组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:158 题号:22486220
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___________(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“<”)。

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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
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
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)。
2021-05-20更新 | 550次组卷
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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)。
2023-03-22更新 | 499次组卷
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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__________________
2017-12-13更新 | 281次组卷
共计 平均难度:一般