甲烷干重整(DRM)利用和两种温室气体生产合成气,是一种有效实现碳达峰、碳中和的关键技术,在科学研究和工业应用领域都受到广泛的关注。其反应体系主要有以下几个反应发生:
①
②
③
④
回答下列问题。
(1)___________ ,反应①自发进行的条件为___________ 。
(2)将一定量的和加入恒容密闭容器,不同温度下,反应体系压强对转化率的影响如图所示,则由大到小的顺序为___________ 。(3)在恒压条件下,探究初始投料的条件下,转化率随温度的变化如图所示。由图像可知,越大,转化率___________ (填“增大”、“减少”或“不变”,下同),的选择性___________ 。请分析选择性随投料比变化原因___________ 。
(4)在、初始投料的条件下,甲烷、二氧化碳重整制合成气的过程中各平衡组分的物质的量随温度的变化如图所示。①在630℃时,反应的平衡常数___________ (是以分压表示的平衡常数,已知分压总压物质的量分数)。
②反应体系在600℃时,有较多积碳产生,为避免积碳过多导致导致催化剂失活,生产中可改变的条件为___________ (答一点即可)。
①
②
③
④
回答下列问题。
(1)
(2)将一定量的和加入恒容密闭容器,不同温度下,反应体系压强对转化率的影响如图所示,则由大到小的顺序为
(4)在、初始投料的条件下,甲烷、二氧化碳重整制合成气的过程中各平衡组分的物质的量随温度的变化如图所示。①在630℃时,反应的平衡常数
②反应体系在600℃时,有较多积碳产生,为避免积碳过多导致导致催化剂失活,生产中可改变的条件为
更新时间:2024-05-09 11:19:28
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【推荐1】多晶硅是制作光伏电池的关键材料。图为由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题:
I.硅粉与HCl在300℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为_______ 。
II.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g) = SiHCl3(g)+HCl(g) ∆H1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+ Si(s)= 4SiHCl3(g) ∆H2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s) +HCl(g)= 3SiHCl3(g) ∆H3
(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称_______ (填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为_______ 。
(2)已知体系自由能变∆G =∆H-T∆S,∆G <0时反应自发进行。三个氢化反应的∆G与温度的关系如图1所示,可知,反应①他自发进行的最低温度是_______ 。
(3)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是_______ (填序号)。
a. B点:v正>v逆 b. v正:A点>E点 c.反应适宜温度: 480 ~ 520℃
(4)反应③的∆H3=_______ (用∆H1、∆H2表示)。温度升高反应③的平衡常数K_______ (填“增大”、“减小” 或“不变”)。
回答下列问题:
I.硅粉与HCl在300℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为
II.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g) = SiHCl3(g)+HCl(g) ∆H1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+ Si(s)= 4SiHCl3(g) ∆H2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s) +HCl(g)= 3SiHCl3(g) ∆H3
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(3)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是
a. B点:v正>v逆 b. v正:A点>E点 c.反应适宜温度: 480 ~ 520℃
(4)反应③的∆H3=
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【推荐2】(1)现有下列10种物质:①Al ②稀硝酸 ③乙酸 ④液氨 ⑤干冰 ⑥NaCl ⑦NaOH溶液 ⑧BaCO3 ⑨酒精 ⑩HCl气体,完成下面的填空,只填序号
属于非电解质的是___ ;属于强电解质的是___ ;属于弱电解质的是___ ;能导电的物质是___ 。
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+2O2(g)═2CO(g)+4H2O(g) △H=﹣akJ•mol﹣1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) △H=﹣bkJ•mol﹣1
③H2O(g)═H2O(l) △H=﹣ckJ•mol﹣1
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为___ 。
(3)Na2CO3等溶液不能存放在磨口玻璃塞的试剂瓶中,其原因是(结合离子方程式说明):___ ;把三氯化铁溶液蒸干并充分灼烧,最后得到的固体产物是___ (化学式);相关反应的化学反应方程式是:___ 、___ ;配制FeCl2溶液时,应加入___ ,以抑制Fe2+的水解。
属于非电解质的是
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+2O2(g)═2CO(g)+4H2O(g) △H=﹣akJ•mol﹣1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) △H=﹣bkJ•mol﹣1
③H2O(g)═H2O(l) △H=﹣ckJ•mol﹣1
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为
(3)Na2CO3等溶液不能存放在磨口玻璃塞的试剂瓶中,其原因是(结合离子方程式说明):
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【推荐3】铁及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。
(1)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,反应过程如图。 催化剂中添加助剂Na、K、Cu(也起催化作用)后可改变反应的选择性。
下列说法正确的是______
a.第ⅰ步所发生的反应为:CO2+H2CO+H2O
b.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
c. Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
d. 添加不同助剂后,各反应的平衡常数不变
加入助剂K能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是_________________________
(2)纳米铁是重要的储氢材料,可用反应Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)5(g)制得。在1L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.48molCO,在T1、T2不同温度下进行反应,测得c(CO)与温度、时间的关系如图所示。
①T1_______ T2,△H_______ 0(填“>”或“<”)
②T2温度下,平衡时体系的压强为p,反应的标准平衡常数Kθ=_____ (已知:标准平衡常数Kθ=,其中pθ为标准压强(1×105Pa),p[Fe(CO)5]、p(CO)为各组分的平衡分压。)
(3)高铁酸钾(K2FeO4)被称为“绿色化学”净水剂,在酸性至弱碱性条件下不稳定。
①电解法可制得K2FeO4,装置如图,阳极电极反应式为_________________
②K2FeO4在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系如图所示,向pH=6的溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为__________________ 。
(4)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①MnFe2O4(s)=MnFe2O(4-x)(s)+O2(g) △H1
②MnFe2O(4-x)(s)+xH2O(g)=MnFe2O4(s)+xH2(g) △H2
③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H3
则:△H3与△H1、△H2的关系为△H3______________
(1)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,反应过程如图。 催化剂中添加助剂Na、K、Cu(也起催化作用)后可改变反应的选择性。
下列说法正确的是
a.第ⅰ步所发生的反应为:CO2+H2CO+H2O
b.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
c. Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
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加入助剂K能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是
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①T1
②T2温度下,平衡时体系的压强为p,反应的标准平衡常数Kθ=
(3)高铁酸钾(K2FeO4)被称为“绿色化学”净水剂,在酸性至弱碱性条件下不稳定。
①电解法可制得K2FeO4,装置如图,阳极电极反应式为
②K2FeO4在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系如图所示,向pH=6的溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为
(4)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①MnFe2O4(s)=MnFe2O(4-x)(s)+O2(g) △H1
②MnFe2O(4-x)(s)+xH2O(g)=MnFe2O4(s)+xH2(g) △H2
③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H3
则:△H3与△H1、△H2的关系为△H3
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【推荐1】氨气在工业上有广泛用途。请回答以下问题:
(1)工业上利用N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ∆H<0合成氨,某小组为了探究外界条件对该反应的影响,以c0 mol/L H2参加合成氨反应,在a、b两种条件下分别达到平衡,如图A。
①相对a而言,b可能改变的条件是___________ ,判断的理由是__________________ 。
②a条件下,0~t0的平均反应速率v(N2)=____________ mol·L-1·min-1。
(2)有人利用NH3和NO2构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放减少环境污染,又能充分利用化学能进行粗铝的精炼,如图B所示,e极为精铝。
a极通入___ 气体(填化学式),判断的理由是___________________________________
(3)某小组往一恒温恒压容器充入9mol N2和23mol H2模拟合成氨反应,图C为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系图。若体系在T2、60MPa下达到平衡。
图C
①能判断N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡的是______ (填序号)。
a.容器内压强不再发生变化 b.混合气体的密度不再发生变化
c.v正(N2)=3v逆(H2) d.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
②若T1、T2、T3温度下的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3由大到小的排序为______________ .
③此时N2的平衡分压为_________ MPa。(分压=总压×物质的量分数)
计算出此时的平衡常数Kp=_______ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,结果保留2位有效数字并带上单位)
(1)工业上利用N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ∆H<0合成氨,某小组为了探究外界条件对该反应的影响,以c0 mol/L H2参加合成氨反应,在a、b两种条件下分别达到平衡,如图A。
①相对a而言,b可能改变的条件是
②a条件下,0~t0的平均反应速率v(N2)=
(2)有人利用NH3和NO2构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放减少环境污染,又能充分利用化学能进行粗铝的精炼,如图B所示,e极为精铝。
a极通入
(3)某小组往一恒温恒压容器充入9mol N2和23mol H2模拟合成氨反应,图C为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系图。若体系在T2、60MPa下达到平衡。
图C
①能判断N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡的是
a.容器内压强不再发生变化 b.混合气体的密度不再发生变化
c.v正(N2)=3v逆(H2) d.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
②若T1、T2、T3温度下的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3由大到小的排序为
③此时N2的平衡分压为
计算出此时的平衡常数Kp=
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【推荐2】合成气(CO、H2)是一种重要的化工原料,在化工生产中具有十分广泛的用途。工业上,利用水煤气法制取合成气(CO和H2),其中发生的一步反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH。
(1)已知:CO、H2的燃烧热(ΔH)分别为-283.0 kJ·mol-1、-285 kJ·mol-1;H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ•mol-1。
①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=_______ kJ•mol-1
②键能是指断裂1 mol化学键生成气态原子吸收的热量(kJ)。几种化学键的键能如表所示。
E(CO)=_______ 。
(2)在830℃时,体积均为2L的甲、乙两个密闭容器中,分别投入2 mol CO(g)和2 mol H2O(g)。甲在恒容条件下达到平衡,乙在恒压条件下达到平衡。测得甲中H2的平均牛成速率为。0.1 mol·L-1·min-1,从反应开始经过5 min达到平衡。
①CO的平衡转化率:甲_______ 乙(填“>,’’<”或““=’)。
②下列情况能说明乙中反应达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A.混合气体总压强保持不变
B.CO和CO2的消耗速率相等
C.混合气体平均摩尔质量不变
D.CO2和H2的体积分数之比不再变化
③上述反应的速率表达式:v正=k正·c(CO)·c(H2O),v逆=k逆·c(CO2)·c(H2)(k正、k逆为化学反应速率常数,只与温度有关,与浓度、压强无关)。=_______ 若达到平衡后,将温度由830℃调节至850℃,速率常数之比=_______ (填“增大”“减小”或“不变“)
(3)在恒容密闭容器中加入适量催化剂,充入一定量H2和CO合成甲醇:2H2 (g)+CO(g)CH3OH(g),测得单位时间内CO的转化率与温度关系如图所示。
温度在T1~T2时,_______ 起主要作用(填反应条件,下同)。温度高于T2时,_______ 起主要作用。
(4)CO和H2的混合气体与空气构成碱性(KOH为电解质。)燃料电池。若CO和H2体积比为1:2,碳元素仅转化成KHCO3。负极总反应的电极反应式为。_______ 。
(1)已知:CO、H2的燃烧热(ΔH)分别为-283.0 kJ·mol-1、-285 kJ·mol-1;H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ•mol-1。
①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=
②键能是指断裂1 mol化学键生成气态原子吸收的热量(kJ)。几种化学键的键能如表所示。
化学键 | CO | H-O | CO2(C=O) | H-H |
键能/kJ•mol-1 | E(CO) | 462.8 | 803 | 436.0 |
(2)在830℃时,体积均为2L的甲、乙两个密闭容器中,分别投入2 mol CO(g)和2 mol H2O(g)。甲在恒容条件下达到平衡,乙在恒压条件下达到平衡。测得甲中H2的平均牛成速率为。0.1 mol·L-1·min-1,从反应开始经过5 min达到平衡。
①CO的平衡转化率:甲
②下列情况能说明乙中反应达到平衡状态的是
A.混合气体总压强保持不变
B.CO和CO2的消耗速率相等
C.混合气体平均摩尔质量不变
D.CO2和H2的体积分数之比不再变化
③上述反应的速率表达式:v正=k正·c(CO)·c(H2O),v逆=k逆·c(CO2)·c(H2)(k正、k逆为化学反应速率常数,只与温度有关,与浓度、压强无关)。=
(3)在恒容密闭容器中加入适量催化剂,充入一定量H2和CO合成甲醇:2H2 (g)+CO(g)CH3OH(g),测得单位时间内CO的转化率与温度关系如图所示。
温度在T1~T2时,
(4)CO和H2的混合气体与空气构成碱性(KOH为电解质。)燃料电池。若CO和H2体积比为1:2,碳元素仅转化成KHCO3。负极总反应的电极反应式为。
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【推荐3】Ⅰ.已知NO2和N2O4可以相互转化,反应:2NO2(g)N2O4(g) △H=-57.2kJ•mol-1。
(1)在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数V(NO2)%随压强的变化情况如图所示。下列说法正确的是___________ 。
A.A、C两点的正反应速率的关系A<C
B.A、B、C、D、E各状态,v(正)>v(逆)的是状态E
C.E→A所需时间为x,D→C所需时间为y,则x<y
(2)在恒容容器中,该反应达平衡后,若只改变一个条件,达到新平衡时,下列能使NO2的体积分数增大的是 。
(3)一定温度下,向容积为20L的密闭容器中充入1molNO2气体,发生反应2NO2(g)N2O4(g)。反应中测得相关数据如表所示:
①此条件下该反应的化学平衡常数K=________________ 。
②该温度下,若将46gNO2和N2O4的混合气体充入20L密闭容器中,某时刻测得容器内气体的相对分子质量为56,则此时v正(NO2)_______ v逆(N2O4)(填“<”“>”或“=”)。
Ⅱ.用CO2制备CH3OH可实现CO2的能源化利用,反应如下:CO2+3H2CH3OH+H2O。
(4)工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在以下副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ/mol。将反应物混合气按进料比n(CO2)∶n(H2) = 1∶3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
①不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
i.图1中,压强p1_______ p2(填 “>”、“=” 或“<”)
ii.图2中,压强为p2,温度高于503 K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是_______ 。
②实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内 不同温度下的CH3OH产率如图3。
图3中523 K时的CH3OH产率最大,可能的原因是_______ (填字母序号)。
a.此条件下主反应限度最大 b.此条件下主反应速率最快 c.523 K时催化剂的活性最强
(1)在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数V(NO2)%随压强的变化情况如图所示。下列说法正确的是
A.A、C两点的正反应速率的关系A<C
B.A、B、C、D、E各状态,v(正)>v(逆)的是状态E
C.E→A所需时间为x,D→C所需时间为y,则x<y
(2)在恒容容器中,该反应达平衡后,若只改变一个条件,达到新平衡时,下列能使NO2的体积分数增大的是 。
A.充入一定量的NO2 | B.充入一定量的N2 | C.分离出一定量NO2 | D.降低温度 |
反应时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
气体相对分子质量 | 46 | 57 | 64 | 69 | 69 | 69 |
①此条件下该反应的化学平衡常数K=
②该温度下,若将46gNO2和N2O4的混合气体充入20L密闭容器中,某时刻测得容器内气体的相对分子质量为56,则此时v正(NO2)
Ⅱ.用CO2制备CH3OH可实现CO2的能源化利用,反应如下:CO2+3H2CH3OH+H2O。
(4)工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在以下副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ/mol。将反应物混合气按进料比n(CO2)∶n(H2) = 1∶3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
①不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
i.图1中,压强p1
ii.图2中,压强为p2,温度高于503 K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是
②实际生产中,测得压强为p3时,
图3中523 K时的CH3OH产率最大,可能的原因是
a.此条件下主反应限度最大 b.此条件下主反应速率最快 c.523 K时催化剂的活性最强
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【推荐1】回答下列问题
(1)工业用甲烷催化法制取乙烯:,时,向的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示。
实验测得,,、为速率常数,只与温度有关,时与的比值为_________ (用含的代数式表示);若将温度升高,速率常数增大的倍数:________ (填“>”“=”或“<”)。
(2)研究表明,的反应速率符合关系式,有关数据如下:
则____________ ,____________ 。
有入据此提出反应可分为三个步骤:
①(活性氧) 快反应
②(活性苯酚) 慢反应
③ 快反应
下列有关说法正确的是____________ 。
A.(活性氧)是该反应的催化剂
B.②的反应的活化能最小
C.反应速率
D.第二步中与的碰撞仅部分有效
(3)废气中的经富集后与空气混合,发生反应:。已知该反应的、(、为速率常数,只与温度有关,气体分压单位为),图中曲线①表示的是____________ (填“”或“”),判断的理由是____________ 。
(4)乙烯氧化制取环氧乙烷的反应2 (g) 的正逆反应速率可分别表示为、()(、分别为正、逆反应速率常数,为物质的量浓度)。
①反应达到平衡后,仅降低温度,下列说法正确的是______________ (填字母)。
A.、均增大,且增大的程度更大
B.、均减小,且减小的程度更小
C.增大、减小,平衡正向移动
D.、均减小,且减小的程度更小
②若在容积为的密闭容器中加入和,在一定温度下发生上述反应,经过反应达到平衡,的转化率为,则内___________ ;该温度下,与的大小关系为:_________ (填“大于”“小于”或“等于”)。
(1)工业用甲烷催化法制取乙烯:,时,向的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示。
实验测得,,、为速率常数,只与温度有关,时与的比值为
(2)研究表明,的反应速率符合关系式,有关数据如下:
12 | 8.0 | 1.0 |
24 | 8.0 | 2.0 |
24 | 24 | 6.0 |
有入据此提出反应可分为三个步骤:
①(活性氧) 快反应
②(活性苯酚) 慢反应
③ 快反应
下列有关说法正确的是
A.(活性氧)是该反应的催化剂
B.②的反应的活化能最小
C.反应速率
D.第二步中与的碰撞仅部分有效
(3)废气中的经富集后与空气混合,发生反应:。已知该反应的、(、为速率常数,只与温度有关,气体分压单位为),图中曲线①表示的是
(4)乙烯氧化制取环氧乙烷的反应2 (g) 的正逆反应速率可分别表示为、()(、分别为正、逆反应速率常数,为物质的量浓度)。
①反应达到平衡后,仅降低温度,下列说法正确的是
A.、均增大,且增大的程度更大
B.、均减小,且减小的程度更小
C.增大、减小,平衡正向移动
D.、均减小,且减小的程度更小
②若在容积为的密闭容器中加入和,在一定温度下发生上述反应,经过反应达到平衡,的转化率为,则内
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【推荐2】目前工业上可用来生产燃料甲醇,某温度下,向体积为2L的密闭容器中,充入和6mol,反应过程中测得和(g)的浓度随时间的变化如图所示,图乙表示该反应进行过程中能量的变化。
(1)由图可知该反应是_______ (填“放热”或“吸热”)反应,其中_______ (填“a”或“b”)表示使用催化剂时的能量变化,该反应的热化学方程式为_______ 。该反应的_______ (填“>”“<”或“=”)。
(2)从反应开始到平衡,用的浓度变化表示平均反应速率_______ 。
(3)恒容条件下,下列措施中能使增大的有_______ (填字母)。
a.升高温度 b.充入氦气
c.再充入2mol d.使用催化剂
(4)现向2L恒容密闭容器中充入1mol和3.0mol,在不同催化剂作用下,相同时间内的转化率随温度变化如图所示:
①催化剂效果最佳的是催化剂_______ (填“I”“II”或“III”)。
②此反应在a点时已达平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是_______ 。
③已知容器内的起始压强为100kPa,则图中c点对应温度下反应的平衡常数_______ (保留两位有效数字)(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(1)由图可知该反应是
(2)从反应开始到平衡,用的浓度变化表示平均反应速率
(3)恒容条件下,下列措施中能使增大的有
a.升高温度 b.充入氦气
c.再充入2mol d.使用催化剂
(4)现向2L恒容密闭容器中充入1mol和3.0mol,在不同催化剂作用下,相同时间内的转化率随温度变化如图所示:
①催化剂效果最佳的是催化剂
②此反应在a点时已达平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是
③已知容器内的起始压强为100kPa,则图中c点对应温度下反应的平衡常数
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(0.65)
解题方法
【推荐3】可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是硫酸工业的最重要反应,因该反应中使用催化剂而被命名为接触法制硫酸。
(1)使用V2O5催化该反应时,涉及到催化剂V2O5的热化学反应有:
①V2O5(s)+SO2(g)V2O4(s)+SO3(g) △H1=+59.6kJ·mol-1
②2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s) △H2=-315.4kJ·mol-1
则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H3=__________ kJ·mol-1
(2)向10 L密闭容器中加入V2O4(s)、SO2(g)各1 mol及一定量的O2,改变加入O2的量,在常温下反应一段时间后,测得容器中V2O4、V2O5、SO2和SO3的量随反应前加入O2的变化如图甲所示,图中没有生成SO3的可能原因是_________________________
(3)在原10 L的恒容装置中,加入V2O5(s)、SO2(g)各0.6 mol,O2(g)0.3 mol,分别在T1、T2、T3时进行反应,测得容器中SO2的转化率如图乙所示。
①T2时,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=__________ 。
②结合化学方程式及相关文字,解释反应为什么在T3条件下比T2条件下的速率慢:_____
(4)在温度T2使用V2O5进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在保证O2(g)的浓度不变的条件下,增大容器的体积,平衡__________ (填字母代号)。
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动
C.不移动 D.无法确定
(1)使用V2O5催化该反应时,涉及到催化剂V2O5的热化学反应有:
①V2O5(s)+SO2(g)V2O4(s)+SO3(g) △H1=+59.6kJ·mol-1
②2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s) △H2=-315.4kJ·mol-1
则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H3=
(2)向10 L密闭容器中加入V2O4(s)、SO2(g)各1 mol及一定量的O2,改变加入O2的量,在常温下反应一段时间后,测得容器中V2O4、V2O5、SO2和SO3的量随反应前加入O2的变化如图甲所示,图中没有生成SO3的可能原因是
(3)在原10 L的恒容装置中,加入V2O5(s)、SO2(g)各0.6 mol,O2(g)0.3 mol,分别在T1、T2、T3时进行反应,测得容器中SO2的转化率如图乙所示。
①T2时,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=
②结合化学方程式及相关文字,解释反应为什么在T3条件下比T2条件下的速率慢:
(4)在温度T2使用V2O5进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在保证O2(g)的浓度不变的条件下,增大容器的体积,平衡
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动
C.不移动 D.无法确定
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐1】氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中,通过以下反应制得:3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g).
(1)该反应的平衡常数表达式为K=_______ ;
(2)若知上述反应为放热反应,则其反应热ΔH_____ 0(填“>”“<”或“=”);升高温度,其平衡常数值___ (填“增大”“减小”或“不变”));若已知CO生成速率为v(CO)=15 mol·L-1·min-1,则N2消耗速率为v(N2)=______ ;
(3)达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、CO的量),反应速率v与时间t的关系如图.图中t2时引起平衡移动的条件可能是__________ ;图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是 ________ 。
(1)该反应的平衡常数表达式为K=
(2)若知上述反应为放热反应,则其反应热ΔH
(3)达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、CO的量),反应速率v与时间t的关系如图.图中t2时引起平衡移动的条件可能是
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【推荐2】人类过多地使用化石燃料,造成了二氧化碳的大量排放,致使地球气温上升。二氧化碳是温室气体,也是一种重要的资源,如以CO2为基本原料可合成甲醇,回答下列问题:
(1)已知下列热化学方程式:
①2CO2(g) + 6H2(g) = CH3OCH3(g) +3H2O(g) ΔH1=−122.6kJ·mol−1
②CH3OCH3(g) + H2O(g) = 2CH3OH(g) ΔH2=+23.4kJ·mol−1
则用CO2(g)与H2(g)反应合成CH3OH(g)的热化学方程式③_______________________
(2)一定条件下,向某密闭容器中按照投料,发生反应③,反应达到平衡时,容器中甲醇的体积分数与压强、温度的关系如图所示:
①由上图可知,反应物的转化率与压强的关系是:减小压强,CO2的转化率______ (填“减小”“不变”或“增大”),温度为265℃时的平衡常数Kp=________ MPa-2(Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数)
②一定温度下,能说明上述反应已达化学平衡状态的是__________________ (填字母)
A.混合气体密度保持不变 B.混合气体的平均摩尔质量不变
C.反应容器内压强保持不变 D.单位时间内生成1 mol H2O,同时消耗3 mol H2
(3)将一定量的CO2(g)与H2(g)混合气体通入某密闭容器中,在催化剂作用下生成CH3OH(g),不同压强下,平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数随温度的变化如图一所示。则A、C、D三点的平衡常数由大到小的顺序为_____________ (用KA、KC、KD表示),E点变为C点的措施是________________ 。
(4)我国对“可呼吸”的钠——二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为:4Na+3CO22Na2CO3+C,其工作原理如图二所示(放电时产生的Na2CO3固体贮存于碳纳米管中)。
①放电时,正极电极反应式为_________
②充电时,碳纳米管连接直流电源的____ 极,电解质溶液中Na+从____ 极区向____ 极区移动。
(1)已知下列热化学方程式:
①2CO2(g) + 6H2(g) = CH3OCH3(g) +3H2O(g) ΔH1=−122.6kJ·mol−1
②CH3OCH3(g) + H2O(g) = 2CH3OH(g) ΔH2=+23.4kJ·mol−1
则用CO2(g)与H2(g)反应合成CH3OH(g)的热化学方程式③
(2)一定条件下,向某密闭容器中按照投料,发生反应③,反应达到平衡时,容器中甲醇的体积分数与压强、温度的关系如图所示:
①由上图可知,反应物的转化率与压强的关系是:减小压强,CO2的转化率
②一定温度下,能说明上述反应已达化学平衡状态的是
A.混合气体密度保持不变 B.混合气体的平均摩尔质量不变
C.反应容器内压强保持不变 D.单位时间内生成1 mol H2O,同时消耗3 mol H2
(3)将一定量的CO2(g)与H2(g)混合气体通入某密闭容器中,在催化剂作用下生成CH3OH(g),不同压强下,平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数随温度的变化如图一所示。则A、C、D三点的平衡常数由大到小的顺序为
(4)我国对“可呼吸”的钠——二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为:4Na+3CO22Na2CO3+C,其工作原理如图二所示(放电时产生的Na2CO3固体贮存于碳纳米管中)。
①放电时,正极电极反应式为
②充电时,碳纳米管连接直流电源的
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐3】工业生产硝酸的核心反应之一是在恒压装置中将NO转化为NO2:
反应Ⅰ.NO(g)+O2(g)NO2(g) ΔH
目前认为反应Ⅰ分两步进行:
反应Ⅱ.2NO(g)N2O2(g) ΔH1=a
反应Ⅲ.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2=b
回答下列问题:
(1)ΔH=___________ (用a和b表示),该工艺适宜的压强条件是 _______ (填“高压”或“低压”)。
(2)已知:ΔG=ΔH﹣TΔS,ΔG越小,反应正向自发趋势越大。忽略ΔH、ΔS随温度的变化___________ (填“高温”或“低温”)有利于反应Ⅰ正向自发进行,原因是 ___________ 。
(3)控制原料比n(NO):n(O2)=2:1,在不同条件下,反应Ⅰ中NO转化率随时间的变化如图。当100kPa、90℃时,NO转化率达到50%的过程中,v(NO)=___________ kPa•s﹣1(保留3位有效数字)。
(4)由图可知,反应Ⅰ的速率随温度升高而___________ (填“增大”、“减小”或“不变”),可能的原因是 ___________ [已知反应Ⅱ为快速平衡,ΔH1<0,反应Ⅲ的速率方程为v=k•p(N2O2)•p(O2)]。
(5)T℃、3200kPa时,控制原料比n(NO):n(O2):n(N2)=2:1:2发生反应Ⅰ(N2由空气带入,不参与反应),NO平衡转化率为80%,写出该反应压强平衡常数的计算式:Kp=_______ 。
(6)已知不同温度下反应Ⅰ的浓度平衡常数Kc如表。
NO由NH3催化氧化得到,而催化氧化后的产物气体往往高于800℃,为使反应Ⅰ顺利进行,再进行反应。“急剧冷却”的目的有 ___________ (写出两条即可)。
反应Ⅰ.NO(g)+O2(g)NO2(g) ΔH
目前认为反应Ⅰ分两步进行:
反应Ⅱ.2NO(g)N2O2(g) ΔH1=a
反应Ⅲ.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2=b
回答下列问题:
(1)ΔH=
(2)已知:ΔG=ΔH﹣TΔS,ΔG越小,反应正向自发趋势越大。忽略ΔH、ΔS随温度的变化
(3)控制原料比n(NO):n(O2)=2:1,在不同条件下,反应Ⅰ中NO转化率随时间的变化如图。当100kPa、90℃时,NO转化率达到50%的过程中,v(NO)=
(4)由图可知,反应Ⅰ的速率随温度升高而
(5)T℃、3200kPa时,控制原料比n(NO):n(O2):n(N2)=2:1:2发生反应Ⅰ(N2由空气带入,不参与反应),NO平衡转化率为80%,写出该反应压强平衡常数的计算式:Kp=
(6)已知不同温度下反应Ⅰ的浓度平衡常数Kc如表。
温度/℃ | 27 | 77 | 127 | 177 | 227 | 500 |
平衡常数Kc | 1.1×106 | 4.3×104 | 3.7×103 | 5.6×102 | 1.2×102 | 1.0 |
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