CO2资源化利用受到越来越多的关注,它能有效减少碳排放,有效应对全球的气候变化,并且能充分利用碳资源。二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放,涉及的反应如下:
I.
II. kJ⋅mol-1
III. kJ⋅mol-1
回答下列问题:
(1)CO2分子的空间结构为___________ 形。
(2)___________ kJ⋅mol-1。
(3)平衡常数___________ (用、表示)。
(4)为提高反应Ⅲ中的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
(5)不同压强下,按照投料,发生反应I,实验测得的平衡转化率随温度的变化关系如下图所示。①压强、由大到小的顺序为___________ ,判断的依据是___________ 。
②图中A点对应的甲醇的体积分数是___________ %(计算结果保留1位小数)。
(6)在恒温恒压(压强为p)的某密闭容器中,充入1mol和3mol,仅发生反应I和II,经过一段时间后,反应I和II达到平衡,此时测得的平衡转化率为20%,甲醇的选择性为50%{甲醇选择性[]},则该温度下反应I的平衡常数___________ (写出计算式即可,分压=总压×物质的量分数)。
I.
II. kJ⋅mol-1
III. kJ⋅mol-1
回答下列问题:
(1)CO2分子的空间结构为
(2)
(3)平衡常数
(4)为提高反应Ⅲ中的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A.低温、高压 | B.高温、低压 | C.低温、低压 | D.高温、高压 |
②图中A点对应的甲醇的体积分数是
(6)在恒温恒压(压强为p)的某密闭容器中,充入1mol和3mol,仅发生反应I和II,经过一段时间后,反应I和II达到平衡,此时测得的平衡转化率为20%,甲醇的选择性为50%{甲醇选择性[]},则该温度下反应I的平衡常数
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(已下线)大题预测卷01 (新高考通用)-【大题精做】冲刺2024年高考化学大题突破+限时集训(新高考专用)(已下线)化学(九省联考考后提升卷,吉林、黑龙江卷)-2024年1月“九省联考”真题完全解读与考后提升
更新时间:2024-01-27 19:19:06
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【推荐1】苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,国内外目前生产苯乙烯的方法主要是乙苯催化脱氢法,反应方程式为:
(1)已知部分物质的燃烧热数据如下表,利用表中数据计算_______ (用a、b、c表示)。
(2)实际生产过程中,通常向乙苯中掺混氮气(不参与反应),保持体系总压为100kPa下进行反应,不同投料比m下乙苯的平衡转化率随反应温度变化关系如图所示。(其中投料比m为原料气中乙苯和的物质的量之比,取值分别为1∶0、1∶1、1∶5、1∶9)
①在乙苯中掺混氮气的目的是_______ 。
②投料比m为1∶0的曲线是_______ (填曲线标号)。
③若一定的投料比,反应温度恒定时,并保持体系总压为常压的条件下进行反应,下列事实能作为该反应达到平衡的依据的是_______ (填字母)。
A.
B.容器内气体密度不再变化
C.容器内苯乙烯与的分子数之比不再变化
D.容器内气体的平均相对分子质量不再变化
(3)近年来,有研究者发现若将上述生产过程中通入改为通入,在气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行,反应历程如图:
①该过程中发生反应的化学方程式为_______ 。
②根据反应历程分析,催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应性能影响较大,如果催化剂表面碱性太强,会降低乙苯的转化率,碱性太强使乙苯转化率降低的原因是_______ (说出一点即可)。
③在600℃下,向恒容密闭容器中充入2mol乙苯和,平衡时乙苯的转化率为50%,且容器内气体总物质的量为5mol,则_______ 。
(1)已知部分物质的燃烧热数据如下表,利用表中数据计算
物质 | 燃烧热 |
乙苯 | |
苯乙烯 | |
氢气 |
(2)实际生产过程中,通常向乙苯中掺混氮气(不参与反应),保持体系总压为100kPa下进行反应,不同投料比m下乙苯的平衡转化率随反应温度变化关系如图所示。(其中投料比m为原料气中乙苯和的物质的量之比,取值分别为1∶0、1∶1、1∶5、1∶9)
①在乙苯中掺混氮气的目的是
②投料比m为1∶0的曲线是
③若一定的投料比,反应温度恒定时,并保持体系总压为常压的条件下进行反应,下列事实能作为该反应达到平衡的依据的是
A.
B.容器内气体密度不再变化
C.容器内苯乙烯与的分子数之比不再变化
D.容器内气体的平均相对分子质量不再变化
(3)近年来,有研究者发现若将上述生产过程中通入改为通入,在气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行,反应历程如图:
①该过程中发生反应的化学方程式为
②根据反应历程分析,催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应性能影响较大,如果催化剂表面碱性太强,会降低乙苯的转化率,碱性太强使乙苯转化率降低的原因是
③在600℃下,向恒容密闭容器中充入2mol乙苯和,平衡时乙苯的转化率为50%,且容器内气体总物质的量为5mol,则
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【推荐2】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3】“十三五”期间中国应对气候变化工作取得显著成效,并向国际社会承诺2030年“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。CO2的的回收及综合利用越来越受到国际社会的重视,将CO2转化为高附加值化学品已成为有吸引力的解决方案。
I.CO2合成二甲醚(DME):
(1)合成二甲醚反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
已知:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25kJ/mol
则合成二甲醚的反应的ΔH=_______ kJ/mol。
(2)将1 mol CO2、3mol H2通入容积为1L的恒容密闭容器中合成二甲醚,200℃时容器内CO2的物质的量随时间的变化如表所示:
①0~40min内,消耗H2的平均反应速率为_______ mol·L-1·min-1
②能说明反应已达平衡状态的是_______ (填标号)
a.c(CO2):c(H2O)=1:6 b.混合气体的密度不变 c.2v正(H2)=v逆(H2O) d.密闭容器内压强不变
(3)在不同温度和不同氢碳比时,合成二甲醚反应CO2的平衡转化率如图1所示,则图中氢碳比由大到小的关系是_______ (用a、b、c、d表示)。
(4)在503K时,当以氢碳比为0.9时合成二甲醚(如图2),则化学平衡常数Kp=_______ MPa-4(用气体的平衡分压代替物质的量浓度计算压强平衡常数Kp,气体分压=气体总压×各气体的体积分数,列出表达式)。
II.CO2合成甲醇(MT):
(5)合成甲醇反应:I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol
逆水煤气反应:II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ/mol
CO合成甲醇反应:Ⅲ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-90.18kJ/mol
在不同条件下CO2平衡转化率和甲醇的平衡产率如图所示:
①图1中甲醇的平衡产率随温度升高而降低的原因是_______ 。
②由图2可知,不同压强下CO2的平衡转化率在550℃后趋于相等,原因是_______ 。
I.CO2合成二甲醚(DME):
(1)合成二甲醚反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
已知:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25kJ/mol
则合成二甲醚的反应的ΔH=
(2)将1 mol CO2、3mol H2通入容积为1L的恒容密闭容器中合成二甲醚,200℃时容器内CO2的物质的量随时间的变化如表所示:
时间/min-1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
n(CO2)mol | 0.31 | 0.53 | 0.40 | 0.30 | 0.20 | 0.20 |
①0~40min内,消耗H2的平均反应速率为
②能说明反应已达平衡状态的是
a.c(CO2):c(H2O)=1:6 b.混合气体的密度不变 c.2v正(H2)=v逆(H2O) d.密闭容器内压强不变
(3)在不同温度和不同氢碳比时,合成二甲醚反应CO2的平衡转化率如图1所示,则图中氢碳比由大到小的关系是
(4)在503K时,当以氢碳比为0.9时合成二甲醚(如图2),则化学平衡常数Kp=
II.CO2合成甲醇(MT):
(5)合成甲醇反应:I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol
逆水煤气反应:II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ/mol
CO合成甲醇反应:Ⅲ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-90.18kJ/mol
在不同条件下CO2平衡转化率和甲醇的平衡产率如图所示:
①图1中甲醇的平衡产率随温度升高而降低的原因是
②由图2可知,不同压强下CO2的平衡转化率在550℃后趋于相等,原因是
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【推荐1】全球空气污染日趋严重,消除氮氧化物污染对建设宜居环境有重要意义。
(1)已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH1=-114 kJ·mol-1①
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1②
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH3=+181 kJ·mol-1③
某反应的平衡常数表达式为K= ,写出该反应的热化学方程式___________ 。
(2)利用氨气可将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g) 3H2O(g)+2N2(g) ΔH
①该反应化学平衡常数K与温度t关系如上图所示,则ΔH___________ 0(填“>”、“<”或“=”)。
②能增加平衡时NOx去除率的条件是___________ 。
A.高温高压 B.低温低压 C.选择优异催化剂 D.一定条件下分离出水
③500℃时,在2 L恒容密闭容器中充入1 mol NO、1 mol NO2和2 mol NH3,10 min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为50%,体系压强为pMPa,则0~10 min内用NH3表示的平均反应速率v(NH3)=___________ ,该反应的平衡常数Kp=___________ Mpa(用含p的代数式表示,某组分B的平衡压强p(B)可代替物质的量浓度c(B),如p(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。向一恒压密闭容器中加入活性炭(足量)和NO,t1时到达平衡。在t2时刻继续充入一定量NO,t3时刻重新到达平衡,请在下图中作出逆反应速率在t2~t3变化的曲线___________ 。
(4)在恒温恒容密闭容器中发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ,下列说法正确的是___________。
(1)已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH1=-114 kJ·mol-1①
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1②
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH3=+181 kJ·mol-1③
某反应的平衡常数表达式为K= ,写出该反应的热化学方程式
(2)利用氨气可将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g) 3H2O(g)+2N2(g) ΔH
①该反应化学平衡常数K与温度t关系如上图所示,则ΔH
②能增加平衡时NOx去除率的条件是
A.高温高压 B.低温低压 C.选择优异催化剂 D.一定条件下分离出水
③500℃时,在2 L恒容密闭容器中充入1 mol NO、1 mol NO2和2 mol NH3,10 min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为50%,体系压强为pMPa,则0~10 min内用NH3表示的平均反应速率v(NH3)=
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。向一恒压密闭容器中加入活性炭(足量)和NO,t1时到达平衡。在t2时刻继续充入一定量NO,t3时刻重新到达平衡,请在下图中作出逆反应速率在t2~t3变化的曲线
(4)在恒温恒容密闭容器中发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ,下列说法正确的是___________。
A.NO与CO2的物质的量之比不变时说明反应已达平衡 |
B.混合气体的压强不变时说明反应已达平衡 |
C.该反应能否自发的判断依据主要由ΔH决定 |
D.增加碳的量,导致Qc<K,平衡正向移动 |
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【推荐2】合理利用温室气体是当前能源与环境研究的热点。催化加氢可缓解对温室效应的影响,其原理为:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)已知相关物质的燃烧热数据如下表:
已知 ,则___________ 。
(2)反应II的___________ 0(填“>”、“<”或“=”)请说明理由___________
(3)反应II中,正反应速率:,逆反应速率:,其中、分别为正、逆反应速率常数,仅受温度影响。下图(,T表示温度)所示a、b、c、d四条斜线中,有两条分别为和随T变化斜线,则表示随T变化关系的斜线是___________ 。
(4)在下,将和充入刚性密闭容器中,反应相同时间,温度对转化率如图所示。
①解释转化率在高于时,随温度升高先减小后增大的原因___________ 。
②假设只发生反应Ⅱ,当平衡产率为时,此时总压为。计算该温度下反应II的平衡常数为___________ 。(计算结果用分数表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)已知相关物质的燃烧热数据如下表:
物质 | ||
燃烧热 |
(2)反应II的
(3)反应II中,正反应速率:,逆反应速率:,其中、分别为正、逆反应速率常数,仅受温度影响。下图(,T表示温度)所示a、b、c、d四条斜线中,有两条分别为和随T变化斜线,则表示随T变化关系的斜线是
(4)在下,将和充入刚性密闭容器中,反应相同时间,温度对转化率如图所示。
①解释转化率在高于时,随温度升高先减小后增大的原因
②假设只发生反应Ⅱ,当平衡产率为时,此时总压为。计算该温度下反应II的平衡常数为
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【推荐3】我国科学家利用Fe2Na3/红紫素催化剂实现CO2还原制备CO,利用可见光催化还原CO2,将CO2转化为增值化学原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等),这被认为是一种可持续的CO2资源化有效途径。
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)如表所示:
已知:H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ·mol-1。
CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g) △H=_______ kJ·mol-1。
(2)在一定温度下,将1molCO2(g)和3molH2(g)通入某恒容密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g)⇌ HCOOH(g),测得不同时刻容器中CO2的体积分数[φ(CO2)]如表所示。
①下列能说明该反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.H2消耗速率等于HCOOH生成速率
B.混合气体的平均摩尔质量不随时间变化
C.混合气体的密度不随时间变化
D.容器内气体压强不随时间变化
②达到平衡时CO2的转化率为_______ 。
(3)将n(CO2):n(H2)=1:4的混合气体充入某密闭容器中,同时发生反应1和反应2。
反应1:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H1=+41.2kJ·mol-1。
反应2:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H2<0。
在不同温度、压强下,测得相同时间内CO2的转化率如图1.0.1MPa时,CO2的转化率在600℃之后随温度升高而增大的主要原因是_______ 。
(4)在一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2(g)和nmolH2(g),仅发生(3)中的反应2。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图2。
①起始时容器内气体的总压强为8pkPa,若10min时反应到达c点,则0~10min内,v(H2)=_______ mol·L-1·min-1。
②b点时反应的平衡常数Kp=_______ (用含p的表达式表示)(kPa)-2。(已知:用气体分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数)
(5)我国科学家开发催化剂,以惰性材料为阳极,在酸性条件下电解还原CO2制备HCHO,其阴极的电极反应式为_______ 。
(6)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图3所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从图3分析,采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因:_______ ;BiIn合金催化剂优于单金属In催化剂的原因:_______ 。
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)如表所示:
物质 | HCHO(g) | H2(g) |
燃烧热(△H)/(kJ·mol-1) | -570.8 | -285.8 |
CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g) △H=
(2)在一定温度下,将1molCO2(g)和3molH2(g)通入某恒容密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g)⇌ HCOOH(g),测得不同时刻容器中CO2的体积分数[φ(CO2)]如表所示。
t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
φ(CO2) | 0.250 | 0.230 | 0.215 | 0.205 | 0.200 | 0.200 |
A.H2消耗速率等于HCOOH生成速率
B.混合气体的平均摩尔质量不随时间变化
C.混合气体的密度不随时间变化
D.容器内气体压强不随时间变化
②达到平衡时CO2的转化率为
(3)将n(CO2):n(H2)=1:4的混合气体充入某密闭容器中,同时发生反应1和反应2。
反应1:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H1=+41.2kJ·mol-1。
反应2:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H2<0。
在不同温度、压强下,测得相同时间内CO2的转化率如图1.0.1MPa时,CO2的转化率在600℃之后随温度升高而增大的主要原因是
(4)在一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2(g)和nmolH2(g),仅发生(3)中的反应2。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图2。
①起始时容器内气体的总压强为8pkPa,若10min时反应到达c点,则0~10min内,v(H2)=
②b点时反应的平衡常数Kp=
(5)我国科学家开发催化剂,以惰性材料为阳极,在酸性条件下电解还原CO2制备HCHO,其阴极的电极反应式为
(6)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图3所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从图3分析,采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因:
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【推荐1】CO2催化加氢制烯烃(CnH2n)是缓解化石能源消耗、实现减排的重要途径之一。FT转化路径(CO2→CO→COnH2n)涉及的主要反应如下:
ⅰ. CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=41.1kJ·mol−1
ⅱ. nCO(g)+2nH2(g)=CnH2n(g)+nH2O(g) n=2时,ΔH2=-210.2kJ·mol−1
ⅲ. CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) ΔH3=−205.9kJ·mol−1
(1)2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=_______ kJ·mol−1。
(2)有利于提高CO2平衡转化率的措施有_______(填标号)。
(3) n(CO2):n(H2)投料比为1:3、压力为1MPa时,无烷烃产物的平衡体系中CO2转化率和产物选择性随反应温度变化曲线如图。
①有利于短链烯烃(n≤4)生成的温度范围为_______ (填标号)。
A.373~573K B.573~773K C.773~973K D.973~1173K
②计算1083K时,反应ⅰ的Kp=_______ 。
③373~1273K范围内,CO2的转化率先降低后升高的原因是_______ 。
(4)FT转化路径存在CH4含量过高问题,我国科学家采用Cr2O3(SG)和H-SAPO-34复合催化剂极大提高短链烯烃选择性。CO2在催化剂Cr2O3 (SG)表面转化为甲醇的各步骤所需要克服的能垒及甲醇在H-SAPO-34作用下产生乙烯、丙烯示意图如下。
①吸附态用*表示,CO2→甲氧基(H3CO*)过程中,_______ 的生成是决速步骤(填化学式)。
②H-SAPO-34具有氧八元环构成的笼状结构(直径0.94nm),笼口为小的八环孔(直径0.38nm)。从结构角度推测,短链烯烃选择性性提高的原因_______ 。
ⅰ. CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=41.1kJ·mol−1
ⅱ. nCO(g)+2nH2(g)=CnH2n(g)+nH2O(g) n=2时,ΔH2=-210.2kJ·mol−1
ⅲ. CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) ΔH3=−205.9kJ·mol−1
(1)2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=
(2)有利于提高CO2平衡转化率的措施有_______(填标号)。
A.增大n(CO2):n(H2)投料比 | B.增大体系压强 |
C.使用高效催化剂 | D.及时分离H2O |
①有利于短链烯烃(n≤4)生成的温度范围为
A.373~573K B.573~773K C.773~973K D.973~1173K
②计算1083K时,反应ⅰ的Kp=
③373~1273K范围内,CO2的转化率先降低后升高的原因是
(4)FT转化路径存在CH4含量过高问题,我国科学家采用Cr2O3(SG)和H-SAPO-34复合催化剂极大提高短链烯烃选择性。CO2在催化剂Cr2O3 (SG)表面转化为甲醇的各步骤所需要克服的能垒及甲醇在H-SAPO-34作用下产生乙烯、丙烯示意图如下。
①吸附态用*表示,CO2→甲氧基(H3CO*)过程中,
②H-SAPO-34具有氧八元环构成的笼状结构(直径0.94nm),笼口为小的八环孔(直径0.38nm)。从结构角度推测,短链烯烃选择性性提高的原因
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【推荐2】I.电解法可处理氯化钙废液同时,吸收CO2,装置如图所示。(1)阴极室发生的变化可视为两步,电极反应式:_______ 和。
II.工业含硫烟气污染大气,研究烟气脱硫具有重要意义。
方法一、H2还原脱硫:
(2)300℃,发生反应:①
②
③
请用一个等式来表示三个反应的之间的关系_______ 。
(3)反应③,在恒温、恒容的密闭容器中,充入和,平衡常数,测得平衡时和的浓度均为,则平衡时的值为_______ 。
方法二、O2氧化脱硫:
(4)某同学探究活性炭吸附催化氧化,以N2作稀释剂,一定温度下,通入、和反应生成,其中不同温度下,在活性炭上的吸附情况如图,下列说法正确的是_______。
(5)在SO2与O2反应过程中掺入少量CH4有利于提高SO2转化成SO3,其中一种解释是甲烷参与氧化反应过程中存在如图机理。原料以一定流速通过反应容器,出口处测SO3的含量,结合机理说明甲烷体积分数增大,SO3体积分数也增大的理由_______ 。
II.工业含硫烟气污染大气,研究烟气脱硫具有重要意义。
方法一、H2还原脱硫:
(2)300℃,发生反应:①
②
③
请用一个等式来表示三个反应的之间的关系
(3)反应③,在恒温、恒容的密闭容器中,充入和,平衡常数,测得平衡时和的浓度均为,则平衡时的值为
方法二、O2氧化脱硫:
(4)某同学探究活性炭吸附催化氧化,以N2作稀释剂,一定温度下,通入、和反应生成,其中不同温度下,在活性炭上的吸附情况如图,下列说法正确的是_______。
A.温度越低,SO2的吸附量越高,SO2氧化反应速率越快 |
B.已知:SO2的物理吸附过程能自发进行,可推断该过程是熵减、放热的过程,温度过高不利 |
C.原料中水蒸气的含量越大,脱硫速率一定越快 |
D.随着时间的推移,SO2吸附速率降低,可能是由于生成的占据了吸附位点没及时脱出导致 |
(5)在SO2与O2反应过程中掺入少量CH4有利于提高SO2转化成SO3,其中一种解释是甲烷参与氧化反应过程中存在如图机理。原料以一定流速通过反应容器,出口处测SO3的含量,结合机理说明甲烷体积分数增大,SO3体积分数也增大的理由
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【推荐3】氮和硫的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究它们的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。
(1)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程由两步基元反应组成,相关信息如下(E为活化能,v为反应速率,k为速率常数):
2NO(g)N2O2(g)E1=82kJ/molv=k1c2(NO)
N2O2(g)2NO(g)E-1=205kJ/molv=k-1c(N2O2)
N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)E2=82kJ/molv=k2c(N2O2)·c(O2)
2NO2(g)N2O2(g) +O2(g)E-2=72kJ/molv=k-2c2(NO2)
则2NO(g)N2O2(g)△H1=_______ kJ·mol-1,其平衡常数K与上述速率常数k1、k-1的关系式为K=_______ 。2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=_______ kJ·mol-1。
(2)已知反应NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)△H<0,某研究小组研究不同温度T1℃、T2℃下的平衡态中lgp(NO2)和lgp(SO3)两个压强对数的关系如图所示,实验初始时体系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等。
①a、b两点体系压强pa与pb的比值=_______ ;同一温度下图象呈线性变化的理由是_______ 。
②温度为T1时化学平衡常数KP=_______ ,T1_______ T2(填“>”“<”或者“=”)。
(1)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程由两步基元反应组成,相关信息如下(E为活化能,v为反应速率,k为速率常数):
2NO(g)N2O2(g)E1=82kJ/molv=k1c2(NO)
N2O2(g)2NO(g)E-1=205kJ/molv=k-1c(N2O2)
N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)E2=82kJ/molv=k2c(N2O2)·c(O2)
2NO2(g)N2O2(g) +O2(g)E-2=72kJ/molv=k-2c2(NO2)
则2NO(g)N2O2(g)△H1=
(2)已知反应NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)△H<0,某研究小组研究不同温度T1℃、T2℃下的平衡态中lgp(NO2)和lgp(SO3)两个压强对数的关系如图所示,实验初始时体系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等。
①a、b两点体系压强pa与pb的比值=
②温度为T1时化学平衡常数KP=
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解答题-结构与性质
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较难
(0.4)
【推荐1】近年,我国科学家通过热磷化法制备出了电催化分解水的催化剂Co-Fe-P和Ni-Fe-P等过渡金属磷化物,将推动电解水制氢技术的快速发展。回答下列问题:
(1)铁元素在元素周期表中的位置_______ ,Fe3+的价电子排布式_______ 。
(2)磷的一些卤化物的熔沸点如表所示,试解释PF3、PCl3、PBr3、PI3熔沸点逐渐升高的原因_______
(3)磷酸具有很强的配位能力,PO的中心原子杂化类型为_______ ,写出与PO互为等电子体的一种分子_______
(4)钴的配合物种类很多,如[Co(NO2)(NH3)5]Cl2和[Co(NH3)4Cl2]Cl等,[Co(NO2)(NH3)5]2+的配位数是_______ ,其配体中的NH3的分子空间构型为_______ ;等物质的量的[Co(NO2)(NH3)5]Cl2和[Co(NH3)4Cl2]Cl分别与足量的硝酸银溶液反应,两者生成氯化银的质量比为_______ 。
(5)钴蓝晶体结构如图(a)所示,该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成,求晶体的化学式为_______ ,密度为_______ g·cm-3。
(1)铁元素在元素周期表中的位置
(2)磷的一些卤化物的熔沸点如表所示,试解释PF3、PCl3、PBr3、PI3熔沸点逐渐升高的原因
卤化磷 | 熔点/K | 沸点/K |
PF3 | 121.5 | 171.5 |
PCl3 | 161 | 348.5 |
PBr3 | 233 | 451.2 |
PI3 | 334 | 573 |
(4)钴的配合物种类很多,如[Co(NO2)(NH3)5]Cl2和[Co(NH3)4Cl2]Cl等,[Co(NO2)(NH3)5]2+的配位数是
(5)钴蓝晶体结构如图(a)所示,该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成,求晶体的化学式为
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【推荐2】X、Y、Z、M、R、W均为周期表中前四周期的元素.X的基态原子外围电子排布式为3s2;Y原子的L电子层的p能级上有一个空轨道;Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子;M的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反;R是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素;W为过渡元素,它的基态原子外围电子排布成对电子数和未成对电子数相同且为最外层电子数的两倍.回答下列问题(相关回答均用元素符号表示):
(1)W的基态原子的外围电子排布图为__ ,其基态原子有__ 种能量不同的电子。
(2)R的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是__ 。
(3)ZM3-空间构型为___ ,其中Z的杂化方式为__ 。
(4)W与YM易形成配合物W(YM)5,在W(YM)5中W的化合价为___ ;与YM分子互为等电子体的离子的化学式为___ 。
(5)W单质的晶体在不同温度下有两种原子堆积方式,晶胞分别如图A、B所示:图B中原子堆积方式为___ ,A、B中W原子的配位数之比为___ 。A、B晶胞的棱长分别为acm和bcm,则A、B两种晶体的密度之比为___ 。
(6)X和W组成的合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图甲(黑球代表W,白球代表X).则该合金的化学式为___ 。
(1)W的基态原子的外围电子排布图为
(2)R的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是
(3)ZM3-空间构型为
(4)W与YM易形成配合物W(YM)5,在W(YM)5中W的化合价为
(5)W单质的晶体在不同温度下有两种原子堆积方式,晶胞分别如图A、B所示:图B中原子堆积方式为
(6)X和W组成的合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图甲(黑球代表W,白球代表X).则该合金的化学式为
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解答题-结构与性质
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】2021年我国科学家在高效且稳定的全无机CsPbX3(X=Cl,Br,I)太阳能电池研究领域取得进展。
(1)写出基态Pb原子的外围电子排布图______ ,基态Cs原子核外共有______ 种不同运动状态的电子。
(2)I-可与I2形成,中心原于的价层电子对数为______ ,已知其VSEPR模型为三角双锥形(如图),则的立体构型名称为_______ 。
(3)化合物PCl5,、PBr5固态时均为离子晶体,其组成分别为[PCl4]+[PCl6]-、[PBr4]+Br-,分析PBr5中不存在类似[PCl6]-结构的原因:___________ 。
(4)卤素还可与金属形成丰富多彩的配合物,如与Pt(II)形成Pt(NH3)2Cl2.Pt(NH3)2Cl2有两种同分异构体(如图),其中顺铂是1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物,其配体为___________ ,推测在水中的溶解度顺铂___________ 反铂(填“>”或“<”)。
(5)CsPbI3晶体具有钙钛矿型的立方结构(如图),晶体中Cs+的配位数为___________ ,已知该晶体的密度为dg/cm3,阿伏加德罗常数值为NA,则晶胞参数a为___________ nm。
(6)CsPbI3晶胞结构的另一种表示中Cs+处于体心位置,则Pb2+处于______ 位置,I-处于______ 位置。
(1)写出基态Pb原子的外围电子排布图
(2)I-可与I2形成,中心原于的价层电子对数为
(3)化合物PCl5,、PBr5固态时均为离子晶体,其组成分别为[PCl4]+[PCl6]-、[PBr4]+Br-,分析PBr5中不存在类似[PCl6]-结构的原因:
(4)卤素还可与金属形成丰富多彩的配合物,如与Pt(II)形成Pt(NH3)2Cl2.Pt(NH3)2Cl2有两种同分异构体(如图),其中顺铂是1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物,其配体为
(5)CsPbI3晶体具有钙钛矿型的立方结构(如图),晶体中Cs+的配位数为
(6)CsPbI3晶胞结构的另一种表示中Cs+处于体心位置,则Pb2+处于
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