合成气(CO+H2)在煤化工和天然气化工中有着十分重要的地位,由合成气可合成多种有机基础原料和产品。
(1)煤化工中生产合成气的反应为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5kJ·mol-1
①判断该反应的自发性条件___________ ;
②在恒温恒容下,同时放入C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)四种物质,下列事实能够说明反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)已达到平衡的是___________ 。
A.反应体系中,混合气体的密度不再改变
B.反应体系中,各组分的物质的量相等
C.反应体系中,当有2molH—O键断裂的同时有1molH—H键断裂
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(2)天然气化工中生产合成气的主要反应为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) ΔH=akJ·mol-1,在恒容容器中按物质的量之比1︰2加入一定量的CH4和O2,在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示:
①请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线________ 。
②现有实验测得反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)在750℃下,以不同碳氧比[n(CH4)/n(O2)]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性,所测数据如表所示。(已知:选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率)
最佳碳氧比[n(CH4)/n(O2)]为___________ 。
(1)煤化工中生产合成气的反应为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5kJ·mol-1
①判断该反应的自发性条件
②在恒温恒容下,同时放入C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)四种物质,下列事实能够说明反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)已达到平衡的是
A.反应体系中,混合气体的密度不再改变
B.反应体系中,各组分的物质的量相等
C.反应体系中,当有2molH—O键断裂的同时有1molH—H键断裂
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(2)天然气化工中生产合成气的主要反应为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) ΔH=akJ·mol-1,在恒容容器中按物质的量之比1︰2加入一定量的CH4和O2,在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示:
①请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线
②现有实验测得反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)在750℃下,以不同碳氧比[n(CH4)/n(O2)]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性,所测数据如表所示。(已知:选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率)
碳氧比[n(CH4)/n(O2)] | 1︰0.25 | 1︰0.5 | 1︰1 | 1︰1.25 |
CH4转化率 | 0.40 | 0.88 | 0.98 | 0.99 |
H2选择性 | 0.98 | 0.93 | 0.67 | 0.40 |
CO选择性 | 0.99 | 0.94 | 0.65 | 0.32 |
更新时间:2024-04-04 01:42:25
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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】乙烯是石油化工最基本原料之一。
I.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH1>0。
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有___________ 、___________ 。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的 C2H6 和 H2,发生上述反应,平衡时乙烷的转化率为 20%,体 系总压强为 110kPa ,该反应的平衡常数 Kp=___________ kPa (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量 分数)。
II.在乙烷中引入 O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.2C2H6(g)+ O2(g)= 2C2H4(g) + 2H2O(g) ΔH2<0
b.2C2H6(g) + 5O2(g)= 4CO(g) + 6H2O(g) ΔH3<0
c.C2H4(g)+ 2O2(g)= 2CO(g) + 2H2O(g) ΔH4<0
(3)根据盖斯定律,反应 a 的ΔH2=___________ (写出代数式)。
(4)常压下,在某催化剂作用下按照 n(C2H6):n(O2)=1:1 投料制备乙烯,体系中 C2H4和 CO 在含碳产物中的物质 的量百分数及 C2H6转化率随温度的变化如下图所示。
①在 570~600℃温度范围内,下列说法正确的有___________ (填字母)。
A.C2H4产率随温度升高而增大
B.H2O 的含量随温度升高而增大
C.C2H6 在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
D.此催化剂的优点是在较低温度下降低 CO 的平衡产率
②某学者研究了生成 C2H4的部分反应历程如下图所示,该历程的催化剂是___________ 。
I.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH1>0。
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有
(2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的 C2H6 和 H2,发生上述反应,平衡时乙烷的转化率为 20%,体 系总压强为 110kPa ,该反应的平衡常数 Kp=
II.在乙烷中引入 O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.2C2H6(g)+ O2(g)= 2C2H4(g) + 2H2O(g) ΔH2<0
b.2C2H6(g) + 5O2(g)= 4CO(g) + 6H2O(g) ΔH3<0
c.C2H4(g)+ 2O2(g)= 2CO(g) + 2H2O(g) ΔH4<0
(3)根据盖斯定律,反应 a 的ΔH2=
(4)常压下,在某催化剂作用下按照 n(C2H6):n(O2)=1:1 投料制备乙烯,体系中 C2H4和 CO 在含碳产物中的物质 的量百分数及 C2H6转化率随温度的变化如下图所示。
①在 570~600℃温度范围内,下列说法正确的有
A.C2H4产率随温度升高而增大
B.H2O 的含量随温度升高而增大
C.C2H6 在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
D.此催化剂的优点是在较低温度下降低 CO 的平衡产率
②某学者研究了生成 C2H4的部分反应历程如下图所示,该历程的催化剂是
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(0.65)
解题方法
【推荐2】Ⅰ.工业上一般以CO和H2为原料在密闭容器中合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol–1。
(1)在容积为1 L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270 ℃三种温度下合成甲醇的规律。
如图是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线Z对应的温度是_______ 。
Ⅱ.如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称是______ 。
(3)通入CH3OH的电极的电极反应式为______ 。
(4)乙池中反应的化学方程式为_________
(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.4 g时,甲池中理论上消耗O2________ mL(标准状况),此时丙池某电极上析出1.60 g某金属,则丙池中的某盐溶液可能是________ (填序号)。
A.MgSO4 B.CuSO4 C.NaCl D.AgNO3
(1)在容积为1 L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270 ℃三种温度下合成甲醇的规律。
如图是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线Z对应的温度是
Ⅱ.如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称是
(3)通入CH3OH的电极的电极反应式为
(4)乙池中反应的化学方程式为
(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.4 g时,甲池中理论上消耗O2
A.MgSO4 B.CuSO4 C.NaCl D.AgNO3
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解题方法
【推荐3】综合利用碳氧化物对促进低碳社会的构建具有重要意义。一定条件下,由二氧化碳合成乙醇的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) 。回答下列问题:
Ⅰ.已知化学键键能如表所示
(1)上述反应的___________ 。
Ⅱ. 在恒容密闭容器中进行上述反应,某压强下起始时按照不同氢碳比投料(如图中曲线①-③),测得平衡转化率与温度的关系如图所示。
(2)氢碳比最大的曲线是___________ (填标号,下同),一定温度下,起始以该氢碳比充入一定量和发生反应,下列能说明该反应已达平衡状态的是___________ 。
a. 容器内气体平均相对分子质量不变 b. 容器内气体密度不变
c. 每生成,断裂个键 d. 容器内压强不变
(3)在恒容密闭容器中按曲线③的起始氢碳比投料,充入和,发生反应,达到平衡。已知该反应速率,其中、分别为正、逆反应速率常数,为物质的量浓度。
①a、b、c处的大小关系为___________ (用a、b、c表示)。
②:a___________ b (填“大于”、“小于”或“等于”),原因是___________ 。
③a点处___________ (填数值,保留两位小数)。
Ⅰ.已知化学键键能如表所示
化学键 | ||||||
键能/ | 799 | 358 | 436 | 413 | 347 | 467 |
(1)上述反应的
Ⅱ. 在恒容密闭容器中进行上述反应,某压强下起始时按照不同氢碳比投料(如图中曲线①-③),测得平衡转化率与温度的关系如图所示。
(2)氢碳比最大的曲线是
a. 容器内气体平均相对分子质量不变 b. 容器内气体密度不变
c. 每生成,断裂个键 d. 容器内压强不变
(3)在恒容密闭容器中按曲线③的起始氢碳比投料,充入和,发生反应,达到平衡。已知该反应速率,其中、分别为正、逆反应速率常数,为物质的量浓度。
①a、b、c处的大小关系为
②:a
③a点处
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(0.65)
解题方法
【推荐1】水煤气变换[]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
(1)水煤气变换的_______ 0(填“>”、“<”或“=”)。该历程中最大能垒(活化能)_______ eV。
(2)水煤气中的CO和在高温下反应可生成甲烷。在体积为2 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO和5 mol ,一定温度下发生反应:。测得CO和的转化率随时间变化如图所示。
①从反应开始到6 min,_______ mol⋅L⋅min ,6 min时,_______ 。
②下列叙述中能说明上述反应达到化学平衡状态的是_______ (填字母)。
a.容器中混合气体的密度保持不变
b.容器中混合气体的总压强保持不变
c.容器中的体积分数保持不变
d.单位时间内每消耗1 mol CO,同时生成1 mol
(1)水煤气变换的
(2)水煤气中的CO和在高温下反应可生成甲烷。在体积为2 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO和5 mol ,一定温度下发生反应:。测得CO和的转化率随时间变化如图所示。
①从反应开始到6 min,
②下列叙述中能说明上述反应达到化学平衡状态的是
a.容器中混合气体的密度保持不变
b.容器中混合气体的总压强保持不变
c.容器中的体积分数保持不变
d.单位时间内每消耗1 mol CO,同时生成1 mol
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【推荐2】以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH =+131.3 kJ·mol-1。
①该反应在常温下________ (填“能”或“不能”)自发进行。
②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是____ (填字母,下同)。
a.容器中的压强不变
b.1 mol H—H键断裂的同时,断裂2 mol H—O键
c.c(CO)=c(H2)
d.密闭容器的容积不再改变
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
①实验1中从反应开始至平衡以CO2表示的平均反应速率为v(CO2)=________ (取小数点后两位,下同)。
②该反应的正反应为________ (填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K=________ 。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,达到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________ 。
a.升高温度
b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来
d.再充入1 mol CO2和3 mol H2
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH =+131.3 kJ·mol-1。
①该反应在常温下
②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
a.容器中的压强不变
b.1 mol H—H键断裂的同时,断裂2 mol H—O键
c.c(CO)=c(H2)
d.密闭容器的容积不再改变
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | H2 | CO | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
②该反应的正反应为
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,达到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是
a.升高温度
b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离出来
d.再充入1 mol CO2和3 mol H2
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【推荐3】氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)和反应生成过程中的能量变化示意图如图。
已知化学键的键能是形成或断开化学键放出或吸收的能量,单位为。若已知下列数据:
试根据表中及图中数据计算的键能为_______ 。
(2)汽车尾气中的氮氧化物是城市空气的主要污染物之一,如何降低汽车尾气污染已成为环保领域的热点。使用氢能源可以减少汽车尾气中有害气体的排放,利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气:。在体积为2L的恒温恒容密闭容器中,充入和,一定条件下发生上述反应,测得和的物质的量随时间变化如表所示。
①内,_______ ;第时,_______ 。
②能说明上述反应达到化学平衡状态的是_______ (填标号)。
A.反应中与的物质的量之和为1mol
B.的物质的量浓度不再改变
C.单位时间内生成的同时生成
D.与的物质的量之比为1∶1
③在上述反应条件下,反应到末时,气体的总物质的量为_______ 。
④末时,混合气体中和的质量之比是_______ 。
⑤若要缩短达到平衡所需的时间,可采取的措施有_______ (任答两点)。
(1)和反应生成过程中的能量变化示意图如图。
已知化学键的键能是形成或断开化学键放出或吸收的能量,单位为。若已知下列数据:
化学键 | ||
键能/() | 435 | 943 |
试根据表中及图中数据计算的键能为
(2)汽车尾气中的氮氧化物是城市空气的主要污染物之一,如何降低汽车尾气污染已成为环保领域的热点。使用氢能源可以减少汽车尾气中有害气体的排放,利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气:。在体积为2L的恒温恒容密闭容器中,充入和,一定条件下发生上述反应,测得和的物质的量随时间变化如表所示。
0 | 1.53 | 1.95 | 2.16 | 2.16 | |
1 | 0.49 | 0.35 | 0.28 | 0.28 |
①内,
②能说明上述反应达到化学平衡状态的是
A.反应中与的物质的量之和为1mol
B.的物质的量浓度不再改变
C.单位时间内生成的同时生成
D.与的物质的量之比为1∶1
③在上述反应条件下,反应到末时,气体的总物质的量为
④末时,混合气体中和的质量之比是
⑤若要缩短达到平衡所需的时间,可采取的措施有
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解答题-原理综合题
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【推荐1】回答下列问题:
(1)现有反应:mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,则:
①该反应的逆反应为___ 反应(填“吸热”或“放热“),且m+n___ p(填“>”“=”或“<”)。
②减压使容器体积增大时,A的质量分数___ 。(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),平均相对分子质量___ 。
③若加入B(维持体积不变),则A的转化率___ ;B的百分含量___ 。
④若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将___ 。
⑤若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量___ 。
Ⅱ.在一个体积为2L的密闭容器中,高温下发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。
(2)反应在1min时第一次达到平衡状态,固体的质量增加了3.2g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)=___ 。
(3)反应进行至2min时,若只改变温度,曲线发生的变化如图所示,3min时再次达到平衡,则ΔH__ 0(填“>”“<”或“=”)。
(4)5min时再充入一定量的CO(g),平衡发生移动。下列说法正确的是___ (填写编号)。
A.v(正)先增大后减小 B.v(正)先减小后增大
C.v(逆)先增大后减小 D.v(逆)先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是___ (填写图中曲线的字母编号)。
(5)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态:___ 。
(1)现有反应:mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,则:
①该反应的逆反应为
②减压使容器体积增大时,A的质量分数
③若加入B(维持体积不变),则A的转化率
④若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将
⑤若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量
Ⅱ.在一个体积为2L的密闭容器中,高温下发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。
(2)反应在1min时第一次达到平衡状态,固体的质量增加了3.2g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)=
(3)反应进行至2min时,若只改变温度,曲线发生的变化如图所示,3min时再次达到平衡,则ΔH
(4)5min时再充入一定量的CO(g),平衡发生移动。下列说法正确的是
A.v(正)先增大后减小 B.v(正)先减小后增大
C.v(逆)先增大后减小 D.v(逆)先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是
(5)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态:
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐2】硫酸铅可用于铅蓄电池、纤维增重剂、涂料分析试剂。工业上通常用自然界分布最广的方铅矿(主要成分为PbS)生产硫酸铅。工艺流程如图:
已知:①Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×l0-5。
②PbCl2(s)+2C1-(aq)PbCl(aq)△H>0
③Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的pH值分别为1.9和7。
(1)过程①中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是___ 、___ (写出2种即可)。
(2)①中生成淡黄色沉淀的离子方程式是___ ,加入盐酸控制溶液的pH在0.5-1.0之间,主要目的是____ 。
(3)用化学平衡移动的原理解释③中使用冰水浴的原因是___ 。
(4)上述流程中可循环利用的物质有___ 。
(5)炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量增大而造
成严重污染。水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)、Pb(OH)。各形态的铅浓度分数x与溶液pH变化的关系如图所示:向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH,溶液变浑浊,继续滴加NaOH溶液又变澄清;pH≥13时,溶液中发生的主要反应的离子方程式为____ 。
(6)用铅蓄电池电解浓度较大的CuCl2溶液,两极均用石墨做电极,当电解到一定程度,阴极附近出现蓝色Cu(OH)2絮状物。常温下,经测定阴极附近溶液的pH=m,此时阴极附近c(Cu2+)=___ mol·L-1(已知:Cu(OH)2的Ksp=2.2×10-20)。
已知:①Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×l0-5。
②PbCl2(s)+2C1-(aq)PbCl(aq)△H>0
③Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的pH值分别为1.9和7。
(1)过程①中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是
(2)①中生成淡黄色沉淀的离子方程式是
(3)用化学平衡移动的原理解释③中使用冰水浴的原因是
(4)上述流程中可循环利用的物质有
(5)炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量增大而造
成严重污染。水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)、Pb(OH)。各形态的铅浓度分数x与溶液pH变化的关系如图所示:向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH,溶液变浑浊,继续滴加NaOH溶液又变澄清;pH≥13时,溶液中发生的主要反应的离子方程式为
(6)用铅蓄电池电解浓度较大的CuCl2溶液,两极均用石墨做电极,当电解到一定程度,阴极附近出现蓝色Cu(OH)2絮状物。常温下,经测定阴极附近溶液的pH=m,此时阴极附近c(Cu2+)=
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解答题-无机推断题
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解题方法
【推荐3】四种短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大。A、B、C三种元素原子核外电子层数之和是5。A、B两种元素原子最外层电子数之和等于C元素原子最外电子层上的电子数;B元素原子最外电子层上的电子数是它电子层数的2倍,A和C可以形成化合物CA3,B与D的原子序数之比为3∶4。请回答:
(1)化合物CA3的化学式是__________ 。
(2)写出A和C化合生成CA3反应的平衡常数表达式_________ 。在一定条件下要使该反应平衡向右移动,可采取的措施有________ 。
A 缩小反应容器容积 B 增大反应容器容积
C 使用合适的催化剂 D 及时分离出生成物
(3)由四种元素中的三种元素组成的物质甲属于盐类,其水溶液呈酸性,请用离子方程式表示其呈酸性的原因__________ ,若用pH试纸测定0.1 mol/L的甲溶液的pH,实验操作是__________
(4)乙和丙为含有上述四种元素的常见无机盐,二者均既可与盐酸又可与烧碱溶液反应。则乙和丙的化学式为乙:___________ ;丙__________ 。
(5)写出乙溶液与硫酸氢钠溶液反应的离子方程式_________ 。
(1)化合物CA3的化学式是
(2)写出A和C化合生成CA3反应的平衡常数表达式
A 缩小反应容器容积 B 增大反应容器容积
C 使用合适的催化剂 D 及时分离出生成物
(3)由四种元素中的三种元素组成的物质甲属于盐类,其水溶液呈酸性,请用离子方程式表示其呈酸性的原因
(4)乙和丙为含有上述四种元素的常见无机盐,二者均既可与盐酸又可与烧碱溶液反应。则乙和丙的化学式为乙:
(5)写出乙溶液与硫酸氢钠溶液反应的离子方程式
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解答题-原理综合题
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(0.65)
【推荐1】1909年德国化学家哈伯在实验室首次合成氨,合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究正是基于科学化学反应原理的指导。
(1)已知298K时,N2(g) +3H2(g)2NH3(g),ΔH=–92.2kJ/mol,ΔS=-198.2J/(K·mol),则根据反应进行的方向综合判据,常温下合成氨反应_______ (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)反应N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数表达式为_______ 。
(3)请结合下列数据分析,工业上选用氮气与氢气反应固氮,而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是_______ 。
(4)合成氨反应在一密闭容器中发生,如图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。
①t4时刻,体系中是什么条件发生了变化?_______ 。
②下列时间段中,氨的百分含量最高的是_______ 。
A.0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t4~t5
(5)尽管哈伯的合成氨法被评为“20世纪科学领域中最辉煌的成就”之一,但仍存在耗能高、产率低等问题。因此,科学家在持续探索,寻求合成氨的新路径。下图为电解法合成氨的原理示意图,阴极的电极反应式为_______ 。
(1)已知298K时,N2(g) +3H2(g)2NH3(g),ΔH=–92.2kJ/mol,ΔS=-198.2J/(K·mol),则根据反应进行的方向综合判据,常温下合成氨反应
(2)反应N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数表达式为
(3)请结合下列数据分析,工业上选用氮气与氢气反应固氮,而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是
序号 | 化学反应 | K(298K)的数值 |
① | N2(g) + O2(g) 2NO(g) | 5×10-31 |
② | N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) | 4.1×106 |
(4)合成氨反应在一密闭容器中发生,如图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。
①t4时刻,体系中是什么条件发生了变化?
②下列时间段中,氨的百分含量最高的是
A.0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t4~t5
(5)尽管哈伯的合成氨法被评为“20世纪科学领域中最辉煌的成就”之一,但仍存在耗能高、产率低等问题。因此,科学家在持续探索,寻求合成氨的新路径。下图为电解法合成氨的原理示意图,阴极的电极反应式为
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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】CO2资源化利用的方法之一是合成二甲醚(CH3OCH3)。
(1)CO2 催化加氢合成二甲醚的过程中主要发生下列反应:
反应I: CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) ∆H= + 41.2 kJ·mol−1
反应II:2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g) ∆H = -122.5 kJ·mol−1
其中,反应II分以下①、②两步完成,请写出反应①的热化学方程式:①___________
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) ∆H = -23.5 kJ·mol−1
(2)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性,二甲醚直接燃料电池的负极反应式为____________ 。以该电池为电源,用惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式为________ 。
(3)反应I产生的CO,有人设想按下列反应除去:2CO(g) = 2C(s) + O2(g),已知该反应的∆H>0,简述该设想能否实现的依据_____________ 。
(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,Ksp(CaCO3)=2.8×10−9。 CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为5.6×10−5mol·L−1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为________ 。
(1)CO2 催化加氢合成二甲醚的过程中主要发生下列反应:
反应I: CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) ∆H= + 41.2 kJ·mol−1
反应II:2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g) ∆H = -122.5 kJ·mol−1
其中,反应II分以下①、②两步完成,请写出反应①的热化学方程式:①
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) ∆H = -23.5 kJ·mol−1
(2)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性,二甲醚直接燃料电池的负极反应式为
(3)反应I产生的CO,有人设想按下列反应除去:2CO(g) = 2C(s) + O2(g),已知该反应的∆H>0,简述该设想能否实现的依据
(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,Ksp(CaCO3)=2.8×10−9。 CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为5.6×10−5mol·L−1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
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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】的资源化利用对碳循环经济技术的发展具有重要意义。
Ⅰ.利用和制备合成气(CO、),反应分两步进行:
反应①
反应②
有关物质的相对能量与反应历程的变化如图所示[为吸附性活性炭]:
(1)总反应能自发进行的条件为_______ 。
(2)总反应速率由反应_______ (填“①”或“②”)决定,增加的浓度,_______ (填“能”或“不能”)显著提升总反应的速率。
Ⅱ.工业上可利用生产燃料甲醇。该过程发生下列反应:
反应③
反应④
在5MPa的恒压反应器中,按照投料,测得体系中平衡时和CO的选择性及的平衡转化率随温度的变化如图所示(选择性:转化的中生成或CO的百分比)。
(3)在425℃~675℃范围内(其他条件不变),的平衡转化率随温度升高发生变化,写出该变化规律并分析原因:_______ ,_______ 。
(4)下列说法正确的是_______(填字母)。
(5)反应④在545K时的平衡常数_______ 。
(6)结合上图,在下图中画出的平衡产率随温度的变化曲线_______ (标出B点坐标)。
Ⅰ.利用和制备合成气(CO、),反应分两步进行:
反应①
反应②
有关物质的相对能量与反应历程的变化如图所示[为吸附性活性炭]:
(1)总反应能自发进行的条件为
(2)总反应速率由反应
Ⅱ.工业上可利用生产燃料甲醇。该过程发生下列反应:
反应③
反应④
在5MPa的恒压反应器中,按照投料,测得体系中平衡时和CO的选择性及的平衡转化率随温度的变化如图所示(选择性:转化的中生成或CO的百分比)。
(3)在425℃~675℃范围内(其他条件不变),的平衡转化率随温度升高发生变化,写出该变化规律并分析原因:
(4)下列说法正确的是_______(填字母)。
A.曲线Ⅱ代表CO的选择性随温度的变化 |
B.温度越低,越有利于工业生产 |
C.上述反应条件下,的平衡转化率等于的平衡转化率 |
D.原料气中掺入适量CO能提高的产率 |
(5)反应④在545K时的平衡常数
(6)结合上图,在下图中画出的平衡产率随温度的变化曲线
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