Ⅰ.随着碳中和目标的提出,CO2回收技术已成为科学研究热点问题,其中逆水煤气变换反应引起了广泛关注。该反应是将CO2加氢转化为CH3OH等高附加值化学品的关键步骤。
在催化剂作用下,逆水煤气变换体系中存在以下反应:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);∆H1= ‒ 49.5 kJ∙mol-1;K1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);∆H2= 41.2 kJ∙mol-1;K2
③CO2(g)+2H2(g) CH3OH(g);∆H3= ‒ 90.7 kJ∙mol-1;K3
(1)K1=___________ (用K2、K3表示)。
Ⅱ.将6 mol CO2和8 mol H2充入容积为2L的密闭容器中,分别在T1、T2温度下发生反应①,H2的物质的量变化如表所示:
(2)T1温度下,5~10min内以CO2表示该反应速率v(CO2)=___________ 。该温度下,若各物质的起始量n(CO2) = n(H2) = n(CH3OH) = n(H2O) = 2 mol,则v(正)___________ v(逆)。
A.> B.= C.<
(3)下列说法正确的是___________。
Ⅲ.一定条件下,将原料气n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料,在恒容密闭容器中模拟上述三个反应,CO和CH3OH在含碳产物(CH3OH和CO)中物质的量分数及CO2的平衡转化率随温度变化的情况如图所示(4)CO2平衡转化率随温度升高先减小后增大的原因是___________ 。曲线___________ 代表CH3OH在含碳产物中物质的量分数。
A.m B.n
(5)有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有___________。
在催化剂作用下,逆水煤气变换体系中存在以下反应:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);∆H1= ‒ 49.5 kJ∙mol-1;K1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);∆H2= 41.2 kJ∙mol-1;K2
③CO2(g)+2H2(g) CH3OH(g);∆H3= ‒ 90.7 kJ∙mol-1;K3
(1)K1=
Ⅱ.将6 mol CO2和8 mol H2充入容积为2L的密闭容器中,分别在T1、T2温度下发生反应①,H2的物质的量变化如表所示:
物质的量/mol | T1/℃ | T2/℃ | |||||
0 | 5min | 10min | 15min | 20min | 25min | 30min | |
H2 | 8.0 | 3.5 | 2.0 | 2.0 | 1.7 | 1.5 | 1.5 |
A.> B.= C.<
(3)下列说法正确的是___________。
A.T1 < T2 |
B.混合气体的密度保持不变时,反应已达到平衡 |
C.平衡后向容器中充入稀有气体,平衡不发生移动 |
D.加入合适的催化剂可以降低反应的活化能,∆H减小 |
Ⅲ.一定条件下,将原料气n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料,在恒容密闭容器中模拟上述三个反应,CO和CH3OH在含碳产物(CH3OH和CO)中物质的量分数及CO2的平衡转化率随温度变化的情况如图所示(4)CO2平衡转化率随温度升高先减小后增大的原因是
A.m B.n
(5)有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有___________。
A.使用催化性能好的催化剂 | B.降低反应温度 |
C.投料比不变,增加反应物的浓度 | D.增大CO2和H2的初始投料比 |
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(已下线)提升练09 化学反应原理综合-【查漏补缺】2024年高考化学复习冲刺过关(新高考专用)
更新时间:2024-05-04 17:00:56
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】研究烟气脱硝是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。
(1)一种隔膜电化学法可处理燃煤烟气中的NO,装置如图所示。
①阴极区的电极反应式为___________ 。
②若电路中转移了1mol电子,则理论上吸收池中可处理NO___________ L(标准状况)。
(2)臭氧是一种理想的烟气脱硝剂。O3氧化NO并通过水洗而发生化合反应生成HNO3,该反应的化学方程式为___________ 。
(3)O3脱硝还可发生反应 。T℃时,向2.0L恒容密闭容器中充入2.0molNO2和1.0molO3,反应过程中测定的部分数据见下表:
①反应在0~3s内的平均速率v(NO2)=___________ 。
②下列描述中能说明上述反应已达平衡的是___________ 。(填字母)
a.混合气体密度不再变化
b.单位时间内消耗2molNO2的同时生成1molO2
c.v(NO2)正=2v(N2O5)逆
d.混合气体压强不再变化
③T℃时,上述脱硝反应的化学平衡常数等于___________ 。
(4)将模拟烟气(一定比例NOx、NH3、O2和N2)以一定流速通过装有Fe/Zr催化剂的反应管,测得NOx转化率随温度变化的曲线如图所示。
①温度低于350℃时,NOx转化率随温度升高而增大,其可能原因是___________ 。
②温度高于450℃时,NOx转化率已降低为负值,其可能原因是___________ 。
(1)一种隔膜电化学法可处理燃煤烟气中的NO,装置如图所示。
①阴极区的电极反应式为
②若电路中转移了1mol电子,则理论上吸收池中可处理NO
(2)臭氧是一种理想的烟气脱硝剂。O3氧化NO并通过水洗而发生化合反应生成HNO3,该反应的化学方程式为
(3)O3脱硝还可发生反应 。T℃时,向2.0L恒容密闭容器中充入2.0molNO2和1.0molO3,反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s | 0 | 3 | 6 | 12 | 24 |
n(O2)/mol | 0 | 0.36 | 0.60 | 0.80 | 0.80 |
②下列描述中能说明上述反应已达平衡的是
a.混合气体密度不再变化
b.单位时间内消耗2molNO2的同时生成1molO2
c.v(NO2)正=2v(N2O5)逆
d.混合气体压强不再变化
③T℃时,上述脱硝反应的化学平衡常数等于
(4)将模拟烟气(一定比例NOx、NH3、O2和N2)以一定流速通过装有Fe/Zr催化剂的反应管,测得NOx转化率随温度变化的曲线如图所示。
①温度低于350℃时,NOx转化率随温度升高而增大,其可能原因是
②温度高于450℃时,NOx转化率已降低为负值,其可能原因是
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解答题-原理综合题
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【推荐2】甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇(在刚性容器中进行):2H2(g)+CO(g)СН3ОН(g)。
(1)下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
①该反应的焓变△H_______ (填“<”“>”或“=”)0,要使该反应自发进行,反应温度不宜_______ (填“过高”或“过低”)。
②要提高CO的转化率,可以采取的措施是_______ (填字母代号)。
a.升温 b.加入催化剂 c.增加CO的浓度 d.加入H2 e.恒容加入惰性气体 f.分离出甲醇
(2)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。如图所示是上述三种温度下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_______ ℃;该温度下上述反应的化学平衡常数为_______ 。曲线上a、b、c三点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为_______ 。
(1)下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
②要提高CO的转化率,可以采取的措施是
a.升温 b.加入催化剂 c.增加CO的浓度 d.加入H2 e.恒容加入惰性气体 f.分离出甲醇
(2)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。如图所示是上述三种温度下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
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解答题-实验探究题
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【推荐3】某化学兴趣小组为了研究外界条件对化学反应速率和平衡的影响,进行了如下实验:
[实验原理] 2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
[实验内容及记录]
请回答下列问题:
(1)根据上表中的实验数据,可以得到的结论是_______________________ 。
(2)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+)随时间变化趋势的示意图,如图甲所示,但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势应如图乙所示。该小组同学根据图乙所示信息提出了新的假设。并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是_______________________ 。
②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白。
③若该小组同学提出的假设成立,应观察到的现象是_________________________________ 。
[实验原理] 2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
[实验内容及记录]
请回答下列问题:
(1)根据上表中的实验数据,可以得到的结论是
(2)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+)随时间变化趋势的示意图,如图甲所示,但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势应如图乙所示。该小组同学根据图乙所示信息提出了新的假设。并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是
②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白。
实验编号 | 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL | 再向试管中加入少量固体 | 室温下溶液褪色所需时间/min | |||
0.6 mol/L H2C2O4溶液 | H2O | 0.2 mol/L KMnO4溶液 | 3 mol/L稀硫酸 | |||
4 | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | t |
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解答题-原理综合题
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(0.65)
【推荐1】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,合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题,请回答:
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=___________ 。平衡时H2的转化率为___________ %。
(2)平衡后,若提高H2的转化率,可以采取的措施有___________。
(3)若在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示:
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1___________ K2(填“<”“>”或“=”);
②400℃时,反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为___________ 。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol时,则该反应的v(N2)正___________ v(N2)逆(填“<”“>”或“=”)。
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=
(2)平衡后,若提高H2的转化率,可以采取的措施有___________。
A.加了催化剂 | B.增大容器体积 |
C.降低反应体系的温度 | D.加入一定量N2 |
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1
②400℃时,反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】关于氢能源制取和CO2减排和成为研究热点。
(一)热解H2S制H2.根据文献,将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料,另一边出料),发生如下反应:
Ⅰ.2H2S(s)2H2(g)+S2(g);ΔH1=170kJ·mol-1
Ⅱ.CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g);ΔH2=64kJ·mol-1
总反应:Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)
投料按体积之比V(H2S)∶V(CH4)=2∶1,并用N2稀释;常压,不同温度下反应相同时间后,测得H2和CS2体积分数如下表:
(1)①已知ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时,反应Ⅲ能自发进行的条件是___________ 。
②在950~1150℃范围内(其他条件不变),S2(g)的体积分数随温度升高的变化是___________ (填“先升高后降低”或“先降低后升高”),分析原因:___________ 。
(二)我国科学家研究LiCO2电池,在获得能量的同时可以达到碳固定的目的。LiCO2电池中,Li为单质锂片。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行。
Ⅰ.2CO2+2e-=C2O
Ⅱ.C2O=CO2+CO
Ⅲ.___________
Ⅳ.CO+2Li+=Li2CO3
(2)写出步骤Ⅲ的离子方程式________ 。
(三)科研的工作者通过开发新型催化剂,利用太阳能电池将工业排放的CO2转化为HCOOH,实现碳减排的目标,如图所示。
(3)①离子交换膜为质子交换膜,当消耗标准状况下11.2LH2时,P极电解液质量变化情况为___________ 。
②光伏电池中涉及NOCl光化学分解反应,在一定频率(ν)光的照射下机理如下:NOCl+hν→NOCl*、NOCl+NOCl*→2NO+Cl2,其中hν表示一个光子能量,NOCl*表示NOCl的激发态。可知,分解1mol的NOCl需要吸收___________ mol光子。
(四)已知反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g);ΔH<0。温度为T1℃时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) K=2。
(4)实验测得v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。温度为T2℃时,k正=1.8k逆,则T2℃>T1℃,请通过计算说明原因:___________ 。
(一)热解H2S制H2.根据文献,将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料,另一边出料),发生如下反应:
Ⅰ.2H2S(s)2H2(g)+S2(g);ΔH1=170kJ·mol-1
Ⅱ.CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g);ΔH2=64kJ·mol-1
总反应:Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)
投料按体积之比V(H2S)∶V(CH4)=2∶1,并用N2稀释;常压,不同温度下反应相同时间后,测得H2和CS2体积分数如下表:
温度/℃ | 950 | 1000 | 1050 | 1100 | 1150 |
H2/V(%) | 0.5 | 1.5 | 3.6 | 5.5 | 8.5 |
CS2/V(%) | 0.0 | 0.0 | 0.1 | 0.4 | 1.8 |
(1)①已知ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时,反应Ⅲ能自发进行的条件是
②在950~1150℃范围内(其他条件不变),S2(g)的体积分数随温度升高的变化是
(二)我国科学家研究LiCO2电池,在获得能量的同时可以达到碳固定的目的。LiCO2电池中,Li为单质锂片。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行。
Ⅰ.2CO2+2e-=C2O
Ⅱ.C2O=CO2+CO
Ⅲ.___________
Ⅳ.CO+2Li+=Li2CO3
(2)写出步骤Ⅲ的离子方程式
(三)科研的工作者通过开发新型催化剂,利用太阳能电池将工业排放的CO2转化为HCOOH,实现碳减排的目标,如图所示。
(3)①离子交换膜为质子交换膜,当消耗标准状况下11.2LH2时,P极电解液质量变化情况为
②光伏电池中涉及NOCl光化学分解反应,在一定频率(ν)光的照射下机理如下:NOCl+hν→NOCl*、NOCl+NOCl*→2NO+Cl2,其中hν表示一个光子能量,NOCl*表示NOCl的激发态。可知,分解1mol的NOCl需要吸收
(四)已知反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g);ΔH<0。温度为T1℃时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) K=2。
(4)实验测得v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。温度为T2℃时,k正=1.8k逆,则T2℃>T1℃,请通过计算说明原因:
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【推荐3】正丁醛可由丙烯通过下列反应制取:
CH3CH=CH2 + CO + H2CH3CH2CH2CHO(正丁醛)反应①
同时发生副反应:CH3CH=CH2 +CO + H2 (CH3)2CHCHO(异丁醛)反应②
CH3CH=CH2 + H2CH3CH2CH3反应③
三个反应在不同温度时的平衡常数见下表。回答问题:
(1)423K时,如果反应在恒容密闭容器中发生,当反应达到平衡时,下列说法错误的是_____ (填序号)。
a.c(CO):c( H2)一定等于1:1
b.反应混合物的密度保持不变
c.丙烯转化率达到最大值
d.单位时间内,n(CO)消耗= n(正丁醛)生成
(2)当反应达到平衡后,若将反应体系的温度从298 K提高到423 K,再次达到平衡后,在生成物中,__________ (填物质名称)的摩尔百分含量降低。
(3)若反应在298K进行,根据平衡常数作出的推测正确的是______ 。
a.反应③的反应速率最大 b.达到平衡后生成物中丙烷的体积百分含量最高
c.反应②达到平衡所需时间最长 d.298K时只有反应③向正反应方向进行
(4)使用催化剂后,单位时间里正丁醛的产量大大提高,反应体系产物中正/异醛比增大。导致这种情况出现的原因是____________________________ 。
CH3CH=CH2 + CO + H2CH3CH2CH2CHO(正丁醛)反应①
同时发生副反应:CH3CH=CH2 +CO + H2 (CH3)2CHCHO(异丁醛)反应②
CH3CH=CH2 + H2CH3CH2CH3反应③
三个反应在不同温度时的平衡常数见下表。回答问题:
温度/K | 反应① | 反应② | 反应③ |
298 | 2.96×109 | 2.53×109 | 1.32×1015 |
423 | 1.05×102 | 5.40×102 | 2.52×102 |
(1)423K时,如果反应在恒容密闭容器中发生,当反应达到平衡时,下列说法错误的是
a.c(CO):c( H2)一定等于1:1
b.反应混合物的密度保持不变
c.丙烯转化率达到最大值
d.单位时间内,n(CO)消耗= n(正丁醛)生成
(2)当反应达到平衡后,若将反应体系的温度从298 K提高到423 K,再次达到平衡后,在生成物中,
(3)若反应在298K进行,根据平衡常数作出的推测正确的是
a.反应③的反应速率最大 b.达到平衡后生成物中丙烷的体积百分含量最高
c.反应②达到平衡所需时间最长 d.298K时只有反应③向正反应方向进行
(4)使用催化剂后,单位时间里正丁醛的产量大大提高,反应体系产物中正/异醛比增大。导致这种情况出现的原因是
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解题方法
【推荐1】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,CH4—H2O催化重整是目前大规模制取氢气的重要方法。
(1)CH4-H2O催化重整:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1= +210kJ/mol
反应Ⅱ: CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=﹣41kJ/mol
①提高CH4平衡转化率的条件是________ 。
a.增大压强b.加入催化剂c.增大水蒸气浓度
②CH4、H2O催化重整生成CO2、H2的热化学方程式是________ 。
③在密闭容器中,将2.0 mol CO与8.0 mol H2O混合加热到800℃发生反应Ⅱ,达到平衡时CO的转化率是80%,其平衡常数为_________ 。
(2)实验发现,其他条件不变,相同时间内,向催化重整体系中投入一定量的CaO可以明显提高H2的百分含量。做对比实验,结果如下图所示:
①投入CaO时,H2百分含量增大的原因是:_________ 。
②投入纳米CaO时,H2百分含量增大的原因是:__________ 。
(3)反应中催化剂活性会因积炭反应而降低,相关数据如下表:
①研究发现,如果反应Ⅰ不发生积炭过程,则反应Ⅱ也不会发生积炭过程。因此,若保持催化剂的活性,应采取的条件是_________ 。
②如果Ⅰ、Ⅱ均发生了积炭反应,通入过量水蒸气能有效清除积炭,反应的化学方程式是_________ 。
(1)CH4-H2O催化重整:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1= +210kJ/mol
反应Ⅱ: CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=﹣41kJ/mol
①提高CH4平衡转化率的条件是
a.增大压强b.加入催化剂c.增大水蒸气浓度
②CH4、H2O催化重整生成CO2、H2的热化学方程式是
③在密闭容器中,将2.0 mol CO与8.0 mol H2O混合加热到800℃发生反应Ⅱ,达到平衡时CO的转化率是80%,其平衡常数为
(2)实验发现,其他条件不变,相同时间内,向催化重整体系中投入一定量的CaO可以明显提高H2的百分含量。做对比实验,结果如下图所示:
①投入CaO时,H2百分含量增大的原因是:
②投入纳米CaO时,H2百分含量增大的原因是:
(3)反应中催化剂活性会因积炭反应而降低,相关数据如下表:
反应 | Ⅰ | Ⅱ |
∆H(kJ/mol) | +75 | ﹣173 |
①研究发现,如果反应Ⅰ不发生积炭过程,则反应Ⅱ也不会发生积炭过程。因此,若保持催化剂的活性,应采取的条件是
②如果Ⅰ、Ⅱ均发生了积炭反应,通入过量水蒸气能有效清除积炭,反应的化学方程式是
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解题方法
【推荐2】汽车尾气中的CO、NOx是大气污染物。我国科研工作者经过研究,可以用不同方法处理氮的氧化物﹐防止空气污染。回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180kJ·mol−1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-906kJ·mol−1
请写出NH3将NO转化成无毒物质的热化学方程式:___________ 。
(2)工业上一种除去NO的一种反应机理如图所示:
该反应的化学方程式为:___________ 。
(3)利用H2还原NO的反应2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)的速率方程为,该反应在不同条件下的反应速率如下:
则速率方程中,α=___________ ;β=___________ 。
(4)活性炭处理汽车尾气中NO的方法:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH<0,在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体,以下能说明该反应一定达到平衡状态的是___________ 。
A.v(N2)=v(CO2)
B.容器与外界不发生热交换
C.容器内气体的物质的量不变
D.容器内气体密度不变
(5)科研人员进一步研究了在C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)反应中,活性炭搭载钙、镧氧化物的反应活性对比。在三个反应器中分别加入C、CaO/C、La2O3/C,通入NO使其浓度达到0.1mol·L−1.不同温度下,测得2小时时NO去除率如图所示:
①据图分析,490℃以下反应活化能最小的是___________ (用a、b、c表示)。
②490℃时的反应速率v(NO)=___________ mol·L−1·h−1
③若某温度下此反应的平衡常数为100,则反应达到平衡时NO的去除率为___________ (保留两位有效数字)。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180kJ·mol−1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-906kJ·mol−1
请写出NH3将NO转化成无毒物质的热化学方程式:
(2)工业上一种除去NO的一种反应机理如图所示:
该反应的化学方程式为:
(3)利用H2还原NO的反应2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)的速率方程为,该反应在不同条件下的反应速率如下:
温度 | c(H2)/mol·L−1 | c(NO)/mol·L−1 | 反应速率 |
T1 | 0.1 | 0.1 | |
T1 | 0.3 | 0.1 | |
T1 | 0.2 | 0.2 |
(4)活性炭处理汽车尾气中NO的方法:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH<0,在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体,以下能说明该反应一定达到平衡状态的是
A.v(N2)=v(CO2)
B.容器与外界不发生热交换
C.容器内气体的物质的量不变
D.容器内气体密度不变
(5)科研人员进一步研究了在C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)反应中,活性炭搭载钙、镧氧化物的反应活性对比。在三个反应器中分别加入C、CaO/C、La2O3/C,通入NO使其浓度达到0.1mol·L−1.不同温度下,测得2小时时NO去除率如图所示:
①据图分析,490℃以下反应活化能最小的是
②490℃时的反应速率v(NO)=
③若某温度下此反应的平衡常数为100,则反应达到平衡时NO的去除率为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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解题方法
【推荐3】甲醇、甲醛(HCHO)等一碳化合物在化工、医药、能源等方面都有广泛的应用。甲醇脱氢法可制备甲醛(反应体系中各物质均为气态),反应生成1mol HCHO过程中能量变化如图所示:
(1)过程中正反应的活化能为_______ kJ/mol。已知: CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g) ∆H=-26kJ/mol,则反应CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ∆H=_______ kJ/mol。
(2)甲醇脱氢法制备甲醛(反应体系中各物质均为气态)过程中会发生副反应:CH3OH(g) CO(g) +2H2(g) △H>0。在体积为2L的刚性容器中,投入1mol气态CH3OH,在一定催化剂作用下,反应时间为10min时,分别测得甲醇的转化率和甲醛的选择性与温度的关系如图所示:(甲醛的选择性:转化的CH3OH中生成HCHO的百分比)
①下列选项中,能说明制备甲醛的反应达到平衡状态的是_______ (填序号)。
a. n(CH3OH)= n( HCHO) b. H2的体积分数不再变化
c.混合气体密度不变 d.容器内气体总压不变。
②600℃时10min内生成甲醛的平均反应速率是_______ 。
③若700℃时,反应在10min时恰好平衡,容器的初始压强为p0,甲醇的转化率为60%,甲醛的选择性为,主反应CH3OH(g) HCHO(g) +H2(g)的压强平衡常数Kp =_______ 。
④600℃以后,甲醛的选择性下降的可能原因为_______ 。
(3)用甲醇可以制备甲胺(CH3NH2), 甲胺的性质与氨相似,写出甲胺在水中的电离方程式:_______ 。等物质的量的甲胺与盐酸反应生成的CH3NH3Cl溶液中微粒浓度大小顺序为_______ 。
(1)过程中正反应的活化能为
(2)甲醇脱氢法制备甲醛(反应体系中各物质均为气态)过程中会发生副反应:CH3OH(g) CO(g) +2H2(g) △H>0。在体积为2L的刚性容器中,投入1mol气态CH3OH,在一定催化剂作用下,反应时间为10min时,分别测得甲醇的转化率和甲醛的选择性与温度的关系如图所示:(甲醛的选择性:转化的CH3OH中生成HCHO的百分比)
①下列选项中,能说明制备甲醛的反应达到平衡状态的是
a. n(CH3OH)= n( HCHO) b. H2的体积分数不再变化
c.混合气体密度不变 d.容器内气体总压不变。
②600℃时10min内生成甲醛的平均反应速率是
③若700℃时,反应在10min时恰好平衡,容器的初始压强为p0,甲醇的转化率为60%,甲醛的选择性为,主反应CH3OH(g) HCHO(g) +H2(g)的压强平衡常数Kp =
④600℃以后,甲醛的选择性下降的可能原因为
(3)用甲醇可以制备甲胺(CH3NH2), 甲胺的性质与氨相似,写出甲胺在水中的电离方程式:
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