储存还原技术法(NSR)利用催化剂消除汽车尾气中的,其原理: 。
(1)已知:①;② 用含和的代数式表示________ 。
(2)NSR反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态):
反应过程中,速率最慢步骤的热化学方程式为________ 。
(3)在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO模拟NSR反应,反应过程中c(NO)随时间变化的曲线如图1所示。
①曲线a和b中,表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线________ (填“a”或“b”)。
②曲线b中前10min内CO的平均反应进率v(CO)=________ ,此温度下该反应的平衡常数K=________ 。
③在一恒温恒容的密闭容器中发生反应,下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是________ (填字母)。
aA.体系的压强保持不变 B.混合气体的密度保持不变
C. D.的浓度保持不变
④若保持其他条件不变,15min时将容器的体积压缩至1L,20min时反应重新达到平衡,NO的物质的量浓度对应的点可能是点________ (填“A、B、C、D或E”)。
(4)催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图2可知工业使用的最佳催化剂和相应的温度分别为________ 、________ 。
(1)已知:①;② 用含和的代数式表示
(2)NSR反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态):
反应过程中,速率最慢步骤的热化学方程式为
(3)在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO模拟NSR反应,反应过程中c(NO)随时间变化的曲线如图1所示。
①曲线a和b中,表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线
②曲线b中前10min内CO的平均反应进率v(CO)=
③在一恒温恒容的密闭容器中发生反应,下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是
aA.体系的压强保持不变 B.混合气体的密度保持不变
C. D.的浓度保持不变
④若保持其他条件不变,15min时将容器的体积压缩至1L,20min时反应重新达到平衡,NO的物质的量浓度对应的点可能是点
(4)催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图2可知工业使用的最佳催化剂和相应的温度分别为
更新时间:2024-01-23 11:02:32
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【推荐1】参考下列图表和有关要求回答问题:
(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH(g)和H2O(g)反应生成CO2和H2。右图是该过程中能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,正反应活化能 a的变化是_____ (填增大、减小、不变),反应热△H的变化是_____ (填增大、减小、不变)。请写反应进程出CH3OH(g)和H2O(g)反应的热化学方程式_____ 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的另一种反应原理是:
CH3OH(g)+1/2O2(g) CO2(g)+2H2(g) △H=c kJ/mol
又知H2O(g) H2O(l) △H=d kJ/mol。
则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为_____ 。
(3)以CH3OH燃料电池为电源电解法制取ClO2。二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
①CH3OH燃料电池放电过程中,通入O2的电极附近溶液的pH_____ ,负极反应式为_____ 。
②图中电解池用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2。阳极产生 ClO2的反应式为_____ 。
③电解一段时间,从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时(标准状况,忽略生成的气体溶解),停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子为_____ mol。
(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH(g)和H2O(g)反应生成CO2和H2。右图是该过程中能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,正反应活化能 a的变化是
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的另一种反应原理是:
CH3OH(g)+1/2O2(g) CO2(g)+2H2(g) △H=c kJ/mol
又知H2O(g) H2O(l) △H=d kJ/mol。
则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为
(3)以CH3OH燃料电池为电源电解法制取ClO2。二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
①CH3OH燃料电池放电过程中,通入O2的电极附近溶液的pH
②图中电解池用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2。阳极产生 ClO2的反应式为
③电解一段时间,从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时(标准状况,忽略生成的气体溶解),停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子为
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(0.4)
解题方法
【推荐2】可逆反应(其中)是硫酸工业中非常重要的一个反应,因该反应中使用催化剂而被命名为接触法制硫酸。
(1)在高温下分解产生的可作为硫酸工业中的催化剂,其倠化原理如下:
i:
ii:
iii:_______ (用含r,p,q的字母表达式表示)。
(2)①为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是___________ (填标号)。
a.温度越高,反应速率越大
b.的曲线代表平衡转化率
c.α越大,反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α下的最大速率,选择最佳生产温度
②为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如下图所示,催化性能最佳的是___________ (填标号)。
③设的平衡分压为p,的平衡转化率为,用含p和的代数式表示上述催化氧化反应的___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
(3)硫酸工业尾气中的可利用钠碱循环法(用溶液作为吸收液来吸收)进行处理。若将尾气通入的溶液中:
①当溶液的pH约为6时,溶液的吸收能力明显下降,此时溶液中的浓度是,则此时溶液中离子浓度由大到小的顺序为___________ 。
②当溶液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生,再生示意图如下:
在阳极放电的电极反应式是___________ ,当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用,简述再生原理:___________ 。
(1)在高温下分解产生的可作为硫酸工业中的催化剂,其倠化原理如下:
i:
ii:
iii:
(2)①为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是
a.温度越高,反应速率越大
b.的曲线代表平衡转化率
c.α越大,反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α下的最大速率,选择最佳生产温度
②为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如下图所示,催化性能最佳的是
③设的平衡分压为p,的平衡转化率为,用含p和的代数式表示上述催化氧化反应的
(3)硫酸工业尾气中的可利用钠碱循环法(用溶液作为吸收液来吸收)进行处理。若将尾气通入的溶液中:
①当溶液的pH约为6时,溶液的吸收能力明显下降,此时溶液中的浓度是,则此时溶液中离子浓度由大到小的顺序为
②当溶液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生,再生示意图如下:
在阳极放电的电极反应式是
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(0.4)
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【推荐3】乙烯是重要的化工原料,工业上有多种获得方式。
Ⅰ. 电解法将CO2转化为乙烯
我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂,通过电解法将转化为乙烯,该原理如图所示:
(1)纳米催化剂上发生的电极反应为_______ ,电解过程中阳极室中OH-的物质的量_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ. 乙烷与CO2反应制备乙烯:C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH=+117kJ·mol-1
该反应可以分为两步:
①C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH1(反应速率较快)
②CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2= +41kJ ·mol-1(反应速率较慢)
(2)ΔH1=_______ 。
(3)改变反应物_______ (填“C2H6”或“CO2”)的浓度对总反应速率影响更大。
Ⅲ. 乙烷催化裂解制备乙烯: C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)
(4)利用膜反应新技术可以分离出生成的氢气,从而提高乙烷的转化率。某温度下向容积为1 L的密闭容器中充入1.0 mol 乙烷发生催化裂解反应,达到平衡时乙烷的转化率为50%,此温度下该反应的平衡常数K=_______ ;若采用膜分离技术将上述平衡体系中90%的H2分离出去,则乙烷的平衡转化率可提高到_______ %(保留三位有效数字)。
Ⅳ. 碘甲烷(CH3I)热裂解也可制乙烯:
①
该法同时存在副反应:
②
③
反应①、②、③在不同温度下的分压平衡常数如下表,请结合表中数据回答下列问题:
(5)反应①的活化能(正)_______ (逆)(填“>”或“<”。
(6)反应的平衡常数=_______ (用、);该反应的_______ 0(填“>”或“<”),写出推理过程:_______ 。
Ⅰ. 电解法将CO2转化为乙烯
我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂,通过电解法将转化为乙烯,该原理如图所示:
(1)纳米催化剂上发生的电极反应为
Ⅱ. 乙烷与CO2反应制备乙烯:C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH=+117kJ·mol-1
该反应可以分为两步:
①C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH1(反应速率较快)
②CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2= +41kJ ·mol-1(反应速率较慢)
(2)ΔH1=
(3)改变反应物
Ⅲ. 乙烷催化裂解制备乙烯: C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)
(4)利用膜反应新技术可以分离出生成的氢气,从而提高乙烷的转化率。某温度下向容积为1 L的密闭容器中充入1.0 mol 乙烷发生催化裂解反应,达到平衡时乙烷的转化率为50%,此温度下该反应的平衡常数K=
Ⅳ. 碘甲烷(CH3I)热裂解也可制乙烯:
①
该法同时存在副反应:
②
③
反应①、②、③在不同温度下的分压平衡常数如下表,请结合表中数据回答下列问题:
T | 298K | 323K | 423K | 523K | 623K |
反应①/ Pa-1 | 2.80 | ||||
反应②/ Pa-1 | |||||
反应③/ Pa-1 | 2.24 |
(5)反应①的活化能(正)
(6)反应的平衡常数=
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【推荐1】“绿水青山就是金山银山”,因此研究等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)燃煤发电厂常利用反应,对煤进行脱硫处理来减少的排放。对于该反应,在时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如表:
内,平均反应速率_______ ;当升高温度,该反应的平衡常数K_______ (填“增大”“减小”或“不变")。
(2)主要来自于汽车尾气的排放,包含和,有人提出用活性炭对进行吸附,发生反应。某实验室模拟该反应,在密闭容器中加入足量的C和一定量的气体,维持温度为,如图为不同压强下,该反应经过相同时间,的转化率随压强变化的示意图。
①前,反应中转化率随着压强增大而增大的原因_______ 。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作)。在、时,该反应的化学平衡常数_______ (计算结果保留小数点后两位)。已知:气体分压()=气体总压()×体积分数。
(3)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中和发生反应,生成无毒的和。实验测得,(、为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数_______ (填“>”“<”或“=”)增大的倍数。
②若在的密闭容器中充入和,在一定温度下达到平衡时,的转化率为,则_______ 。
(1)燃煤发电厂常利用反应,对煤进行脱硫处理来减少的排放。对于该反应,在时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如表:
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 | |
0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
内,平均反应速率
(2)主要来自于汽车尾气的排放,包含和,有人提出用活性炭对进行吸附,发生反应。某实验室模拟该反应,在密闭容器中加入足量的C和一定量的气体,维持温度为,如图为不同压强下,该反应经过相同时间,的转化率随压强变化的示意图。
①前,反应中转化率随着压强增大而增大的原因
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作)。在、时,该反应的化学平衡常数
(3)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中和发生反应,生成无毒的和。实验测得,(、为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,增大的倍数
②若在的密闭容器中充入和,在一定温度下达到平衡时,的转化率为,则
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(0.4)
解题方法
【推荐2】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,发生的主反应如下:
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
iii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)已知反应ii中的相关的化学键键能(“CO”表示CO的化学键)数据见表:由此计算△H2=___ kJ·mol-1。
(2)反应i、ii、iii对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系式为___ 。
(3)一定条件下,在2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和2molH2发生反应i。图1是反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线。
①当温度为500K时,该反应10min达到平衡。0~10min时间内用CH3OH表示该反应的化学反应速率为___ 。
②若改充入1molCO2和3mol H2,则图1中的曲线会___ (填“上移”或“下移”)。
(4)某温度下在容积为2L的密闭容器中充入1molCO和2molH2合成甲醇,发生反应ii,各组分物质的量随时间的变化情况如图2所示。
①5min至10min时速率变化的原因可能是___ ;
②若该反应在恒温恒压下进行,能说明该反应达到平衡状态的是___ ;
A.单位时间内消耗CO的浓度与生成CH3OH的浓度相等
B.混合气体的密度不变
C.CO和H2的体积分数之比不变
D.混合气体的平均相对分子质量不变
③15min时,仅增加反应体系中CO的物质的量(其他条件不变),至20min时反应重新达到平衡;则新加入的CO的物质的量为___ mol(保留两位有效数字)。
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
iii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
化学键 | H-H | C-O | CO | H-O | C-H |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
(2)反应i、ii、iii对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系式为
(3)一定条件下,在2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和2molH2发生反应i。图1是反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线。
①当温度为500K时,该反应10min达到平衡。0~10min时间内用CH3OH表示该反应的化学反应速率为
②若改充入1molCO2和3mol H2,则图1中的曲线会
(4)某温度下在容积为2L的密闭容器中充入1molCO和2molH2合成甲醇,发生反应ii,各组分物质的量随时间的变化情况如图2所示。
①5min至10min时速率变化的原因可能是
②若该反应在恒温恒压下进行,能说明该反应达到平衡状态的是
A.单位时间内消耗CO的浓度与生成CH3OH的浓度相等
B.混合气体的密度不变
C.CO和H2的体积分数之比不变
D.混合气体的平均相对分子质量不变
③15min时,仅增加反应体系中CO的物质的量(其他条件不变),至20min时反应重新达到平衡;则新加入的CO的物质的量为
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(0.4)
【推荐3】久置的FeSO4溶液变黄,一般认为是二价铁被氧化为三价铁的缘故。某研究小组为研究溶液中Fe2+被O2氧化的过程,查阅资料发现:溶液中Fe2+的氧化过程分为先后两步,首先是Fe2+水解,接着水解产物被O2氧化。于是小组同学决定研究常温下不同pH对Fe2+被O2氧化的影响,并测定了Fe2+氧化率随时间变化的关系,结果如图。
回答下列问题:
(1)写出Fe2+水解的离子方程式___ ;要抑制FeSO4水解,可以采取的措施是___ 。
(2)若配制的FeSO4溶液浓度为0.01mol/L,反应过程中溶液体积不变,计算图中P点Fe2+的氧化速率___ 。
(3)在酸性条件下,Fe2+被O2氧化的反应方程式为:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,已知常温下该反应的平衡常数很大。则下列说法正确的是___ 。
a.Fe2+转化为Fe3+的趋势很大
b.Fe2+转化为Fe3+的速率很大
c.该反应进行得很完全
d.酸性条件下Fe2+不会被氧化
(4)结合图分析不同pH对Fe2+被O2氧化的反应产生了怎样的影响___ 。
(5)用K2Cr2O7标准溶液测定溶液中Fe2+浓度,从而计算Fe2+的氧化率。反应如下:6Fe2++Cr2O72-+14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O,若取20mL待测溶液,用0.0200mol·L−1K2Cr2O7标准溶液滴定,消耗标准溶液16.50mL,则溶液中c(Fe2+)=___ mol·L−1。
回答下列问题:
(1)写出Fe2+水解的离子方程式
(2)若配制的FeSO4溶液浓度为0.01mol/L,反应过程中溶液体积不变,计算图中P点Fe2+的氧化速率
(3)在酸性条件下,Fe2+被O2氧化的反应方程式为:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,已知常温下该反应的平衡常数很大。则下列说法正确的是
a.Fe2+转化为Fe3+的趋势很大
b.Fe2+转化为Fe3+的速率很大
c.该反应进行得很完全
d.酸性条件下Fe2+不会被氧化
(4)结合图分析不同pH对Fe2+被O2氧化的反应产生了怎样的影响
(5)用K2Cr2O7标准溶液测定溶液中Fe2+浓度,从而计算Fe2+的氧化率。反应如下:6Fe2++Cr2O72-+14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O,若取20mL待测溶液,用0.0200mol·L−1K2Cr2O7标准溶液滴定,消耗标准溶液16.50mL,则溶液中c(Fe2+)=
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【推荐1】CO2是主要的温室气体之一,可利用CO2和H2的反应生成CH3OH,减少温室气体排放的同时提供能量物质。
I.CO2(g)+H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H2=+41.2 kJ·mol-1
II. CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.6 kJ·mol-1
(1)CO2(g)和H2(g)的反应生成CH3OH(g)的热化学方程式III为__________________ 。
(2)下列描述能说明反应I在密闭恒压容器中达到平衡状态的是_________ (填选项序号)。
①体系压强不变
②混合气体密度不变
③v(H2)= v(CO)
④CO质量保持不变
(3)温度为T℃时向容积为2 L的密闭容器中投入3 mol H2和1 molCO2发生反应III。反应达到平衡时,测得各组分的体积分数如表。
①c=_______________ ,CO2的转化率为________________ ;
②T℃时反应III的平衡常数K=_________________ ;
③若要增大甲醇的产率,可采取的措施为___________________________ (任写两点)。
(4)反应I、II、III共存的体系中,升高温度CO2的体积分数并未发生明显变化,原因是__________________________________ 。
(5)将反应III设计成如图所示的原电池,气体A为_________________ , 写出原电池正极的电极反应式:___________________________ 。
I.CO2(g)+H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H2=+41.2 kJ·mol-1
II. CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.6 kJ·mol-1
(1)CO2(g)和H2(g)的反应生成CH3OH(g)的热化学方程式III为
(2)下列描述能说明反应I在密闭恒压容器中达到平衡状态的是
①体系压强不变
②混合气体密度不变
③v(H2)= v(CO)
④CO质量保持不变
(3)温度为T℃时向容积为2 L的密闭容器中投入3 mol H2和1 molCO2发生反应III。反应达到平衡时,测得各组分的体积分数如表。
CH3OH(g) | CO2(g) | H2(g) | H2O(g) | |
a | b | c | 0.125 |
①c=
②T℃时反应III的平衡常数K=
③若要增大甲醇的产率,可采取的措施为
(4)反应I、II、III共存的体系中,升高温度CO2的体积分数并未发生明显变化,原因是
(5)将反应III设计成如图所示的原电池,气体A为
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(0.4)
解题方法
【推荐2】丙烯是制备聚丙烯塑料的单体,工业上可用丙烷和制取丙烯:
反应1:。
反应2:。
回答下列问题
(1)反应3:_______ 。
(2)向恒温恒容密闭容器中充入和,只发生反应3,不能说明反应3达到平衡状态的是_______ (填标号)。
(3)向密闭容器中充入只发生反应1,测得速率方程为(k为速率常数,只与温度、催化剂有关)。已知:(R、C为常数,T为温度,为活化能)。实验测得其他条件相同,不同催化剂、对速率常数的影响如图1所示。其中,催化效能较高的是_______ (填“”或“”),判断的依据是_______ 。
(4)向密闭容器中充入和,发生上述反应1和反应2,测得丙烷的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。
①X代表_______ (填“温度”或“压强”),_______ (填“>”、“”或“=”)。
②M点时,和的浓度相等。则M点对应的反应2的平衡常数_______ 。
(5)向总压强恒定为的密闭容器中充入和,只发生反应1,的平衡转化率与的关系如图3所示。其他条件不变,随着增大,的平衡转化率减小,其原因是_______ ,当等于2时,经达到平衡,丙烯的分压变化速率为_______ 。
反应1:。
反应2:。
回答下列问题
(1)反应3:
(2)向恒温恒容密闭容器中充入和,只发生反应3,不能说明反应3达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.混合气体密度不随时间变化 | B.混合气体总压强不随时间变化 |
C.混合气体平均相对分子质量不随时间变化 | D.丙烷的消耗速率等于丙烯的生成速率 |
(4)向密闭容器中充入和,发生上述反应1和反应2,测得丙烷的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。
①X代表
②M点时,和的浓度相等。则M点对应的反应2的平衡常数
(5)向总压强恒定为的密闭容器中充入和,只发生反应1,的平衡转化率与的关系如图3所示。其他条件不变,随着增大,的平衡转化率减小,其原因是
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【推荐3】乙烯是一种重要的基本化工原料,传统方法由丁烷裂解制备,现代工艺中利用乙烷的氧化裂解获得。两种工业方法的原理如下:
I.CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g) △H1
II.C2H6(g)+O2(g)C2H4(g)+H2O(g) △H2=-110 kJ/mol
(1)化学上,将稳定单质的能量定为0,由元素的单质化合生成1 mol单一化合物的反应热叫该化合物的生成热,生成热可表示该物质的相对能量。25℃、101 kPa下几种有机物的生成热如下表所示(a、b、c均大于零) :
由正丁烷裂解生成乙烯的△H1=______ kJ/mol (用含a、b、c的式子表示)。
(2)在一定温度下,向恒压密闭容器中充入一定量正丁烷,反应生成乙烯和乙烷,经过一段时间达到平衡状态,则下列情况下不能说明该反应达到平衡状态的是______ (填标号)。
A.反应热△H保持不变 B.保持不变
C.气体密度保持不变 D.正丁烷生成速率与乙烯消耗速率相等
(3)乙烷的氧化裂解反应物中除了C2H4外,还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),如图为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是_______ ,反应的最佳温度为________ (填序号)。
A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃
[乙烯的选择性=,乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
(4)工业上,保持体系总压恒定为100 kP的条件下进行反应II,通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%),掺混惰性气体的目的是_________________ 。反应达平衡时,各组分的体积分数如表:
计算该温度下的平衡常数Kp=_______ 。
(5)乙烯—空气燃料电池以熔融的K2CO3为电解质时,该燃料电池的正极反应式为2CO2+O2+4e-=2, 则负极反应式为______ 。
I.CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g) △H1
II.C2H6(g)+O2(g)C2H4(g)+H2O(g) △H2=-110 kJ/mol
(1)化学上,将稳定单质的能量定为0,由元素的单质化合生成1 mol单一化合物的反应热叫该化合物的生成热,生成热可表示该物质的相对能量。25℃、101 kPa下几种有机物的生成热如下表所示(a、b、c均大于零) :
物质 | 乙烷 | 乙烯 | 正丁烷 |
生成热/ (kJ/mol ) | -a | b | -c |
由正丁烷裂解生成乙烯的△H1=
(2)在一定温度下,向恒压密闭容器中充入一定量正丁烷,反应生成乙烯和乙烷,经过一段时间达到平衡状态,则下列情况下不能说明该反应达到平衡状态的是
A.反应热△H保持不变 B.保持不变
C.气体密度保持不变 D.正丁烷生成速率与乙烯消耗速率相等
(3)乙烷的氧化裂解反应物中除了C2H4外,还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),如图为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是
A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃
[乙烯的选择性=,乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
(4)工业上,保持体系总压恒定为100 kP的条件下进行反应II,通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%),掺混惰性气体的目的是
C2H6 | O2 | C2H4 | H2O | 其他物质 |
2.4% | 1.0% | 12% | 15% | 69.6% |
计算该温度下的平衡常数Kp=
(5)乙烯—空气燃料电池以熔融的K2CO3为电解质时,该燃料电池的正极反应式为2CO2+O2+4e-=2, 则负极反应式为
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(0.4)
【推荐1】用太阳能电池电解水得到的,再与反应生成甲醇,是目前推动“碳达峰、碳中和”的新路径。合成甲醇过程中主要发生以下反应:
i.
ii.
iii.
(1)①反应iii自发进行的条件是_______ ;
(2)_______ (、表示)。在,有催化剂的条件下,向密闭容器中充入和,的平衡转化率与、的选择性随温度的变化如图1所示,(或的选择性。
①图中Y曲线代表_______ (填化学式)的选择性。
②的平衡转化率在以后随温度升高而变大的原因:_______ 。
③,反应达到平衡后,的物质的量为,反应ii的_______ 。已知:对于气相反应,用组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可以表示平衡常数,记作,如,为平衡压强,为平衡系统中B的物质的量分数。
(3)在9.0MPa下,分别按照、的投料比在密闭容器反应相同时间,测得甲醇的生成速率和温度的关系如图2所示。请回答:
①下列说法正确的是_______ 。
A.其他条件不变,温度升高,甲醇的生成速率加快
B.其他条件不变,压缩容器体积增大压强,甲醇的产率增大
C.选用更高效的催化剂,可增加甲醇的生成速率和平衡转化率
D.反应iii低于时很难发生可能是因为催化剂未达最适温度
②其他条件不变,只将投料比由改成,发现产物中水蒸气物质的量分数极低。已知反应ii能快速达到平衡,请在图2中画出之前投料比为时甲醇生成速率和温度的关系______ 。
i.
ii.
iii.
(1)①反应iii自发进行的条件是
(2)
①图中Y曲线代表
②的平衡转化率在以后随温度升高而变大的原因:
③,反应达到平衡后,的物质的量为,反应ii的
(3)在9.0MPa下,分别按照、的投料比在密闭容器反应相同时间,测得甲醇的生成速率和温度的关系如图2所示。请回答:
①下列说法正确的是
A.其他条件不变,温度升高,甲醇的生成速率加快
B.其他条件不变,压缩容器体积增大压强,甲醇的产率增大
C.选用更高效的催化剂,可增加甲醇的生成速率和平衡转化率
D.反应iii低于时很难发生可能是因为催化剂未达最适温度
②其他条件不变,只将投料比由改成,发现产物中水蒸气物质的量分数极低。已知反应ii能快速达到平衡,请在图2中画出之前投料比为时甲醇生成速率和温度的关系
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(0.4)
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【推荐2】氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题,请回答:
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=_______ 。平衡时H2的转化率为_______ 。
(2)平衡后,若提高H2的转化率,可以采取的措施有_______。
(3)若在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示:
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1_______ K2(填“<”“>”或“=”);
②400℃时,反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为_______ 。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol时,则该反应的v(N2)正_______ v(N2)逆(填“<”“>”或“=”)。
(4)根据化学反应速率和化学平衡理论,联系合成氨的生产实际,你认为下列说法不正确的是_______。
(5)用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s)⇌N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1molNO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)_______ Kc(B)(填“<”或“>”或“=”)。A、B、C三点中NO2的转化率最高的是_______ (填“A”或“B”或“C”)点。
②计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=_______ (Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=
(2)平衡后,若提高H2的转化率,可以采取的措施有_______。
A.加了催化剂 | B.增大容器体积 |
C.降低反应体系的温度 | D.加入一定量N2 |
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1
②400℃时,反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为
(4)根据化学反应速率和化学平衡理论,联系合成氨的生产实际,你认为下列说法不正确的是_______。
A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品 |
B.勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品 |
C.催化剂的使用是提高产品产率的有效方法 |
D.正确利用化学反应速率和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益 |
①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)
②计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=
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(0.4)
【推荐3】以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取氢气是一种低耗能、高效率的制氢方法。该方法由气化炉制造和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及到的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
回答下列问题:
(1)反应的_______ 。
(2)绝热条件下,将CO(g)、(g)以体积比1∶2充入恒容密闭容器中,若只发生反应Ⅱ,下列叙述不能说明反应Ⅱ达到平衡的是_______(填标号)。
(3)反应Ⅱ的速率方程为,(、为速率常数)。净反应速率()等于正、逆反应速率之差。平衡时,(温度为500K)_______ (温度为600K)(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)在恒温恒容密闭容器中,若只发生反应Ⅲ,达到平衡时再充入,使其浓度增大到原来的2倍,则平衡移动方向为_______ (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”),当重新平衡后,浓度_______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)一定条件下,将一定量和充入密闭容器中发生如下反应:
主反应Ⅰ:
副反应Ⅱ:
实验测得平衡时的转化率及HCOOH和CO的选择性(产物的选择性:生成的HCOOH或CO的物质的量与转化的的物质的量的比值)随温度变化如图所示。曲线b表示_______ ,200~360℃,升高温度,曲线b对应的纵坐标值减小,原因是__________ ,240℃时,平衡体系中氢气的分压为 kPa,主反应Ⅰ的_______ 。(用x、y、表示)
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
回答下列问题:
(1)反应的
(2)绝热条件下,将CO(g)、(g)以体积比1∶2充入恒容密闭容器中,若只发生反应Ⅱ,下列叙述不能说明反应Ⅱ达到平衡的是_______(填标号)。
A.与比值不变 | B.不变 |
C.容器内气体压强不变 | D.容器内气体密度不变 |
(3)反应Ⅱ的速率方程为,(、为速率常数)。净反应速率()等于正、逆反应速率之差。平衡时,(温度为500K)
(4)在恒温恒容密闭容器中,若只发生反应Ⅲ,达到平衡时再充入,使其浓度增大到原来的2倍,则平衡移动方向为
(5)一定条件下,将一定量和充入密闭容器中发生如下反应:
主反应Ⅰ:
副反应Ⅱ:
实验测得平衡时的转化率及HCOOH和CO的选择性(产物的选择性:生成的HCOOH或CO的物质的量与转化的的物质的量的比值)随温度变化如图所示。曲线b表示
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