党的二十大报告指出,要积极稳妥推进碳达峰、碳中和。二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)已成为科学家研究的重要课题。
I.工业上用和在一定条件下可以合成乙烯:
已知:①
②
③
(1)__________ (用、、表示)。
(2)恒温恒容下,向密闭容器按投料比通入原料气,能判断该反应处于平衡状态的是_______(填标号)。
(3)向密闭容器按投料比通入原料气(,不同温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,则压强__________ ,原因是:__________ 。
Ⅱ.催化加氢可以直接合成二甲醚。涉及以下主要反应:
①
②
恒压条件下,、起始量相等时,的平衡转化率和的选择性随温度变化如下图所示。
已知:的选择性%
(4)300℃时,通入、各,平衡时的选择性、的平衡转化率均为30%,则此温度下反应①的平衡常数__________ (保留2位有效数字)。
(5)温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因可能是__________ 。
Ⅲ.电化学法也可还原二氧化碳制乙烯,原理如下图所示。
(6)该电池的阴极电极反应式为:__________ 。
I.工业上用和在一定条件下可以合成乙烯:
已知:①
②
③
(1)
(2)恒温恒容下,向密闭容器按投料比通入原料气,能判断该反应处于平衡状态的是_______(填标号)。
A. |
B.混合气体的密度保持不变 |
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变 |
D.保持不变 |
(3)向密闭容器按投料比通入原料气(,不同温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,则压强
Ⅱ.催化加氢可以直接合成二甲醚。涉及以下主要反应:
①
②
恒压条件下,、起始量相等时,的平衡转化率和的选择性随温度变化如下图所示。
已知:的选择性%
(4)300℃时,通入、各,平衡时的选择性、的平衡转化率均为30%,则此温度下反应①的平衡常数
(5)温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因可能是
Ⅲ.电化学法也可还原二氧化碳制乙烯,原理如下图所示。
(6)该电池的阴极电极反应式为:
更新时间:2024-02-27 10:08:31
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【推荐1】甲醇是重要的化工原料,也可用作燃料,利用合成气(主要成分为、和)在催化剂作用下可以合成甲醇,涉及的可能反应如下:
反应i:
反应ii:
反应iii:
请回答下列问题:
(1)研究表明反应ⅰ的速率可表示为(k为速率常数)。根据Arrhenius方程:(R为常数,为反应的活化能),据此判断影响速率常数k的外界因素有___________ 。
(2)一定压强下,向某密闭容器中按一定比例充入和,发生反应i、ii、iii。反应达到平衡时,测得含碳气体各组分占所有含碳气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①c代表___________ 的物质的量分数随温度的变化(填“”“”或“”)。
②体系中物质a的物质的量分数受温度影响不大的原因是___________ 。
③若时反应iii的化学平衡常数为m,则此时平衡体系中___________ %(用含m的式子表示)。
(3)光催化制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
光催化原理与电解原理类似,则低能价带相当于电解池的___________ 极(填“阴”或“阳”),写出高能导带的电极反应式:___________ 。
反应i:
反应ii:
反应iii:
请回答下列问题:
(1)研究表明反应ⅰ的速率可表示为(k为速率常数)。根据Arrhenius方程:(R为常数,为反应的活化能),据此判断影响速率常数k的外界因素有
(2)一定压强下,向某密闭容器中按一定比例充入和,发生反应i、ii、iii。反应达到平衡时,测得含碳气体各组分占所有含碳气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①c代表
②体系中物质a的物质的量分数受温度影响不大的原因是
③若时反应iii的化学平衡常数为m,则此时平衡体系中
(3)光催化制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
光催化原理与电解原理类似,则低能价带相当于电解池的
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【推荐2】加氢合成甲醇对缓解能源危机、改变产业结构以及实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要的战略意义。该合成工艺主要包括三个反应:
①
②
③
(1)已知一些物质的键能数据如下:
计算___________ 。
(2)按照一定比例投料,测定的平衡转化率和CO的平衡选择性随温度和压强的变化关系如下图所示。、、、的大小关系为___________ ;原因为___________ ;℃以后不同压强下平衡转化率变为一条曲线,原因为___________ (CO的选择性)。(3)下表是一定条件下用Pd/ZnO/C-N做催化剂,改变Pd含量测得的催化剂组成、结构以及转化率的数据。
由上表数据推测,催化剂中Pd含量增大,转化率增大的原因可能为___________ 。
(4)六方ZnO晶胞结构如下左图所示,填充在形成的___________ 空隙中,该晶体的密度为___________ (设表示阿伏加德罗常数的值,列出计算式),在下右图中补充画出ZnO晶胞的俯视投影图__________ 。
①
②
③
(1)已知一些物质的键能数据如下:
化学键 | H―H | C=O | C≡O | H―O |
E/() | 436 | 803 | 1076 | 463 |
(2)按照一定比例投料,测定的平衡转化率和CO的平衡选择性随温度和压强的变化关系如下图所示。、、、的大小关系为
催化剂 | Pd/% | Zn/g | 表面O含量/% | 表面氧缺陷比例/% | 转化率/% |
0.02%Pd/ZnO/C-N | 0.04 | 9.47 | 12.43 | 0.29 | 3.7 |
0.05%Pd/ZnO/C-N | 0.13 | 6.4 | 9.57 | 0.30 | 6.6 |
0.1%Pd/ZnO/C-N | 0.18 | 10.6 | 13.25 | 0.32 | 68 |
0.3%Pd/ZnO/C-N | 0.58 | 9.66 | 12.52 | 0.38 | 71 |
(4)六方ZnO晶胞结构如下左图所示,填充在形成的
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【推荐3】2021年,我国科学家以二氧化碳为原料,通过全合成方法成功制得了淀粉,取得了科技领域的一个重大突破。以为原料制备甲醇、合成气、淀粉等能源物质具有广阔的发展前景。
在催化剂的作用下,氢气还原的过程中可同时发生反应①②。
①
②
(1)_______ 。
(2)已知时,反应能自发进行反应,反应①的,则反应①自发进行的温度不超过_______ K(保留一位小数)。
(3)在恒温恒容密闭容器中,充入一定量的及,起始及达到平衡时,容器内各气体的物质的量及总压强数据如表所示:
已知,则表中_______ ;反应①的平衡常数_______ (用含p的代数式表示),为压强平衡常数,是在化学平衡体系中,用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数。
(4)向恒压反应器中通入和,的平衡转化率及的平衡产率随温度变化的关系如图所示。已知:的产率。
图中500K以后,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是_______ 。
(5)的综合利用有利于“碳中和”,分子在晶体中的堆积方式如图所示,该晶体面心立方最密堆积结构,晶胞边长为apm,则该晶体的密度_______ (列出计算式,设为阿伏加德罗常数)。
(6)温室气体的用途广泛,请写出一种与其物理性质相关的用途:_______ 。
在催化剂的作用下,氢气还原的过程中可同时发生反应①②。
①
②
(1)
(2)已知时,反应能自发进行反应,反应①的,则反应①自发进行的温度不超过
(3)在恒温恒容密闭容器中,充入一定量的及,起始及达到平衡时,容器内各气体的物质的量及总压强数据如表所示:
总压/ | ||||||
起始 | 0.5 | 0.9 | 0 | 0 | 0 | |
平衡 | m | 0.3 | p |
(4)向恒压反应器中通入和,的平衡转化率及的平衡产率随温度变化的关系如图所示。已知:的产率。
图中500K以后,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
(5)的综合利用有利于“碳中和”,分子在晶体中的堆积方式如图所示,该晶体面心立方最密堆积结构,晶胞边长为apm,则该晶体的密度
(6)温室气体的用途广泛,请写出一种与其物理性质相关的用途:
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【推荐1】减排策略主要有三种:减少排放、捕集封存、转化利用。其中转化利用生产高能燃料和高附加值化学品,有利于实现碳资源的有效循环。我国在碳氧化物催化加氢合成甲醇上取得了突破性进展,有关反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)反应ⅲ自发进行的条件是_______ (填“低温自发”、“高温自发”或“任意温度自发”)。
(2)在催化剂的作用下,的微观反应历程和相对能量如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。
已知:表示,表示,表示。
历程Ⅰ:
反应甲:
历程Ⅱ:
反应乙:
历程Ⅲ:
反应丙:_______
①历程Ⅲ中的反应丙可表示为_______ 。
②的决速步是历程_______ (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(3)时,向容积固定的密闭容器中投入物质的量之比为的和,同时加入催化剂。用压力传感器测定初始及平衡时压强分别为及,假设过程中只发生反应,则平衡转化率为_______ ,平衡常数为_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。
(4)已知反应的活化能和速率常数满足公式(其中为常数)。
一定条件下,反应的系如下图。
①该反应的活化能_______ 。
②当用更高效催化剂时,请在图中画出 与关系的曲线_______ 。
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)反应ⅲ自发进行的条件是
(2)在催化剂的作用下,的微观反应历程和相对能量如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。
已知:表示,表示,表示。
历程Ⅰ:
反应甲:
历程Ⅱ:
反应乙:
历程Ⅲ:
反应丙:_______
①历程Ⅲ中的反应丙可表示为
②的决速步是历程
(3)时,向容积固定的密闭容器中投入物质的量之比为的和,同时加入催化剂。用压力传感器测定初始及平衡时压强分别为及,假设过程中只发生反应,则平衡转化率为
(4)已知反应的活化能和速率常数满足公式(其中为常数)。
一定条件下,反应的系如下图。
①该反应的活化能
②当用更高效催化剂时,请在图中
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【推荐2】为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,将CO2转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。
方法Ⅰ:CO2催化加氢制甲醇。
以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下:
反应i:CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H1
反应ii:CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) △H2= +41.0 kJ·mol-1
反应iii:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H3= -90.0 kJ·mol-1
(1)计算反应i的△H1=___________ 。
(2)一定温度和催化剂条件下,0.73mol H2、0.24mol CO2和0.03mol N2(已知N2不参与反应)在总压强为3.0MPa的密闭容器中进行上述反应,平衡时CO2的转化率、CH3OH和CO的选择性随温度的变化曲线如图所示。
①图中曲线b表示物质___________ 的变化(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)。
②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法不正确 的有___________ (填字母)。
A.降低温度,反应i~iii的正、逆反应速率都减小
B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡转化率下降
C.移去部分H2O(g),反应iii平衡不移动
D.选择合适的催化剂能提高CO2的平衡转化率
E.平衡时CH3OH的体积分数一定小于50%
③某温度下,t1 min反应到达平衡,测得容器中CH3OH的体积分数为12.5%。此时用CH3OH的分压表示0-t1时间内的反应速率v(CH3OH)=___________ MPa·min-1.设此时n(CO) = a mol,计算该温度下反应ii的平衡常数Kx=___________ (用含有a的代数式表示)。[已知:分压=总压 × 该组分物质的量分数;对于反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g),,x为物质的量分数。]
方法Ⅱ:CO2电解法制甲醇
利用电解原理,可将CO2转化为CH3OH,其装置如图所示:
(3)双极膜B侧为___________ (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
(4)TiO2电极上电极反应方程式:___________ 。
方法Ⅲ:CO2催化加氢制低碳烯烃(2~4个C的烯烃)
某研究小组使用Zn-Ga-O/SAPO-34双功能催化剂实现了CO2直接合成低碳烯烃,并给出了其可能的反应历程(如图所示)。H2首先在Zn-Ga-O表面解离成2个H*,随后参与到CO2的还原过程;SAPO-34则催化生成的甲醇转化为低碳烯烃。
注:☐表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(5)理论上,反应历程中消耗的H*与生成的甲醇的物质的量之比为___________ 。
方法Ⅰ:CO2催化加氢制甲醇。
以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下:
反应i:CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H1
反应ii:CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) △H2= +41.0 kJ·mol-1
反应iii:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H3= -90.0 kJ·mol-1
(1)计算反应i的△H1=
(2)一定温度和催化剂条件下,0.73mol H2、0.24mol CO2和0.03mol N2(已知N2不参与反应)在总压强为3.0MPa的密闭容器中进行上述反应,平衡时CO2的转化率、CH3OH和CO的选择性随温度的变化曲线如图所示。
①图中曲线b表示物质
②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法
A.降低温度,反应i~iii的正、逆反应速率都减小
B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡转化率下降
C.移去部分H2O(g),反应iii平衡不移动
D.选择合适的催化剂能提高CO2的平衡转化率
E.平衡时CH3OH的体积分数一定小于50%
③某温度下,t1 min反应到达平衡,测得容器中CH3OH的体积分数为12.5%。此时用CH3OH的分压表示0-t1时间内的反应速率v(CH3OH)=
方法Ⅱ:CO2电解法制甲醇
利用电解原理,可将CO2转化为CH3OH,其装置如图所示:
(3)双极膜B侧为
(4)TiO2电极上电极反应方程式:
方法Ⅲ:CO2催化加氢制低碳烯烃(2~4个C的烯烃)
某研究小组使用Zn-Ga-O/SAPO-34双功能催化剂实现了CO2直接合成低碳烯烃,并给出了其可能的反应历程(如图所示)。H2首先在Zn-Ga-O表面解离成2个H*,随后参与到CO2的还原过程;SAPO-34则催化生成的甲醇转化为低碳烯烃。
注:☐表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(5)理论上,反应历程中消耗的H*与生成的甲醇的物质的量之比为
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【推荐3】作为未来的重要碳源,其选择性加氢合成一直是研究热点。在加氢合成的体系中,同时发生以下反应:
反应i:
反应ii:
(1)在加氢合成的体系中,下列说法错误的是_______ (填字母)。
A.增大浓度有利于提高的转化率
B.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应体系已达到平衡
C.体系达到平衡后,若压缩体积,则反应平衡正向移动,反应ⅱ平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高在单位时间内的产量
(2)某温度下,向容积为的密闭容器中通入和,后体系达到平衡,此时的转化率为,的选择性为。已知:。反应i的平衡常数_______ (写出计算式即可)。
(3)维持压强和投料不变,将和按一定流速通过反应器,二氧化碳的转化率和甲醇的选择性随温度变化的关系如图所示。
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应i和反应ii,分析后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是_______ 。
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是__________ 。
反应i:
反应ii:
(1)在加氢合成的体系中,下列说法错误的是
A.增大浓度有利于提高的转化率
B.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应体系已达到平衡
C.体系达到平衡后,若压缩体积,则反应平衡正向移动,反应ⅱ平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高在单位时间内的产量
(2)某温度下,向容积为的密闭容器中通入和,后体系达到平衡,此时的转化率为,的选择性为。已知:。反应i的平衡常数
(3)维持压强和投料不变,将和按一定流速通过反应器,二氧化碳的转化率和甲醇的选择性随温度变化的关系如图所示。
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应i和反应ii,分析后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是
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【推荐1】近年来我国科学家在催化CO2还原制备烃类(CxHy)领域取得进展。回答下列问题:
制备乙烯涉及的主要反应有:
①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH1=-130kJ/mol;
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+40kJ/mol;
③CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3=-200kJ/mol。
(1)C2H4(g)+CO2(g)2CO(g)+CH4(g)ΔH4,则ΔH4=___________ kJ/mol。
(2)研究表明,在纳米Cu催化的作用下只发生反应①和②,向体积为2L的密闭容器中投入2molCO2和6molH2,经过5min,测定在不同温度下C2H4(g)和CO(g)物质的量分数如下图所示:
若A点n(C2H4)=0.1mol,则该温度下,0~5min内H2的平均化学反应速率v(H2)=___________ mol/(L·min);617K时反应①已达平衡,计算反应①的化学平衡常数K=___________ (不必化简);570K以后温度升高,CO含量升高的可能原因是___________ (答一点即可)。
(3)科学家研究了在Ag@Cu催化剂作用下发生CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)反应,同时伴随生成CH3OH副反应,其历程如下:
其中E表示该过程中能垒,Ea表示该过程中的能量变化,则由*CO生成*CHO逆反应能垒为___________ eV,生成CH4的速率远大于生成CH3OH的速率的原因是___________ 。
(4)以熔融K2CO3为电解质,乙烯一空气燃料电池工作原理如图所示,其负极电极反应方程式___________ ;理论上,电极石墨I处___________ %的CO2应循环到石墨II处。
制备乙烯涉及的主要反应有:
①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH1=-130kJ/mol;
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+40kJ/mol;
③CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3=-200kJ/mol。
(1)C2H4(g)+CO2(g)2CO(g)+CH4(g)ΔH4,则ΔH4=
(2)研究表明,在纳米Cu催化的作用下只发生反应①和②,向体积为2L的密闭容器中投入2molCO2和6molH2,经过5min,测定在不同温度下C2H4(g)和CO(g)物质的量分数如下图所示:
若A点n(C2H4)=0.1mol,则该温度下,0~5min内H2的平均化学反应速率v(H2)=
(3)科学家研究了在Ag@Cu催化剂作用下发生CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)反应,同时伴随生成CH3OH副反应,其历程如下:
其中E表示该过程中能垒,Ea表示该过程中的能量变化,则由*CO生成*CHO逆反应能垒为
(4)以熔融K2CO3为电解质,乙烯一空气燃料电池工作原理如图所示,其负极电极反应方程式
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【推荐2】我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2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)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) △H1
b)CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2
c)CH4(g)⇌C(s)+2H2(g) △H3
d)2CO(g)⇌CO2(g)+C(s) △H4
e)CO(g)+H2(g)⇌H2O(g)+C(s) △H5
(1)根据盖斯定律,反应a的△H1___ (写出一个代数式即可)。
(2)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___ 。
(3)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分___ 步进行,其中,第___ 步为决速步骤。
(4)设K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kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应a、c、e的InK随(温度的倒数)的变置化如图所示。
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K=___ 。
③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2):n(CH4)=1:1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应c,体系达到平衡时H2的分压为40kPa,则CH4的平衡转化率为___ 。
(5)CO2与环氧丙烷()在催化剂作用下生成()的反应原理如图:
该反应的催化剂为___ 。
a)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) △H1
b)CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2
c)CH4(g)⇌C(s)+2H2(g) △H3
d)2CO(g)⇌CO2(g)+C(s) △H4
e)CO(g)+H2(g)⇌H2O(g)+C(s) △H5
(1)根据盖斯定律,反应a的△H1
(2)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CO2与CH4的浓度。反应a、b、c的正反应速率都增加 |
B.移去部分C(s),反应c、d、c的平衡均向右移动 |
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4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 |
(4)设K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kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应a、c、e的InK随(温度的倒数)的变置化如图所示。
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K=
③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2):n(CH4)=1:1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应c,体系达到平衡时H2的分压为40kPa,则CH4的平衡转化率为
(5)CO2与环氧丙烷()在催化剂作用下生成()的反应原理如图:
该反应的催化剂为
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【推荐3】化学与生产、生活密切相关,请回答以下问题。
(1)甲醇可以与水蒸气重整制备氢气。重整过程发生的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,其中K2、K3随温度变化如下表所示:
①反应Ⅱ能够自发进行的条件是___________ (填“低温”“高温”或“任何温度”),___________ (填“<”“>”或“=”)。
②在恒温恒容条件下,可以判断反应Ⅰ已经达到化学平衡的是___________ (填标号)。
A.容器中混合气体的压强不变 B.
C.容器中CH3OH的体积分数不变 D.容器中混合气体的密度不变
(2)已知。一定温度下,向容积为2L的容器中充入2molPCl3和1molCl2,一段时间后反应达到平衡状态,不同时刻容器中PCl5的物质的量如表所示:
①0~50s内PCl3的平均反应速率为___________ 。
②该温度下,反应的平衡常数为___________ (用分数表示)。
③在起始温度相同时,在甲、乙(容积均为2L)两个容器中发生反应:
,甲容器为绝热容器,乙容器为恒温容器且各反应物起始物质的量相同,反应一段时间后,相对于乙容器而言,甲容器中PCl3的浓度迅速减小的原因是___________ 。
(3)氯化水解法生产三氯氧磷(POCl3)的废水中主要含有H3PO4、H3PO3等,可先加入适量漂白粉,再加入生石灰调节pH,将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用为___________ 。
②写出POCl3水解生成H3PO4的化学反应方程式:___________ 。
(1)甲醇可以与水蒸气重整制备氢气。重整过程发生的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,其中K2、K3随温度变化如下表所示:
温度 | 125℃ | 225℃ | 325℃ |
K2 | 0.5535 | 185.8 | 9939.5 |
K3 | 1577 | 137.5 | 28.14 |
②在恒温恒容条件下,可以判断反应Ⅰ已经达到化学平衡的是
A.容器中混合气体的压强不变 B.
C.容器中CH3OH的体积分数不变 D.容器中混合气体的密度不变
(2)已知。一定温度下,向容积为2L的容器中充入2molPCl3和1molCl2,一段时间后反应达到平衡状态,不同时刻容器中PCl5的物质的量如表所示:
t/s | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl5)/mol | 0 | 0.24 | 0.36 | 0.40 | 0.40 |
②该温度下,反应的平衡常数为
③在起始温度相同时,在甲、乙(容积均为2L)两个容器中发生反应:
,甲容器为绝热容器,乙容器为恒温容器且各反应物起始物质的量相同,反应一段时间后,相对于乙容器而言,甲容器中PCl3的浓度迅速减小的原因是
(3)氯化水解法生产三氯氧磷(POCl3)的废水中主要含有H3PO4、H3PO3等,可先加入适量漂白粉,再加入生石灰调节pH,将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用为
②写出POCl3水解生成H3PO4的化学反应方程式:
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐1】资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径。
Ⅰ.制甲醇,过程如下:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性)
ii.与在活化后的催化剂表面可逆的发生如下反应:
反应①: ,其反应历程如图;
反应②: 。
已知:选择性。
(1)制甲醇的过程中,为同时提高平衡转化率和的选择性,可采取的措施为___________ 。
(2)关于反应①历程,以下描述正确的是___________。(填序号)。
(3)与混合气体以不同流速通过反应器,气体流速与转化率、选择性的关系如图:
①其他条件不变,气体流速较慢可造成的积累,使催化剂失活,用化学方程式表示催化剂失活的原因:___________ 。
②其他条件不变,气体流速加快,转化率、选择性变化的原因是___________ 。
Ⅱ.一种以甲醇和二氧化碳为主要原料,利用和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极,电化学法制备甲酸的工作原理如图所示 (已知电解时甲醇难在电极上直接放电):
(4)①加入NaCl溶液的作用是___________ 。
②若有4mol通过质子交换膜,将阴阳极溶液混合并酸化,理论获得HCOOH___________ mol。
Ⅰ.制甲醇,过程如下:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性)
ii.与在活化后的催化剂表面可逆的发生如下反应:
反应①: ,其反应历程如图;
反应②: 。
已知:选择性。
(1)制甲醇的过程中,为同时提高平衡转化率和的选择性,可采取的措施为
(2)关于反应①历程,以下描述正确的是___________。(填序号)。
A.反应物键能之和大于生成物键能之和 |
B.以上过程中经历了In—C、In-O键的形成和断裂 |
C.无活性的可能原因是结构中缺少氧空位 |
D.原料气中添加少量CO主要目的是为了抑制反应②进行 |
①其他条件不变,气体流速较慢可造成的积累,使催化剂失活,用化学方程式表示催化剂失活的原因:
②其他条件不变,气体流速加快,转化率、选择性变化的原因是
Ⅱ.一种以甲醇和二氧化碳为主要原料,利用和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极,电化学法制备甲酸的工作原理如图所示 (已知电解时甲醇难在电极上直接放电):
(4)①加入NaCl溶液的作用是
②若有4mol通过质子交换膜,将阴阳极溶液混合并酸化,理论获得HCOOH
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】工业锅炉内壁的水垢,不仅浪费燃料,而且容易引发安全隐患。某碳素钢锅炉水垢(主要成分有CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2、Fe2O3、SiO2等)碱煮法清除的流程如下:
已知:20℃时几种难溶物的溶度积常数如下表(单位省略):
回答下列问题:
(1)“碱煮”环节,加入Na3PO4的主要目的是将CaSO4转化为Ca3(PO4)2,请写出该离子方程式______________________ 。
(2)“浸泡过程中,稀盐酸会溶解Fe2O3。溶解后的Fe2O3会加速锅炉腐蚀,故需“还原”处理。
①锅炉被加速腐蚀的原因是______________________ ;
②浸泡液还原”处理时,Sn2+转化为Sn4+,则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______________________ 。
(3)“钝化”处理的目的是在锅炉表面形成Fe3O4保护膜,同时生成可直接参与大气循环的气体。
①反应的离子方程式为_________________________________ ;
②为检验锅炉“钝化”处理后是否形成致密的保护膜,可往锅炉内壁刷上硫酸铜溶液。若观察到______________________ (填现象),则保护膜致密性欠佳。
(4)柠檬酸(用H3R表示)可用作清除锅炉水垢的酸洗剂,溶液中H3R、H2R-、HR2-、R3-的含量与pH的关系如图所示。由此可推知,0.1 mol ·L-1 Na2HR溶液中各种阴离子浓度由大到小的排列顺序为______________________ 。
(5)用如图装置对锅炉用水(含Ca2+、Mg2+、HCO3-)进行预处理,可有效防止水垢形成。电解时,Ca2+形成沉淀的电极反应式为______________________ 。
已知:20℃时几种难溶物的溶度积常数如下表(单位省略):
难溶物 | CaCO3 | CaSO4 | Mg(OH)2 | MgCO3 | Ca3(PO4)2 |
Ksp | 2.8×10-9 | 7.1×10-5 | 5.6×10-12 | 6.8×10-6 | 2.1×10-33 |
(1)“碱煮”环节,加入Na3PO4的主要目的是将CaSO4转化为Ca3(PO4)2,请写出该离子方程式
(2)“浸泡过程中,稀盐酸会溶解Fe2O3。溶解后的Fe2O3会加速锅炉腐蚀,故需“还原”处理。
①锅炉被加速腐蚀的原因是
②浸泡液还原”处理时,Sn2+转化为Sn4+,则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
(3)“钝化”处理的目的是在锅炉表面形成Fe3O4保护膜,同时生成可直接参与大气循环的气体。
①反应的离子方程式为
②为检验锅炉“钝化”处理后是否形成致密的保护膜,可往锅炉内壁刷上硫酸铜溶液。若观察到
(4)柠檬酸(用H3R表示)可用作清除锅炉水垢的酸洗剂,溶液中H3R、H2R-、HR2-、R3-的含量与pH的关系如图所示。由此可推知,0.1 mol ·L-1 Na2HR溶液中各种阴离子浓度由大到小的排列顺序为
(5)用如图装置对锅炉用水(含Ca2+、Mg2+、HCO3-)进行预处理,可有效防止水垢形成。电解时,Ca2+形成沉淀的电极反应式为
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【推荐3】某科研人员以废镍催化剂(主要为NiO以及少量的、CaO、CuO、BaO等)为原料回收镍,工艺流程如图所示:
已知:①常温下,有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表:
②在图示条件下,不能将Ni(II)氧化成Ni(III)。
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,为提高酸浸的反应速率,通常采用的措施有_______ (任答一点);“滤渣I”的主要成分为_______ (填化学式)。
(2)“除铜”时发生氧化还原反应的离子方程式为_______ 。
(3)“除铜”“除钙”后,都需要进行的操作是_______ ,该操作中使用的玻璃仪器为_______ 。
(4)“调pH”后,若溶液中浓度为,则pH=_______ 。
(5)“电解”时加入NaCl的作用是_______ ;阴极发生的电极反应为_______ 。
已知:①常温下,有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表:
物质 | |||
开始沉淀时的pH(金属离子浓度为) | 2.2 | 6.5 | 6.4 |
沉淀完全时的pH(金属离子浓度为) | 3.2 | 9.0 | 8.9 |
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,为提高酸浸的反应速率,通常采用的措施有
(2)“除铜”时发生氧化还原反应的离子方程式为
(3)“除铜”“除钙”后,都需要进行的操作是
(4)“调pH”后,若溶液中浓度为,则pH=
(5)“电解”时加入NaCl的作用是
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