丙烯是一种重要的化工原料。利用丙烷脱氢制备丙烯的原理为:
直接脱氢:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1d07ffde1cbfb21e4cca392847df2841.png)
回答下列问题:
(1)各化学键的键能如表所示,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/14d7083610c69e55d959b9b8678e8543.png)
__________
。
(2)计算机模拟直接脱氢的反应历程如图所示:__________ (填“>”“<”或“=”)第二步。
②依据该历程图推测丙烷脱氢可能会产生的副产物为__________ (填分子式)。
(3)一种提高丙烷转化率的催化剂—膜系统,能让部分氢气透过膜后与反应体系分离,其工作原理如图所示:__________ 。
②在T、p0条件下,
丙烷通入无膜反应器,丙烷的平衡转化率为
,该反应的压强平衡常数Kp=__________ ;在相同条件下,若换成如图所示有膜反应器,丙烷的平衡转化率为
,则相同时间内出口
和出口
的氢气质量之比为__________ 。
(4)丙烯还可通过丙烷氧化脱氢的方法制备,其原理为:
氧化脱氢:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/35618ade3bd6c64d517c9c639a09c0b7.png)
相比直接脱氢,氧化脱氢制备丙烯的优点为__________ ,缺点为__________ (各写1点即可)。
直接脱氢:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1d07ffde1cbfb21e4cca392847df2841.png)
回答下列问题:
(1)各化学键的键能如表所示,则
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/14d7083610c69e55d959b9b8678e8543.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
化学键 | C-H | C-C(π键) | H-H |
键能![]() | 413 | 271 | 436 |
(2)计算机模拟直接脱氢的反应历程如图所示:
②依据该历程图推测丙烷脱氢可能会产生的副产物为
(3)一种提高丙烷转化率的催化剂—膜系统,能让部分氢气透过膜后与反应体系分离,其工作原理如图所示:
②在T、p0条件下,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/26edabbe2c43af4e74203ad34c4eff2d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3b1065ae0947705c7d16a5a86c78f07e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2e76496989a451b5e945e3043f4af5ad.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fc2a39beea5adf5d07aea0424ca7a64f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/581c04af30b490da1a50555f9c89125c.png)
(4)丙烯还可通过丙烷氧化脱氢的方法制备,其原理为:
氧化脱氢:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/35618ade3bd6c64d517c9c639a09c0b7.png)
相比直接脱氢,氧化脱氢制备丙烯的优点为
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更新时间:2024-05-20 11:09:16
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解题方法
【推荐1】氟化学在现代无机化学中占有相当重要的地位。请回答下列问题:
(1)1886年法国化学家莫瓦桑首次通过电解熔融的氟氢化钾(
)制备
,两极均有气体产生。装置如图所示,钢电极与电源的_____ (填“正极”或“负极”)相连,阳极反应式为______ ,两极产生的气体产物必须隔开的原因是________ 。
;F-Cl(ClF中)的键能为248kJ/mol,F-Cl(
中)的键能为172kJ/mol,F-F的键能为157kJ/mol。计算:Cl-Cl的键能为_______ kJ/mol。
(3)氟单质的氧化性很强,可与稀有气体氙(Xe)同时发生如下三个反应。
已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应
,
,其中
kPa,
、
、
、
为各组分的平衡分压。
①在恒温、恒容条件下,向密闭容器中通入一定量的Xe和
,下列有关说法不正确的是_______ (填序号)。
A.当混合气体的密度不变时,体系达到平衡
B.当Xe与
的投料比为1∶1时,
的平衡转化率大于Xe
C.达到平衡后将
从体系中移除,反应ⅰ、ⅱ、ⅲ均正向移动
D.反应ⅰ、ⅱ、ⅲ均为放热反应
②在600K条件下,向体积为2L的密闭容器中通入30.0mol Xe和60.0mol
,10min时,产物的物质的量(n)如表所示。10min内,Xe的平均反应速率为_____
,
的转化率为______ 。
③523K时,以Xe和
制取
。反应达到平衡时,欲使产物
,
的分压为______ kPa。
(1)1886年法国化学家莫瓦桑首次通过电解熔融的氟氢化钾(
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1d2052fcda8042ac5f3805245b2bab45.png)
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(3)氟单质的氧化性很强,可与稀有气体氙(Xe)同时发生如下三个反应。
标准平衡常数 | ![]() | ![]() |
ⅰ.![]() | ![]() | ![]() |
ⅱ.![]() | ![]() | ![]() |
ⅲ.![]() | ![]() | 36 |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/687a828cc052fd81c000769f9a310183.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd144df86a796fe9b627b0b777d5fbce.png)
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①在恒温、恒容条件下,向密闭容器中通入一定量的Xe和
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/195a7dca9e2f7e7f29b46b22b17d7772.png)
A.当混合气体的密度不变时,体系达到平衡
B.当Xe与
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/195a7dca9e2f7e7f29b46b22b17d7772.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/195a7dca9e2f7e7f29b46b22b17d7772.png)
C.达到平衡后将
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4143ee865b891efcaf94aa62a18ddcdb.png)
D.反应ⅰ、ⅱ、ⅲ均为放热反应
②在600K条件下,向体积为2L的密闭容器中通入30.0mol Xe和60.0mol
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/195a7dca9e2f7e7f29b46b22b17d7772.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d3f02c8ff62fd18b2c36b2ab362c10b6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/195a7dca9e2f7e7f29b46b22b17d7772.png)
物质 | ![]() | ![]() | ![]() |
n/mol | 3.6 | 17.4 | 0.4 |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/195a7dca9e2f7e7f29b46b22b17d7772.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ed118aaa6baeebad4db251fb96d23847.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ec557a405ad08a62d0ffce6a5569b3f0.png)
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【推荐2】“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一,
的综合利用是实现“碳达峰、碳中和”的有效途径,以下为常见的两种利用
的方法。
方法I:
加氢制备合成气
在一定温度、压强为
条件下,
和
按照1:1投料,反应经图所示过程,可实现二氧化碳的高效转化。
相关化学键的键能数据如下表:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/11/402ff8c2-82ed-4495-9d2d-e5419566916f.png?resizew=376)
(1)该反应的热化学方程式为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ebddcb209d97228067b907027d2d653a.png)
,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/970ede1b912fa8414094f27120a17e4d.png)
______ 。
(2)有关该反应的说法错误的是_______(填标号)。
(3)反应i达到平衡后通入
,有利于反应ii的进行,结合平衡移动原理,解释原因_____________________________________________ 。
方法II:
重整制备合成气
重整制备合成气时发生的反应主要有:
主反应:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/83182738f18ceb821b1af77ca3743009.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/29a8042cb71b8918dc562ac4c56511c9.png)
副反应:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/83641c8f9ff9281c9dde086c024802c7.png)
(4)在一定条件下,向
的恒容密闭容器中通入
和
,只发生主反应,测得平衡时压强变为原来的1.5倍,则该反应的平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/940db2e9b806d2c9dbedcf14f05b9480.png)
__________
。
(5)主反应的反应速率
,
,
符合阿伦尼乌斯公式
(Ea为活化能、T为温度,R、C为常数),实验测得
的实验数据如图所示,则该反应正反应的活化能为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7eb2387dee94cd2de00886602f31cd0e.png)
________
,升高温度时,![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5fdf4039dbfbf3fa42a590c2f190735e.png)
_____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/11/62a9f1c0-a529-457a-9fe7-a241ab89ab03.png?resizew=231)
(6)一定条件下重整反应中会因发生副反应产生积碳而导致催化剂活性降低,若向容器中通入过量水蒸气可以清除积碳,反应的化学方程式为__________ ,
的值__________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
方法I:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
在一定温度、压强为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ce4eb1eb3bfbb5bd39433a44232816e1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
相关化学键的键能数据如下表:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/11/402ff8c2-82ed-4495-9d2d-e5419566916f.png?resizew=376)
化学键 | ||||
键能E/( | 745 | a | 1046 | 436 |
(1)该反应的热化学方程式为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ebddcb209d97228067b907027d2d653a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2878bfe945854c1571420911568205dc.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/970ede1b912fa8414094f27120a17e4d.png)
(2)有关该反应的说法错误的是_______(填标号)。
A.当装置内的气体压强不变时,反应达到平衡状态 |
B.若在反应中能及时分离出![]() ![]() |
C.反应ii的总反应为![]() |
D.选择合适的催化剂会提高平衡时![]() |
(3)反应i达到平衡后通入
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a58453e277815a9e6bb2682460ce85f0.png)
方法II:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b6e761b24d30d8882e65244c02dff4af.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b6e761b24d30d8882e65244c02dff4af.png)
主反应:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/83182738f18ceb821b1af77ca3743009.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/29a8042cb71b8918dc562ac4c56511c9.png)
副反应:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/83641c8f9ff9281c9dde086c024802c7.png)
(4)在一定条件下,向
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b54fef3fe3968e7c106ee83221f17fe4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/331b62afabebfb7ff2c89c27d09905a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/979ffcaa8b1bff91952fd9aaefc72e42.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/940db2e9b806d2c9dbedcf14f05b9480.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ad9fa1e79ee0063135e93006279b33be.png)
(5)主反应的反应速率
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/be6816192a01dc0c04744b6b6ab18742.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4196433b90f162465b7d5258b168dec7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/731c7dc8fd8225cc5dc76c4d666546ff.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c97d9d470b85808f33f1bc9390d367d0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5eb0a11e0a9472eb84ccc3093815ebd1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7eb2387dee94cd2de00886602f31cd0e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/17ac68c255ad454565a22fca2d29ac35.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5fdf4039dbfbf3fa42a590c2f190735e.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/11/62a9f1c0-a529-457a-9fe7-a241ab89ab03.png?resizew=231)
(6)一定条件下重整反应中会因发生副反应产生积碳而导致催化剂活性降低,若向容器中通入过量水蒸气可以清除积碳,反应的化学方程式为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d895b0175488e8e3bc59467c796f969a.png)
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐3】
催化加氢有利于实现碳的循环利用,在催化剂的作用下可发生如下反应:
①
;
②
;
③
。
回答下列问题:
(1)已知相关化学键键能如表所示:
根据表中键能数据计算出![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/14d7083610c69e55d959b9b8678e8543.png)
_______
(用字母表示)。
(2)已知反应③的速率方程为
、
,其中
、
分别为正、逆反应的速率常数。
①如图所示(
表示速率常数的对数,
表示温度的倒数)
、
、
、
四条斜线中有两条分别表示
、
随
的变化关系曲线,其中能表示
随
变化关系的是斜线_______ (填图中字母)。
减小的是_______ (填选项字母)。
A.减小压强 B.减小温度 C.减小
的浓度 D.更换成负催化剂
(3)在
恒温恒容有某催化剂的密闭容器中充入
和
,发生上述三个反应。该温度下反应均达平衡时,测得
为
、
为
、
为
,则
的选择性为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/98cf78bc7435d06dd8a9112c5c8a178b.png)
_______ (
选择性=
);反应②的平衡常数为_______ (列出计算式即可)。
(4)若测得上述三个反应在不同温度下
的平衡转化率和甲醇的选择性如图所示:_______ (填选项字母)。
A.400℃ B.600℃ C.800℃ D.1000℃
高于800℃时,
转化率增大的主要原因是_______ 。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
①
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/062449ee7e823aa438bcd6ee72992e94.png)
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/649bf25ca344bb58d65e7e3df6ee5b72.png)
③
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/db1f4a280177d7bc06a4405ef52df686.png)
回答下列问题:
(1)已知相关化学键键能如表所示:
化学键 | |||||
键能 | a | b | c | d | e |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/14d7083610c69e55d959b9b8678e8543.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
(2)已知反应③的速率方程为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2d844b72bf1251dd0641c4b4d4cc61fb.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/df8c2ab943f0627f86fc364eb7c29aa5.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4f0168c0b10d9d09d7e7651c79b2cd16.png)
①如图所示(
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/46b988c9f0fd5f45379bfe3433f9a040.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/86553f5e11a1f1ab64a3aed702ceab31.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fc2a39beea5adf5d07aea0424ca7a64f.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bf9952076dfb964e14c0087d5049faab.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/86553f5e11a1f1ab64a3aed702ceab31.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/465a60b579aeb96c577ac5f2de45a97e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/86553f5e11a1f1ab64a3aed702ceab31.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f0a532e15e232cb4b99a8d4d07c89575.png)
A.减小压强 B.减小温度 C.减小
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
(3)在
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c424e9f778fdc2a13a59898ab0ccbbe3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/95b01a5c6c65b4b42999b84b29a5b016.png)
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(4)若测得上述三个反应在不同温度下
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
A.400℃ B.600℃ C.800℃ D.1000℃
高于800℃时,
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐1】研究NOx之间的转化具有重要意义。
(1)已知:N2O4(g)
2NO2(g) ΔH>0 将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T1。
①下列可以作为反应达到平衡的判据是________ 。
A.气体的压强不变 B.v正(N2O4)=2v逆(NO2) C.K不变 D.容器内气体的密度不变 E.容器内颜色不变
②t1时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,N2O4气体的平衡转化率为75%,则反应N2O4(g)
2NO2(g)的平衡常数Kp=________ (对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作Kp,如p(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。
③反应温度T1时,c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图,画出0~t2时段,c(NO2)随t变化曲线。保持其它条件不变,改变反应温度为T2(T2>T1),再次画出0~t2时段,c(NO2)随t变化趋势的曲线________ 。
(2) NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图。
Ⅰ 2NO(g)=N2O2(g) ΔH1
Ⅱ N2O2(g)+O2(g)→2NO2(g) ΔH2
①决定NO氧化反应速率的步骤是________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其它条件不变,控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO,在温度_____ (填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长,试结合反应过程能量图分析其原因____ 。
(1)已知:N2O4(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
①下列可以作为反应达到平衡的判据是
A.气体的压强不变 B.v正(N2O4)=2v逆(NO2) C.K不变 D.容器内气体的密度不变 E.容器内颜色不变
②t1时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,N2O4气体的平衡转化率为75%,则反应N2O4(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
③反应温度T1时,c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图,画出0~t2时段,c(NO2)随t变化曲线。保持其它条件不变,改变反应温度为T2(T2>T1),再次画出0~t2时段,c(NO2)随t变化趋势的曲线
(2) NO氧化反应:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图。
Ⅰ 2NO(g)=N2O2(g) ΔH1
Ⅱ N2O2(g)+O2(g)→2NO2(g) ΔH2
①决定NO氧化反应速率的步骤是
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其它条件不变,控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO,在温度
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【推荐2】NO的治理是当前生态环境保护中的重要课题之一。
I.电化学技术
(1)利用固体氧化物电解池可将NO直接转化为N2,实际应用中常将若干个电化学还原器结构单元组装在一起,形成电堆,以提高NO的去除效率。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/2/2949379173040128/2949502103478272/STEM/cd76c906-07e0-4394-b4a7-2a550da5a52e.png?resizew=597)
①纽扣式电化学还原器结构单元(其装置如图1所示)可叠加组装成电堆使用。电解时,阴极发生的电极反应式为_______ 。
②长管式电化学还原器结构单元(其剖面结构如图2所示)采用阴极微孔管作支撑,在管内外壁各设置一个对称的阳极微孔管,阴阳极管壁之间填充有固体氧化物电解质,使用时常将该结构单元组装成蜂窝状电堆。当电堆体积一定时,相比于纽扣式反应器,长管式反应器的优点是_______ 。
II.NH3-SCR技术
(2)Cu基催化剂是NH3-SCR技术脱除NO中性能较为优异的新型催化剂,但烟气中的SO2会造成Cu基催化剂的催化性能下降。加入CeO2(基态Ce原子核外电子排布式为[Xe]4f15d16s2)可抑制SO2对Cu基催化剂的影响,其作用机理如图3所示(含Ce化合物的比例系数均未标定)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/2/2949379173040128/2949502103478272/STEM/e73c2a45-5191-4ac0-bc6f-8ce76ee88d35.png?resizew=222)
①从整个反应机理来看,总反应中起还原作用的物质是_______ (填化学式)。
②在上述反应机理图中,CemOn的化学式为_______ 。
(3)将3%NO、6%NH3、21%O2和70%N2的混合气体(N2为平衡气)以一定流速通过装有Cu基催化剂的反应器,NO去除率随反应温度的变化曲线如图4所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/2/2949379173040128/2949502103478272/STEM/38dc2850-6e3a-4cf2-8a70-9592bcb0d7f2.png?resizew=262)
①在150-225°C范围内,NO去除率随温度的升高而迅速上升的原因是_______ 。
②燃煤烟气中伴有一定浓度的HCl气体,它会造成NO去除率下降,其原因可能是_______ 。
I.电化学技术
(1)利用固体氧化物电解池可将NO直接转化为N2,实际应用中常将若干个电化学还原器结构单元组装在一起,形成电堆,以提高NO的去除效率。
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①纽扣式电化学还原器结构单元(其装置如图1所示)可叠加组装成电堆使用。电解时,阴极发生的电极反应式为
②长管式电化学还原器结构单元(其剖面结构如图2所示)采用阴极微孔管作支撑,在管内外壁各设置一个对称的阳极微孔管,阴阳极管壁之间填充有固体氧化物电解质,使用时常将该结构单元组装成蜂窝状电堆。当电堆体积一定时,相比于纽扣式反应器,长管式反应器的优点是
II.NH3-SCR技术
(2)Cu基催化剂是NH3-SCR技术脱除NO中性能较为优异的新型催化剂,但烟气中的SO2会造成Cu基催化剂的催化性能下降。加入CeO2(基态Ce原子核外电子排布式为[Xe]4f15d16s2)可抑制SO2对Cu基催化剂的影响,其作用机理如图3所示(含Ce化合物的比例系数均未标定)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/2/2949379173040128/2949502103478272/STEM/e73c2a45-5191-4ac0-bc6f-8ce76ee88d35.png?resizew=222)
①从整个反应机理来看,总反应中起还原作用的物质是
②在上述反应机理图中,CemOn的化学式为
(3)将3%NO、6%NH3、21%O2和70%N2的混合气体(N2为平衡气)以一定流速通过装有Cu基催化剂的反应器,NO去除率随反应温度的变化曲线如图4所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/2/2949379173040128/2949502103478272/STEM/38dc2850-6e3a-4cf2-8a70-9592bcb0d7f2.png?resizew=262)
①在150-225°C范围内,NO去除率随温度的升高而迅速上升的原因是
②燃煤烟气中伴有一定浓度的HCl气体,它会造成NO去除率下降,其原因可能是
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【推荐3】碳的化合物在工业上应用广泛。
(1)已知下列热化学方程式:
ⅰ.CH2=CHCH3(g)+ Cl2(g)=CH2ClCHClCH3(g) H1=-133 kJ·mol-1
ⅱ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) ΔH2=-100 kJ·mol-1
又已知在相同条件下,CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)=CH2ClCHClCH3(g) 的正反应的活化能Ea(正)为132 kJ·mol-1,则逆反应的活化能Ea(逆)为________ kJ·mol-1。
(2)查阅资料得知,反应CH3CHO(aq)=CH4(g)+CO(g)在含有少量I2的溶液中分两步进行:
第Ⅰ步反应为CH3CHO(aq)+I2(aq)→CH3I(l)+HI(aq)+CO(g)(慢反应);
第Ⅱ步为快反应。增大I2的浓度________ (填“能”或“ 不能”)明显增大总反应的平均速率,理由为_____________________________ 。
(3)用催化剂Fe3(CO)12/ZSM5催化CO2加氢合成乙烯的反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/8/c6ae7137-172f-43a9-9483-e6ef8d063527.png?resizew=435)
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。
欲提高单位时间内乙烯的产量,在Fe3(CO)12/ZSM5中添加________ 助剂效果最好;加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是____________ 。
(4)在一密闭容器中,起始时向该容器中充入H2S和CH4且n(H2S)∶n(CH4) =2∶1,发生反应:CH4(g)+2H2S(g)=CS2(g)+4H2(g)。0.11 MPa时,温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/8/2e46e506-2882-4077-aea7-c9f8e569e0f1.png?resizew=413)
为提高H2S的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是____________________ (列举一条)。N点对应温度下,该反应的Kp=_____ (MPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(5)合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/8/975b65a9-8652-420d-b4ac-a73a64eb37a0.png?resizew=348)
阳极的电极反应式为__________ ,离子交换膜a为________ (填“阳膜”“阴膜”)。
(1)已知下列热化学方程式:
ⅰ.CH2=CHCH3(g)+ Cl2(g)=CH2ClCHClCH3(g) H1=-133 kJ·mol-1
ⅱ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) ΔH2=-100 kJ·mol-1
又已知在相同条件下,CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)=CH2ClCHClCH3(g) 的正反应的活化能Ea(正)为132 kJ·mol-1,则逆反应的活化能Ea(逆)为
(2)查阅资料得知,反应CH3CHO(aq)=CH4(g)+CO(g)在含有少量I2的溶液中分两步进行:
第Ⅰ步反应为CH3CHO(aq)+I2(aq)→CH3I(l)+HI(aq)+CO(g)(慢反应);
第Ⅱ步为快反应。增大I2的浓度
(3)用催化剂Fe3(CO)12/ZSM5催化CO2加氢合成乙烯的反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/8/c6ae7137-172f-43a9-9483-e6ef8d063527.png?resizew=435)
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。
助剂 | CO2转化率(%) | 各产物在所有产物中的占比(%) | ||
C2H4 | C3H6 | 其他 | ||
Na | 42.5 | 35.9 | 39.6 | 24.5 |
K | 27.2 | 75.6 | 22.8 | 1.6 |
Cu | 9.8 | 80.7 | 12.5 | 6.8 |
(4)在一密闭容器中,起始时向该容器中充入H2S和CH4且n(H2S)∶n(CH4) =2∶1,发生反应:CH4(g)+2H2S(g)=CS2(g)+4H2(g)。0.11 MPa时,温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/8/2e46e506-2882-4077-aea7-c9f8e569e0f1.png?resizew=413)
为提高H2S的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是
(5)合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/8/975b65a9-8652-420d-b4ac-a73a64eb37a0.png?resizew=348)
阳极的电极反应式为
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【推荐1】碳、氮及其化合物在生产中有重要应用。
(1)700℃时,若向2L体积恒定的密闭容器中充入一定量N2和CO2发生反应:N2(g)+CO2(g)
C(s)+2NO(g);其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/17/e830591c-97e9-4cff-84b0-c2f6cf44c6b4.png?resizew=280)
请回答下列问题。
①0~10min内的CO2平均反应速率v=______ 。
②第10 min时,外界改变的条件可能是______ 。
A.加催化剂 B.增大C(s)的物质的量 C.减小CO2的物质的量 D.升温 E.降温
(2)100kPa时,反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1,反应2NO2(g)
N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/17/af82b1fd-d1ae-4603-ac0b-57daff506ca3.png?resizew=523)
①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下,2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)达到平衡时NO的转化率,则_______ 点对应的压强最大。
②100kPa、25℃时,2NO2(g)
N2O4(g),计算平衡常数Kp=______ 。(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
③100kPa、25℃时,VmLNO与0.5VmLO2混合后最终气体的体积为__________ mL。
(3)室温下,用注射器吸入一定量NO2气体,将针头插入胶塞密封(如图3),
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/17/1cd012e6-8ea0-4867-ade9-f84251b2829d.png?resizew=47)
然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定,此时手握针筒有热感,继续放置一段时间。从活塞固定时开始观察,气体颜色逐渐_______________ (填“变深”或“变浅”)。[已知:2NO2(g)
N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡]
(4)在压强为0.1MPa条件,将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0
①下列能说明该反应达到平衡状态的是________________ 。
A.混合气体的密度不再变化 B.CO和H2的物质的量之比不再变化
C.v(CO)=v(CH3OH) D.CO在混合气中的质量分数保持不变
②T1℃时,在一个体积为5L的恒压容器中充入1molCO、2molH2,经过5min达到平衡,CO的转化率为0.75,则T1℃时,CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的平衡常数K=_______ 。
(1)700℃时,若向2L体积恒定的密闭容器中充入一定量N2和CO2发生反应:N2(g)+CO2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/17/e830591c-97e9-4cff-84b0-c2f6cf44c6b4.png?resizew=280)
请回答下列问题。
①0~10min内的CO2平均反应速率v=
②第10 min时,外界改变的条件可能是
A.加催化剂 B.增大C(s)的物质的量 C.减小CO2的物质的量 D.升温 E.降温
(2)100kPa时,反应2NO(g)+O2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/17/af82b1fd-d1ae-4603-ac0b-57daff506ca3.png?resizew=523)
①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下,2NO(g)+O2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
②100kPa、25℃时,2NO2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
③100kPa、25℃时,VmLNO与0.5VmLO2混合后最终气体的体积为
(3)室温下,用注射器吸入一定量NO2气体,将针头插入胶塞密封(如图3),
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/17/1cd012e6-8ea0-4867-ade9-f84251b2829d.png?resizew=47)
然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定,此时手握针筒有热感,继续放置一段时间。从活塞固定时开始观察,气体颜色逐渐
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
(4)在压强为0.1MPa条件,将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)
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①下列能说明该反应达到平衡状态的是
A.混合气体的密度不再变化 B.CO和H2的物质的量之比不再变化
C.v(CO)=v(CH3OH) D.CO在混合气中的质量分数保持不变
②T1℃时,在一个体积为5L的恒压容器中充入1molCO、2molH2,经过5min达到平衡,CO的转化率为0.75,则T1℃时,CO(g)+2H2(g)
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】(一)镍具有优良的物理和化学特性,是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为
①Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g) ΔH<0
②Ni(CO)4(g)
Ni(s)+4CO(g) ΔH>0
完成下列填空:
(1)在温度不变的情况下,要提高反应①中Ni(CO)4的产率,可采取的措施有____ 、____ 。
(2)已知在一定条件下2L密闭容器中制备Ni(CO)4,粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如图所示。Ni(CO)4在0~10min的平均反应速率为_____ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/32d8204f-f729-4232-a0f3-3d93e742a20f.png?resizew=290)
(3)若反应②达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时___ 。
a.平衡常数K增大 b.CO的浓度减小
c.Ni的质量减小 d.υ逆[Ni(CO)4]增大
(二)已知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g)
N2O4(g) ΔH=-57kJ·mol-1,一定温度下,将1molN2O4充入一恒压密闭容器中。
(1)下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是___ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/86992ab2-9893-4808-bb45-5032a12ba7c4.png?resizew=620)
(2)若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数____ (填“增大”“不变”或“减小”),反应3s后NO2的物质的量为0.6mol,则0~3s内的平均反应速率υ(N2O4)=___ mol·L-1·s-1。
(3)达到平衡后,若向该恒压容器中再充入0.5molHe,则平衡将__ (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。
(4)该反应在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是___ (填字母序号)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/6940be89-fd64-46f6-8b0d-8e57f9ddf5a0.png?resizew=255)
a.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
b.A、C两点NO2的转化率:A<C
c.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(三)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:
已知:
①C4H10(g)
C4H8(g)+H2(g) ΔH1
②C4H10(g)+
O2(g)=C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119kJ·mol-1
③H2(g)+
O2(g)=H2O(g) ΔH3=-242kJ·mol-1
反应①的ΔH1为____ kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x___ 0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是___ (填标号)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/2efa25f8-3ddd-4252-aac7-9b2facb65182.png?resizew=575)
A.升高温度 B.降低温度
C.增大压强 D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是__ 。
①Ni(s)+4CO(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/af7bc303c86f3a76728dec9e469f35b8.png)
②Ni(CO)4(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f6117e787f9a98ea01e16ea17ba53760.png)
完成下列填空:
(1)在温度不变的情况下,要提高反应①中Ni(CO)4的产率,可采取的措施有
(2)已知在一定条件下2L密闭容器中制备Ni(CO)4,粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如图所示。Ni(CO)4在0~10min的平均反应速率为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/32d8204f-f729-4232-a0f3-3d93e742a20f.png?resizew=290)
(3)若反应②达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时
a.平衡常数K增大 b.CO的浓度减小
c.Ni的质量减小 d.υ逆[Ni(CO)4]增大
(二)已知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/12/4/2347818133848064/2349917104685056/STEM/8ccee088ddb84bf0b2a6114f065222b1.png?resizew=35)
(1)下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/86992ab2-9893-4808-bb45-5032a12ba7c4.png?resizew=620)
(2)若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数
(3)达到平衡后,若向该恒压容器中再充入0.5molHe,则平衡将
(4)该反应在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/6940be89-fd64-46f6-8b0d-8e57f9ddf5a0.png?resizew=255)
a.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
b.A、C两点NO2的转化率:A<C
c.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(三)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:
已知:
①C4H10(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/12/4/2347818133848064/2349917104685056/STEM/8ccee088ddb84bf0b2a6114f065222b1.png?resizew=35)
②C4H10(g)+
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cfa1e7ffae662aefb49a44c52d4954d.png)
③H2(g)+
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cfa1e7ffae662aefb49a44c52d4954d.png)
反应①的ΔH1为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/2efa25f8-3ddd-4252-aac7-9b2facb65182.png?resizew=575)
A.升高温度 B.降低温度
C.增大压强 D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是
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(0.4)
【推荐3】T℃下,向恒压密闭容器中充入
,加入催化剂发生催化脱氢反应
。
(1)下图为丙烷的平衡转化率在不同压强下随温度的变化关系。![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/22e1324e1e9318481b6e7264c8595804.png)
________ 0(填“>”“<”,下同),压强![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2708fa6298e52f617383efc175b71ddc.png)
________
。
(2)若平衡时体系总压强为P。试用压强平衡常数
和P表示丙烷的转化率x=________ 。(不考虑副反应)
(3)若在体系中通入
可以提高脱氢反应的转化率,其原因可能是________ (答2点)。
(4)某同学查阅资料得知丙烷无氧脱氢制丙烯的几种催化剂的反应性能如下表所示(丙烯选择性是指转化的
中生成
的百分比))。
常见丙烷无氧脱氢制丙烯催化剂反应性能
表中的反应温度数据不尽相同,其选取温度的考虑因素可能是________ 。丙烯收率的计算公式是:收率=________ 。由表中数据,你认为最佳催化剂为________ 。
(5)向1L密闭容器中充入
,在某催化剂作用下反应10min,丙烷转化率和丙烯选择性如下图所示。当
的转化率为40%时,丙烯的选择性是________ %,丙烯的收率是________ %。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/59abf1e71c04e4fc72e88c1ae689eec5.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a44a3d720deb88177fd16a3c06466fb1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/22e1324e1e9318481b6e7264c8595804.png)
(1)下图为丙烷的平衡转化率在不同压强下随温度的变化关系。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/22e1324e1e9318481b6e7264c8595804.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2708fa6298e52f617383efc175b71ddc.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9b9cb8e6ff801523b0304576cd69fd2d.png)
(2)若平衡时体系总压强为P。试用压强平衡常数
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ff3dcd5e9a094a60ff298af4b5d9ec14.png)
(3)若在体系中通入
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
(4)某同学查阅资料得知丙烷无氧脱氢制丙烯的几种催化剂的反应性能如下表所示(丙烯选择性是指转化的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/664aa41ab989d20e9d13587f6677a6f1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ccab67a736385c61a9c8bc5f0f97c100.png)
常见丙烷无氧脱氢制丙烯催化剂反应性能
催化剂 | 反应温度/℃ | 转化率/% | 丙烯选择性/% | 丙烯收率/% |
![]() | 600 | 50.0 | 90.0 | 45.0 |
![]() | 620 | 39.0 | 85.0 | 33.2 |
![]() | 620 | 34.4 | 62.9 | 21.6 |
![]() | 590 | 18.6 | 76.8 | 14.3 |
![]() | 590 | 36.4 | 99.3 | 36.1 |
(5)向1L密闭容器中充入
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0cd9736d97fdcb5477e8d937031049ce.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/664aa41ab989d20e9d13587f6677a6f1.png)
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【推荐1】水煤气法是工业制备氢气的重要方法之一。
反应I:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)△H1
反应II:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H2
回答下列问题:
(1)C(s)+2H2O(g)
CO2(g)+2H2(g)∆H__ (用△H1和△H2表示)。改变条件,提高H2的产率,∆H__ (填“增大"“减小"或“不变")。
(2)在2L恒容密闭容器中充入足量炭粉和lmolH2O(g),在-定温度下发生反应I和反应II,达到平衡时测得c(CO)=0.20mol·L-1,c(H2)=0.40mol·L-1。
①在该条件下,水蒸气的平衡转化率为__ 。
②反应II的平衡常数Kp=__ 。(用平衡体系中各组分的分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×该组分体积分数)
(3)在密闭容器中充入一定量的CO和水蒸气,加入适量催化剂,仅发生反应II。测得催化效率和CO转化率与温度关系如图所示。在600℃~750℃范围内影响CO转化率的主要因素是__ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/13/945ff7b4-9997-4089-ba36-e3f085a3f736.png?resizew=326)
(4)工业上常以水煤气(CO和H2)为原料合成甲醇。在一容积可变的密闭容器中充入1molCO与2molH2,在催化剂作用下发生反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),△H<0,下列叙述不能说明反应已经达到化学平衡状态的是__ 。
A.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍
B.CH3OH的体积分数不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变
为了提高H2的转化率,可采取的措施为___ (填两条即可)。
(5)以水煤气(CO、H2体积比为1:2)为燃料的碱性(足量KOH为电解质)空气燃料电池,电池工作时CO发生反应的电极反应式为___ 。
反应I:C(s)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
反应II:CO(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
回答下列问题:
(1)C(s)+2H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(2)在2L恒容密闭容器中充入足量炭粉和lmolH2O(g),在-定温度下发生反应I和反应II,达到平衡时测得c(CO)=0.20mol·L-1,c(H2)=0.40mol·L-1。
①在该条件下,水蒸气的平衡转化率为
②反应II的平衡常数Kp=
(3)在密闭容器中充入一定量的CO和水蒸气,加入适量催化剂,仅发生反应II。测得催化效率和CO转化率与温度关系如图所示。在600℃~750℃范围内影响CO转化率的主要因素是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/13/945ff7b4-9997-4089-ba36-e3f085a3f736.png?resizew=326)
(4)工业上常以水煤气(CO和H2)为原料合成甲醇。在一容积可变的密闭容器中充入1molCO与2molH2,在催化剂作用下发生反应CO(g)+2H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
A.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍
B.CH3OH的体积分数不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变
为了提高H2的转化率,可采取的措施为
(5)以水煤气(CO、H2体积比为1:2)为燃料的碱性(足量KOH为电解质)空气燃料电池,电池工作时CO发生反应的电极反应式为
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(0.4)
解题方法
【推荐2】杭州亚运会主火炬塔燃料使用的甲醇被誉为绿色燃料。在以往的运动会中,丙烷、煤油也曾作为燃料使用。上述燃料的热值和
排放量如下表所示:
(1)根据上表数据,计算
的燃烧热为___________
。
(2)根据上表,从
排放量和燃料储存两个角度分析,选用甲醇作为主火炬塔燃料的可能原因___________ 。
以
和
为原料制备甲醇是实现
资源化利用的方式之一、其反应原理为:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fae0fddbc2313ce777228ee8b76b0818.png)
(3)下图中,曲线___________ 能表示该反应的平衡常数K与温度T的关系。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/13/3f9ac78e-d723-4fcd-a94a-8104e4446f7f.png?resizew=128)
A.I B.II C.III
(4)某温度下,向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入
和
模拟上述反应。反应达到平衡状态时,测得
。该温度下,平衡常数
___________。
在不同温度下,向等容积的反应器中,分别通入等量、相同比例的
和
的混合气体,反应相同时间后,测得甲醇产率与催化剂活性、温度关系如下图所示。除生成甲醇外,还会生成副产物CO:
。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/13/ce6b2710-b458-408f-864f-3a813a842ad1.png?resizew=205)
(5)图中一定不处于化学平衡状态的点是___________。
(6)已知催化剂对副反应没有影响。图中当温度高于500K,甲醇产率逐渐下降,原因可能有___________ 、___________ 。
光催化可以加快合成甲醇的反应速率,下图是该反应的部分历程,其中吸附在催化剂表面的物质用*表示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/13/5e864afb-d86b-40e2-9ecd-7802de1efd51.png?resizew=319)
(7)上图虚线框中的基元反应,主要决定总反应速率快慢的是___________。
上海某研究团队研制出了一种具有反应和分离“双功能分子师催化膜”反应器,使用该反应器制甲醇时,能大幅度提高二氧化碳转化率,其原理如下图所示:
CO2+3H2
CH3OH+H2O
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/13/d65d5d8c-7edb-456b-8155-2cebb2bbedb6.png?resizew=220)
在不同反应器中,
平衡转化率和甲醇选择性
的相关实验数据如下表所示:
(8)从绿色化学的角度,分析该双功能分子筛催化膜反应器的优点有:
①
平衡转化率明显升高;
②___________ ;
③___________ 。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
燃料 | ![]() | ![]() | 煤油 |
热值![]() | 22.7 | 50.4 | 29.0 |
![]() ![]() | 16.5 | 16.2 | 22.9 |
(1)根据上表数据,计算
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a3ac9ff0d65a3acf00cbb53b4f8ee448.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
A.22.7 | B.![]() | C.![]() | D.![]() |
(2)根据上表,从
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
以
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fae0fddbc2313ce777228ee8b76b0818.png)
(3)下图中,曲线
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/13/3f9ac78e-d723-4fcd-a94a-8104e4446f7f.png?resizew=128)
A.I B.II C.III
(4)某温度下,向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b6033e67e35c1440b4acc363268be3fa.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4a61034fd21417901849b20758bfd855.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/621cc8c90f28b698c18aff2e5c5f831c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/940db2e9b806d2c9dbedcf14f05b9480.png)
A.3.00 | B.0.33 | C.0.15 | D.0.59 |
在不同温度下,向等容积的反应器中,分别通入等量、相同比例的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cf220580fa6eeb96f45e68d7a09fa4dd.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/13/ce6b2710-b458-408f-864f-3a813a842ad1.png?resizew=205)
(5)图中一定不处于化学平衡状态的点是___________。
A.点A | B.点B | C.点C | D.点D |
(6)已知催化剂对副反应没有影响。图中当温度高于500K,甲醇产率逐渐下降,原因可能有
光催化可以加快合成甲醇的反应速率,下图是该反应的部分历程,其中吸附在催化剂表面的物质用*表示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/13/5e864afb-d86b-40e2-9ecd-7802de1efd51.png?resizew=319)
(7)上图虚线框中的基元反应,主要决定总反应速率快慢的是___________。
A.![]() | B.![]() |
C.![]() | D.![]() |
上海某研究团队研制出了一种具有反应和分离“双功能分子师催化膜”反应器,使用该反应器制甲醇时,能大幅度提高二氧化碳转化率,其原理如下图所示:
CO2+3H2
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/13/d65d5d8c-7edb-456b-8155-2cebb2bbedb6.png?resizew=220)
在不同反应器中,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4a9cb0ba28057e36d6d31634f302415d.png)
实验组 | 反应器 | 压强/MPa | 温度/K | ![]() | ![]() | 甲醇选择性/% |
① | 普通催化反应器 | 3 | 533 | 3 | 21.9 | 67.3 |
② | 双功能分子筛催化膜反应器 | 36.1 | 100 |
(8)从绿色化学的角度,分析该双功能分子筛催化膜反应器的优点有:
①
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
②
③
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(0.4)
名校
【推荐3】尿素是一种重要化工生产原料。工业上以液氨和二氧化碳为原料,在高温高压条件下直接合成尿素,主要反应如下:
①![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/af5f87acacff613b5f3363c2ee83becb.png)
②![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/168f610011bbc0e9073bc3b432de7e6b.png)
回答下列问题:
(1)![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c5945ea32907653673ac5d271a70c245.png)
_______
。
(2)在
和
时
,向恒容容器中投入等物质的量的两种反应物,发生反应:
。
平衡时
与
的关系如图所示,
为物质的分压(单位为
),若
,
。
时,![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/418017855797c4bc480466f89fad6712.png)
_______ 。
时此反应的标准平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/29e9f2407c15c8c2958e0b1a125a50f5.png)
_______ 。{已知:分压
总压
该组分物质的量分数,对于反应:
,其中
为各组分的平衡分压}_______ 。
(4)电化学合成尿素为实现碳、氮中和与减轻环境污染提供了一种很有前景的解决方案。某碱性电化学合成系统如图所示,该系统中,合成尿素的一极与电源_______ 相连,其反应方程式为_______ 。
①
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②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/168f610011bbc0e9073bc3b432de7e6b.png)
回答下列问题:
(1)
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(2)在
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平衡时
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(4)电化学合成尿素为实现碳、氮中和与减轻环境污染提供了一种很有前景的解决方案。某碱性电化学合成系统如图所示,该系统中,合成尿素的一极与电源
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