Haber法是工业上常使用的合成氨技术,对该技术的改进一直是科学家探索的重要课题,其反应原理为: 。回答下列问题:
(1)已知:
1molN―H键断裂吸收的能量等于_______ kJ(保留一位小数),合成氨反应在常温(T=298K)下_______ (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)将1.00mol和3.00mol充入到容积为3L的恒容密闭容器中模拟反应,测得数据如下图所示。
①图甲中反应达到平衡时的平均反应速率_______ 。
②图乙的平衡体系中A、B、C三点的平衡常数、、间的大小关系是_______ 。
(3)针对反应速率与平衡产率之间的矛盾,我国科学家研究发现采用M―LiH(M表示金属)复合催化剂能在较低的温度下合成,可有效缓解这一矛盾。300℃时,实验测得不同催化剂反应速率(用单位时间内每克催化剂所获得的的物质的量表示)如图所示:
①无LiH,催化效率最高的金属是_______ 。
②有LiH,反应速率明显增大。文献报道了M―LiH可能的催化历程经如下三步完成。
第ⅰ步:(在M表面解离)
第ⅱ步:
第ⅲ步:_______ 。
(4)工业上需考虑多种因素提高合成氨产率,其措施有:加入合适的催化剂、调控适宜温度、_______ 、_______ 。
(1)已知:
1molN―H键断裂吸收的能量等于
(2)将1.00mol和3.00mol充入到容积为3L的恒容密闭容器中模拟反应,测得数据如下图所示。
①图甲中反应达到平衡时的平均反应速率
②图乙的平衡体系中A、B、C三点的平衡常数、、间的大小关系是
(3)针对反应速率与平衡产率之间的矛盾,我国科学家研究发现采用M―LiH(M表示金属)复合催化剂能在较低的温度下合成,可有效缓解这一矛盾。300℃时,实验测得不同催化剂反应速率(用单位时间内每克催化剂所获得的的物质的量表示)如图所示:
①无LiH,催化效率最高的金属是
②有LiH,反应速率明显增大。文献报道了M―LiH可能的催化历程经如下三步完成。
第ⅰ步:(在M表面解离)
第ⅱ步:
第ⅲ步:
(4)工业上需考虑多种因素提高合成氨产率,其措施有:加入合适的催化剂、调控适宜温度、
更新时间:2024-04-03 17:57:44
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(0.4)
【推荐1】丙烯腈()是合成橡胶及合成树脂等工业中的重要原料,以
为原料合成丙烯腈的反应过程如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
科学家通过计算得出反应Ⅱ的历程包含p、q两步,其中p步反应的化学方程式为:
已知:部分化学键键能如下表所示:化学键 | |||||||||
键能(kJ·mol-1) | 413 | 463 | 389 | 348 | 305 | 615 | 351 | 745 | 891 |
(2)在盛有催化剂、压强为的恒压密闭容器中按体积比充入和NH3发生反应,通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如下图所示。①
②含碳物质检测过程中,未检测出,反应活化能相对大小应为p
④N点时,反应Ⅱ的压强平衡常数
⑤上述条件下丙烯腈的平衡产率不高,实际生产中会向反应器中再充入一定量(不参与反应),请解释该操作的目的并说明理由
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】羰基硫(O=C=S)广泛存在于以煤为原料的各种化工原料气中,能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染。羰基硫的氢解和水解反应是两种常用的脱硫方法,其反应式分别为:
①氢解反应:COS(g) + H2(g) =H2S(g) + CO(g) ΔH1 =+7kJ/mol
②水解反应:COS(g) + H2O(g) = H2S(g) + CO2(g) ΔH2
已知反应中相关的化学键键能数据如下:
回答下列问题:
(1)ΔH2 =____________ kJ/mol。
(2)羰基硫的水解反应可否设计成原电池____ (填“是”或“否”)理由是_________ 。
(3)研究表明,用金属储氢材料(MH)、白金(Pt)、硫酸溶液组成的原电池可以发生羰基硫的氢解而脱硫处理。
①写出原电池的正极反应式_______________________________ ;
②原电池工作时,电流的流动方向是________ → 导线 → _______ , 当电路中有2mol电子流过时能够处理羰基硫(COS)________ L(标准状况下)。
①氢解反应:COS(g) + H2(g) =H2S(g) + CO(g) ΔH1 =+7kJ/mol
②水解反应:COS(g) + H2O(g) = H2S(g) + CO2(g) ΔH2
已知反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C=O(CO2) | C=O(COS) | C=S | H-S | H-O |
E(kJ/mol) | 803 | 742 | 577 | 339 | 465 |
回答下列问题:
(1)ΔH2 =
(2)羰基硫的水解反应可否设计成原电池
(3)研究表明,用金属储氢材料(MH)、白金(Pt)、硫酸溶液组成的原电池可以发生羰基硫的氢解而脱硫处理。
①写出原电池的正极反应式
②原电池工作时,电流的流动方向是
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(0.4)
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【推荐3】CO、CO2是化石燃料燃烧的主要产物。
(1)将含0.02 molCO2和0.01molCO的混合气体通入有足量Na2O2 固体的密闭容器中,同时不断地用电火花点燃,充分反应后,固体质量增加_________ g。
(2)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol-1,键能Eo-o=499.0kJ·mol-1。
①反应:CO(g)+O2(g)CO2(g)+O(g)的△H=_________ kJ·mol-1。
②已知2500K时,①中反应的平衡常数为0.40,某时刻该反应体系中各物质浓度满足:c(CO)·c(O2)=c(CO2)·c(O),则此时v(正)_________ (填“>” 、“<”或“=”)v(逆)。
③已知1500℃时,在密闭容器中发生反应:CO2(g)CO(g)+O(g)。反应过程中O(g)的 物质的量浓度随时间的变化如图1 所示,则0~2 min 内,CO2 的平均反应速率 v(CO2)=_________ 。
(3)在某密闭容器中发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),1molCO2 在不同温度下的平衡分解量如图2 所示。
①恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的有_________ (填字母)。
A.CO 的体积分数保持不变
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内,消耗CO 的浓度等于生成CO2 的浓度
②分析图2,若1500℃时反应达到平衡状态,且容器体积为1L,则此时反应的平衡常数 K=_________ (计算结果保留1 位小数)。
③向恒容密闭容器中充入2molCO2(g),发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),测得温度为T℃时,容器内O2的物质的量浓度随时间的变化如曲线II 所示。图中曲线I 示相对于曲线II仅改变一种反应条件后c(O2)随时间的变化,则改变的条件是_________ ;a、 两点用CO浓度变化表示的净反应速率关系为va(CO)_________ (填“>”“<”或“=”) vb( CO)。
(1)将含0.02 molCO2和0.01molCO的混合气体通入有足量Na2O2 固体的密闭容器中,同时不断地用电火花点燃,充分反应后,固体质量增加
(2)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol-1,键能Eo-o=499.0kJ·mol-1。
①反应:CO(g)+O2(g)CO2(g)+O(g)的△H=
②已知2500K时,①中反应的平衡常数为0.40,某时刻该反应体系中各物质浓度满足:c(CO)·c(O2)=c(CO2)·c(O),则此时v(正)
③已知1500℃时,在密闭容器中发生反应:CO2(g)CO(g)+O(g)。反应过程中O(g)的 物质的量浓度随时间的变化如图1 所示,则0~2 min 内,CO2 的平均反应速率 v(CO2)=
(3)在某密闭容器中发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),1molCO2 在不同温度下的平衡分解量如图2 所示。
①恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的有
A.CO 的体积分数保持不变
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内,消耗CO 的浓度等于生成CO2 的浓度
②分析图2,若1500℃时反应达到平衡状态,且容器体积为1L,则此时反应的平衡常数 K=
③向恒容密闭容器中充入2molCO2(g),发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),测得温度为T℃时,容器内O2的物质的量浓度随时间的变化如曲线II 所示。图中曲线I 示相对于曲线II仅改变一种反应条件后c(O2)随时间的变化,则改变的条件是
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】Ⅰ.已知断裂几种化学键要吸收的能量如下:
(1)1molHI(g)分解得、时,_______ (填“吸收”或“放出”)约_______ kJ热量。
Ⅱ.某密闭恒压容器中,某气相化学反应在4种不同条件下进行,、起始浓度为0,反应物HI的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(2)在实验1,反应在10至40分钟时间内,的平均反应速率为_______ 。
(3)设实验1的反应速率为v1,实验2的反应速率为v2,则v2_______ v1 (“>”“=”“<”),并推测实验2隐含的条件可能是_______ ,并计算实验2,反应在0至20分钟内,反应物HI转化率为_______ 。
(4)结合上述4种不同条件的数据,最终颜色最深的实验是:_______ (填实验序号)。
(5)下列叙述能说明上述反应一定达到化学平衡状态的是_______ 。
A.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
B.混合气体颜色不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1mol,同时生成1mol
D.混合气体的密度不随时间的变化而变化
E.混合气体的平均摩尔质量不随时间的变化而变化
F.
Ⅲ.燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置,如图为燃料电池的工作原理示意图,a、b均为惰性电极。
(6)该电池放电时a极的电极反应为:_______ 。
化学键 | H-H | H-I | I-I |
断裂1mol键吸收的能量/kJ | 436.0 | 298.7 | 152.7 |
Ⅱ.某密闭恒压容器中,某气相化学反应在4种不同条件下进行,、起始浓度为0,反应物HI的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:
实验序号 | 时间 浓度 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
1 | 800℃ | 1.0 | 0.80 | 0.67 | 0.57 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
2 | 800℃ | 1.0 | 0.60 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
3 | 800℃ | 1.2 | 0.92 | 0.75 | 0.63 | 0.60 | 0.60 | 0.60 |
4 | 820℃ | 1.0 | 0.40 | 0.25 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
(2)在实验1,反应在10至40分钟时间内,的平均反应速率为
(3)设实验1的反应速率为v1,实验2的反应速率为v2,则v2
(4)结合上述4种不同条件的数据,最终颜色最深的实验是:
(5)下列叙述能说明上述反应一定达到化学平衡状态的是
A.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
B.混合气体颜色不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1mol,同时生成1mol
D.混合气体的密度不随时间的变化而变化
E.混合气体的平均摩尔质量不随时间的变化而变化
F.
Ⅲ.燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置,如图为燃料电池的工作原理示意图,a、b均为惰性电极。
(6)该电池放电时a极的电极反应为:
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(0.4)
解题方法
【推荐2】研究碳、硫、氮的化合物间的反应,对实现“绿色环保”的目标具有重要的意义。
(1)现向一恒容密闭容器中充入,一段时间后对容器中的成分进行定量分析,其组分如下表:
上述物质之间发生反应的热化学方程式如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
_______ ;该体系中_______ (填“吸收”或“放出”)_______ kJ能量。
(2)燃料不完全燃烧生成的炭黑小颗粒在催化剂存在下可将尾气中的NO还原为无害气体:,该反应在恒温恒容条件下达到平衡后,下列有关叙述正确的是_______ (填序号)。
①该方法使用的催化剂对反应体系中活化分子百分数没有影响
②若向体系中充入少量的NO气体,NO的平衡转化率不变
③当体系中压强不再变化时,反应达到平衡状态
④当体系中混合气体的密度不变时,反应达到平衡状态
(3)已知在气缸中还发生了如下反应:
反应Ⅳ:
反应V:
现向某密闭容器中均充入等物质的量的和,在恒温恒容条件下测得气体的压强与时间的关系如图所示:
已知a点时的转化率为50%,则:
①a点时的分压为_______ kPa,0~10min内的平均反应速率为_______ 。
②b点反应Ⅳ的平衡常数的范围为_______ (为用分压计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(1)现向一恒容密闭容器中充入,一段时间后对容器中的成分进行定量分析,其组分如下表:
气体组分 | ||||
物质的量/mol | 0.2 | 0.5 | 0.6 | 0.4 |
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(2)燃料不完全燃烧生成的炭黑小颗粒在催化剂存在下可将尾气中的NO还原为无害气体:,该反应在恒温恒容条件下达到平衡后,下列有关叙述正确的是
①该方法使用的催化剂对反应体系中活化分子百分数没有影响
②若向体系中充入少量的NO气体,NO的平衡转化率不变
③当体系中压强不再变化时,反应达到平衡状态
④当体系中混合气体的密度不变时,反应达到平衡状态
(3)已知在气缸中还发生了如下反应:
反应Ⅳ:
反应V:
现向某密闭容器中均充入等物质的量的和,在恒温恒容条件下测得气体的压强与时间的关系如图所示:
已知a点时的转化率为50%,则:
①a点时的分压为
②b点反应Ⅳ的平衡常数的范围为
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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】碘及其化合物在生产生活中有重要作用。
(1)单质碘可与氢气反应生成碘化氢。将物质的量比为 2:1 的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应:H2(g)+I2(g)=2HI(g),反应经过 5 分钟测得碘化氢的浓度为 0.1mol·L-1,碘蒸气的浓度为 0.05mol·L-1。
①前 5 分钟平均反应速率 v(H2)=_______ ,H2的初始浓度是_______ 。
②下列能说明反应已达平衡状态的是_______ (填序号)。
a.氢气的生成速率等于碘化氢的消耗速率
b.单位时间内断裂的 H-H 键数目与断裂的 H-I 键数目相等
c.c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2
d.2v(I2)正=v(HI)逆
e.反应混合体系的颜色不再发生变化
(2)已知:2N2O=2N2 +O2,不同温度(T)下,N2O 分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示( 图中半衰期指任一浓度 N2O消耗一半时所需的相应时间) ,则 T1_______ T2(填“>”、“=”或“<”)。当温度为 T1、起始压强为p0,反应至 t1min 时,此时体系压强 p=_______ (用 p0 表示)。
(3)某小组同学在室温下进行“碘钟实验”:将浓度均为 0.01mol·L-1的 H2O2、H2SO4、HI、Na2S2O3溶液及淀粉混合,一定时间后溶液变为蓝色。
已知:“碘钟实验”的总反应的离子方程式为 H2O2+2S2O+2H+=S4O+2H2O
反应分两步进行:
反应 A:……反应 B:I2+2S2O=2I-+S4O
①反应 A 的离子方程式是_______ 。对于总反应,I-的作用是_______
②为探究溶液变蓝快慢的影响因素,进行实验 Ⅰ、Ⅱ(溶液浓度均为 0.01mol·L-1)。
溶液从混合时的无色变为蓝色的时间:实验 Ⅰ是 30min、实验 Ⅱ是 40min。实验Ⅱ中,x、y、z 所对成的数值分别是_______ ;对比实验 Ⅰ、Ⅱ,可得出的实验结论是________
(1)单质碘可与氢气反应生成碘化氢。将物质的量比为 2:1 的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应:H2(g)+I2(g)=2HI(g),反应经过 5 分钟测得碘化氢的浓度为 0.1mol·L-1,碘蒸气的浓度为 0.05mol·L-1。
①前 5 分钟平均反应速率 v(H2)=
②下列能说明反应已达平衡状态的是
a.氢气的生成速率等于碘化氢的消耗速率
b.单位时间内断裂的 H-H 键数目与断裂的 H-I 键数目相等
c.c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2
d.2v(I2)正=v(HI)逆
e.反应混合体系的颜色不再发生变化
(2)已知:2N2O=2N2 +O2,不同温度(T)下,N2O 分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示( 图中半衰期指任一浓度 N2O消耗一半时所需的相应时间) ,则 T1
(3)某小组同学在室温下进行“碘钟实验”:将浓度均为 0.01mol·L-1的 H2O2、H2SO4、HI、Na2S2O3溶液及淀粉混合,一定时间后溶液变为蓝色。
已知:“碘钟实验”的总反应的离子方程式为 H2O2+2S2O+2H+=S4O+2H2O
反应分两步进行:
反应 A:……反应 B:I2+2S2O=2I-+S4O
①反应 A 的离子方程式是
②为探究溶液变蓝快慢的影响因素,进行实验 Ⅰ、Ⅱ(溶液浓度均为 0.01mol·L-1)。
试剂 用量(mL) 序号 | H2O2溶液 | H2SO4溶液 | Na2S2O3溶液 | KI 溶液(含淀粉) | H2O |
实验 Ⅰ | 5 | 4 | 8 | 3 | 0 |
实验 Ⅱ | 5 | 2 | x | y | z |
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【推荐1】工业上常采用Fenton氧化法去除废水中的有机物。
(1)某研究小组向废水中加入,以作催化剂,产生具有强氧化性的羟基自由基()氧化降解水中的有机物(TOC)。
①其他条件一定时,的值对TOC去除效果的影响如图所示:
当TOC的去除率最大时,_______ 。
②在,其他条件一定时,的加入量对TOC去除效果的影响如图所示,当TOC的去除效果最好时,的物质的量浓度c()=_______ 。当的加入量大于40mg/L时,TOC去除率反而减小的原因是_______ 。
(2)我国学者制备了一种介孔二氧化锰负载的催化剂,并将其应用到苯并三唑(,BZA)的降解中,催化机理如下图:
①BZA可以与或结合的原因是_______ 。
②直接降解BZA的活性氧物种的化学式为_______ 。
③该过程中分解的途径可用语言描述为_______ 。
(1)某研究小组向废水中加入,以作催化剂,产生具有强氧化性的羟基自由基()氧化降解水中的有机物(TOC)。
①其他条件一定时,的值对TOC去除效果的影响如图所示:
当TOC的去除率最大时,
②在,其他条件一定时,的加入量对TOC去除效果的影响如图所示,当TOC的去除效果最好时,的物质的量浓度c()=
(2)我国学者制备了一种介孔二氧化锰负载的催化剂,并将其应用到苯并三唑(,BZA)的降解中,催化机理如下图:
①BZA可以与或结合的原因是
②直接降解BZA的活性氧物种的化学式为
③该过程中分解的途径可用语言描述为
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【推荐2】汽车尾气中氮氧化合物、碳氧化合物的处理与利用是研究的热点。
(1)汽车尾气中的污染物NO和CO,一定条件下可发生反应I:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 1
已知:
①反应I的=___________ ,K1=___________ 。
②燃油汽车尾气仍含有较多、的可能原因是___________ ;写出一项有效提升尾气达到排放标准的措施:___________ 。
③下列能说明该反应I已经达到平衡状态的是___________ (填字母代号)。
A.c(CO)=c(CO2) B.恒容容器中混合气体的密度不变
C.v(N2)正=2v(NO)逆 D.容器中混合气体的平均摩尔质量不变
(2)空速(规定的条件下,单位时间、单位体积催化剂处理的气体量)的大小直接决定了烟气在催化剂表面的停留时间和装置的烟气处理能力。催化剂能够适应较大的空速,就可以在保证足够高的脱硝(去除氮氧化物)效率的前提下提高催化剂处理烟气的能力。在相同时间内,三种催化剂下NO的转化率、NO2浓度随温度变化如图1所示,相同时间内,MnCeZr催化剂在不同空速下NO的转化率随温度的变化如图2所示。
根据图1和图2分析,选取工业脱硝的最佳反应条件为MnCeZr、___________ 。
(3)H2在催化剂作用下可将CO、CO2甲烷化,反应过程如下:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);
②CO(g)+H2(g)CO2(g)+CH4(g)。
在某温度下,向恒容容器中充入7molCO2和12molH2,初始压强为19kPa,反应经10min达到平衡,此时p(CO)=4kPa,p(H2O)=5kPa,则v(CH4)=___________ kPa·min-1,H2的转化率α(H2)=___________ 。
(1)汽车尾气中的污染物NO和CO,一定条件下可发生反应I:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 1
已知:
反应 | 25℃时的平衡常数 | 焓变 |
反应Ⅱ:2NO(g)N2(g)+O2(g) | K2=1.0×1030 | =-180.0kJ·mol-1 |
反应Ⅲ:2CO2(g)2CO(g)+O2(g) | K3=4.0×10-92 | =566.0kJ·mol-1 |
②燃油汽车尾气仍含有较多、的可能原因是
③下列能说明该反应I已经达到平衡状态的是
A.c(CO)=c(CO2) B.恒容容器中混合气体的密度不变
C.v(N2)正=2v(NO)逆 D.容器中混合气体的平均摩尔质量不变
(2)空速(规定的条件下,单位时间、单位体积催化剂处理的气体量)的大小直接决定了烟气在催化剂表面的停留时间和装置的烟气处理能力。催化剂能够适应较大的空速,就可以在保证足够高的脱硝(去除氮氧化物)效率的前提下提高催化剂处理烟气的能力。在相同时间内,三种催化剂下NO的转化率、NO2浓度随温度变化如图1所示,相同时间内,MnCeZr催化剂在不同空速下NO的转化率随温度的变化如图2所示。
根据图1和图2分析,选取工业脱硝的最佳反应条件为MnCeZr、
(3)H2在催化剂作用下可将CO、CO2甲烷化,反应过程如下:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);
②CO(g)+H2(g)CO2(g)+CH4(g)。
在某温度下,向恒容容器中充入7molCO2和12molH2,初始压强为19kPa,反应经10min达到平衡,此时p(CO)=4kPa,p(H2O)=5kPa,则v(CH4)=
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(0.4)
解题方法
【推荐3】是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。
(1)水煤气变换[]是工业上获取、的途径之一。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。
可知水煤气变换的________ 0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)________ ,写出该步骤的化学方程式____________________ 。
(2)水煤气变换获取的、,经催化反应能合成二甲醚,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。
其中:的选择性
①温度高于300℃,平衡转化率随温度升高而上升的原因是____________________ 。
②220℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有____________________ 。
(3)用二氧化碳催化加氢还可用来合成低碳烯烃。反应开始时在0.1MPa条件下,以的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生反应:,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量百分数如图所示。
在120℃达到平衡时,二氧化碳的转化率为________ ;若氢气和二氧化碳的物质的量之比为进行投料,温度控制为120℃,相应平衡体系中乙烯的产率为x,在图中绘制x随n()变化的示意图(标出曲线的起点坐标)。____________
(4)采用高温熔融混合碳酸盐作为电解质,吸收并电解制得无定型碳,是二氧化碳的资源化利用的一种新途径。此法的阴极电极反应式为____________________ 。
(1)水煤气变换[]是工业上获取、的途径之一。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。
可知水煤气变换的
(2)水煤气变换获取的、,经催化反应能合成二甲醚,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。
其中:的选择性
①温度高于300℃,平衡转化率随温度升高而上升的原因是
②220℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有
(3)用二氧化碳催化加氢还可用来合成低碳烯烃。反应开始时在0.1MPa条件下,以的投料比充入体积固定的密闭容器中,发生反应:,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量百分数如图所示。
在120℃达到平衡时,二氧化碳的转化率为
(4)采用高温熔融混合碳酸盐作为电解质,吸收并电解制得无定型碳,是二氧化碳的资源化利用的一种新途径。此法的阴极电极反应式为
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(0.4)
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【推荐1】回答下列问题
(1)甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式,
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206kJ•mol﹣1 ①
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H2=+247.2kJ•mol﹣1 ②
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3
△H3=_______ kJ•mol﹣1。
(2)汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO,汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体,2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H;在体积为1L的密闭容器中充入1mol CO和1mol NO,一定条件下测得CO的平衡转化率与温度、压强关系如图所示:
①△H_______ 0,p1_______ p2(填><或=)
②在恒定压强为p1,温度为200℃下,经过5min达到平衡时,N2的平均反应速率为_______ ,则该温度下的平衡常数为_______ 。(保留三位有效数字)
③若在恒容的密闭容器中,充入1mol CO和1mol NO发生反应,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是_______ 。
A.CO和NO的物质的量之比不变 B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的压强保持不变 D.气体的平均相对分子质量保持不变
(3)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图3所示,则负极上电极反应式_______ 。
(1)甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式,
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206kJ•mol﹣1 ①
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H2=+247.2kJ•mol﹣1 ②
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3
△H3=
(2)汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO,汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体,2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H;在体积为1L的密闭容器中充入1mol CO和1mol NO,一定条件下测得CO的平衡转化率与温度、压强关系如图所示:
①△H
②在恒定压强为p1,温度为200℃下,经过5min达到平衡时,N2的平均反应速率为
③若在恒容的密闭容器中,充入1mol CO和1mol NO发生反应,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是
A.CO和NO的物质的量之比不变 B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的压强保持不变 D.气体的平均相对分子质量保持不变
(3)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图3所示,则负极上电极反应式
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(0.4)
解题方法
【推荐2】氢气既是重要的化工原料,又属于洁净能源。请回答下列问题:
(1)与C在催化剂作用下制备乙炔,总反应式为:。
已知部分反应如下:
I.
II.
III.
_______ ;反应III在高温下能自发进行的原因_______ 。
(2)工业上与反应制取气态:。一定条件下,向密闭容器中充入和,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在下的和在下的的关系如图所示。
①图中对应等压过程的曲线是_______ (填“I”或“II”),判断的理由是_______ 。
②若a点容器的体积为1L,该反应的平衡常数K=_______ 。
③a、b两点速率大小关系:_______ (填“>”、“<”、“=”)。
(3)在航空领域也发挥着重要作用,我国的“天宫一号”中使用的氢氧燃料电池部分结构如图。
①通入的电极为_______ (填“正极”、“负极”)
②已知:金属镍能与酸反应;摩尔导电率越大,溶液的导电性越好。
时,无限稀释溶液中几种离子的无限稀释摩尔导电率
根据以上信息,该燃料电池的最佳电解质为_______ 。
③该燃料电池总反应为:_______ 。
(1)与C在催化剂作用下制备乙炔,总反应式为:。
已知部分反应如下:
I.
II.
III.
(2)工业上与反应制取气态:。一定条件下,向密闭容器中充入和,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在下的和在下的的关系如图所示。
①图中对应等压过程的曲线是
②若a点容器的体积为1L,该反应的平衡常数K=
③a、b两点速率大小关系:
(3)在航空领域也发挥着重要作用,我国的“天宫一号”中使用的氢氧燃料电池部分结构如图。
①通入的电极为
②已知:金属镍能与酸反应;摩尔导电率越大,溶液的导电性越好。
时,无限稀释溶液中几种离子的无限稀释摩尔导电率
离子种类 | |||||||
无限稀释摩尔导电率 | 349.82 | 198.0 | 79.8 | 76.34 | 72 | 73.52 | 50.11 |
③该燃料电池总反应为:
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】根据下列有关天然气的研究和应用回答问题:
(l)在一定温度和压强下,由最稳定单质生成lmol化合物的焓变称为该物质的摩尔生成焓。根据此定义,稳定单质的摩尔生成焓为0,某些化合物的摩尔生成焓如下表所示:
CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为______________________
(2)若上述反应分Ⅰ、Ⅱ两步进行,其能量曲线如图所示。则总反应的反应速率取决于反应_______ (填“I”或“Ⅱ”)。
(3)一定温度下反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的平衡常数表达式Kp=__________ (用平衡分压p代替平衡浓度表示)
(4)在压强为p1、p2、p3的三个恒压密闭容器中分别通入1.0molCH4(g)与1.0mol CO2(g ), 发生反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g).测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
① a点时CH 4的转化率为___________________________
② 压强p 1、p 2、p 3由大到小的顺序为________________ ,判断理由是______________________ 。温度为T l℃、压强为P 3时,b点处v(正) ________ v(逆)(填“<”、“>”或“="”)
(5)某种燃料电池以熔融碳酸钠、碳酸钾为电解质,其工作原理如图所示,该电池负极的电极反应式为_____________________________________________ .若电极B附近通入1m 3空气(假设空气中O 2的体积分数为20% )并完全反应,理论上可消耗相同条件下CH 4的体积为_______ m3
(l)在一定温度和压强下,由最稳定单质生成lmol化合物的焓变称为该物质的摩尔生成焓。根据此定义,稳定单质的摩尔生成焓为0,某些化合物的摩尔生成焓如下表所示:
化合物 | CO2 | CH4 | CO |
摩尔生成焓(kJ·mol-1) | -395 | -74.9 | -110.4 |
CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为
(2)若上述反应分Ⅰ、Ⅱ两步进行,其能量曲线如图所示。则总反应的反应速率取决于反应
(3)一定温度下反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的平衡常数表达式Kp=
(4)在压强为p1、p2、p3的三个恒压密闭容器中分别通入1.0molCH4(g)与1.0mol CO2(g ), 发生反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g).测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
① a点时CH 4的转化率为
② 压强p 1、p 2、p 3由大到小的顺序为
(5)某种燃料电池以熔融碳酸钠、碳酸钾为电解质,其工作原理如图所示,该电池负极的电极反应式为
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