=2N2+O2,碘蒸气能大幅度提高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)+I(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_____ (填标号)。
A.温度升高,该反应速率常数k值增大
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大
D.I2作催化剂,其浓度大小与N2O分解速率无关
(2)温度为T1时,在二个容积均为1L的密闭容器中仅发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。实验测得:v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2),v逆=v(NO2)消耗=k逆c2(NO2),k正、k逆为速率常数。
①温度为T1时, =________ ;当温度升高为T2时,k正、k逆分别增大m倍和n倍,则m______ n(填“>”“<”或“=”)。
②容器Ⅱ中起始时v正_____ v逆(填“>”“<”或“=”),理由是_______ 。
(3)NH3与CO2反应可合成尿素[化学式为CO(NH2)2],反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中进行,下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线分别表示温度为T℃时,按不同氨碳比和水碳比投料时,二氧化碳平衡转化率的情况。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中水碳比的数值分别为0.6~0.7,1~1.1,1.5~1.6,则生产中应选用的水碳比数值范围是______ 。
②在选择氨碳比时,工程师认为控制在4.0左右比较适宜,不选择4.5,理由是_____ 。
(1)N2O是一种能刺激神经使人发笑的气体,可发生分解反应2N2O=2N2+O2,碘蒸气能大幅度提高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)+I(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.温度升高,该反应速率常数k值增大
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大
D.I2作催化剂,其浓度大小与N2O分解速率无关
(2)温度为T1时,在二个容积均为1L的密闭容器中仅发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。实验测得:v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2),v逆=v(NO2)消耗=k逆c2(NO2),k正、k逆为速率常数。
容器编号 | 起始浓度/ mol·L-1 | 平衡浓度/ mol·L-1 | ||
c(NO) | c(O2) | c(NO2) | c(O2) | |
Ⅰ | 0.6 | 0.3 | 0 | 0.2 |
Ⅱ | 0.3 | 0.25 | 0.2 |
①温度为T1时, =
②容器Ⅱ中起始时v正
(3)NH3与CO2反应可合成尿素[化学式为CO(NH2)2],反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中进行,下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线分别表示温度为T℃时,按不同氨碳比和水碳比投料时,二氧化碳平衡转化率的情况。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中水碳比的数值分别为0.6~0.7,1~1.1,1.5~1.6,则生产中应选用的水碳比数值范围是
②在选择氨碳比时,工程师认为控制在4.0左右比较适宜,不选择4.5,理由是
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【推荐1】氢气既是一种优质的能源,又是一种重要化工原料,高纯氢的制备是目前的研究热点。
(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一,甲烷和水蒸气反应的热化学方程式是:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2 (g) △H=+165.0kJ·mol-1
已知反应器中存在如下反应过程:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2 (g) △H1=+206.4kJ·mol-1
ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2
根据上述信息计算:△H2=____ 。
(2)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率,可采取的措施有____ (填标号)。
A.适当增大反应物投料比n(H2O):n(CH4) B.提高压强 C.分离出CO2
(3)H2用于工业合成氨:N2+3H22NH3。将n(N2):n(H2)=1:3的混合气体,匀速通过装有催化剂的反应器反应,反应器温度变化与从反应器排出气体中NH3的体积分数φ(NH3)关系如图,反应器温度升高NH3的体积分数φ(NH3)先增大后减小的原因是____ 。
(4)某温度下,n(N2):n(H2)=1:3的混合气体在刚性容器内发生反应,起始气体总压为2×107Pa,平衡时总压为开始的90%,则的转化率为____ 。
(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一,甲烷和水蒸气反应的热化学方程式是:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2 (g) △H=+165.0kJ·mol-1
已知反应器中存在如下反应过程:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2 (g) △H1=+206.4kJ·mol-1
ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2
化学键 | H—H | O—H | C—H | C≡O |
键能E/(kJ·mol-1) | 436 | 465 | a | 1076 |
(2)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率,可采取的措施有
A.适当增大反应物投料比n(H2O):n(CH4) B.提高压强 C.分离出CO2
(3)H2用于工业合成氨:N2+3H22NH3。将n(N2):n(H2)=1:3的混合气体,匀速通过装有催化剂的反应器反应,反应器温度变化与从反应器排出气体中NH3的体积分数φ(NH3)关系如图,反应器温度升高NH3的体积分数φ(NH3)先增大后减小的原因是
(4)某温度下,n(N2):n(H2)=1:3的混合气体在刚性容器内发生反应,起始气体总压为2×107Pa,平衡时总压为开始的90%,则的转化率为
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【推荐2】全国平板玻璃生产企业大气污染物年排放总量逐年增加,对氮氧化物(NOx)排放的控制与监测已刻不容缓。回答下列问题
(1)平板玻璃熔窑烟气中的NOx以温度型氮氧化物为主。其中NO在空气中容易被一种三原子气体单质氧化剂和光化学作用氧化成NO2,该氧化剂的分子式为___________ 。
(2)用CH4催化还原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
2NO2(g)+N2(g)4NO(g) △H=+293kJ·mol-1
则反应CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的△H=___________ kJ·mol-1
(3)800℃时,在刚性反应器中以投料比为1︰1的NO(g)与O2(g)反应:
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,NO(g)完全反应]。
①NO(g)与O2(g)合成的反应速率v=4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1),t=52min时,测得体系中p(O2)=11.4kPa,则此时的p(NO)=___________ kPa, v=___________ kPa·min-1(计算结果保留1位小数)。
②若升高反应温度至900℃,则NO(g)与O2(g)完全反应后体系压强p∞(900℃)______ (填“大于”等于”或“小于”)22.3kPa,原因是______________________ 。
③800℃时,反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kp=___________ kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留2位小数)。
(4)对于反应2NO(g)+O2(g)→2NO2(g),科研工作者提出如下反应历程:
第一步:2NO(g)N2O2(g) 快速平衡
第二步:N2O2+O2(g)→2NO2(g) 慢反应
下列表述正确的是___________ (填标号)。
A.v(第一步的逆反应)>v第二步反应
B.反应的中间产物为N2O2
C.第二步中N2O2与O2的碰撞全部有效
D.第二步反应活化能较低
(1)平板玻璃熔窑烟气中的NOx以温度型氮氧化物为主。其中NO在空气中容易被一种三原子气体单质氧化剂和光化学作用氧化成NO2,该氧化剂的分子式为
(2)用CH4催化还原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
2NO2(g)+N2(g)4NO(g) △H=+293kJ·mol-1
则反应CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的△H=
(3)800℃时,在刚性反应器中以投料比为1︰1的NO(g)与O2(g)反应:
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,NO(g)完全反应]。
①NO(g)与O2(g)合成的反应速率v=4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1),t=52min时,测得体系中p(O2)=11.4kPa,则此时的p(NO)=
②若升高反应温度至900℃,则NO(g)与O2(g)完全反应后体系压强p∞(900℃)
③800℃时,反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kp=
(4)对于反应2NO(g)+O2(g)→2NO2(g),科研工作者提出如下反应历程:
第一步:2NO(g)N2O2(g) 快速平衡
第二步:N2O2+O2(g)→2NO2(g) 慢反应
下列表述正确的是
A.v(第一步的逆反应)>v第二步反应
B.反应的中间产物为N2O2
C.第二步中N2O2与O2的碰撞全部有效
D.第二步反应活化能较低
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【推荐3】我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。资源化利用碳氧化合物能有效减少CO2排放,实现自然界中的碳循环。
(1)以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)=C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) △H=+177kJ·mol-l(主反应)
Ⅱ.C2H6(g)=CH4(g)+H2(g)+C(s) △H=+9kJ·mol-l(副反应)
反应Ⅰ的反应历程可分为如下两步:
ⅰ.C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) △H1
ⅱ.H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) △H2=+41kJ·mol-l
①△H1=____ 。
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)对反应Ⅰ速率影响更大,原因是____ 。
③0.1MPa时,向一恒容密闭容器中充入物质的量之比为2∶1的CO2(g)和C2H6(g),反应物转化率与反应温度的关系如图1所示。在800℃,C2H4(g)的选择性[×100%]为____ 。
(2)CO2可制甲烷化,CO2可制甲烷化过程中,CO2活化的可能途径如图2所示。CO是CO2活化的优势中间体,可能的原因是___ 。
(3)CO2在熔融K2CO3中电解还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的阴极反应式为____ 。
(4)CO2可用CaO吸收,发生反应:CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)。在不同温度下,达到平衡时体系中CO2物质的量浓度[c(CO2)]与温度的关系如图3所示。900℃下的c(CO2)远大于800℃下的c(CO2),其原因是___ 。
(1)以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)=C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) △H=+177kJ·mol-l(主反应)
Ⅱ.C2H6(g)=CH4(g)+H2(g)+C(s) △H=+9kJ·mol-l(副反应)
反应Ⅰ的反应历程可分为如下两步:
ⅰ.C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) △H1
ⅱ.H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) △H2=+41kJ·mol-l
①△H1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)对反应Ⅰ速率影响更大,原因是
③0.1MPa时,向一恒容密闭容器中充入物质的量之比为2∶1的CO2(g)和C2H6(g),反应物转化率与反应温度的关系如图1所示。在800℃,C2H4(g)的选择性[×100%]为
(2)CO2可制甲烷化,CO2可制甲烷化过程中,CO2活化的可能途径如图2所示。CO是CO2活化的优势中间体,可能的原因是
(3)CO2在熔融K2CO3中电解还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的阴极反应式为
(4)CO2可用CaO吸收,发生反应:CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)。在不同温度下,达到平衡时体系中CO2物质的量浓度[c(CO2)]与温度的关系如图3所示。900℃下的c(CO2)远大于800℃下的c(CO2),其原因是
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【推荐1】甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
③CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)已知反应②中相关化学键键能数据如下:
由此计算ΔH2=____ kJ·mol-1。已知ΔH3=+99kJ·mol-1,则ΔH1=____ kJ·mol-1。
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。
①温度为470K时,图中P点____ (填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490K之前,甲醇产率随温度升高而增大,490K之后,甲醇产率随温度升高而减小的原因分别是____ 。
②一定能提高甲醇产率的措施是____ 。
A.增大压强 B.升高温度 C.选择合适催化剂 D.加入大量催化剂
(3)如图为一定比例的CO2/H2,CO/H2、CO/CO2/H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。
①490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是____ (填“I”或“II”)。
Ⅰ.CO2 COCH3OH II.COCO2CH3OH+H2O
②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,从热力学与动力学角度,并结合反应①、②分析原因____ 。
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
③CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)已知反应②中相关化学键键能数据如下:
化学键 | H-H | C=O | C≡O | H-O |
E/kJ·mol-1 | 436 | 803 | 1076 | 465 |
由此计算ΔH2=
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。
①温度为470K时,图中P点
②一定能提高甲醇产率的措施是
A.增大压强 B.升高温度 C.选择合适催化剂 D.加入大量催化剂
(3)如图为一定比例的CO2/H2,CO/H2、CO/CO2/H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。
①490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是
Ⅰ.CO2 COCH3OH II.COCO2CH3OH+H2O
②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,从热力学与动力学角度,并结合反应①、②分析原因
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【推荐2】甲醚又称二甲醚,被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气(、)制备二甲醚的反应原理如下:
①
②
回答下列问题:
(1)若由合成气(、)制备,且生成,整个过程中放出的热量为,则______ 。【已知: 】
(2)有人模拟该制备原理,时,在的密闭容器中充入 和 ,达到平衡,平衡时的转化率为60%,,用表示反应①的速率是______ ,可逆反应②的平衡常数______ 。若在时,测得容器中,此时反应②的______ (填“”“”或“”)。
(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数值变小,下列说法正确的是___________。
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入和进行反应①,平衡时和的转化率如图所示,则___________ (填数值)。
(5)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是: ,,与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是___________ 。
①
②
回答下列问题:
(1)若由合成气(、)制备,且生成,整个过程中放出的热量为,则
(2)有人模拟该制备原理,时,在的密闭容器中充入 和 ,达到平衡,平衡时的转化率为60%,,用表示反应①的速率是
(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数值变小,下列说法正确的是___________。
A.在平衡移动过程中逆反应速率先增大后减小 |
B.容器中的体积分数增大 |
C.容器中混合气体的平均相对分子质量减小 |
D.达到新平衡后体系的压强增大 |
(5)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是: ,,与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是
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【推荐3】铁及铁的氧化物广泛应用于生产、生活、航天、科研等领域,利用Fe2O3与CH4可制备“纳米级”金属铁,回答下列问题:
①3H2(g)+Fe2O3(s)⇌2Fe(s)+3H2O(g) ΔH1=-26.5kJ·mol-1
②CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-160kJ·mol-1
(1)3CH4(g)+4Fe2O3(s)⇌8Fe(s)+6H2O(g)+3CO2(g) ΔH=_______ 。
(2)一定温度下,向盛有足量Fe2O3(s)的1L恒容容器中充入1molH2和1molCH4,发生反应①、②,一段时间后,反应达平衡,此时n(CO2)=amol,n(H2O)=bmol,则该温度下反应②的平衡常数为_______ 。
(3)在T℃下,向某密闭容器中加入3molCH4(g)和2molFe2O3(s)发生反应3CH4(g)+4Fe2O3(s)⇌8Fe(s)+6H2O(l)+3CO2(g),反应起始时压强为p0,反应进行至10min时达到平衡状态,测得此时容器中n(CH4)∶n(H2O)=1∶1,10min内用Fe2O3(s)表示的平均反应速率为_______ g·min-1;T℃下该反应的Kp=_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数);T℃下若起始时向该容器中加入2molCH4(g)、4molFe2O3(s)、1molFe(s)、2molH2O(l)、2molCO2(g),则起始时v(正)_______ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(4)一定温度下,密闭容器中进行反应3CH4(g)+4Fe2O3(s)⇌8Fe(s)+6H2O(g)+
3CO2(g),测得平衡时混合物中某气体物质的体积分数随压强的变化如图所示,则纵坐标表示的物质是_______ ,随着压强增大,纵坐标的体积分数变化的原因是_______ 。
①3H2(g)+Fe2O3(s)⇌2Fe(s)+3H2O(g) ΔH1=-26.5kJ·mol-1
②CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-160kJ·mol-1
(1)3CH4(g)+4Fe2O3(s)⇌8Fe(s)+6H2O(g)+3CO2(g) ΔH=
(2)一定温度下,向盛有足量Fe2O3(s)的1L恒容容器中充入1molH2和1molCH4,发生反应①、②,一段时间后,反应达平衡,此时n(CO2)=amol,n(H2O)=bmol,则该温度下反应②的平衡常数为
(3)在T℃下,向某密闭容器中加入3molCH4(g)和2molFe2O3(s)发生反应3CH4(g)+4Fe2O3(s)⇌8Fe(s)+6H2O(l)+3CO2(g),反应起始时压强为p0,反应进行至10min时达到平衡状态,测得此时容器中n(CH4)∶n(H2O)=1∶1,10min内用Fe2O3(s)表示的平均反应速率为
(4)一定温度下,密闭容器中进行反应3CH4(g)+4Fe2O3(s)⇌8Fe(s)+6H2O(g)+
3CO2(g),测得平衡时混合物中某气体物质的体积分数随压强的变化如图所示,则纵坐标表示的物质是
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