甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为、、)在催化剂作用下合成甲醇,主要发生的反应有:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
回答下列问题:
(1)_______ (填“低温”“高温”或“任意温度”)有利于反应Ⅰ自发进行,反应Ⅰ的_______ (用含和的代数式表示),_______ (用含和的代数式表示)。
(2)在某一密闭容器中充入、和,同时发生上述三个反应,且平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。①反应速率:_______ (填“”“”或“”)。
②氧元素的物质的量分数:点_______ (填“”“”或“”)点。
③平衡转化率随温度升高而降低,其原因_______ 。
④,点时,测得体系中,则此时的物质的量为_____ ,该温度下点反应Ⅲ的平衡常数____ (分压物质的量分数总压)。
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)在某一密闭容器中充入、和,同时发生上述三个反应,且平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。①反应速率:
②氧元素的物质的量分数:点
③平衡转化率随温度升高而降低,其原因
④,点时,测得体系中,则此时的物质的量为
更新时间:2024-05-11 13:08:06
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【推荐1】二氧化碳的有效回收利用,既能缓解能源危机,又可减少温室效应的影响,具有解决能源问题及环保问题的双重意义。Zn/ZnO热化学循环还原CO2制CO的原理如下图所示,回答下列问题:
(1)①从循环结果看,能量转化的主要方式是______________ ;
②反应2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) △H=_________ kJ/mol。
③Zn/ZnO在反应中循环使用,其作用是__________________
(2)二甲醚是主要的有机物中间体,在一定条件下利用CO2与H2可直接合成二甲醚:2CO2(g) +6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) , =3时,实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如下图所示。
①该反应的△H =______ 0(填“>”或“<”)。
②图中压强(P)由大到小的顺序是__________________ 。
③若在1L密闭容器中充入0.2molCO2和0.6molH2,CO2的平衡转化率对应下图中A点,则在此温度,该反应的化学平衡常数是___________ (保留整数)。
④合成二甲醚过程中往往会生成一氧化碳,合成时选用硅铝化合物做催化剂,硅铝比不同时,生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。硅铝比与产物选择性如下图所示。图中A点和B点的化学平衡常数比较:KA____ KB(填“>、<、=”)。根据以上两条曲线,写出其中一条变化规律:_______________________ 。
⑤上图是使用不同硅铝比化合物做催化剂制备二甲醚的能量变化示意图,其中正确且最佳的是__________ 。
(1)①从循环结果看,能量转化的主要方式是
②反应2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) △H=
③Zn/ZnO在反应中循环使用,其作用是
(2)二甲醚是主要的有机物中间体,在一定条件下利用CO2与H2可直接合成二甲醚:2CO2(g) +6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) , =3时,实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如下图所示。
①该反应的△H =
②图中压强(P)由大到小的顺序是
③若在1L密闭容器中充入0.2molCO2和0.6molH2,CO2的平衡转化率对应下图中A点,则在此温度,该反应的化学平衡常数是
④合成二甲醚过程中往往会生成一氧化碳,合成时选用硅铝化合物做催化剂,硅铝比不同时,生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。硅铝比与产物选择性如下图所示。图中A点和B点的化学平衡常数比较:KA
⑤上图是使用不同硅铝比化合物做催化剂制备二甲醚的能量变化示意图,其中正确且最佳的是
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【推荐2】氨是重要的化工原料,我国目前氨的生产能力居世界首位。回答下列问题:
(1)下图为在某催化剂表面合成氨反应机理。
图中决速步骤(即速率最慢步骤)的化学方程式为___________ ,反应的ΔH=___________ kJ·mol-1。
(2)近年来,电化学催化氮气还原合成氨的催化剂研究取得了较大发展。
①图1所示过程中,总反应方程式为___________ 。
②氮掺杂金红石晶胞结构如图2所示,a:b=___________ 。
(3)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的物质的量分数与温度的计算结果如下图所示。进料组成I:xH2=0.75、xN2=0.25;进料组成Ⅱ:xH2=0.60、xN2=0.20、xAr=0.20.(物质i的物质的量分数:)
①P1___________ 16MPa(填“>”、“=”或“<”)。
②进料组成中不含惰性气体Ar的图是___________ 。
③图3中,当P2=16MPa、xNH3=0.25时,氮气的转化率a=___________ 。该温度时,反应2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)的平衡常数Kp=___________ (MPa)2。
(1)下图为在某催化剂表面合成氨反应机理。
图中决速步骤(即速率最慢步骤)的化学方程式为
(2)近年来,电化学催化氮气还原合成氨的催化剂研究取得了较大发展。
①图1所示过程中,总反应方程式为
②氮掺杂金红石晶胞结构如图2所示,a:b=
(3)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的物质的量分数与温度的计算结果如下图所示。进料组成I:xH2=0.75、xN2=0.25;进料组成Ⅱ:xH2=0.60、xN2=0.20、xAr=0.20.(物质i的物质的量分数:)
①P1
②进料组成中不含惰性气体Ar的图是
③图3中,当P2=16MPa、xNH3=0.25时,氮气的转化率a=
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【推荐3】含氮物质的研究具有深远意义。回答下列问题:
(1)已知:
i.
ii.
iii.
则反应iv:的___________ ,该反应分两步进行:
第一步: 快反应,,平衡常数为
第二步: 慢反应
反应iv的总反应速率可表示为[其中、分别为、的分压,为速率常数,随着温度升高而升高]。试分析随着温度升高而减小的原因___________ 。
(2)在混有和的密闭容器中发生反应,随着温度升高,体系中各物质平衡时的物质的量分数的变化关系如下图所示。曲线表示___________ 的物质的量分数与温度的变化关系。若时,混合气体的物质的量为,温度升高至,反应进行至时,恰好达到平衡,该过程以表示的平均化学反应速率为,则条件下,平衡时的的物质的量___________ (用含、、的式子表示),此时摩尔分数平衡常数___________ (摩尔分数即物质的量分数,用物质的量分数代替平衡浓度)。
(3)研究表明,以碱性溶液为电解质溶液,无膜电解法去除效果好。其工作原理如下图所示。
①Y为___________ (填“阳”或“阴”)极。
②若加入少量可进一步提高脱氮率,写出产生自由基的电极反应式___________ 。
(1)已知:
i.
ii.
iii.
则反应iv:的
第一步: 快反应,,平衡常数为
第二步: 慢反应
反应iv的总反应速率可表示为[其中、分别为、的分压,为速率常数,随着温度升高而升高]。试分析随着温度升高而减小的原因
(2)在混有和的密闭容器中发生反应,随着温度升高,体系中各物质平衡时的物质的量分数的变化关系如下图所示。曲线表示
(3)研究表明,以碱性溶液为电解质溶液,无膜电解法去除效果好。其工作原理如下图所示。
①Y为
②若加入少量可进一步提高脱氮率,写出产生自由基的电极反应式
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【推荐1】有机反应往往具有可逆性,同时还伴随副反应发生。请回答下列问题:
Ⅰ.利用甲醇(CH3OH)在一定条件下直接脱氢可制甲醛(HCHO),反应方程式为:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) △H>0。
(1)已知CH3OH可以由CO和H2反应制备,制备过程中发生的反应有:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.7kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ/mol
则反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=____ 。
(2)若在恒温恒容容器中进行上述制甲醛的反应,可判断反应达到平衡状态的是____ (填序号)。
Ⅱ.2—甲氧基—2—甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如图反应:
反应Ⅰ:+CH3OH△H1
反应Ⅱ:+CH3OH△H2
反应Ⅲ: △H3
(3)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断,A和B中相对稳定的是____ 。
(4)为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入1.0molTAME,控制温度为353K,测得TAME的平衡转化率为a。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=8,则平衡体系中B的物质的量为____ mol,反应I的平衡常数Kx1=____ 。
(5)为研究反应体系的动力学行为,向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K,A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为____ (填“X”或“Y”);t=100s时,反应Ⅲ的V正____ V逆(填“>”“<”或“=”)。
Ⅰ.利用甲醇(CH3OH)在一定条件下直接脱氢可制甲醛(HCHO),反应方程式为:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) △H>0。
(1)已知CH3OH可以由CO和H2反应制备,制备过程中发生的反应有:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.7kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ/mol
则反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
(2)若在恒温恒容容器中进行上述制甲醛的反应,可判断反应达到平衡状态的是
A.混合气体的密度不变 |
B.CH3OH、HCHO的物质的量浓度之比为1:1 |
C.H2的体积分数不再改变 |
D.混合气体的平均相对分子质量不变 |
Ⅱ.2—甲氧基—2—甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如图反应:
反应Ⅰ:+CH3OH△H1
反应Ⅱ:+CH3OH△H2
反应Ⅲ: △H3
(3)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断,A和B中相对稳定的是
(4)为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入1.0molTAME,控制温度为353K,测得TAME的平衡转化率为a。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=8,则平衡体系中B的物质的量为
(5)为研究反应体系的动力学行为,向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K,A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为
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【推荐2】硫及其化合物在工业生产和生活中有重要的应用,运用化学原理研究硫及其化合物有重要意义。回答下列问题:
(1)已知:2O3(g)⇌3O2(g)△H1=-285kJ•mol-1
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H2=-196.6kJ•mol-1
则反应SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)的△H=_____ kJ•mol-1
(2)对于反应SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g),在催化剂作用下、523K和543K时SO2的转化率随时间变化的结果如图1所示。
①543K时SO2的平衡转化率a=_____ 。
②下列措施在其他条件不变时能提高SO2平衡转化率的是_____ 。
A.增大压强 B.降温温度 C.增大O3的浓度 D.升高温度
(3)在容积为1L的多个反应装置中,分别充入2molSO2和2molO3控制在不同温度下发生反应,经过相同反应时间t后剩余SO2的物质的量与温度的关系如图2所示。
已知臭氧会转化成氧气:2O3(g)⇌3O2(g),在上述反应条件下臭氧分解率与温度关系如表:
①结合图表数据,200℃以后随着温度升高,SO2的剩余量增大的原因_____ 。
②已知250℃时SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)的平衡常数K=1,求该条件下2O3(g)⇌3O2(g)的平衡常数K=_____ (不要求得出计算结果,列出数字计算式即可)。
(1)已知:2O3(g)⇌3O2(g)△H1=-285kJ•mol-1
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H2=-196.6kJ•mol-1
则反应SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)的△H=
(2)对于反应SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g),在催化剂作用下、523K和543K时SO2的转化率随时间变化的结果如图1所示。
①543K时SO2的平衡转化率a=
②下列措施在其他条件不变时能提高SO2平衡转化率的是
A.增大压强 B.降温温度 C.增大O3的浓度 D.升高温度
(3)在容积为1L的多个反应装置中,分别充入2molSO2和2molO3控制在不同温度下发生反应,经过相同反应时间t后剩余SO2的物质的量与温度的关系如图2所示。
已知臭氧会转化成氧气:2O3(g)⇌3O2(g),在上述反应条件下臭氧分解率与温度关系如表:
温度/℃ | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 |
分解率/% | 0 | 0 | 0 | 6 | 30 | 81 |
①结合图表数据,200℃以后随着温度升高,SO2的剩余量增大的原因
②已知250℃时SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)的平衡常数K=1,求该条件下2O3(g)⇌3O2(g)的平衡常数K=
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【推荐3】对和的高效利用不仅能缓解大气变暖,对日益枯竭的石油资源也有一定的补充作用。临氧耦合重整的反应有:
反应I:
反应II:
(1)写出表示燃烧热的热化学方程式:_______ 。
(2)在两个体积均为的恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质。在相同温度下进行反应II:(不发生其他反应),的平衡转化率如表所示。
①下列条件能说明反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.
B.容器内各物质的浓度满足
C.容器内混合气体的总压强不再变化
D.容器内混合气体的密度保持不变
②达到平衡时,容器X、Y内的物质的量关系满足_______ (填“>”,“<”或“=”)
(3)还可以通过催化加氢合成乙醇:。设m为起始时的投料比,即。通过实验得到下列图像:
①若图1中m相同,则温度从高到低排序为_______ 。
②图2中从大到小排序为_______ 。
③图3表示在总压为的恒压条件下,时,平衡状态各物质的物质的量分数与温度的关系,则d曲线表示的是_______ 的物质的量分数。
④由图3可得,温度下,该反应压强平衡常数的计算式为_______ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,带入数据,不用计算)
反应I:
反应II:
(1)写出表示燃烧热的热化学方程式:
(2)在两个体积均为的恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质。在相同温度下进行反应II:(不发生其他反应),的平衡转化率如表所示。
容器 | 起始物质的量/ | 的平衡转化率 | |||
X | 0.1 | 0.1 | 0 | 0 | 50% |
Y | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | — |
A.
B.容器内各物质的浓度满足
C.容器内混合气体的总压强不再变化
D.容器内混合气体的密度保持不变
②达到平衡时,容器X、Y内的物质的量关系满足
(3)还可以通过催化加氢合成乙醇:。设m为起始时的投料比,即。通过实验得到下列图像:
①若图1中m相同,则温度从高到低排序为
②图2中从大到小排序为
③图3表示在总压为的恒压条件下,时,平衡状态各物质的物质的量分数与温度的关系,则d曲线表示的是
④由图3可得,温度下,该反应压强平衡常数的计算式为
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【推荐1】CO2的综合利用是当前研究的热点问题。2020年12月24日,中国科学院大气物理研究所碳中和研究中心(筹)在北京挂牌成立。回答下列问题:
(1)已知:I.C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-l;
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mol-l;
Ⅲ.C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH3=-74.8kJ·mol-1。
利用光能和光催化剂,将CO2(g)和H2O(g)转化为CH4(g)和O2(g)的热化学方程式为_______ 。
(2)一定温度下,将1molCH4(g)和3molCO2(g)充入起始压强为4MPa、体积为10L的恒容密闭容器中,一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ·mol-1。
①下列事实可以判定反应达到平衡状态的是_______ (填选项字母)。
A.为定值
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
②若上述反应10min末达到平衡,容器内的压强变为起始压强的1.25倍,则0~10min内,用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=_______ ;CH4的平衡转化率为_______ ;该反应的平衡常数Kp=_______ MPa2(用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×该物质的物质的量分数)。
(3)一定条件下,CO2催化加氢可以合成乙醇:2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)。向I、Ⅱ、Ⅲ三个容积均为1L的恒容密闭容器中均充入1molCO2(g)和3molH2(g),在不同温度下发生上述反应。反应5min,测得各容器内CO2的物质的量如图所示:
①该反应的ΔH_______ 0(填“>”或“<”)。
②5min后,向容器Ⅲ中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),此时v逆_______ v正(填“>”“<”或“=”)。
(4)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图如图所示:
催化剂a表面发生____ (填“氧化”或“还原”)反应;催化剂b表面的电极反应式为___ 。
(1)已知:I.C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-l;
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mol-l;
Ⅲ.C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH3=-74.8kJ·mol-1。
利用光能和光催化剂,将CO2(g)和H2O(g)转化为CH4(g)和O2(g)的热化学方程式为
(2)一定温度下,将1molCH4(g)和3molCO2(g)充入起始压强为4MPa、体积为10L的恒容密闭容器中,一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ·mol-1。
①下列事实可以判定反应达到平衡状态的是
A.为定值
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
②若上述反应10min末达到平衡,容器内的压强变为起始压强的1.25倍,则0~10min内,用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=
(3)一定条件下,CO2催化加氢可以合成乙醇:2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)。向I、Ⅱ、Ⅲ三个容积均为1L的恒容密闭容器中均充入1molCO2(g)和3molH2(g),在不同温度下发生上述反应。反应5min,测得各容器内CO2的物质的量如图所示:
①该反应的ΔH
②5min后,向容器Ⅲ中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),此时v逆
(4)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图如图所示:
催化剂a表面发生
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【推荐2】冬季是雾霾天气高发的季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一。
(1)使用甲醇汽油可以减少汽车尾气对环境的污染。工业上在 200℃和 10MPa 的条件下可用甲烷和氧气通过铜制管道反应制得甲醇,已知一定条件下,CH4和 CH3OH 的燃烧热分别 784kJ/mol 和 628kJ/mol 则 2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g) △H=_____ 。
(2)二甲醚也是清洁能源。用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:2CO(g)+4H2(g) ⇌CH3OCH3(g) +H2O(g) △H<0。某温度下,,将 2.0molCO(g)和 6.0molH2(g)充入容积为 2L 的密闭容器中,反应到达平衡时, 改变压强和温度,平衡体系中 CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图所示,关于温度和压强的关系判断正确的是_____ 。
A.p3>p2,T3>T2
B.p1>p3,T1>T3
C.p1>p4,T2>T3
D.p2>p4,T4>T2
(3)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g);
①200K、pPa时,在一个容积为 2L的恒温密闭容器中充入 1.5molNO 和 2.0molCO,开始反应至 2min 时测得 CO 转化率为 30%,则用N2表示的平均反应速率为v(N2)=_________ ;反应达到平衡状态时,测得二氧化碳为 0.8mol,则平衡时的压强为起始压强的_________ 倍(保留两位小数)。
②该反应在低温下能自发进行,该反应的ΔH_____ 0(填“>”、“<”)
(4)一定温度下,将NO2与SO2以体积比 1:2 置于密闭容器中发生反应NO2(g)+SO2(g)⇌ SO3(g)+NO(g),达到平衡时SO3的体积分数为 25%。该反应的平衡常数K=______ 。
(5)利用原电池反应可实现NO2的无害化,总反应为6NO2+ 8NH3=7N2+12H2O,电解质溶液为碱性。工作一段时间后,该电池正极区附近溶液 pH____ (填“变大”、“变小”或“不变”),负极电极反应式为 ____ 。
(1)使用甲醇汽油可以减少汽车尾气对环境的污染。工业上在 200℃和 10MPa 的条件下可用甲烷和氧气通过铜制管道反应制得甲醇,已知一定条件下,CH4和 CH3OH 的燃烧热分别 784kJ/mol 和 628kJ/mol 则 2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g) △H=
(2)二甲醚也是清洁能源。用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:2CO(g)+4H2(g) ⇌CH3OCH3(g) +H2O(g) △H<0。某温度下,,将 2.0molCO(g)和 6.0molH2(g)充入容积为 2L 的密闭容器中,反应到达平衡时, 改变压强和温度,平衡体系中 CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图所示,关于温度和压强的关系判断正确的是
A.p3>p2,T3>T2
B.p1>p3,T1>T3
C.p1>p4,T2>T3
D.p2>p4,T4>T2
(3)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g);
①200K、pPa时,在一个容积为 2L的恒温密闭容器中充入 1.5molNO 和 2.0molCO,开始反应至 2min 时测得 CO 转化率为 30%,则用N2表示的平均反应速率为v(N2)=
②该反应在低温下能自发进行,该反应的ΔH
(4)一定温度下,将NO2与SO2以体积比 1:2 置于密闭容器中发生反应NO2(g)+SO2(g)⇌ SO3(g)+NO(g),达到平衡时SO3的体积分数为 25%。该反应的平衡常数K=
(5)利用原电池反应可实现NO2的无害化,总反应为6NO2+ 8NH3=7N2+12H2O,电解质溶液为碱性。工作一段时间后,该电池正极区附近溶液 pH
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【推荐3】丙烯腈(C3H3N)是一种重要的化工原料,以丙烯(C3H6)、NH3、O2为原料,选择合适的催化剂合成丙烯腈的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)℃时,向恒压容器中充入0.2mol 、0.6mol 和0.6mol ,发生反应Ⅲ,达到平衡时,放出94.1kJ能量;若向相同容器中充入1.5mol HCN(g)和3mol (g),达平衡时吸收235.25kJ能量,则_______ ;两种情况下反应物的转化率_______ 。
(2)200℃,160Pa时,向恒压容器中充入、和的混和气体制取丙烯腈,发生上述三个反应。平衡后,测得(g)、(g)、HCN(g)的体积分数分别为6%、10%、6%,其中三种反应物的体积分数相等。则(g)的体积分数为_______ ,丙烯腈(g)的产率为_______ (保留3位有效数字),反应Ⅱ的_______ 。(已知:)
(3)反应时间相同、反应物起始投料相同时,丙烯腈产率与反应温度的关系如图所示(图中虚线表示相同条件下丙烯腈平衡产率随温度的变化)。Y点丙烯腈产率比X点高的原因是_______ 。Z点正反应速率_______ X点正反应速率(填“>”、“<”或“无法比较”),理由是_______ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)℃时,向恒压容器中充入0.2mol 、0.6mol 和0.6mol ,发生反应Ⅲ,达到平衡时,放出94.1kJ能量;若向相同容器中充入1.5mol HCN(g)和3mol (g),达平衡时吸收235.25kJ能量,则
(2)200℃,160Pa时,向恒压容器中充入、和的混和气体制取丙烯腈,发生上述三个反应。平衡后,测得(g)、(g)、HCN(g)的体积分数分别为6%、10%、6%,其中三种反应物的体积分数相等。则(g)的体积分数为
(3)反应时间相同、反应物起始投料相同时,丙烯腈产率与反应温度的关系如图所示(图中虚线表示相同条件下丙烯腈平衡产率随温度的变化)。Y点丙烯腈产率比X点高的原因是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐1】近日,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室教授王野、傅钢和中国科学技术大学教授姜政等,创制出超高稳定性In/Rh@S-1催化剂,高选择性催化丙烷等低碳烷烃直接脱氢制取对应烯烃:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H。
回答下列问题:
(1)已知:几种可燃物的燃烧热如表所示。
上述反应中,△H=______ kJ•mol-1。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入1mol丙烷发生上述反应。下列叙述中,正确的是______ (填标号)。
(3)单位时间内,丙烷在不同催化剂Cat1、Cat2作用下的转化率与温度关系如图所示。催化效能较高的是______ (填“Cat1”或“Cat2”);b点______ (填“是”或“不是”)平衡点;b→c变化的原因可能是______ 。
(4)保持总压强恒定为pkPa,向反应器充入丙烷和氩气(Ar)混合气体,仅发生上述反应,丙烷的平衡转化率与温度、起始投料比[η=]关系如图所示。正反应速率:m______ n(填“>”“<”或“=”);T1温度下,压强平衡常数Kp=______ kPa(用含p的代数式表示)。[提示:用分压计算的平衡常数叫做压强平衡常数(Kp),分压=总压×物质的量分数。]
(5)以熔融K2CO3(不含O2-和HCO)为电解质的丙烷-空气燃料电池的放电效率高,该电池放电时,负极反应式为_______ 。为了使电池长时间稳定运行,必须确保电解质组成稳定,即在通入的空气中添加_______ (填化学式)。
回答下列问题:
(1)已知:几种可燃物的燃烧热如表所示。
可燃物 | C3H8(g) | C3H6(g) | H2(g) |
燃烧热△H/(kJ•mol-1) | -2220 | -2051 | -285.8 |
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入1mol丙烷发生上述反应。下列叙述中,正确的是
A.混合气体中H2体积分数最大值为50% |
B.升高温度,丙烷脱氢反应的平衡常数增大 |
C.混合气体密度不变时,反应一定达到平衡状态 |
D.平衡时再充C3H8,丙烷平衡转化率减小 |
(3)单位时间内,丙烷在不同催化剂Cat1、Cat2作用下的转化率与温度关系如图所示。催化效能较高的是
(4)保持总压强恒定为pkPa,向反应器充入丙烷和氩气(Ar)混合气体,仅发生上述反应,丙烷的平衡转化率与温度、起始投料比[η=]关系如图所示。正反应速率:m
(5)以熔融K2CO3(不含O2-和HCO)为电解质的丙烷-空气燃料电池的放电效率高,该电池放电时,负极反应式为
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【推荐2】碳单质及其化合物在生产生活中用途广泛。
I.单质碳经常应用于化学反应中。回答以下问题:
(1)炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*),活化氧可以快速氧化SO2,从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图所示,则生成活化氧的△H=______ 0(填“>”、“<”或“=”),活化过程中有水时的活化能降低了______ eV。
(2)以焦炭为原料,在高温下与水蒸气反应可制得水煤气,涉及反应如下:
a.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH1
b.C(s)+2H20(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2=+90.3kJ·mol-1
c.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.0kJ·mol-1
①ΔH1=______ kJ·mol-1。
②对于反应a,测得在不同温度下H2O(g)的转化率如图所示,图中T1、T2、T3的大小关系为______ 。用物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应的平衡常数(Kp),在T1℃、50 MPa时,反应a的平衡常数Kp=______ MPa(已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数,结果保留两位小数)。
II.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,合成甲醇的主要反应为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。原料气的加工过程中常常混有一定量CO2,为了研究不同温度下CO2对该反应的影响,以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验,结果表明,原料气各组分含量不同时,反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。实验数据见下表:
(3)在一定条件下,反应温度越高,碳转化率______ 。
(4)CO2对甲醇合成的影响是______ 。
Ⅲ.甲醇可以制备二甲醚:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)。经查阅资料:该反应压强平衡常数的计算式为:lnKp=-2.205+(T为热力学温度:热力学温度=摄氏度+273)。
(5)在一定温度范围内,随温度升高,甲醇生成二甲醚的倾向______ 。(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(6)200℃时,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应达到平衡状态时,体系中二甲醚的物质的量分数是______ 。
A.> B. C. ~ D. E.<
I.单质碳经常应用于化学反应中。回答以下问题:
(1)炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*),活化氧可以快速氧化SO2,从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图所示,则生成活化氧的△H=
(2)以焦炭为原料,在高温下与水蒸气反应可制得水煤气,涉及反应如下:
a.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH1
b.C(s)+2H20(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2=+90.3kJ·mol-1
c.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.0kJ·mol-1
①ΔH1=
②对于反应a,测得在不同温度下H2O(g)的转化率如图所示,图中T1、T2、T3的大小关系为
II.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,合成甲醇的主要反应为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。原料气的加工过程中常常混有一定量CO2,为了研究不同温度下CO2对该反应的影响,以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验,结果表明,原料气各组分含量不同时,反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。实验数据见下表:
CO2%-CO%-H2% (体积分数) | 0-30-70 | 4-26-70 | 8-22-70 | 20-10-70 | |||||||||
反应温度/℃ | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | |
碳转化率(%) | CH3OH | 4.9 | 8.8 | 11.0 | 19.0 | 33.1 | 56.5 | 17.7 | 33.4 | 54.4 | 8.0 | 12.0 | 22.6 |
CH4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.8 | 2.8 | 2.8 |
(3)在一定条件下,反应温度越高,碳转化率
(4)CO2对甲醇合成的影响是
Ⅲ.甲醇可以制备二甲醚:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)。经查阅资料:该反应压强平衡常数的计算式为:lnKp=-2.205+(T为热力学温度:热力学温度=摄氏度+273)。
(5)在一定温度范围内,随温度升高,甲醇生成二甲醚的倾向
(6)200℃时,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应达到平衡状态时,体系中二甲醚的物质的量分数是
A.> B. C. ~ D. E.<
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐3】某小组研究发现某条件下可实现乙醛的分解,其热化学方程式为CH3CHO(g)CH4(g)+CO(g) △H。回答下列问题:
(1)已知几种共价键的键能如表:
上述反应的△H=____ kJ•mol-1。
(2)上述正反应速率方程为v=kcn(CH3CHO)(k为速率常数,与温度、催化剂有关)。实验测得CH3CHO的反应速率与浓度关系如表所示:
①上述速率方程中,n=____ (n为整数)。
②c(CH3CHO)=0.15mol•L-1时,正反应速率为____ 。
③下列有关说法正确的是____ (填字母)。
A.升高温度,k增大;加催化剂,k减小 B.升高温度,k减小;加催化剂,k增大
C.降低温度,k减小;加催化剂,k增大 D.降低温度,k增大;加催化剂,k减小
(3)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入1molCH3CHO(g),在一定条件下达到平衡。
①下列情况表明上述反应达到平衡状态的是___ (填字母)。
A.保持不变 B.混合气体密度保持不变
C.气体压强保持不变 D.消耗速率等于CH3CHO生成速率
②平衡后再充入少量乙醛,平衡____ (填“向左”“向右”或“不”)移动,达到新平衡时乙醛的平衡转化率____ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)一定温度下,向某密闭容器中充入适量CH3CHO(g),测得CH3CHO的转化率与压强的关系如图所示。当压强为4MPa时,该反应的平衡常数Kp=____ (结果保留三位有效数字且带单位)。(提示:用各物质分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数)。
(1)已知几种共价键的键能如表:
共价键 | C-H | C-C | C-O | C≡O |
键能/(kJ•mol-1) | 413 | 347 | 745 | 958.5 |
(2)上述正反应速率方程为v=kcn(CH3CHO)(k为速率常数,与温度、催化剂有关)。实验测得CH3CHO的反应速率与浓度关系如表所示:
c(CH3CHO)/(mol•L-1) | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
v/( mol•L-1•s-1) | 0.020 | 0.081 | 0.182 | 0.318 |
②c(CH3CHO)=0.15mol•L-1时,正反应速率为
③下列有关说法正确的是
A.升高温度,k增大;加催化剂,k减小 B.升高温度,k减小;加催化剂,k增大
C.降低温度,k减小;加催化剂,k增大 D.降低温度,k增大;加催化剂,k减小
(3)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入1molCH3CHO(g),在一定条件下达到平衡。
①下列情况表明上述反应达到平衡状态的是
A.保持不变 B.混合气体密度保持不变
C.气体压强保持不变 D.消耗速率等于CH3CHO生成速率
②平衡后再充入少量乙醛,平衡
(4)一定温度下,向某密闭容器中充入适量CH3CHO(g),测得CH3CHO的转化率与压强的关系如图所示。当压强为4MPa时,该反应的平衡常数Kp=
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