利用1-甲基萘(1-MN)制备四氢萘类物质(MTLs,包括1-MTL和5-MTL)。反应过程中伴有生成1-甲基十氢萘(1-MD)的副反应,涉及反应如下。各反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示。
(1)温度为T1时,反应Ⅱ的平衡常数与反应Ⅲ、Ⅳ的平衡常数之间的关系是K2=___________ (用含K3、K4的代数式表示),曲线a、b中,表示反应Ⅳ的平衡常数随温度变化的曲线为___________ (填代号)。已知1-MTL比5-MTL稳定,则的数值范围是___________ (填标号)。
A.< -1 B.-1~0 C.0~1 D.>1
(2)以1mol 1-MN为原料,在1×103 kPa的高压H2氛围下反应(H2的压强近似等于总压),测得不同温度下达平衡时各产物的选择性Si(某生成物i的物质的量与消耗1-MN的物质的量之比)和物质的量分数xi(xi表示物种i物质的量与除H2外其他各物种总物质的量之比)随1-MN平衡转化率y的变化关系如图所示。反应温度为T2时,1-MN平衡转化率y=80%,则反应消耗H2的物质的量为___________ ,m=___________ ,反应Ⅱ的分压平衡常数Kp=___________ kPa–2。
(3)同温同压下,向温度为T2时的平衡体系中再充入H2,过程中保持H2的浓度不变,反应Ⅰ的化学平衡___________ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时,1-MTL与5-MTL物质的量浓度之比c(1-MTL):c(5-MTL)=___________ 。
反应Ⅰ:+2H2(g) ;ΔH1
反应Ⅱ:+2H2(g) ;ΔH2
反应Ⅲ:+3H2(g) ;ΔH3
反应Ⅳ:+3H2(g) ;ΔH4
回答下列问题:(1)温度为T1时,反应Ⅱ的平衡常数与反应Ⅲ、Ⅳ的平衡常数之间的关系是K2=
A.< -1 B.-1~0 C.0~1 D.>1
(2)以1mol 1-MN为原料,在1×103 kPa的高压H2氛围下反应(H2的压强近似等于总压),测得不同温度下达平衡时各产物的选择性Si(某生成物i的物质的量与消耗1-MN的物质的量之比)和物质的量分数xi(xi表示物种i物质的量与除H2外其他各物种总物质的量之比)随1-MN平衡转化率y的变化关系如图所示。反应温度为T2时,1-MN平衡转化率y=80%,则反应消耗H2的物质的量为
(3)同温同压下,向温度为T2时的平衡体系中再充入H2,过程中保持H2的浓度不变,反应Ⅰ的化学平衡
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更新时间:2024-02-24 19:58:08
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【推荐1】我国力争于2060年前实现碳中和。因此,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点,研发二氧化碳的利用技术,对于改善环境,实现绿色发展至关重要。
(1)CO2和C2H6反应制备C2H4涉及的主要反应如下:
Ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1=+136kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
相关的几种化学键键能如表所示:
则反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)的△H3=______ kJ•mol-1。
(2)T℃时在2L密闭容器中通入2molC2H6和2molCO2混合气体,发生反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g),初始压强为mPa,反应进行到100min时达到平衡,平衡时的体积分数为20%。0到100min内C2H6的平均反应速率为______ Pa/min,则该温度下的平衡常数Kp=______ (分压=总压×物质的量分数)。
(3)乙烷热裂解制乙烯的主反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g),还存在副反应C2H6(g)3H2(g)+2C(s)。向乙烷热裂解制乙烯体系中加入10g的催化剂,在不同温度下,催化剂固体质量变化对催化效率的影响如图所示。
①对于主反应,图中M和N两点的化学平衡常数大小:KM______ KN(填“>”、“<”或“=”)。
②当反应温度高于700℃时催化剂固体质量增加的原因是______ 。
③当反应温度高于700℃后向体系中通入过量的CO2,可以提高催化效率的原因是______ 。
(1)CO2和C2H6反应制备C2H4涉及的主要反应如下:
Ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1=+136kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
相关的几种化学键键能如表所示:
化学键 | C=O | H—H | C≡O | H—O |
键能/(kJ•mol-1) | 803 | 436 | 1072 | 464.5 |
(2)T℃时在2L密闭容器中通入2molC2H6和2molCO2混合气体,发生反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g),初始压强为mPa,反应进行到100min时达到平衡,平衡时的体积分数为20%。0到100min内C2H6的平均反应速率为
(3)乙烷热裂解制乙烯的主反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g),还存在副反应C2H6(g)3H2(g)+2C(s)。向乙烷热裂解制乙烯体系中加入10g的催化剂,在不同温度下,催化剂固体质量变化对催化效率的影响如图所示。
①对于主反应,图中M和N两点的化学平衡常数大小:KM
②当反应温度高于700℃时催化剂固体质量增加的原因是
③当反应温度高于700℃后向体系中通入过量的CO2,可以提高催化效率的原因是
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解题方法
【推荐2】磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣,主要成分是CaSO4·2H2O。
⑴CaSO4·2H2O脱水反应相关的热化学方程式为:
CaSO4·2H2O(s)=CaSO4·1/2H2O(s)+3/2H2O(g) ΔH1=83.2 kJ·mol-1
CaSO4·2H2O(s)=CaSO4(s)+2H2O(l) ΔH2=26 kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol-1
则反应CaSO4·1/2H2O(s)=CaSO4(s)+1/2H2O(g)的ΔH4=____ kJ·mol-1。
⑵用合适的还原剂可以将CaSO4还原,所得SO2可用于工业生产硫酸。
①以CO作还原剂,改变反应温度可得到不同的产物。不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如右图1所示。在低于800℃时主要还原产物为______ ;高于800℃时主要发生的反应的化学方程式为______ 。
②以高硫煤为还原剂焙烧2.5 小时,不同条件对硫酸钙转化率的影响如下图2所示。CaCl2的作用是______ ;当温度高于1200 ℃时,无论有无CaCl2,CaSO4的转化率趋于相同,其原因是______ 。
③以C作还原剂,向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(炭粉与CaSO4的物质的量之比)的混合物在1100℃加热,结果如上图3所示。当C/S值为0.5时,反应产物为CaO、SO2和CO2;当C/S值大于0.7时,反应所得气体中SO2的体积分数不升反降,其主要原因可能是______ 。
⑶利用反应CaSO4(s)+(NH4)2CO3(aq)CaCO3(s)+(NH4)2SO4(aq)可以将磷石膏转化为硫酸铵。若反应达到平衡后溶液中c(SO42-)=2.0 mol·L-1,此时溶液中c(CO32-)=__________ 。[已知:Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(CaSO4)=3.2×10-7]
⑴CaSO4·2H2O脱水反应相关的热化学方程式为:
CaSO4·2H2O(s)=CaSO4·1/2H2O(s)+3/2H2O(g) ΔH1=83.2 kJ·mol-1
CaSO4·2H2O(s)=CaSO4(s)+2H2O(l) ΔH2=26 kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol-1
则反应CaSO4·1/2H2O(s)=CaSO4(s)+1/2H2O(g)的ΔH4=
⑵用合适的还原剂可以将CaSO4还原,所得SO2可用于工业生产硫酸。
①以CO作还原剂,改变反应温度可得到不同的产物。不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如右图1所示。在低于800℃时主要还原产物为
②以高硫煤为还原剂焙烧2.5 小时,不同条件对硫酸钙转化率的影响如下图2所示。CaCl2的作用是
③以C作还原剂,向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(炭粉与CaSO4的物质的量之比)的混合物在1100℃加热,结果如上图3所示。当C/S值为0.5时,反应产物为CaO、SO2和CO2;当C/S值大于0.7时,反应所得气体中SO2的体积分数不升反降,其主要原因可能是
⑶利用反应CaSO4(s)+(NH4)2CO3(aq)CaCO3(s)+(NH4)2SO4(aq)可以将磷石膏转化为硫酸铵。若反应达到平衡后溶液中c(SO42-)=2.0 mol·L-1,此时溶液中c(CO32-)=
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【推荐3】缓冲和供氧是维持人体正常生理活动的两个重要平衡系统,回答下列问题:
Ⅰ.人体血液中存在平衡:H2CO3 (aq)H+(aq)+HCO3-(aq) ΔH,该平衡可使血液的pH维持在一定范围内。
(1)已知:CO2(g)CO2(aq) ΔH1=akJ·mol-l;
CO2(aq)+H2O(l)H2CO3 (aq) ΔH2=bkJ·mol-1;
HCO (aq)H+(aq)+CO(aq) ΔH3=ckJ·mol-1;
CO2(g)+H2O(l)2H+(aq)+ CO (aq) ΔH4=dkJ·mol-1。
则上述电离方程式中ΔH =_____________ (用含a、b、c、d的代数式表示)。
(2)若某人血液中c(HCO):c(H2CO3) = 20:1,pKa1(H2CO3)=6.1,则该人血液的pH为______________ 。(lg2=0.3)若pH升高,则c(H2CO3)/c(HCO)=___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)当有少量酸性物质进入血液后,血液的pH变化不大,用平衡移动原理解释上述现象:_____________ 。
Ⅱ.肌细胞石储存氧气和分配氧气时存在如下平衡
(4)经测定动物体温升高,氧气的结合度[α(MbO2),氧合肌红蛋白的浓度占肌红蛋白初始浓度的百分数]降低,则该反应的ΔH_______________ (填“>”或“<”)0。
(5)温度为37 ℃时,氧气的结合度[α(MbO2)与氧气的平衡分压[p(O2)]关系如下图所示:
①利用R点所示数据,计算37 ℃时该反应的平衡常数K=_________________ (氧气的平衡浓度可用氧气的平衡分压代替求算)。
②已知37 ℃时,该反应的正反应速率v(正)=k1c(Mb)×p(O2),逆反应速率v(逆)=k2c(MbO2),若k2=60s-1,则k1=___________________ 。
Ⅰ.人体血液中存在平衡:H2CO3 (aq)H+(aq)+HCO3-(aq) ΔH,该平衡可使血液的pH维持在一定范围内。
(1)已知:CO2(g)CO2(aq) ΔH1=akJ·mol-l;
CO2(aq)+H2O(l)H2CO3 (aq) ΔH2=bkJ·mol-1;
HCO (aq)H+(aq)+CO(aq) ΔH3=ckJ·mol-1;
CO2(g)+H2O(l)2H+(aq)+ CO (aq) ΔH4=dkJ·mol-1。
则上述电离方程式中ΔH =
(2)若某人血液中c(HCO):c(H2CO3) = 20:1,pKa1(H2CO3)=6.1,则该人血液的pH为
(3)当有少量酸性物质进入血液后,血液的pH变化不大,用平衡移动原理解释上述现象:
Ⅱ.肌细胞石储存氧气和分配氧气时存在如下平衡
(4)经测定动物体温升高,氧气的结合度[α(MbO2),氧合肌红蛋白的浓度占肌红蛋白初始浓度的百分数]降低,则该反应的ΔH
(5)温度为37 ℃时,氧气的结合度[α(MbO2)与氧气的平衡分压[p(O2)]关系如下图所示:
①利用R点所示数据,计算37 ℃时该反应的平衡常数K=
②已知37 ℃时,该反应的正反应速率v(正)=k1c(Mb)×p(O2),逆反应速率v(逆)=k2c(MbO2),若k2=60s-1,则k1=
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【推荐1】合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如表:
(1)①由上表数据可知该反应的△H_____ 0(填填“>”、“”或“<”)。
②下列措施能用勒夏特列原理解释是______ (填序号)。
a.增大压强有利于合成氨 b.使用合适的催化剂有利于快速生成氨
c.生产中需要升高温度至500℃左右 d.需要使用过量的N2,提高H2转化率
(2)0.2mol NH3溶于水后再与含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反应放热Q kJ,请你用热化学方程式表示其反应式_________________ 。
(3)原料气H2可通过反应CH4 (g) +H2O (g)CO (g) +3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是: P1__ P2(填“>”、“=”或“<”)。
②其它条件一定,升高温度,氢气的产率会______ (填“增大”,“减小”或“不变”)。
(4)原料气H2还可通过反应CO (g) +H2O (g)CO2 (g) +H2(g) 获取。T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol H2O (g) 和1mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度0.08 mol/L,该温度下反应的平衡常数K值为_________ 。
温度(℃) | 360 | 440 | 520 |
K值 | 0.036 | 0.010 | 0.0038 |
(1)①由上表数据可知该反应的△H
②下列措施能用勒夏特列原理解释是
a.增大压强有利于合成氨 b.使用合适的催化剂有利于快速生成氨
c.生产中需要升高温度至500℃左右 d.需要使用过量的N2,提高H2转化率
(2)0.2mol NH3溶于水后再与含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反应放热Q kJ,请你用热化学方程式表示其反应式
(3)原料气H2可通过反应CH4 (g) +H2O (g)CO (g) +3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是: P1
②其它条件一定,升高温度,氢气的产率会
(4)原料气H2还可通过反应CO (g) +H2O (g)CO2 (g) +H2(g) 获取。T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol H2O (g) 和1mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度0.08 mol/L,该温度下反应的平衡常数K值为
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【推荐2】烯烃的甲酰化反应实例之一是CH3CH=CH2与CO、H2在催化剂作用下可合成正丁醛(CH3 CH2 CH2 CHO),有关反应如下:
①CH3CH=CH2(g)+CO (g)+H2(g) CH3CH2CH2CHO(g) ΔH1
副反应有:
②CH3CH=CH2(g)+ CO (g)+ H2(g)(CH3)2CHCHO(g) ΔH2
③CH3CH=CH2(g)+ H2(g) → CH3 CH2 CH3(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)不考虑副反应,则从绿色化学角度考虑,烯烃甲酰化反应的主要优点是_______________________________ 。
(2)已知下列键能数据:
则反应CH3CH=CH2(g)+ H2(g) → CH3 CH2 CH3(g)的ΔH3=_______________ 。
(3)在恒容密闭容器中充入1 mol丙烯,加入某种催化剂在加热条件下进行反应,测得温度与丙烯的总平衡转化率及两种异构体的物质的量之比的关系如下图所示:
①丙烯合成正丁醛(CH3 CH2 CH2 CHO)及异丁醛((CH3)2CHCHO)的反应属于______________ (填“吸热”或“放热”)反应。
②t℃时,反应(CH3)2CHCHO(g)CH3 CH2 CH2 CHO(g)的平衡常数K =____________________ ,若发生上述反应①②,则反应达到平衡时,容器中正丁醛的物质的量为_______ 。
③t℃时,图中P点的反应速率v(正)_______ v(逆)(填“<” “>”或“=”)。
④要提高正丁醛的产率除采用合适的温度外,还可_______________________ 。
①CH3CH=CH2(g)+CO (g)+H2(g) CH3CH2CH2CHO(g) ΔH1
副反应有:
②CH3CH=CH2(g)+ CO (g)+ H2(g)(CH3)2CHCHO(g) ΔH2
③CH3CH=CH2(g)+ H2(g) → CH3 CH2 CH3(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)不考虑副反应,则从绿色化学角度考虑,烯烃甲酰化反应的主要优点是
(2)已知下列键能数据:
化学键 | C-H | C-C | C=C | H-H |
键能/KJ·mol-1 | 413.3 | 347.7 | 615.0 | 436.0 |
则反应CH3CH=CH2(g)+ H2(g) → CH3 CH2 CH3(g)的ΔH3=
(3)在恒容密闭容器中充入1 mol丙烯,加入某种催化剂在加热条件下进行反应,测得温度与丙烯的总平衡转化率及两种异构体的物质的量之比的关系如下图所示:
①丙烯合成正丁醛(CH3 CH2 CH2 CHO)及异丁醛((CH3)2CHCHO)的反应属于
②t℃时,反应(CH3)2CHCHO(g)CH3 CH2 CH2 CHO(g)的平衡常数K =
③t℃时,图中P点的反应速率v(正)
④要提高正丁醛的产率除采用合适的温度外,还可
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【推荐3】某科研团队利用和反应使之转化为水煤气,对争取2060年前实现“碳中和”、减缓燃料危机和减轻温室效应具有重要的意义。请回答下列问题:
(1)A、B均为1L的恒容密闭容器,向A容器中充入1mol和1mol,向B容器中充入1mol和1mol在催化剂存在下发生反应:,测得的平衡转化率随温度的变化如图所示。①A容器中在温度为873K时,5min到达c点,用表示0~5min内的化学反应速率为_______ ,此时的化学平衡常数为_______ (保留两位小数),若在此温度下时向A容器的平衡体系中再充入、各0.4mol,CO、各1.2mol,重新达到平衡前,_______ (填“>”“<”或“=”)。
②a点时该反应的平衡常数为,则_______ (填“>”“<”或“=”)。
③a、b两点处容器内气体总压强分别是p(a)、p(b),则p(a)、p(b)的大小顺序为_______ 。
(2)对于反应③:,在使用不同催化剂时,相同时间内测得的转化率随温度的变化如图所示。则催化效果最佳的是催化剂______ (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。如果d点已经达到平衡状态,则e点的____ 逆(填“>”“<”或“=”),f点转化率比d点低的原因是____ 。
(1)A、B均为1L的恒容密闭容器,向A容器中充入1mol和1mol,向B容器中充入1mol和1mol在催化剂存在下发生反应:,测得的平衡转化率随温度的变化如图所示。①A容器中在温度为873K时,5min到达c点,用表示0~5min内的化学反应速率为
②a点时该反应的平衡常数为,则
③a、b两点处容器内气体总压强分别是p(a)、p(b),则p(a)、p(b)的大小顺序为
(2)对于反应③:,在使用不同催化剂时,相同时间内测得的转化率随温度的变化如图所示。则催化效果最佳的是催化剂
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【推荐1】当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)目前工业上有一种方法是用来生产甲醇。一定条件下,在体积为的恒容密闭容器中,发生反应:。为了加快反应速率,可采取什么措施(写两条)______ 、______ 。
(2)甲烷化加快了能源结构由化石燃料向可再生碳资源的转变,反应为: 。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如图所示。
对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是______ ,使用的合适温度为______ 。
(3)工业上在催化下利用发生如下反应I生产甲醇,同时伴有反应II发生。
I.
II.
在温度T时,在容积不变的密闭容器中,充入和,起始压强为,达平衡时生成,测得压强为。
i.当以下数值不变时,不能说明该反应达到平衡的是______ (填序号)。
A.气体密度 B.百分含量
C.与体积比 D.的体积分数
ii.已知反应I的正反应速率方程,逆反应速率方程为,其中、分别为正逆反应速率常数。达到平衡后,若加入高效催化剂,将______ (填“增大”、“减小”或“不变”);若升高温度,______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
iii.平衡时的物质的量为______ ,温度T时反应II的化学平衡常数为______ ,若反应速率用单位时间内分压变化表示,则内反应I的平均反应速率______ 。
iv.在温度T时,若向加入催化剂的密闭容器中充入、、和,此时反应II的______ (填“”、“”或“”)。
(1)目前工业上有一种方法是用来生产甲醇。一定条件下,在体积为的恒容密闭容器中,发生反应:。为了加快反应速率,可采取什么措施(写两条)
(2)甲烷化加快了能源结构由化石燃料向可再生碳资源的转变,反应为: 。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如图所示。
对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是
(3)工业上在催化下利用发生如下反应I生产甲醇,同时伴有反应II发生。
I.
II.
在温度T时,在容积不变的密闭容器中,充入和,起始压强为,达平衡时生成,测得压强为。
i.当以下数值不变时,不能说明该反应达到平衡的是
A.气体密度 B.百分含量
C.与体积比 D.的体积分数
ii.已知反应I的正反应速率方程,逆反应速率方程为,其中、分别为正逆反应速率常数。达到平衡后,若加入高效催化剂,将
iii.平衡时的物质的量为
iv.在温度T时,若向加入催化剂的密闭容器中充入、、和,此时反应II的
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(0.4)
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【推荐2】甲醇是一种重要的有机原料,在催化剂的作用下,CO和H2反应可生成甲醇 (CH3OH) 和副产物CH4,反应如下:
反应①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.0kJ/mol
反 应②CO(g)+3H2(g)CH4(g) + H2O(g) △H2
反应③ CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+ 4H2(g) △H3=+125.0 kJ/mol
反应④CO(g)+ H2O(g)CO2(g) + H2(g) △H4=-25.0 kJ /mol
K1、K2、K3、K4分别表示反应①、②、③、④的平衡常数。
回答下列问题:
(1)反应②的平衡常数的表达式为K2=______________ ,K2与K3和K4的关系为K2=______________ ,△H2=____________ kJ/mol。
(2)图1中能正确表示反应①的平衡常数(lgK1) 随温度变化的曲线为______________ (填曲线字母),其判断理由为______________________________________________________________ 。
(3)恒温恒容的条件下,下列情况能说明反应①达到平衡状态的是__________________ 。
A.2v正 (H2)=v逆(CH3OH) B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变 D.混合气体的压强不再改变
(4)为探究不同催化剂对CO和H2生成CH3OH的选择性效果,某实验室控制CO和H2的初始投料比为1∶3进行实验,得到如下数据:
①由表1可知,反应①的最佳催化剂为______________ ,图2中a、b、c、d四点是该温度下CO平衡转化率的是_________________________________ 。
②有利于提高CO转化为CH3OH的平衡转化率的措施有_________________ 。
A.使用催化剂CuO-ZnO-ZrO2 B.适当降低反应温度
C.增大CO和H2的初始投料比 D.恒容下,再充入a molCO和3a mol H2
(5)已知1000℃,反应CO(g)+ H2O(g)CO2(g) + H2(g) K4=1.0。该温度下,在某时刻体系中CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为3mol•L-1、1mol•L-1、4mol•L-1、2mol•L-1,则此时上述反应的v正(CO)_______ v逆(CO) (填“>”、“<”或“=”)达到平衡时c(CO)=___________ mol•L-1。
反应①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.0kJ/mol
反 应②CO(g)+3H2(g)CH4(g) + H2O(g) △H2
反应③ CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+ 4H2(g) △H3=+125.0 kJ/mol
反应④CO(g)+ H2O(g)CO2(g) + H2(g) △H4=-25.0 kJ /mol
K1、K2、K3、K4分别表示反应①、②、③、④的平衡常数。
回答下列问题:
(1)反应②的平衡常数的表达式为K2=
(2)图1中能正确表示反应①的平衡常数(lgK1) 随温度变化的曲线为
(3)恒温恒容的条件下,下列情况能说明反应①达到平衡状态的是
A.2v正 (H2)=v逆(CH3OH) B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变 D.混合气体的压强不再改变
(4)为探究不同催化剂对CO和H2生成CH3OH的选择性效果,某实验室控制CO和H2的初始投料比为1∶3进行实验,得到如下数据:
T/K | 时间/min | 催化剂种类 | 甲醇的含量(%) |
450 | 10 | CuO-ZnO | 78 |
450 | 10 | CuO-ZnO-ZrO2 | 88 |
450 | 10 | ZnO-ZrO2 | 46 |
①由表1可知,反应①的最佳催化剂为
②有利于提高CO转化为CH3OH的平衡转化率的措施有
A.使用催化剂CuO-ZnO-ZrO2 B.适当降低反应温度
C.增大CO和H2的初始投料比 D.恒容下,再充入a molCO和3a mol H2
(5)已知1000℃,反应CO(g)+ H2O(g)CO2(g) + H2(g) K4=1.0。该温度下,在某时刻体系中CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为3mol•L-1、1mol•L-1、4mol•L-1、2mol•L-1,则此时上述反应的v正(CO)
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(0.4)
【推荐3】丙烯是一种重要化工原料,工业上丙烷制丙烯的相关反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题:
Ⅰ.单独投料(副反应抑制法):
时,单独加入至后达到平衡,体系中部分组分(仅考虑表内转化)的体积分数见下表。
(1)反应:______ kJ/mol。
(2)若只考虑体系中反应ⅱ(),以下操作有利于减小平衡转化率的是___________ (填字母标号)。
a.通入少量 b.使用高选择性催化剂 c.降温 d.减压
(3)内消耗的平均速率反应ⅰ___________ 反应ⅱ(填“小于”、“大于”或“等于”)。
(4)由表中数据推算:丙烯选择性___________ (列出计算式)。
Ⅱ.共进料投料(耦合反应法):
工业上也常采用与共进料投料,通过发生耦合反应制丙烯,反应如下:
(5)表示反应的平衡常数,一定温度下:
ⅰ.
ⅳ.
则体系中反应___________ (用含的代数式表示)。
(6)实际工艺生产中按进料,平衡体系中部分组分的体积分数与温度的关系如图所示,综合反应分析:
①由图可知反应ⅰ是___________ 反应。(填写“吸热”或“放热”)
②生产中温度须不低于原因是___________ 。
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题:
Ⅰ.单独投料(副反应抑制法):
时,单独加入至后达到平衡,体系中部分组分(仅考虑表内转化)的体积分数见下表。
物质 | ||||
体积分数 | 18 | 20 | 47 | 0 |
(1)反应:
(2)若只考虑体系中反应ⅱ(),以下操作有利于减小平衡转化率的是
a.通入少量 b.使用高选择性催化剂 c.降温 d.减压
(3)内消耗的平均速率反应ⅰ
(4)由表中数据推算:丙烯选择性
Ⅱ.共进料投料(耦合反应法):
工业上也常采用与共进料投料,通过发生耦合反应制丙烯,反应如下:
(5)表示反应的平衡常数,一定温度下:
ⅰ.
ⅳ.
则体系中反应
(6)实际工艺生产中按进料,平衡体系中部分组分的体积分数与温度的关系如图所示,综合反应分析:
①由图可知反应ⅰ是
②生产中温度须不低于原因是
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(0.4)
解题方法
【推荐1】合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如表:
(1)①由上表数据可知该反应的△H_____ 0(填填“>”、“”或“<”)。
②下列措施能用勒夏特列原理解释是______ (填序号)。
a.增大压强有利于合成氨 b.使用合适的催化剂有利于快速生成氨
c.生产中需要升高温度至500℃左右 d.需要使用过量的N2,提高H2转化率
(2)0.2mol NH3溶于水后再与含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反应放热Q kJ,请你用热化学方程式表示其反应式_________________ 。
(3)原料气H2可通过反应CH4 (g) +H2O (g)CO (g) +3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是: P1__ P2(填“>”、“=”或“<”)。
②其它条件一定,升高温度,氢气的产率会______ (填“增大”,“减小”或“不变”)。
(4)原料气H2还可通过反应CO (g) +H2O (g)CO2 (g) +H2(g) 获取。T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol H2O (g) 和1mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度0.08 mol/L,该温度下反应的平衡常数K值为_________ 。
温度(℃) | 360 | 440 | 520 |
K值 | 0.036 | 0.010 | 0.0038 |
(1)①由上表数据可知该反应的△H
②下列措施能用勒夏特列原理解释是
a.增大压强有利于合成氨 b.使用合适的催化剂有利于快速生成氨
c.生产中需要升高温度至500℃左右 d.需要使用过量的N2,提高H2转化率
(2)0.2mol NH3溶于水后再与含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反应放热Q kJ,请你用热化学方程式表示其反应式
(3)原料气H2可通过反应CH4 (g) +H2O (g)CO (g) +3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是: P1
②其它条件一定,升高温度,氢气的产率会
(4)原料气H2还可通过反应CO (g) +H2O (g)CO2 (g) +H2(g) 获取。T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol H2O (g) 和1mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度0.08 mol/L,该温度下反应的平衡常数K值为
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=-90.7 kJ·mol-1 K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=-23.5 kJ·mol-1 K2
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=-41.2kJ·mol-1 K3
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=____ kJ·mol-1;该反应的平衡常数K=____ (用K1、K2、K3表示)
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有____ 。
A.使用过量的CO B.升高温度 C.增大压强
(3)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是____ 。
A.△H <0
B.P1>P2>P3:
C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(4)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为____ 时最有利于二甲醚的合成。
(5)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为_____ 。
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=-90.7 kJ·mol-1 K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=-23.5 kJ·mol-1 K2
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=-41.2kJ·mol-1 K3
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有
A.使用过量的CO B.升高温度 C.增大压强
(3)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是
A.△H <0
B.P1>P2>P3:
C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(4)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为
(5)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为
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(0.4)
解题方法
【推荐3】工业炼铁过程中涉及到的主要反应有:
①
②
③
④
回答下列问题:
(1)________ 。
(2)时,向容积为的恒容密闭容器中加入和发生反应③,5min时达到平衡,平衡时测得混合气体中的体积分数为80%,则0~5min内反应的平均速率________ ,该温度下反应的平衡常数为________ ,下列选项中能够说明该反应已经达到平衡状态的是________ (填标号)。
A.固体的物质的量不再变化
B.体系的压强保持不变
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内消耗和生成的物质的量相等
(3)一定条件下进行反应③,正向反应速率与时间的关系如图所示,时刻改变了一个外界条件,可能是________ 。
(4)向密闭容器中加入足量的、和一定量的、,在和下,反应③体系中和的分压随时间变化的关系如图所示(已知温度:)
时,随时间变化关系的曲线是________ ,时,随时间变化关系的曲线是________ 。向时已经达到平衡状态的反应③体系中再充入一定量的,再次达到平衡时,与的物质的量之比为________ 。
①
②
③
④
回答下列问题:
(1)
(2)时,向容积为的恒容密闭容器中加入和发生反应③,5min时达到平衡,平衡时测得混合气体中的体积分数为80%,则0~5min内反应的平均速率
A.固体的物质的量不再变化
B.体系的压强保持不变
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内消耗和生成的物质的量相等
(3)一定条件下进行反应③,正向反应速率与时间的关系如图所示,时刻改变了一个外界条件,可能是
(4)向密闭容器中加入足量的、和一定量的、,在和下,反应③体系中和的分压随时间变化的关系如图所示(已知温度:)
时,随时间变化关系的曲线是
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