雾霾主要成分为灰尘、SO2、NOx和有机碳氢化合物等粒子。烟气脱硝是治理雾霾的方法之一。
(1)以氨气为脱硝剂时,可将NOx还原为N2。
①N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) △H1=akJ/mol
②4NH3(g)+3O2(g)⇌2N2(g)+6H2O(g) △H2=bkJ/mol
③4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) △H3
△H3=_______ kJ/mol(用含a、b的代数式表示)。
(2)以臭氧为烟气脱硝剂时,脱硝过程涉及的反应之一为:2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g)。不同温度下,控制其它条件一定,在两个恒容容器中发生该反应,相关信息如下表及图所示:
①T1_______ T2(填“<"、“>”或“无法确定”),该反应的△H_______ 0(填“<”或“>”)。
②0~25min内乙容器中反应的平均速率:v(NO2)=_______ 。
③T1温度下,混合气体的起始总压为p,则达到平衡时,NO2的转化率为_______ ,平衡常数Kp=_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)乙烯也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2+负载量对NO去除率的影响,控制其它条件一定,实验结果如图所示。为达到最高的NO去除率,应选择的反应温度约为_______ ,催化剂中Cu2+负载量为_______ 。
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①N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) △H1=akJ/mol
②4NH3(g)+3O2(g)⇌2N2(g)+6H2O(g) △H2=bkJ/mol
③4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) △H3
△H3=
(2)以臭氧为烟气脱硝剂时,脱硝过程涉及的反应之一为:2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g)。不同温度下,控制其它条件一定,在两个恒容容器中发生该反应,相关信息如下表及图所示:
容器 | 甲 | 乙 |
温度/K | T1 | T2 |
容积/L | 2 | |
起始充入量 | 4molNO2和2molO3 |
②0~25min内乙容器中反应的平均速率:v(NO2)=
③T1温度下,混合气体的起始总压为p,则达到平衡时,NO2的转化率为
(3)乙烯也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2+负载量对NO去除率的影响,控制其它条件一定,实验结果如图所示。为达到最高的NO去除率,应选择的反应温度约为
更新时间:2024-03-03 17:58:20
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解答题-原理综合题
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【推荐1】Ⅰ.完成下列问题
(1)叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CCl+OH-→(CH3)3COH+Cl-的能量与反应进程如图所示。下列说法正确的是______
(2)下列有关热化学方程式的叙述正确的是_______
(3)已知反应:2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g),在298K、100kPa的条件下,其中ΔH=-113.0kJ·mol-1,ΔS=-145.3J·mol-1·K-1,该反应___________ (填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO,理由为___________ 。实际上,如果不采取一定措施,汽车尾气并不会自动消除,原因是___________ ;
Ⅱ.CH4和CO2在催化剂作用下可以转化为合成气(主要含H2、CO和少量H2O的混合气体)。
主反应为:I.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),ΔH1=+247kJ·mol-1
主要副反应有:Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),ΔH2=+41.2kJ·mol-1
Ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g),ΔH3=+74.8kJ·mol-1
Ⅳ.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g),ΔH4=-131kJ·mol-1
完成下列填空:
(4)写出CH4和水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式___________ 。
(5)对于反应Ⅰ,有利于提高CH4平衡转化率的措施是___________ 、___________ (任写两条)。
(6)反应Ⅰ温度控制在550~750℃之间,从反应速率角度分析,选择该温度范围的可能原因:___________ 。
(7)某温度下,反应Ⅰ的平衡常数K=0.16,该温度下,测得容器中CH4、CO2、CO和H2的浓度分别为0.5mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L,此时,反应Ⅰ是否处于平衡状态?若不是,预测反应的方向。___________ 。
(8)CH4和CO2各1mol充入密闭容器中,发生反应I。
①300℃,100kPa,反应达到平衡时CO2体积分数与温度的关系如图中曲线所示。则n(平衡时气体):n(初始气体)=___________ 。
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO2体积分数___________ 点对应的平衡常数最小,理由是:___________ ;___________ 点对应压强最大,理由是:___________ 。
(1)叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CCl+OH-→(CH3)3COH+Cl-的能量与反应进程如图所示。下列说法正确的是______
A.该反应为吸热反应 |
B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定 |
C.第一步反应一定比第二步反应快 |
D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率 |
(2)下列有关热化学方程式的叙述正确的是_______
A.已知C(石墨,s)C(金刚石,s)ΔH>0,则金刚石比石墨稳定 |
B.含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则该反应的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);ΔH=-57.4kJ·mol-1 |
C.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多 |
D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-akJ·mol-1,则将14gN2(g)和足量H2置于一密闭容器中,充分反应后放出0.5akJ的热量 |
(3)已知反应:2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g),在298K、100kPa的条件下,其中ΔH=-113.0kJ·mol-1,ΔS=-145.3J·mol-1·K-1,该反应
Ⅱ.CH4和CO2在催化剂作用下可以转化为合成气(主要含H2、CO和少量H2O的混合气体)。
主反应为:I.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),ΔH1=+247kJ·mol-1
主要副反应有:Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),ΔH2=+41.2kJ·mol-1
Ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g),ΔH3=+74.8kJ·mol-1
Ⅳ.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g),ΔH4=-131kJ·mol-1
完成下列填空:
(4)写出CH4和水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式
(5)对于反应Ⅰ,有利于提高CH4平衡转化率的措施是
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(7)某温度下,反应Ⅰ的平衡常数K=0.16,该温度下,测得容器中CH4、CO2、CO和H2的浓度分别为0.5mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L,此时,反应Ⅰ是否处于平衡状态?若不是,预测反应的方向。
(8)CH4和CO2各1mol充入密闭容器中,发生反应I。
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【推荐2】近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:
反应Ⅲ:
反应Ⅱ的化学方程式为___________ ,标准状况下每有的发生反应,释放的能量为___________ 。,则___________ (填“>”、“<”或“=”)
(2)利用下图所示装置可实现的吸收,同时获得了硫黄、消毒液。
①甲池中碳纳米管上的电极反应式是___________ 。
②乙池中的Y极可否改为与电极相连,其理由是什么?___________ 。
(1)反应Ⅰ:
反应Ⅲ:
反应Ⅱ的化学方程式为
(2)利用下图所示装置可实现的吸收,同时获得了硫黄、消毒液。
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②乙池中的Y极可否改为与电极相连,其理由是什么?
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【推荐3】“碳达峰-碳中和”是我国社会发展重大战略之一
Ⅰ.CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
反应A:
反应B:
(1)反应的 △H=___________ kJ/mol。
(2)恒压、750 ℃时,CH4和CO2按物质的量之比1:3投料,反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化为CO。假设各步均转化完全,下列说法正确的是___________ (填字母序号)。
a.过程ⅰ和过程ⅱ中均未发生氧化还原反应
b.过程ii中使用的催化剂为Fe和CaCO3
c.过程ii,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移
d.相比于反应A,该流程的总反应还原1 mol CO2需要吸收的能量更少
Ⅱ.工业上可用制备CH3OH:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H。(已知:在制备过程中存在副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41 kJ/mol),将反应气按进料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
(3)不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2所示。
①图1中,压强p1___________ p2(填“>”、“=”或“<”)。
②图2中,压强为p2,温度高于503 K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________ 。
(4)实际生产中,测得压强为p3时,相同时间 内不同温度下的CH3OH产率如图3所示。523 K时,CH3OH产率最大,可能的原因是___________ (填字母序号)。
a.此条件下主反应限度最大
b.此条件下主反应速率最快
c.523 K时催化剂的活性最强
Ⅰ.CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
反应A:
反应B:
(1)反应的 △H=
(2)恒压、750 ℃时,CH4和CO2按物质的量之比1:3投料,反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化为CO。假设各步均转化完全,下列说法正确的是
a.过程ⅰ和过程ⅱ中均未发生氧化还原反应
b.过程ii中使用的催化剂为Fe和CaCO3
c.过程ii,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移
d.相比于反应A,该流程的总反应还原1 mol CO2需要吸收的能量更少
Ⅱ.工业上可用制备CH3OH:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H。(已知:在制备过程中存在副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41 kJ/mol),将反应气按进料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
(3)不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2所示。
①图1中,压强p1
②图2中,压强为p2,温度高于503 K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是
(4)实际生产中,测得压强为p3时,
a.此条件下主反应限度最大
b.此条件下主反应速率最快
c.523 K时催化剂的活性最强
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【推荐1】“十四五”规划明确了“碳达峰、碳中和”工作的定位。某科研机构想利用和合成燃料。已知:
①
②
③
④
(1)与反应生成和的热化学方程式为___________ 。
(2)某温度下,向一恒容密闭容器中按照投料,在一定条件下发生反应:,测得和的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
①反应达到A点时,v正___________ (填“>”、“<”或“=”)v逆;0~3min内,___________ ,该温度下的平衡常数K=___________ 。
②关于该反应,下列说法错误的是___________ (填标号)。
a.使用催化剂可以提高反应物的转化率
b.在原容器中再充入,可以提高的转化率
c.反应达到平衡时,每断裂3molC—H键的同时生成3molH—H键
d.反应达到平衡后,再按照原来的投料比加入反应物,再次达到平衡后,的产率增大
③将上述反应改为在恒压条件下进行,测得相同时间内、不同温度下甲醇的产率如图中虚线所示。温度为470K时,图中M点的浓度商Q___________ (填“>”、“<”或“=”)平衡常数K。490K之后,甲醇产率下降的原因是___________ 。
①
②
③
④
(1)与反应生成和的热化学方程式为
(2)某温度下,向一恒容密闭容器中按照投料,在一定条件下发生反应:,测得和的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
①反应达到A点时,v正
②关于该反应,下列说法错误的是
a.使用催化剂可以提高反应物的转化率
b.在原容器中再充入,可以提高的转化率
c.反应达到平衡时,每断裂3molC—H键的同时生成3molH—H键
d.反应达到平衡后,再按照原来的投料比加入反应物,再次达到平衡后,的产率增大
③将上述反应改为在恒压条件下进行,测得相同时间内、不同温度下甲醇的产率如图中虚线所示。温度为470K时,图中M点的浓度商Q
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【推荐2】为加快实现“双碳”目标,有效应对全球气候变化、构建低碳社会,CO2资源化利用受到越来越多的关注。
I.利用CO2与CH4制备合成气CO、H2的反应历程如下:
第一步:CH4(g)+CO2(g)→C(ads)+2H2(g)+CO2(g) ΔH1=E1kJ·mol-1;
第二步:C(ads)+2H2(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g) ΔH2=E2kJ·mol-1;
说明:ads为吸附型催化剂。
(1)制备合成气总反应的反应热ΔH=___________ kJ·mol-1;
(2)一定条件下ads对CO2也有吸附作用。结合下图分析ads吸附CO2的适宜条件是___________ 。
(3)由甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4C2H6+H2。在不同反应物浓度时,该反应的反应速率如下表所示:
该反应的速率方程为:v=___________ mol·L-1·min-1[用含c(CH4)的代数式表示]。
Ⅱ.CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应:
反应1:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
(4)已知温度为T时,向0.5L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,一段时间后达到平衡,测得体系中生成2.5molH2O,压强变为原来的75%,反应1的平衡常数K=___________ (用分数表示),CH4选择性=___________ (CH4选择性=,保留三位有效数字)。
I.利用CO2与CH4制备合成气CO、H2的反应历程如下:
第一步:CH4(g)+CO2(g)→C(ads)+2H2(g)+CO2(g) ΔH1=E1kJ·mol-1;
第二步:C(ads)+2H2(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g) ΔH2=E2kJ·mol-1;
说明:ads为吸附型催化剂。
(1)制备合成气总反应的反应热ΔH=
(2)一定条件下ads对CO2也有吸附作用。结合下图分析ads吸附CO2的适宜条件是
(3)由甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4C2H6+H2。在不同反应物浓度时,该反应的反应速率如下表所示:
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
c(CH4)/(mol·L-1) | 0.1000 | 0.2000 | 0.3000 | 0.4000 |
v/(mol·L-1·min-1) | 0.0076 | 0.0153 | 0.0227 | 0.0306 |
Ⅱ.CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应:
反应1:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
(4)已知温度为T时,向0.5L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,一段时间后达到平衡,测得体系中生成2.5molH2O,压强变为原来的75%,反应1的平衡常数K=
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【推荐3】回答下列问题:
Ⅰ.肼(N2H4)又称联氨,在常温下是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101 kPa时,1 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O,放出19.5kJ热量(25 ℃时)。
(1)表示N2H4燃烧的热化学方程式是___________
II.汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g)2NO(g),△H>0,已知该反应在240℃,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(2)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟后O2的物质的量为0.5mol,则N2的反应速率为___________ 。
(3)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志___________。
(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,如图变化趋势正确的是____ (填字母序号)。
(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数____ (填“变大”、“变小”或“不变”)
(6)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应___________ (填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是___________ 。
Ⅰ.肼(N2H4)又称联氨,在常温下是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101 kPa时,1 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O,放出19.5kJ热量(25 ℃时)。
(1)表示N2H4燃烧的热化学方程式是
II.汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g)2NO(g),△H>0,已知该反应在240℃,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(2)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟后O2的物质的量为0.5mol,则N2的反应速率为
(3)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志___________。
A.消耗1mol N2同时生成1mol O2 | B.混合气体密度不变 |
C.混合气体平均相对分子质量不变 | D.2v正(N2)=v逆(NO) |
(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数
(6)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应
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【推荐1】甲烷-CO2重整反应可以得到用途广泛的合成气 ,已知化学方程式如下:
CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) ΔH>0
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示:
①ΔH=___________ kJ·mol-1
②用Ni基双金属催化,反应的活化能降低,ΔH___________ (填“变大”“变小”或“不变”)
(2)控制其他条件不变,改变温度对合成气中甲烷质量分数的影响如图1。
若充入a mol CH4,经过2小时后达到如图1中 A点,2小时内用CH4表示的平均反应速率为___________ mol·h-1(用a表示);假设A为平衡态,此时压强为2 MPa,平衡常数Kp=___________ (用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,保留2位小数)
(3)甲烷的重整反应速率可以表示为η=k·p(CH4)[p(CH4)是指甲烷的分压],其中k为速率常数。下列说法正确的是___________ 。
a.增加甲烷的浓度,η增大 b.增加CO2浓度,η增大
c.及时分离合成气,η增大 d.通过升高温度,提升k
(4)已知在高温的条件下,会发生如下副反应:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ·mol-1,且温度越高副反应的转化率越高,化学上称之为“温度的选择性”。不同配比随温度变化对平衡时配比的影响如图2所示
按=2.5的配比进料,随温度升高,合成气配比“先增加后减小”。增加是因为高温有利于甲烷分解的积碳反应,请解释“减小”的可能原因___________
CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) ΔH>0
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 | CH4(g) | CO(g) | H2(g) |
燃烧热/(kJ·mol-1) | 890.3 | 283.0 | 285.8 |
②用Ni基双金属催化,反应的活化能降低,ΔH
(2)控制其他条件不变,改变温度对合成气中甲烷质量分数的影响如图1。
若充入a mol CH4,经过2小时后达到如图1中 A点,2小时内用CH4表示的平均反应速率为
(3)甲烷的重整反应速率可以表示为η=k·p(CH4)[p(CH4)是指甲烷的分压],其中k为速率常数。下列说法正确的是
a.增加甲烷的浓度,η增大 b.增加CO2浓度,η增大
c.及时分离合成气,η增大 d.通过升高温度,提升k
(4)已知在高温的条件下,会发生如下副反应:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ·mol-1,且温度越高副反应的转化率越高,化学上称之为“温度的选择性”。不同配比随温度变化对平衡时配比的影响如图2所示
按=2.5的配比进料,随温度升高,合成气配比“先增加后减小”。增加是因为高温有利于甲烷分解的积碳反应,请解释“减小”的可能原因
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【推荐2】综合利用二氧化碳可以缓解温室效应。
(1)利用二氧化碳催化氢化获得甲酸的部分反应历程如图,该反应历程的决速步骤是
(2)二氧化碳与氢气反应过程涉及的主要反应如下:
①
②
向恒容密闭容器中通入和发生上述反应①和②,起始总压强为,实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性(转化的中生成的百分比)随温度变化如图。表示选择性的曲线是
(3)二氧化碳与氢气反应生成的水在温度低于时可形成多种冰的晶体,其中两种冰晶体的晶胞如图,冰晶体中微粒间的作用力有
(4)工业上采用以熔融碳酸盐作为电解质的氢氧燃料电池可综合利用二氧化碳,工作原理如图,则通入氢气的电极反应式为
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【推荐3】以CO2为原料合成CH3OH和CH3OCH3是实现碳中和的重要途径之一、一定条件下,有关反应如下:
反应I.CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ ·mol-1
反应Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25.0 kJ ·mol-1
反应Ⅲ.CO2(g)+ H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.2kJ ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应2CO2 (g) + 6H2 (g)CH3OCH3 (g)+3H2O(g)的△H=___________ 。
(2)在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2氢化合成甲醇(反应I)的反应历程如图所示。
图中反应②的化学方程式为___________ 。在反应气中适当加入少量的水能够增大甲醇的产率,原因是___________ 。
(3)催化条件下,某密闭容器中投入CO2和H2发生反应I和反应Ⅱ,实验测得温度对平衡体系中甲醇、二甲醚的物质的量分数的影响如图所示。
温度600K以下,甲醇的物质的量分数变化的可能原因是___________ 。一定温度下,增大压强,二甲醚的物质的量分数___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)在5MPa下,CO2和H2按物质的量之比为1:3进行投料,发生反应I和反应Ⅲ,平衡时CO和CH3OH在含碳产物中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所示。
①图中n代表的物质是___________ 。
②150~400°C范围内,随着温度升高,H2O的平衡产量的变化趋势是___________ 。
③270 °C时,CH3OH的分压为___________ MPa(保留2位小数);反应Ⅲ的平衡常数K=___________ (Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压 ×物质的量分数。保留3位小数)。
反应I.CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ ·mol-1
反应Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25.0 kJ ·mol-1
反应Ⅲ.CO2(g)+ H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.2kJ ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应2CO2 (g) + 6H2 (g)CH3OCH3 (g)+3H2O(g)的△H=
(2)在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2氢化合成甲醇(反应I)的反应历程如图所示。
图中反应②的化学方程式为
(3)催化条件下,某密闭容器中投入CO2和H2发生反应I和反应Ⅱ,实验测得温度对平衡体系中甲醇、二甲醚的物质的量分数的影响如图所示。
温度600K以下,甲醇的物质的量分数变化的可能原因是
(4)在5MPa下,CO2和H2按物质的量之比为1:3进行投料,发生反应I和反应Ⅲ,平衡时CO和CH3OH在含碳产物中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所示。
①图中n代表的物质是
②150~400°C范围内,随着温度升高,H2O的平衡产量的变化趋势是
③270 °C时,CH3OH的分压为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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【推荐1】Ⅰ.在硫酸工业中,通过下列反应使SO2转化为SO3:其中一步反应为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH= −196.6kJ·mol-1。
(1)利用下表实验数据回答问题:
①应选择的温度是___________ 。
②应采用的压强是___________ ,理由是___________ 。
③实际生产中原料气含SO2为7%(体积分数)、O2为11%。O2相对过量的理由是___________ 。
Ⅱ.在一定温度下,将4.0 mol SO2与2.0 mol O2的混合气体充入容积为2 L的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),经过2 min达到平衡状态,SO2的平衡转化率90.0%。
(2)①该温度下此反应的化学平衡常数为K=___________ 。
②在相同温度下,某容器内c(SO2) = c(O2) = c(SO3) = 1.0 mol·L-1,则此时反应速率 v(正)___________ v(逆) (填“>”、“<”或“=”)。
Ⅲ.下图表示在密闭容器中反应:2SO2+O22SO3 ΔH<0 达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况。
(3)若在c时刻压缩体积增大压强,请在图上将反应速率和化学平衡变化情况画在c~d处(每一时刻只改变浓度、温度、压强、催化剂条件之一)________ 。
(1)利用下表实验数据回答问题:
温度 | 平衡时SO2的转化率(%) | ||||
1×105Pa | 5×105Pa | 1×106Pa | 5×106Pa | 1×107Pa | |
450℃ | 97.5 | 98.9 | 99.2 | 99.6 | 99.7 |
550℃ | 85.6 | 92.9 | 94.9 | 97.7 | 98.3 |
②应采用的压强是
③实际生产中原料气含SO2为7%(体积分数)、O2为11%。O2相对过量的理由是
Ⅱ.在一定温度下,将4.0 mol SO2与2.0 mol O2的混合气体充入容积为2 L的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),经过2 min达到平衡状态,SO2的平衡转化率90.0%。
(2)①该温度下此反应的化学平衡常数为K=
②在相同温度下,某容器内c(SO2) = c(O2) = c(SO3) = 1.0 mol·L-1,则此时反应速率 v(正)
Ⅲ.下图表示在密闭容器中反应:2SO2+O22SO3 ΔH<0 达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况。
(3)若在c时刻压缩体积增大压强,请在图上将反应速率和化学平衡变化情况画在c~d处(每一时刻只改变浓度、温度、压强、催化剂条件之一)
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
【推荐2】氨、硝酸、硝酸铵、硝酸铜是重要的化工产品。工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
请回答下列问题:
(1)吸收塔中通入空气的作用是_________________ 。
下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是________ 。
(2)制硝酸尾气中的氮氧化物常用尿素[CO(NH2)2]作为吸收剂,其主要的反应为:NO、NO2混合气与水反应生成亚硝酸,亚硝酸再与尿素[CO(NH2)2]反应生成CO2 和N2,请写出反应的化学方程式_____ 、_______ 。
(3)在氧化炉里,催化剂存在时氨气和氧气反应:
4NH3 + 5O24NO + 6H2O 4NH3 + 3O22N2+ 6H2O
在不同温度时生成产物如图一所示。在氧化炉里,反应温度通常控制在800℃~900℃的理由是______ 。
(4)如图二所示装置可用于电解NO制备 NH4NO3,电解总反应方程式为________ ,需补充氨气的理由是_________________ 。
(5)工业上通常用铜与浓硝酸反应制得光谱纯硝酸铜晶体(化学式为Cu(NO3)2·3H2O,摩尔质量为242g/mol)。已知:25℃、1.01×105 Pa时,在密闭容器发生反应:2NO2、N2O4,达到平衡时,c(NO2)=0.0400 mol/L,c(N2O4)=0.0100mol/L。
现用一定量的Cu与足量的浓高纯度硝酸反应,制得5.00 L已达到平衡的N2O4和NO2的混合气体(25℃、1.01×105 Pa),理论上生成光谱纯硝酸铜晶体的质量为________ g。
请回答下列问题:
(1)吸收塔中通入空气的作用是
下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是
A.浓硫酸 | B.氯化钙 | C.生石灰 | D.硝酸亚铁 |
(3)在氧化炉里,催化剂存在时氨气和氧气反应:
4NH3 + 5O24NO + 6H2O 4NH3 + 3O22N2+ 6H2O
在不同温度时生成产物如图一所示。在氧化炉里,反应温度通常控制在800℃~900℃的理由是
(4)如图二所示装置可用于电解NO制备 NH4NO3,电解总反应方程式为
(5)工业上通常用铜与浓硝酸反应制得光谱纯硝酸铜晶体(化学式为Cu(NO3)2·3H2O,摩尔质量为242g/mol)。已知:25℃、1.01×105 Pa时,在密闭容器发生反应:2NO2、N2O4,达到平衡时,c(NO2)=0.0400 mol/L,c(N2O4)=0.0100mol/L。
现用一定量的Cu与足量的浓高纯度硝酸反应,制得5.00 L已达到平衡的N2O4和NO2的混合气体(25℃、1.01×105 Pa),理论上生成光谱纯硝酸铜晶体的质量为
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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3】溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡:
(i)
(ii)
(1)下列有关溶液的说法正确的有_______。
(2)25℃时,溶液中随pH的变化关系如图1,当时,设、与的平衡浓度分别为x、y、z,则x、y、z之间的关系式为_______ ;计算溶液中的平衡浓度_______ (写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
(3)在稀溶液中,一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关;在一定波长范围内,最大A对应的波长()取决于物质的结构特征;浓度越高,A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究pH对反应(i)和(ii)平衡的影响,配制浓度相同、pH不同的稀溶液,测得其A随λ的变化曲线如图2,波长、和中,与的最接近的是_______ ;溶液pH从a变到b的过程中,的值_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(i)
(ii)
(1)下列有关溶液的说法正确的有_______。
A.加入少量硫酸,溶液的pH不变 |
B.加入少量水稀释,溶液中离子总数增加 |
C.加入少量NaOH溶液,反应(i)的平衡逆向移动 |
D.加入少量固体,平衡时与的比值保持不变 |
(3)在稀溶液中,一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关;在一定波长范围内,最大A对应的波长()取决于物质的结构特征;浓度越高,A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究pH对反应(i)和(ii)平衡的影响,配制浓度相同、pH不同的稀溶液,测得其A随λ的变化曲线如图2,波长、和中,与的最接近的是
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