合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,氨的用途广泛。
(1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-xkJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)=2N2+6H2O(g) ΔH2=-ykJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH3
ΔH3 =_____ kJ·mol-1(用含x、y的代数式表示)。
(2)目前工业合成氨通常用以铁为主的催化剂在 400~500℃和10~30MPa的条件下,由氮气和氢气直接合成氨。
①该反应放热,但仍选择较高温度,原因是________ 。
②将物质的量之比为 1∶3 的N2 和H2 充入 2 L 的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得平衡时数据如下:
该条件下H2 的转化率为_______ ,平衡常数K = _______ (可用分数表示)。
③若按以下浓度投料,其它反应条件与②相同,起始时反应进行的方向为______ (填“正向”、“逆向”或“无法判断”)
(3)下图是某压强下N2 和H2 按物质的量之比 1∶3 投料进行反应,反应混合物中NH3 的物质的量分数随温度的变化曲线,I 是平衡时的曲线,II 是不同温度下反应经过相同时间测得的曲线。
①图中a点,容器内n(N2):n(NH3)=______ 。
②图中b点,υ正____ υ逆(填“>”“<”或“=”)
③400~530℃,II 中NH3 的物质的量分数随温度升高而增大,原因是_______ 。
(1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-xkJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)=2N2+6H2O(g) ΔH2=-ykJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH3
ΔH3 =
(2)目前工业合成氨通常用以铁为主的催化剂在 400~500℃和10~30MPa的条件下,由氮气和氢气直接合成氨。
①该反应放热,但仍选择较高温度,原因是
②将物质的量之比为 1∶3 的N2 和H2 充入 2 L 的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得平衡时数据如下:
物质 | N2 | H2 | NH3 |
平衡时物质的量/mol | 0.2 | 0.6 | 0.2 |
③若按以下浓度投料,其它反应条件与②相同,起始时反应进行的方向为
物质 | N2 | H2 | NH3 |
初始投料/(mol/L) | 0.5 | 1.5 | 0.5 |
(3)下图是某压强下N2 和H2 按物质的量之比 1∶3 投料进行反应,反应混合物中NH3 的物质的量分数随温度的变化曲线,I 是平衡时的曲线,II 是不同温度下反应经过相同时间测得的曲线。
①图中a点,容器内n(N2):n(NH3)=
②图中b点,υ正
③400~530℃,II 中NH3 的物质的量分数随温度升高而增大,原因是
更新时间:2024-02-02 14:15:10
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐1】研究的资源综合利用,对实现“碳达峰”和“碳中和”有重要意义。
(1)在加氢合成的体系中,同时发生以下反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
反应Ⅰ的___________ ,该反应在___________ (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下能自发。
(2)向体积为的密闭容器中,投入和,平衡时或在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图:
已知反应Ⅱ的反应速率,,为速率常数,c为物质的量浓度。
①图中m代表的物质是___________ 。
②范围内,随着温度升高,的平衡产量的变化趋势是___________ 。
③在p点时,若反应Ⅱ的,此时该反应的___________ ;
④已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数;p点时体系总压强为,反应Ⅱ的___________ (保留2位有效数字)。
⑤由实验测得,随着温度逐渐升高,混合气体的平均相对分子质量几乎又变回起始的状态,原因是___________ 。
(1)在加氢合成的体系中,同时发生以下反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
反应Ⅰ的
(2)向体积为的密闭容器中,投入和,平衡时或在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图:
已知反应Ⅱ的反应速率,,为速率常数,c为物质的量浓度。
①图中m代表的物质是
②范围内,随着温度升高,的平衡产量的变化趋势是
③在p点时,若反应Ⅱ的,此时该反应的
④已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数;p点时体系总压强为,反应Ⅱ的
⑤由实验测得,随着温度逐渐升高,混合气体的平均相对分子质量几乎又变回起始的状态,原因是
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解答题-原理综合题
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(0.4)
名校
【推荐2】甲醇不仅是重要的化工原料,还是性能优良的能源和车用燃料。
(1)H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1和。726.5kJ·mol-1,则由CO2(g)和H2(g)生成液态甲醇和液态水的热化学方程式为___________ 。
(2)CO与H2也可以合成CH3OH,已知CO和H2可以利用如下反应制备:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H>0, 定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。T1___________ T2(填“>”或“=”): A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB 、KC )的大小关系为___________ 。
(3)已知I.CO(g)+ H2O(g)CO2(g) +H2(g),
II. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),
III. CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)。
如图2为一定比例的CO2、H2 ;CO、H2; CO、CO2 、H2三个反应体系下甲醇生成速率与温度的关系。
①490 K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是___________ (填“A”或“B")。
A. CO2COCH3OH
B.COCO2CH2OH+H2O
②490 K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,结合反应I、III分析原因:___________ 。
(4)在T°C时,向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol 的H2和CO,发生反应CO(g) +2H2(g)CH2OH(g),达到平衡时CH3OH的体积分数中与起始时的关系如图3所示。
①当起始时, 反应经过5 min达到平衡,若此时CO的转化率为0.6,则0 ~5 min内平均反应速率v(H2)=___________ 。若此时再 向容器中充入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol,达新平衡时H2的转化率将___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
②当起始时,反应达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能对应图3中的___________ (填“D"E”或“P”)点。
(1)H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1和。726.5kJ·mol-1,则由CO2(g)和H2(g)生成液态甲醇和液态水的热化学方程式为
(2)CO与H2也可以合成CH3OH,已知CO和H2可以利用如下反应制备:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H>0, 定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。T1
(3)已知I.CO(g)+ H2O(g)CO2(g) +H2(g),
II. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),
III. CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)。
如图2为一定比例的CO2、H2 ;CO、H2; CO、CO2 、H2三个反应体系下甲醇生成速率与温度的关系。
①490 K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是
A. CO2COCH3OH
B.COCO2CH2OH+H2O
②490 K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,结合反应I、III分析原因:
(4)在T°C时,向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol 的H2和CO,发生反应CO(g) +2H2(g)CH2OH(g),达到平衡时CH3OH的体积分数中与起始时的关系如图3所示。
①当起始时, 反应经过5 min达到平衡,若此时CO的转化率为0.6,则0 ~5 min内平均反应速率v(H2)=
②当起始时,反应达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能对应图3中的
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(0.4)
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___________ (填“大于”“小于”或“不能判断”)FTS反应的活化能。
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,曲线变化的原因是___________ 。
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:,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下表:
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___________ 。
(2)正丁烷催化脱氢可得到2-丁烯,其有顺反异构,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:
回答下列问题:
①图中b=___________ (用含a、c的代数式表示)。
②在时,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惰性气体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
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,曲线变化的原因是
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:,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下表:
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,其有顺反异构,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:
回答下列问题:
①图中b=
②在时,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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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】甲醇(CH3OH)在化工生产中应用广泛。其中利用合成气(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:
I.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.0kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=-90.0kJ·mol-1
III.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
(1)则ΔH3=___________ ,在上述制备甲醇的两个反应中,反应II与反应III比较,优点为___________ 。
(2)在一恒温1L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行反应Ⅲ,测得CO2和CH3OH浓度随时间变化如图所示。
①该反应达平衡状态的依据是___________ (填序号)。
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2) B.混合气体的密度不变
C.c(CH3OH)=c(H2O) D.混合气体总物质的量不变
②3min时,反应的v正______ v逆(填“<”、“>”或“=”)。该化学反应平衡常数k=_______ 。
(3)使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和Cu2O(Ⅱ)可用于CH3OH的催化脱氢:CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g)。在相同的密闭容器中,利用控制变量法进行实验,测得CH3OH的浓度c(mol·L-1)随时间t(min)的变化如下表:
可以判断:实验温度T1______ T2(填“>”、“<”,下同);催化剂的催化效果Cu2O(I)_______ Cu2O(II)。
I.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.0kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=-90.0kJ·mol-1
III.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
(1)则ΔH3=
(2)在一恒温1L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行反应Ⅲ,测得CO2和CH3OH浓度随时间变化如图所示。
①该反应达平衡状态的依据是
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2) B.混合气体的密度不变
C.c(CH3OH)=c(H2O) D.混合气体总物质的量不变
②3min时,反应的v正
(3)使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和Cu2O(Ⅱ)可用于CH3OH的催化脱氢:CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g)。在相同的密闭容器中,利用控制变量法进行实验,测得CH3OH的浓度c(mol·L-1)随时间t(min)的变化如下表:
序号 | 温度 | 催化剂 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
① | T1 | Cu2O(I) | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
② | T1 | Cu2O(II) | 0.050 | 0.0490 | 0.0483 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
③ | T2 | Cu2O(II) | 0.050 | 0.044 | 0.040 | 0.040 | 0.040 | 0.040 |
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【推荐2】化学反应的调控与平衡移动原理在工业生产中有着广泛的应用。
I.在硫酸工业中,发生反应,在不同条件下SO2的平衡转化率数据(已知,约10个标准大气压)如表所示:
注:表内转化率数值后括号内字母,如“A”,为反应条件编号。
(1)SO2的大量排放会导致酸雨,酸雨的pH<___________ (填数值);为了碧水蓝天工程,必须有效控制污染物的排放,同时提高SO2的转化率,依据勒夏特列原理,理论上选择表中反应条件___________ (填编号)为最佳。
Ⅱ.工业合成氨的原料气[N2、H2,混有少量CO(能使合成氨的催化剂中毒)、NH3]进入合成塔前要经过铜氨液处理。
反应①(制取氢气):
反应②(铜氨液处理原料气):
(2)分析原料气需要经过铜氨液处理的原因:___________ ,处理了原料气后的废液经过适当___________ (填“升温”或“降温”)可使铜氨液再生。
(3)反应①的平衡常数为K①,反应②的平衡常数为K②;在一定压强下的恒容密闭容器中,-lgK①、-lgK②随温度变化的曲线如图。
T℃时,反应的平衡常数K=___________ 。
(4)在673K时,合成氨各步反应的能量变化如图所示 (标“*”的粒子表示吸附态):
图中生成NH2*的过程中的决速步骤的活化能为___________ kJ·mol-1;已知净速方程式为,k1、k2点分别为正反应和逆反应的速率常数,p(N2)、p(H2)、p(NH3)代表各气体组分的分压(分压=总压×物质的量分数)。在恒温恒压条件下,向某密闭容器中通入1molN2(g)和3molH2(g)合成氨气,起始p0=16MPa,当反应达到平衡时,NH3(g)的质量分数为40%,设a=0.5,则p(N2)=___________ MPa,___________ 。
I.在硫酸工业中,发生反应,在不同条件下SO2的平衡转化率数据(已知,约10个标准大气压)如表所示:
0.1 | 0.5 | 1 | 5 | 10 | |
450 | 97.5(A) | 98.9(B) | 99.2(C) | 99.6(D) | 99.7(E) |
550 | 85.6(F) | 92.9(G) | 94.9(H) | 97.7 | 98.3(J) |
(1)SO2的大量排放会导致酸雨,酸雨的pH<
Ⅱ.工业合成氨的原料气[N2、H2,混有少量CO(能使合成氨的催化剂中毒)、NH3]进入合成塔前要经过铜氨液处理。
反应①(制取氢气):
反应②(铜氨液处理原料气):
(2)分析原料气需要经过铜氨液处理的原因:
(3)反应①的平衡常数为K①,反应②的平衡常数为K②;在一定压强下的恒容密闭容器中,-lgK①、-lgK②随温度变化的曲线如图。
T℃时,反应的平衡常数K=
(4)在673K时,合成氨各步反应的能量变化如图所示 (标“*”的粒子表示吸附态):
图中生成NH2*的过程中的决速步骤的活化能为
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【推荐3】我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标,“碳中和”对我国意味着:一是能源转型首当其冲:二是通过工艺改造、节能等措施减少二氧化碳的排放在能源的产生、转换、消费过程。
I.减少二氧化碳排放的方法之一是将CO2催化还原,比如:
反应1:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ•mol-1
反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
都是目前处理CO2的重要方法。回答下列问题:
(1)反应1在_____ 的条件下能自发发生,该反应的活化能Ea(正)_____ Ea(逆)(填“大于”或“小于”)。
(2)已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1和-285.8kJ•mol-1
②H2O(l)=H2O(g) △H3=44.0kJ•mol-1,则△H2=_____ kJ•mol-1。
(3)恒温恒容的密闭容器中,投入物质的量之比为1∶3的CO2和H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ•mol-1达到平衡,下列有关叙述正确的是_____ 。
(4)一定条件下,在1L密闭容器中加入2molCO2和2molH2只发生反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),如图是随着反应的进行,CO2的浓度随时间改变的变化图。若在t1时刻再加入1molCO2,t2时刻到达新的平衡。请你画出t1~t3内时刻CO2的物质的量浓度随时间改变的变化图_____ 。
(5)II.减少二氧化碳排放的方法之二是使用合适催化剂可由CO2和CH4可转化为CH3COOH,但反应中催化剂活性会因积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)而降低,同时存在的消碳反应CO2(s)+C(s)=2CO(g)则使积碳量减少。在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程:v=k•p(CH4)•[p(CO2)]-0.5 (k为速率常数)。在p(CH4)一定时,pa(CO2)>pb(CO2)>pc(CO2),如图可以表示不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势的是_____ (填序号)。
(6)III.减少二氧化碳排放的方法之三是使用电化学方法转化CO2,研究证明:CO2也可在熔融碳酸钠中通过电解生成CO,收集CO进行其他有机类合成。则生成CO的反应发生在_____ 极,该电极反应式是____ 。
I.减少二氧化碳排放的方法之一是将CO2催化还原,比如:
反应1:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ•mol-1
反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
都是目前处理CO2的重要方法。回答下列问题:
(1)反应1在
(2)已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1和-285.8kJ•mol-1
②H2O(l)=H2O(g) △H3=44.0kJ•mol-1,则△H2=
(3)恒温恒容的密闭容器中,投入物质的量之比为1∶3的CO2和H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ•mol-1达到平衡,下列有关叙述正确的是
A.升高温度,逆反应速率增加,平衡常数减小 |
B.再加入一定量的CO2和H2,CO2和H2的转化率不可能同时都增大 |
C.加入合适的催化剂可以提高CO2的平衡转化率 |
D.其他条件不变,改为恒温恒压,可以提高平衡时CH3OH的百分含量 |
(5)II.减少二氧化碳排放的方法之二是使用合适催化剂可由CO2和CH4可转化为CH3COOH,但反应中催化剂活性会因积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)而降低,同时存在的消碳反应CO2(s)+C(s)=2CO(g)则使积碳量减少。在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程:v=k•p(CH4)•[p(CO2)]-0.5 (k为速率常数)。在p(CH4)一定时,pa(CO2)>pb(CO2)>pc(CO2),如图可以表示不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势的是
A. | B. |
C. | D. |
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐1】天然气的主要成分为,一般还含有等烃类,是重要的燃料和化工原料。回答下列问题:
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应: 2L密闭容器中通入等物质的量的乙烷和氢气,在等压下(p)发生上述反应,乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数___________ (用物质的量分数代替平衡浓度计算)。
(2)已知反应 ,,则该反应能自发进行的最低温度为___________ K(假设反应的焓变与熵变不随温度变化而变化,结果保留整数)。
(3)恒温条件下,在体积可变的密闭容器中发生反应,达到平衡时,测得CO、、分别为1mol、1mol、1mol,容器的体积为3L。再往容器中通入3mol CO,此时平衡将___________ 移动(填“向右”、“向左”或“不”)。
(4)工业合成氨中制取氢气的原理如下:
Ⅰ:
Ⅱ:
①对于反应Ⅰ,一定可以提高平衡体系中百分含量,又能加快反应速率的是___________ (填字母)。
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
②下列措施可以提高转化率的是___________ (填字母)。
a.适当升高温度
b.将从反应体系中分离出来
c.保持体积不变充入He,使体系总压强增大
d.按原比例再充入和
(5)乙烯是重要的化工原料,乙炔选择性加氢合成乙烯是科学家当前关注的热点。70℃时,反应 在刚性容器中达到平衡。
①测得在某催化剂上生成乙烯速率方程为,一定时,若,则___________ (填“>”“<”或“=”)。
②在催化剂作用下,110℃时按体积比充入刚性容器中,发生反应、。若乙炔完全反应时,乙烯的体积分数为20%,则的转化率为___________ ,的选择性为___________ ,(的选择性=×100%)
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应: 2L密闭容器中通入等物质的量的乙烷和氢气,在等压下(p)发生上述反应,乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数
(2)已知反应 ,,则该反应能自发进行的最低温度为
(3)恒温条件下,在体积可变的密闭容器中发生反应,达到平衡时,测得CO、、分别为1mol、1mol、1mol,容器的体积为3L。再往容器中通入3mol CO,此时平衡将
(4)工业合成氨中制取氢气的原理如下:
Ⅰ:
Ⅱ:
①对于反应Ⅰ,一定可以提高平衡体系中百分含量,又能加快反应速率的是
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
②下列措施可以提高转化率的是
a.适当升高温度
b.将从反应体系中分离出来
c.保持体积不变充入He,使体系总压强增大
d.按原比例再充入和
(5)乙烯是重要的化工原料,乙炔选择性加氢合成乙烯是科学家当前关注的热点。70℃时,反应 在刚性容器中达到平衡。
①测得在某催化剂上生成乙烯速率方程为,一定时,若,则
②在催化剂作用下,110℃时按体积比充入刚性容器中,发生反应、。若乙炔完全反应时,乙烯的体积分数为20%,则的转化率为
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【推荐2】二氧化碳是用途非常广泛的基础化工原料,回答下列问题:
(1)工业上可以用来生产燃料甲醇。
已知:;
的燃烧热_________ 。
(2)在催化剂作用下,和可以直接转化为乙酸:。在不同温度下乙酸的生成速率变化如图所示。
①温度在范围时,乙酸的生成速率减慢的主要原因是___________ ,当温度在范围时,影响乙酸生成速率的主要因素是__________ 。
②欲使乙酸的平衡产率提高,应采取的措施是__________ (填标号)。
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.加入合适的催化剂
(3)高温下,与足量的碳在密闭容器中实现反应:
①向容积为1L的恒容器中加入0.2mol ,在不同温度下达到平衡时的物质的量浓度随温度的变化如图所示。
某温度下,若向该平衡体系中再通入0.2mol ,达到新平衡后,体系中CO的百分含量________ (填“变大”“变小”或“不变”)。若升高温度,再次达到平衡,气体的平均摩尔质量_______ (填“变大”“变小”或“不变”或“无法确定”)
②向压强为p MPa、体积可变的恒压容器中充入一定量,时反应达到平衡,CO的体积分数为40%,则的转化率为_________ 。
(4)反应的正、逆反应速率可表示为:,;k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度,一定温度下,在体积为1L的容器加入2mol NO和2mol CO发生上述反应,测得CO和物质的量浓度随时间的变化如下图所示,则a点时,v正:v逆=__________
(1)工业上可以用来生产燃料甲醇。
已知:;
的燃烧热
(2)在催化剂作用下,和可以直接转化为乙酸:。在不同温度下乙酸的生成速率变化如图所示。
①温度在范围时,乙酸的生成速率减慢的主要原因是
②欲使乙酸的平衡产率提高,应采取的措施是
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.加入合适的催化剂
(3)高温下,与足量的碳在密闭容器中实现反应:
①向容积为1L的恒容器中加入0.2mol ,在不同温度下达到平衡时的物质的量浓度随温度的变化如图所示。
某温度下,若向该平衡体系中再通入0.2mol ,达到新平衡后,体系中CO的百分含量
②向压强为p MPa、体积可变的恒压容器中充入一定量,时反应达到平衡,CO的体积分数为40%,则的转化率为
(4)反应的正、逆反应速率可表示为:,;k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度,一定温度下,在体积为1L的容器加入2mol NO和2mol CO发生上述反应,测得CO和物质的量浓度随时间的变化如下图所示,则a点时,v正:v逆=
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(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】Ⅰ、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、生活中有着重要的作用。
(1)下图是和反应生成过程中能量的变化示意图,请写出和反应的热化学方程式:_____ 。
(2)若已知下列数据:
试根据表中及图中数据计算的键能:_____ 。
Ⅱ、我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)
b)
c)
d)
e)
(3)根据盖斯定律,反应的_____ (写出一个代数式即可)。
(4)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_____。
(5)一定条件下,分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分_____ 步进行,其中,第_____ 步的正反应活化能最大。
(6)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为)除以。反应a、c、e的随(温度的倒数)的变化如图2所示。
①反应a、c、e中,属于吸热反应的有_____ (填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为_____ 。
③在图2中点对应温度下、原料组成为、初始总压为的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时的分压为。计算的平衡转化率等于_____
(7)用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:_____ 。
(1)下图是和反应生成过程中能量的变化示意图,请写出和反应的热化学方程式:
(2)若已知下列数据:
化学键 | ||
键能 | 435 | 943 |
Ⅱ、我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)
b)
c)
d)
e)
(3)根据盖斯定律,反应的
(4)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_____。
A.增大与的浓度,反应的正反应速率都增加 |
B.移去部分,反应的平衡均向右移动 |
C.加入反应的催化剂,可提高的平衡转化率 |
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小 |
(5)一定条件下,分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分
(6)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为)除以。反应a、c、e的随(温度的倒数)的变化如图2所示。
①反应a、c、e中,属于吸热反应的有
②反应c的相对压力平衡常数表达式为
③在图2中点对应温度下、原料组成为、初始总压为的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时的分压为。计算的平衡转化率等于
(7)用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:
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(0.4)
【推荐1】落实“双碳”目标,发展绿色能源,首先是对氢能源的开发利用。利用甲烷制氢是当前研究的热点。涉及的反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)时,在某密闭容器中通入一定量的和,加入金属镍做催化剂,在一定温度下发生上述反应。
①为提高的平衡转化率,除改变温度外,还可以采取的措施是___________ 。
②恒温恒容条件下,起始时和的浓度分别为和,达平衡时和的浓度分别为和。达平衡时,的浓度是___________ ,反应I的平衡常数K是___________ 。(用含a、b、c、d的代数式表示)
③在该温度下,反应Ⅲ的标准平衡常数___________ 。[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应,,其中,为各组分的平衡分压]
(2)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对平衡体系中物质的量分数的影响如下图:压强由大到小的顺序为___________ ,体系温度未达到时,物质的量分数几乎为0的原因是___________ 。
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)时,在某密闭容器中通入一定量的和,加入金属镍做催化剂,在一定温度下发生上述反应。
①为提高的平衡转化率,除改变温度外,还可以采取的措施是
②恒温恒容条件下,起始时和的浓度分别为和,达平衡时和的浓度分别为和。达平衡时,的浓度是
③在该温度下,反应Ⅲ的标准平衡常数
(2)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对平衡体系中物质的量分数的影响如下图:压强由大到小的顺序为
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(0.4)
【推荐2】CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
Ⅰ.工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:
(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为:2NH3(l)+CO2(l)=H2O(l)+NH2CONH2(l) △H=___________ kJ/mol。
(2)在恒容密闭容器中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H<0。下列说法正确的是
Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(3)反应达平衡后,平衡常数K=81,此时测得c(CO)为3 mol/L,则CH4的转化率为___________ (保留2位有效数字)。
(4)制备“合成气”反应历程分两步:
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如下图所示:
①反应速率快慢比较:反应①___________ 反应②(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因___________ 。
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=___________ (用k1、k2、k3、k4表示)。
(5)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0 kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。反应体系中,随温度变化的关系如图所示:
随着进料比的增加,的值___________ (填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是___________ 。
Ⅰ.工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:
(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为:2NH3(l)+CO2(l)=H2O(l)+NH2CONH2(l) △H=
(2)在恒容密闭容器中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H<0。下列说法正确的是
A.增大CO2的浓度,有利于NH3的转化率增大 |
B.反应在任何温度下都能自发进行 |
C.当混合气体的密度不再发生改变时反应达平衡状态 |
D.充入He,压强增大,平衡向正反应移动 |
Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1 L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(3)反应达平衡后,平衡常数K=81,此时测得c(CO)为3 mol/L,则CH4的转化率为
(4)制备“合成气”反应历程分两步:
步骤 | 反应 | 正反应速率方程 | 逆反应速率方程 |
反应① | CH4(g)C(ads)+2H2(g) | v正=k1·c(CH4) | v逆=k2·c2(H2) |
反应② | C(ads)+CO2(g)2CO(g) | v正=k3·c(CO2) | v逆=k4·c2(CO) |
①反应速率快慢比较:反应①
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=
(5)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0 kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。反应体系中,随温度变化的关系如图所示:
随着进料比的增加,的值
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较难
(0.4)
【推荐3】碳单质及其化合物广泛存在于人们的生产和生活中。研究碳单质及其化合物的结构、性质、转化是科技工作者的研究热点。
(1)实验室常用邻二氮菲检验亚铁离子,生成橙红色的邻二氮菲亚铁络离子X:①基态的最外层电子排布式是________________ 。
②X中除含共价键外,还含配位键,X含________ mol配位键。
(2)温度为T时,在恒容密闭容器中充入一定量的和混合气体,发生反应:
。
已知该反应存在:,,其中、为速率常数,x为相关物质的物质的量分数。反应达到平衡时,若、转化率均为60%,且该反应的,则________ ,压强平衡常数________ 。
(3)氧化锰八面体分子筛(简称OMS-2)是一种纳米级别的新型环保催化剂,对挥发性有机物(VOCs)的氧化去除有着很好的催化作用。如用OMS-2为催化剂(为对比催化实验)氧化处理甲醛的反应生成、,在等时间内HCHO转化率随温度的变化关系如图所示。①常温时,OMS-2催化氧化甲醛生成、反应的化学方程式是________________________ 。
②下列有关说法中,正确的有________ 。
A.相比,OMS-2能提高甲醛氧化的平衡转化率
B.OMS-2能降低甲醛氧化反应的活化能
C.OMS-2作为纳米材料,表面积大,催化效果好
D.两种催化剂的平衡转化率均随温度的升高而增大
(4)以合成气(、)为原料合成乙二醇的反应:
反应ⅰ.
反应ⅱ.
温度为473K,在恒容(2.0L)密闭容器中充入一定量的合成气(,测得体系总压为40MPa),在(其中含)催化剂作用下,进行上述反应。测得的时空收率为,反应速率。
【注】(催化剂)。
①反应速率________ 。
②的时空收率为________ 。
(1)实验室常用邻二氮菲检验亚铁离子,生成橙红色的邻二氮菲亚铁络离子X:①基态的最外层电子排布式是
②X中除含共价键外,还含配位键,X含
(2)温度为T时,在恒容密闭容器中充入一定量的和混合气体,发生反应:
。
已知该反应存在:,,其中、为速率常数,x为相关物质的物质的量分数。反应达到平衡时,若、转化率均为60%,且该反应的,则
(3)氧化锰八面体分子筛(简称OMS-2)是一种纳米级别的新型环保催化剂,对挥发性有机物(VOCs)的氧化去除有着很好的催化作用。如用OMS-2为催化剂(为对比催化实验)氧化处理甲醛的反应生成、,在等时间内HCHO转化率随温度的变化关系如图所示。①常温时,OMS-2催化氧化甲醛生成、反应的化学方程式是
②下列有关说法中,正确的有
A.相比,OMS-2能提高甲醛氧化的平衡转化率
B.OMS-2能降低甲醛氧化反应的活化能
C.OMS-2作为纳米材料,表面积大,催化效果好
D.两种催化剂的平衡转化率均随温度的升高而增大
(4)以合成气(、)为原料合成乙二醇的反应:
反应ⅰ.
反应ⅱ.
温度为473K,在恒容(2.0L)密闭容器中充入一定量的合成气(,测得体系总压为40MPa),在(其中含)催化剂作用下,进行上述反应。测得的时空收率为,反应速率。
【注】(催化剂)。
①反应速率
②的时空收率为
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