2024年上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳素未来”为主题,重点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存(CCUS)等问题。回答下列问题:
Ⅰ.是典型的温室气体,Sabatier反应可实现转化为甲烷,实现的资源化利用。合成过程中涉及如下反应:
甲烷化反应(主反应):①
逆变换反应(副反应):②
(1)反应③___________ ,该反应在___________ (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.断裂4mol 的同时断裂1mol
B.恒温恒容条件下,体系压强不再变化
C.恒温恒容条件下,气体的密度不再变化
D.
E.绝热恒容条件下,不再变化
(3)科研小组按进行投料,下面探究影响选择性的一些因素。
①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa),平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是___________ (填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”)。曲线1和曲线3交叉点处的平衡分压为___________ MPa(该空忽略副反应逆变换反应)。②积碳会使催化剂的活性降低,从而影响甲烷的选择性,各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示:
反应a:
反应b:
反应c:
由表中数据可知,积碳反应主要由反应___________ 引起(填“a”“b”或“c”)。
Ⅱ.完成下列问题
(4)一定条件下,向4L恒容密闭容器中充入2mol 和6mol ,发生反应。已知容器内起始压强为240kPa,反应达平衡时容器内压强为150kPa,该温度下反应的标准平衡常数___________ 。(该反应标准平衡常数的表达式为,其中p为分压,分压=总压×物质的量分数,)
Ⅰ.是典型的温室气体,Sabatier反应可实现转化为甲烷,实现的资源化利用。合成过程中涉及如下反应:
甲烷化反应(主反应):①
逆变换反应(副反应):②
(1)反应③
(2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是
A.断裂4mol 的同时断裂1mol
B.恒温恒容条件下,体系压强不再变化
C.恒温恒容条件下,气体的密度不再变化
D.
E.绝热恒容条件下,不再变化
(3)科研小组按进行投料,下面探究影响选择性的一些因素。
①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa),平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是
温度℃ | |||
800 | 21.60 | 0.136 | 0.133 |
850 | 33.94 | 0.058 | 0.067 |
900 | 51.38 | 0.027 | 0.036 |
反应b:
反应c:
由表中数据可知,积碳反应主要由反应
Ⅱ.完成下列问题
(4)一定条件下,向4L恒容密闭容器中充入2mol 和6mol ,发生反应。已知容器内起始压强为240kPa,反应达平衡时容器内压强为150kPa,该温度下反应的标准平衡常数
更新时间:2024-05-27 19:31:25
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【推荐1】甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法,且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示,回答下列问题:(1)已知一定条件下
反应I: kJ/ mol
反应Ⅲ: kJ/ mol
①反应I的______ 0(填“>”、“=”或“<”),该反应自发进行的条件是______ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
②该条件下反应Ⅱ的热化学方程式是________________________ 。
(2)已知反应Ⅱ在进气比不同时,在不同温度(、)下,测得相应的CO的平衡转化率如图。①比较、的大小,并解释原因:________________________ 。
②A点对应的化学平衡常数是____________ 。
③温度时,t时刻各物质的浓度如下表。
判断t时刻v(正)、v(逆)的大小关系为:v(正)_______ v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。
④当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度和进气比的关系是______________ 。
反应I: kJ/ mol
反应Ⅲ: kJ/ mol
①反应I的
②该条件下反应Ⅱ的热化学方程式是
(2)已知反应Ⅱ在进气比不同时,在不同温度(、)下,测得相应的CO的平衡转化率如图。①比较、的大小,并解释原因:
②A点对应的化学平衡常数是
③温度时,t时刻各物质的浓度如下表。
CO | ||||
t时刻浓度(mol/L) | 1.2 | 0.2 | 0.8 | 0.8 |
④当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度和进气比的关系是
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【推荐2】含氮物质为人类提供食物、新材料、能源等物质的同时,人类活动和工业化进程产生的N2O、NO和NO2等氮氧化物也对空气造成了巨大的污染。
(1)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=a kJ/mol
②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2=b kJ/mol
则2NH3(g)+3NO(g)=N2(g)+3H2O(l) △H=_______ (用含a、b的代数式表示)kJ/mol。
(2)N2O的产生。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物:2NH3(g)+2O2(g)N2O(g)+3H2O(g)。若该反应前2min内NH3的浓度减小了0.2mol/L,则0~2min内,v(N2O)=_______ mol/(L·min)。
(3)某研究小组发现用NH3还原法可以处理N2O:2NH3(g)+3N2O(g)4N2(g)+3H2O(g) △H=-804.1kJ/mol。向某密闭容器中充入2mol NH3 (g)和3mol N2O (g),发生上述反应,平衡时混合气体中N2的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示。
①下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.4v正(N2O)=3v逆(N2)
B. NH3(g)与N2O(g)的物质的量之比保持不变
C.恒容密闭容器中,气体的摩尔质量保持不变
D.每断裂6molN-H键的同时生成4molN≡N键
②T1_______ (填“>”、“<”或“=”)T2,原因为_______ 。
③A、B、C三点对应的反应平衡常数KA、KB、KC的大小关系为_______ 。
④B点处N2O(g)的转化率为_______ %,若B点容器体积为1L,则该条件下反应的平衡常数K=_______ (列出计算式即可)。
(1)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=a kJ/mol
②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2=b kJ/mol
则2NH3(g)+3NO(g)=N2(g)+3H2O(l) △H=
(2)N2O的产生。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物:2NH3(g)+2O2(g)N2O(g)+3H2O(g)。若该反应前2min内NH3的浓度减小了0.2mol/L,则0~2min内,v(N2O)=
(3)某研究小组发现用NH3还原法可以处理N2O:2NH3(g)+3N2O(g)4N2(g)+3H2O(g) △H=-804.1kJ/mol。向某密闭容器中充入2mol NH3 (g)和3mol N2O (g),发生上述反应,平衡时混合气体中N2的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示。
①下列事实能说明反应达到平衡状态的是
A.4v正(N2O)=3v逆(N2)
B. NH3(g)与N2O(g)的物质的量之比保持不变
C.恒容密闭容器中,气体的摩尔质量保持不变
D.每断裂6molN-H键的同时生成4molN≡N键
②T1
③A、B、C三点对应的反应平衡常数KA、KB、KC的大小关系为
④B点处N2O(g)的转化率为
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【推荐3】十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。绿色能源堤实施可持续发展的重要途径,利用生物乙醇来制取绿色能源氢气的部分反应过程如下图所示:
(1)已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H1=-41 kJ/mol
CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g) △H2=+174.1 kJ/mol
请写出反应I的热化学方程式___________ 。
(2)反应II,在进气比[n(CO):n(H2O)]不同时,测得相应的CO平衡转化率见下图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同;各点对应的其他反应条件都相同)
①分析,A、E和G三点对应的反应温度相同,其原因是KA=KE=KG=___________ (填数值)。在该温度下,要提高CO平衡转化率,除了改变进气比之外,还可采取的措施是___________ 。
②比分析B、E、F三点,可得出对应的进气比和反应温度的变化趋势之间的关系是___________ 。
③比较A、B两点对应的反应速率大小:vA___________ vB(填“<”“=”或以”)。反应速率v=v正-v逆=k正x (CO)x (H2O)-k逆x (CO2)x (H2),k正k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算在达到平衡状态为D点的反应过程中,当CO转化率刚好达到20%时, =___________ (计算结果保留 1位小数)。
(3)反应III,利用碳酸钾溶液吸收CO2得到饱和的KHCO3电解液,电解活化的CO2来制备乙醇。在饱和KHCO3电解液中电解CO2来制备乙醇的原理如图所示。则阴极的电极反应式是___________ 。
(1)已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H1=-41 kJ/mol
CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g) △H2=+174.1 kJ/mol
请写出反应I的热化学方程式
(2)反应II,在进气比[n(CO):n(H2O)]不同时,测得相应的CO平衡转化率见下图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同;各点对应的其他反应条件都相同)
①分析,A、E和G三点对应的反应温度相同,其原因是KA=KE=KG=
②比分析B、E、F三点,可得出对应的进气比和反应温度的变化趋势之间的关系是
③比较A、B两点对应的反应速率大小:vA
(3)反应III,利用碳酸钾溶液吸收CO2得到饱和的KHCO3电解液,电解活化的CO2来制备乙醇。在饱和KHCO3电解液中电解CO2来制备乙醇的原理如图所示。则阴极的电极反应式是
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【推荐1】近年华北地区频繁的雾霾天气已经引起人们的高度重视,化学反应原理可用于治理环境污染,请回答下列问题:
(1)一定条件下,可以用CO处理燃煤烟气生成液态硫,实现硫的回收。
①已知:2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) ΔH= -566 kJ·mol-1
S(l) +O2(g) = SO2(g) ΔH=-296 kJ·mol-1
则用CO处理燃煤烟气的热化学方程式是_____________________ 。
②在一定温度下,在2 L密闭容器中投入2 mol CO、l mol SO2发生上述反应,达到化学平衡时SO2的转化率为90%,则该温度下该反应的平衡常数K的数值为____________ 。
(2)SNCR—SCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx),其流程如下:
已知该方法中主要反应的热化学方程式:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1646 kJ·mol-1,在一定温度下,在密闭恒压的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是__________________ (填字母)。
a. 4v逆(N2) = v正(O2)
b.混合气体的密度保持不变
c. c(N2)∶c(H2O)∶c(NH3)=4∶6∶4
d.单位时间内断裂4 mol N-H键的同时断裂4 mol键
(3)如图所示,反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。
①SNCR技术脱硝的最佳温度选择925 ℃的理由是_____________ 。
②SNCR与SCR技术相比,SNCR技术的反应温度较高,其原因是________________ ;但当烟气温度高于1000℃时,SNCR脱硝效率明显降低,其原因可能是__________________ 。
(4)一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化,其工作原理如图所示:
①中间室的Cl-移向_________ (填“左室”或“右室”),处理后的含硝酸根废水的pH__________ (填“降低”或“升高”)
②若图中有机废水中有机物用C6H12O6表示, 请写出左室发生反应的电极反应式:_________________ 。
(1)一定条件下,可以用CO处理燃煤烟气生成液态硫,实现硫的回收。
①已知:2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) ΔH= -566 kJ·mol-1
S(l) +O2(g) = SO2(g) ΔH=-296 kJ·mol-1
则用CO处理燃煤烟气的热化学方程式是
②在一定温度下,在2 L密闭容器中投入2 mol CO、l mol SO2发生上述反应,达到化学平衡时SO2的转化率为90%,则该温度下该反应的平衡常数K的数值为
(2)SNCR—SCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx),其流程如下:
已知该方法中主要反应的热化学方程式:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1646 kJ·mol-1,在一定温度下,在密闭恒压的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是
a. 4v逆(N2) = v正(O2)
b.混合气体的密度保持不变
c. c(N2)∶c(H2O)∶c(NH3)=4∶6∶4
d.单位时间内断裂4 mol N-H键的同时断裂4 mol键
(3)如图所示,反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。
①SNCR技术脱硝的最佳温度选择925 ℃的理由是
②SNCR与SCR技术相比,SNCR技术的反应温度较高,其原因是
(4)一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化,其工作原理如图所示:
①中间室的Cl-移向
②若图中有机废水中有机物用C6H12O6表示, 请写出左室发生反应的电极反应式:
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【推荐2】二甲醚()既是一种有机燃料,又是一种重要的有机化工原料。利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
回答下列问题:
(1)___________ ;反应Ⅱ的___________ (填“>”“=”或“<”)0。
(2)℃下,向1L刚性密闭容器中投入2mol ,只发生反应Ⅲ,t s时达到平衡,此时的转化率为。
①下列叙述能说明反应Ⅲ已经达到平衡的是___________ (填选项字母)。
a.混合气体密度不再发生变化 b.容器内压强不再发生变化
c.的消耗速率等于的消耗速率 d.的体积分数不再发生变化
②若向该容器中再加入2mol ,重新达到平衡时所需时间___________ (填“>”“=”或“<”)t s,此时的体积分数为___________ (用含的代数式表示)。
③在催化剂条件下反应Ⅲ的反应过程如下图所示,“*”表示吸附在催化剂上。该催化过程的决速步骤为___________ (填“第一步”或“第二步”),判断的理由是__________________ 。
(3)℃下,向压强恒定为p kPa的某密闭容器中按1∶3投入和发生上述反应,平衡时的转化率为60%,(g)的体积分数为25%。则平衡时的体积分数为___________ (保留3位有效数字);该温度下反应Ⅰ的压强平衡常数___________ (用含p的代数式表示)。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
物质 | (g) | (g) | (g) | (g) |
标准生成热/() | 0 | -201.3 | -241.3 | -184.3 |
(1)
(2)℃下,向1L刚性密闭容器中投入2mol ,只发生反应Ⅲ,t s时达到平衡,此时的转化率为。
①下列叙述能说明反应Ⅲ已经达到平衡的是
a.混合气体密度不再发生变化 b.容器内压强不再发生变化
c.的消耗速率等于的消耗速率 d.的体积分数不再发生变化
②若向该容器中再加入2mol ,重新达到平衡时所需时间
③在催化剂条件下反应Ⅲ的反应过程如下图所示,“*”表示吸附在催化剂上。该催化过程的决速步骤为
(3)℃下,向压强恒定为p kPa的某密闭容器中按1∶3投入和发生上述反应,平衡时的转化率为60%,(g)的体积分数为25%。则平衡时的体积分数为
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【推荐3】甲烷及其衍生物在国民经济中有着重要的作用。
I.
(1)工业上甲烷可用于制造合成气,常温常压下其反应为。的燃烧热依次为。常温常压下,甲烷完全燃烧生成液态水放出的热量为_______ 。
(2)天然气制氢气是工业制氢气的主要方法之一,其主要反应如下:
i.
ii.
在一定温度下,恒容的密闭容器中加入CH4和发生反应,min时反应达平衡。下列可判断体系达到平衡状态的是_______。
II.工业上还可以用催化还原可以消除氮氧化物的污染。
(3),在恒容的密闭容器中不同温度下发生该反应,的浓度变化如图所示,下列说法正确的是_______(填序号)。
III.也是一种重要的化工原料,用煤化工生产中产生的和制取的反应为:
已知相关物质的化学键键能数据如下表所示(视与中键的键能相等):
(4)_______ 。(用含字母的代数式表示)
(5)将和按物质的量之比为通入某刚性密闭容器中,只发生反应,平衡状态时的体积分数与温度、气体总压强的关系如图所示。
从大到小的顺序是_______ 。温度为、气体总压强为的条件下,反应达到平衡时的转化率为_______ ,点的平衡常数=_______ (结果保留2位有效数字;已知:混合气体中某组分的分压总压该组分的物质的量分数,总)
(6)用与制备时有副产物生成。其他条件相同时,测得不同温度下平衡转化率及含碳生成物的选择性数据如下表:
制备的适宜温度为_______ ,理由是_______ 。
I.
(1)工业上甲烷可用于制造合成气,常温常压下其反应为。的燃烧热依次为。常温常压下,甲烷完全燃烧生成液态水放出的热量为
(2)天然气制氢气是工业制氢气的主要方法之一,其主要反应如下:
i.
ii.
在一定温度下,恒容的密闭容器中加入CH4和发生反应,min时反应达平衡。下列可判断体系达到平衡状态的是_______。
A.的体积分数不变 | B.容器内气体密度不变 |
C. | D.不再变化 |
II.工业上还可以用催化还原可以消除氮氧化物的污染。
(3),在恒容的密闭容器中不同温度下发生该反应,的浓度变化如图所示,下列说法正确的是_______(填序号)。
A.大于 |
B.c点时二氧化碳的浓度为 |
C.a点正反应速率大于点的逆反应速率 |
D.点的反应速率一定比点的反应速率小 |
III.也是一种重要的化工原料,用煤化工生产中产生的和制取的反应为:
已知相关物质的化学键键能数据如下表所示(视与中键的键能相等):
化学键 | C=O | H-H | C-O | H-O | C-H |
E/(kJ∙mol-1) | a | b | c | d | e |
(5)将和按物质的量之比为通入某刚性密闭容器中,只发生反应,平衡状态时的体积分数与温度、气体总压强的关系如图所示。
从大到小的顺序是
(6)用与制备时有副产物生成。其他条件相同时,测得不同温度下平衡转化率及含碳生成物的选择性数据如下表:
T/℃ | CO2的平衡转化率/% | 选择性/% | |
CO | CH3OH | ||
230 | 12.83 | 47.75 | 52.25 |
250 | 17.63 | 36.22 | 63.77 |
270 | 15.96 | 59.78 | 40.22 |
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【推荐1】CO2是主要的温室气体,以CO2和H2为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向,回答下列问题:
(1)工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=—51kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.17kJ·mol-1
①已知:键能指断开1mol气态键所吸收的能量或形成1mol气态键所释放的能量。几种化学键的键能如下表所示:
则a=___________ kJ·mol-1;
②若反应II逆反应活化能Ea(逆)为124kJ·mol-1,则该反应的Ea(正)活化能为___________ kJ· mol-1。
(2)向2L容器中充入1molCO2和2molH2,若只发生反应I,测得反应在不同压强、不同温度下,平衡混合物中CH3OH体积分数如图1所示,测得反应时逆反应速率与容器中c(CH3OH)关系如图II所示:
①图I中A、B、C三点对应的平衡常数K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序排列为___________ ,图I中C点CO2的转化率为___________ 。
②图II中当x点平衡体系升高至某一温度时,反应可重新达平衡状态,新平衡点可能是___________ 。
(3)若反应IIICO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO)·c(H2O)、v逆=k逆c(CO2)·c(H2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。则下图(pk=-lgk:T表示温度)所示①、②、③、④四条斜线中,能表示以pk正随T变化关系的是斜线___________ ,能表示pk逆随T变化关系的是斜线___________ ,图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a+3、a+1、a-1、a-3,则温度T1时化学平衡常数K=___________ mol-1·L。
(1)工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=—51kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.17kJ·mol-1
①已知:键能指断开1mol气态键所吸收的能量或形成1mol气态键所释放的能量。几种化学键的键能如下表所示:
化学键 | C-H | C-O | H-O(H2O中) | H-O(CH3OH中) | H-H | C=O |
键能/kJ· mol-1 | 406 | 351 | 462.5 | 465 | 436 | a |
②若反应II逆反应活化能Ea(逆)为124kJ·mol-1,则该反应的Ea(正)活化能为
(2)向2L容器中充入1molCO2和2molH2,若只发生反应I,测得反应在不同压强、不同温度下,平衡混合物中CH3OH体积分数如图1所示,测得反应时逆反应速率与容器中c(CH3OH)关系如图II所示:
①图I中A、B、C三点对应的平衡常数K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序排列为
②图II中当x点平衡体系升高至某一温度时,反应可重新达平衡状态,新平衡点可能是
(3)若反应IIICO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO)·c(H2O)、v逆=k逆c(CO2)·c(H2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。则下图(pk=-lgk:T表示温度)所示①、②、③、④四条斜线中,能表示以pk正随T变化关系的是斜线
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【推荐2】甲醛有毒,被世界卫生组织列为一类致癌物。但甲醛是重要的工业原料,在化工、纺织、医疗等领域有广泛应用。
I.回收利用CO2是一种减弱温室效应的有效途径。科学家研究发现可利用回收的CO2与H2反应制备甲醛。
已知:①甲醛的燃烧热为524kJ•mol-1
②H2的燃烧热为285.8 kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1
(1)CO2与H2制备甲醛的反应:CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g) △H=______ 。
(2)在2L恒容密闭容器中通入0.2molCO2和0.4molH2,在三种不同条件下发生(1)中反应,测得CO2的转化率与时间的关系如图所示,曲线X对应温度下反应的平衡常数K=_______ ,由曲线Y到曲线X采取的措施可能是____ 由细线Z到曲线X采取的措施可能是_______ 。
(3)反应速率v(正)=k(正)c(CO2)c2(H2),v(逆)=k(逆)c(CH2O)c(H2O),k(正)、k(逆)分别为正、逆向反应速率常数,计算m点=______ 。
II.甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的一种新方法,该法得到无水甲醛的同时有到副产品氢气。
(4)在一个2L恒容密闭容器中投入1molCH3OH(g),在催化剂作用下发生反应:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H>0,同时存在副反应:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) △H>0。20min后,测得甲醇的转化率与甲醛的选择性分别与温度的关系如图所示。温度高于650℃,甲醇的转化率升高,甲醛的产率_____ ,原因可能是________ 。
I.回收利用CO2是一种减弱温室效应的有效途径。科学家研究发现可利用回收的CO2与H2反应制备甲醛。
已知:①甲醛的燃烧热为524kJ•mol-1
②H2的燃烧热为285.8 kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1
(1)CO2与H2制备甲醛的反应:CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g) △H=
(2)在2L恒容密闭容器中通入0.2molCO2和0.4molH2,在三种不同条件下发生(1)中反应,测得CO2的转化率与时间的关系如图所示,曲线X对应温度下反应的平衡常数K=
(3)反应速率v(正)=k(正)c(CO2)c2(H2),v(逆)=k(逆)c(CH2O)c(H2O),k(正)、k(逆)分别为正、逆向反应速率常数,计算m点=
II.甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的一种新方法,该法得到无水甲醛的同时有到副产品氢气。
(4)在一个2L恒容密闭容器中投入1molCH3OH(g),在催化剂作用下发生反应:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H>0,同时存在副反应:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) △H>0。20min后,测得甲醇的转化率与甲醛的选择性分别与温度的关系如图所示。温度高于650℃,甲醇的转化率升高,甲醛的产率
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
【推荐3】干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体,化学方程式为:,在四氯化碳中通入二氧化碳和氨制备氨基甲酸铵的实验装置(夹持、加热装置已略去)如下图所示,回答下列问题:
(1)装置1用来制备二氧化碳气体:将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上,长颈漏斗中所加试剂为____________ ,装置2中所加试剂为_______________ .
(2)装置6中试剂为固体和,发生反应的化学方程式为_______________________ .
(3)装置4中气球的作用是_____________ .的作用可能是_______________________________ .
(4)反应时,三颈烧瓶需用冷水浴冷却,其目的是_______________________________ .
(5)利用氧化尿素制备水合肼的实验流程如图所示:
已知:①氯气与烧碱溶液的反应是放热反应,与热碱液反应生成;
②有强还原性,能与剧烈反应生成.
下列说法错误的是_________(填字母).
(1)装置1用来制备二氧化碳气体:将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上,长颈漏斗中所加试剂为
(2)装置6中试剂为固体和,发生反应的化学方程式为
(3)装置4中气球的作用是
(4)反应时,三颈烧瓶需用冷水浴冷却,其目的是
(5)利用氧化尿素制备水合肼的实验流程如图所示:
已知:①氯气与烧碱溶液的反应是放热反应,与热碱液反应生成;
②有强还原性,能与剧烈反应生成.
下列说法错误的是_________(填字母).
A.步骤Ⅰ中为加快反应速率,可采用热水浴 |
B.步骤Ⅰ制备溶液时,若测得产物中与的物质的量之比为,则参与反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 |
C.步骤Ⅱ中可将尿素水溶液逐滴滴入碱性溶液中 |
D.生成水合肼的离子方程式为 |
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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1】I.在500 ℃、2×107 Pa和催化剂条件下合成氨工业的核心反应是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=Q kJ·mol-1。反应过程中能量变化如图所示,回答下列问题:
(1)在500 ℃、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N2和1.5 mol H2,充分反应后,放出的热量_______ (填“<”“>”或“=”)46.2 kJ,理由是_____________ 。
(2)将一定量的H2(g)和N2(g)放入1 L密闭容器中,在500 ℃、2×107 Pa下达到平衡,测得N2为0.10 mol,H2为0.30 mol,NH3为0.10 mol。则该条件下达到平衡时H2的转化率为________ 。该温度下的平衡常数K的值为________ (结果用分数表示)。若升高温度,K值________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
II.一定条件下,某容积为1L的密闭容器中发生如下反应:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g)
(1)维持温度不变,向该容器中充入2 mol C(s)和2 mol H2O(g),达到平衡后混合气体的平均分子量为M,则M的范围为_____________________ 。
(2)在(1)中若起始时充入的是2.5 molCO(g)和4molH2(g),达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为__________ 。
(1)在500 ℃、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N2和1.5 mol H2,充分反应后,放出的热量
(2)将一定量的H2(g)和N2(g)放入1 L密闭容器中,在500 ℃、2×107 Pa下达到平衡,测得N2为0.10 mol,H2为0.30 mol,NH3为0.10 mol。则该条件下达到平衡时H2的转化率为
II.一定条件下,某容积为1L的密闭容器中发生如下反应:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g)
(1)维持温度不变,向该容器中充入2 mol C(s)和2 mol H2O(g),达到平衡后混合气体的平均分子量为M,则M的范围为
(2)在(1)中若起始时充入的是2.5 molCO(g)和4molH2(g),达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为
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【推荐2】丙烯是重要的有机合成原料。由丙烷制备丙烯是近年研究的热点,主要涉及如下反应:
反应Ⅰ:2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH1= -235 kJ·mol-1
反应Ⅱ:2C3H8(g)+7O2(g)6CO(g)+8H2O(g) ΔH2= -2742 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应2C3H6(g)+6O2(g)6CO(g)+6H2O(g)的ΔH=___________ 。
(2)在刚性绝热容器中发生反应Ⅰ,下列叙述能说明反应已达到平衡状态的是___________(填标号)。
(3)在压强恒定为100 kPa条件下,将n(C3H8) n(O2)=21的混合气体,匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,不同温度下丙烷和氧气的转化率如图所示。
①曲线___________ (填“L1”或“L2”)表示丙烷的转化率。
②温度高于T1 K后曲线L2随温度升高而降低的原因为___________ 。
③当温度高于___________ (填“T1”或“T2”)时,反应Ⅱ不再发生,a点对应的温度下,丙烯的分压 p(C3H6) =___________ kPa(保留3位有效数字),反应I的标准平衡常数 Kθ=___________ (已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应:dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g),Kθ=;其中 pθ=100 kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。
(4)在“碳中和”实施过程中,可将工业生产中产生的CO2气体通过如图所示的电解原理转化成重要的有机物,阴极的电极反应式为___________ 。
反应Ⅰ:2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH1= -235 kJ·mol-1
反应Ⅱ:2C3H8(g)+7O2(g)6CO(g)+8H2O(g) ΔH2= -2742 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应2C3H6(g)+6O2(g)6CO(g)+6H2O(g)的ΔH=
(2)在刚性绝热容器中发生反应Ⅰ,下列叙述能说明反应已达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.每断裂1 mol O=O键,同时生成4 mol O-H键 | B.容器内温度不再变化 |
C.混合气体的密度不再变化 | D.n(C3H8) = n(C3H6) |
(3)在压强恒定为100 kPa条件下,将n(C3H8) n(O2)=21的混合气体,匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,不同温度下丙烷和氧气的转化率如图所示。
①曲线
②温度高于T1 K后曲线L2随温度升高而降低的原因为
③当温度高于
(4)在“碳中和”实施过程中,可将工业生产中产生的CO2气体通过如图所示的电解原理转化成重要的有机物,阴极的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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【推荐3】我国提出“CO2排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。研发CO2的利用技术,降低空气中CO2的含量是实现该目标的重要途径。
(1)下面是用H2捕捉CO2时发生两个反应:
I.
Ⅱ.
①反应I、Ⅱ的lnK随的变化如图所示,则_______ 0(填“>”“<”或“=”)0;有利于该反应自发进行的温度是___________ (填“高温”或“低温”)。
②将一定量的CO2和H2的混合气体充入密闭容器中,、与温度的关系如图所示,400℃之后降低的原因是_______ ;而速率仍然增大的可能原因是________ 。
③220℃时,将4molH2与1molCO2的混合气体充入2L反应器中,气体初始总压强为p,10分钟后体系达到平衡,CO2的转化率为80%,CH4的选择性为50%,则生成的CH4平均速率为_______ ,反应Ⅱ的平衡常数为________ 。[已知CH4的选择性]
(2)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工物质Na2CO3.若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中___________ 。(已知常温下:、)
(3)Na-CO2电池可以实现对CO2的利用,该类电池放电的反应方程式为。其工作原理如图所示,请写出正极的反应方程式:________ 。
(1)下面是用H2捕捉CO2时发生两个反应:
I.
Ⅱ.
①反应I、Ⅱ的lnK随的变化如图所示,则
②将一定量的CO2和H2的混合气体充入密闭容器中,、与温度的关系如图所示,400℃之后降低的原因是
③220℃时,将4molH2与1molCO2的混合气体充入2L反应器中,气体初始总压强为p,10分钟后体系达到平衡,CO2的转化率为80%,CH4的选择性为50%,则生成的CH4平均速率为
(2)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工物质Na2CO3.若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中
(3)Na-CO2电池可以实现对CO2的利用,该类电池放电的反应方程式为。其工作原理如图所示,请写出正极的反应方程式:
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