二氧化碳捕集、利用和封存是减少化石能源发电和工业过程中排放的关键技术。减少碳排放的方法还有很多,转化成其他化合物可有效实现碳循环,如下反应:
a.
b.
c.
d.
回答下列问题:
(1)已知:原子利用率,上述反应中原子利用率最高的是_______ (填标号)。
(2)著名的经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效能,兴趣小组对反应b进行了实验探究,并依据实验数据获得如图曲线。在m催化剂作用下,该反应的活化能_______ ,从图中信息获知催化效能较高的催化剂是_______ (填“m”或“n”)。
(3)通过计算机分析,我们可从势能图(峰值数据是峰谷和峰值物质能量的差值)认识反应b制备甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径:
根据势能图,判断下列说法正确的是_______(填标号)。
(4)反应d中,将等物质的量和充入恒压的密闭容器中。已知逆反应速率,其中p为分压,该温度下。反应达平衡时测得。的平衡转化率为_______ ,该温度下反应的压强平衡常数_______ (用各组分的分压计算平衡常数)。
(5)向恒容密闭容器中以物质的量之比为充入和,发生反应c和反应d,实验测得平衡体系中各组分的体积分数与温度的关系如图所示。其中表示的体积分数与温度关系的曲线为_______ (填“”“”或“”);之后,平衡体积分数随温度的变化程度小于平衡体积分数随温度的变化程度,原因为_______ 。
a.
b.
c.
d.
回答下列问题:
(1)已知:原子利用率,上述反应中原子利用率最高的是
(2)著名的经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效能,兴趣小组对反应b进行了实验探究,并依据实验数据获得如图曲线。在m催化剂作用下,该反应的活化能
(3)通过计算机分析,我们可从势能图(峰值数据是峰谷和峰值物质能量的差值)认识反应b制备甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径:
根据势能图,判断下列说法正确的是_______(填标号)。
A.提高分压一定可以提高在催化剂表面的吸附速率 |
B.甲酸盐路径的决速步反应是 |
C.中间体比更稳定 |
D.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率 |
(4)反应d中,将等物质的量和充入恒压的密闭容器中。已知逆反应速率,其中p为分压,该温度下。反应达平衡时测得。的平衡转化率为
(5)向恒容密闭容器中以物质的量之比为充入和,发生反应c和反应d,实验测得平衡体系中各组分的体积分数与温度的关系如图所示。其中表示的体积分数与温度关系的曲线为
更新时间:2024-03-28 18:25:49
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【推荐1】当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)我国科学家研究Li—CO2电池,取得了重大科研成果,回答下列问题:
①Li—CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在___________ (填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤III的离子方程式。
I.2CO2+2e−= II.=CO2+ III.___________ IV.+2Li+=Li2CO3
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
I.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为___________ 。
II.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1,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)。
(2)Pb对不同原子结合能力有差异,CO2在Pb表面电还原生成HCOOH机理如图2
①用简洁的语言描述图中涉及的转化过程___________ 。
②为了深入理解CO2还原反应的机制,我们研究了不同条件下的反应路径以揭示不同影响因素的作用:结果表明在气相条件下,CO几乎不会生成,可能的原因是:___________ 。
(1)我国科学家研究Li—CO2电池,取得了重大科研成果,回答下列问题:
①Li—CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在
I.2CO2+2e−= II.=CO2+ III.
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
I.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为
II.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1,由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为
(2)Pb对不同原子结合能力有差异,CO2在Pb表面电还原生成HCOOH机理如图2
①用简洁的语言描述图中涉及的转化过程
②为了深入理解CO2还原反应的机制,我们研究了不同条件下的反应路径以揭示不同影响因素的作用:结果表明在气相条件下,CO几乎不会生成,可能的原因是:
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【推荐2】环氧乙烷(,别称EO)是重要的杀菌剂和工业合成原料。回答下列问题:
(一)乙烯直接氧化法:
反应I:CH2=CH2(g)+O2(g)→(g) ΔH1
反应II:CH2=CH2(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
(1)乙烯与O2在a、b两种催化剂作用下发生反应,催化剂的催化活性(用EO%衡量)及生成EO的选择性(用EO选择性%表示)与温度(T)的变化曲线如图一所示。
①依据图给信息,选择制备环氧乙烷的适宜条件为_____ 。
②M点后曲线下降的原因为_____ 。
③下列说法正确的有_____ (填标号)。
A.催化剂的选择性越高,其达到最高反应活性所需的温度越高
B.不同催化剂达到最高活性时的温度不同
C.催化剂的催化活性与温度成正比
(2)设K为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。反应I、II对应的-lnK随(温度的倒数)的变化如图二所示。
ΔH2_____ 0(填“>”或“<”)。
(二)电化学合成法
(3)科学家利用CO2、水合成环氧乙烷,有利于实现碳中和。总反应为:2CO2+2H2O→+2.5O2,该过程在两个独立的电解槽中实现,装置如图三所示,在电解槽2中利用氯离子介导制备环氧乙烷,内部结构如图四所示。
①电解槽1中阴极的电极反应式为_____ 。
②图四虚线框中发生多个反应,有中间产物HOCH2CH2Cl生成,最终生成环氧乙烷,其反应过程可描述为_____ 。
(一)乙烯直接氧化法:
反应I:CH2=CH2(g)+O2(g)→(g) ΔH1
反应II:CH2=CH2(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
(1)乙烯与O2在a、b两种催化剂作用下发生反应,催化剂的催化活性(用EO%衡量)及生成EO的选择性(用EO选择性%表示)与温度(T)的变化曲线如图一所示。
①依据图给信息,选择制备环氧乙烷的适宜条件为
②M点后曲线下降的原因为
③下列说法正确的有
A.催化剂的选择性越高,其达到最高反应活性所需的温度越高
B.不同催化剂达到最高活性时的温度不同
C.催化剂的催化活性与温度成正比
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ΔH2
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①电解槽1中阴极的电极反应式为
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【推荐3】习近平主席在第75届联合国大会提出:“我国要实现“2030年碳达峰、2060年碳中和的目标”。因此的捕获利用与封存成为科学家研究的重要课题。和的干法重整(DRM)反应可同时转化两种温室气体,并制备和。主要反应如下:
反应Ⅰ:;
反应Ⅱ:;
反应Ⅲ:;
已知:反应Ⅰ、Ⅱ的自发均需高温条件。
(1)上述三个反应的平衡常数与温度T关系如图所示。图中a点代表的是___________ (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)反应的,___________ 。
(2)将原料按充入密闭容器中发生反应Ⅰ,保持体系压强为发生反应,达到平衡时体积分数与温度的关系(图中黑线)如图所示:
①T1℃,100kPa下,平衡时容器体积与初始容器体积之比为___________ ;该温度下,此反应的平衡常数___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时的体积分数,___________ 点对应的平衡常数最小,___________ 点对应的压强最大。
(3)在其他条件相同,不同催化剂(A、B)作用下,使原料和发生反应Ⅰ反应相同的时间,的产率随反应温度的变化如图:
①在催化剂A、B作用下,它们正、逆反应活化能差值分别用和表示,则___________ (填“>”“<”或“=”)。
②y点对应的逆反应速率v(逆)___________ z点对应的正反应速率v()正)(填“>”“<”或“=”)
反应Ⅰ:;
反应Ⅱ:;
反应Ⅲ:;
已知:反应Ⅰ、Ⅱ的自发均需高温条件。
(1)上述三个反应的平衡常数与温度T关系如图所示。图中a点代表的是
(2)将原料按充入密闭容器中发生反应Ⅰ,保持体系压强为发生反应,达到平衡时体积分数与温度的关系(图中黑线)如图所示:
①T1℃,100kPa下,平衡时容器体积与初始容器体积之比为
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时的体积分数,
(3)在其他条件相同,不同催化剂(A、B)作用下,使原料和发生反应Ⅰ反应相同的时间,的产率随反应温度的变化如图:
①在催化剂A、B作用下,它们正、逆反应活化能差值分别用和表示,则
②y点对应的逆反应速率v(逆)
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【推荐1】工业上常利用煤的气化制氢,涉及的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)反应在_____ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下有利于正向自发进行。
(2)反应Ⅰ的正反应平衡常数和逆反应平衡常数随温度变化的曲线如图,若向恒压的密闭容器中充入适量的C和:
①表示的曲线为_____ (填“a”或“b”)。
②时M点_____ (填“>”、“<”或“=”)。
③工业上,在恒压设备中进行反应Ⅰ时,常会通入一定量的。用平衡理论解释通入的原因:_____ 。
(3)温度一定,向2L的密闭容器中加入足量的和1.0mol发生反应Ⅰ和Ⅱ,测得起始时压强为,达平衡时,实验测得如下数据:
_____ 。用平衡分压代替平衡浓度(分压=总压×物质的量分数),计算该条件下反应Ⅰ的压强平衡常数_____ (用含的代数式表示)。
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)反应在
(2)反应Ⅰ的正反应平衡常数和逆反应平衡常数随温度变化的曲线如图,若向恒压的密闭容器中充入适量的C和:
①表示的曲线为
②时M点
③工业上,在恒压设备中进行反应Ⅰ时,常会通入一定量的。用平衡理论解释通入的原因:
(3)温度一定,向2L的密闭容器中加入足量的和1.0mol发生反应Ⅰ和Ⅱ,测得起始时压强为,达平衡时,实验测得如下数据:
转化率% | 物质的量/mol | ||
50% | a | 0.1 | b |
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解题方法
【推荐2】含氮化合物在现代工业、环境治理中有重要地位。请回答下列问题:
(1)已知: kJ⋅mol
kJ⋅mol
则反应的_______ kJ⋅mol。
(2)使用催化剂,利用将NO还原为,可以消除烟气中的氮氧化物对环境的污染,反应机理如图所示。
①根据图示,NO、在有氧条件下总反应的化学方程式是_______ 。
②将一定比例的、和NO的混合气体,匀速通入装有催化剂的反应器中反应(装置如图甲)。反应相同时间,测得NO的去除率随反应温度的变化曲线如图乙所示,在50~250℃范围内随着温度的升高,NO的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______ ;当反应温度高于380℃时,NO的去除率迅速下降的原因可能是_______ 。
③利用模拟烟气测试系统,在氨氮比为1∶1和300℃条件下,保持2200 mL⋅min的气体流量,研究氧气浓度对催化剂活性的影响,测得不同浓度下对NO转化为的转化率影响如图所示。由图可知,在反应气体中不含氧气时,催化剂也能催化一定量的一氧化氮进行转化,原因是_______ 。随着氧气浓度的增加,催化剂的活性逐渐提高,但氧气浓度大于5%后,再增加氧气的浓度,催化剂的催化效率提升不明显,其原因是_______ 。
(3)398 K时,反应在恒容密闭容器中进行,和NO的初始分压分别为 kPa和 kPa,起始时容器中只含和NO,假设当反应达到平衡后,和NO的平衡分压分别为 kPa和 kPa,则该反应在398 K时的为_______ kPa。
(1)已知: kJ⋅mol
kJ⋅mol
则反应的
(2)使用催化剂,利用将NO还原为,可以消除烟气中的氮氧化物对环境的污染,反应机理如图所示。
①根据图示,NO、在有氧条件下总反应的化学方程式是
②将一定比例的、和NO的混合气体,匀速通入装有催化剂的反应器中反应(装置如图甲)。反应相同时间,测得NO的去除率随反应温度的变化曲线如图乙所示,在50~250℃范围内随着温度的升高,NO的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是
③利用模拟烟气测试系统,在氨氮比为1∶1和300℃条件下,保持2200 mL⋅min的气体流量,研究氧气浓度对催化剂活性的影响,测得不同浓度下对NO转化为的转化率影响如图所示。由图可知,在反应气体中不含氧气时,催化剂也能催化一定量的一氧化氮进行转化,原因是
(3)398 K时,反应在恒容密闭容器中进行,和NO的初始分压分别为 kPa和 kPa,起始时容器中只含和NO,假设当反应达到平衡后,和NO的平衡分压分别为 kPa和 kPa,则该反应在398 K时的为
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解答题-实验探究题
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(0.4)
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【推荐3】某研究小组学生探究硫酸铁溶液与铜粉的反应:
【资料】i.与可发生氧化还原反应,也可发生络合反应生成。
ii.淡黄色、可溶的,与共存时溶液显绿色。
(1)过程①溶液颜色变为浅蓝绿色时,发生反应的离子方程式是_______ 。
(2)经射线衍射实验检测,过程②中白色不溶物为CuSCN,同时有硫氰(生成,该反应的离子方程式是_______ 。
某同学针对过程③中溶液颜色变红且白色浑浊物增多的现象,提出一种假设;当反应体系中同时存在、、时,氧化性增强,可将氧化为。并做实验Ⅱ验证该假设。
(3)操作1中现象产生的可能原因是_______ 。
(4)通过实验操作2及现象可说明溶液放置过程中不会生成。写出操作2的完整过程_______ 。
(5)由操作4可知该同学的假设正确。操作4中被氧化为反应的离子方程式是_______ 。
已知该反应化学平衡常数,请用平衡移动原理解释实验I过程③中出现相关现象的原因_______ 。
(6)由实验可知,影响氧化还原反应发生的因素有_______ 。
实验I | 过程① 过程② 过程③ |
实验现象 | 过程①:振荡静置后溶液颜色变为浅蓝绿色; 过程②:滴加1滴0.1mol/LKSCN溶液后,溶液颜色变红并产生少量白色浑浊,振荡试管后,红色消失,白色浑浊物的量增多; 过程③:反复多次滴加0.1mol/LKSCN溶液,现象与过程②相同,白色浑浊物的量逐渐增多。 |
ii.淡黄色、可溶的,与共存时溶液显绿色。
(1)过程①溶液颜色变为浅蓝绿色时,发生反应的离子方程式是
(2)经射线衍射实验检测,过程②中白色不溶物为CuSCN,同时有硫氰(生成,该反应的离子方程式是
某同学针对过程③中溶液颜色变红且白色浑浊物增多的现象,提出一种假设;当反应体系中同时存在、、时,氧化性增强,可将氧化为。并做实验Ⅱ验证该假设。
序号 | 实验操作 | 实验现象 | |
实验Ⅱ | 操作1 | 取少量胆矾晶体()于试管中,加水溶解,向其中滴加KSCN溶液,振荡试管,静置观察现象。 | 溶液颜色很快由蓝色变蓝绿色,大约5分钟后,溶液颜色完全呈绿色,未观察到白色浑浊物;放置24小时后,溶液绿色变浅,试管底部有白色不溶物。 |
操作2 | _______ | 未见溶液变红色,大约2分钟后出现浑浊,略带黄色。放置4小时后,黄色浑浊物的量增多,始终未见溶液颜色变红。 | |
操作3 | 取少量胆矾晶体和绿矾晶体()混合物于试管中,加水溶解,振荡试管,静置观察现象。 | 溶液颜色为浅蓝绿色,放置4小时后,未发现颜色变化。 | |
操作4 | 取少量胆矾晶体和绿矾晶体混合物于试管中,加水溶解,向其中滴加KSCN溶液,振荡试管,静置观察现象。 | 溶液颜色立刻变红,产生白色浑浊,振荡后红色消失。 |
(4)通过实验操作2及现象可说明溶液放置过程中不会生成。写出操作2的完整过程
(5)由操作4可知该同学的假设正确。操作4中被氧化为反应的离子方程式是
已知该反应化学平衡常数,请用平衡移动原理解释实验I过程③中出现相关现象的原因
(6)由实验可知,影响氧化还原反应发生的因素有
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(0.4)
解题方法
【推荐1】当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发利用技术,降低空气中含量成为研究热点。
(1)加氢制甲烷过程中的主要反应为
主反应:
副反应:
则反应___________ 。
(2)恒容密闭容器中充入一定量和,下列说明主反应和副反应均达到平衡状态的有___________(填标号)。
(3)500℃时,向1L恒容密闭容器中充入和及催化剂,经10min反应达到平衡后。①测得转化率,生成CO的物质的量为1mol,0~10 min用表示的平均反应速率=___________ ,主反应的平衡常数___________ 。
②的平衡转化率与催化剂的催化效率随温度变化结果如图。
若无催化剂,N点平衡转化率能否降至R点并说明理由___________ 。
(4)往恒容密闭容器中通入与,在一定条件下发生反应,测得的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示:
压强、、中最小的是___________ 。压强为时,b点:v(正)___________ (填“<”“=”或“>”)v(逆)。
(5)在稀硫酸中分别以Pt、Cu为电极,利用电催化可将同时转化为多种燃料,其原理如图所示。
在铜电极被还原为多种燃料,则与Pt电极相连的是电源的___________ 极,写出催化还原成的电极反应式___________ 。
(1)加氢制甲烷过程中的主要反应为
主反应:
副反应:
则反应
(2)恒容密闭容器中充入一定量和,下列说明主反应和副反应均达到平衡状态的有___________(填标号)。
A.混合气体密度不随时间变化 | B.气体总压强不随时间变化 |
C.气体平均摩尔质量不随时间变化 | D.的消耗速率等于水蒸气生成速率 |
(3)500℃时,向1L恒容密闭容器中充入和及催化剂,经10min反应达到平衡后。①测得转化率,生成CO的物质的量为1mol,0~10 min用表示的平均反应速率=
②的平衡转化率与催化剂的催化效率随温度变化结果如图。
若无催化剂,N点平衡转化率能否降至R点并说明理由
(4)往恒容密闭容器中通入与,在一定条件下发生反应,测得的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示:
压强、、中最小的是
(5)在稀硫酸中分别以Pt、Cu为电极,利用电催化可将同时转化为多种燃料,其原理如图所示。
在铜电极被还原为多种燃料,则与Pt电极相连的是电源的
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(0.4)
解题方法
【推荐2】甲烷是重要的气体燃料和化工原料,由CH4制取合成气(CO、H2)的反应原理为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0。回答下列问题:
(1)若生成7g CO,吸收热量a kJ,相关化学键的键能(断裂1mol化学键所吸收的能量),如表所示。
①C≡O(CO)的键能为_______ (用含a的式子表示) kJ/mol。
②当体系温度等于T K时ΔH−TΔS=0,温度大于T时ΔH−TΔS_______ (填“>”“<”或“=”)0。
(2)在体积为1L的恒容密闭容器中通入1mol CH4和1mol H2O(g),在不同条件下发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),测得平衡时H2O(g)的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
①X表示_______ (填“温度”或“压强”),该反应的平衡常数表达式Kc=_______ 。
②m、n、q点的平衡常数由大到小的顺序为_______ 。
③若q点对应的纵坐标为30,此时甲烷的转化率为_______ ,该条件下平衡常数Kc=_______ (保留两位有效数字)。
(1)若生成7g CO,吸收热量a kJ,相关化学键的键能(断裂1mol化学键所吸收的能量),如表所示。
化学键 | C-H | H-H | H-O |
键能/ kJ/mol | 414 | 436 | 467 |
①C≡O(CO)的键能为
②当体系温度等于T K时ΔH−TΔS=0,温度大于T时ΔH−TΔS
(2)在体积为1L的恒容密闭容器中通入1mol CH4和1mol H2O(g),在不同条件下发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),测得平衡时H2O(g)的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
①X表示
②m、n、q点的平衡常数由大到小的顺序为
③若q点对应的纵坐标为30,此时甲烷的转化率为
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(0.4)
解题方法
【推荐3】当今,世界多国相继规划了“碳达峰”、“碳中和”的时间节点。因此,研发二氧化碳被转化为多种基础化学品,如甲醇、烯烃、芳烃、环状碳酸酯等的技术成为研究焦点。
I.完成下列问题
(1)已知25℃时,的燃烧热分别为,25℃时和生成和的热化学方程式为_______ 。
(2)与反应可能会有多种生成物,用乙烯的选择性最高的催化剂,在T温度下的恒容体系中,初始投入,压强为0.1MPa进行反应,平衡状态时压强为原来压强的0.835倍,的产率为_______ ,此温度下的平衡常数_______ (列出计算式。以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)与反应生成、乙烯的过程中还存在副反应:,若在绝热、恒容的密闭体系中进行该反应,下列示意图正确且能说明反应在进行到时刻达到平衡状态的是_______ (填序号)。
Ⅱ.在的转化应用研究中,利用此反应[环氧丙烷(PO)]+CO2→ [环状碳酸酯(PC)],将转化为PC塑料。通过控制变量探究生产环状碳酸酯(PC)的适宜条件,各种参数对特殊催化剂催化条件下PC产率和选择性的影响如图所示:
(4)根据图A、B、C、D可知,合成PC的适宜条件为催化剂的质量为0.15g,温度_______ ℃、压强_______ MPa;反应时间选择5h的原因是_______ 。从绿色化学的角度看,此反应的优点是_______ 。
(5)为了降低大气中含量,你认为化学技术上需要克服的难题除了研究合适的催化剂之外,还要解决_______ (写一种即可)。
I.完成下列问题
(1)已知25℃时,的燃烧热分别为,25℃时和生成和的热化学方程式为
(2)与反应可能会有多种生成物,用乙烯的选择性最高的催化剂,在T温度下的恒容体系中,初始投入,压强为0.1MPa进行反应,平衡状态时压强为原来压强的0.835倍,的产率为
(3)与反应生成、乙烯的过程中还存在副反应:,若在绝热、恒容的密闭体系中进行该反应,下列示意图正确且能说明反应在进行到时刻达到平衡状态的是
Ⅱ.在的转化应用研究中,利用此反应[环氧丙烷(PO)]+CO2→ [环状碳酸酯(PC)],将转化为PC塑料。通过控制变量探究生产环状碳酸酯(PC)的适宜条件,各种参数对特殊催化剂催化条件下PC产率和选择性的影响如图所示:
(4)根据图A、B、C、D可知,合成PC的适宜条件为催化剂的质量为0.15g,温度
(5)为了降低大气中含量,你认为化学技术上需要克服的难题除了研究合适的催化剂之外,还要解决
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】氮氧化物的处理是环境科学研究的热点课题。
(1)已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1
Ⅱ.2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH2=-221.0kJ·mol-1
Ⅲ.N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH3=+180.5kJ·mol-1
利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO,发生反应:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。
①该反应正反应的活化能为EakJ·mol-1,则逆反应的活化能为______ kJ·mol-1。
②该反应在下能______ 自发进行(填“高温”或“低温”)。
③在2L恒容密闭容器中加入3molCO和2molNO,测得NO的转化率与温度(T)、时间(t)间的变化关系如图所示:则T2温度下,0~5min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=______ ;T1温度下,上述反应的平衡常数K=______ L·mol-1;若在T1温度下,向平衡后的容器中再加入4molN2和amolNO,使平衡向右移动,则a的取值范围是______ 。
(2)有人利用反应C(s)+2NO(g)=N2(g)+CO2(g)ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。现向恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应。
①若为绝热容器,下列表示该反应达到平衡状态的是______ (填字母)。
A.混合气体的密度保持不变
B.混合气体的压强保持不变
C.NO和N2的消耗速率之比为1:2
D.混合气体中c(NO)=c(N2)
②若为恒温容器,经相同时间测得不同温度下NO的转化率随温度的变化如图所示:由图可知最高转化率B点对应温度为440℃,则A、B、C三点中______ 点可能是对应温度下的平衡转化率;高于440℃时,NO的转化率降低的原因可能是平衡常数变小(即温度升高导致平衡逆向移动),也可能是______ 。
(1)已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1
Ⅱ.2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH2=-221.0kJ·mol-1
Ⅲ.N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH3=+180.5kJ·mol-1
利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO,发生反应:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。
①该反应正反应的活化能为EakJ·mol-1,则逆反应的活化能为
②该反应在下能
③在2L恒容密闭容器中加入3molCO和2molNO,测得NO的转化率与温度(T)、时间(t)间的变化关系如图所示:则T2温度下,0~5min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=
(2)有人利用反应C(s)+2NO(g)=N2(g)+CO2(g)ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。现向恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应。
①若为绝热容器,下列表示该反应达到平衡状态的是
A.混合气体的密度保持不变
B.混合气体的压强保持不变
C.NO和N2的消耗速率之比为1:2
D.混合气体中c(NO)=c(N2)
②若为恒温容器,经相同时间测得不同温度下NO的转化率随温度的变化如图所示:由图可知最高转化率B点对应温度为440℃,则A、B、C三点中
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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】汽车尾气中排放的NxOy和CO,科学家寻找高效催化剂实现大气污染物转化:
2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) △H1
(1)已知:CO的燃烧热△H2 = -283 kJ·moL-1。几种化学键的键能数据如下:
已知:N2(g)+O2(g) =2NO(g) △H3,则:△H1= __________ 。
(2)CO与空气在KOH溶液中构成燃料电池(石墨为电极),若放电后电解质溶液中离子浓度大小顺序为c(K+)> c(HCO3-)> c(OH-) > c(H+)> c(CO32-),则负极的反应式为________ ;
(3)在一定温度下,向2L的密闭容器中充入4.0molNO2和4.0molCO,在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g) ⇌N2(g)+4CO2(g) △H< 0,相关数据如下:
①5~10min,用CO的浓度变化表示的反应速率为:____________ 。
②能说明上述反应达到平衡状态的是__________ 。
A.2n正(NO2) =n逆(N2) B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.气体密度不变 D.容器内气体压强不变
③20min时,向容器中加入1.0molNO2和1.0molCO,在t1时刻再次达到平衡时,NO2的转化率比原平衡时_____ (填“变大”、“ 变小”或“不变”)。
④计算此温度下的化学平衡常数K=__________ 。
⑤在上述平衡的基础上,在时间t2、t3时改变反应的某一条件,反应速率的变化如图所示,则在t3时刻改变的反应条件是:_______ ;在时间15-20,t1-t2,t2-t3,t4-t5时的平衡常数分别为K1、K2、K3、K4,请比较各平衡常数的大小关系:_____________________ 。
2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) △H1
(1)已知:CO的燃烧热△H2 = -283 kJ·moL-1。几种化学键的键能数据如下:
化学键 | N≡N键 | O=O键 | NO键 |
键能/kJ·moL-1 | 945 | 498 | 630 |
(2)CO与空气在KOH溶液中构成燃料电池(石墨为电极),若放电后电解质溶液中离子浓度大小顺序为c(K+)> c(HCO3-)> c(OH-) > c(H+)> c(CO32-),则负极的反应式为
(3)在一定温度下,向2L的密闭容器中充入4.0molNO2和4.0molCO,在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g) ⇌N2(g)+4CO2(g) △H< 0,相关数据如下:
0 min | 5min | 10min | 15min | 20min | |
c(NO2) | 2.0 | 1.7 | 1.56 | 1.5 | 1.5 |
c(N2) | 0 | 0.15 | 0.22 | 0.25 | 0.25 |
②能说明上述反应达到平衡状态的是
A.2n正(NO2) =n逆(N2) B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.气体密度不变 D.容器内气体压强不变
③20min时,向容器中加入1.0molNO2和1.0molCO,在t1时刻再次达到平衡时,NO2的转化率比原平衡时
④计算此温度下的化学平衡常数K=
⑤在上述平衡的基础上,在时间t2、t3时改变反应的某一条件,反应速率的变化如图所示,则在t3时刻改变的反应条件是:
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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3】当今,世界多国相继规划了“碳达峰”、“碳中和”的时间节点。因此,研发二氧化碳被转化为多种基础化学品,如甲醇、烯烃、芳烃、环状碳酸酯等的技术成为研究焦点。
I.完成下列问题
(1)已知25℃时,的燃烧热分别为,25℃时和生成和的热化学方程式为_______ 。
(2)与反应可能会有多种生成物,用乙烯的选择性最高的催化剂,在T温度下的恒容体系中,初始投入,压强为0.1MPa进行反应,平衡状态时压强为原来压强的0.835倍,的产率为_______ ,此温度下的平衡常数_______ (列出计算式。以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)与反应生成、乙烯的过程中还存在副反应:,若在绝热、恒容的密闭体系中进行该反应,下列示意图正确且能说明反应在进行到时刻达到平衡状态的是_______ (填序号)。
Ⅱ.在的转化应用研究中,利用此反应[环氧丙烷(PO)]+CO2→ [环状碳酸酯(PC)],将转化为PC塑料。通过控制变量探究生产环状碳酸酯(PC)的适宜条件,各种参数对特殊催化剂催化条件下PC产率和选择性的影响如图所示:
(4)根据图A、B、C、D可知,合成PC的适宜条件为催化剂的质量为0.15g,温度_______ ℃、压强_______ MPa;反应时间选择5h的原因是_______ 。从绿色化学的角度看,此反应的优点是_______ 。
(5)为了降低大气中含量,你认为化学技术上需要克服的难题除了研究合适的催化剂之外,还要解决_______ (写一种即可)。
I.完成下列问题
(1)已知25℃时,的燃烧热分别为,25℃时和生成和的热化学方程式为
(2)与反应可能会有多种生成物,用乙烯的选择性最高的催化剂,在T温度下的恒容体系中,初始投入,压强为0.1MPa进行反应,平衡状态时压强为原来压强的0.835倍,的产率为
(3)与反应生成、乙烯的过程中还存在副反应:,若在绝热、恒容的密闭体系中进行该反应,下列示意图正确且能说明反应在进行到时刻达到平衡状态的是
Ⅱ.在的转化应用研究中,利用此反应[环氧丙烷(PO)]+CO2→ [环状碳酸酯(PC)],将转化为PC塑料。通过控制变量探究生产环状碳酸酯(PC)的适宜条件,各种参数对特殊催化剂催化条件下PC产率和选择性的影响如图所示:
(4)根据图A、B、C、D可知,合成PC的适宜条件为催化剂的质量为0.15g,温度
(5)为了降低大气中含量,你认为化学技术上需要克服的难题除了研究合适的催化剂之外,还要解决
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