为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,将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。回答下列问题:
方法Ⅰ:催化加氢制甲醇。
以、为原料合成涉及的反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)计算反应ⅲ的______ 。
(2)一定温度和催化剂条件下,在密闭恒容容器中按照投料发生反应(不参与反应),平衡时的转化率、和CO的选择性(如的选择性)随温度的变化曲线如图所示。①图中曲线a表示物质______ 的变化(填“”“”或“CO”)。
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______ (填标号)。
A.升高温度,反应ⅰ逆向移动,所以正反应速率减小
B.向容器中再通入少量,的平衡转化率下降
C.移去部分,反应ⅲ平衡一定不移动
D.选择合适的催化剂能提高的选择性
③保持温度不变,在恒容反应器中,初始总压为5p kPa,只发生反应ⅰ和ⅱ,达到平衡时的转化率为80%,CO的选择性为25%,则的转化率为______ ,反应ⅱ的压强平衡常数______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
方法Ⅱ:催化加氢制甲酸
(3)科研工作者通过开发新型催化剂,利用太阳能电池将工业排放的转化为HCOOH,实现碳中和的目标。
已知。温度为达到平衡时,化学平衡常数。实验测得:,,、为速率常数。时,______ ;若温度为达到平衡时,,则______ (填“>”、“<”或“=”)。
方法Ⅰ:催化加氢制甲醇。
以、为原料合成涉及的反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)计算反应ⅲ的
(2)一定温度和催化剂条件下,在密闭恒容容器中按照投料发生反应(不参与反应),平衡时的转化率、和CO的选择性(如的选择性)随温度的变化曲线如图所示。①图中曲线a表示物质
②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有
A.升高温度,反应ⅰ逆向移动,所以正反应速率减小
B.向容器中再通入少量,的平衡转化率下降
C.移去部分,反应ⅲ平衡一定不移动
D.选择合适的催化剂能提高的选择性
③保持温度不变,在恒容反应器中,初始总压为5p kPa,只发生反应ⅰ和ⅱ,达到平衡时的转化率为80%,CO的选择性为25%,则的转化率为
方法Ⅱ:催化加氢制甲酸
(3)科研工作者通过开发新型催化剂,利用太阳能电池将工业排放的转化为HCOOH,实现碳中和的目标。
已知。温度为达到平衡时,化学平衡常数。实验测得:,,、为速率常数。时,
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更新时间:2024-03-17 10:41:10
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐1】一定条件下,将和充入一密闭容器中,发生如下反应:,已知反应物的总能量大于生成物的总能量,反应过程中、、物质的量变化如图所示:回答下列问题:
(1)升高温度,的转化率___________ (填“增大”“减小”或“不变”)
(2)反应处于平衡状态的时间段是___________ 。
(3)到的曲线变化的原因可能是___________ (填写编号)。
a.加了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度 d.增加的物质的量
(4)下图表示在密闭容器中反应:达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况,a~b过程中改变的条件可能是___________ ;若增大压强时,反应速度变化情况画在c~d处___________ 。
(5)已知反应 ,向某体积恒定的密闭容器中按体积比充入和,在一定条件下发生反应。下图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图,可以是___________
(6)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金,已知:
则___________ 。
(1)升高温度,的转化率
(2)反应处于平衡状态的时间段是
(3)到的曲线变化的原因可能是
a.加了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度 d.增加的物质的量
(4)下图表示在密闭容器中反应:达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况,a~b过程中改变的条件可能是
(5)已知反应 ,向某体积恒定的密闭容器中按体积比充入和,在一定条件下发生反应。下图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图,可以是___________
A.的转化率 | B.混合气体的密度 | C.密闭容器的压强 | D.的体积分数 |
则
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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】碳、氮及其化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用。请回答:
(1)科学家研究利用某种催化剂,成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。已知:
①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1
②NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol−1
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol−1
则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=__ kJ·mol−1,有利于提高CO平衡转化率的条件是__ (填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
某温度下,在体积为2L的容器中加入2molNO、2molCO,达到平衡时CO的转化率是50%,其平衡常数为__ 。
(2)在密闭容器中充入10molCO和8molNO,发生反应,如下图为平衡时NO的体积分数与温度,压强的关系。
①由图判断,温度T1__ T2(填“低于”或“高于”),理由是__ ?升高温度时,下列关于该反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__ 填标号)。
A.K、V均增加 B.K增加,v减小
C.K减小,V增加 D.K、V均减小
②压强为20MPa、温度为T2下,若反应进行到10min达到平衡状态,容器的体积为2L,则此时CO的转化率=__ ,用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=__ ,该温度下,如图所示A、B、C对应的pA(CO2)、pB(CO2)、pC(CO2)从大到小的顺序为__ 。
③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的__ 点。
(3)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示。
测得该反应的平衡常数与温度的关系为1gK=5.08+217.5/T,该反应是__ 反应(填“吸热”或“放热”)。该反应的含氮气体浓度随温度变化如图所示,则将NO转化为N2的最佳温度为__ ;当温度达到700K时,发生副反应的化学方程式__ 。
(1)科学家研究利用某种催化剂,成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。已知:
①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1
②NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol−1
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol−1
则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
某温度下,在体积为2L的容器中加入2molNO、2molCO,达到平衡时CO的转化率是50%,其平衡常数为
(2)在密闭容器中充入10molCO和8molNO,发生反应,如下图为平衡时NO的体积分数与温度,压强的关系。
①由图判断,温度T1
A.K、V均增加 B.K增加,v减小
C.K减小,V增加 D.K、V均减小
②压强为20MPa、温度为T2下,若反应进行到10min达到平衡状态,容器的体积为2L,则此时CO的转化率=
③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的
(3)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示。
测得该反应的平衡常数与温度的关系为1gK=5.08+217.5/T,该反应是
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【推荐3】氢气(H2)是最理想的燃料。回答下列问题:
(1)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为___________ 。
(2)氢气作为燃料的优点是________________ (写出一点即可)。目前,氢氧燃料电池已经使用于汽车。若该电池的电解质呈碱性,写出负极电池反应式:_____________ ;若该电池的电解质呈酸性,写出正极电池反应式:________________ 。
(3)氢气可制备H2O2。工业上较为成熟的方法是蒽醌法,其原理是:烷基蒽醌与有机溶剂配制成工作溶液,在压力为0.30MPa、温度55~65℃、有催化剂存在的条件下,通入氢气进行氢化,在40~44℃温度下与空气(或氧气)进行逆流氧化,经萃取、再生、精制与浓缩制得质量分数为20%~30%的过氧化氢水溶液产品。上述过程可用以下反应表示:
I.H2(g)+A(l)=B(l) △H1
II.O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) △H2
其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的△H_________ (填“>”“<”或“=”)0。
(4)金属氢化物(NaH、MgH2等)是常用的储氢材料,写出MgH2与水反应的化学方程式:__________________ 。
(1)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为
(2)氢气作为燃料的优点是
(3)氢气可制备H2O2。工业上较为成熟的方法是蒽醌法,其原理是:烷基蒽醌与有机溶剂配制成工作溶液,在压力为0.30MPa、温度55~65℃、有催化剂存在的条件下,通入氢气进行氢化,在40~44℃温度下与空气(或氧气)进行逆流氧化,经萃取、再生、精制与浓缩制得质量分数为20%~30%的过氧化氢水溶液产品。上述过程可用以下反应表示:
I.H2(g)+A(l)=B(l) △H1
II.O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) △H2
其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的△H
(4)金属氢化物(NaH、MgH2等)是常用的储氢材料,写出MgH2与水反应的化学方程式:
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【推荐1】钯催化剂(主要成分为Pd、α−Al2O3,还含少量铁、铜等)在使用过程中,Pd易被氧化为难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂中回收海绵钯的工艺流程如下图:
(1)“还原I”加入甲酸的目的是还原_______ (填化学式)。
(2)“酸浸”过程用盐酸和H2O2,Pd转化为的离子方程式为_______ 。
(3)“还原II”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______ 。
(4)酸浸在一定温度下充分浸取钯,得到氯亚钯酸(H2PdCl4)溶液,钯的浸出率与反应的温度、HCl浓度的关系如图所示。最佳的浸取温度是_______ ,最佳的HCl浓度为_______ 。
(5)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为(RCl为阴离子交换树脂):,“离子交换”流出液中阳离子有H、_______ (填离子符号)。
(6)“沉钯”过程中先加入氨水得到Pd(NH3)4Cl2溶液,再加入盐酸后得到Pd(NH3)2Cl2沉淀,用化学平衡知识解释加入盐酸的作用_______ 。
(7)已知:常温下,,。假设在流出液中各离子的浓度均为0.1mol/L,加入氨水调节pH后过滤,滤液经一系列操作可以得到CuCl2·6H2O。需调节pH的范围是_______ 。(当离子浓度小于mol/L时认为已沉淀完全)。
(1)“还原I”加入甲酸的目的是还原
(2)“酸浸”过程用盐酸和H2O2,Pd转化为的离子方程式为
(3)“还原II”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为
(4)酸浸在一定温度下充分浸取钯,得到氯亚钯酸(H2PdCl4)溶液,钯的浸出率与反应的温度、HCl浓度的关系如图所示。最佳的浸取温度是
(5)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为(RCl为阴离子交换树脂):,“离子交换”流出液中阳离子有H、
(6)“沉钯”过程中先加入氨水得到Pd(NH3)4Cl2溶液,再加入盐酸后得到Pd(NH3)2Cl2沉淀,用化学平衡知识解释加入盐酸的作用
(7)已知:常温下,,。假设在流出液中各离子的浓度均为0.1mol/L,加入氨水调节pH后过滤,滤液经一系列操作可以得到CuCl2·6H2O。需调节pH的范围是
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解答题-原理综合题
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【推荐2】Cl化学又称一碳化学,研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺,因其在材料科学和开发清洁燃料方面的重要作用已发展成为一门学科。燃煤废气中的CO、CO2均能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇:
①3H2(g)+CO2(g) ⇌CH3OH (g) + H2O(l) △H1
②CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g) △H2
(1)已知:18g水蒸气变成液态水放出44KJ的热量。
则△H1_____________________
(2)一定条件下,在恒容的密闭容器中投入1molCO 和2mol H2,反应②在催化剂作用下充分反应,CH3OH在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示:
①图中压强的相对大小是P1______ P2(填“>”“<”或“=”),判断的理由是________
②A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)______ K(B)_____ K(C)(填“>”“<”或“=”) ,计算C点的压强平衡常数Kp=__________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)
③300℃,P2条件下,处于E点时V正________ V逆(填“>”“<”或“=”)
④某温度下,不能说明该反应已经达到平衡状态的是______________ 。
a.容器内的密度不再变化
b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH)=l: 2:l
c.容器内气体体积分数不再变化
d. 容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
e.容器内各组分的质量分数不再变化
⑤反应开始至在C点达平衡,各物质的浓度随时间变化曲线如图所示,保持温度不变,t1时改变条件为_________ ,此时平衡_______ 。(填“正向移动”“逆向移动”“不移动” )
(3)工业上可通过甲醛羰基化法制取甲酸甲酯,25℃时,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g),部分研究如下图所示:
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素的是_____ (填下列序号字母)
a. 3.5×106Pa b. 4.0×106Pa c. 5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中,采用的温度是80℃,其理由是_______
①3H2(g)+CO2(g) ⇌CH3OH (g) + H2O(l) △H1
②CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g) △H2
(1)已知:18g水蒸气变成液态水放出44KJ的热量。
化学键 | C-H | C-O | C=O | H-H | O-H |
键能/KJ/mol | 412 | 351 | 745 | 436 | 462 |
则△H1
(2)一定条件下,在恒容的密闭容器中投入1molCO 和2mol H2,反应②在催化剂作用下充分反应,CH3OH在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示:
①图中压强的相对大小是P1
②A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)
③300℃,P2条件下,处于E点时V正
④某温度下,不能说明该反应已经达到平衡状态的是
a.容器内的密度不再变化
b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH)=l: 2:l
c.容器内气体体积分数不再变化
d. 容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
e.容器内各组分的质量分数不再变化
⑤反应开始至在C点达平衡,各物质的浓度随时间变化曲线如图所示,保持温度不变,t1时改变条件为
(3)工业上可通过甲醛羰基化法制取甲酸甲酯,25℃时,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g),部分研究如下图所示:
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素的是
a. 3.5×106Pa b. 4.0×106Pa c. 5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中,采用的温度是80℃,其理由是
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解题方法
【推荐3】甲醇是一种重要的化工原料,可以用于制备多种物质。
由甲醇制备原料气CO和的反应为 ,已知CO中的化学键为碳氧叁键,相关键能数据如下:
请回答下列问题
(1)___________ 。
(2)为研究温度对的影响,若起始时容器中只有一定量的,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图:
①图中曲线n表示的物质是___________ (填化学式)。
②A点时的转化率为___________ (保留一位小数)。
③C点时,设容器内的总压为p Pa,则平衡常数___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)甲醇还可以在催化剂作用下与水发生重整制备氢气,反应为: ,分别在压强为1MPa,2Mpa条件下测定甲醇平衡含量随温度变化关系如图:
上图两条曲线中表示2MPa的是___________ (填字母)。在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应原理知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的主要原因是___________ 。
由甲醇制备原料气CO和的反应为 ,已知CO中的化学键为碳氧叁键,相关键能数据如下:
化学键 | |||||
键能 | 413 | 436 | 358 | 1072 | 463 |
请回答下列问题
(1)
(2)为研究温度对的影响,若起始时容器中只有一定量的,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图:
①图中曲线n表示的物质是
②A点时的转化率为
③C点时,设容器内的总压为p Pa,则平衡常数
(3)甲醇还可以在催化剂作用下与水发生重整制备氢气,反应为: ,分别在压强为1MPa,2Mpa条件下测定甲醇平衡含量随温度变化关系如图:
上图两条曲线中表示2MPa的是
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解题方法
【推荐1】氮及其化合物在工业生产等领域中有着重要应用,同时氮的氧化物也是造成空气污染的主要成分之一,降低其排放可以改善空气质量。
(1)联氨(N2H4,又称肼)是一种良好的火箭推进剂。已知相关化学键的键能如表所示:
若使1molN2O4(g)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是xkJ,则2N2H4(g)+N2O4(g)⇌3N2(g)+4H2O(g)∆H=______ kJ·mol−1。
(2)NO和CO均为汽车尾气的成分,在催化转换器中二者可发生反应减少尾气污染。已知2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ∆H<0。向密闭容器中按n(NO):n(CO)=1:1通入气体,在不同温度下反应达到平衡时,NO的平衡转化率随压强变化曲线如图所示:
①T1______ T2(填“>”、“<”),理由是______ 。
②M点时混合气体的平均相对分子质量为______ (保留两位小数)。
③一定温度下,向恒容容器中通入等物质的量的NO和CO,测得容器中压强随时间的变化关系如表所示:
该反应条件下的平衡常数Kp=______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数),该反应中的v正=k正·p2(NO)p2(CO),v逆=k逆·p(N2)p2(CO2),则该反应达到平衡时,k正______ k逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)电化学法也可合成氨。用低温固体质子导体作电解质,电解N2(g)、H2(g)合成氨气的原理如图所示:
①阴极产生氨气的电极反应式为______ 。
②实验研究发现,当外加电压超过一定值以后,发现阴极产物中氨气所占体积分数随电压的增大而减小,其可能原因为______ 。
(1)联氨(N2H4,又称肼)是一种良好的火箭推进剂。已知相关化学键的键能如表所示:
化学键 | N-H | N-N | N≡N | O-H |
键能(kJ·mol-1) | a | b | c | d |
若使1molN2O4(g)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是xkJ,则2N2H4(g)+N2O4(g)⇌3N2(g)+4H2O(g)∆H=
(2)NO和CO均为汽车尾气的成分,在催化转换器中二者可发生反应减少尾气污染。已知2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ∆H<0。向密闭容器中按n(NO):n(CO)=1:1通入气体,在不同温度下反应达到平衡时,NO的平衡转化率随压强变化曲线如图所示:
①T1
②M点时混合气体的平均相对分子质量为
③一定温度下,向恒容容器中通入等物质的量的NO和CO,测得容器中压强随时间的变化关系如表所示:
t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
p/kPa | 200 | 185 | 173 | 165 | 160 | 160 |
该反应条件下的平衡常数Kp=
(3)电化学法也可合成氨。用低温固体质子导体作电解质,电解N2(g)、H2(g)合成氨气的原理如图所示:
①阴极产生氨气的电极反应式为
②实验研究发现,当外加电压超过一定值以后,发现阴极产物中氨气所占体积分数随电压的增大而减小,其可能原因为
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(0.65)
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【推荐2】一氧化碳和氢气的混合气被称为合成气,是重要的化工原料,也是重要的还原剂。
(1)甲烷和高温水蒸气可发生反应生成合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=206kJ·mol-1。
①从反应本身特点分析,选择_______ 反应条件对提高反应物的转化率有利。
A.较高温度、较高压强 B.较高温度、较低压强
C.较低温度、较高压强 D.较低温度、较低压强
②实际工业生产中通常采用温度800~820°C、压强2.5~3.5MPa、=3.5反应条件。选择较高压强的目的是_______ 。选择=3.5的目的是_______ 。
(2)已知:
i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) Kp1(823K)=0.14
ii.CoO(s)+H2(g)Co(s)+H2O(g) Kp2(823K)=67
iii.CoO(s)+CO(g)Co(s)+CO2(g) Kp3(823K)
计算平衡常数Kp3(823K)=_______ (计算结果保留整数)。由此可知,选用_______ 作还原剂更有利于提高氧化钴的转化程度。
(3)采用铑的羰基化合物和碘化物组成的催化剂系统,使甲醇和一氧化碳在水-醋酸介质中于175°C左右和低于3.0MPa的条件下反应生成醋酸,其反应的化学方程式为_______ 。该方法具有原料价廉、条件缓和、产率高、产品质量好、工艺过程简单等优点,是目前醋酸生产中技术经济指标最先进的方法。若反应物的转化率以甲醇计为99%,以一氧化碳计为90%,则两种原料的投料质量比=_______ (用最简分数形式表示)。
(1)甲烷和高温水蒸气可发生反应生成合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=206kJ·mol-1。
①从反应本身特点分析,选择
A.较高温度、较高压强 B.较高温度、较低压强
C.较低温度、较高压强 D.较低温度、较低压强
②实际工业生产中通常采用温度800~820°C、压强2.5~3.5MPa、=3.5反应条件。选择较高压强的目的是
(2)已知:
i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) Kp1(823K)=0.14
ii.CoO(s)+H2(g)Co(s)+H2O(g) Kp2(823K)=67
iii.CoO(s)+CO(g)Co(s)+CO2(g) Kp3(823K)
计算平衡常数Kp3(823K)=
(3)采用铑的羰基化合物和碘化物组成的催化剂系统,使甲醇和一氧化碳在水-醋酸介质中于175°C左右和低于3.0MPa的条件下反应生成醋酸,其反应的化学方程式为
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【推荐3】氢气因热值高、来源广、产物无污染,常被人们看做一种理想的“绿色能源”,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。
(1)H2O的热分解可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图1中曲线A对应的物质是______________ 。
图1 图2
(2)图2为用电解法制备H2,写出阳极的电极反应式:________________ 。
(3)从可持续发展考虑,太阳能光解水制氢是获取H2的最好途径,但迄今仍然存在诸多问题,如光催化剂大多仅在紫外光区稳定有效,能够在可见光区使用的光催化剂不但催化活性低,而且几乎都存在光腐蚀现象,需使用牺牲剂进行抑制,能量转化效率低等,这些都阻碍了光解水的实际应用,需设计课题进一步研究解决。下列设想符合研究方向的是_________
A 将研究方向专注于紫外光区,无需考虑可见光区
B 研究光腐蚀机理,寻找高稳定性,不产生光腐蚀的制氢材料
C 研制具有特殊结构的新型光催化剂,开发低成本、高性能光催化材料
D 研究新的光解水的催化机制,使利用红外光进行光解水制氢成为可能
(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知:CH4(g) + H2O(g) = CO(g)+ 3H2 (g) ΔH= -206.2 kJ•mol-1
CH4(g) + CO2 (g) = 2CO(g)+ 2H2 (g) ΔH= -247.4 kJ•mol-1
则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为:_________
(5)利用废弃的H2S的热分解可生产H2:2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)。现将0.30 mol H2S(g)通入到压强为p的恒压密闭容器中,在不同温度下测得H2S的平衡转化率如图3所示:
①温度为T4℃时,初始体积为1L,t分钟后,反应达到平衡,该温度下的平衡常数K=________ 。
②若保持恒温T℃,将一定量的 H2S(g)通入到恒压密闭容器中,反应一段时间后,压强为p的体系恰好达到平衡,试在图4上画出不同起始压强下H2S转化率的趋势图 ________ 。
(1)H2O的热分解可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图1中曲线A对应的物质是
图1 图2
(2)图2为用电解法制备H2,写出阳极的电极反应式:
(3)从可持续发展考虑,太阳能光解水制氢是获取H2的最好途径,但迄今仍然存在诸多问题,如光催化剂大多仅在紫外光区稳定有效,能够在可见光区使用的光催化剂不但催化活性低,而且几乎都存在光腐蚀现象,需使用牺牲剂进行抑制,能量转化效率低等,这些都阻碍了光解水的实际应用,需设计课题进一步研究解决。下列设想符合研究方向的是
A 将研究方向专注于紫外光区,无需考虑可见光区
B 研究光腐蚀机理,寻找高稳定性,不产生光腐蚀的制氢材料
C 研制具有特殊结构的新型光催化剂,开发低成本、高性能光催化材料
D 研究新的光解水的催化机制,使利用红外光进行光解水制氢成为可能
(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知:CH4(g) + H2O(g) = CO(g)+ 3H2 (g) ΔH= -206.2 kJ•mol-1
CH4(g) + CO2 (g) = 2CO(g)+ 2H2 (g) ΔH= -247.4 kJ•mol-1
则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为:
(5)利用废弃的H2S的热分解可生产H2:2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)。现将0.30 mol H2S(g)通入到压强为p的恒压密闭容器中,在不同温度下测得H2S的平衡转化率如图3所示:
①温度为T4℃时,初始体积为1L,t分钟后,反应达到平衡,该温度下的平衡常数K=
②若保持恒温T℃,将一定量的 H2S(g)通入到恒压密闭容器中,反应一段时间后,压强为p的体系恰好达到平衡,试在图4上画出不同起始压强下H2S转化率的
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐1】氮及其化合物在科技、社会生活中有着广泛的应用。请按要求回答下列问题。
(1)氨气可作为脱硝剂,在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH3,在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g)。
①能说明该反应已达到平衡状态的标志是_______ 。
a.反应速率v(NH3)=v(N2)
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)=6∶4∶5∶6
e.12molN-H键断裂的同时生成5molN≡N键
f.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
②某次实验中测得容器内NO及N2的物质的量随时间变化如图所示,图中b点对应的速率关系是v(正)_______ v(逆)(填﹥、﹤或=),d点对应的速率关系是v(正)_______ v(逆)(填﹥、﹤或=)。
(2)298K时,若已知生成标准状况下2.24LNH3时放出热量为4.62kJ。在该温度下,取1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量总小于92.4kJ,其原因是_______ 。
(3)一定条件下,在2L密闭容器内,反应2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-180kJ·mol-1,n(NO2)随时间变化如下表:
①用N2O4表示0~2s内该反应的平均速率为_______ 。在第5s时,NO2的转化率为_______ 。(转化率是指某一反应物转化的百分率。)
②根据上表可以看出,随着反应进行,反应速率逐渐减小,其原因是_______ 。
(1)氨气可作为脱硝剂,在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH3,在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g)。
①能说明该反应已达到平衡状态的标志是
a.反应速率v(NH3)=v(N2)
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)=6∶4∶5∶6
e.12molN-H键断裂的同时生成5molN≡N键
f.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
②某次实验中测得容器内NO及N2的物质的量随时间变化如图所示,图中b点对应的速率关系是v(正)
(2)298K时,若已知生成标准状况下2.24LNH3时放出热量为4.62kJ。在该温度下,取1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量总小于92.4kJ,其原因是
(3)一定条件下,在2L密闭容器内,反应2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-180kJ·mol-1,n(NO2)随时间变化如下表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO2)/mol | 0.040 | 0.020 | 0.010 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
②根据上表可以看出,随着反应进行,反应速率逐渐减小,其原因是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐2】磷酸氯喹是治疗新型肺炎的潜力药,磷酸是合成该药的初级原料之一,沸点高,难挥发。化学兴趣小组设计了合成磷酸的流程如图。
回答下列问题:
(1)将一定量的红磷与氯气置于容积为2L的恒温恒容(温度、体积均不变)反应器中制取A,各物质的物质的量与时间的关系如图。
①前10s消耗的氯气为______ mol,该反应的化学方程式为_______________ (A 用化学式表示)。
②前10s的平均反应速率v(Cl2)=_____ mol•L-1•s-1。
(2)将 A加入热水中,生成两种酸,一种为磷酸,反应过程中各元素化合价不变。
①另一种酸C是___ (写名称)。
②A与热水反应的化学方程式为_____________ 。
回答下列问题:
(1)将一定量的红磷与氯气置于容积为2L的恒温恒容(温度、体积均不变)反应器中制取A,各物质的物质的量与时间的关系如图。
①前10s消耗的氯气为
②前10s的平均反应速率v(Cl2)=
(2)将 A加入热水中,生成两种酸,一种为磷酸,反应过程中各元素化合价不变。
①另一种酸C是
②A与热水反应的化学方程式为
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【推荐3】氮的氧化物在生产、生活中有广泛应用。
Ⅰ.已知汽车气缸中氮及其化合物发生如下反应:
(常温下平衡常数为K1)
(常温下平衡常数为K2)
(1)则_______ ;常温下平衡常数K=_______ (用K1、K2来表示)
Ⅱ.四氧化二氮(N2O4)可作为运载火箭的推进剂,将4 mol N2O4放入2 L恒容密闭容器中发生反应,平衡体系中N2O4的体积分数()随温度的变化如图所示:
(2)D点v(正)_______ v(逆)(填“>”“=”或“<”)。
(3)A、B、C点中平衡常数K的值最大的是_______ 点。T2时,N2O4的平衡转化率为_______ ;若达平衡时间为5 s,则此时间内的N2O4平均反应速率为_______ 。
(4)若其条件不变,在原平衡基础上,再加入一定量NO2,达到新平衡时,与原平衡相比,NO2的体积分数_______ (填“增大”“不变”或“减小”)。
Ⅲ.碳的很多化合物在生产、生活中有广泛应用,对其进行综合利用是目前研究的热点之一。;中科院化学所研究了该反应的反应历程,如图所示:
(5)反应历程中,能降低反应活化能的物质有_______ (填化学式);中间产物有_______ 种。
(6)第4步反应的化学方程式为_______ 。
Ⅰ.已知汽车气缸中氮及其化合物发生如下反应:
(常温下平衡常数为K1)
(常温下平衡常数为K2)
(1)则
Ⅱ.四氧化二氮(N2O4)可作为运载火箭的推进剂,将4 mol N2O4放入2 L恒容密闭容器中发生反应,平衡体系中N2O4的体积分数()随温度的变化如图所示:
(2)D点v(正)
(3)A、B、C点中平衡常数K的值最大的是
(4)若其条件不变,在原平衡基础上,再加入一定量NO2,达到新平衡时,与原平衡相比,NO2的体积分数
Ⅲ.碳的很多化合物在生产、生活中有广泛应用,对其进行综合利用是目前研究的热点之一。;中科院化学所研究了该反应的反应历程,如图所示:
(5)反应历程中,能降低反应活化能的物质有
(6)第4步反应的化学方程式为
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