杭州亚运会主火炬燃料是“零碳甲醇”,这是一种利用焦炉气中的和工业废气捕获的生产的绿色燃料。两者在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)_______ 。
(2)在密闭容器中充有2molCO和,在催化剂作用下发生反应Ⅱ,改变条件,测得CO的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
若达到平衡状态A时,容器的体积为2L,则在平衡状态B时容器的体积_______ (填“大于”、“=”或“小于”)2L。若反应进行1min达到平衡状态C,用CO的分压变化表示的平均反应速率_______ ,此时的化学平衡常数_______ [是用分压表示的平衡常数,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)]。
(3)不同压强下,按照投料,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:的平衡转化率
的平衡产率
其中纵坐标表示平衡转化率的是图_______ (填“甲”或“乙”);压强、、由大到小的顺序为_______ ;图乙中温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是_______ 。
(4)催化还原法
①与丙烯通过金属杂多酸盐催化合成甲基丙烯酸。研究发现金属杂多酸盐中x对转化率的影响如图1所示,由图1得出催化效果最好的金属杂多酸盐化学式是_______ 。
②催化剂在温度不同时对转化率的影响如图2所示,300℃催化效果远不如200℃和250℃的原因_______ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)在密闭容器中充有2molCO和,在催化剂作用下发生反应Ⅱ,改变条件,测得CO的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
若达到平衡状态A时,容器的体积为2L,则在平衡状态B时容器的体积
(3)不同压强下,按照投料,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:的平衡转化率
的平衡产率
其中纵坐标表示平衡转化率的是图
(4)催化还原法
①与丙烯通过金属杂多酸盐催化合成甲基丙烯酸。研究发现金属杂多酸盐中x对转化率的影响如图1所示,由图1得出催化效果最好的金属杂多酸盐化学式是
②催化剂在温度不同时对转化率的影响如图2所示,300℃催化效果远不如200℃和250℃的原因
更新时间:2024-03-13 12:54:52
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【推荐1】羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害,工业上用于合成除草剂、杀草丹、燕麦敌、杀虫剂巴丹等。其结构与类似。工业上一般通过或者CO与反应制取COS,发生的相关反应如下:
i.
ii.
iii.
(1)_______ 。
(2)COS的中心原子的杂化方式为_______ 。
(3)在一定温度下,将4molCO和通入一固定容积的密闭容器中发生上述反应i。
①能证明上述反应达到平衡的标志是_______ (填字母)。
A.CO和的转化率相等 B.的体积分数不再变化
C.混合气体的密度不再变化 D.CO、、COS、浓度之比为1:1:1:1
②上述反应达到平衡后,所占的体积分数为12.5%,则该反应的平衡常数为_______ (保留两位有效数字)。若此时再向体系中加入0.5molCO和,平衡将_______ (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动;理由是_______ 。
(4)将4molCO和通入一固定容积的密闭容器中发生上述反应i,反应5分钟,CO的转化率随温度的变化关系如图所示。a点_______ (填“是”或“不是”)平衡状态,判断的理由是_______ 。(5)将、1molCO和通入一固定容积的密闭容器中发生上述反应i、ii和iii,CO、和平衡时的转化率如图所示,转化率先减小后增大的原因是_______ 。
i.
ii.
iii.
(1)
(2)COS的中心原子的杂化方式为
(3)在一定温度下,将4molCO和通入一固定容积的密闭容器中发生上述反应i。
①能证明上述反应达到平衡的标志是
A.CO和的转化率相等 B.的体积分数不再变化
C.混合气体的密度不再变化 D.CO、、COS、浓度之比为1:1:1:1
②上述反应达到平衡后,所占的体积分数为12.5%,则该反应的平衡常数为
(4)将4molCO和通入一固定容积的密闭容器中发生上述反应i,反应5分钟,CO的转化率随温度的变化关系如图所示。a点
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解题方法
【推荐2】中国科学院大连化学物理研究所的“甲醇制取低碳烯经(技术”获得国家科学技术发明一等奖,该技术先由煤气化制合成气再由合成气制甲醇和氨气,最后由甲醇制乙烯和丙烯。
(1)煤气化包含一系列化学反应,已知热化学方程式:
则反应_____
(2)以投料比合成甲醇:,温度、压强与的平衡转化率的关系如图所示
回答下列问题:
①_____ (填>”或“<)0
②______ (填“>“或“<”)
③,时,点的_____ (填>”或"<")。
④若起始时提高投料比的平衡转化率将_______ (填”增大”或“减小”)。
⑤参照下表,实际工业生产中大多采用和,其优点是____________ 。
(3)和生成的反应为,在催化剂作用下的反应历程如下(表示吸附态)
化学吸附:;
表面反应;,
脱附:
其中,的吸附分解反应活化能高,速率慢,决定了合成氨的整体反应速率.
①有利于提高合成氨平衡产率的条件有______ (填字母)
A低温B高温C低压D高压E催化剂
②标准平衡常数=,其中为标准压强(),、和为各组分的平衡分压,如,为平衡总压,为平衡系统中的物质的量分数.已知起始时向一密闭容器中投入和,反应+在恒定温度和标准压强下进行,的平衡产率为,则该反应的=________ (用含的代数式表示)。下图中可以表示标准平衡常数随温度的变化趋势的是____________ (填字母)
(1)煤气化包含一系列化学反应,已知热化学方程式:
则反应
(2)以投料比合成甲醇:,温度、压强与的平衡转化率的关系如图所示
回答下列问题:
①
②
③,时,点的
④若起始时提高投料比的平衡转化率将
⑤参照下表,实际工业生产中大多采用和,其优点是
方法 | 催化剂 | 条件 | 备注 | 特点 | |
压力 | 温度 | ||||
高压法 | 二元催化剂 | 25~30 | 380~400 | 1924年工业化 | (1)催化剂不易中毒,再生困难 (2)副反应多 |
低压法 | 三元催化剂 | 5 | 230~270 | 1966年工业化 | (1)催化剂易中毒,再生容易,寿命为1~2年 (2)副反应少 |
(3)和生成的反应为,在催化剂作用下的反应历程如下(表示吸附态)
化学吸附:;
表面反应;,
脱附:
其中,的吸附分解反应活化能高,速率慢,决定了合成氨的整体反应速率.
①有利于提高合成氨平衡产率的条件有
A低温B高温C低压D高压E催化剂
②标准平衡常数=,其中为标准压强(),、和为各组分的平衡分压,如,为平衡总压,为平衡系统中的物质的量分数.已知起始时向一密闭容器中投入和,反应+在恒定温度和标准压强下进行,的平衡产率为,则该反应的=
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解题方法
【推荐3】NO、NO2是大气污染物,但只要合理利用,NO、NO2也是重要的资源。回答下列问题:
(1)氨的合成。已知:N2和H2生成NH3的反应为:N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=-46.2kJ·mol-1
在Fe催化剂作用下的反应历程为(※表示吸附态):
化学吸附:N2(g)→2N※;H2(g)2H※;
表面反应:N※+H※NH※;NH※+H※NH2※;NH2※+H※NH3※;
脱附:NH3※NH3(g)
其中N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。则利于提高合成氨平衡产率的条件有( )
A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(2)NH3还原法可将NO还原为N2进行脱除。已知:
①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1530kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1
写出NH3还原NO的热化学方程式__ 。
(3)亚硝酰氯(ClNO)是合成有机物的中间体。将一定量的NO与Cl2充入一密闭容器中,发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H<0。平衡后,改变外界条件X,测得NO的转化率α(NO)随X的变化如图所示,则条件X可能是__ (填字母代号)。
a.温度 b.压强 c. d.与催化剂的接触面积
(4)在密闭容器中充入4molCO和5molNO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ•mol-1,如图甲为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系曲线图。
①温度T1__ T2(填“>”或“<”)。
②若反应在D点达到平衡,此时对反应进行升温且同时扩大容器体积使平衡压强减小,则重新达到平衡时,D点应向图中A~G点中的__ 点移动。
③探究催化剂对CO、NO转化的影响。某研究小组将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图乙所示。温度低于200℃时,图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为__ ;a点__ (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,说明其理由__ 。
(1)氨的合成。已知:N2和H2生成NH3的反应为:N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=-46.2kJ·mol-1
在Fe催化剂作用下的反应历程为(※表示吸附态):
化学吸附:N2(g)→2N※;H2(g)2H※;
表面反应:N※+H※NH※;NH※+H※NH2※;NH2※+H※NH3※;
脱附:NH3※NH3(g)
其中N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。则利于提高合成氨平衡产率的条件有
A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(2)NH3还原法可将NO还原为N2进行脱除。已知:
①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1530kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1
写出NH3还原NO的热化学方程式
(3)亚硝酰氯(ClNO)是合成有机物的中间体。将一定量的NO与Cl2充入一密闭容器中,发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H<0。平衡后,改变外界条件X,测得NO的转化率α(NO)随X的变化如图所示,则条件X可能是
a.温度 b.压强 c. d.与催化剂的接触面积
(4)在密闭容器中充入4molCO和5molNO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ•mol-1,如图甲为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系曲线图。
①温度T1
②若反应在D点达到平衡,此时对反应进行升温且同时扩大容器体积使平衡压强减小,则重新达到平衡时,D点应向图中A~G点中的
③探究催化剂对CO、NO转化的影响。某研究小组将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图乙所示。温度低于200℃时,图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为
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解答题-实验探究题
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(0.65)
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解题方法
【推荐1】I.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
(1)定性分析:如图甲可通过观察_______ 的快慢,定性比较得出结论。有同学提出将0.1mol/L FeCl3改为_______ mol/L Fe2(SO4)3更为合理。
(2)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其它可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是_______ 。
II.草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:MnO+H2C2O4+H+ —Mn2++CO2↑+H2O(未配平)。用4mL0.001mol/LKMnO4溶液与2mL0.01mol/LH2C2O4溶液,研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下:
(3)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______ 。
(4)如果研究催化剂对化学反应速率的影响,使用实验_______ 和_______ (用I~IV表示,下同);如果研究温度对化学反应速率的影响,使用实验_______ 和_______ 。
(5)对比实验I和IV,可以研究_______ 对化学反应速率的影响,实验IV中加入1mL蒸馏水的目的是_______ 。
(1)定性分析:如图甲可通过观察
(2)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其它可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是
II.草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:MnO+H2C2O4+H+ —Mn2++CO2↑+H2O(未配平)。用4mL0.001mol/LKMnO4溶液与2mL0.01mol/LH2C2O4溶液,研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下:
组别 | 10%硫酸体积/mL | 温度/℃ | 其他物质 |
I | 2 mL | 20 | |
II | 2 mL | 20 | 10滴饱和MnSO4溶液 |
III | 2 mL | 30 | |
IV | 1 mL | 20 | 1 mL蒸馏水 |
(4)如果研究催化剂对化学反应速率的影响,使用实验
(5)对比实验I和IV,可以研究
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解答题-原理综合题
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(0.65)
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【推荐2】工业生产硫酸时,利用催化氧化反应将转化为是一个关键步骤。压强及温度对转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:7%,11%,82%):
(1)已知的氧化是放热反应,如何利用表中数据推断此结论?___________ ;
(2)在400℃~500℃时,的催化氧化采用常压而不是高压,主要原因是:___________ ;
(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高的平衡转化率?___________ (填“是”或“否”),是否可以增大该反应所放出的热量?___________ (填“是”或“否”);
(4)在催化氧化设备中设置热交器的目的是___________ 、___________ ,从而充分利用能源。
(5)为提高吸收率,实际生产中用___________ 吸收;尾气中必须回收,主要是为了___________ 。
(6)研究表明,催化氧化的反应速率方程为:式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;为平衡转化率,为某时刻转化率,n为常数。在时,将一系列温度下的k、值代入上述速率方程,得到曲线,如下图所示。
线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度。时,v逐渐提高:后,v逐渐下降。原因是___________ 。
压强/Mpa 转化率/% 温度/℃ | 0.1 | 0.5 | 1 | 10 |
400 | 99.2 | 99.6 | 99.7 | 99.9 |
500 | 93.5 | 96.9 | 97.8 | 99.3 |
600 | 73.7 | 85.8 | 89.5 | 96.4 |
(2)在400℃~500℃时,的催化氧化采用常压而不是高压,主要原因是:
(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高的平衡转化率?
(4)在催化氧化设备中设置热交器的目的是
(5)为提高吸收率,实际生产中用
(6)研究表明,催化氧化的反应速率方程为:式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;为平衡转化率,为某时刻转化率,n为常数。在时,将一系列温度下的k、值代入上述速率方程,得到曲线,如下图所示。
线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度。时,v逐渐提高:后,v逐渐下降。原因是
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解答题-原理综合题
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【推荐3】研究资源的综合利用,对实现“碳达峰”和“碳中和”有重要意义。已知:
I.
II.
(1)一定条件下,速率常数与活化能、温度的关系式为(R、C为常数,k为速率常数,为活化能,T为温度)。一定温度下,反应Ⅰ的速率常数在不同催化剂(Cat1、Cat2)作用下,与温度的关系如图1所示。
在Cat2作用下,该反应的活化能为___________ ;催化效果更好的是___________ (填“Cat1”或“Cat2”)。
(2)在催化下,同时发生反应I、II;此方法是解决温室效应和能源短缺问题的重要手段。保持温度T时,在容积不变的密闭容器中,充入一定量的及;起始及达到平衡时(tmin时恰好达到平衡),容器内各气体物质的量及总压强如下表:
若反应I、II均达到平衡时,;则表中___________ ;内,的分压变化率为___________ ;反应I的平衡常数___________ 。
(3)催化加氢制甲烷涉及的反应主要有:
主反应:
副反应:
若将和按体积比为混合(),匀速通入装有催化剂的反应容器中,发生上述反应(包括主反应和副反应)。反应相同时间,转化率、和CO选择性随温度变化的曲线分别如图所示。
①a点的正反应速率和逆反应速率的大小关系为___________ (填“>”“=”或“<”)。
②催化剂在较低温度时主要选择___________ (填“主反应”或“副反应”)。
③350~400℃时;转化率呈现减小的变化趋势,其原因是___________ 。
I.
II.
(1)一定条件下,速率常数与活化能、温度的关系式为(R、C为常数,k为速率常数,为活化能,T为温度)。一定温度下,反应Ⅰ的速率常数在不同催化剂(Cat1、Cat2)作用下,与温度的关系如图1所示。
在Cat2作用下,该反应的活化能为
(2)在催化下,同时发生反应I、II;此方法是解决温室效应和能源短缺问题的重要手段。保持温度T时,在容积不变的密闭容器中,充入一定量的及;起始及达到平衡时(tmin时恰好达到平衡),容器内各气体物质的量及总压强如下表:
物质的量/mol | 总压强/kPa | |||||
CO | ||||||
起始 | 0.5 | 0.9 | 0 | 0 | 0 | |
平衡 | n | 0.3 | p |
(3)催化加氢制甲烷涉及的反应主要有:
主反应:
副反应:
若将和按体积比为混合(),匀速通入装有催化剂的反应容器中,发生上述反应(包括主反应和副反应)。反应相同时间,转化率、和CO选择性随温度变化的曲线分别如图所示。
①a点的正反应速率和逆反应速率的大小关系为
②催化剂在较低温度时主要选择
③350~400℃时;转化率呈现减小的变化趋势,其原因是
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解答题-原理综合题
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(0.65)
解题方法
【推荐1】H2S以及COS(羰基硫)是化学工作者重要的研究对象。请回答下列问题:
(1)COS的分子结构与CO2相似,COS的电子式为_________ 。
(2)已知:①COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH1=-17KJ/mol
②COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) ΔH2=-35kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH3
则ΔH3=__________
(3)已知常温下,Ksp(CuS)=1.0×10-39,Ksp(PbS)=9.0×10-29。向含有浓度均为0.01mol/L的Cu2+、Pb2+废水中缓慢通入H2S,首先生成的沉淀的化学式是_______ ;当生成两种沉淀时,c(Pb2+)/c(Cu2+)=__________ .
(4)某温度T下,在密闭容器中充入5molH2O(g)和5molCOS(g),测得混合气体中H2S体积分数(Φ)与时间(t)的关系如图所示。
①A点COS的正反应速率_______ (填“大于”“小于”或“等于”)B点COS的逆反应速率。
②在该条件下,COS的平衡转化率为________
③在该温度下,该反应的平衡常数K=__________
④在B点对应的体系中,改变下列条件,能使COS转化率增大的是______
A.再通入H2O(g) B.加压 C.降温 D.加入催化剂
(1)COS的分子结构与CO2相似,COS的电子式为
(2)已知:①COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH1=-17KJ/mol
②COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) ΔH2=-35kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH3
则ΔH3=
(3)已知常温下,Ksp(CuS)=1.0×10-39,Ksp(PbS)=9.0×10-29。向含有浓度均为0.01mol/L的Cu2+、Pb2+废水中缓慢通入H2S,首先生成的沉淀的化学式是
(4)某温度T下,在密闭容器中充入5molH2O(g)和5molCOS(g),测得混合气体中H2S体积分数(Φ)与时间(t)的关系如图所示。
①A点COS的正反应速率
②在该条件下,COS的平衡转化率为
③在该温度下,该反应的平衡常数K=
④在B点对应的体系中,改变下列条件,能使COS转化率增大的是
A.再通入H2O(g) B.加压 C.降温 D.加入催化剂
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【推荐2】硫和氮的氧化物直接排放会引发严重的环境问题,请回答下列问题:
(1)下列环境问题主要由硫氧化物和氮氧化物的排放引发的是___________ 。
A.全球变暖 B.酸雨 C.水体富营养化(水华) D.白色污染
(2)SO2的排放主要来自于煤的燃烧。常用石灰石脱硫,其产物可以做建筑材料。
已知:CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s) ΔH=+178.2kJ/mol
SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) ΔH=-402kJ/mol
2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-234.2kJ/mol
写出CaCO3与SO2脱硫的热化学反应方程式_____________________________________ 。
(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:
反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ/mol
反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-64.2kJ/mol
对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如表:
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=___________ ,当升高反应温度,该反应的平衡常数K___________ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是___________ (填字母)。
A.加入一定量的活性炭 B.通入一定量的NO
C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂
(4)某实验室模拟反应b,在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体,测得NO的转化率 α(NO)随温度的变化如图所示:
①由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,原因是_________________ ;
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa 时,该反应的化学平衡常数Kp=________ (只列出计算式)(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
(1)下列环境问题主要由硫氧化物和氮氧化物的排放引发的是
A.全球变暖 B.酸雨 C.水体富营养化(水华) D.白色污染
(2)SO2的排放主要来自于煤的燃烧。常用石灰石脱硫,其产物可以做建筑材料。
已知:CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s) ΔH=+178.2kJ/mol
SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) ΔH=-402kJ/mol
2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-234.2kJ/mol
写出CaCO3与SO2脱硫的热化学反应方程式
(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:
反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ/mol
反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-64.2kJ/mol
对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如表:
浓度(mol∙L-1) | 时间(min) | |||||
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
NO | 1.00 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是
A.加入一定量的活性炭 B.通入一定量的NO
C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂
(4)某实验室模拟反应b,在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体,测得NO的转化率 α(NO)随温度的变化如图所示:
①由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,原因是
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa 时,该反应的化学平衡常数Kp=
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(0.65)
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【推荐3】随着经济的发展,能源与环境问题越来越受到人们的重视和关注,资源利用和环境保护是当前重要研究课题,回答下列问题:
(1)合成气(、、)在工业上可用来生产甲醇,有关反应的热化学方程式及不同温度下的化学平衡常数如表所示:
则反应_______ (用含a、b代数式表示),_______ 0(填“>”或“<”)。
(2)科学家提出利用与制备“合成气”(、),可能的反应历程如下图所示:
注:表示吸附性活性炭,E表示相对总能量,表示过渡态。
若则决定制备“合成气”反应速率的化学方程式为_______ 。
(3)一定条件下,向密闭容器中通入一定量的和制备甲醇,投料比,反应为;测得容器内总压强与反应时间的关系如下图所示。
①X点的逆反应速率(逆)与Y点的正反应速率(正)的大小关系:(逆)_______ (正)(填“>”、“<”或“=”)。
②图中Z点的压强平衡常数_______ (保留两位有效数字;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)利用电化学方法通过微生物电催化将有效地转化为,装置如图所示。
阴极区电极反应式为_______ ;当体系的温度升高到一定程度,电极反应的速率反而迅速下降,其主要原因是_______ 。装置工作时,阴极区除生成外,还可能生成副产物并降低电解效率。已知:电解效率,标准状况下,当右池生成氧气体积为时,测得左池的物质的量为,则电解效率为_______ 。
(1)合成气(、、)在工业上可用来生产甲醇,有关反应的热化学方程式及不同温度下的化学平衡常数如表所示:
热化学方程式 | 平衡常数 | 温度/℃ | ||
500 | 700 | 800 | ||
Ⅰ. | 2.50 | 0.340 | 0.150 | |
Ⅱ. | 2.50 | 0.578 | 0.378 |
(2)科学家提出利用与制备“合成气”(、),可能的反应历程如下图所示:
注:表示吸附性活性炭,E表示相对总能量,表示过渡态。
若则决定制备“合成气”反应速率的化学方程式为
(3)一定条件下,向密闭容器中通入一定量的和制备甲醇,投料比,反应为;测得容器内总压强与反应时间的关系如下图所示。
①X点的逆反应速率(逆)与Y点的正反应速率(正)的大小关系:(逆)
②图中Z点的压强平衡常数
(4)利用电化学方法通过微生物电催化将有效地转化为,装置如图所示。
阴极区电极反应式为
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【推荐1】工业生产过程中产生的硫化氢会污染环境,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)硫化氢的水溶液是一种弱酸,硫化氢的电离方程式为___________ 。
(2)我们化学家发明了如图的原电池装置分解硫化氢制氢气并回收硫。
①b极为___________ ,其电极反应式为___________ 。
②该装置的总反应为___________ 。
(3)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
计算热分解反应④:的___________ 。
(4)反应④的化学平衡常数表达式为___________ 。
(5)在、反应条件下,将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等,平衡转化率为___________ ,平衡常数___________ kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数。保留一位小数)。达到平衡状态后,若继续向反应器中通入Ar,的平衡转化率会___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)硫化氢的水溶液是一种弱酸,硫化氢的电离方程式为
(2)我们化学家发明了如图的原电池装置分解硫化氢制氢气并回收硫。
①b极为
②该装置的总反应为
(3)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
计算热分解反应④:的
(4)反应④的化学平衡常数表达式为
(5)在、反应条件下,将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等,平衡转化率为
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适中
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解题方法
【推荐2】我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。研发针对二氧化碳的碳捕捉和碳利用技术是其中的关键。
(1)工业尾气中的CO2可以用NaOH溶液捕获。常温下,如果实验测得捕获CO2后的溶液中c():c()=2:1,则此时溶液的pH=_______ (已知常温下,H2CO3的Ka1=4.0×10-7:Ka2=5.0×10-11)。
(2)利用CO2制备甲醇,其反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3kJ·mol-1
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ·mol-1
则该反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=_______ 。
(3)为探究用CO2生产甲醇的反应原理CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),现进行如下实验:在2L恒温密闭容器中,充入0.04molCO2和0.08molH2,测得其压强p-t变化(如图1)曲线I所示。
①用CO2来表示5min内的化学反应速率v(CO2)=_______ 。
②其他条件相同时,若只改变某一条件,曲线由I变化为II,则改变的条件是_______ 。
③该温度下,此反应的平衡常数Kp=_______ Pa-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×)
(4)O2辅助的Al-CO2电池电容量大,能有效捕获利用CO2,其工作原理如图2所示。其中,离子液体是优良的溶剂,具有导电性;电池反应产物Al2(C2O4)3重要的化工原料。此电池的正极区反应式有:6O2+6e-=6,_______ ,当电解过程中有lmolAl2(C2O4)3生成,则参与反应O2的物质的量是_______ 。
(1)工业尾气中的CO2可以用NaOH溶液捕获。常温下,如果实验测得捕获CO2后的溶液中c():c()=2:1,则此时溶液的pH=
(2)利用CO2制备甲醇,其反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3kJ·mol-1
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ·mol-1
则该反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=
(3)为探究用CO2生产甲醇的反应原理CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),现进行如下实验:在2L恒温密闭容器中,充入0.04molCO2和0.08molH2,测得其压强p-t变化(如图1)曲线I所示。
①用CO2来表示5min内的化学反应速率v(CO2)=
②其他条件相同时,若只改变某一条件,曲线由I变化为II,则改变的条件是
③该温度下,此反应的平衡常数Kp=
(4)O2辅助的Al-CO2电池电容量大,能有效捕获利用CO2,其工作原理如图2所示。其中,离子液体是优良的溶剂,具有导电性;电池反应产物Al2(C2O4)3重要的化工原料。此电池的正极区反应式有:6O2+6e-=6,
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【推荐3】“费托合成”是由1925年德国化学家弗朗兹·费歇尔和汉斯·托罗普施所开发的。其原理是以一氧化碳和氢气的混合气体为原料,在催化剂和适当条件下,合成液态的烃或碳氢化合物。“煤间接液化技术”首创了高温浆态床费托合成工艺,实现了煤间接液化的高油品收率和高能量利用效率。
(1)已知:
计算反应的_______ ,下列说法能判断该反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.
B.单位时间内断裂键的同时形成键
C.
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
(2)T℃时,在0.5L的恒容密闭器中充入与,于初始压强为160kPa下,进行反应:,时反应达到平衡,此时测得的物质的量分数为50%。则内的反应速率为_______ ,CO的转化率为_______ %,达到平衡后的_______ (以气体分压代入平衡常数表达式,列计算式即可)。
(3)费托合成反应生成的烃类化合物也可以设计成燃料电池,高温燃料电池通过在电解质中传导提供能量,排放尾气中只有水蒸气和二氧化碳,经简单冷凝后可获得高浓度二氧化碳,大幅降低了二氧化碳捕集成本。请写出烃在负极发生的电极反应:_______ ;若放电时,外电路中转移6mol电子,则正极消耗标准状况下氧气的体积为_______ L。
(1)已知:
计算反应的
A.
B.单位时间内断裂键的同时形成键
C.
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
(2)T℃时,在0.5L的恒容密闭器中充入与,于初始压强为160kPa下,进行反应:,时反应达到平衡,此时测得的物质的量分数为50%。则内的反应速率为
(3)费托合成反应生成的烃类化合物也可以设计成燃料电池,高温燃料电池通过在电解质中传导提供能量,排放尾气中只有水蒸气和二氧化碳,经简单冷凝后可获得高浓度二氧化碳,大幅降低了二氧化碳捕集成本。请写出烃在负极发生的电极反应:
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