(丙烯)是重要基本有机原料。(丙烷)催化脱氢制C3H6过程如下:
Ⅰ.主反应: ;
Ⅱ.副反应:
回答下列问题:
(1)已知断裂1 mol下列化学键所需能量如下表:
上述主反应的___________ 。
(2)一定条件下,催化脱氢制发生上述Ⅰ、Ⅱ反应,和的平衡体积分数与温度、压强的关系如图所示(图中压强分别为和)。①时,图中表示和体积分数变化的曲线分别为___________ 、___________ 。
②提高催化脱氢制的反应平衡转化率的方法是___________ (任写一种)。
(3)在压力(117.5 kPa)恒定,以作为稀释气,不同水烃比[、10、15]时,催化脱氢制备反应(上述反应Ⅰ、Ⅱ)平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。①相同温度下,水烃比远大于15∶1时,丙烷的消耗速率明显下降,可能的原因是:
ⅰ.丙烷的浓度过低;
ⅱ.___________ 。
②M点对应条件下,若的选择性为60%,则反应Ⅰ的分压平衡常数为___________ kPa[的选择性]。
(4)利用的弱氧化性,科研人员开发了氧化脱氢制的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图3所示。①反应(ⅱ)的化学方程式为___________ 。
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是___________ 。
(5)研究表明,氧化脱氢制的催化剂中含有多种元素,如Cr、Zr、Mg、Fe、Ni等。由Mg、Fe、Ni组成的的立方晶胞结构如图4所示。已知晶胞的边长为n pm,设为阿伏加德罗常数的值。①___________ 。
②该晶体密度是___________ (用含n、的代数式表示)。
Ⅰ.主反应: ;
Ⅱ.副反应:
回答下列问题:
(1)已知断裂1 mol下列化学键所需能量如下表:
化学键 | |||
能量/ | 436.0 | 413.4 | 344.7 |
(2)一定条件下,催化脱氢制发生上述Ⅰ、Ⅱ反应,和的平衡体积分数与温度、压强的关系如图所示(图中压强分别为和)。①时,图中表示和体积分数变化的曲线分别为
②提高催化脱氢制的反应平衡转化率的方法是
(3)在压力(117.5 kPa)恒定,以作为稀释气,不同水烃比[、10、15]时,催化脱氢制备反应(上述反应Ⅰ、Ⅱ)平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。①相同温度下,水烃比远大于15∶1时,丙烷的消耗速率明显下降,可能的原因是:
ⅰ.丙烷的浓度过低;
ⅱ.
②M点对应条件下,若的选择性为60%,则反应Ⅰ的分压平衡常数为
(4)利用的弱氧化性,科研人员开发了氧化脱氢制的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图3所示。①反应(ⅱ)的化学方程式为
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是
(5)研究表明,氧化脱氢制的催化剂中含有多种元素,如Cr、Zr、Mg、Fe、Ni等。由Mg、Fe、Ni组成的的立方晶胞结构如图4所示。已知晶胞的边长为n pm,设为阿伏加德罗常数的值。①
②该晶体密度是
更新时间:2024-05-27 15:26:25
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【推荐1】为实现“碳达峰”、“碳中和”目标,可将CO2催化加氢制甲醇。该反应体系中涉及以下两个主要反应:
反应I: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
反应II: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol
(1)反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的反应热ΔH3=_______ 。
(2)在密闭容器中,上述反应混合体系建立平衡后,下列说法正确的是_______。
(3)不同条件下,相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
CH3OH的选择性= 100%
①由图可知,合成甲醇的适宜条件为_______ (填标号)
A.CZT催化剂 B. CZ(Zr-1)T 催化剂 C.230°C D.290 °C
②在230°C以上,升高温度,CO2的平衡转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是_______ 。
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,发生反应I和反应II,反应达平衡时,CO2的转化率为50%,气体体积减小10%,则在达到平衡时, CH3OH的选择性=_______ ,反应II的平衡常数K=_______ 。
(5)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料,装置如图:
①铜电极上产生HCOOH的电极反应式为_______ 。
②若铜电极上只生成5.6gCO,则铜极区溶液质量变化了_______ g。
反应I: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
反应II: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol
(1)反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的反应热ΔH3=
(2)在密闭容器中,上述反应混合体系建立平衡后,下列说法正确的是_______。
A.增大压强,CO的浓度一定保持不变 |
B.降低温度,反应II的逆反应速率增大,正反应速率减小 |
C.增大CH3OH的浓度,反应II的平衡向正反应方向移动 |
D.恒温恒容下充入氦气,反应I的平衡向正反应方向移动 |
CH3OH的选择性= 100%
①由图可知,合成甲醇的适宜条件为
A.CZT催化剂 B. CZ(Zr-1)T 催化剂 C.230°C D.290 °C
②在230°C以上,升高温度,CO2的平衡转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,发生反应I和反应II,反应达平衡时,CO2的转化率为50%,气体体积减小10%,则在达到平衡时, CH3OH的选择性=
(5)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料,装置如图:
①铜电极上产生HCOOH的电极反应式为
②若铜电极上只生成5.6gCO,则铜极区溶液质量变化了
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(0.4)
解题方法
【推荐2】氢气作为一种高效、清洁的能量载体受到国内外科学家与工业界的广泛关注。
回答下列问题:
(1)目前大规模制氢方法的主流是化学制氢,如甲醇水蒸气重整制氢。大多数研究支持甲醇水蒸气重整制氢涉及如下两步反应:
I.
II.
①请写出甲醇水蒸气重整制氢的热化学反应方程式:______ 。
②甲醇水蒸气重整制氢反应在一定温度下进行,写出一条能提高甲醇平衡转化率的措施:______ 。
(2)甲醇水蒸气重整制氢技术关键在于催化剂的选择,而反应中诸多因素也会影响催化剂活性,导致催化剂出现烧结失活或积碳中毒失活等情况,需经大量实验研究才能找出最适宜的反应条件。
①在反应温度250℃、液空速和水醇比为4.0条件下,考察不同催化剂氢产率(1mol甲醇与水蒸气重整反应后生成氢气的物质的量)随时间的变化曲线如图1所示,由图可知应选______ 作为催化剂X。(液空速:单位时间内通过单位体积催化剂的液体甲醇体积;水醇比:进料气中水蒸气与甲醇物质的量之比。)
②在水醇比为4.0和液空速条件下,在X催化剂上考察反应温度对甲醇水蒸气重整制氢反应氢产率的影响,结果如图2所示。由图可见氢产率随着催化剂床层温度的升高先增大后减小,原因反应氢是______ 。
(3)测得甲醇水蒸气重整制氢系统的两步反应I、II,同温度下(398K~898K)的平衡常数对数值如图3所示,则498K时,甲醇水蒸气重整制氢反应的平衡常数为______ 。
(4)某温度下,在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol、4mol进行反应,若平衡时甲醇转化率为α,用含α的代数式表示该反应的平衡常数并写出计算过程:______ 。
回答下列问题:
(1)目前大规模制氢方法的主流是化学制氢,如甲醇水蒸气重整制氢。大多数研究支持甲醇水蒸气重整制氢涉及如下两步反应:
I.
II.
①请写出甲醇水蒸气重整制氢的热化学反应方程式:
②甲醇水蒸气重整制氢反应在一定温度下进行,写出一条能提高甲醇平衡转化率的措施:
(2)甲醇水蒸气重整制氢技术关键在于催化剂的选择,而反应中诸多因素也会影响催化剂活性,导致催化剂出现烧结失活或积碳中毒失活等情况,需经大量实验研究才能找出最适宜的反应条件。
①在反应温度250℃、液空速和水醇比为4.0条件下,考察不同催化剂氢产率(1mol甲醇与水蒸气重整反应后生成氢气的物质的量)随时间的变化曲线如图1所示,由图可知应选
②在水醇比为4.0和液空速条件下,在X催化剂上考察反应温度对甲醇水蒸气重整制氢反应氢产率的影响,结果如图2所示。由图可见氢产率随着催化剂床层温度的升高先增大后减小,原因反应氢是
(3)测得甲醇水蒸气重整制氢系统的两步反应I、II,同温度下(398K~898K)的平衡常数对数值如图3所示,则498K时,甲醇水蒸气重整制氢反应的平衡常数为
(4)某温度下,在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol、4mol进行反应,若平衡时甲醇转化率为α,用含α的代数式表示该反应的平衡常数并写出计算过程:
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(0.4)
【推荐3】加氢转化为二甲醚()的反应过程如下:
I.
II.
III.
回答下列问题:
(1)若正反应的活化能为,则逆反应的活化能为___________ (用含的式子表示)。
(2)在3.0MPa的恒压密闭容器中充入3mol和1mol发生上述反应,的平衡转化率、二甲醚和CO生成物的选择性随温度变化如下图所示。已知:生成物A的选择性
①平衡转化率随温度升高先降低后增大的原因是___________ 。
②260℃,达到平衡时,容器内___________ ,反应Ⅲ用气体分压表示的平衡常数___________ (气体分压气体总压体积分数)。
(3)在恒温密闭容器中将等物质的量的和混合,选择适当的催化剂进行反应II,已知该温度下反应II的平衡常数,平衡时体系中CO的物质的量分数为,则___________ (填标号)。
a. b. c. d.
(4)某温度时,将1mol二甲醚引入一个抽空的1.50L恒容容器中,发生分解反应:。在不同时间测定容器内总压的数据如下表:
反应速率可以用单位时间内分压的变化表示,即,前2amin内二甲醚的平均反应速率___________ 。
I.
II.
III.
回答下列问题:
(1)若正反应的活化能为,则逆反应的活化能为
(2)在3.0MPa的恒压密闭容器中充入3mol和1mol发生上述反应,的平衡转化率、二甲醚和CO生成物的选择性随温度变化如下图所示。已知:生成物A的选择性
①平衡转化率随温度升高先降低后增大的原因是
②260℃,达到平衡时,容器内
(3)在恒温密闭容器中将等物质的量的和混合,选择适当的催化剂进行反应II,已知该温度下反应II的平衡常数,平衡时体系中CO的物质的量分数为,则
a. b. c. d.
(4)某温度时,将1mol二甲醚引入一个抽空的1.50L恒容容器中,发生分解反应:。在不同时间测定容器内总压的数据如下表:
t/min | 0 | a | 2a | 3a | 4a | |
50.0 | 55.0 | 65.0 | 83.2 | 103.8 | 125.0 |
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(0.4)
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【推荐1】甲醇()是一种可再生能源,由制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)反应Ⅱ的_____ 。
(2)反应Ⅲ的_____ 0(填“<”或“>”),在_____ (填“较低温度”、“较高温度”或“任何温度”)下能够自发进行。
(3)恒温、恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_____。
(4)对于反应Ⅰ,不同温度对的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法不正确的是_____。
(5)若在1L密闭容器中充入3mol和1mol发生反应Ⅰ,则图中M点时,产物甲醇的体积分数为_____ ;该温度下,反应的平衡常数K=_____ 。(均保留3位有效数字)
(6)反应Ⅱ在其他条件相同、不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间后,的转化率随反应温度的变化如下图所示。请判断a点所处的状态是不是化学平衡状态并说明理由_____ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)反应Ⅱ的
(2)反应Ⅲ的
(3)恒温、恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_____。
A.混合气体的密度不再变化 |
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化 |
C.、、、的物质的量之比为1:3:1:1 |
D.甲醇的百分含量不再变化 |
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时的平衡转化率仍位于M |
B.温度低于250℃时,随温度升高甲醇的产率增大 |
C.使用催化剂时,M点的正反应速率小于N点的正反应速率 |
D.M点时平衡常数比N点时平衡常数大 |
(6)反应Ⅱ在其他条件相同、不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间后,的转化率随反应温度的变化如下图所示。请判断a点所处的状态是不是化学平衡状态并说明理由
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【推荐2】工业上可采用烷烃裂解法制备烯烃、炔烃和氢气等重要化工产品。
(1)乙烷裂解制乙烯的方法有CO2氧化乙烷裂解法和乙烷直接裂解法,有关反应原理如下:
反应I. CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)
反应Ⅱ.C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH=+137 kJ/mol
①反应1中涉及的物质CO2和C2H4中碳原子的杂化方式分别为___________ 。
②已知键能数据E(C-H)=416kJ/mol, E(H-H)=436 kJ/mol,计算生成1mol碳碳π键放出的能量为___________ kJ。
(2)工业上甲烷催化裂解也可制备氢气,有关反应原理如下:
反应Ⅲ. 2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1>0
反应Ⅳ.2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH2>0
①若用、、和表示CH4、C2H2、H2和固体催化剂,如图在催化剂表面进行反应Ⅲ,从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是___________ (填字母)。
②实验测得反应Ⅲ的速率方程:,(k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。T1℃下反应达到平衡时k正=2k逆,T2℃下反应达到平衡时k正=3k逆。由此推知,T1___________ T2(填“>”、“<”或“=”)。
③在密闭容器中充入一定量CH4,发生上述反应Ⅲ和反应Ⅳ。在不同催化剂Catl、Cat2作用下,测得单位时间内H₂产率与温度的关系如图。其他条件相同时,催化效率较高的是___________ (填“Cat1”或“Cat2”)。在Cat2作用下,温度高于500℃时,H2产率降低的可能原因是___________ 。(任写一条即可)。
(3)一定温度下,总压强恒定为121kPa时,向密闭容器中充入CH4和N2的混合气体(N2不参与反应),同时发生反应Ⅲ和反应Ⅳ,测得CH4的平衡转化率与通入气体中CH4的物质的量分数的关系如图。
①图中,随着通入气体中CH4的物质的量分数增大,甲烷的平衡转化率降低的主要原因是___________ 。
②已知M点对应乙炔的选择性为75%,求该温度下生成氢气的分压为___________ kPa。[已知:C2H2的选择性=×100%,分压=物质的量分数×总压]
(1)乙烷裂解制乙烯的方法有CO2氧化乙烷裂解法和乙烷直接裂解法,有关反应原理如下:
反应I. CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)
反应Ⅱ.C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH=+137 kJ/mol
①反应1中涉及的物质CO2和C2H4中碳原子的杂化方式分别为
②已知键能数据E(C-H)=416kJ/mol, E(H-H)=436 kJ/mol,计算生成1mol碳碳π键放出的能量为
(2)工业上甲烷催化裂解也可制备氢气,有关反应原理如下:
反应Ⅲ. 2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1>0
反应Ⅳ.2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH2>0
①若用、、和表示CH4、C2H2、H2和固体催化剂,如图在催化剂表面进行反应Ⅲ,从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是
②实验测得反应Ⅲ的速率方程:,(k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。T1℃下反应达到平衡时k正=2k逆,T2℃下反应达到平衡时k正=3k逆。由此推知,T1
③在密闭容器中充入一定量CH4,发生上述反应Ⅲ和反应Ⅳ。在不同催化剂Catl、Cat2作用下,测得单位时间内H₂产率与温度的关系如图。其他条件相同时,催化效率较高的是
(3)一定温度下,总压强恒定为121kPa时,向密闭容器中充入CH4和N2的混合气体(N2不参与反应),同时发生反应Ⅲ和反应Ⅳ,测得CH4的平衡转化率与通入气体中CH4的物质的量分数的关系如图。
①图中,随着通入气体中CH4的物质的量分数增大,甲烷的平衡转化率降低的主要原因是
②已知M点对应乙炔的选择性为75%,求该温度下生成氢气的分压为
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【推荐3】黄铁矿[主要成分为二硫化亚铁(FeS2)]、焦炭和适量空气混合加热发生如下反应:
i.3FeS2+2C+3O2=3S2+Fe3O4+2CO
(1)反应i生成1molS2时,转移电子的物质的量为___________ mol。
(2)反应i所得气体经冷凝回收S2后,尾气中还含有CO和SO2。将尾气通过催化剂进行处理,发生反应ii,同时发生副反应iii。
ii.2SO2(g)+4CO(g)S2(g)+4CO2(g) ΔH<0
iii.SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g) ΔH<0
理论分析及实验结果表明,600~1000K范围内,SO2平衡转化率接近100%。其他条件相同,不同温度下,S2、COS平衡产率和10min时S2实际产率如图。①从资源和能源利用的角度说明用反应ii处理尾气的好处:___________ 。
②随温度升高,S2平衡产率上升,推测其原因是___________ 。
③900K,在10min后继续反应足够长时间,推测S2实际产率的变化趋势可能为___________ 。
(3)处理后的尾气仍含少量SO2,经Na2CO3溶液洗脱处理后,所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3.利用生物电池技术,可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。①该装置中,正极的电极反应式为___________ 。
②一段时间后,若洗脱液中的物质的量减小了1mol,则理论上减小了___________ mol。
(4)常温向溶液中加入适量的NaOH,溶液中、、的分布系数随pOH的变化如图。下列说法正确的是___________ 。
A.
B.时,溶液显酸性
C.N点对应的溶液,对水的电离起到抑制作用
i.3FeS2+2C+3O2=3S2+Fe3O4+2CO
(1)反应i生成1molS2时,转移电子的物质的量为
(2)反应i所得气体经冷凝回收S2后,尾气中还含有CO和SO2。将尾气通过催化剂进行处理,发生反应ii,同时发生副反应iii。
ii.2SO2(g)+4CO(g)S2(g)+4CO2(g) ΔH<0
iii.SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g) ΔH<0
理论分析及实验结果表明,600~1000K范围内,SO2平衡转化率接近100%。其他条件相同,不同温度下,S2、COS平衡产率和10min时S2实际产率如图。①从资源和能源利用的角度说明用反应ii处理尾气的好处:
②随温度升高,S2平衡产率上升,推测其原因是
③900K,在10min后继续反应足够长时间,推测S2实际产率的变化趋势可能为
(3)处理后的尾气仍含少量SO2,经Na2CO3溶液洗脱处理后,所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3.利用生物电池技术,可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。①该装置中,正极的电极反应式为
②一段时间后,若洗脱液中的物质的量减小了1mol,则理论上减小了
(4)常温向溶液中加入适量的NaOH,溶液中、、的分布系数随pOH的变化如图。下列说法正确的是
A.
B.时,溶液显酸性
C.N点对应的溶液,对水的电离起到抑制作用
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解题方法
【推荐1】氮氧化物气体是危害最大、最难处理的大气污染物之一。控制氮氧化物废气排放的技术措施主要分两大类:一类是源头控制;另一类是尾部控制,即烟气脱硝。烟气脱硝的方法有以下几种,回答相关问题:
I.氨气催化还原氮氧化物
(1)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H1=-94.4kJ·mol-1
2NO(g)N2(g)+O2(g) △H2=-180kJ·mol-1
H2O(l)H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
且氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1,请写出4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H=____ 。
(2)①在有氧条件下:NH3+O→NH2+OH,NH2与NO发生还原反应:NH2+NO→N2+H2O,NH2在还原NO的同时还会被氧化为NO,氮氧化物去除率与氧气的含量及温度关系图象如图所示,当反应气体中O2含量低于6%时,氮氧化物去除率上升的主要原因:____ 。当反应气体中O2含量高于6%时,氮氧化物去除率随O2含量升高而降低的原因:____ 。
②氮氧化物去除率随着氨氮比及温度的变化图象如图所示,应选择最佳的氨氮比为:____ 、氨还原氮氧化物的最佳温度:____ 。
II.氢气还原氮氧化物
(3)①在催化剂表面H2还原NO的基元反应及活化能Ea(kJ·mol-1)如图所示。
写出氢气还原NO的总反应化学方程式:____ ;基元反应慢反应决定总反应速率,决定NO被还原成N2速率的是基元反应____ (填相应序号)。
②若对总反应初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v=kcx(H2)cy(NO),k为速率常数,只受温度影响。在某温度时测得的相关数据如表所示。
关系式中x=____ 、y=____ ;由此,____ (填“H2”或“NO”)的浓度对速率影响程度更大。
③300℃下将等物质的量H2、NO置于刚性密闭容器中,在催化剂的作用下只发生以上反应,达到平衡后压强为P,此时NO的转化率为80%,用气体的平衡分压代替物质的量浓度,表示的压强平衡常数Kp=____ 。
I.氨气催化还原氮氧化物
(1)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H1=-94.4kJ·mol-1
2NO(g)N2(g)+O2(g) △H2=-180kJ·mol-1
H2O(l)H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
且氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1,请写出4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H=
(2)①在有氧条件下:NH3+O→NH2+OH,NH2与NO发生还原反应:NH2+NO→N2+H2O,NH2在还原NO的同时还会被氧化为NO,氮氧化物去除率与氧气的含量及温度关系图象如图所示,当反应气体中O2含量低于6%时,氮氧化物去除率上升的主要原因:
②氮氧化物去除率随着氨氮比及温度的变化图象如图所示,应选择最佳的氨氮比为:
II.氢气还原氮氧化物
(3)①在催化剂表面H2还原NO的基元反应及活化能Ea(kJ·mol-1)如图所示。
写出氢气还原NO的总反应化学方程式:
②若对总反应初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v=kcx(H2)cy(NO),k为速率常数,只受温度影响。在某温度时测得的相关数据如表所示。
H2的初始压强P0(H2)=53.3kPa | NO的初始压强P0(NO)=53.3kPa | ||
P0(NO)/kPa | v/(kPa•s-1) | P0(H2)/kPa | v/(kPa•s-1) |
47.8 | 20.0 | 38.4 | 21.3 |
39.9 | 13.7 | 27.3 | 14.6 |
20.2 | 3.33 | 19.6 | 10.5 |
③300℃下将等物质的量H2、NO置于刚性密闭容器中,在催化剂的作用下只发生以上反应,达到平衡后压强为P,此时NO的转化率为80%,用气体的平衡分压代替物质的量浓度,表示的压强平衡常数Kp=
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(0.4)
解题方法
【推荐2】当今研发二氧化碳利用技术降低空气中二氧化碳含量成了研究热点。
Ⅰ.二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体,总反应可表示为: 。该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
②
(1)_______ 。
(2)一定条件下,向体积为1L的恒容密闭容器中通入1和3发生上述反应,达到平衡时,容器中为a,为b,反应①的平衡常数为_______ (用含a,b的代数式表示)。
(3)总反应在Ⅰ、Ⅱ两种不同催化剂作用下建立平衡过程中,的转化率[]随时间(t)的变化曲线如图。活化能:过程Ⅰ_______ 过程Ⅱ(填“<”,“>”,“=”),时刻改变了某一反应条件,下列说法正确的是_______ 。
A.恒温恒压,时刻通入惰性气体
B.恒温恒容,时刻通入一定量氢气
C.n点的v(正)一定大于m点的v(逆)
D.时刻,可能是移走了一部分水蒸气
Ⅱ.以和为原料合成尿素[]是固定和利用的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应(均自发进行)可表示:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(4)某研究小组为探究反应Ⅲ影响转化率的因素,在其它条件一定时,下图为转化率受温度变化影响的曲线。当温度高于T℃后,转化率变化趋势如图所示,其原因是_______ 。(不考虑催化剂活性变化)
(5)在某恒定温度下,将和物质的量之比按2:1充入一体积为10L的密闭容器中(假设容器体积不变,生成物的体积忽略不计且只发生反应Ⅰ),经15min达到平衡,各物质浓度的变化曲线下图所示。若保持平衡的温度和体积不变,25min时再向该容器中充入2和1,在40min时重新达到平衡,请在下图中画出25-50min内的浓度变化趋势曲线_______ 。
Ⅰ.二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体,总反应可表示为: 。该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
②
(1)
(2)一定条件下,向体积为1L的恒容密闭容器中通入1和3发生上述反应,达到平衡时,容器中为a,为b,反应①的平衡常数为
(3)总反应在Ⅰ、Ⅱ两种不同催化剂作用下建立平衡过程中,的转化率[]随时间(t)的变化曲线如图。活化能:过程Ⅰ
A.恒温恒压,时刻通入惰性气体
B.恒温恒容,时刻通入一定量氢气
C.n点的v(正)一定大于m点的v(逆)
D.时刻,可能是移走了一部分水蒸气
Ⅱ.以和为原料合成尿素[]是固定和利用的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应(均自发进行)可表示:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(4)某研究小组为探究反应Ⅲ影响转化率的因素,在其它条件一定时,下图为转化率受温度变化影响的曲线。当温度高于T℃后,转化率变化趋势如图所示,其原因是
(5)在某恒定温度下,将和物质的量之比按2:1充入一体积为10L的密闭容器中(假设容器体积不变,生成物的体积忽略不计且只发生反应Ⅰ),经15min达到平衡,各物质浓度的变化曲线下图所示。若保持平衡的温度和体积不变,25min时再向该容器中充入2和1,在40min时重新达到平衡,请在下图中画出25-50min内的浓度变化趋势曲线
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解答题-原理综合题
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(0.4)
名校
【推荐3】回答下列问题:
(1)CO可用于合成甲醇,一定温度下,向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),达平衡后测得各组分浓度如表:
①列式并计算平衡常数K=____ 。
②若降低温度,K值增大,则反应的△H____ 0(填“>”或“<”)。
③若保持体积不变,再充入0.6molCO和0.4molCH3OH,此时v正____ v逆(填“>”、“<”或“=”),
(2)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域,CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),回答下列问题:理论计算表明,原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
①图中,表示C2H4、CO2变化的曲线分别是____ 、____ 。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH___ 0(填“大于”或“小于”)。
②根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数Kp=____ (MPa)-3(列出计算式。以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
③二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当____ 。
(1)CO可用于合成甲醇,一定温度下,向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),达平衡后测得各组分浓度如表:
物质 | CO | H2 | CH3OH |
浓度(mol•L-1) | 0.9 | 1.0 | 0.6 |
①列式并计算平衡常数K=
②若降低温度,K值增大,则反应的△H
③若保持体积不变,再充入0.6molCO和0.4molCH3OH,此时v正
(2)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域,CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),回答下列问题:理论计算表明,原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
①图中,表示C2H4、CO2变化的曲线分别是
②根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数Kp=
③二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当
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解答题-结构与性质
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(0.4)
解题方法
【推荐1】已知A、B、C、D、E为元素周期表中前四周期元素,且原子序数依次增大。A是原子半径最小的主族元素,B是空气中含量最多的元素:C元素2p能级有两个未成对电子且没有空轨道;D是29号元素;E元素的价电子排布式为ns2np2.回答下列问题:
(1)基态D原子的外围电子排布式为_____ ,B、C两种元素的第一电离能最大的是___________ (用元素符号表示)。
(2)BC微粒的空间构型为_____ ,1个[D(A2C)4]2+中含有的σ键数目为_____ 个。
(3)A、D两种元素分别与C元素形成的简单化合物,熔点较高的是_____ ,原因是_____ 。
(4)BA3在一定条件下容易得到一个A+,形成BA.下列对上述过程的描述不合理的是_____ 。
A.B原子的杂化类型发生了改变 B.微粒的形状发生了改变
C.微粒的化学性质发生了改变 D.微粒中的键角减小
(5)E单质的晶体具有金刚石结构,其中微粒之间存在的作用力是,如图为E单质晶体的晶胞,已知晶胞的密度为dg/cm3,则晶胞的边长为_____ pm(列出计算式即可)。
(1)基态D原子的外围电子排布式为
(2)BC微粒的空间构型为
(3)A、D两种元素分别与C元素形成的简单化合物,熔点较高的是
(4)BA3在一定条件下容易得到一个A+,形成BA.下列对上述过程的描述不合理的是
A.B原子的杂化类型发生了改变 B.微粒的形状发生了改变
C.微粒的化学性质发生了改变 D.微粒中的键角减小
(5)E单质的晶体具有金刚石结构,其中微粒之间存在的作用力是,如图为E单质晶体的晶胞,已知晶胞的密度为dg/cm3,则晶胞的边长为
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解答题-结构与性质
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(0.4)
解题方法
【推荐2】过渡元素Ti、Mn、Fe、Cu等可与C、H、O形成多种化合物。请回答下列问题:
(1)根据元素原子的外围电子排布的特征,可将元素周期表分成五个区域,其中Mn属于___ 区。
(2)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。基态Ti2+中电子占据的最高能层符号为___ ,该能层具有的原子轨道数为___ ,BH4-的空间构型是___ 。
(3)在Cu的催化作用下,乙醇可被空气中氧气氧化为乙醛,乙醛分子中碳原子的杂化方式是___ ,乙醛分子中HCO的键角___ 乙醇分子中H-C-O的键角(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(4)电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN-,可在TiO2的催化下,先用NaClO将CN-氧化成CNO-,再在酸性条件下CNO-继续被NaClO氧化成N2和CO2。
①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为___ 。
②与CN-互为等电子体微粒的化学式为___ (写出一种即可)。
(5)单质铁有δ、γ、α三种同素异形体,三种晶胞中Fe原子的配位数之比为___ ,δ、γ、α三种晶胞的边长之比为___ 。
(1)根据元素原子的外围电子排布的特征,可将元素周期表分成五个区域,其中Mn属于
(2)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。基态Ti2+中电子占据的最高能层符号为
(3)在Cu的催化作用下,乙醇可被空气中氧气氧化为乙醛,乙醛分子中碳原子的杂化方式是
(4)电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN-,可在TiO2的催化下,先用NaClO将CN-氧化成CNO-,再在酸性条件下CNO-继续被NaClO氧化成N2和CO2。
①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为
②与CN-互为等电子体微粒的化学式为
(5)单质铁有δ、γ、α三种同素异形体,三种晶胞中Fe原子的配位数之比为
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解答题-工业流程题
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(0.4)
名校
【推荐3】金属镍广泛应用于制造记忆合金、储氢合金以及用作加氢反应的催化剂,是重要的战略物资,但资源匮乏。从某废镍渣(含NiFe2O4、NiO、FeO、Al2O3)中回收镍并转化为NiSO4的流程如图所示:
回答下列问题:
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为___________ 。
(2)“焙烧”后金属元素以硫酸盐的形式存在,写出NiO与(NH4)2SO4反应的化学方程式___________ 。
(3)使用95℃热水“溶解”后过滤,所得滤渣的主要成分的化学式是___________ 。
(4)①“萃取”时发生反应(Mn+为金属离子,RH为萃取剂),萃取率与的关系如下表所示,当时,水层中主要的阳离子为___________ 。
②物质X的化学式为___________ 。
(5)碳酸镍受热可分解为NiO,NiO的晶体结构如图甲所示,其中离子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C离子坐标参数为___________ 。
(6)一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为作密置单层排列,Ni2+填充其中(如图乙),已知的半径为apm,设阿伏加德罗常数的值为NA,每平方米面积上分散的该晶体的质量为___________ g(用含a、NA的代数式表示)。
回答下列问题:
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为
(2)“焙烧”后金属元素以硫酸盐的形式存在,写出NiO与(NH4)2SO4反应的化学方程式
(3)使用95℃热水“溶解”后过滤,所得滤渣的主要成分的化学式是
(4)①“萃取”时发生反应(Mn+为金属离子,RH为萃取剂),萃取率与的关系如下表所示,当时,水层中主要的阳离子为
萃取率/% | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.25 | 0.3 | 0.35 | 0.4 |
Ni2+ | 55% | 68% | 80% | 99% | 99.5% | 99.8% | 99.9% |
Fe2+ | 2% | 2% | 4% | 5% | 8% | 30% | 58% |
(5)碳酸镍受热可分解为NiO,NiO的晶体结构如图甲所示,其中离子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C离子坐标参数为
(6)一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为作密置单层排列,Ni2+填充其中(如图乙),已知的半径为apm,设阿伏加德罗常数的值为NA,每平方米面积上分散的该晶体的质量为
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