氢能作为清洁能源是最佳碳中和能源载体,为应对气候变化全球掀起了氢能发展热潮,制备氢气有多种途径。
I.甲醇产生氢气的反应为:
(1)时,该反应能否自发进行___________ (填“能”或“否”)。
II.乙酸制氢过程发生如下反应:
反应1:
反应2:
(2)已知反应:①由图可得,___________ ;
②恒温恒容下发生上述反应,下列说法正确的是___________ 。
A.混合气体密度不变时,反应达到平衡 B.充入,可提高的平衡转化率
C.加入催化剂,可提高的平衡产率 D.充入,平衡常数保持不变
(3)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气(只发生反应1和反应2),在相同反应时间测得温度与气体产率的关系如图所示,之前,氢气产率低于甲烷的可能原因是___________ (答出一点即可)。(4)在一定条件下,投入一定量的乙酸,发生反应1和反应2,设达到平衡时体系总压强为,乙酸体积分数为,反应1消耗的乙酸占投入量的,则反应2的平衡常数为___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
III.热分解也可制氢,其原理为:。
(5)不同温度和压强下,的平衡转化率变化如下图,生成物的状态为___________ (填“气态”或“非气态”),___________ (填“>”或“<”)。
I.甲醇产生氢气的反应为:
(1)时,该反应能否自发进行
II.乙酸制氢过程发生如下反应:
反应1:
反应2:
(2)已知反应:①由图可得,
②恒温恒容下发生上述反应,下列说法正确的是
A.混合气体密度不变时,反应达到平衡 B.充入,可提高的平衡转化率
C.加入催化剂,可提高的平衡产率 D.充入,平衡常数保持不变
(3)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气(只发生反应1和反应2),在相同反应时间测得温度与气体产率的关系如图所示,之前,氢气产率低于甲烷的可能原因是
III.热分解也可制氢,其原理为:。
(5)不同温度和压强下,的平衡转化率变化如下图,生成物的状态为
更新时间:2024-04-16 14:52:53
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【推荐1】烟道气和汽车尾气(NOx、NH3等)是造成雾霾天气的原因之一。对这些排放气的处理以及再利用是化学工作者研究的重要课题。
(1)H2-SCR脱硝
①氢气在富氧条件下催化还原NOx反应在低温时仍具有高活性和选择性,已知催化剂铑(Rh)表面H2催化还原NO的详细反应机理如表所示,其他条件一定时,决定H2催化还原NO反应速率的基元反应为_______ ,基元反应OH(s)+Rh(s)⟹H(s)+O(s)的焓变ΔH=_______ kJ/mol
②1093K时,NO与H2以物质的量2:1混合,置于某密闭容器中还能发生如下化学反应:2NO(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g),实验测得该反应速率方程(以N2O为基准)为v(N2O)=kp2(NO)p(H2),k=5.6×10-12Pa-2·s-1。某时刻测得体系中NO的分压为2.0kPa,则此时的反应速率为_______ Pa·s-1。
(2)NH3-SCR脱硝
在有氧和新型催化剂作用下,NOx和NH3可以反应生成N2,将一定比例的O2、NOx和NH3通入装有新型催化剂的反应器。测得相同时间内NOx的去除率随温度变化如图所示:在50~250℃范围内,NOx的去除率先快速上升后变缓的主要原因是_______ ;380℃后去除率下降的可能原因是_______ 。
(3)工业上可用“氨催化氧化法”生产NO,以氨气、氧气为原料,在催化剂存在下生成NO和副产物N2的化学方程式如下:
I:
II:
已知:有效转化率=
在1L恒容密闭容器中充入1molNH3、1.45molO2,在催化剂作用下发生两个竞争反应I、II,测得不同温度下反应相同时间有关物质的量关系如图所示:①520℃时,NH3的有效转化率=_______ (保留1位小数)。
②工业用氨催化氧化制备HNO3,选择的最佳温度是_______ 。
③520℃时,反应II的平衡常数K=_______ mol·L-1(保留3位有效数字)。
(1)H2-SCR脱硝
①氢气在富氧条件下催化还原NOx反应在低温时仍具有高活性和选择性,已知催化剂铑(Rh)表面H2催化还原NO的详细反应机理如表所示,其他条件一定时,决定H2催化还原NO反应速率的基元反应为
基元反应 | 活化能Ea(kJ/mol) |
NO+Rh(s)⟹NO(s) NO(s)+Rh(s)⟹N(s)+O(s) N(s)+N(s)⟹N2+Rh(s)+Rh(s) H2+Rh(s)+Rh(s)⟹H(s)+H(s) H2O(s)⟹H2O+Rh(s)+Rh(s) H(s)+H(s)⟹H2+Rh(s)+Rh(s) NO(s)⟹NO+Rh(s) OH(s)+Rh(s)⟹H(s)+O(s) H(s)+O(s)⟹OH(s)+Rh(s) OH(s)+H(s)⟹H2O(s)+Rh(s) | 0.0 97.5 120.9 12.6 45.0 77.8 108.9 37.7 83.7 33.5 |
(2)NH3-SCR脱硝
在有氧和新型催化剂作用下,NOx和NH3可以反应生成N2,将一定比例的O2、NOx和NH3通入装有新型催化剂的反应器。测得相同时间内NOx的去除率随温度变化如图所示:在50~250℃范围内,NOx的去除率先快速上升后变缓的主要原因是
(3)工业上可用“氨催化氧化法”生产NO,以氨气、氧气为原料,在催化剂存在下生成NO和副产物N2的化学方程式如下:
I:
II:
已知:有效转化率=
在1L恒容密闭容器中充入1molNH3、1.45molO2,在催化剂作用下发生两个竞争反应I、II,测得不同温度下反应相同时间有关物质的量关系如图所示:①520℃时,NH3的有效转化率=
②工业用氨催化氧化制备HNO3,选择的最佳温度是
③520℃时,反应II的平衡常数K=
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【推荐2】NOx会危害人体健康,破坏环境,对其进行无害处理研究一直是科技界关注的重点。请回答以下问题:
(1)选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中的一项处理工艺。已知在催化剂的作用下,有如下反应发生:
①4NH3(g) + 5O2(g) 4NO (g) + 6H2O(g) ΔH1= - 905kJ·mol-1
②4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) ΔH2=- 1268kJ· mol-1
③4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(g) ΔH3
反应③的反应热ΔH3=_______ 。
(2)氨催化氧化时会发生(1)中的①、②两个竞争反应。为研究某催化剂的效果,在1L恒容密闭容器中充入1molNH3和2molO2,测得反应达到平衡时有关物质的量关系如图:
①根据以上信息,其他条件不变时,下列措施中可以提高NH3转化为N2的平衡转化率的是_______ (填字母)。
A.升高反应温度 B.降低反应温度
C.增大NH3和O2的初始投料比 D.及时分离出H2O
②520°C-840°C时体系中NO含量迅速增加的原因是_______ 。
(3)已知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化如图a。
I.2NO(g) N2O2(g)
II.N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)
①决定NO氧化反应速率的步骤是_______ (填“I”或“II”)。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其它条件不变,在温度为T1和T2(T2>T1),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图b,转化相同量的NO,在温度_______ (填“T1”或“T2”)下消耗的时间较长,结合图a分析其原因_______ 。
(4)在恒温条件下,向初始压强为pMPa的恒容密闭容器中加入等物质的量CO和NO发生反应: 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),反应达平衡时,N2的体积分数为20%,则NO的转化率为_______ (保留一位小数)。该条件下反应平衡常数Kp=_______ MPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压 ×物质的量分数)。
(1)选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中的一项处理工艺。已知在催化剂的作用下,有如下反应发生:
①4NH3(g) + 5O2(g) 4NO (g) + 6H2O(g) ΔH1= - 905kJ·mol-1
②4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) ΔH2=- 1268kJ· mol-1
③4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(g) ΔH3
反应③的反应热ΔH3=
(2)氨催化氧化时会发生(1)中的①、②两个竞争反应。为研究某催化剂的效果,在1L恒容密闭容器中充入1molNH3和2molO2,测得反应达到平衡时有关物质的量关系如图:
①根据以上信息,其他条件不变时,下列措施中可以提高NH3转化为N2的平衡转化率的是
A.升高反应温度 B.降低反应温度
C.增大NH3和O2的初始投料比 D.及时分离出H2O
②520°C-840°C时体系中NO含量迅速增加的原因是
(3)已知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化如图a。
I.2NO(g) N2O2(g)
II.N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)
①决定NO氧化反应速率的步骤是
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其它条件不变,在温度为T1和T2(T2>T1),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图b,转化相同量的NO,在温度
(4)在恒温条件下,向初始压强为pMPa的恒容密闭容器中加入等物质的量CO和NO发生反应: 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),反应达平衡时,N2的体积分数为20%,则NO的转化率为
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【推荐3】氮的重要化合物如氨(NH3)、氮氧化物(NxOx)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生产、生活中具有重要作用。
(1)①NH3催化氧化可制备硝酸。
4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=-907.28 kJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1269.02 kJ·mol-1
则4NH3(g)+6NO(g)===5N2(g)+6H2O(g) ΔH3=________________ 。
②NO被O2氧化为NO2。其他条件不变时,NO的转化率[α(NO)]与温度、压强的关系如下图所示。则p1________ p2(填“>”“<”或“=”);温度高于800℃时,α(NO)几乎为0的原因是_____________ 。
③在500℃温度时,2L 密闭容器中充入2molNO 和1molO2,达平衡时压强为P2MPa。则500℃时该反应的平衡常数Kp=_____________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)利用反应NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如下图所示。电极b的电极反应式为_________________ ,消耗标准状况下4.48 L NH3时,被消除的NO2的物质的量为____________ mol。
(3)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如下图所示。
①a电极为电解池的_____________ (填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式:_____________ ;电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质,该气体的分子式是__________________ 。
②已知氨水电离常数Kb=1.8×10-5,氢氟酸电离常数Ka=3.5×10-4,则NH4F的电子式为_____________ ,0.1mol/LNH4F溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为__________________ 。
(1)①NH3催化氧化可制备硝酸。
4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=-907.28 kJ·mol-1
4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1269.02 kJ·mol-1
则4NH3(g)+6NO(g)===5N2(g)+6H2O(g) ΔH3=
②NO被O2氧化为NO2。其他条件不变时,NO的转化率[α(NO)]与温度、压强的关系如下图所示。则p1
③在500℃温度时,2L 密闭容器中充入2molNO 和1molO2,达平衡时压强为P2MPa。则500℃时该反应的平衡常数Kp=
(2)利用反应NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如下图所示。电极b的电极反应式为
(3)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如下图所示。
①a电极为电解池的
②已知氨水电离常数Kb=1.8×10-5,氢氟酸电离常数Ka=3.5×10-4,则NH4F的电子式为
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【推荐1】请回答下列问题:
(1)如下图所示,左室容积为右室的两倍,温度相同,现分别按照如图所示的量充入气体,同时加入少量固体催化剂使两室内气体充分反应达到平衡,打开活塞,继续反应再次达到平衡,下列说法正确的是_____
(2)NH3合成常见的化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]分为三步,其中第一步为:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH= -159.5kJ/mol,对于这个反应,在2L等容密闭容器中充入2mol NH3和1mol CO2,平衡时放出127.6kJ的热量,若反应温度不变,在该容器中充入2.8mol NH3和1.4mol CO2,到达平衡时,c(NH3)为___________ 。
(3)①室温下,在0.5mol/L纯碱溶液中加入少量水,由水电离出的c(H+)×c(OH-)_________ 。(填“变大”、“变小”、“不变”)
②已知Ksp(Ag2CrO4)=1.0×10-12,向0.2mol/L的AgNO3溶液中加入等体积的0.00008mol/L K2CrO4溶液,则溶液中的c()=___________ 。
③室温下,0.1mol/LNaHCO3溶液的pH值______ 0.1mol/LNa2SO3溶液的pH值(填“>”、“<”、“=”)已知:
(4)有一种可充电电池Na—Al/FeS,电池工作时Na+的物质的量保持不变,并且是用含Na+的导电固体作为电解质,已知该电池正极反应式为2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe,则该电池在充电时,阳极发生反应的物质是____________ ,放电时负极反应式为__________________ 。
(1)如下图所示,左室容积为右室的两倍,温度相同,现分别按照如图所示的量充入气体,同时加入少量固体催化剂使两室内气体充分反应达到平衡,打开活塞,继续反应再次达到平衡,下列说法正确的是
A.第一次平衡时,SO2的物质的量右室更多 |
B.通入气体未反应前,左室压强和右室一样大 |
C.第一次平衡时,左室内压强一定小于右室 |
D.第二次平衡时,SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2的物质的量的2倍还要多 |
(3)①室温下,在0.5mol/L纯碱溶液中加入少量水,由水电离出的c(H+)×c(OH-)
②已知Ksp(Ag2CrO4)=1.0×10-12,向0.2mol/L的AgNO3溶液中加入等体积的0.00008mol/L K2CrO4溶液,则溶液中的c()=
③室温下,0.1mol/LNaHCO3溶液的pH值
H2CO3 | K1=4.3×10-7 | K2=5.6×10-11 |
H2SO3 | K1=1.54×10-2 | K2=1.02×10-7 |
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【推荐2】工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室效应”。
I.工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol﹣1,某科学实验将6molCO2和8 molH2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变),测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标):
回答下列问题:
(1)以下说法不正确的是( )
A.0~1min的平均反应速率大于3~4min的平均反应速率
B.达到平衡时H2的转化率为75%
C.在其它条件不变时,若提高反应的温度正反应速率增大,逆反应速率减小
(2)该反应在0~8 min内CO2的平均反应速率是_______ 。
(3)该反应的平街常数K=______________ 。
(4)仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比,虚线I改变的条件可能是_________ 。若实线对应条件下平衡常数为K,虚线I对应条件下平衡常数为K1,虚线II对应条件下平衡常数为K2,则K、K1和K2的大小关系是____ 。
II.已知25℃时,乙酸和碳酸的电离平衡常数如下表:
(1)用饱和氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,若已知CH3COONH4溶液pH=7,则(NH4)2CO3溶液显_____ (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
(2)25℃时,在0.lmol•L﹣1乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3,保持温度不变,所得混合液的pH=6,那么混合液中=_______ ;该混合溶液中的离子浓度由大到小的顺序为:________________ 。
I.工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol﹣1,某科学实验将6molCO2和8 molH2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变),测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标):
回答下列问题:
(1)以下说法不正确的是
A.0~1min的平均反应速率大于3~4min的平均反应速率
B.达到平衡时H2的转化率为75%
C.在其它条件不变时,若提高反应的温度正反应速率增大,逆反应速率减小
(2)该反应在0~8 min内CO2的平均反应速率是
(3)该反应的平街常数K=
(4)仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比,虚线I改变的条件可能是
II.已知25℃时,乙酸和碳酸的电离平衡常数如下表:
物质的化学式 | CH3COOH | H2CO3 | |
电离平衡常数 | K=1.8×10-5 | K1=4.3×10-7 | K2=5.6×10-11 |
(1)用饱和氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,若已知CH3COONH4溶液pH=7,则(NH4)2CO3溶液显
(2)25℃时,在0.lmol•L﹣1乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3,保持温度不变,所得混合液的pH=6,那么混合液中=
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【推荐3】碘及其化合物是重要的物质。
(1)已知: △S;(g)、(g)和HI(g)都具有一定的相对能量和相对熵。相关物质的相对熵数据如下:
0℃,101kPa时相对熵数据
①_____ ;
②该反应自发进行的条件为_______ 。
(2)室温下,烧杯甲:将mg(s)加入VmL水中(含沉淀);烧杯乙:将mg(s)加入VmLKI溶液(含沉淀)。假设过程中可能发生如下反应(不考虑碘与水的反应以及其它反应);
①;
②
已知甲中存在平衡①,乙中存在平衡①和②,下列说法不正确的是_______。
(3)298K时,(s)分别在、中存在下列平衡(不考虑和水的反应):
①计算的平衡常数_______ 。
②用等体积的一次性萃取碘水[用(s)配制],萃取效率(萃取效率等于在有机相中的总含量与在两相中的总含量的百分比)为(保留1位小数)_______ 。
(4)已知,用NO做催化剂可以加速ICl的分解,用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理):请补充步骤I。
步骤I:_______ ;
步骤II:;
(5)Landolt时钟反应又称为碘钟反应,将稍过量的溶液、适量的溶液和淀粉加入反应容器,依次发生下列三个反应:
①
②
③
反应一段时间后溶液突然变蓝色且不褪去。比较大小:_______ ;分析反应一段时间后才突然变蓝色的原因_______ 。
(1)已知: △S;(g)、(g)和HI(g)都具有一定的相对能量和相对熵。相关物质的相对熵数据如下:
0℃,101kPa时相对熵数据
物质 | (g) | (g) | HI(g) |
相对熵S() | 130.7 | 260.7 | 206.6 |
②该反应自发进行的条件为
(2)室温下,烧杯甲:将mg(s)加入VmL水中(含沉淀);烧杯乙:将mg(s)加入VmLKI溶液(含沉淀)。假设过程中可能发生如下反应(不考虑碘与水的反应以及其它反应);
①;
②
已知甲中存在平衡①,乙中存在平衡①和②,下列说法不正确的是_______。
A.其它条件不变,若改变甲中溶液的温度,则甲的碘水浓度也发生改变 |
B.室温下,甲中加水稀释,溶液中(aq)浓度一定减小 |
C.乙中沉淀的质量比甲中沉淀的质量小 |
D.乙中(aq)浓度比甲中(aq)浓度大 |
①计算的平衡常数
②用等体积的一次性萃取碘水[用(s)配制],萃取效率(萃取效率等于在有机相中的总含量与在两相中的总含量的百分比)为(保留1位小数)
(4)已知,用NO做催化剂可以加速ICl的分解,用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理):请补充步骤I。
步骤I:
步骤II:;
(5)Landolt时钟反应又称为碘钟反应,将稍过量的溶液、适量的溶液和淀粉加入反应容器,依次发生下列三个反应:
①
②
③
反应一段时间后溶液突然变蓝色且不褪去。比较大小:
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【推荐1】选择性加氢制二甲醚(DME)是实现资源化利用的重要途径之一、近日,我国某研究团队通过镓改性的疏水二氧化硅负载铜基催化剂(Me:),实现了加氢制二甲醚的高效催化。其主要反应为:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)则反应Ⅳ:_______ ,该反应在_______ (填“低温”或“高温”)下可自发进行。
(2)已知:,在4.0MPa下,密闭容器中充入1mol 和4mol 发生反应,的平衡转化率和生成物的选择性随温度变化如图所示(不考虑其他因素影响):①在220℃条件下,平衡时_______ mol,计算反应Ⅱ的平衡常数为_______ (保留3位有效数字);
②温度高于280℃,的平衡转化率随温度升高而上升,从平衡移动的角度分析原因:_______ 。
③其他条件不变,压强改为3.0MPa,图中点C将可能调至点_______ (填“A”、“B”或“D”)。
(3)结合图像解释“镓物种和疏水基团”在反应Ⅱ进行过程中的重要作用:_______ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)则反应Ⅳ:
(2)已知:,在4.0MPa下,密闭容器中充入1mol 和4mol 发生反应,的平衡转化率和生成物的选择性随温度变化如图所示(不考虑其他因素影响):①在220℃条件下,平衡时
②温度高于280℃,的平衡转化率随温度升高而上升,从平衡移动的角度分析原因:
③其他条件不变,压强改为3.0MPa,图中点C将可能调至点
(3)结合图像解释“镓物种和疏水基团”在反应Ⅱ进行过程中的重要作用:
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【推荐2】研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。
.回答下列问题。
(1)汽车在行驶过程中有如下反应发生:
写出表示CO燃烧热的热化学方程式为___________ 。
(2)空燃比是机动车内燃机气缸通入空气与燃料质量的比值。[设汽油的成分为辛烷(),空气的平均相对分子质量为29,氧气在空气中的体积分数为21%]计算汽油的最佳空燃比为___________ (保留三位有效数字)。若实际空燃比大于此值,则该汽车尾气的主要污染物为___________ 。
(3)在汽车上安装三元催化转化器可实现反应: <0,减少汽车尾气污染。T℃时,在恒容的密闭容器中通入一定量的CO和NO,能进行上述反应,测得不同时间的CO和NO的浓度如表:
该反应在1~4s内的平均反应速率为___________ 。反应达平衡时压强为100kPa,求压强平衡常数___________ 。(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)
.工业合成氨以铁触媒作催化的反应机理如图(*表示吸附态,中间部分表面反应过程未标出):已知:的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。
(4)研究表明,合成氨的速率与相关物质的浓度关系为,k为速率常数。以下说法正确的是___________。
(5)实际工业生产中,原料气中和物质的量之比按1∶2.8加入。请说明原料气中过量的理由:(从两种不同的角度分析)___________ 。
(6)在氨气催化氧化制硝酸过程中,发现(<0)反应的速率随温度的升高而减小。某化学小组查阅资料得知该反应的反应历程分两步:
①(快)
②(慢)
根据化学反应原理解释升高温度该反应速率减小的原因可能是___________ 。
.回答下列问题。
(1)汽车在行驶过程中有如下反应发生:
写出表示CO燃烧热的热化学方程式为
(2)空燃比是机动车内燃机气缸通入空气与燃料质量的比值。[设汽油的成分为辛烷(),空气的平均相对分子质量为29,氧气在空气中的体积分数为21%]计算汽油的最佳空燃比为
(3)在汽车上安装三元催化转化器可实现反应: <0,减少汽车尾气污染。T℃时,在恒容的密闭容器中通入一定量的CO和NO,能进行上述反应,测得不同时间的CO和NO的浓度如表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1.50 | 1.15 | 0.75 | 0.62 | 0.55 | 0.50 | 0.50 | |
3.00 | 2.65 | 2.25 | 2.12 | 2.05 | 2.00 | 2.00 |
.工业合成氨以铁触媒作催化的反应机理如图(*表示吸附态,中间部分表面反应过程未标出):已知:的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。
(4)研究表明,合成氨的速率与相关物质的浓度关系为,k为速率常数。以下说法正确的是___________。
A.合成氨的反应在任意温度下都能自发进行 |
B.增大、或的浓度都能提高合成氨速率 |
C.若反应气中混有水蒸气,Fe催化剂可能中毒 |
D.使用催化剂可提高单位时间内原料气的转化率 |
(6)在氨气催化氧化制硝酸过程中,发现(<0)反应的速率随温度的升高而减小。某化学小组查阅资料得知该反应的反应历程分两步:
①(快)
②(慢)
根据化学反应原理解释升高温度该反应速率减小的原因可能是
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【推荐3】我国提出力争2060年前实现碳中和,以CO2为原料催化加氢制备甲醇具有较好的发展前景。已知:
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+40.9kJ•mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3
回答下列问题:
(1)反成I在______ (填“高温”“低温”或“任何温度”)条件下能够自发进行,反应Ⅲ的△H3=______ kJ•mol-1。
(2)将CO2和H2按n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ,测得不同温度下CO2的平衡转化率以及CH3OH、CO选择性的变化如图所示(选择性为目标产物的物质的量在转化的CO2的总物质的量中的比率)。
①根据图像指出CH3OH的选择性曲线为_______ (填“a”或“b”)。
②不同压强下,CO2的平衡转化率如图所示,则p1、p2、p3由大到小的顺序_______ 。
③T>350℃时,p1、p2、p3三条曲线接近重合的原因是______ 。
④T℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OH的选择性为50%;保持投料比、反应时间和温度不变,一定能提高CH3OH选择性的措施有_______ (写出一种即可)。
(3)已知:对于反应,dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g),pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压,Kθ=,其中pθ=100kPa,分压=总压×该组分物质的量分数。
①则图为反应______ (填“Ⅱ”或“Ⅲ”)的lgKn随(n>m)的变化关系。
②在图中n点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(H2)=1∶3、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时CO的分压为10kPa,CH3OH的分压为6.25kPa,H2的平衡转化率为______ 。
(4)CO2催化加氢制甲醇在不同催化剂下的反应机理如图所示,(*表示催化剂表面的吸附位,如CO*表示吸附于催化剂表面的CO)
下列说法正确的是______ 。
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+40.9kJ•mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3
回答下列问题:
(1)反成I在
(2)将CO2和H2按n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ,测得不同温度下CO2的平衡转化率以及CH3OH、CO选择性的变化如图所示(选择性为目标产物的物质的量在转化的CO2的总物质的量中的比率)。
①根据图像指出CH3OH的选择性曲线为
②不同压强下,CO2的平衡转化率如图所示,则p1、p2、p3由大到小的顺序
③T>350℃时,p1、p2、p3三条曲线接近重合的原因是
④T℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OH的选择性为50%;保持投料比、反应时间和温度不变,一定能提高CH3OH选择性的措施有
(3)已知:对于反应,dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g),pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压,Kθ=,其中pθ=100kPa,分压=总压×该组分物质的量分数。
①则图为反应
②在图中n点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(H2)=1∶3、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时CO的分压为10kPa,CH3OH的分压为6.25kPa,H2的平衡转化率为
(4)CO2催化加氢制甲醇在不同催化剂下的反应机理如图所示,(*表示催化剂表面的吸附位,如CO*表示吸附于催化剂表面的CO)
下列说法正确的是
A.Cu-ZnO@SiO2催化剂中Cu+抑制了CO*的解吸附,从而抑制CO的生成 |
B.Cu-ZnO@SiO2催化剂主要通过HCOO*路径加氢生成甲醇 |
C.增大流速,原料气与催化剂碰撞机会多,甲醇产率一定增加 |
D.随着温度升高,有利于CO2,在催化剂表而反应,平衡转化率增大 |
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【推荐1】天然气的主要成分是,是温室气体,CO与是重要的燃料。
(1)与反应使之转化为CO与,对缓解燃料危机,减少温室效应具有重要的意义,热化学方程式为,为研究不同条件对反应的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入和,在催化剂存在的条件下发生反应,10min末时反应达到平衡,测得10min内,则平衡后n(CH4)=___________ ,此反应自发的条件为___________ 。
A.任何温度下自发 B.高温下自发 C.低温下自发
(2)下图是以甲烷为燃料的一类固体氧化物燃料电池。
负极原料为___________ ,电极反应式为___________ 。
(3)和充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:,测得的物质的量随时间的变化如图:
曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI___________ (填“>”、“=”或“<”)KⅡ。一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为___________ 。
(1)与反应使之转化为CO与,对缓解燃料危机,减少温室效应具有重要的意义,热化学方程式为,为研究不同条件对反应的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入和,在催化剂存在的条件下发生反应,10min末时反应达到平衡,测得10min内,则平衡后n(CH4)=
A.任何温度下自发 B.高温下自发 C.低温下自发
(2)下图是以甲烷为燃料的一类固体氧化物燃料电池。
负极原料为
(3)和充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:,测得的物质的量随时间的变化如图:
曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI
容器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 、 | 、、、 |
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为
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【推荐2】运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,请完成下列探究:
(1)生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)+H2O(g)H2(g) + CO(g) △H=+131.3kJ/mol,△S=+133.7J/(mol·K),该反应在低温下_______ (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知在 400℃时,N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)的 K=0.5
①在400℃时,2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)的 K'=_________ (填数值)。
②400℃时,在 0.5L 的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得 N2、H2、NH3 的物质的量分别为 2mol、1mol、2mol,则此时反应 v(N2)正_____________ v(N2)逆(填 “>”、“<”、“=”或“不能确定”)。
③已 知 H—H 键 键 能 为 436kJ/mol , N—H 键 键 能 为 391kJ/mol , N N 键 键 能 为945.6kJ/mol,则反应N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)的△H=____________ 。若在恒温、恒压条件下,向平衡体系中通入氩气,则平衡_____________ (填“向左”、 “向右”或“不”)移动;使用催化剂_____________ (填“增大”、“减小”或“不改变”)反 应的△H。
(3)在 25℃下,将 a mol/L 的氨水和 0.01mol/L 的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中的 c(NH4+)=c(Cl-),则溶液显__________ (填“酸”、“碱”或“中”)性;用含 a 的代数式表示 NH3•H2O 电离常数 Kb= ______________________________________ 。
(1)生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)+H2O(g)H2(g) + CO(g) △H=+131.3kJ/mol,△S=+133.7J/(mol·K),该反应在低温下
(2)已知在 400℃时,N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)的 K=0.5
①在400℃时,2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)的 K'=
②400℃时,在 0.5L 的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得 N2、H2、NH3 的物质的量分别为 2mol、1mol、2mol,则此时反应 v(N2)正
③已 知 H—H 键 键 能 为 436kJ/mol , N—H 键 键 能 为 391kJ/mol , N N 键 键 能 为945.6kJ/mol,则反应N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)的△H=
(3)在 25℃下,将 a mol/L 的氨水和 0.01mol/L 的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中的 c(NH4+)=c(Cl-),则溶液显
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【推荐3】“氯碱工业”以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品,氯气是实验室和工业上的常用气体。
(1)离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下,回答下列问题:
①电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是_______ 。
②下列说法不正确 的是_______ 。
A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和NaCl溶液从a处进,NaOH溶液从d处出
D.OH—迁移的数量等于导线上通过电子的数量
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用_______ 。
(2)25℃时,氯气溶于水的过程及其平衡常数为:
Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2O HClO+H++Cl— K2=10-3.4
HClO H++ClO— K3
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中占分数(α)随pH变化的关系如下图所示:
①Cl2(g) Cl2(aq)的焓变△H1_______ 0(填“>”、“=”或“<”)。
②已知25℃时:Cl2(g)+H2O 2H++ClO—+Cl—K4,则K4=_______ 。
(1)离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下,回答下列问题:
①电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是
②下列说法
A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和NaCl溶液从a处进,NaOH溶液从d处出
D.OH—迁移的数量等于导线上通过电子的数量
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用
(2)25℃时,氯气溶于水的过程及其平衡常数为:
Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2O HClO+H++Cl— K2=10-3.4
HClO H++ClO— K3
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中占分数(α)随pH变化的关系如下图所示:
①Cl2(g) Cl2(aq)的焓变△H1
②已知25℃时:Cl2(g)+H2O 2H++ClO—+Cl—K4,则K4=
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