尿素[CO(NH2)2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)十九世纪初,用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2,实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是___________ 。
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步(反应过程中能量变化如图1所示):
已知:Ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4
Ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素
①为防止反应Ⅰ中NH2COONH4分解为CO2和NH3,应采取的措施___________ 。
A.升温 B.降温 C.增大压强 D.减少压强
②密闭体系中除发生Ⅰ和Ⅱ外,尿素会发生水解、尿素缩合生成缩二脲[(NH2CO)2NH]和尿素转化为氰酸铵等副反应。尿素生产中实际投入NH3和CO2物质的量之比为4:1,其实际投料比值远大于理论值的原因是___________ 。
(3)尿素[CO(NH)2]溶液可吸收含SO2、NO烟气中SO2,其反应为:SO2+CO(NH2)2+2H2O=(NH4)2SO3+CO2,若吸收烟气时同时通入少量C1O2,可同时实现脱硫、脱硝。脱硝的反应分为两步。第一步:5NO+2ClO2+H2O=5NO2+2HCl;第二步:6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O。将含SO2、NO烟气以一定的流速通过10%的CO(NH2)2溶液,其他条件相同,不通ClO2和通少量ClO2时SO2的去除率如图2所示。
①通少量ClO2时SO2的去除率较低的原因是___________ 。
②处理后的废水含有尿素,可用过硫酸钠结合紫外线(UV)辐照去除废水中尿素,其过程机理如图3所示,尿素和过硫酸钠溶液发生的离子反应方程式为___________ 。
(4)电催化NO合成技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工行业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下NH3的单位时间产量如图4所示,
已知:a.双极膜中H2O电离出的H+和OH−在电场作用下可以向两极迁移;
b.法拉第效率=×100%
①写出正极的电极反应式___________ 。
②0.7V电压下连续放电10小时,外电路通过1.8×10-4mole-,则法拉第效率为___________ 。(保留两位小数)
(1)十九世纪初,用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得CO(NH2)2,实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步(反应过程中能量变化如图1所示):
已知:Ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4
Ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素
①为防止反应Ⅰ中NH2COONH4分解为CO2和NH3,应采取的措施
A.升温 B.降温 C.增大压强 D.减少压强
②密闭体系中除发生Ⅰ和Ⅱ外,尿素会发生水解、尿素缩合生成缩二脲[(NH2CO)2NH]和尿素转化为氰酸铵等副反应。尿素生产中实际投入NH3和CO2物质的量之比为4:1,其实际投料比值远大于理论值的原因是
(3)尿素[CO(NH)2]溶液可吸收含SO2、NO烟气中SO2,其反应为:SO2+CO(NH2)2+2H2O=(NH4)2SO3+CO2,若吸收烟气时同时通入少量C1O2,可同时实现脱硫、脱硝。脱硝的反应分为两步。第一步:5NO+2ClO2+H2O=5NO2+2HCl;第二步:6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O。将含SO2、NO烟气以一定的流速通过10%的CO(NH2)2溶液,其他条件相同,不通ClO2和通少量ClO2时SO2的去除率如图2所示。
①通少量ClO2时SO2的去除率较低的原因是
②处理后的废水含有尿素,可用过硫酸钠结合紫外线(UV)辐照去除废水中尿素,其过程机理如图3所示,尿素和过硫酸钠溶液发生的离子反应方程式为
(4)电催化NO合成技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工行业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下NH3的单位时间产量如图4所示,
已知:a.双极膜中H2O电离出的H+和OH−在电场作用下可以向两极迁移;
b.法拉第效率=×100%
①写出正极的电极反应式
②0.7V电压下连续放电10小时,外电路通过1.8×10-4mole-,则法拉第效率为
更新时间:2024-03-05 17:51:12
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解答题-工业流程题
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(0.4)
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【推荐1】工业以软锰矿(主要成分是,含有、等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰()。其工业流程如下:
(1)浸锰过程中与反应的离子方程式为,该反应是经历以下两步反应实现的i.,ii.∙∙∙∙∙∙。请写出ii的离子方程式:___________ 。
(2)氧化过程中被氧化的物质主要有(写化学式):___________ 。
(3)“浸锰”反应中往往有副产物生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示:
为减少的生成,“浸锰”的适宜温度是___________ 。
(4)加入溶液后,生成沉淀,同时还有气体生成,写出反应的离子方程式:___________ 。
(5)滴定法测产品纯度
Ⅰ.取固体产品1.160g于烧杯中,加入过量稀充分振荡,再加入NaOH溶液至碱性,发生反应:;
Ⅱ.加入过量KI溶液和适量稀,Ⅰ中生成的沉淀溶解,溶液变黄;该反应的离子方程式为:___________ 。
Ⅲ.取上述混合液的于锥形瓶中,加入淀粉溶液作指示剂,溶液进行滴定,发生反应:,滴定终点时消耗溶液20.00mL。
①判断滴定终点的现象是___________ 。
②假设杂质不参与反应,则产品纯度为___________ 。(保留四位有效数字)
(1)浸锰过程中与反应的离子方程式为,该反应是经历以下两步反应实现的i.,ii.∙∙∙∙∙∙。请写出ii的离子方程式:
(2)氧化过程中被氧化的物质主要有(写化学式):
(3)“浸锰”反应中往往有副产物生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示:
为减少的生成,“浸锰”的适宜温度是
(4)加入溶液后,生成沉淀,同时还有气体生成,写出反应的离子方程式:
(5)滴定法测产品纯度
Ⅰ.取固体产品1.160g于烧杯中,加入过量稀充分振荡,再加入NaOH溶液至碱性,发生反应:;
Ⅱ.加入过量KI溶液和适量稀,Ⅰ中生成的沉淀溶解,溶液变黄;该反应的离子方程式为:
Ⅲ.取上述混合液的于锥形瓶中,加入淀粉溶液作指示剂,溶液进行滴定,发生反应:,滴定终点时消耗溶液20.00mL。
①判断滴定终点的现象是
②假设杂质不参与反应,则产品纯度为
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解答题-实验探究题
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(0.4)
【推荐2】在0.7520gCu2S、CuS与惰性杂质的混合样品中加入100.0mL0.1209mol·L-1KMnO4的酸性溶液,加热,硫全部转化为,滤去不溶杂质。收集滤液至250mL容量瓶中,定容。取25.00mL溶液,用0.1000mol·L-1FeSO4溶液滴定,消耗15.10mL。在滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀,然后加入适量NH4HF2溶液(掩蔽Fe3+和Mn2+),至沉淀溶解后,加入约1gKI固体,轻摇使之溶解并反应。用0.05000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定,消耗14.56mL。
(1)写出硫化物溶于酸性高锰酸钾溶液的方程式_______ 。
(2)计算混合样品中Cu2S和CuS的含量_______ 。
(1)写出硫化物溶于酸性高锰酸钾溶液的方程式
(2)计算混合样品中Cu2S和CuS的含量
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
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【推荐3】我国科学家研制的第二代“彩虹鱼”万米级深海着陆器所用的金属材料主要是钛合金。以钛铁矿(成分:FeTiO3及少量Fe2O3、FeO等杂质)为主要原料制钛的流程如下:
已知:①钛在常温下不与强酸、强碱反应:
②Ti4+易水解生成TiO2+,TiO2+进一步水解可得H2TiO3。
(1)“废气”中含有少量空气污染物,其分子式为___________ 。
(2)“150-200°C溶煮”时生成Fe2(SO4)3和TiOSO4且有气体产生,写出生成TiOSO4反应的化学方程式___________ 。
(3)沉淀池中加入Fe时,开始无气泡,溶液由棕黄色变浅绿色,片刻后有无色无味气体产生。写出Fe参与的离子反应方程式___________ 。
(4)“加热煮沸”操作的主要目的是___________ 。
(5)简述“精炼”阶段,从Ti、Mg混合物获得Ti的实验方案是___________ 。
已知:①钛在常温下不与强酸、强碱反应:
②Ti4+易水解生成TiO2+,TiO2+进一步水解可得H2TiO3。
(1)“废气”中含有少量空气污染物,其分子式为
(2)“150-200°C溶煮”时生成Fe2(SO4)3和TiOSO4且有气体产生,写出生成TiOSO4反应的化学方程式
(3)沉淀池中加入Fe时,开始无气泡,溶液由棕黄色变浅绿色,片刻后有无色无味气体产生。写出Fe参与的离子反应方程式
(4)“加热煮沸”操作的主要目的是
(5)简述“精炼”阶段,从Ti、Mg混合物获得Ti的实验方案是
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)将氯化氢转化为氯气的反应为。下图为刚性容器中,进料浓度比分别等于1∶1、4∶1、7∶1时平衡转化率随温度变化的关系,进料浓度比等于1∶1的曲线是_______
(2)硫酸生产中,涉及反应,不同压强下反应体系中平衡时的百分含量和温度(T)的关系如图所示。
①_______ (填“>”或“<”);C、D两点的平衡常数:_______ (填“>”“<”或“=”)。
②A、B、C、D四点反应速率由大到小的顺序为_______ (用A、B、C、D表示)
③下列能使平衡向正反应方向移动,且能提高SO2的平衡转化率的措施是_______ (填标号)。
A.升高温度 b.仅增大O2的浓度 c.仅增大SO2的浓度
(3)在三个容积相等的恒容密闭容器中按如表数据设定反应条件及投入反应物,发生反应。
①c1、c2、c3由大到小的顺序为_______ 。
②_______ (填“>”“<”或“=”,下同);_______ 1。
(1)将氯化氢转化为氯气的反应为。下图为刚性容器中,进料浓度比分别等于1∶1、4∶1、7∶1时平衡转化率随温度变化的关系,进料浓度比等于1∶1的曲线是
(2)硫酸生产中,涉及反应,不同压强下反应体系中平衡时的百分含量和温度(T)的关系如图所示。
①
②A、B、C、D四点反应速率由大到小的顺序为
③下列能使平衡向正反应方向移动,且能提高SO2的平衡转化率的措施是
A.升高温度 b.仅增大O2的浓度 c.仅增大SO2的浓度
(3)在三个容积相等的恒容密闭容器中按如表数据设定反应条件及投入反应物,发生反应。
容器1 | 容器2 | 容器3 | |
反应温度(T)K | 700 | 700 | 800 |
反应物投入量 | |||
平衡时 | C1 | C2 | C3 |
平衡时体系总压强(p)/Pa | P1 | P2 | P3 |
物质的平衡转化率(α) |
②
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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【推荐2】碳及其化合物广泛应用在工业生产中。回答下列问题:
I.真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:
Al2O3(s)+3C(s)=Al2OC(s)+2CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
2Al2OC(s)+3C(s)=Al4C3(s)+2CO(g) ΔH=b kJ·mol-1
2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) ΔH3
(1)ΔH3=___________ kJ·mol-1(用a、b表示)。
(2)Al4C3遇水剧烈反应,生成最简单的烃,该反应的化学方程式为_______ 。
II.
(3)用还原法也可以处理氮氧化合物,发生的反应为:2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,在一恒压绝热的密闭容器中,不能表示上述反应达到平衡状态的是___ (填字母代号)。
A.单位时间内断裂1mol N≡N键的同时生成4mol C=O键
B.c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=2∶1∶2
C.混合气体的密度保持不变
D.容器内的总压强保持不变
E.容器内温度保持不变
F.混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)为探究温度及不同催化剂对反应2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)的影响,分别在不同温度、不同催化剂(甲、乙)下,保持其他初始条件不变,重复实验,在相同时间内测得NO的转化率与温度的关系如图所示,结合图象,最合适的反应条件为___________ 。
Ⅲ.
(5)工业上合成甲醇时常以Cu2O作催化剂。合成原理:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H<0,研究表明,反应体系中少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,请结合平衡移动原理分析其原因是_______ (写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明)
(6)向一恒容密闭容器中充入3mol CO和4mol H2,开始测得气体的总压为7MPa,在一定温度下合成甲醇,10min后达到平衡,测得H2的转化率为50%,该反应的平衡常数KP=______ MPa-2(保留三位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(7)CO2与H2合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示。
容易得到的副产物有CO和CH2O,其中相对较多的副产物为___________ 。
I.真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:
Al2O3(s)+3C(s)=Al2OC(s)+2CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
2Al2OC(s)+3C(s)=Al4C3(s)+2CO(g) ΔH=b kJ·mol-1
2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) ΔH3
(1)ΔH3=
(2)Al4C3遇水剧烈反应,生成最简单的烃,该反应的化学方程式为
II.
(3)用还原法也可以处理氮氧化合物,发生的反应为:2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,在一恒压绝热的密闭容器中,不能表示上述反应达到平衡状态的是
A.单位时间内断裂1mol N≡N键的同时生成4mol C=O键
B.c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=2∶1∶2
C.混合气体的密度保持不变
D.容器内的总压强保持不变
E.容器内温度保持不变
F.混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)为探究温度及不同催化剂对反应2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)的影响,分别在不同温度、不同催化剂(甲、乙)下,保持其他初始条件不变,重复实验,在相同时间内测得NO的转化率与温度的关系如图所示,结合图象,最合适的反应条件为
Ⅲ.
(5)工业上合成甲醇时常以Cu2O作催化剂。合成原理:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H<0,研究表明,反应体系中少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,请结合平衡移动原理分析其原因是
(6)向一恒容密闭容器中充入3mol CO和4mol H2,开始测得气体的总压为7MPa,在一定温度下合成甲醇,10min后达到平衡,测得H2的转化率为50%,该反应的平衡常数KP=
(7)CO2与H2合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示。
容易得到的副产物有CO和CH2O,其中相对较多的副产物为
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解答题-实验探究题
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(0.4)
【推荐3】干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体,化学方程式为:,在四氯化碳中通入二氧化碳和氨制备氨基甲酸铵的实验装置(夹持、加热装置已略去)如下图所示,回答下列问题:
(1)装置1用来制备二氧化碳气体:将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上,长颈漏斗中所加试剂为____________ ,装置2中所加试剂为_______________ .
(2)装置6中试剂为固体和,发生反应的化学方程式为_______________________ .
(3)装置4中气球的作用是_____________ .的作用可能是_______________________________ .
(4)反应时,三颈烧瓶需用冷水浴冷却,其目的是_______________________________ .
(5)利用氧化尿素制备水合肼的实验流程如图所示:
已知:①氯气与烧碱溶液的反应是放热反应,与热碱液反应生成;
②有强还原性,能与剧烈反应生成.
下列说法错误的是_________(填字母).
(1)装置1用来制备二氧化碳气体:将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上,长颈漏斗中所加试剂为
(2)装置6中试剂为固体和,发生反应的化学方程式为
(3)装置4中气球的作用是
(4)反应时,三颈烧瓶需用冷水浴冷却,其目的是
(5)利用氧化尿素制备水合肼的实验流程如图所示:
已知:①氯气与烧碱溶液的反应是放热反应,与热碱液反应生成;
②有强还原性,能与剧烈反应生成.
下列说法错误的是_________(填字母).
A.步骤Ⅰ中为加快反应速率,可采用热水浴 |
B.步骤Ⅰ制备溶液时,若测得产物中与的物质的量之比为,则参与反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 |
C.步骤Ⅱ中可将尿素水溶液逐滴滴入碱性溶液中 |
D.生成水合肼的离子方程式为 |
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【推荐1】回答下列有关氨的问题。
Ⅰ.研究表明液氨是一种良好的储氢物质,氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程如下图,判断下列说法正确与否(正确打“√”,错误打“×”)。
(1)反应温度越高,合成氨速率越快___
(2)②→③表示吸热反应___
(3)③→④表示新键的生成,过程中会放出热量___
(4)固体催化剂作用减小了反应的活化能和反应热,加快了反应速率___
Ⅱ.氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH,N≡N键、H-H键和N-H键的键能分别记作a、b和c(单位:kJ/mol),则上述反应的ΔH=_______ kJ/mol。
Ⅲ.如图隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器均发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。向M、N中,各通入2mol N2和6mol H2,初始M、N容积相同,并保持温度不变。则达平衡时H2的转化率α(H2)为M_______ N(填“>”“<”或“=”)。
IV.N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度变化如图所示。
(1)图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为108 kPa,计算该温度下反应的平衡常数Kp=_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)由图推测N2O4(g)2NO2(g)是吸热反应还是放热反应,说明理由:_______ 。若要提高N2O4转化率,除改变反应温度外,其他措施有_______ (任写一条)。
Ⅰ.研究表明液氨是一种良好的储氢物质,氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程如下图,判断下列说法正确与否(正确打“√”,错误打“×”)。
(1)反应温度越高,合成氨速率越快
(2)②→③表示吸热反应
(3)③→④表示新键的生成,过程中会放出热量
(4)固体催化剂作用减小了反应的活化能和反应热,加快了反应速率
Ⅱ.氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH,N≡N键、H-H键和N-H键的键能分别记作a、b和c(单位:kJ/mol),则上述反应的ΔH=
Ⅲ.如图隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器均发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。向M、N中,各通入2mol N2和6mol H2,初始M、N容积相同,并保持温度不变。则达平衡时H2的转化率α(H2)为M
IV.N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度变化如图所示。
(1)图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为108 kPa,计算该温度下反应的平衡常数Kp=
(2)由图推测N2O4(g)2NO2(g)是吸热反应还是放热反应,说明理由:
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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【推荐2】通过不同方式转化为高附加值化学品有利于实现“双碳目标”,其中加氢转化为二甲醚()是常见的一种方式,其反应过程如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为___________ 。
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①四条曲线对应压强、、和由大到小的顺序为___________ ,判断依据是___________ 。
②压强为时,平衡转化率随温度升高先减小后增大,原因是___________ 。
(3)上图中,当反应温度高于350℃时几条曲线重合,说明此时的转化率不受压强影响,原因是___________ 。
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为___________ (填“a”或“b”)。恒温恒压条件下,向体系中通入和,达到平衡时转化率为50%,为0.07mol,该条件下生成的CO可以忽略不计,则的物质的量为___________ mol,加氢制的反应用摩尔分数表示的平衡常数___________ (列出计算式)。(已知反应的,物质i的摩尔分数。)
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①四条曲线对应压强、、和由大到小的顺序为
②压强为时,平衡转化率随温度升高先减小后增大,原因是
(3)上图中,当反应温度高于350℃时几条曲线重合,说明此时的转化率不受压强影响,原因是
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为
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(0.4)
【推荐3】燃煤废气中的转化为二甲醚的反应原理为 。一定条件下,向两个体积分别为2L和1.5L的恒容密闭容器甲和乙中分别都充入a和3a的混合气体,发生上述反应。
请回答下列问题:
(1)容器甲中,在不同催化剂作用下,相同时间内的转化率随温度的变化如图所示,则K下催化剂Ⅰ的活化能___________ 催化剂Ⅱ的活化能(填“>”或“<”),K后升高温度,的转化率降低的原因可能是______________________ (填一条)。
(2)N点:___________ (填“>”“<”或“=”),若K对应的P点处于化学平衡状态,则K对应的平衡常数___________ (用含a的计算式表示),若同等外界条件下容器甲和容器乙都达到化学平衡状态,容器___________ 中的转化率更大(填“甲”或“乙”)。
(3)在制二甲醚的过程中发现,容器中除了生成外,还含有、等,产生的反应Ⅰ的热化学方程式为 ,产生的反应Ⅱ的热化学方程式为 ,能发生反应Ⅲ: ,若一定条件下,向2L恒容密闭容器丙中充入2和6的混合气体,的平衡转化率及、、的平衡体积分数随温度的变化如图所示。
图中X曲线表示___________ (填名称)平衡体积分数随温度的变化,经测量某温度下平衡时、、的物质的量分别为0.1、0.1、0.2,的平衡转化率为___________ ,该温度下反应Ⅱ的平衡常数___________ (列出计算式即可)。
请回答下列问题:
(1)容器甲中,在不同催化剂作用下,相同时间内的转化率随温度的变化如图所示,则K下催化剂Ⅰ的活化能
(2)N点:
(3)在制二甲醚的过程中发现,容器中除了生成外,还含有、等,产生的反应Ⅰ的热化学方程式为 ,产生的反应Ⅱ的热化学方程式为 ,能发生反应Ⅲ: ,若一定条件下,向2L恒容密闭容器丙中充入2和6的混合气体,的平衡转化率及、、的平衡体积分数随温度的变化如图所示。
图中X曲线表示
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【推荐1】黄铁矿[主要成分为二硫化亚铁(FeS2)]、焦炭和适量空气混合加热发生如下反应:
i.3FeS2+2C+3O2=3S2+Fe3O4+2CO
(1)反应i生成1molS2时,转移电子的物质的量为___________ mol。
(2)反应i所得气体经冷凝回收S2后,尾气中还含有CO和SO2。将尾气通过催化剂进行处理,发生反应ii,同时发生副反应iii。
ii.2SO2(g)+4CO(g)S2(g)+4CO2(g) ΔH<0
iii.SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g) ΔH<0
理论分析及实验结果表明,600~1000K范围内,SO2平衡转化率接近100%。其他条件相同,不同温度下,S2、COS平衡产率和10min时S2实际产率如图。①从资源和能源利用的角度说明用反应ii处理尾气的好处:___________ 。
②随温度升高,S2平衡产率上升,推测其原因是___________ 。
③900K,在10min后继续反应足够长时间,推测S2实际产率的变化趋势可能为___________ 。
(3)处理后的尾气仍含少量SO2,经Na2CO3溶液洗脱处理后,所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3.利用生物电池技术,可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。①该装置中,正极的电极反应式为___________ 。
②一段时间后,若洗脱液中的物质的量减小了1mol,则理论上减小了___________ mol。
(4)常温向溶液中加入适量的NaOH,溶液中、、的分布系数随pOH的变化如图。下列说法正确的是___________ 。
A.
B.时,溶液显酸性
C.N点对应的溶液,对水的电离起到抑制作用
i.3FeS2+2C+3O2=3S2+Fe3O4+2CO
(1)反应i生成1molS2时,转移电子的物质的量为
(2)反应i所得气体经冷凝回收S2后,尾气中还含有CO和SO2。将尾气通过催化剂进行处理,发生反应ii,同时发生副反应iii。
ii.2SO2(g)+4CO(g)S2(g)+4CO2(g) ΔH<0
iii.SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g) ΔH<0
理论分析及实验结果表明,600~1000K范围内,SO2平衡转化率接近100%。其他条件相同,不同温度下,S2、COS平衡产率和10min时S2实际产率如图。①从资源和能源利用的角度说明用反应ii处理尾气的好处:
②随温度升高,S2平衡产率上升,推测其原因是
③900K,在10min后继续反应足够长时间,推测S2实际产率的变化趋势可能为
(3)处理后的尾气仍含少量SO2,经Na2CO3溶液洗脱处理后,所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3.利用生物电池技术,可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。①该装置中,正极的电极反应式为
②一段时间后,若洗脱液中的物质的量减小了1mol,则理论上减小了
(4)常温向溶液中加入适量的NaOH,溶液中、、的分布系数随pOH的变化如图。下列说法正确的是
A.
B.时,溶液显酸性
C.N点对应的溶液,对水的电离起到抑制作用
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【推荐2】能源问题是人类社会面临的重大课题,天然气储量丰富,日益成为重要的清洁能源之一,甲烷合成高附加值化合物更是研究前沿。
(1)科学家研究了Fe/MIL-53催化剂用于甲烷氧化制备甲醇的反应机理,并计算得到催化过程的最低能量反应路径图如下(其中吸附到催化剂表面的物种用*表示):
该历程中最大能垒(活化能)E正=___________ kJ·mol-1,写出该步骤的化学方程式___________ 。
(2)二甲醚与合成气(CO、H2)制乙醇是目前合成乙醇的一种新途径,
总反应为:CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g)分步反应历程为:
反应I:二甲醚(DME)羰基化反应:___________。
反应II:乙酸甲酯(MA)加氢反应:CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g)。
标准摩尔生成焓是指由稳态单质生成1mol该化合物的焓变,几种物质的标准生成焓如下
①CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g)△H=___________ kJ·mol-1
②补充反应IDME羰基化反应的方程式:___________ 。
③在一定条件下只发生反应II,MA的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示:则该反应△H___________ 0(填“<”或“>”),p1、p2、p3由小到大的顺序为___________ 。
④在600K,p3kPa下向一恒压密闭反应器中通入1.0molMA和2.0molH2(g)只进行反应II,且初始反应器体积为3L,反应一段时间后达到平衡,则KC=___________ mol/L(列出计算式)。
(3)甲烷湿重整制氢原理为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H,工业上利用电化学原理借助透氢膜提高其转化率,其原理如图所示:
①写出B侧电极反应式:___________ 。
②在钯膜反应器中进行了甲烷湿重整实验,发现膜反应器中甲烷转化率明显高于传统反应器,试从平衡的角度分析利用电化学原理借助透氢膜提高其转化率的原因___________ 。
(1)科学家研究了Fe/MIL-53催化剂用于甲烷氧化制备甲醇的反应机理,并计算得到催化过程的最低能量反应路径图如下(其中吸附到催化剂表面的物种用*表示):
该历程中最大能垒(活化能)E正=
(2)二甲醚与合成气(CO、H2)制乙醇是目前合成乙醇的一种新途径,
总反应为:CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g)分步反应历程为:
反应I:二甲醚(DME)羰基化反应:___________。
反应II:乙酸甲酯(MA)加氢反应:CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3OH(g)+C2H5OH(g)。
标准摩尔生成焓是指由稳态单质生成1mol该化合物的焓变,几种物质的标准生成焓如下
物质 | H2 | CO | CH3COCH3 | CH3OH | C2H5OH | CH3COOCH3 |
焓变/kJ/mol | 0 | -110.53 | -183.63 | -201.50 | -234.43 | -411.53 |
②补充反应IDME羰基化反应的方程式:
③在一定条件下只发生反应II,MA的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示:则该反应△H
④在600K,p3kPa下向一恒压密闭反应器中通入1.0molMA和2.0molH2(g)只进行反应II,且初始反应器体积为3L,反应一段时间后达到平衡,则KC=
(3)甲烷湿重整制氢原理为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H,工业上利用电化学原理借助透氢膜提高其转化率,其原理如图所示:
①写出B侧电极反应式:
②在钯膜反应器中进行了甲烷湿重整实验,发现膜反应器中甲烷转化率明显高于传统反应器,试从平衡的角度分析利用电化学原理借助透氢膜提高其转化率的原因
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐3】我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值,2060年前达到“碳中和”。因此,二氧化碳的综合利用尤为重要。
(1)通过使用不同新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚()也有广泛的应用。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①结合计算分析反应的自发性:___________ 。
②恒压、投料比的情况下,不同温度下的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的占消耗总量的百分比)如下图所示:
当温度超过,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________ 。
③工业实际设计温度一般在范围内变化,不能过高的原因是___________ 。
(2)研究表明,在电解质水溶液中,气体可被电化学还原。
①在碱性介质中电还原为正丙醇()的电极反应方程式为___________ 。
②在电解质水溶液中,三种不同催化剂(、、)上电还原为的反应进程中(被还原为的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,电还原为从易到难的顺序为___________ (用、、字母排序)。
(3)参与的乙苯脱氢机理如图所示(、表示乙苯分子中或原子的位置;、为催化剂的活性位点,其中位点带部分正电荷,、位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为___________ 。
(1)通过使用不同新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚()也有广泛的应用。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①结合计算分析反应的自发性:
②恒压、投料比的情况下,不同温度下的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的占消耗总量的百分比)如下图所示:
当温度超过,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
③工业实际设计温度一般在范围内变化,不能过高的原因是
(2)研究表明,在电解质水溶液中,气体可被电化学还原。
①在碱性介质中电还原为正丙醇()的电极反应方程式为
②在电解质水溶液中,三种不同催化剂(、、)上电还原为的反应进程中(被还原为的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,电还原为从易到难的顺序为
(3)参与的乙苯脱氢机理如图所示(、表示乙苯分子中或原子的位置;、为催化剂的活性位点,其中位点带部分正电荷,、位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为
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