二氧化碳的排放受到环境和能源领域的关注,其综合利用是研究的重要课题。
(1)甲醇是一种可再生能源,可由CO2和H2制备:
反应1: △H1,
反应Ⅱ: △H2
已知部分相关物质的标准燃烧热和标准熵数值如下表:
①△H2______ 0(填“>”或“<”)。
②反应Ⅱ能自发进行的最低温度为______ K(保留小数点后1位)。
(2)常温下,将一定量甲醇放入真空的恒容密闭容器中,发生:。
①甲醇达到液气平衡状态时的压强,称为甲醇该温度下的饱和蒸汽压(p),p与温度关系如图所示。请分析B点蒸气压大于A点蒸气压的原因____________ 。②Raoult定律表明,一定温度下,在稀溶液中,溶剂的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数。下图中甲烧杯盛有甲醇,乙烧杯盛有氢氧化钠的甲醇溶液,常温下,将甲、乙两烧杯置于真空密闭容器中,足够长的时间后,从下图中选择出可能会观察到的现象______ (用字母表示)。③实验测定64.7℃时相关物质的饱和蒸气压数值如下表所示:
已知溶液上方蒸气的总压p总=54.86kPa,,为甲醇蒸气分压,x(CH3OH)为甲醇和水的蒸气中CH3OH的物质的量分数。64.7℃时,甲醇水溶液上方饱和蒸气中,甲醇物质的量分数______ 0.4(填“>”、“<”或“=”),解释采用蒸馏可获得较高浓度甲醇的原因____________ 。
(3)工业用甲醇空气氧化法制甲醛,催化剂为铁钼氧化物。
K v
该反应分两步完成:
反应Ⅰ: K1
反应Ⅱ: K2
v、v1、v2表示化学反应速率,k1、k2为速率常数,分压P等于其物质的量分数乘以总压,为氧化态催化剂的物质的量分数:为还原态催化剂的物质的量分数:反应Ⅰ为决速步。下列说法不正确 的是______。
(4)利用电化学原理可同时将SO2,CO2变废为宝,装置如图所示(电极均为惰性电极)。①a为______ 极(填“正”或“负”)
②d电极反应式为______ 。
③若b电极消耗16 gO2则Y中左侧溶液质量减轻______ g。
(1)甲醇是一种可再生能源,可由CO2和H2制备:
反应1: △H1,
反应Ⅱ: △H2
已知部分相关物质的标准燃烧热和标准熵数值如下表:
化学式 | |||
标准燃烧热(25℃)△H/kJ·mol-1 | -726.5 | -285.8 | -283.0 |
标准熵:S/(J·mol-1·K-1) | 126.8 | 130.7 | 197.7 |
②反应Ⅱ能自发进行的最低温度为
(2)常温下,将一定量甲醇放入真空的恒容密闭容器中,发生:。
①甲醇达到液气平衡状态时的压强,称为甲醇该温度下的饱和蒸汽压(p),p与温度关系如图所示。请分析B点蒸气压大于A点蒸气压的原因
物质 | 甲醇 | 水 | 甲醇水溶液(甲醇物质的量分数为0.4) | |
饱和蒸气压/kPa | 101.3 | 23.90 | 甲醇 | 水 |
40.52 | 14.34 |
(3)工业用甲醇空气氧化法制甲醛,催化剂为铁钼氧化物。
K v
该反应分两步完成:
反应Ⅰ: K1
反应Ⅱ: K2
v、v1、v2表示化学反应速率,k1、k2为速率常数,分压P等于其物质的量分数乘以总压,为氧化态催化剂的物质的量分数:为还原态催化剂的物质的量分数:反应Ⅰ为决速步。下列说法
A. |
B.用铁钼氧化物来提高甲醇的平衡转化率 |
C.总反应速率 |
D.增大O2的分压,有利于增大HCHO的生成速率 |
(4)利用电化学原理可同时将SO2,CO2变废为宝,装置如图所示(电极均为惰性电极)。①a为
②d电极反应式为
③若b电极消耗16 gO2则Y中左侧溶液质量减轻
更新时间:2024-05-10 17:52:11
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【推荐1】工业原料气中含有CO、氧硫化碳(COS)等有毒气体,它们能使催化剂中毒和大气污染。使用这样的原料气时需要进行净化处理。
I. CO的处理。硝酸的工业尾气中含有大量的氮氧化物,在一定条件下用氮氧化物处理CO能使有毒气体都变为环境友好型物质。已知有下列反应:
①2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) △H=-566 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H=+181 kJ/mol
(1)请写出用NO处理CO反应的热化学方程式___________ 。
下列措施中能够增大该反应有毒气体平衡转化率的是__________ (填字母标号)。
a 增大反应体系的压强 b 使用优质催化剂
c 适当降低温度 d 增大NO的浓度
II.氧硫化碳(COS)的脱硫处理。在一定条件下用水蒸气与氧硫化碳反应是常用的脱硫方法,其热化学方程式为:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) △H=-35 kJ/mol
(2)向容积为2 L的密闭容器中加入等物质的量的水蒸气和氧硫化碳,在一定条件发生上述脱硫反应,反应开始时压强为P(MPa),测得一定时间内COS(g)和CO2(g)的物质的量变化如下表所示:
①0~5 min内以COS(g)表示的反应速率v(COS)=________ mol/(L·min)。
②由表中数据变化判断T1_____ T2(填“>”、“<"或“=”)。理由为____________
③T1℃时,平衡常数Kp=_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)
若30 min时,保持T2℃不变,向该容器中再加入该反应的四种物质各2 mol,则此时化学平衡______ 移动( 填"向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不")。
I. CO的处理。硝酸的工业尾气中含有大量的氮氧化物,在一定条件下用氮氧化物处理CO能使有毒气体都变为环境友好型物质。已知有下列反应:
①2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) △H=-566 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H=+181 kJ/mol
(1)请写出用NO处理CO反应的热化学方程式
下列措施中能够增大该反应有毒气体平衡转化率的是
a 增大反应体系的压强 b 使用优质催化剂
c 适当降低温度 d 增大NO的浓度
II.氧硫化碳(COS)的脱硫处理。在一定条件下用水蒸气与氧硫化碳反应是常用的脱硫方法,其热化学方程式为:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) △H=-35 kJ/mol
(2)向容积为2 L的密闭容器中加入等物质的量的水蒸气和氧硫化碳,在一定条件发生上述脱硫反应,反应开始时压强为P(MPa),测得一定时间内COS(g)和CO2(g)的物质的量变化如下表所示:
物质的量/mol | T1/℃ | T2/℃ | |||||
0min | 5min | 10min | 15min | 20min | 25min | 30min | |
COS(g) | 2.0 | 1.16 | 0.80 | 0.80 | 0.50 | 0.40 | 0.40 |
CO2(g) | 0 | 0.84 | 1.20 | 1.20 | 1.50 | 1.60 | 1.60 |
②由表中数据变化判断T1
③T1℃时,平衡常数Kp=
若30 min时,保持T2℃不变,向该容器中再加入该反应的四种物质各2 mol,则此时化学平衡
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【推荐2】AlN新型材料应用前景广泛,其制备与性质研究成为热点。
相关数据如下:
(1)AlN的制备。
① 化学气相沉积法。
Ⅰ.一定温度下,以AlCl3气体和NH3为原料制备AlN,反应的化学方程式是____________________ 。
Ⅱ.上述反应适宜的温度范围是______ ℃(填字母)。
a.75~100 b.600~1100 c.2000~2300
② 铝粉直接氮化法。
Al与N2可直接化合为AlN固体,AlN能将Al包裹,反应难以继续进行。控制温度,在Al粉中均匀掺入适量Mg粉,可使Al几乎全部转化为AlN固体。该过程发生的反应有:__________________ 、_________ 和2Al + N2 2AlN。
③碳热还原法。
以Al2O3、C(石墨)和N2为原料,在高温下制备AlN。
已知:ⅰ. 2Al2O3(s) ⇌ 4Al(g) + 3O2(g) ∆H 1 =+3351 kJ·mol-1
ⅱ. 2C(石墨,s) + O2(g) = 2CO(g) ∆H 2 =-221 kJ·mol-1
ⅲ. 2Al(g) + N2(g) = 2AlN(s) ∆H 3 =-318 kJ·mol-1
运用平衡移动原理分析反应ⅱ对反应ⅰ的可能影响:______________________________________ 。
(2)AlN的性质。AlN粉末可发生水解。相同条件下,不同粒径的AlN粉末水解时溶液pH的变化如图所示。
① AlN粉末水解的化学方程式是____________________________________ 。
② 解释t1-t2时间内两条曲线差异的可能原因:_______________________________ 。
(3)AlN含量检测。向a g AlN样品中加入足量浓NaOH溶液,然后通入水蒸气将NH3全部蒸出,将NH3用过量的v1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余的H2SO4用v2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则样品中AlN的质量分数是________________________________ 。
相关数据如下:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 与N2反应温度/℃ | 相应化合物分解温度/℃ |
Al | 660 | 2467 | >800 | AlN:>2000 (>1400升华) AlCl3:(>181升华) |
Mg | 649 | 1090 | >300 | Mg3N2:>800 |
① 化学气相沉积法。
Ⅰ.一定温度下,以AlCl3气体和NH3为原料制备AlN,反应的化学方程式是
Ⅱ.上述反应适宜的温度范围是
a.75~100 b.600~1100 c.2000~2300
② 铝粉直接氮化法。
Al与N2可直接化合为AlN固体,AlN能将Al包裹,反应难以继续进行。控制温度,在Al粉中均匀掺入适量Mg粉,可使Al几乎全部转化为AlN固体。该过程发生的反应有:
③碳热还原法。
以Al2O3、C(石墨)和N2为原料,在高温下制备AlN。
已知:ⅰ. 2Al2O3(s) ⇌ 4Al(g) + 3O2(g) ∆H 1 =+3351 kJ·mol-1
ⅱ. 2C(石墨,s) + O2(g) = 2CO(g) ∆H 2 =-221 kJ·mol-1
ⅲ. 2Al(g) + N2(g) = 2AlN(s) ∆H 3 =-318 kJ·mol-1
运用平衡移动原理分析反应ⅱ对反应ⅰ的可能影响:
(2)AlN的性质。AlN粉末可发生水解。相同条件下,不同粒径的AlN粉末水解时溶液pH的变化如图所示。
① AlN粉末水解的化学方程式是
② 解释t1-t2时间内两条曲线差异的可能原因:
(3)AlN含量检测。向a g AlN样品中加入足量浓NaOH溶液,然后通入水蒸气将NH3全部蒸出,将NH3用过量的v1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余的H2SO4用v2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则样品中AlN的质量分数是
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【推荐3】请在标有序号的空白处填空:
(1)利用催化剂可使NO和CO发生反应:2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)ΔH<0.已知增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面表中。
①请填全表中的各空格;
②实验Ⅰ中,NO的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化如图所示。
请在给出的坐标图中画出实验Ⅱ、Ⅲ中NO的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线,并标明各曲线的实验编号_____ 。
(2)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜.已知:
Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=64.39kJ∙mol-1
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=196.46kJ∙mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.84kJ∙mol-1
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为_____ .
(3)25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
请回答下列问题:
①CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为_____ .
②体积为10mLpH=2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程中pH变化如图所示,则HX的电离平衡常数_____ (填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数;理由是_____ .
(4)①求常温下pH=2的H2SO4溶液中由H2O电离的c(H+)和c(OH-).
c(H+)=_____ ,c(OH-)=_____ 。
②在某温度时,测得0.01mol∙L-1的NaOH溶液pH=11,在此温度下,将pH=a的NaOH溶液VaL与pH=b的硫酸VbL混合,若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va:Vb=_____ 。
(1)利用催化剂可使NO和CO发生反应:2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)ΔH<0.已知增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面表中。
①请填全表中的各空格;
实验 编号 | T(℃) | NO初始浓度 (mol∙L-1) | CO初始浓度 (mol∙L-1) | 催化剂的比表 面积(m2∙g-1) |
Ⅰ | 280 | 1.2×10-3 | 5.8×10-3 | 82 |
Ⅱ | 1.2×10-3 | 124 | ||
Ⅲ | 350 | 82 |
②实验Ⅰ中,NO的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化如图所示。
请在给出的坐标图中画出实验Ⅱ、Ⅲ中NO的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线,并标明各曲线的实验编号
(2)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜.已知:
Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=64.39kJ∙mol-1
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=196.46kJ∙mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.84kJ∙mol-1
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为
(3)25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式 | CH3COOH | H2CO3 | HClO |
电离平衡常数 | 1.7×10-5 | K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 | 3.0×10-8 |
请回答下列问题:
①CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为
②体积为10mLpH=2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程中pH变化如图所示,则HX的电离平衡常数
(4)①求常温下pH=2的H2SO4溶液中由H2O电离的c(H+)和c(OH-).
c(H+)=
②在某温度时,测得0.01mol∙L-1的NaOH溶液pH=11,在此温度下,将pH=a的NaOH溶液VaL与pH=b的硫酸VbL混合,若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va:Vb=
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【推荐1】能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料,而氢气、二甲醚等都是很有发展前景的新能源。
(1)在25℃、101kPa时,1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64 kJ,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是___________________________________________ 。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷,丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2 220.0 kJ· mol-1,已知CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-565.14 kJ·mol-1,试计算相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量的比值________ (保留小数点后一位)。
(3)氢气既能与氮气发生反应又能与氧气发生反应,但是反应的条件却不相同。
已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ· mol-1
3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ· mol-1
计算断裂1 mol N≡N键需要消耗能量________ kJ。
(4)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:①CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1=-90.1 kJ· mol-1
②CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0 kJ· mol-1
水煤气变换反应:③CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1 kJ· mol
二甲醚合成反应:④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=-24.5 kJ· mol-1
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_______________________ 。根据化学反应原理,分析增大压强对直接制备二甲醚反应的影响:_________________________________________________ 。
(1)在25℃、101kPa时,1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64 kJ,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是
(2)液化石油气的主要成分是丙烷,丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2 220.0 kJ· mol-1,已知CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-565.14 kJ·mol-1,试计算相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量的比值
(3)氢气既能与氮气发生反应又能与氧气发生反应,但是反应的条件却不相同。
已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ· mol-1
3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ· mol-1
计算断裂1 mol N≡N键需要消耗能量
(4)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:①CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1=-90.1 kJ· mol-1
②CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0 kJ· mol-1
水煤气变换反应:③CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1 kJ· mol
二甲醚合成反应:④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=-24.5 kJ· mol-1
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为
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【推荐2】298K时,在2L密闭容器中发生如下反应:,开始时加入2mol A、1mol B、1mol C,在t min末时反应达到平衡状态,测得B的物质的量为2mol,C的浓度为0.75。
(1)___________ 。
(2)用A的浓度变化表示该反应的平均速率为___________ (用含t的代数式表示)。
(3)若开始时体系压强为2MPa,则平衡后B的分压为___________ MPa。已知B的分压=反应体系总压×B的物质的量分数
(4)若将容器的体积变为1L,化学反应速率将___________ (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。若保持容器的体积不变,向容器内加入1mol (不参与反应),化学反应速率将___________ 。
(5)已知,298K时,相关物质的相对能量如图所示。
可根据相关物质的相对能量计算反应的能量变化。例如:,该反应的能量变化。请根据相关物质的相对能量计算反应的能量变化=___________ 。
(6)如图,y轴表示下列选项中的物理量,其中与图相符合,且可以判断上述反应达到了化学平衡状态的选项是___________ (填字母)。
a.气体的压强 b.气体的平均摩尔质量
c.气体的密度 d.B与C的体积分数之比
(1)
(2)用A的浓度变化表示该反应的平均速率为
(3)若开始时体系压强为2MPa,则平衡后B的分压为
(4)若将容器的体积变为1L,化学反应速率将
(5)已知,298K时,相关物质的相对能量如图所示。
可根据相关物质的相对能量计算反应的能量变化。例如:,该反应的能量变化。请根据相关物质的相对能量计算反应的能量变化=
(6)如图,y轴表示下列选项中的物理量,其中与图相符合,且可以判断上述反应达到了化学平衡状态的选项是
a.气体的压强 b.气体的平均摩尔质量
c.气体的密度 d.B与C的体积分数之比
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【推荐3】CO2的固定和利用对降低温室气体排放具有重要作用,CO2加氢合成甲醇不仅可以有效缓解减排压力,而且还是CO2综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下能发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得甲醇的理论产率与反应温度、压强的关系如图所示。
(1)下列措施能使CO2的转化率提高的是__ 。
A. 增大压强 B.升高温度 C.增大投料比 D.加入更高效的催化剂
(2)在220℃、5.0MPa时,CO2、H2的转化率之比为______ 。
(3)将温度从220℃降低至160℃,压强从5.0MPa减小至3.0MPa,化学反应速率将___ (填“增大”“减小”或“不变”,下同),CO2的转化率将____ 。
(4)200℃时,将0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密闭容器中,在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%,则此温度下该反应的平衡常数K=___ 。
(1)下列措施能使CO2的转化率提高的是
A. 增大压强 B.升高温度 C.增大投料比 D.加入更高效的催化剂
(2)在220℃、5.0MPa时,CO2、H2的转化率之比为
(3)将温度从220℃降低至160℃,压强从5.0MPa减小至3.0MPa,化学反应速率将
(4)200℃时,将0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密闭容器中,在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%,则此温度下该反应的平衡常数K=
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【推荐1】氢气是一种清洁能源,具有很大的发展潜力。
(1)氢能发展和推广目前还面临的困难有___________ 。(写出两点)
(2)储氢合金促进了氢能的推广和使用。储氢合金(M)的储氢和脱氢机理模型如图所示:
①已知:常温下α phase能自发地与H2反应生成β phase(),反应自发进行的原因是___________ 。
②根据平衡移动原理判断,有利于储氢合金储氢后释放出氢气的条件是___________ 。(写出两点)
③文献指出,储氢合金表面氢化物的形成会阻碍储氢合金吸附新的氢气分子,若把储氢合金制成纳米颗粒,单位时间内储氢效率会大幅度提高,可能的原因是___________ 。
④在容积恒定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中,分别放入ag的储氢合金(M)和bmol氢气发生反应,三个容器的反应温度分别为T1、T3、T3(T1<T2<T3)且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到1min时储氢效率(η)是,此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是___________ ,当三个容器反应都达到化学平衡时,H2转化率最大的反应温度是___________ 。
(3)利用有机物相互转化也可实现储氢和脱氢。乙苯与苯乙烯之间的可逆反应实现脱氢和储氢过程如图所示。
(g) (g)+H2(g)
①在密闭容器中,维持体系总压恒定,在温度T℃时,物质的量为nmol、体积为VL的乙苯蒸气发生催化脱氢。已知乙苯的平衡转化率为a,则在该温度下反应的平衡常数___________ (为浓度平衡常数,计算结果用字母符号表示)。
②以上制氢过程也可以通过电解实现。电极使用多孔惰性电极,电解槽使用高分子电解质膜(只允许通过)分开,则阳极发生的电极反应式为___________ 。
(1)氢能发展和推广目前还面临的困难有
(2)储氢合金促进了氢能的推广和使用。储氢合金(M)的储氢和脱氢机理模型如图所示:
①已知:常温下α phase能自发地与H2反应生成β phase(),反应自发进行的原因是
②根据平衡移动原理判断,有利于储氢合金储氢后释放出氢气的条件是
③文献指出,储氢合金表面氢化物的形成会阻碍储氢合金吸附新的氢气分子,若把储氢合金制成纳米颗粒,单位时间内储氢效率会大幅度提高,可能的原因是
④在容积恒定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中,分别放入ag的储氢合金(M)和bmol氢气发生反应,三个容器的反应温度分别为T1、T3、T3(T1<T2<T3)且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到1min时储氢效率(η)是,此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是
(3)利用有机物相互转化也可实现储氢和脱氢。乙苯与苯乙烯之间的可逆反应实现脱氢和储氢过程如图所示。
(g) (g)+H2(g)
①在密闭容器中,维持体系总压恒定,在温度T℃时,物质的量为nmol、体积为VL的乙苯蒸气发生催化脱氢。已知乙苯的平衡转化率为a,则在该温度下反应的平衡常数
②以上制氢过程也可以通过电解实现。电极使用多孔惰性电极,电解槽使用高分子电解质膜(只允许通过)分开,则阳极发生的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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【推荐2】氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运;氨气及铵盐同时也是空气和水体污染物,需用化学方法除去。
Ⅰ.氨热分解法制氢气:
(1)已知反应 kJ/mol,在___________ (较高/较低)温度下反应能自发进行。
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将0.1mol 通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用H2的浓度变化表示0~时间内的反应速率v(H2)______ (用含的代数式表示)
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是______ (用图中a、b、c、d表示)。
③下列措施一定可以提高平衡体系中的体积分数,又能加快反应速率的是___________ 。
a.适当升高温度 b.适当降低温度 c.加入催化剂 d.降低压强 e.将生成物中的氮气液化分离出体系
(3)Ⅱ:某研究小组用NaClO氧化法处理氨氮废水,使氨氮(包含、等微粒)完全氧化成氮气而减少水污染。氧化过程中进水pH对氨氮去除率的影响如图所示:
(已知:HClO的氧化性比NaClO强;NH3比更易被氧化)
①氨氮去除率随进水pH的增大先降低后升高的原因为___________ 。
②电化学除氨原理为:氨氮被电极表面产生的强氧化性物质氧化而去除,实际过程中在氨氮废水中投加氯离子,能显著提高去除效率,其原因是___________ 。(排除导电性变化原因)
Ⅰ.氨热分解法制氢气:
(1)已知反应 kJ/mol,在
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将0.1mol 通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用H2的浓度变化表示0~时间内的反应速率v(H2)
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是
③下列措施一定可以提高平衡体系中的体积分数,又能加快反应速率的是
a.适当升高温度 b.适当降低温度 c.加入催化剂 d.降低压强 e.将生成物中的氮气液化分离出体系
(3)Ⅱ:某研究小组用NaClO氧化法处理氨氮废水,使氨氮(包含、等微粒)完全氧化成氮气而减少水污染。氧化过程中进水pH对氨氮去除率的影响如图所示:
(已知:HClO的氧化性比NaClO强;NH3比更易被氧化)
①氨氮去除率随进水pH的增大先降低后升高的原因为
②电化学除氨原理为:氨氮被电极表面产生的强氧化性物质氧化而去除,实际过程中在氨氮废水中投加氯离子,能显著提高去除效率,其原因是
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【推荐3】煤的气化是对煤进行深加工的重要方法,其主要反应是碳和水蒸气反应生成水煤气。
(1)已知在101KPa、150℃时,各1mol的碳、一氧化碳和氢气在足量的氧气充分燃烧并恢复至原温度,所放出的热量分别为393.7kJ/mol、283.0kJ/mol、242.0 kJ/mol,请写出煤的气化反应的热化学方程式__________________ ;请从热力学角度简述该反应在某条件下能够正向进行的原因是_______________ 。
(2)在恒容密闭容器里,按物质的量比1:1加入一定量的碳和水蒸气反应生成水煤气。一定条件下达到平衡,当改变反应的某一条件时,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_________ 。(填序号)
A.正反应速率先增大后减少 B.化学平衡常数K减少
C.混合气体的平均相对分子质量减少 D.反应物气体体积分数增大
(3)一定条件下煤的气化产物还可以发生反应,700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+ H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表:
请根据表格回答下列问题:
①计算反应在5min内由氢气表示的平均速率为:_____________ 。
②列式并计算该反应在700℃时的化学平衡常数K=__________ ,如果温度升至800℃,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为___________ (填“吸热”或“放热”)反应。
③将上表中达平衡后的混合气体恢复至室温,用200mL2mol/LNaOH溶液进行吸收,充分反应后假设溶液体积不变,下列说法不正确的是:(已知HCO3-电离常数约为410-11,CaCO3的溶度积常数约为310-9)___________
A.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
B.c(H2CO3)<c(CO32-)
C.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
D.向该溶液中加入等体积等浓度的CaCl2溶液产生白色沉淀
(1)已知在101KPa、150℃时,各1mol的碳、一氧化碳和氢气在足量的氧气充分燃烧并恢复至原温度,所放出的热量分别为393.7kJ/mol、283.0kJ/mol、242.0 kJ/mol,请写出煤的气化反应的热化学方程式
(2)在恒容密闭容器里,按物质的量比1:1加入一定量的碳和水蒸气反应生成水煤气。一定条件下达到平衡,当改变反应的某一条件时,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是
A.正反应速率先增大后减少 B.化学平衡常数K减少
C.混合气体的平均相对分子质量减少 D.反应物气体体积分数增大
(3)一定条件下煤的气化产物还可以发生反应,700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+ H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表:
反应时间/ min | n(CO)/ mol | n(H2O)/ mol |
0 | 1.20 | 0.60 |
5 | 0.80 | |
10 | 0.20 |
请根据表格回答下列问题:
①计算反应在5min内由氢气表示的平均速率为:
②列式并计算该反应在700℃时的化学平衡常数K=
③将上表中达平衡后的混合气体恢复至室温,用200mL2mol/LNaOH溶液进行吸收,充分反应后假设溶液体积不变,下列说法不正确的是:(已知HCO3-电离常数约为410-11,CaCO3的溶度积常数约为310-9)___________
A.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
B.c(H2CO3)<c(CO32-)
C.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
D.向该溶液中加入等体积等浓度的CaCl2溶液产生白色沉淀
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】十九大报告提出“要像对待生命一样对待生态环境”,对氮元素形成的有毒有害气体进行处理成为科学研究的热点。
Ⅰ.我国学者研究了均相 NO-CO 的反应历程:2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH<0,模拟结果如图。反应路径中每一阶段内各驻点的能量均为相对于此阶段内反应物能量的能量之差, TS(Transition State)代表过渡态,反应过程中的复杂中间产物直接用 IM(Intermediate Material)表示。回答下列问题:
(1)该反应的ΔH=_______ 。
(2)关于该反应,下列说法正确的是_______ 。
a.均相 NO-CO 反应经历了三个过渡态和五个中间产物
b.整个反应分为三个基元反应阶段,总反应速率由第三阶段反应决定
c.NO 二聚体)比 N2O 分子更容易与 CO 发生反应
(3)在恒容密闭容器中通入等物质的量的 CO 和 NO,在一定条件下发生上述反应,为探究速率与浓度的关系,根据相关实验数据,绘制了 2 条速率—浓度关系曲线:v 正~c(NO)和 v 逆~c(CO2),则:与曲线 v 正~c(NO)相对应的是图中曲线_______ (填“甲”或“乙”)。当降低反应体系的温度,反应一段时间后,重新达到平衡,v 正和 v 逆相应的平衡点分别为_______ (填字母)。
(4)在一定温度下向容积为 2L 的密闭容器中加入 0.5 mol NO、0.5 mol CO,此时容器总压为 1×105 Pa, 发生上述反应,4 min 时达平衡,此时测得氮气的物质的量为 0.2 mol,则 0~4min 内用 CO2表示的的平均速率为_______ mol·L-1·min-1,该反应的 Kθ为_______ ,标准平衡常数Kθ=,其中 pθ为标准压强(1×105Pa),p(N2)、p(CO2)、p(CO)和 p(NO)为各组分的平衡分压[已知 p(NO)=x(NO)·p,其中 p 为平衡总压,x(NO)为平衡系统中 NO 的物质的量分数]。
II.有学者探究以氨气为原料、用电解法制备联氨(N2H4)的效率,装置如图。
(5)写出其阳极电极反应式_______ 。
Ⅰ.我国学者研究了均相 NO-CO 的反应历程:2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH<0,模拟结果如图。反应路径中每一阶段内各驻点的能量均为相对于此阶段内反应物能量的能量之差, TS(Transition State)代表过渡态,反应过程中的复杂中间产物直接用 IM(Intermediate Material)表示。回答下列问题:
(1)该反应的ΔH=
(2)关于该反应,下列说法正确的是
a.均相 NO-CO 反应经历了三个过渡态和五个中间产物
b.整个反应分为三个基元反应阶段,总反应速率由第三阶段反应决定
c.NO 二聚体)比 N2O 分子更容易与 CO 发生反应
(3)在恒容密闭容器中通入等物质的量的 CO 和 NO,在一定条件下发生上述反应,为探究速率与浓度的关系,根据相关实验数据,绘制了 2 条速率—浓度关系曲线:v 正~c(NO)和 v 逆~c(CO2),则:与曲线 v 正~c(NO)相对应的是图中曲线
(4)在一定温度下向容积为 2L 的密闭容器中加入 0.5 mol NO、0.5 mol CO,此时容器总压为 1×105 Pa, 发生上述反应,4 min 时达平衡,此时测得氮气的物质的量为 0.2 mol,则 0~4min 内用 CO2表示的的平均速率为
II.有学者探究以氨气为原料、用电解法制备联氨(N2H4)的效率,装置如图。
(5)写出其阳极电极反应式
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐2】金属镓被称为“电子工业脊梁”,性质与铝相似,金属活动性介于锌和铁之间。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料,利用粉煤灰(主要成分为、、,还有少量等杂质)制备氮化镓流程如下:
已知:常温下,相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度时,可认为已除尽。
回答下列问题:
(1)“焙烧”的目的是将转化为,该反应的化学方程式为_______ 。
(2)“滤渣1”主要成分为_______ 。
(3)“二次酸化”的pH≈_______ ,其中发生反应的离子方程式为_______ 。
(4)“电解”可得金属Ga,写出阴极电极反应式_______ 。
(5)“合成”得到的三甲基镓与NH3反应时,两者物质的量之比为_______ 。
(6)常温下,反应的平衡常数K=_______ 。
已知:常温下,相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度时,可认为已除尽。
回答下列问题:
(1)“焙烧”的目的是将转化为,该反应的化学方程式为
(2)“滤渣1”主要成分为
(3)“二次酸化”的pH≈
(4)“电解”可得金属Ga,写出阴极电极反应式
(5)“合成”得到的三甲基镓与NH3反应时,两者物质的量之比为
(6)常温下,反应的平衡常数K=
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【推荐3】Cr2O3(铬绿)是一种高级绿色颜料,工业上以铬铁矿(主要成分为Cr2O3、SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制备Cr2O3的工艺流程如图所示:
已知:焙烧可将Al、Si的氧化物转化为可溶性钠盐。
回答下列问题:
(1)为加快焙烧速率和提高原料的利用率,可采取的措施为_______ (写出一种即可)。
(2)“滤渣1”的主要成分是_______ 实验室中进行“操作3”时,下列仪器不需要用到的是_______ (填仪器名称)。
(3)已知“滤液1”中铬元素的存在形式为Na2CrO4,则Cr2O3 “焙烧”时反应的化学方程式为_______ 。
(4)常温下,溶液中部分离子的物质的量浓度的对数lgc与pH的关系如图所示。已知溶液中离子浓度时认为沉淀完全。
“滤液1”需加_______ (填酸试剂或碱试剂)“调pH”到最佳范围_______ 以除去杂质。“调pH”时铝元素转化的离子方程式为_______ 。
(5)如图以Na2CrO4溶液为原料,用电化学法制备重铬酸钠(已知离子交换膜只有Na+可以自由通过)。
除电极反应外,阳极区发生反应的离子方程式为_______ ;电解一段时间后,若测得生成1 mol Na2Cr2O7,则理论上阴极区溶液质量的变化为_______ 。
已知:焙烧可将Al、Si的氧化物转化为可溶性钠盐。
回答下列问题:
(1)为加快焙烧速率和提高原料的利用率,可采取的措施为
(2)“滤渣1”的主要成分是
(3)已知“滤液1”中铬元素的存在形式为Na2CrO4,则Cr2O3 “焙烧”时反应的化学方程式为
(4)常温下,溶液中部分离子的物质的量浓度的对数lgc与pH的关系如图所示。已知溶液中离子浓度时认为沉淀完全。
“滤液1”需加
(5)如图以Na2CrO4溶液为原料,用电化学法制备重铬酸钠(已知离子交换膜只有Na+可以自由通过)。
除电极反应外,阳极区发生反应的离子方程式为
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