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(CH3OCH3)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CO2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CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示:
当温度超过290℃,CO2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230∼270℃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,CO2气体可被电化学还原。
①CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)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(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为_____ (用a、b、c字母排序)。
(3)CO2参与的乙苯脱氢机理如图所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置;A、B为催化剂的活性位点,其中A位点带部分正电荷,B1、B2位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤I可描述为:乙苯α-H带部分正电荷,被带部分负电荷的B1位点吸引,随后解离出H+并吸附在B1位点上;步骤Ⅱ可描述为:_____ 。
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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CO2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CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示:
当温度超过290℃,CO2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230∼270℃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,CO2气体可被电化学还原。
①CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)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(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为
(3)CO2参与的乙苯脱氢机理如图所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置;A、B为催化剂的活性位点,其中A位点带部分正电荷,B1、B2位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤I可描述为:乙苯α-H带部分正电荷,被带部分负电荷的B1位点吸引,随后解离出H+并吸附在B1位点上;步骤Ⅱ可描述为:
更新时间:2024-03-23 22:51:07
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【推荐1】回答下列问题:
I.页岩气的主要成分为,还含有少量的等气体,工业上可采用下列方法除去其中的。
(1)和重整可制得合成气(CO、)。已知下列热化学反应方程式:
;
;
;
反应的___________ 。
(2)利用电解转化法从烟气中分离的原理如图所示。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。写出电解时膜电极b上所发生的电极反应式:___________ 。
Ⅱ.是实验室中常用试剂,也是工业原料。
(3)工业上常用纯碱法富集从海水中提取的溴。第一步,用纯碱溶液吸收空气吹出的溴蒸气,生成NaBr和,第二步,向吸收液中加入稀硫酸生成。第二步的离子方程式为___________ 。
(4)利用溴化铜制备溴:。在密闭容器中加入足量的固体,发生上述反应。在温度为T℃时达到平衡,测得。保持温度不变,在4min时刻将容器的容积扩大一倍并保持体积不变至10min达到平衡。
①在下图所示的坐标系中补充4min~10min之间关系曲线___________ 。
②下列固体物质的物理量不变时,能表示该反应已达到平衡状态的是___________ (填字母)。
a.总质量 b.总物质的量 c.平均摩尔质量
(5)已知:拟卤素,如、等性质与卤素单质的性质相似。取少量溴水分装A、B两支试管,向A试管中滴加足量的KOCN溶液、向B试管中滴加足量的KSCN溶液,振荡试管,发现A试管溶液不褪色,B试管溶液褪色。
①由此推知,、、的氧化性强弱排序为___________ 。写出B试管中发生反应的离子方程式:___________ 。
②向含淀粉的KI溶液中滴加溶液,可观察到现象是___________ 。
(6)T℃时,HBr(g)催化氧化反应为。在体积为VL的恒容密闭容器中充入4molHBr(g)和,发生上述反应,达到平衡时容器内压强与反应前压强之比为9∶10。该温度下,上述反应平衡常数K=___________ 。
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;
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①在下图所示的坐标系中补充4min~10min之间关系曲线
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【推荐2】以和为原料合成乙烯、二甲醚等有机物,一直是当前化学领域研究的热点。回答下列问题:
(1)已知相关物质能量变化示意图如下:
①写出由和反应生成和的热化学方程式:___________ 。
②在一绝热的恒容密闭容器中,通入和(物质的量之比1∶2)发生反应,反应过程中容器内压强(p)与时间(t)变化如图1所示,随着反应进行,段压强增大的原因是___________ 。
③与催化重整制备的过程中存在反应:Ⅰ.;Ⅱ.。向密闭容器中以物质的量之比为1∶3充入与,实验测得的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图2所示。、、由大到小的顺序为___________ ;时主要发生反应___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”),平衡转化率随温度变化先降后升的原因为___________ 。
(2)一定温度和压强为条件下,将和按物质的量之比为2∶3通入密闭弹性容器中发生催化反应,假设只发生反应:、,平衡时,平衡转化率为60%,选择性为50%(的选择性)。该温度下,反应的___________ (用含字母p的代数式表示,已知是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替),若要提高的选择性,则应考虑的因素是___________ 。
(1)已知相关物质能量变化示意图如下:
①写出由和反应生成和的热化学方程式:
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【推荐3】研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题:
(1)CO可用于高炉炼铁。
已知:Fe3O4(s)+4CO(g)====3Fe(s)+4CO2(g) △H=akJ·mol-1
3Fe2O3(s)+CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=bkJ·mol-1
则反应Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的△H=____________ kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)
(2)一定条件下,CO2和CO可以互相转化。某温度下,在容积为2L的密闭容器按甲、乙两种方式投入反应物发生反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。
甲容器15min后达到平衡,此时CO2的转化率为75%。则0~15min内平均反应速率v(H2)=____________ ,该温度下反应的平衡常数K=____________ 。欲使平衡后乙容器与甲容器中相同气体的体积分数分别相等,则ω、x、y、z需满足的关系是y=____________ ,(用含x、w的代数式表示),且___________ 。
(3)已知反应C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g) △H。温度、压强对乙苯的平衡转化率的影响如下图所示:
则该反应的△H___________ 0(填“>”“<”或“=”),压强p1、p2、p3从大到小的顺序是___________ 。
(4)CO可被NO2氧化:CO+NO2CO2+NO。当温度高于225℃时,反应速率v正=k正·c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。则k正、k逆与该反应的平衡常数K之间的关系为K=___________ 。
(1)CO可用于高炉炼铁。
已知:Fe3O4(s)+4CO(g)====3Fe(s)+4CO2(g) △H=akJ·mol-1
3Fe2O3(s)+CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=bkJ·mol-1
则反应Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的△H=
(2)一定条件下,CO2和CO可以互相转化。某温度下,在容积为2L的密闭容器按甲、乙两种方式投入反应物发生反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。
容器 | 反应物 |
甲 | 8molCO2(g)、16molH2(g) |
乙 | ωmolCO2(g)、xmolH2(g)、ymolCO(g)、zmolH2O(g) |
甲容器15min后达到平衡,此时CO2的转化率为75%。则0~15min内平均反应速率v(H2)=
(3)已知反应C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g) △H。温度、压强对乙苯的平衡转化率的影响如下图所示:
则该反应的△H
(4)CO可被NO2氧化:CO+NO2CO2+NO。当温度高于225℃时,反应速率v正=k正·c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。则k正、k逆与该反应的平衡常数K之间的关系为K=
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【推荐1】合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
(1) 氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g) =N2(g)+3H2(g) ΔH,若: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−1),则上述反应的ΔH=________ kJ·mol−1。
(2) 研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率(mmol·min−1)。
不同催化剂存在下,氨气分解反应活化能最大的是________ (填写催化剂的化学式)。
(3) 电化学法也可合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用Pt−C3N4作阴极催化剂电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图:
Pt−C3N4电极反应产生NH3的电极反应式________ 。
(4)过渡态理论认为:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1为1molNO2与1molCO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图
①试写出NO2和CO反应的热化学方程式:______
②在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应,图2是某学生模仿图1画出的NO+CO2 =NO2+CO的能量变化示意图。则图中E3=______ kJ•mol-1
(1) 氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g) =N2(g)+3H2(g) ΔH,若: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−1),则上述反应的ΔH=
(2) 研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率(mmol·min−1)。
催化剂 | Ru | Rh | Ni | Pt | Pd | Fe |
初始速率 | 7.9 | 4.0 | 3.0 | 2.2 | 1.8 | 0.5 |
(3) 电化学法也可合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用Pt−C3N4作阴极催化剂电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图:
Pt−C3N4电极反应产生NH3的电极反应式
(4)过渡态理论认为:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1为1molNO2与1molCO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图
①试写出NO2和CO反应的热化学方程式:
②在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应,图2是某学生模仿图1画出的NO+CO2 =NO2+CO的能量变化示意图。则图中E3=
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【推荐2】2023 年杭州亚运会主火炬创新使用了绿色“零碳甲醇”作为燃料,这不仅在亚运史上是第一次,在全球大型体育赛事上也是首次实现了废碳的再生利用。“零碳甲醇”是符合“碳中和”属性的绿色能源。
请回答下列问题:
(1)工业上主要利用以下反应合成甲醇: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。已知在一定条件下该反应的= -akJ⋅mol-1,ΔS=-bJ⋅mol-1⋅K-1(a>0,b >0),假设该反应的焓变和熵变不随温度的改变而改变,请计算该反应能够发生的适宜温度T的取值范围___________ K(用含a、b的代数式表示)。
(2)目前有多种用于工业捕集CO2的方法,主要分为吸收(物理吸收、化学吸收、生物吸收)、吸附、深冷分离和膜分离等,也有将不同捕集方法相结合的方法。一种模拟脱除工业尾气中CO2的示意图如图所示:某温度下,吸收塔中H2CO3溶液吸收一定量的后,则该溶液的pOH=___________ (该温度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7,Ka2=5.0×10-11 Kw=1×10-a,用含a的代数式表示)。
(3)CO2合成甲醇的工艺主要分为两类,一类称为直接法:CO2直接加H2合成甲醇;一类称为间接法:CO2和H2通过逆水煤气反应,先合成CO后,CO和H2再合成甲醇。
I.CO2 (g)+3H2 (g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.9kJ⋅mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2= +41.1 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)3CH3OH(g) ΔH3=-90kJ⋅mol-1
①若利用间接工艺法合成甲醇,反应的决速步为逆水煤气反应,下列示意图中能体现上述反应体系能量变化的是___________ (填字母)。②室温下,二氧化碳与氢气合成甲醇的平衡常数K为6.8×10-3,寻找催化效率高、选择性高的催化剂是推动该反应投入实际生产的一个重要研究方向。在某催化剂下,反应Ⅲ的反应历程(图中的数据表示的仅为微粒的数目以及各个阶段微粒的相对总能量,﹡表示吸附在催化剂上)如图所示:已知V中有一种吸附在催化剂表面的物质,V可表示为___________ 。
③工业生产中测定体系的压强具有实际意义。一定温度下,仅利用反应Ⅰ直接合成甲醇,将体积分数为a% CO2、3a% H2 的进料气(含杂质气体),以 Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维为催化剂,控制压强为50 bar(1 bar=100 kPa)发生反应I,进料气中杂质气体不反应,达到平衡时二氧化碳的转化率为90%,达到平衡时, p(H2) =___________ bar,反应I的平衡常数Kp= ___________ bar-2(Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数,用含a的代数式表示)。
(4)甲醇便于运输,是一种具有前景的液体燃料,利用手持技术,通过测定甲醇、乙醇、正丙醇等三种物质在温度传感器尖头处蒸发时的温度变化曲线,根据曲线下降的幅度和速率的快慢,可以比较它们之间的分子间作用力的大小。请判断表示甲醇的曲线是___________ ,理由是___________ 。
请回答下列问题:
(1)工业上主要利用以下反应合成甲醇: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。已知在一定条件下该反应的= -akJ⋅mol-1,ΔS=-bJ⋅mol-1⋅K-1(a>0,b >0),假设该反应的焓变和熵变不随温度的改变而改变,请计算该反应能够发生的适宜温度T的取值范围
(2)目前有多种用于工业捕集CO2的方法,主要分为吸收(物理吸收、化学吸收、生物吸收)、吸附、深冷分离和膜分离等,也有将不同捕集方法相结合的方法。一种模拟脱除工业尾气中CO2的示意图如图所示:某温度下,吸收塔中H2CO3溶液吸收一定量的后,则该溶液的pOH=
(3)CO2合成甲醇的工艺主要分为两类,一类称为直接法:CO2直接加H2合成甲醇;一类称为间接法:CO2和H2通过逆水煤气反应,先合成CO后,CO和H2再合成甲醇。
I.CO2 (g)+3H2 (g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.9kJ⋅mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2= +41.1 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)3CH3OH(g) ΔH3=-90kJ⋅mol-1
①若利用间接工艺法合成甲醇,反应的决速步为逆水煤气反应,下列示意图中能体现上述反应体系能量变化的是
③工业生产中测定体系的压强具有实际意义。一定温度下,仅利用反应Ⅰ直接合成甲醇,将体积分数为a% CO2、3a% H2 的进料气(含杂质气体),以 Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维为催化剂,控制压强为50 bar(1 bar=100 kPa)发生反应I,进料气中杂质气体不反应,达到平衡时二氧化碳的转化率为90%,达到平衡时, p(H2) =
(4)甲醇便于运输,是一种具有前景的液体燃料,利用手持技术,通过测定甲醇、乙醇、正丙醇等三种物质在温度传感器尖头处蒸发时的温度变化曲线,根据曲线下降的幅度和速率的快慢,可以比较它们之间的分子间作用力的大小。请判断表示甲醇的曲线是
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【推荐3】氢能是一种理想的绿色能源,一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢原理合成示意图如下:
(1)第I步:。总反应可表示为:。写出第II步反应的热化学方程式:___________ 。
(2)实验测得分步制氢比直接利用和反应具有更高的反应效率,原因是________ 。
(3)第I、II步反应的图像如下。
由图像可知a___________ b(填“大于”或“小于”),时第I步反应平衡时的平衡分压,则平衡混合气体中的体积分数为___________ (保留一位小数)。
(4)第I步反应产生的合成气(CO和的混合气体)可用于F—T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应:,如下图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内的分数,据此应选择的催化剂是___________ (填“I”或“II”),选择的依据是___________ 。
(1)第I步:。总反应可表示为:。写出第II步反应的热化学方程式:
(2)实验测得分步制氢比直接利用和反应具有更高的反应效率,原因是
(3)第I、II步反应的图像如下。
由图像可知a
(4)第I步反应产生的合成气(CO和的混合气体)可用于F—T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应:,如下图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内的分数,据此应选择的催化剂是
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【推荐1】能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)利用反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 合成清洁能源CH3OH,一定条件下向2L的密闭容器中充入1molCO和2molH2发生反应,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
①该可逆反应的ΔH___________ 0(填“>”“<”或“;A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系是___________ ;
②压强p1___________ p2(填“>”“<”或“=”);若p2=100kPa,则B点的Kp=___________ kPa-2(Kp为以分压表示的平衡常数;分压=总压×物质的量分数)
③在T1和p1条件下,由D点到A点过程中,正、逆反应速率之间的关系:υ正___________ υ逆(填“>”“<”或“=”)。
(2)在T1℃时,体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,发生反应:CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与的关系如图所示。
①当起始=2,经过2min达到平衡,CO的转化率为40%,则0~2min内平均反应速率υ(H2)=___________ 。若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,达新平衡时H2的转化率将___________ (填“增大”、“减小”或“不变”);
②当起始=3时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的___________ 点(选填“D”、“E”或“F”)
(1)利用反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 合成清洁能源CH3OH,一定条件下向2L的密闭容器中充入1molCO和2molH2发生反应,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
①该可逆反应的ΔH
②压强p1
③在T1和p1条件下,由D点到A点过程中,正、逆反应速率之间的关系:υ正
(2)在T1℃时,体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,发生反应:CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与的关系如图所示。
①当起始=2,经过2min达到平衡,CO的转化率为40%,则0~2min内平均反应速率υ(H2)=
②当起始=3时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的
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【推荐2】新质生产力本身就是绿色生产力,开展绿色低碳技术攻关,实现“双碳”目标,催化加氢的主要过程包括如下反应:
. kJ⋅mol
. kJ⋅mol
.
回答下列问题:
(1)利用焦炉气中的作为原料,需要清除其中的硫化物,其目的是___________ 。
(2)___________ kJ⋅mol。
(3)温度对上述化学反应平衡常数的影响如图所示,其中对应的曲线是___________ (填标号)。(4)在3.0MPa、作催化剂的条件下,以的原料比通入反应物,的转化率和的选择性随温度的变化如图所示[甲醇的选择性]。①随温度升高,的选择性下降,可能的原因是___________ 。
②200∼280°C范围内随温度升高,的产率先增大后减小,其原因是___________ 。
③P点时,的分压是___________ MPa,___________ 。
. kJ⋅mol
. kJ⋅mol
.
回答下列问题:
(1)利用焦炉气中的作为原料,需要清除其中的硫化物,其目的是
(2)
(3)温度对上述化学反应平衡常数的影响如图所示,其中对应的曲线是
②200∼280°C范围内随温度升高,的产率先增大后减小,其原因是
③P点时,的分压是
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【推荐3】氯及其化合物在生产、生活中广泛应用。
(1)三氯乙醛常用于制造农药。化学反应原理是4Cl2(g)+C2H5OH(g)CCl3CHO(g)+5HCl(g)。一定温度下,在某恒容密闭容器中充入4molCl2和2molC2H5OH(g),发生上述反应。下列叙述正确的是_____
(2)SCl4是一种化工产品。已知有关反应如下:
①2S(1)+Cl2(g)=S2Cl2(1) ΔH1=akJ·mol-1
②S2C12(1)+Cl2(g)=2SCl2(1) ΔH2=bkJ·mol-1
③SC12(1)+Cl2(g)=SCl4(1) ΔH3=ckJ·mol-1
④S(1)+2Cl2(g)=SCl4(l) ΔH4=_____ kJ·mol-1(用含a、b和c的式子表示)。
(3)工业上,曾用催化氧化氯化氢法(俗称地康法)制备氯气:
4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH
从化学反应原理角度分析,一定条件下,投料比是提高HCl平衡转化率和反应速率以及提纯氯气的关键条件。若投料比太小,有利的是_____ ;不利的是_____ 。
(4)已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数,活化能不随温度变化)。为了探究催化剂对地康法制氯气的影响,某小组选择ZnCl2、CuCl2为催化剂,探究其对氯化氢催化氧化反应的影响,实验结果如图1所示。
从图1中信息获知催化效能较低的催化剂是_____ (填化学式),其理由是_____ 。
(5)在体积相同的甲、乙两个密闭容器中充入4molHCl(g)和1molO2(g),分别在恒容恒温、恒容绝热条件下发生反应:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH,测得气体压强变化与时间关系如图2所示。
①气体总物质的量:n(a)______ n(b)(填“>”“<”或“=”,下同)。
②a点Qp==_____ (kPa)-1(结果保留2位小数)。b点Kp_____ a点Qp。
(1)三氯乙醛常用于制造农药。化学反应原理是4Cl2(g)+C2H5OH(g)CCl3CHO(g)+5HCl(g)。一定温度下,在某恒容密闭容器中充入4molCl2和2molC2H5OH(g),发生上述反应。下列叙述正确的是_____
A.混合气体平均摩尔质量不变时达到平衡状态 |
B.平衡后再充入少量Cl2反应正向进行 |
C.加入高效催化剂,能提高氯气的平衡产率 |
D.平衡时三氯乙醛体积分数可能等于15% |
①2S(1)+Cl2(g)=S2Cl2(1) ΔH1=akJ·mol-1
②S2C12(1)+Cl2(g)=2SCl2(1) ΔH2=bkJ·mol-1
③SC12(1)+Cl2(g)=SCl4(1) ΔH3=ckJ·mol-1
④S(1)+2Cl2(g)=SCl4(l) ΔH4=
(3)工业上,曾用催化氧化氯化氢法(俗称地康法)制备氯气:
4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH
从化学反应原理角度分析,一定条件下,投料比是提高HCl平衡转化率和反应速率以及提纯氯气的关键条件。若投料比太小,有利的是
(4)已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数,活化能不随温度变化)。为了探究催化剂对地康法制氯气的影响,某小组选择ZnCl2、CuCl2为催化剂,探究其对氯化氢催化氧化反应的影响,实验结果如图1所示。
从图1中信息获知催化效能较低的催化剂是
(5)在体积相同的甲、乙两个密闭容器中充入4molHCl(g)和1molO2(g),分别在恒容恒温、恒容绝热条件下发生反应:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH,测得气体压强变化与时间关系如图2所示。
①气体总物质的量:n(a)_
②a点Qp==
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。的捕集利用已成为科学家们研究的重要课题。加氢可转化为二甲醚(CH3OCH3),反应原理为。该反应的能量变化如图所示。
请回答下列问题:
(1)该反应为___________ (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)在固定体积的密闭容器中发生该反应,能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
a.的含量保持不变 b.混合气体的密度不变
c.混合气体的平均相对分子质量不变 d.
(3)在体积为密闭容器中充入和,测得、的物质的量随时间变化如图所示。
①反应到达3min时,___________ (填“>”“<”或“=”)。
②0~5min内,___________ 。
③反应达到平衡状态时,的体积分数为___________ %(保留1位小数)。
④“二甲醚(CH3OCH3)酸性燃料电池”的工作原理示意图如图所示。X电极为___________ (填“正”或“负”)极;电路中电子移动方向是___________ ;Y电极的电极反应式为___________ 。
请回答下列问题:
(1)该反应为
(2)在固定体积的密闭容器中发生该反应,能说明该反应达到平衡状态的是
a.的含量保持不变 b.混合气体的密度不变
c.混合气体的平均相对分子质量不变 d.
(3)在体积为密闭容器中充入和,测得、的物质的量随时间变化如图所示。
①反应到达3min时,
②0~5min内,
③反应达到平衡状态时,的体积分数为
④“二甲醚(CH3OCH3)酸性燃料电池”的工作原理示意图如图所示。X电极为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】二甲醚()被称为21世纪的新型燃料,它清洁、高效、具有优良的环保性能,二甲醚是种无色气体,具有轻微的醚香味,二甲醚可作燃料电池的燃料。
(1)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。请写出该电池中负极上的电极反应式是________ 。
(2)用(1)中的燃料电池为电源,以石墨为电极电解500mLNaCl溶液,装置如图甲所示。
①请写出电解过程中总反应的化学方程式________ 。
②当燃料电池消耗(标准状况下)时,计算此时:NaCl溶液中________ (假设溶液的体积不变,气体全部从溶液中逸出)。
③电解之后,要使溶液恢复原状,应该向溶液中加入物质________ (填名称)。
(3)用(1)中的燃料电池为电源,用离子交换膜控制电解液中制备纳米,其装置如图乙所示。
①上述装置中D电极应连接二甲酰燃料电池的________ (填“正极”或“负极”),该电解池中离子交换膜为________ 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。
②该电解池的阳极反应式为________ 。
(1)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。请写出该电池中负极上的电极反应式是
(2)用(1)中的燃料电池为电源,以石墨为电极电解500mLNaCl溶液,装置如图甲所示。
①请写出电解过程中总反应的化学方程式
②当燃料电池消耗(标准状况下)时,计算此时:NaCl溶液中
③电解之后,要使溶液恢复原状,应该向溶液中加入物质
(3)用(1)中的燃料电池为电源,用离子交换膜控制电解液中制备纳米,其装置如图乙所示。
①上述装置中D电极应连接二甲酰燃料电池的
②该电解池的阳极反应式为
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】镍配合物在传感器、磁记录材料、储氢材料、电极催化剂和化学键研究等方面有着广泛的应用。以纯镍片为原料制备一种镍配合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的主要流程如下:
(1)工业上镍氢电池总反应式为:LaNi5H6 + NiOOH LaNi5 + Ni(OH)2,其中KOH作电解质溶液,负极电极反应式为:_______________________
(2)常温下,镍投入60%的浓硝酸无明显现象,流程中需控制反应温度50-60oC,控温原因可能是_______ ,写出离子反应方程式:____________________________ 。
(3)冷却结晶后洗涤、过滤、干燥得到[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O,其中洗涤的正确操作是___________________________________________________________________ 。
(4)氨化过程中应控制溶液pH范围8~9,其原因是_____________________________ 。上述流程中,有关说法正确的是___________
A.氨化操作为在过量氨水和氯化铵缓冲溶液中,缓慢滴入酸化的NiCl2溶液,并不断搅拌
B.此缓冲溶液中微粒浓度大小顺序为:c(Cl—)> c(NH3·H2O) >c(NH4+) > c(OH—)> c(H+)
C.冷却结晶后的母液加适量氨水调节pH后可以循环利用
D.可以用热的浓硫酸和浓硝酸混合溶液代替浓硝酸溶解镍片
(5)为测定化合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的组成,进行如下实验:
实验一:称取样品0.6460 g,加入过量的浓NaOH溶液,煮沸,冷却,蒸出的氨用40.00 mL 0.5000 mol·L-1的盐酸完全吸收,并用蒸馏水定容至100 mL,得溶液B。取B溶液20.00 mL,加入指示剂少量,用0.1000 mol·L-1NaOH滴定,消耗NaOH溶液20.00 mL。
实验二:另取该样品0.6460 g,溶于水,以0.1000 mol·L-1AgNO3溶液滴定至恰好反应完全,消耗AgNO3溶液20.00 mL。相应反应化学方程式为: [Ni(NH3)xCly]Clz+zAgNO3=[Ni (NH3)xCly] (NO3)z+zAgCl↓ 测得该镍配合物的化学式为______________ 。
(1)工业上镍氢电池总反应式为:LaNi5H6 + NiOOH LaNi5 + Ni(OH)2,其中KOH作电解质溶液,负极电极反应式为:
(2)常温下,镍投入60%的浓硝酸无明显现象,流程中需控制反应温度50-60oC,控温原因可能是
(3)冷却结晶后洗涤、过滤、干燥得到[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O,其中洗涤的正确操作是
(4)氨化过程中应控制溶液pH范围8~9,其原因是
A.氨化操作为在过量氨水和氯化铵缓冲溶液中,缓慢滴入酸化的NiCl2溶液,并不断搅拌
B.此缓冲溶液中微粒浓度大小顺序为:c(Cl—)> c(NH3·H2O) >c(NH4+) > c(OH—)> c(H+)
C.冷却结晶后的母液加适量氨水调节pH后可以循环利用
D.可以用热的浓硫酸和浓硝酸混合溶液代替浓硝酸溶解镍片
(5)为测定化合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的组成,进行如下实验:
实验一:称取样品0.6460 g,加入过量的浓NaOH溶液,煮沸,冷却,蒸出的氨用40.00 mL 0.5000 mol·L-1的盐酸完全吸收,并用蒸馏水定容至100 mL,得溶液B。取B溶液20.00 mL,加入指示剂少量,用0.1000 mol·L-1NaOH滴定,消耗NaOH溶液20.00 mL。
实验二:另取该样品0.6460 g,溶于水,以0.1000 mol·L-1AgNO3溶液滴定至恰好反应完全,消耗AgNO3溶液20.00 mL。相应反应化学方程式为: [Ni(NH3)xCly]Clz+zAgNO3=[Ni (NH3)xCly] (NO3)z+zAgCl↓ 测得该镍配合物的化学式为
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