氮氧化物(、等)的处理和资源化利用具有重要意义。
(1)的处理。研究证明:能提高的分解速率,参与了第Ⅱ步、第Ⅲ步反应。反应历程(为反应活化能):
第Ⅰ步:
第Ⅱ步:……
第Ⅲ步:
①第Ⅱ步发生反应的方程式为___________ 。
②总反应的反应速率取决于第Ⅱ步,则___________ (填“>”、“<”或“=”)。
(2)的应用。分解制取和的原理如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应的(值为平衡时用各气体的分压表示得出的值)的关系如图-1所示。
①时,反应的为___________ 。
②时,向容积不变的容器中充入和进行反应,测得反应过程中容器内压强与时间的关系如图-2所示(反应开始和平衡后容器的温度相同)。在时间段内,容器中压强增大的主要原因是___________ 。
(3)催化电解吸收液可将还原为,其催化机理如图-3所示。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图-4所示。已知,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数;表示电解过程中通过的总电量。
①当电解电压为时,电解生成的和的物质的量之比为___________ 。
②当电解电压为时,催化电解生成的电极反应式为___________ 。
③电解电压大于后,随着电解电压的不断增大,的法拉第效率迅速增大,可能原因是___________ (吸附在催化剂上的物种加“*”表示,如、等)。
(1)的处理。研究证明:能提高的分解速率,参与了第Ⅱ步、第Ⅲ步反应。反应历程(为反应活化能):
第Ⅰ步:
第Ⅱ步:……
第Ⅲ步:
①第Ⅱ步发生反应的方程式为
②总反应的反应速率取决于第Ⅱ步,则
(2)的应用。分解制取和的原理如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应的(值为平衡时用各气体的分压表示得出的值)的关系如图-1所示。
①时,反应的为
②时,向容积不变的容器中充入和进行反应,测得反应过程中容器内压强与时间的关系如图-2所示(反应开始和平衡后容器的温度相同)。在时间段内,容器中压强增大的主要原因是
(3)催化电解吸收液可将还原为,其催化机理如图-3所示。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图-4所示。已知,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数;表示电解过程中通过的总电量。
①当电解电压为时,电解生成的和的物质的量之比为
②当电解电压为时,催化电解生成的电极反应式为
③电解电压大于后,随着电解电压的不断增大,的法拉第效率迅速增大,可能原因是
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更新时间:2024-01-28 18:34:44
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐1】碘蒸气存在能大幅度提高的分解速率,反应历程为:
第一步:①(快速平衡,可近似认为后续步骤不影响第一步的平衡)
第二步:②
第三步:③(快反应)
第四步:④(快反应)
(1)的分解反应:,___________
(2)在此反应历程中,活化能最大的步骤是第___________ 步。
(3)以下说法正确的有___________。
(4)从反应原理的角度分析,反应过程中浓度低的原因是___________
(5)实验表明,含碘时分解总反应的正反应速率与相关物质的浓度关系为:(、为速率常数,只受温度影响)。则___________ 。
(6)在一定温度下,向刚性容器中投入,反应达到平衡后,再投入,重新平衡后的转化率___________ (填“变大”、“变小”、“不变”)。
(7)不加催化剂时,也能发生分解反应:,若反应速率与相关物质的浓度关系为:,(、为速率常数,只受温度影响),下图中纵坐标为该反应的正反应速率常数或逆反应速率常数的负对数,横坐标为温度的倒数。
①正反应为___________ 热反应。
②T1温度下某平衡体系中和的物质的量浓度均为。保持体积不变,升温至T2,重新平衡后的物质的量浓度为,此时的物质的量浓度为___________ ,代数式___________ (列式即可,不必化简)。
第一步:①(快速平衡,可近似认为后续步骤不影响第一步的平衡)
第二步:②
第三步:③(快反应)
第四步:④(快反应)
(1)的分解反应:,
(2)在此反应历程中,活化能最大的步骤是第
(3)以下说法正确的有___________。
A.一定温度下,第一步基元反应的正反应速率与成正比 |
B.第一步反应的 |
C.碘单质在反应中做催化剂 |
D.可近似认为,当第二步处于平衡态时,第三步也处于平衡态 |
(5)实验表明,含碘时分解总反应的正反应速率与相关物质的浓度关系为:(、为速率常数,只受温度影响)。则
(6)在一定温度下,向刚性容器中投入,反应达到平衡后,再投入,重新平衡后的转化率
(7)不加催化剂时,也能发生分解反应:,若反应速率与相关物质的浓度关系为:,(、为速率常数,只受温度影响),下图中纵坐标为该反应的正反应速率常数或逆反应速率常数的负对数,横坐标为温度的倒数。
①正反应为
②T1温度下某平衡体系中和的物质的量浓度均为。保持体积不变,升温至T2,重新平衡后的物质的量浓度为,此时的物质的量浓度为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】二氧化碳资源化利用是目前研究的热点之一。回答下列问题:
(1)1945年Ipatieff等首次提出可在铜铝催化剂上用CO2(g)加氢合成醇。已知发生的主要反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.17kJ·mol-1
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.47kJ·mol-1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3
①△H3=____ kJ·mol-1。
②CO2和H2以物质的量之比为1:3通入某密闭容器中,若发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),忽略副反应,CO2的平衡转化率与温度、气体的总压强的关系如图所示,p1____ p2(填“大于”、“小于”或“等于”);图中a点CO2的平衡分压p(CO2)=____ MPa。
(2)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.2kJ·mol-1
反应II:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H2=-122.5kJ·mol-1
恒压条件下,CO2和H2的起始量一定时,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是____ 。
②220℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有_____ 。
(3)氢气可将CO2还原为甲烷,反应为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示,其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用•标注,Ts表示过渡态。
物质吸附在催化剂表面,形成过渡态的过程会____ 热量(填“吸收”或“释放”);反应历程中最大能垒(活化能)的步骤的化学方程式为____ 。
(1)1945年Ipatieff等首次提出可在铜铝催化剂上用CO2(g)加氢合成醇。已知发生的主要反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.17kJ·mol-1
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.47kJ·mol-1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3
①△H3=
②CO2和H2以物质的量之比为1:3通入某密闭容器中,若发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),忽略副反应,CO2的平衡转化率与温度、气体的总压强的关系如图所示,p1
(2)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.2kJ·mol-1
反应II:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H2=-122.5kJ·mol-1
恒压条件下,CO2和H2的起始量一定时,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是
②220℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有
(3)氢气可将CO2还原为甲烷,反应为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示,其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用•标注,Ts表示过渡态。
物质吸附在催化剂表面,形成过渡态的过程会
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(0.65)
解题方法
【推荐3】低碳烯烃是指乙烯、丙烯、丁烯,它们是有机合成的重要原料。
(1)我国学者用催化加氢合成低碳烯烃,反应过程如图所示。①在存在下,加氢反应中,RWGS反应的活化能与FTS反应的活化能的关系是______ (填字母)。
a.前者大于后者 b.前者小于后者 .无法判断
②已知:Ⅰ. 。
Ⅱ. 。
向某密闭容器中加入1mol 和3mol ,在一定条件下发生上述反应。研究发现,乙烯的平衡产率随温度变化曲线如图所示,请解释550K以后曲线变化的原因:______ 。③在催化剂存在下,400kPa、500℃条件下,将1mol 和3mol 加入某密闭容器中合成低碳烯烃:n,40min时反应达到平衡,此时测得的转化率和各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数如表。
反应达到平衡后,的分压是______ kPa(结果保留三位有效数字,下同),从反应开始到平衡时,的反应速率是______ kPa·min-1。
(2)正丁烷催化脱氢可得到2-丁烯,其转化关系如下。若用,表示反应的体积分数平衡常数(即浓度平衡常数中的浓度用体积分数代替)。上述三个反应的体积分数平衡常数的对数,与温度的变化关系如图所示。①图中______ (用含a、c的代数式表示)。
②在 K时,向某密闭容器中加入2mol正丁烷,测得生成的顺-2-丁烯为0.15mol,则平衡体系中为______ mol。保持恒温、恒压下,再向该容器中充入一定量稀有气体He,则反-2-丁烯的体积分数将会______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)我国学者用催化加氢合成低碳烯烃,反应过程如图所示。①在存在下,加氢反应中,RWGS反应的活化能与FTS反应的活化能的关系是
a.前者大于后者 b.前者小于后者 .无法判断
②已知:Ⅰ. 。
Ⅱ. 。
向某密闭容器中加入1mol 和3mol ,在一定条件下发生上述反应。研究发现,乙烯的平衡产率随温度变化曲线如图所示,请解释550K以后曲线变化的原因:
的转化率/% | 各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数/% | ||
其他 | |||
60.0 | 60.0 | 40.0 | 0 |
(2)正丁烷催化脱氢可得到2-丁烯,其转化关系如下。若用,表示反应的体积分数平衡常数(即浓度平衡常数中的浓度用体积分数代替)。上述三个反应的体积分数平衡常数的对数,与温度的变化关系如图所示。①图中
②在 K时,向某密闭容器中加入2mol正丁烷,测得生成的顺-2-丁烯为0.15mol,则平衡体系中为
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解题方法
【推荐1】氮的化合物能影响植物的生长,其氧化物也是大气的主要污染物之一。在一定温度下,等物质的量的NO和CO通入固定容积为4L的密闭容器中发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),反应过程中CO的物质的量变化如图甲所示。
回答下列问题:
(1)能判断反应已达到化学平衡状态的是_______ (填编号)。
a. 容器中压强不变 b. 2v正(CO)=v逆(N2)
c. 气体的平均相对分子质量保持不变 d. NO和CO的体积比保持不变
(2)0~20min平均反应速率v(CO)为______ mol·L-1·min-1。
(3)反应达平衡后再向容器中加入0.4mol CO和0.4mol CO2,则此时平衡_______ (填“向正反应方向移动”、“向逆反应方向移动”或“不移动”)。
(4)该反应的正反应速率如图乙所示,在t2时刻,将容器的体积迅速扩大到原来的2倍,在其他条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态。请在图乙中,补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线______ 。
(5)工业上实际处理废气时,常用活性炭作催化剂,用NH3还原NO,同时通入一定量的O2以提高处理效果,若含氮的生成物只有氮气,当n(NH3)=n(NO)时,写出体系中总反应的化学方程式:______ 。
(6)常温下,向20mL某浓度的硫酸中滴入0.1 mol·L-1氨水,溶液中水电离出的氢离子浓度随加入氨水的体积变化如图所示。
a.该硫酸的物质的量浓度为____________ ;
b.V=____________ ;
c.c点所示溶液中:溶液中H+的浓度c(H+)_____ 5×10-6 mol·L-1(填“>”、“<”或“=”)。
回答下列问题:
(1)能判断反应已达到化学平衡状态的是
a. 容器中压强不变 b. 2v正(CO)=v逆(N2)
c. 气体的平均相对分子质量保持不变 d. NO和CO的体积比保持不变
(2)0~20min平均反应速率v(CO)为
(3)反应达平衡后再向容器中加入0.4mol CO和0.4mol CO2,则此时平衡
(4)该反应的正反应速率如图乙所示,在t2时刻,将容器的体积迅速扩大到原来的2倍,在其他条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态。请在图乙中,补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线
(5)工业上实际处理废气时,常用活性炭作催化剂,用NH3还原NO,同时通入一定量的O2以提高处理效果,若含氮的生成物只有氮气,当n(NH3)=n(NO)时,写出体系中总反应的化学方程式:
(6)常温下,向20mL某浓度的硫酸中滴入0.1 mol·L-1氨水,溶液中水电离出的氢离子浓度随加入氨水的体积变化如图所示。
a.该硫酸的物质的量浓度为
b.V=
c.c点所示溶液中:溶液中H+的浓度c(H+)
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【推荐2】甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,其合成反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
(1)下表列出了一些化学键断裂需要的能量数据,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=________ 。
工业上用天然气为原料合成甲醇,分为两阶段。
I制备合成气:CH4+H2O(g)=CO+3H2。
(2)为解决合成气中H2过量CO不足问题,原料气中添加CO2,发生反应CO2+H2=CO+H2O。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为___ 。
Ⅱ合成甲醇
实验室进行模拟合成实验。将1 molCO和2molH2通入密闭容器中,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示:
(3)比较T1、T2、T3的大小,并说明理由____ 。
(4)平衡常数K(b)___ K(d)、正反应速率v(a)___ v(b)(均填“大于”“小于”或“等于”)。
(5)c点时反应的压强平衡常数Kp=___ (kPa)-2(用数字表达式表示,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)。
(6)a点时,保持温度不变,将密闭容器的容积压缩刮原来的,对平衡体系产生的影响是______ 。
A. c(H2)减少 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH的物质的量增加 D.重新平衡时减小E. CH3OH的体积分数增加
(7)科研人员设计了一种新型甲醇燃料电池,其电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-,该电池工作时的负极电极反应式为________ 。
(1)下表列出了一些化学键断裂需要的能量数据,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=
化学键 | H-H | C-O | CO | H-O | C-H |
E(kJ·mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
工业上用天然气为原料合成甲醇,分为两阶段。
I制备合成气:CH4+H2O(g)=CO+3H2。
(2)为解决合成气中H2过量CO不足问题,原料气中添加CO2,发生反应CO2+H2=CO+H2O。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为
Ⅱ合成甲醇
实验室进行模拟合成实验。将1 molCO和2molH2通入密闭容器中,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示:
(3)比较T1、T2、T3的大小,并说明理由
(4)平衡常数K(b)
(5)c点时反应的压强平衡常数Kp=
(6)a点时,保持温度不变,将密闭容器的容积压缩刮原来的,对平衡体系产生的影响是
A. c(H2)减少 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH的物质的量增加 D.重新平衡时减小E. CH3OH的体积分数增加
(7)科研人员设计了一种新型甲醇燃料电池,其电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-,该电池工作时的负极电极反应式为
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解题方法
【推荐3】CO 还原脱硝技术可有效降低烟气中的NOx的排放量。回答下列问题:
I.CO 还原NO 的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g) ⇌2CO2(g)+N2(g) △H
(1)已知:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g) △H1=-226 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g) ⇌2NO2(g) △H2=+68 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)⇌ 2NO(g) △H3=+183 kJ·mol-1
脱硝反应△H=____________ ,该反应向正反应方向自发进行的倾向很大,其原因是_____________ ,有利于提高NO 平衡转化率的条件是____________________ (写出两条)。
(2)以Mn3O4为脱硝反应的催化剂,研究者提出如下反应历程,将历程补充完整。
第一步:____________________ ;
第二步:3MnO2+2CO=Mn3O4+2CO2
(3)在恒温恒容的密闭容器中,充入等物质的量的CO 和NO 混合气体,加入Mn3O4发生脱硝反应,t0 时达到平衡,测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如右图所示。
①比较大小:a处v 正________ b 处v 逆(填“>”、“<”或“=”)
②NO 的平衡转化率为_______ 。
II.T ℃时,在刚性反应器中发生如下反应:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g),化学反应速率v =kPm(CO)Pn( NO2),k 为化学反应速率常数。研究表明,该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示:
(4)若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa,反应t min时达到平衡,测得体系中P(NO)=b kPa,则此时v =___________ kPa·s-1(用含有a和b的代数式表示,下同),该反应的化学平衡常数Kp=_____ (Kp是以分压表示的平衡常数)。
I.CO 还原NO 的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g) ⇌2CO2(g)+N2(g) △H
(1)已知:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g) △H1=-226 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g) ⇌2NO2(g) △H2=+68 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)⇌ 2NO(g) △H3=+183 kJ·mol-1
脱硝反应△H=
(2)以Mn3O4为脱硝反应的催化剂,研究者提出如下反应历程,将历程补充完整。
第一步:
第二步:3MnO2+2CO=Mn3O4+2CO2
(3)在恒温恒容的密闭容器中,充入等物质的量的CO 和NO 混合气体,加入Mn3O4发生脱硝反应,t0 时达到平衡,测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如右图所示。
①比较大小:a处v 正
②NO 的平衡转化率为
II.T ℃时,在刚性反应器中发生如下反应:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g),化学反应速率v =kPm(CO)Pn( NO2),k 为化学反应速率常数。研究表明,该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示:
(4)若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa,反应t min时达到平衡,测得体系中P(NO)=b kPa,则此时v =
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【推荐1】碘及其化合物在生产、生活中具有重要作用。请按要求回答下列问题:
(1)海带灰浸取液中的碘元素以I-形式存在。现利用如下试剂:MnO2、稀硫酸、淀粉溶液,从中获取单质碘。请按要求完善下表:
(2)反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的能量变化如图1所示: 其他条件相同,1molHI在不同温度分解达平衡时,测得体系中n(I2)随温度变化的曲线如图2所示。
①比较2z______ (x+y) (填 “<"、“>”或“=”).
②某温度下该反应的平衡常数K=1/9,达平衡时,HI的转化率=___________ 。
③只改变该反应的一个条件,试写出能提高HI转化率的两项措施:__________ 、_________ 。
(3)已知: i.分解1molH2O2放出热量98kJ;ⅱ.含少量I-的溶液中,H2O2的分解机为: H2O2+I-H2O+IO-慢;H2O2+IO-H2O+O2+I-快。ⅲ.H2O2分解速率受多种因素影响,实验测得某温度时不同条件下H2O浓度随时间的变化如图3、4所示:
请完善由以上信息可得到的如下结论:
①H2O2分解反应的热化学方程式为___________ 。
②H2O2的分解速率与_________ 有关。
③“少量Mn2+存在时,溶液碱性越强H2O2分解速率越大”的结论是否正确_______ (填“是"或“否”);c(Mn2+)对H2O分解速率的影响是__________ 。
(1)海带灰浸取液中的碘元素以I-形式存在。现利用如下试剂:MnO2、稀硫酸、淀粉溶液,从中获取单质碘。请按要求完善下表:
序号 | 所选试剂 | 反应原理或现象或解释 |
方法1 | MnO2、稀硫酸 | 离子方程式: |
方法2 | 稀硫酸、淀粉溶液 | 溶液变蓝的原因。用离子方程式解释: |
(2)反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的能量变化如图1所示: 其他条件相同,1molHI在不同温度分解达平衡时,测得体系中n(I2)随温度变化的曲线如图2所示。
①比较2z
②某温度下该反应的平衡常数K=1/9,达平衡时,HI的转化率=
③只改变该反应的一个条件,试写出能提高HI转化率的两项措施:
(3)已知: i.分解1molH2O2放出热量98kJ;ⅱ.含少量I-的溶液中,H2O2的分解机为: H2O2+I-H2O+IO-慢;H2O2+IO-H2O+O2+I-快。ⅲ.H2O2分解速率受多种因素影响,实验测得某温度时不同条件下H2O浓度随时间的变化如图3、4所示:
请完善由以上信息可得到的如下结论:
①H2O2分解反应的热化学方程式为
②H2O2的分解速率与
③“少量Mn2+存在时,溶液碱性越强H2O2分解速率越大”的结论是否正确
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【推荐2】俄乌两国都是产粮大国,2022年2月至今两国冲突导致世界粮食供应紧张。羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中,将CO和H2S混合后在催化剂和加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)。
(1)已知COS结构与CO2相似,COS的电子式为_______ 。若反应前CO的物质的量为10mol,达到平衡时CO的物质的量为8mol,且化学平衡常数为0.1。下列说法正确的是_______ (填字母)。
a.增大压强,化学平衡正向移动
b.增大CO浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
c.反应前H2S的物质的量为7mol
d.达到平衡时CO的转化率为20%
(2)①在不同温度下达到化学平衡时,H2S的转化率如图所示,则该反应是_______ (填“吸热”或“放热”)。
②若采用恒压,当温度高于300℃后,H2S的转化率出现了断崖式下跌,原因可能是_______ 、_______ 。(写出任意两点即可)。
(3)增大c(H2S)/c(CO)的值,可以_______ (填“增大”或“减小”)CO的转化率。工业上H2S尾气的处理方法中,克劳斯法是将三分之一H2S氧化为SO2,再在转化炉中将剩下的H2S转化为S单质,写出转化炉中反应的化学方程式_______ 。实验室中H2S气体常用过量的氢氧化钠溶液吸收,写出反应的离子方程式_______ 。
(1)已知COS结构与CO2相似,COS的电子式为
a.增大压强,化学平衡正向移动
b.增大CO浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
c.反应前H2S的物质的量为7mol
d.达到平衡时CO的转化率为20%
(2)①在不同温度下达到化学平衡时,H2S的转化率如图所示,则该反应是
②若采用恒压,当温度高于300℃后,H2S的转化率出现了断崖式下跌,原因可能是
(3)增大c(H2S)/c(CO)的值,可以
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适中
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【推荐3】研究碳氧化合物、氮氧化物、硫氧化合物等大气污染物的处理方法对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ/mol
则③C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的ΔH=_______ kJ/mol。
(2)用焦炭还原NO2的反应为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),向两个容积均为2 L,反应温度分别为T1℃、 T2℃的恒温恒容密闭容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO2,测得各容器中n(NO2)随反应时间t的变化情况如下图所示:
①T1___ T2(填“>”或“<”),该反应为____ 反应。(填“放热”或“吸热”)
②在T2℃下,120 min时达到平衡,则此段时间内用N2表示的平均反应速率v(N2)=________ mol•L-1•min-1。达到平衡时NO2的转化率为________ 。此温度下的化学平衡常数K=_____ 。
③一定条件下,达到平衡后,下列措施能提高NO2的转化率的是___________ 。
A.升高体系温度 B.减小体系压强
C.增加C的用量 D.将CO2从体系中分离出去
④T2℃时,反应达到平衡,120 min时,向容器中再加入焦炭和NO2各1 mol,在t时刻再次达到平衡,化学平衡常数K___________ 。(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)工业上消除氮氧化物的常用方法是SCR(选择性催化还原)脱硝法,反应原理为:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。
当反应温度过高时,会发生以下副反应:2NH3(g)+2O2(g)N2O(g)+3H2O(g)、4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。
某科研小组通过系列实验,分析得出脱硝率与温度的关系如下图所示,当温度高于405℃后,脱硝率会逐渐减小,原因是_____________________________________ 。
(1)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ/mol
则③C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的ΔH=
(2)用焦炭还原NO2的反应为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),向两个容积均为2 L,反应温度分别为T1℃、 T2℃的恒温恒容密闭容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO2,测得各容器中n(NO2)随反应时间t的变化情况如下图所示:
①T1
②在T2℃下,120 min时达到平衡,则此段时间内用N2表示的平均反应速率v(N2)=
③一定条件下,达到平衡后,下列措施能提高NO2的转化率的是
A.升高体系温度 B.减小体系压强
C.增加C的用量 D.将CO2从体系中分离出去
④T2℃时,反应达到平衡,120 min时,向容器中再加入焦炭和NO2各1 mol,在t时刻再次达到平衡,化学平衡常数K
(3)工业上消除氮氧化物的常用方法是SCR(选择性催化还原)脱硝法,反应原理为:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。
当反应温度过高时,会发生以下副反应:2NH3(g)+2O2(g)N2O(g)+3H2O(g)、4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。
某科研小组通过系列实验,分析得出脱硝率与温度的关系如下图所示,当温度高于405℃后,脱硝率会逐渐减小,原因是
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【推荐1】以CO2为原料制备甲烷等能源物质具有较好的发展前景。
(1) CO2催化(固体催化剂)加氢合成甲烷过程发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
①CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图,下列说法正确的是___________ (填字母)。
A.催化过程使用的催化剂为La2O3和
B.可以释放出(活化分子)
C.H2经过Ni活性中心断键裂解产生活化态的过程为放热过程
D.CO2加氢制备CH4的过程需要La2O3和Ni共同完成
②保持温度500℃不变,向1L密闭容器中充入4molCO2和12molH2发生反应,若初始压强为p,20min后主、副反应都达到平衡状态,测得此时,体系压强变为0.75p,则主反应的平衡常数Kp=___________ (用含p的式子表示)。[用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压()=气体总压()×体积分数]
(2)甲醇催化制取乙烯的过程中发生如下反应:
I.
II.
反应I的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是___________ 。
(3)已知:,据此可在一定条件下反应消除NO和CO的污染;某研究小组在三个容积均为VL的恒容密闭容器中,分别充入1.0molNO和1.0molCO,在三种不同实验条件(见下表)下进行上述反应,反应体系的总压强(P)随时间变化情况如图所示:
①曲线Ⅲ对应的实验编号是___________ ,曲线I中压强降低的原因是___________ 。
②用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理,其原理示意如图(质子膜允许H+和H2O通过),电极I发生的电极反应为___________ 。
(1) CO2催化(固体催化剂)加氢合成甲烷过程发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
①CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图,下列说法正确的是
A.催化过程使用的催化剂为La2O3和
B.可以释放出(活化分子)
C.H2经过Ni活性中心断键裂解产生活化态的过程为放热过程
D.CO2加氢制备CH4的过程需要La2O3和Ni共同完成
②保持温度500℃不变,向1L密闭容器中充入4molCO2和12molH2发生反应,若初始压强为p,20min后主、副反应都达到平衡状态,测得此时,体系压强变为0.75p,则主反应的平衡常数Kp=
(2)甲醇催化制取乙烯的过程中发生如下反应:
I.
II.
反应I的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是
(3)已知:,据此可在一定条件下反应消除NO和CO的污染;某研究小组在三个容积均为VL的恒容密闭容器中,分别充入1.0molNO和1.0molCO,在三种不同实验条件(见下表)下进行上述反应,反应体系的总压强(P)随时间变化情况如图所示:
实验编号 | a | b | c |
温度/K | 500 | 500 | 600 |
催化剂的比表面积/() | 82 | 124 | 124 |
①曲线Ⅲ对应的实验编号是
②用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理,其原理示意如图(质子膜允许H+和H2O通过),电极I发生的电极反应为
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解答题-原理综合题
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(0.65)
解题方法
【推荐2】甲醇作为新型清洁可再生燃料,对缓解能源危机以及实现“碳中和”目标具有重要的战略意义。二氧化碳合成甲醇工艺流程如图所示。
(1)光伏发电装置中实现的能量转化形式是_____ 。
(2)电解水制H2装置中,氢气应在_____ 极排出,其电极反应方程式为_____ 。
二氧化碳加氢合成甲醇一般通过如下两步实现:
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
(3)二氧化碳加氢制甲醇的总反应热化学方程式:_____ 。
(4)上述两步反应过程中能量变化如图所示,两步反应中反应速率较慢的是_____ (填“①”或“②”),理由是______ 。催化剂界面催化性能较好的催化剂是_____ 。
(5)甲醇作为一种高能量密度的能源载体,具有广阔的发展前景。
已知:燃料的能量密度是单位体积的燃料包含的能量,单位kJ/m3。
热值是单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量,单位kJ/g。
在一定温度和催化剂作用下,车载甲醇可直接转变为氢气,从而为氢氧燃料电池提供氢源。已知氢气和甲醇的热值分别为143kJ/g和23kJ/g,与车载氢气供能模式相比,车载甲醇供能模式的优势是_____ 。
(1)光伏发电装置中实现的能量转化形式是
(2)电解水制H2装置中,氢气应在
二氧化碳加氢合成甲醇一般通过如下两步实现:
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
(3)二氧化碳加氢制甲醇的总反应热化学方程式:
(4)上述两步反应过程中能量变化如图所示,两步反应中反应速率较慢的是
(5)甲醇作为一种高能量密度的能源载体,具有广阔的发展前景。
已知:燃料的能量密度是单位体积的燃料包含的能量,单位kJ/m3。
热值是单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量,单位kJ/g。
在一定温度和催化剂作用下,车载甲醇可直接转变为氢气,从而为氢氧燃料电池提供氢源。已知氢气和甲醇的热值分别为143kJ/g和23kJ/g,与车载氢气供能模式相比,车载甲醇供能模式的优势是
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解答题-工业流程题
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(0.65)
名校
解题方法
【推荐3】工业上利用软锰矿浆(软锰矿的主要成分是MnO2,还含有硅、铁、铝、钙、镁和少量重金属镍的化合物等杂质)为原料制取电解锰和四氧化三锰。
注:过量的软锰矿将Fe2+氧化为Fe3+。
(1)纤维素[(C6H10O5)n]还原MnO2时,发生反应的化学方程式为_______ 。
(2)已知:Kp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,加入NH3·H2O后,Al3+浓度为l×10-6mol/L时,溶液中Fe3+浓度为_________
(3)pH对除镍效果的影响如图1:
控制pH为4.5~5.0除镍效果最好,原因是__________
(4)电解MnSO4溶液制备电解锰,用惰性电极电解,阳极的电极反应式为________ ,为保证电解的顺利进行,电解液必须保持一定的Mn2+浓度。Mn2+浓度和电流效率的关系如图2所示。由图可知当Mn2+浓度大于22g/L时,电流效率随Mn2+浓度增大反而下降,其原因是________ 。
(5)MnSO4溶液制备四氧化三锰。氨水作沉淀剂,沉淀被空气氧化所得产品的X射线图见图3。
Mn2+形成Mn(OH)2时产生少量Mn2(OH)2SO4,加入NH4Cl会影响Mn2(OH)2SO4的氧化产物,写出NH4Cl存在时,Mn2(OH)2SO4被O2氧化发生反应的离子方程式___________ 。
注:过量的软锰矿将Fe2+氧化为Fe3+。
(1)纤维素[(C6H10O5)n]还原MnO2时,发生反应的化学方程式为
(2)已知:Kp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,加入NH3·H2O后,Al3+浓度为l×10-6mol/L时,溶液中Fe3+浓度为
(3)pH对除镍效果的影响如图1:
控制pH为4.5~5.0除镍效果最好,原因是
(4)电解MnSO4溶液制备电解锰,用惰性电极电解,阳极的电极反应式为
(5)MnSO4溶液制备四氧化三锰。氨水作沉淀剂,沉淀被空气氧化所得产品的X射线图见图3。
Mn2+形成Mn(OH)2时产生少量Mn2(OH)2SO4,加入NH4Cl会影响Mn2(OH)2SO4的氧化产物,写出NH4Cl存在时,Mn2(OH)2SO4被O2氧化发生反应的离子方程式
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