SO2既是大气主要的污染物之一,又是工业制备硫酸的重要中间物质,研究SO2无害化处理,对治理大气污染、合理利用资源和建设生态文明具有重要意义。
Ⅰ.已知:①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH = akJ/mol
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH = bkJ/mol
(1)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH=__________ kJ/mol(用a、b的代数式表示)。
(2)在一定温度下,将NO2和SO2以体积比1:2置于恒容容器中发生反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是______填字母)。
Ⅱ.在一定条件下,SO2与O2发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 。
ⅰ.在不同温度下,一定量的SO2与O2在恒容容器发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ,SO3的体积分数随时间变化如图:
(3)该反应的ΔH______ 0 (填“>”“<”或“=”),判断依据是__________ 。
(4)若T1、T2时该反应的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1_______ K2(填“>”“<”或“=”)。
(5)在T℃时,向体积为1L的密闭容器中,通入2molSO2和1molO2,反应一段时间达到平衡,此时SO2的转化率为90%,则T℃时该反应的平衡常数K=__________ 。
ⅱ.硫酸工业中,在接触室发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
(6)生产中需要通入过量的空气,目的是__________ 。
Ⅰ.已知:①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH = akJ/mol
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH = bkJ/mol
(1)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH=
(2)在一定温度下,将NO2和SO2以体积比1:2置于恒容容器中发生反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是______填字母)。
A.体系压强保持不变 |
B.混合气体的密度保持不变 |
C.混合气体的颜色保持不变 |
D.每生成1molSO3消耗1molNO2 |
Ⅱ.在一定条件下,SO2与O2发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 。
ⅰ.在不同温度下,一定量的SO2与O2在恒容容器发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ,SO3的体积分数随时间变化如图:
(3)该反应的ΔH
(4)若T1、T2时该反应的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1
(5)在T℃时,向体积为1L的密闭容器中,通入2molSO2和1molO2,反应一段时间达到平衡,此时SO2的转化率为90%,则T℃时该反应的平衡常数K=
ⅱ.硫酸工业中,在接触室发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
(6)生产中需要通入过量的空气,目的是
更新时间:2024-03-21 15:42:14
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【推荐1】含硫废气的处理越来越成为化工生产等领域的重要课题。回答下列问题:
I.工业尾气中的是环境污染的主要原因之一,工业上可采用钙基固硫法降低尾气中的含硫量。
(1)①已知:
a.
b.
C.
则与反应生成的热化学方程式为___________ 。
②某温度下,该反应达到平衡后向容器中通入少量,则反应再次达到平衡时将___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.CO可将工业尾气中的转化为化工原料羰基硫(COS):
(2)恒温恒容条件下,密闭容器中发生上述反应,下列事实能说明反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
a. b.的体积分数保持不变
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变 d.容器内压强保持不变
(3)T℃时,在恒容的密闭容器中充入等物质的量CO和发生反应,实验测得反应前容器内压强为达到平衡时的分压分别为。CO的平衡转化率为___________ ,该反应的平衡常数___________ 。
(4)向某密闭容器中,投入一定量的CO和进行上述反应,的转化率与温度(T)的关系如图所示。则___________ (填“>”或“<”)0,判断依据是___________ 。
I.工业尾气中的是环境污染的主要原因之一,工业上可采用钙基固硫法降低尾气中的含硫量。
(1)①已知:
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则与反应生成的热化学方程式为
②某温度下,该反应达到平衡后向容器中通入少量,则反应再次达到平衡时将
Ⅱ.CO可将工业尾气中的转化为化工原料羰基硫(COS):
(2)恒温恒容条件下,密闭容器中发生上述反应,下列事实能说明反应达到平衡状态的是
a. b.的体积分数保持不变
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变 d.容器内压强保持不变
(3)T℃时,在恒容的密闭容器中充入等物质的量CO和发生反应,实验测得反应前容器内压强为达到平衡时的分压分别为。CO的平衡转化率为
(4)向某密闭容器中,投入一定量的CO和进行上述反应,的转化率与温度(T)的关系如图所示。则
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解答题-原理综合题
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(0.65)
【推荐2】氨气是一种重要工业原料,在工农业生产中具有重要的应用。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1
则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的△H=___ 。
(2)工业合成氨气的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。在一定温度下,将一定量的N2和H2通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后。改变下列条件,能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是__ 。
①增大压强 ②增大反应物的浓度 ③使用催化剂 ④降低温度
(3)当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中t1时引起平衡移动的条件可能是___ 。
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是___ 。
(4)温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则该反应的化学平衡常数的为___ 。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1
则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的△H=
(2)工业合成氨气的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。在一定温度下,将一定量的N2和H2通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后。改变下列条件,能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是
①增大压强 ②增大反应物的浓度 ③使用催化剂 ④降低温度
(3)当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中t1时引起平衡移动的条件可能是
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是
(4)温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则该反应的化学平衡常数的为
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解答题-实验探究题
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(0.65)
解题方法
【推荐3】回答下列问题
(1)已知:与反应生成正盐的;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热的。请写出在水溶液中电离的热化学方程式___________
(2)25℃,的电离常数为,的电常数为。溶液中___________ (填“等于”或“小于”或“大于”)
(3)某小组探究外界因素对水解程度的影响。
甲同学设计实验方案如下(表中溶液浓度均为)
ⅰ.实验1和2,探究加入对水解程度的影响;
ⅱ.实验1和3,探究温度对水解程度的影响。
①根据甲同学的实验方案,补充数据:a=___________ 。
②实验测得,该结果不足以证明加入促进了的水解。根据___________ (填一种微粒的化学式)的浓度增大可以说明加入能促进的水解。
③已知水解为吸热反应,甲同学预测,但实验结果为。实验结果与预测不一致的原因是___________ 。
④小组通过测定不同温度下的水解常数确定温度对水解程度的影响。
查阅资料:,为溶液起始浓度。
试剂:溶液、盐酸、计。
实验:测定水解常数,完成下表中序号6的实验。
在和下重复上述实验。
数据处理:用含V、b、c的计算式表示的
实验结论:通过___________ ,可以说明温度升高,促进水解。
(1)已知:与反应生成正盐的;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热的。请写出在水溶液中电离的热化学方程式
(2)25℃,的电离常数为,的电常数为。溶液中
(3)某小组探究外界因素对水解程度的影响。
甲同学设计实验方案如下(表中溶液浓度均为)
ⅰ.实验1和2,探究加入对水解程度的影响;
ⅱ.实验1和3,探究温度对水解程度的影响。
序号 | 温度 | ||||
1 | 40.0 | 0 | 0 | ||
2 | 20.0 | 10.0 | a | ||
3 | 40.0 | 0 | 0 |
②实验测得,该结果不足以证明加入促进了的水解。根据
③已知水解为吸热反应,甲同学预测,但实验结果为。实验结果与预测不一致的原因是
④小组通过测定不同温度下的水解常数确定温度对水解程度的影响。
查阅资料:,为溶液起始浓度。
试剂:溶液、盐酸、计。
实验:测定水解常数,完成下表中序号6的实验。
序号 | 实验 | 记录的数据 |
4 | 取溶液,用盐酸滴定至终点 | 消耗盐酸体积为VmL |
5 | 测纯水的pH | b |
6 | c |
数据处理:用含V、b、c的计算式表示的
实验结论:通过
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【推荐1】燃煤火力发电厂会产生大量的NOx、SO2、CO2,排放会对环境造成污染。
(1)通常情况下,当1gC(s)完全燃烧时释放出33kJ热量,该反应的热化学方程式为_______ 。
(2)用活性炭还原处理氮氧化物,有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H。在2L恒容密闭器中加入足量C与NO发生反应,所得数据如下表。
①700℃时,若反应2min达到平衡,0~2min内的CO2平均反应速率v=_______ ;该温度下的平衡常数K=_______ 。
②结合表中数据,判断该反应的△H_______ 0(填“>”或“<”)。
③判断该反应达到平衡的依据是_______ 。
A.容器内气体密度恒定B.容器内各气体浓度恒定
C.容器内压强恒定D.2v正(NO)=v逆(N2)
(3)已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示。由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为_______ 。
(1)通常情况下,当1gC(s)完全燃烧时释放出33kJ热量,该反应的热化学方程式为
(2)用活性炭还原处理氮氧化物,有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H。在2L恒容密闭器中加入足量C与NO发生反应,所得数据如下表。
实验编号 | 温度/℃ | 起始时NO的物质的量/mol | 平衡时N2的物质的量/mol |
1 | 700 | 0.24 | 0.08 |
2 | 800 | 0.40 | 0.09 |
②结合表中数据,判断该反应的△H
③判断该反应达到平衡的依据是
A.容器内气体密度恒定B.容器内各气体浓度恒定
C.容器内压强恒定D.2v正(NO)=v逆(N2)
(3)已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示。由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为
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解题方法
【推荐2】含碳物质的价值型转化,有利于“减碳”和可持续性发展,有着重要的研究价值。
请回答下列问题:
(1)已知CO分子中化学键为C≡O。相关的化学键键能数据如下:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=______ kJ·mol−1.下列有利于提高CO平衡转化率的措施有___________ (填标号)。
a.增大压强 b.降低温度
c.提高原料气中H2O的比例 d.使用高效催化剂
(2)乙苯催化脱氢制取苯乙烯的反应为:
(g)+CO2(g) (g)+CO(g)+H2O(g),
其反应历程如下:
①由原料到状态Ⅰ___________ 能量(填“放出”或“吸收”)。
②一定温度下,向恒容密闭容器中充入2 mol乙苯和2 mol CO2,起始压强为p0,平衡时容器内气体总物质的量为5 mol,乙苯的转化率为___________ ,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=________ 。[气体分压(p分)=气体总压(p总)×气体体积分数]
③乙苯平衡转化率与p(CO2)的关系如图所示,请解释乙苯平衡转化率随着p(CO2)变化而变化的原因___________ 。
请回答下列问题:
(1)已知CO分子中化学键为C≡O。相关的化学键键能数据如下:
化学键 | H—O | C≡O | C=O | H—H |
E/(kJ·mol−1) | 463 | 1075 | 803 | 436 |
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=
a.增大压强 b.降低温度
c.提高原料气中H2O的比例 d.使用高效催化剂
(2)乙苯催化脱氢制取苯乙烯的反应为:
(g)+CO2(g) (g)+CO(g)+H2O(g),
其反应历程如下:
①由原料到状态Ⅰ
②一定温度下,向恒容密闭容器中充入2 mol乙苯和2 mol CO2,起始压强为p0,平衡时容器内气体总物质的量为5 mol,乙苯的转化率为
③乙苯平衡转化率与p(CO2)的关系如图所示,请解释乙苯平衡转化率随着p(CO2)变化而变化的原因
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【推荐3】二甲酸()是一种性能优良的汽车燃料,工业上可利用CO和来合成二甲醚,发生的反应为:
Ⅰ.
Ⅱ.回答下列问题:
(1)由CO和直接合成的热化学反应方程式为______ 。
(2)T℃下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入2mol发生反应Ⅱ。20min时反应达平衡,测得体系中的体积分数为25%。
①0~20min内,用表示的平均反应速率______ ;若其他条件不变,向该平衡体系中再充入1mol和1mol,则平衡向______ (填“正”或“逆”)反应方向移动。
②实验测得该反应:,,、为速率常数。若改变温度为T′℃,测得平衡时,则T′______ T(填“大于”或“小于”)。
(3)不同压强和温度下,将2.0molCO(g)和4.0mol充入容积为2L的恒温密闭容器中,平衡时体系中二甲醚的物质的量分数变化情况如图所示,则的平衡转化率最大时应选择的条件是______(填标号)。
Ⅰ.
Ⅱ.回答下列问题:
(1)由CO和直接合成的热化学反应方程式为
(2)T℃下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入2mol发生反应Ⅱ。20min时反应达平衡,测得体系中的体积分数为25%。
①0~20min内,用表示的平均反应速率
②实验测得该反应:,,、为速率常数。若改变温度为T′℃,测得平衡时,则T′
(3)不同压强和温度下,将2.0molCO(g)和4.0mol充入容积为2L的恒温密闭容器中,平衡时体系中二甲醚的物质的量分数变化情况如图所示,则的平衡转化率最大时应选择的条件是______(填标号)。
A.、 | B.、 | C.、 | D.、 |
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解题方法
【推荐1】从衣食住行到探索浩瀚宇宙,都有氮及其化合物的参与,但同时有毒含氮化合物的排放,也对环境产生污染。如何实现环境保护与资源利用的和谐统一,已成为我们的重要研究课题。
(1)工业上利用和可以合成,又可以进一步制备火箭燃料肼。已知:
①
②
③
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)的水溶液呈弱碱性,室温下其电离常数,则的水溶液等于___________ (忽略的二级电离和的电离,)。
(3)利用测压法在刚性密闭容器中研究时的分解反应,现将一定量的充入该密闭容器中,测得体系的总压强随时间的变化如表所示:
①时,___________ 。
②时反应的平衡常数___________ (为以物质的量分数表示的平衡常数)。若升高温度,减小,则___________ 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)将等物质的量的和分别充入盛有催化剂①和②的体积相同的刚性容器,进行反应,经过相同时间测得的转化率如图所示,图中cd段转化率下降的可能原因是___________ 。
(5)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染,电化学降解中性溶液的原理如图所示:
电极上的电极反应为___________ 。
(1)工业上利用和可以合成,又可以进一步制备火箭燃料肼。已知:
①
②
③
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)的水溶液呈弱碱性,室温下其电离常数,则的水溶液等于
(3)利用测压法在刚性密闭容器中研究时的分解反应,现将一定量的充入该密闭容器中,测得体系的总压强随时间的变化如表所示:
反应时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
压强 | 15.00 | 14.02 | 13.20 | 12.50 | 12.50 |
②时反应的平衡常数
(4)将等物质的量的和分别充入盛有催化剂①和②的体积相同的刚性容器,进行反应,经过相同时间测得的转化率如图所示,图中cd段转化率下降的可能原因是
(5)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染,电化学降解中性溶液的原理如图所示:
电极上的电极反应为
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【推荐2】碳和氮的氧化物等有害气体的处理成为科学研究的重要内容。
(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g)。某研究小组向一个容积不变的密闭容器(容器容积为3L,固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,在恒温(T℃)条件下反应,测得不同时间(t)时各物质的物质的量(n)如表:
①10min-20min时间内,用v(NO)表示的反应速率为_______ 。
②T℃时,该反应的平衡常数为_______ (保留两位小数),若某-时刻,容器中有1.2molC、1.2molNO、0.75molN2和1.08molCO2,此时v(正)_______ v(逆)(填“>、<、=”)。
③下列各项能判断该反应达到平衡状态的是_______ 。
A.容器内压强保持不变 B.2v(NO)正=v(N2)逆
C.容器内CO2的体积分数不变 D.混合气体的密度保持不变
④一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率_______ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在3L容积可变的密闭容器中发生反应H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g),恒温下c(CO)随时间t变化的曲线I如图所示。若在t0时分别改变一个条件,曲线I变成曲线II和曲线III。
①当曲线I变成曲线II时,改变的条件是_______ ;
②当曲线I变成曲线III时,改变的条件及改变条件的变化量分别是_______ 。
(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g)。某研究小组向一个容积不变的密闭容器(容器容积为3L,固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,在恒温(T℃)条件下反应,测得不同时间(t)时各物质的物质的量(n)如表:
NO | N2 | CO2 | |
0 | 2.00 | 0 | 0 |
10 | 1.16 | 0.42 | 0.42 |
20 | 0.80 | 0.60 | 0.60 |
30 | 0.80 | 0.60 | 0.60 |
①10min-20min时间内,用v(NO)表示的反应速率为
②T℃时,该反应的平衡常数为
③下列各项能判断该反应达到平衡状态的是
A.容器内压强保持不变 B.2v(NO)正=v(N2)逆
C.容器内CO2的体积分数不变 D.混合气体的密度保持不变
④一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率
(2)在3L容积可变的密闭容器中发生反应H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g),恒温下c(CO)随时间t变化的曲线I如图所示。若在t0时分别改变一个条件,曲线I变成曲线II和曲线III。
①当曲线I变成曲线II时,改变的条件是
②当曲线I变成曲线III时,改变的条件及改变条件的变化量分别是
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【推荐3】近年来甲醇用途日益广泛,越来越引起商家的关注。工业上甲醇的合成途径多种多样。现在实验室中模拟甲醇合成反应,在2L密闭容器内,400℃时发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),体系中n(CO)随时间的变化如表:
(1)图甲中表示CH3OH的变化的曲线是______ (填字母)。
(2)下列措施不能提高反应速率的有_______ (填字母,下同)。
a.升高温度 b.加入催化剂
c.减小压强 d.及时分离出CH3OH
(3)下列叙述能说明反应达到平衡状态的是_______ 。
a.CO和H2的浓度保持不变
b.v(H2)=2v(CO)
c.CO的物质的量分数保持不变
d.容器内气体密度保持不变
e.每生成1molCH3OH的同时有2molH-H断裂
(4)现有如下两个反应:A.NaOH+HCl=NaCl+H2O,B.Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+。
①根据上述两反应的本质,能设计成原电池的是_______ (填字母)。
②将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
I.写出负极的电极反应式________ ,反应类型为________ 。
II.画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向________ 。
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 |
n(CO)/mol | 0.020 | 0.011 | 0.008 | 0.007 | 0.007 |
(1)图甲中表示CH3OH的变化的曲线是
(2)下列措施不能提高反应速率的有
a.升高温度 b.加入催化剂
c.减小压强 d.及时分离出CH3OH
(3)下列叙述能说明反应达到平衡状态的是
a.CO和H2的浓度保持不变
b.v(H2)=2v(CO)
c.CO的物质的量分数保持不变
d.容器内气体密度保持不变
e.每生成1molCH3OH的同时有2molH-H断裂
(4)现有如下两个反应:A.NaOH+HCl=NaCl+H2O,B.Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+。
①根据上述两反应的本质,能设计成原电池的是
②将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
I.写出负极的电极反应式
II.画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向
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【推荐1】近年来,改善环境是科学研究的重要课题,对实现碳循环及废气资源的再利用技术的发展都具有重要意义,请回答下列问题:
(1)常温常压下,一些常见物质的燃烧热如表所示:
已知
则___________
(2)一定条件下,和发生反应:,设起始,在恒压下,反应达到平衡时的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是___________。
(3)在T1℃时,往的某恒容密闭容器中充入和,发生反应,后该反应达到平衡,此时测得混合气体的总物质的量为起始总物质的量的1.5倍,则:
①内,___________ ,的平衡转化率为___________ %。
②该反应的平衡常数___________ 。
(4)利用电催化可将同时转化为多种燃料,装置如图:
①铜电极上产生的电极反应式为___________ 。
②(标准状况下)通入铜电极,若只生成CO和,此时铜极区溶液增重,则生成CO和的体积比为___________ 。
(1)常温常压下,一些常见物质的燃烧热如表所示:
名称 | 氢气 | 甲烷 | 一氧化碳 | 甲醇 |
则
(2)一定条件下,和发生反应:,设起始,在恒压下,反应达到平衡时的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是___________。
A.若氢气的物质的量分数不再随时间而改变,则该反应达到平衡 |
B.加入合适的催化剂,该反应的平衡转化率和的值均增大 |
C.当混合气体的平均相对分子质量不再随时间而改变时,该反应达到平衡 |
D.图中Z的大小a>3>b |
①内,
②该反应的平衡常数
(4)利用电催化可将同时转化为多种燃料,装置如图:
①铜电极上产生的电极反应式为
②(标准状况下)通入铜电极,若只生成CO和,此时铜极区溶液增重,则生成CO和的体积比为
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解题方法
【推荐2】中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯,甲烷在催化作用下脱氢,在气相中经自由基偶联反应生成乙烯,如图所示。
(1)现代石油化工采用Ag作催化剂,可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O,不含双键),该反应符合最理想的原子经济,则反应的化学方程式是___ (有机物请写结构简式)。
(2)已知相关物质的燃烧热如上表,写出甲烷制备乙烯的热化学方程式___ 。
(3)在400℃时,向初始体积1L的恒压反应器中充入1molCH4,发生上述反应,测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则:
①在该温度下,其平衡常数K=__ 。
②若向该容器通入高温水蒸气(不参加反应,高于400℃),C2H4的产率将__ (选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”),理由是___ 。
③若容器体积固定,不同压强下可得变化如图,则压强的关系是___ 。
④实际制备C2H4时,通常存在副反应:2CH4(g)→C2H6(g)+H2(g)。反应器和CH4起始量不变,不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。
在200℃时,测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是___ 。
物质 | 燃烧热/(kJ·mol-1) |
氢气 | 285.8 |
甲烷 | 890.3 |
乙烯 | 1411.0 |
(1)现代石油化工采用Ag作催化剂,可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O,不含双键),该反应符合最理想的原子经济,则反应的化学方程式是
(2)已知相关物质的燃烧热如上表,写出甲烷制备乙烯的热化学方程式
(3)在400℃时,向初始体积1L的恒压反应器中充入1molCH4,发生上述反应,测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则:
①在该温度下,其平衡常数K=
②若向该容器通入高温水蒸气(不参加反应,高于400℃),C2H4的产率将
③若容器体积固定,不同压强下可得变化如图,则压强的关系是
④实际制备C2H4时,通常存在副反应:2CH4(g)→C2H6(g)+H2(g)。反应器和CH4起始量不变,不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。
在200℃时,测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是
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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3】在“碳达峰、碳中和”的明确目标下,利用CO、CO2的甲烷化制备人造天然气既可以避免碳排放造成的资源浪费和环境污染,又可以缩短碳循环获得清洁能源。甲烷化工艺中主要涉及到如下反应:
甲烷化反应i.
甲烷化反应ii.
副反应iii.
副反应 iv.
(1)计算=_______ kJ∙mol−1
(2)为了研究Ni/TiO2在光热和热催化过程中CO 转化率和 CH4选择性随温度的变化,将 CO合成气(含23%CO、69%H₂和8%N₂)通入反应器,在恒压及一定时间内进行反应,测得以下数据:[α表示转化率,S(CH4)表示得到甲烷物质的量与消耗CO 的物质的量之比]
①光热催化时CO甲烷化的活化能Ea________ 热催化 CO 甲烷化的活化能Ea (填“大于”或者“小于”)。
②当温度高于400℃时,热催化下CO转化率降低的原因是___________ 。
(3)某温度下,恒容容器中充入1mol∙L−1CO2和4mol∙L−1 H2,若只发生反应ii、iii,平衡时测得α(CO2)为50%、S(CH4)为90%,反应iii的平衡常数为___________ 。[S(CH4)表示得到甲烷物质的量与消耗 CO2 的物质的量之比]。
(4)为了进一步研究CO2的甲烷化反应,科学家研究催化剂M/TiO2(M 表示 Ni 或Ru)在300℃光照的条件下进行反应,催化反应的核心过程表示如下:
①关于核心反应过程,下列说法正确的是_________ 。
A.步骤I中生成了非极性键
B.步骤Ⅲ发生的反应为(代表吸附态中间体)
C.步骤Ⅳ中碳元素发生还原反应
D.整个反应过程中只有金属M起到催化作用
②研究发现,光诱导电子从TiO2转移到M,富电子的M表面可以促进H2的解离和CO2的活化,从而提高反应效率。已知Ni 和Ru 的电负性分别为1.91和2.20,使用Ru/TiO2催化剂的反应效率_________ (填“高于”或“低于”)使用 Ni/TiO2作催化剂的反应效率。
甲烷化反应i.
甲烷化反应ii.
副反应iii.
副反应 iv.
(1)计算=
(2)为了研究Ni/TiO2在光热和热催化过程中CO 转化率和 CH4选择性随温度的变化,将 CO合成气(含23%CO、69%H₂和8%N₂)通入反应器,在恒压及一定时间内进行反应,测得以下数据:[α表示转化率,S(CH4)表示得到甲烷物质的量与消耗CO 的物质的量之比]
光热催化 | 热催化 | |||
α(CO) | S(CH4) | α(CO) | S(CH4) | |
250 | 90% | 85% | 0% | 0% |
300 | 92% | 82% | 88% | 78% |
350 | 96% | 84% | 89% | 79% |
400 | 95% | 83% | 92% | 78% |
450 | 92% | 82% | 91% | 79% |
②当温度高于400℃时,热催化下CO转化率降低的原因是
(3)某温度下,恒容容器中充入1mol∙L−1CO2和4mol∙L−1 H2,若只发生反应ii、iii,平衡时测得α(CO2)为50%、S(CH4)为90%,反应iii的平衡常数为
(4)为了进一步研究CO2的甲烷化反应,科学家研究催化剂M/TiO2(M 表示 Ni 或Ru)在300℃光照的条件下进行反应,催化反应的核心过程表示如下:
①关于核心反应过程,下列说法正确的是
A.步骤I中生成了非极性键
B.步骤Ⅲ发生的反应为(代表吸附态中间体)
C.步骤Ⅳ中碳元素发生还原反应
D.整个反应过程中只有金属M起到催化作用
②研究发现,光诱导电子从TiO2转移到M,富电子的M表面可以促进H2的解离和CO2的活化,从而提高反应效率。已知Ni 和Ru 的电负性分别为1.91和2.20,使用Ru/TiO2催化剂的反应效率
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