CO2催化加氢制取甲醇,反应如下:
主反应:CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g) ΔH1= -49.5 kJ·mol-1
副反应: CO2(g)+ H2 (g)CO (g)+ H2O(g) ΔH2=+41 .2 kJ·mol-1
在一定条件下,向某恒容密闭容器中充入1 mol CO2和a mol H2发生反应,起始总压强为。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示:
已知:CH3OH的选择性=×100%。
(1)图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为_____ (填“X”或“Y”),温度高于280℃时,曲线Y随温度升高而升高的原因是________ 。
(2)240℃时,反应20 min容器内达到平衡状态,副反应的K=,初始充入H2的物质的量a=_____ mol。
主反应:CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g) ΔH1= -49.5 kJ·mol-1
副反应: CO2(g)+ H2 (g)CO (g)+ H2O(g) ΔH2=+41 .2 kJ·mol-1
在一定条件下,向某恒容密闭容器中充入1 mol CO2和a mol H2发生反应,起始总压强为。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示:
已知:CH3OH的选择性=×100%。
(1)图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为
(2)240℃时,反应20 min容器内达到平衡状态,副反应的K=,初始充入H2的物质的量a=
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(已下线)题型三 化学平衡的计算-备战2024年高考化学答题技巧与模板构建
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【推荐1】“低碳经济”是建设美丽中国的发展方向。
已知:①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206kJ/mol
②2H2(g)+CO(g)=CH3OH(l) ∆H2=-128kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-482kJ/mol
(1)常温下,在合适催化剂的作用下,采用CH4和O2一步合成液态CH3OH的热化学方程式为CH4(g)+1/2O2(g)= CH3OH(l) △H=_______ kJ/mol 。
(2)二甲醚(CH3OCH3)是清洁能源。利用合成气合成二甲醚的原理是2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3+H2O(g) △H<0。在一定条件下,该反应中CO 的平衡转化率α(CO)与温度(T)、投料比n(H2)/n(CO)的关系如图1所示,平衡常数K与温度(T)的关系如图2所示。
①图1中,X代表_______ ;Y1_______ Y 2(填“>”“<”或“=”)
②图2中,曲线_______ (填“I”或“Ⅱ”)符合平衡常数变化规律。
(3)在1L恒容密闭容器中充入2a(a>0)molH2和 a mol CO,在一定条件下合成甲醇,反应为: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),达到平衡时各物质的量总和为1.8amol。
①在该温度下,平衡常数K=_______ (用含a的代数式表示)。
②下列情况表明反应达到平衡状态的是_______ 。
A.c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]不再改变
B.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.混合气体的密度不再改变
(4)通过人工光合作用可将CO 转变成 HCOOH,可用电化学法消除废水中 HCOOH,其原理是用惰性材料作电极,电解CoSO4稀硫酸和HCOOH的混合溶液,用电解产生的Co3+将HCOOH氧化成CO2,离子方程式为2Co3++HCOOH=2Co2++CO2+2H+。则阳极反应式为_______ 。
已知:①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206kJ/mol
②2H2(g)+CO(g)=CH3OH(l) ∆H2=-128kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-482kJ/mol
(1)常温下,在合适催化剂的作用下,采用CH4和O2一步合成液态CH3OH的热化学方程式为CH4(g)+1/2O2(g)= CH3OH(l) △H=
(2)二甲醚(CH3OCH3)是清洁能源。利用合成气合成二甲醚的原理是2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3+H2O(g) △H<0。在一定条件下,该反应中CO 的平衡转化率α(CO)与温度(T)、投料比n(H2)/n(CO)的关系如图1所示,平衡常数K与温度(T)的关系如图2所示。
①图1中,X代表
②图2中,曲线
(3)在1L恒容密闭容器中充入2a(a>0)molH2和 a mol CO,在一定条件下合成甲醇,反应为: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),达到平衡时各物质的量总和为1.8amol。
①在该温度下,平衡常数K=
②下列情况表明反应达到平衡状态的是
A.c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]不再改变
B.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.混合气体的密度不再改变
(4)通过人工光合作用可将CO 转变成 HCOOH,可用电化学法消除废水中 HCOOH,其原理是用惰性材料作电极,电解CoSO4稀硫酸和HCOOH的混合溶液,用电解产生的Co3+将HCOOH氧化成CO2,离子方程式为2Co3++HCOOH=2Co2++CO2+2H+。则阳极反应式为
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【推荐2】大连化学物理研究所开发的DMTO技术曾获得国家科学技术发明一等奖。该技术以煤为原料,经过煤→CO、H2→CH3OH→C2H4、C3H6等一系列变化可获得重要的化工产品乙烯和丙烯。回答下列问题:
(1)煤气化包含一系列化学反应,热化学方程式如下:
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H1=+131kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2=akJ·mol-1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172kJ·mol-1。则a=___ 。
(2)已知某密闭容器中存在可逆反应:2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) △H,测得其他条件相同时,CH3OH的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图1所示,平衡常数K与温度T关系如图2所示。①该反应的△H____________ (填“>”或“<”,下同)0,N点v(CH3OH)正________ M点v(CH3OH)逆。
②T1K后升高温度,则B、C、D三点中能正确表示该反应的平衡常数K随着温度T改变而变化的点是________ (填字母)。
(3)在一定温度和适当催化剂存在下,将1molCO、2molH2通入恒容密闭容器中,使其发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91kJ·mol-1。测得开始时容器内总压为3×105Pa,反应经2min达到平衡且平衡时体系压强降低了,则v(CO)=____ Pa∙min-1,该温度下的平衡常数Kp=_____ Pa-2(Kp为分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(4)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图3所示,则负极上电极反应式为__________ ;若要维持电池持续稳定工作,则从理论上讲,进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨Ⅰ电极上生成的CO2的物质的量之比是_______ 。
(1)煤气化包含一系列化学反应,热化学方程式如下:
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H1=+131kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2=akJ·mol-1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172kJ·mol-1。则a=
(2)已知某密闭容器中存在可逆反应:2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) △H,测得其他条件相同时,CH3OH的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图1所示,平衡常数K与温度T关系如图2所示。①该反应的△H
②T1K后升高温度,则B、C、D三点中能正确表示该反应的平衡常数K随着温度T改变而变化的点是
(3)在一定温度和适当催化剂存在下,将1molCO、2molH2通入恒容密闭容器中,使其发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91kJ·mol-1。测得开始时容器内总压为3×105Pa,反应经2min达到平衡且平衡时体系压强降低了,则v(CO)=
(4)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图3所示,则负极上电极反应式为
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【推荐3】已知有关热化学方程式为:
① 4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ/mol;
② 3H2(g)+N2(g)⇌2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol;
③ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol;
④ N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=Q kJ/mol;
(1)Q=___________ 。
(2)向某密闭容器中充入a mol NH3、b mol O2后,测得反应体系中某种量值X与压强P、温度T之间的变化如图1所示,图2表示温度为T2时,当容器为1L恒容密闭容器时,容器中NH3的平衡转化率与反应开始时两种反应物的投料之比(用M表示)的关系。
①若X表示NH3的百分含量,则T2_____ T1(填>、<、无法确定);d、e两点的正反应的平衡常数K(d)_____ K(e)。
②X还可以表示_____________ 。
a.混合气体的平均摩尔质量 b.NO的产率 c.△H值
③M=__________ (用含a、b的式子表示,后同),若f点M=1.25,则此时O2的转化率为_________ 。
(3)有科学家电解原理获得高产率的合成氨,则阴极上的电极反应式为(已知电解质能传递H+)_______________ 。
① 4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ/mol;
② 3H2(g)+N2(g)⇌2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol;
③ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol;
④ N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=Q kJ/mol;
(1)Q=
(2)向某密闭容器中充入a mol NH3、b mol O2后,测得反应体系中某种量值X与压强P、温度T之间的变化如图1所示,图2表示温度为T2时,当容器为1L恒容密闭容器时,容器中NH3的平衡转化率与反应开始时两种反应物的投料之比(用M表示)的关系。
①若X表示NH3的百分含量,则T2
②X还可以表示
a.混合气体的平均摩尔质量 b.NO的产率 c.△H值
③M=
(3)有科学家电解原理获得高产率的合成氨,则阴极上的电极反应式为(已知电解质能传递H+)
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【推荐1】甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,可用等作为催化剂,采用如下反应来合成甲醇:
(1)下表是有关化学键的键能数据,计算表中的a=__________ 。
(2)将的混合气体,匀速通过装有催化剂的反应器反应(如图甲),反应器温度变化与从反应器排出气体中的体积分数φ关系如图乙,φ(CH3OH)变化的原因是__________ 。
(3)某学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在的恒容密闭容器内充入和,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如表:
从反应开始到时,的平均反应速率为______ ,该温度下的平衡常数为______ 。
(4)另将和加入密闭容器中,在一定条件下发生上述反应。平衡时的体积分数(%)与温度和压强的关系如图所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)。
由大到小的关系是__________ ,判断理由是__________ 。
(1)下表是有关化学键的键能数据,计算表中的a=
化学键 | |||||
键能 | 436 | 462.8 | a | 1075 | 351 |
(2)将的混合气体,匀速通过装有催化剂的反应器反应(如图甲),反应器温度变化与从反应器排出气体中的体积分数φ关系如图乙,φ(CH3OH)变化的原因是
(3)某学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在的恒容密闭容器内充入和,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如表:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
压强/MPa | 12.6 | 10.8 | 9.5 | 8.7 | 8.4 | 8.4 |
从反应开始到时,的平均反应速率为
(4)另将和加入密闭容器中,在一定条件下发生上述反应。平衡时的体积分数(%)与温度和压强的关系如图所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)。
由大到小的关系是
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【推荐2】甲醇既可用于基本有机原料,又可作为燃料用于替代矿物燃料。
(1)以下是工业上合成甲醇的两个反应:
反应I: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1
反应II:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是____________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)。
由表中数据判断反应I为______________ 热反应(填“吸”或“放”)。
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分发生反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为_______ ,此时的温度为_______ (从表中选择)。
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) H1kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H2kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) H3 kJ/mol
则反应 CH3OH(l)+ O2(g)= CO(g)+ 2H2O(l) H=________ kJ/mol
(3)现以甲醇燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72‾)时,实验室利用如图装置模拟该法:
①N电极的电极反应式为____________ 。
②请完成电解池中Cr2O72-转化为Cr3+的离子反应方程式:
Cr2O72-+_______ Fe2+ +________ [___ ]═ ________ Cr3++_______ Fe3++_________ [___ ]
(1)以下是工业上合成甲醇的两个反应:
反应I: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1
反应II:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中数据判断反应I为
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分发生反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) H1kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H2kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) H3 kJ/mol
则反应 CH3OH(l)+ O2(g)= CO(g)+ 2H2O(l) H=
(3)现以甲醇燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72‾)时,实验室利用如图装置模拟该法:
①N电极的电极反应式为
②请完成电解池中Cr2O72-转化为Cr3+的离子反应方程式:
Cr2O72-+
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【推荐3】目前,对碳、氮及化合物的研究备受关注。已知:
I.2C(s)+2NO(g)N2(g)+2CO(g) =-414.8kJ/mol
II.2CO(g)+O2(g)⇌2CO2 (g)=-566kJ/mol
III.2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2 (g)=-759.8kJ/mol
回答下列问题:
(l) N2的电子式为___ 。
(2)表示碳的燃烧热的热化学方程式为____ 。
(3)某催化剂的M型、N型均可催化反应2CO(g)+O2 (g)=2CO2 (g)。向容积相同的恒容密闭容器中分别充入等量的CO和O2,在相同时间段内,不同温度下测得CO的转化率(a)如图所示。
①由图推断下列说法正确的是___ (填选项字母)。
A.a、b、c、d点均达到平衡状态B.该反应的平衡常数K(b)=K(c)
C.b点反应物的有效碰撞几率最大D.图中五个点对应状态下,a点反应速率最慢
②e点CO的转化率突然减小的可能原因为_______________________
③若b点容器中c(O2)=0.5 mol·L-l,则To℃时该反应的平衡常数K=________
(4) T1℃时,向刚性容器中充入2 mol NO和2 mol CO,发生反应Ⅲ。5 min时达到平衡状态,测得容器中n(N2) =0.8 mol、c(CO2)=0. 32 mol/L。
①0~5 min内,用NO表示的反应速率v(NO)=_________
②反应进行到2 min时,v正(CO)___ v逆(CO2)(填“>”“<”或“=”)。
③若升高温度,容器内气体压强____ (填“增大”“减小”或“不变”),原因为 ___ 。
I.2C(s)+2NO(g)N2(g)+2CO(g) =-414.8kJ/mol
II.2CO(g)+O2(g)⇌2CO2 (g)=-566kJ/mol
III.2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2 (g)=-759.8kJ/mol
回答下列问题:
(l) N2的电子式为
(2)表示碳的燃烧热的热化学方程式为
(3)某催化剂的M型、N型均可催化反应2CO(g)+O2 (g)=2CO2 (g)。向容积相同的恒容密闭容器中分别充入等量的CO和O2,在相同时间段内,不同温度下测得CO的转化率(a)如图所示。
①由图推断下列说法正确的是
A.a、b、c、d点均达到平衡状态B.该反应的平衡常数K(b)=K(c)
C.b点反应物的有效碰撞几率最大D.图中五个点对应状态下,a点反应速率最慢
②e点CO的转化率突然减小的可能原因为
③若b点容器中c(O2)=0.5 mol·L-l,则To℃时该反应的平衡常数K=
(4) T1℃时,向刚性容器中充入2 mol NO和2 mol CO,发生反应Ⅲ。5 min时达到平衡状态,测得容器中n(N2) =0.8 mol、c(CO2)=0. 32 mol/L。
①0~5 min内,用NO表示的反应速率v(NO)=
②反应进行到2 min时,v正(CO)
③若升高温度,容器内气体压强
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【推荐1】(1)世界水产养殖协会介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法,其装置如图所示。请写出阴极的电极反应式 _________________________ 。
(2)甲醇可利用水煤气合成:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0. 一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变温度或压强时,平衡后CH3OH的体积分数 φCH3OH)变化趋势如图所示。下列说法正确的是___________ 。
A.状态M,平衡时的CO转化率为10%
B.图中压强的大小关系是a<b<c<d
C.恒温恒压时,在原平衡体系中再充入适量甲醇,重新平衡后体系中甲醇的体积分数不变
D.当体系中 n(CO)/n(H2)的值不随时间变化时,体系达到平衡
(3)二氧化硫和碘水会发生如下二步反应:
一定条件下,1mol SO2分别加入到体积相同、浓度不同的碘水中,体系达到平衡后,H+、I3—、SO42—的物质的量随n(I2)/n(SO2)的变化曲线如图 (忽略反应前后的体积变化)。
①有人认为X点的I—浓度小于Y点,你认为该观点是否正确________ ,原因是_________________ 。
②当n(I2)/n(SO2)=4时,请在下图画出体系中n (I—)反应时间的变化曲线。________
③化学兴趣小组拟采用下述方法来测定I2+I—I3—的平衡常数(室温条件下进行,实验中溶液体积变化忽略不计):
已知:I—和I3—不溶于CCl4;:一定温度下,碘单质在四氯化碳和水混合液体中,碘单质的浓度比值 即是一个常数(用Kd表示,称为分配系数),室温条件下 Kd=85。实验测得上层溶液中c(I3—)=0.049mol/L,下层液体中c(I2)=0.085mol·L-1。结合上述数据,计算室温条件下I2+ I—I3—的平衡常数K=_______ (保留三位有效数字)。
(2)甲醇可利用水煤气合成:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0. 一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变温度或压强时,平衡后CH3OH的体积分数 φCH3OH)变化趋势如图所示。下列说法正确的是
A.状态M,平衡时的CO转化率为10%
B.图中压强的大小关系是a<b<c<d
C.恒温恒压时,在原平衡体系中再充入适量甲醇,重新平衡后体系中甲醇的体积分数不变
D.当体系中 n(CO)/n(H2)的值不随时间变化时,体系达到平衡
(3)二氧化硫和碘水会发生如下二步反应:
反应 | 活化能 | |
第一步 | SO2+I2+2H2O4H++SO42—+2I— | 9.2kJ·mol-1 |
第二步 | I2+ I—I3— | 23.5kJ·mol-1 |
一定条件下,1mol SO2分别加入到体积相同、浓度不同的碘水中,体系达到平衡后,H+、I3—、SO42—的物质的量随n(I2)/n(SO2)的变化曲线如图 (忽略反应前后的体积变化)。
①有人认为X点的I—浓度小于Y点,你认为该观点是否正确
②当n(I2)/n(SO2)=4时,请在下图画出体系中n (I—)反应时间的变化曲线。
③化学兴趣小组拟采用下述方法来测定I2+I—I3—的平衡常数(室温条件下进行,实验中溶液体积变化忽略不计):
已知:I—和I3—不溶于CCl4;:一定温度下,碘单质在四氯化碳和水混合液体中,碘单质的浓度比值 即是一个常数(用Kd表示,称为分配系数),室温条件下 Kd=85。实验测得上层溶液中c(I3—)=0.049mol/L,下层液体中c(I2)=0.085mol·L-1。结合上述数据,计算室温条件下I2+ I—I3—的平衡常数K=
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解题方法
【推荐2】开发新型高效的乙烷脱氢制乙烯过程对于石油化工至关重要。回答下列问题:
(1)不同Zn含量PtSn催化剂催化乙烷脱氢反应时,乙烷的转化效率随时间变化如下图所示。由图可知,催化活性最优的催化剂为____________ 。
(2)随着温度升高,乙烷脱氢反应容易造成催化剂表面积碳,影响催化剂的稳定性,脱氢时通常一起充入CO2,该工艺称为“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”,CO2发生的反应为: 、。则CO2的作用为____________ 、____________ 。
(3)实验室模拟“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”,℃时,将2.8mol与5.2mol CO2充入容积恒定为0.5L的恒温密闭容器中发生反应:,平衡时,。
①a=______ 。
②T℃时,该反应的平衡常数K=______ 。
③若不考虑副反应,对于该反应体系,下列说法正确的是______ (填标号)。
a.三种生成物平衡分压比值保持不变时,反应达到平衡状态
b.降低C2H6与CO2用料比,C2H6的平衡转化率升高
c.在容器中加入CaO,可与H2O反应,提高CH2=CH2产率
d.反应开始后的一段时间内,适当缩小容器体积可提高单位时间内C2H6的转化率
(4)中国科学院科研团队,利用固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell,SOEC),在SOEC阳极实现了高选择性乙烷电化学脱氢制乙烯。装置示意图如下。
①b为电源的______ 极。
②阳极电极反应为__________________ 。
(1)不同Zn含量PtSn催化剂催化乙烷脱氢反应时,乙烷的转化效率随时间变化如下图所示。由图可知,催化活性最优的催化剂为
(2)随着温度升高,乙烷脱氢反应容易造成催化剂表面积碳,影响催化剂的稳定性,脱氢时通常一起充入CO2,该工艺称为“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”,CO2发生的反应为: 、。则CO2的作用为
(3)实验室模拟“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”,℃时,将2.8mol与5.2mol CO2充入容积恒定为0.5L的恒温密闭容器中发生反应:,平衡时,。
①a=
②T℃时,该反应的平衡常数K=
③若不考虑副反应,对于该反应体系,下列说法正确的是
a.三种生成物平衡分压比值保持不变时,反应达到平衡状态
b.降低C2H6与CO2用料比,C2H6的平衡转化率升高
c.在容器中加入CaO,可与H2O反应,提高CH2=CH2产率
d.反应开始后的一段时间内,适当缩小容器体积可提高单位时间内C2H6的转化率
(4)中国科学院科研团队,利用固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell,SOEC),在SOEC阳极实现了高选择性乙烷电化学脱氢制乙烯。装置示意图如下。
①b为电源的
②阳极电极反应为
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解题方法
【推荐3】N2H4通常用作火箭的高能燃料,N2O4作氧化剂。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+a kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=﹣b kJ/mol
2NO2(g)⇌N2O4(g)△H=﹣c kJ/mol
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式________ .
(2)N2、H2合成氨气为放热反应,800K时向下列起始体积相同的密闭容器中充入2molN2、3molH2,甲容器在反应过程中保持压强不变,乙容器保持体积不变,丙是绝热容器,三容器各自建立化学平衡。
①达到平衡时,平衡常数K甲________ K乙________ K丙(填“>”、“<”或“=”).
②达到平衡时N2的浓度c(N2)甲________ c(N2)乙,c(N2)乙________ c(N2)丙(填“>”、“<”或“=”)。
③对甲、乙、丙三容器的描述,以下说法正确的是________ 。
A.乙容器气体密度不再变化时,说明此反应已达到平衡状态
B.在甲中充入稀有气体He,化学反应速率加快
C.向甲容器中充入氨气,正向速率减小,逆向速率增大
D.丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态。
(1)已知:N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+a kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=﹣b kJ/mol
2NO2(g)⇌N2O4(g)△H=﹣c kJ/mol
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式
(2)N2、H2合成氨气为放热反应,800K时向下列起始体积相同的密闭容器中充入2molN2、3molH2,甲容器在反应过程中保持压强不变,乙容器保持体积不变,丙是绝热容器,三容器各自建立化学平衡。
①达到平衡时,平衡常数K甲
②达到平衡时N2的浓度c(N2)甲
③对甲、乙、丙三容器的描述,以下说法正确的是
A.乙容器气体密度不再变化时,说明此反应已达到平衡状态
B.在甲中充入稀有气体He,化学反应速率加快
C.向甲容器中充入氨气,正向速率减小,逆向速率增大
D.丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态。
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】以银锰精矿(主要含、MnS、)和氧化锰矿(主要含)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下:已知:I.酸性条件下,的氧化性强于;II.。
(1)“浸锰”过程中,溶液可浸出矿石中锰元素,同时去除,有利于后续银的浸出,使矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中。
①晶胞如图所示,距离S最近的Fe2+的个数为___________ 。②锰元素浸出时,发生反应:,其平衡常数K与、、的代数关系式为___________ 。
③去除时,与转化为铁盐和硫酸盐,则发生反应的离子方程式为___________ 。
(2)“浸银”过程中,使用过量、HCl和混合液作为浸出剂,将中的银以形式浸出,反应为2Fe3+ + Ag2S + 4Cl-2Fe2+ + 2[AgCl2]-+ S。结合平衡移动原理,分析浸出剂中和的作用为___________ 。
(3)“沉银”过程中,需要加入过量的铁粉。
①使用过量的铁粉的作用是___________ 。
②一定温度下,Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。amin后,Ag的沉淀率逐渐减小的原因是___________ 。
(1)“浸锰”过程中,溶液可浸出矿石中锰元素,同时去除,有利于后续银的浸出,使矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中。
①晶胞如图所示,距离S最近的Fe2+的个数为
③去除时,与转化为铁盐和硫酸盐,则发生反应的离子方程式为
(2)“浸银”过程中,使用过量、HCl和混合液作为浸出剂,将中的银以形式浸出,反应为2Fe3+ + Ag2S + 4Cl-2Fe2+ + 2[AgCl2]-+ S。结合平衡移动原理,分析浸出剂中和的作用为
(3)“沉银”过程中,需要加入过量的铁粉。
①使用过量的铁粉的作用是
②一定温度下,Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。amin后,Ag的沉淀率逐渐减小的原因是
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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2】研究发现,NOx和SO2是雾霾的主要成分。
Ⅰ.NOx主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。
已知:N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol−1,2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g) ΔH=-564 kJ·mol−1。
(1)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=________________ ,该反应在________ 下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0~15min)中NO的物质的量随时间变化如上图所示。
①已知:平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T℃时达到平衡,此时体系的总压强为p=20MPa,则T ℃时该反应的压力平衡常数Kp=________________ ;平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NO和CO2各0.3 mol,平衡将________ (填“向左”“向右”或“不”)移动。
②15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是___ (填字母)。
A. 增大CO浓度 B. 升温 C. 减小容器体积 D. 加入催化剂
Ⅱ.SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
已知:亚硫酸:Ka1=2.0×10−2 Ka2=6.0×10−7。
(3)请通过计算证明,NaHSO3溶液显酸性的原因:____________________________________ 。
(4)如上方图示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为________________________________________ ;若通入的NO体积为4.48 L(标况下),则另外一个电极通入的SO2质量至少为________ g。
Ⅰ.NOx主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。
已知:N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol−1,2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g) ΔH=-564 kJ·mol−1。
(1)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=
(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0~15min)中NO的物质的量随时间变化如上图所示。
①已知:平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T℃时达到平衡,此时体系的总压强为p=20MPa,则T ℃时该反应的压力平衡常数Kp=
②15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是
A. 增大CO浓度 B. 升温 C. 减小容器体积 D. 加入催化剂
Ⅱ.SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
已知:亚硫酸:Ka1=2.0×10−2 Ka2=6.0×10−7。
(3)请通过计算证明,NaHSO3溶液显酸性的原因:
(4)如上方图示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为
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【推荐3】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)CO还原NO的反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)∆H=-746kJ·mol-1。
写出两条有利于提高NO平衡转化率的措施______________ 、______________ 。
(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)
∆H。恒容恒温条件下,向体积相同的甲、乙、丙三个容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中NO的物质的量[n(NO)]随反应时间(t)的变化情况如表所示:
①∆H______________ 0(填“>”或“<”);
②乙容器在160min时,v正_________ v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)某温度下,向体积为2L的恒容真空容器中通入2.00molNO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)∆H=-57.0kJ·mol-1,已知:v正(NO2)=k1·c2(NO2),v逆(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、k2为速率常数。测得NO2的体积分数[x(NO2)]与反应时间(t)的关系如表:
①的数值为______________ ;
②已知速率常数k随温度升高而增大,则升高温度后k1增大的倍数___________ k2增大的倍数(填“>”、“<”或“=”)。
(4)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:
①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:______________ ;
②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:______________ 。
(1)CO还原NO的反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)∆H=-746kJ·mol-1。
写出两条有利于提高NO平衡转化率的措施
(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)
∆H。恒容恒温条件下,向体积相同的甲、乙、丙三个容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中NO的物质的量[n(NO)]随反应时间(t)的变化情况如表所示:
t/min n(NO)/mol 容器 | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
甲/400℃ | 2.00 | 1.5 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
乙/400℃ | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
丙/T℃ | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
①∆H
②乙容器在160min时,v正
(3)某温度下,向体积为2L的恒容真空容器中通入2.00molNO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)∆H=-57.0kJ·mol-1,已知:v正(NO2)=k1·c2(NO2),v逆(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、k2为速率常数。测得NO2的体积分数[x(NO2)]与反应时间(t)的关系如表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
x(NO2) | 1.0 | 0.75 | 0.52 | 0.50 | 0.50 |
①的数值为
②已知速率常数k随温度升高而增大,则升高温度后k1增大的倍数
(4)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:
①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:
②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:
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