主反应:①
副反应:②
回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制备甲醇若选用水作为氢源,反应的热化学方程式为:
③
已知反应:④
则
(2)在一定条件下,二氧化碳和氢气合成甲醇,温度对反应结果的影响如图所示。已知,在图中所示温度范围内,温度升高更有利于CO的生成。图1中曲线分别为的转化率和甲醇的选择性(甲醇的选择性,下同),则代表的转化率的曲线是
(4)计算机模拟在某种催化剂作用下二氧化碳和氢气合成甲醇的两种反应路径如图所示,RWGS路径由开始,路径由开始,两种路径部分相同。图中吸附在催化剂表面上的物种用*标注,TS代表过渡态。由图可知该条件下合成甲醇时,主要路径为
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(1)一种电解还原CO2制乙烯的装置如图(a)所示,阴极上生成乙烯的电极反应式为
(2)丙烷脱氢制烯烃反应及其常压下平衡常数自然对数值lnKp随温度(T)的变化如图(b)所示:
主反应:
Ⅰ.
副反应:
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
①图中属于吸热反应的是
②=
③若只发生反应Ⅱ,则在w点时(若总压强为1MPa)丙烷的转化率为
(3)甲醇乙烯烷基化制备丙烯主要反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
在总压强为0.2MPa,起始时时,平衡时各物质的物质的量分数(yi)随温度变化如图(c)所示;起始时不同的与平衡时各物质的物质的量分数(yi)之间的关系如图(d)所示。
①图(c)中丙烯分压最大值不超过
②图(d)中随的增大,yi(H2O)不断减小的原因是
③下列说法正确的是
A.恒温下改变压强,丙烯的平衡产率不变
B.生产丙烯时,升高温度有利于丙烯的生成
C.实际生产中改进催化剂的选择性有利于提高丙烯的产率
D.其它条件不变时,适当增大,有利于提高丙烯的平衡产率
【推荐2】按要求回答下列问题:
(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) △H1
反应Ⅱ:NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2= +72.49kJ/mol
总反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3= -86.98kJ/mol
①反应Ⅰ的△H1=
②一定温度下,在体积固定的密闭容器中按 n(NH3):n(CO2)=2:1 进行反应Ⅰ,下列能说明反应Ⅰ达到了平衡状态的是
A 容器内气体总压强不再变化
B NH3与CO2的转化率相等
C 容器内混合气体的密度不再变化
(2)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示:
t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1 000 | 1 200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
回答下列问题:
①该反应的化学平衡常数表达式为K=
②该反应为
③某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为
④在800 ℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol·L-1,c(H2)为1.5 mol·L-1,c(CO)为1 mol·L-1,c(H2O)为3 mol·L-1,此时反应向
(3)工业上从废铅蓄电池废液回收铅的过程中,常用纯碱溶液与处理后的铅膏(主要含PbSO4)发生反应:PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)。已知溶度积常数:Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14,则该反应的化学平衡常数K =
(1)下图是和反应生成过程中能量的变化示意图,请写出和反应的热化学方程式:
(2)若已知下列数据:
化学键 | ||
键能 | 435 | 943 |
Ⅱ、我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)
b)
c)
d)
e)
(3)根据盖斯定律,反应的
(4)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_____。
A.增大与的浓度,反应的正反应速率都增加 |
B.移去部分,反应的平衡均向右移动 |
C.加入反应的催化剂,可提高的平衡转化率 |
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小 |
(5)一定条件下,分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分
(6)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为)除以。反应a、c、e的随(温度的倒数)的变化如图2所示。
①反应a、c、e中,属于吸热反应的有
②反应c的相对压力平衡常数表达式为
③在图2中点对应温度下、原料组成为、初始总压为的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时的分压为。计算的平衡转化率等于
(7)用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:
(1)诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔确认了合成氨反应机理。时,各步反应的能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。图中决速步骤的反应方程式为
(2)关于合成氨工艺的下列理解,正确的是
A.合成氨的反应在较低温度下可为自发反应
B.控制温度(773K)远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
C.当温度、压强一定时,在原料气(和的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率
D.基于有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行
E.分离空气可得,通过天然气和水蒸气转化可得,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
(3)①相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越高,催化作用越强,原因是
②已知在催化剂表面的吸附量会影响催化效果,在少量某催化剂下分解的实验数据如下表:
反应时间/ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
(4)在一定条件下,向某反应容器中投入和在不同温度下反应,平衡体系中氨的物质的量分数随压强变化曲线如图所示:①中温度最高的是
②1939年捷姆金和佩热夫推出合成氨反应在接近平衡时净速率方程式为:的分别为正反应和逆反应的速率常数;代表各组分的分压;α为常数,当达平衡时,净速率为0,工业上以铁为催化剂,,由M点数据计算
(1)已知:3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH= -92.2 kJ/mol ,若起始时向容器内放入2mol N2和6 mol H2,达平衡时放出的热量为Q,则Q
(2)合成氨生产流程如图所示。
流程中,有利于提高原料利用率的措施是
(3)合成氨的反应条件研究:实验测定不同条件下,平衡时氨气的含量与起始氢氮比之间的关系如图所示。
①T0
②d点时的转化率:α(N2)
③a、b、c三点对应平衡常数的大小关系为
④p(N2)、p(H2)、p( NH3)分别代表N2、H2、NH3的分压,Kp代表压力平衡常数(用平衡时的分压代替平衡时的浓度表示),一定条件下,上述合成氨反应接近平衡时,遵循如下方程: v(NH3)=k正×p(N2) 。其中v(NH3)为氨合成反应的净速率(即正逆反应速率差),a为常数,与催化剂性质及反应条件有关, k正、k逆为速率常数,该条件下,实验测得a =0.5,则反应达到平衡时,k正、k逆、Kp三者的关系式为
(4)可用作合成氨的催化剂有很多,如Os、Fe、Pt、Mn、Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下:
注:方框内包含微粒种类及个数、微粒的相对总能量(括号里数字的单位:eV)其中,TS表示过渡态,*表示吸附态。
①请写出N2参与化学吸附的反应方程式
②以上历程须克服的最大势垒为
(1)科研人员对O2直接将CH4氧化为甲醇的气固相催化体系进行了多年探索,在密闭容器中充入2molCH4和1molO2,在不同条件下发生反应:2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g),平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示,根据图象填空。
①p1
②A、B、C点对应的化学反应速率由大到小的顺序为
③若A点,n(CH3OH)=1mol,总压强为2.5MPa,则T0时A点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=
(2)CH4在102%发烟硫酸溶剂中以配合物Pt(bpym)Cl2为催化剂的气液相催化体系,能达到较大的CH4转化率及选择性,原理为:CH4先转化为CH3OSO3H(CH4+H2SO4+SO3CH3OSO3H+H2SO4+SO2),SO2再与O2生成H2SO4,CH3OSO3H再水解生成甲醇,写出该水解反应的方程式:
(3)Osadchi等合成了Fe/MIL-53催化剂,并用于H2O2催化氧化甲烷合成甲醇的研究(CH4+H2O2CH3OH+H2O),反应历程如图所示,其中催化剂用M表示,•CH3为甲基自由基,结合在催化剂表面上的物质或基团用*标注。该历程中“H2O2活化”与“CH4氧化”较难发生的是
(1)一定条件下,作为温室气体的CO2可合成燃料甲醇,主要发生反应的热化学方程式如下:
i .CO2(g) +H2(g) CO(g) +H2O(g) ΔH1= +41.2 kJ·mol-1
ii.CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) ΔH2= -90.0 kJ·mol-1
iii.CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) ΔH3= -144.9 kJ·mol-1
二氧化碳与氢气反应合成甲醇的热化学方程式iv.CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)的ΔH4 =
(2)向两个恒压(压强分别为0.1 MPa,1.0 MPa)密闭容器中分别通入1 mol CO2和4 molH2的混合气体,只发生反应i和反应iii。平衡时CH4和CO占所有含碳化合物的物质的量分数( η)随温度的变化曲线如图所示。
①表示压强为1.0 MPa时η( CH4)和η( CO)的曲线分别是
②c点时,容器内CO2的物质的量为
③600 °C,1.0 MPa时,H2O(g)的物质的量为
(3)科学工作者采用电催化方法用CO2重整CH4制取合成气(CO、H2的混合气体) ,其装置如图所示。
该装置工作时,阴极的电极反应式为
若产生4.48 L合成气(标准状况下),理论上电路中转移
已知某温度下:
反应①:CO2 (g) +H2 (g)→CO(g) + H2O(g),ΔH = +41.2 kJ/mol;
反应②: (g)→ (g)+H2(g),ΔH= +117.6 kJ/mol;
①②的化学反应平衡常数分别为K1、K2,
(1)请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式
(2)对于反应①,恒温恒容条件下,向密闭容器中加入2molCO2和2molH2,当反应达到平衡后,以下说法正确的是
A.因为该反应是吸热反应,所以升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小; |
B.若再加入1molCO2、1mol H2,平衡不移动; |
C.若再加入CO2则平衡向正反应方向移动,CO的体积分数减小; |
D.若充入He,平衡不移动,反应物和产物的浓度都不变; |
II.一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
(4)升高温度,该反应的平衡常数
(5)由图2信息,计算10min内该反应的平均速率v(H2)=
(6)图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是
I.
II.
回答下列问题:
(1)表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓()数据
物质 | ||||
0 | -394 | -201 | -240 |
则
(2)下列能说明反应I一定达到平衡状态的是___________(填标号)。
A. | B.平衡数不再发生变化 |
C.混合气体的密度不再发生变化 | D.混合气体中的百分含量保持不变 |
(3)将平均相对分子质量为16的CO2和H2的混合气体充入一恒容密闭容器中,在化剂作用下发生反应I、II,已知反应II的反应速率,,k正,k逆为速率常数,x为物质的量分数。
①当转化率达到时,反应达到平衡状态,这时和的体积分数相同,若反应II的,平衡时反应II的
②Arrhenius经验公式为,其中为活化能,T为热力学温度,为速率常数,R和C为常数,则
③由实验测得,随着温度的逐渐升高,平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎又变回16,原因是
(4)其他条件相同时,反应温度对选择性的影响如图所示:
由图可知,温度相同时选择性的实验值略高于其平衡值,可能的原因是
(1)某温度下,将 2.0mol CO和 6.0 mol充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测 得 c(CO)=0.25mol/L,则此温度下的平衡常数 K=
(2)利用光能和光催化剂,可将CO2和 (g)转化为和。紫外光照射时,在不同催化剂 (I、II、III)作用下,产量随光照时间的变化见图1。 则在 0~15 小时内,的平均生成速率I、II、III 中最大的为
(3)以为催化剂,可以将和直接转化成乙酸。 在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见图2。乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是
(4)25℃时,。 该温度下,下列说法中正确的有(填序 号)
a.和均可做钡餐试剂
b.同浓度的和混合溶液中滴加溶液,先析出
c.新制氯水中加入少量碳酸钡固体,固体溶解,溶液漂白性增强
d.固体加入浓溶液,不可能转化为
Ⅱ.向 500ml 一定浓度的稀硝酸中加入 33.6g 铁粉,固体全部溶解。 取少量反应后的溶液分别加入苯酚溶液和铁氰化钾试剂,各出现溶液变紫和蓝色沉淀现象。再取10mL 反应后溶液于锥形瓶中,并加入硫氰化钾试剂。用 0.500mol/L 的 H2SO3 溶液进行滴定,滴定完成时平均消耗标 准液 10.20mL。已知整个实验过程中只产生了一种气体,且该气体遇空气变红棕色。据此回答:
(5)滴定刚开始时发生反应的离子方程式为
(6)原稀硝酸溶液的浓度为
(1) 下列不属于汽车尾气中的污染物的是
A. CO、CxHy B. NOx、细颗粒物 C. CO、NOx D. CO2、H2S
(2)已知:① 2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) ∆H1=-746.5 kJ• mol-1,据此可在一定条件下反应消除NO和CO的污染;② CO2(g)+C(s)=2CO(g) △H2=+172.5 kJ•mol-1;碳(石墨)的燃烧热为-393.5kJ•mol-1.写出石墨完全燃烧的热化学方程式
(3)某研究小组在三个容积均为VL的恒容密闭容器中,分别充入1.0molNO和1.0molCO,在三种不同实验条件(见下表)下进行上述反应,反应体系的总压强(P)随时间变化情况如图所示:
实验编号 | a | b | c |
温度/K | 500 | 500 | 600 |
催化剂的比表面积/m2.g-1 | 82 | 124 | 124 |
②由曲线II数据计算出对应条件下的压强平衡常数Kp=
(4)反应物分子一步直接转化为产物的反应称为基元反应,一个化学反应往往是由多个基元反应分步进行的,这个分步过程称为反应机理,机理中的快反应对整个反应速率的影响可以忽略不计。一定温度下,基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数的幂的连乘积成正比,如基元反应mA(g)+nB(g)pC(g)的 “速率方程”可表示为v= kcm(A)•cn(B) (k为速率常数)。实验测得低温时某反应的速率方程为v=kc2(NO2),其反应机理有如下两种可能。则该反应的化学方程式可表示为
反应机理 | 第一步反应 | 第二步反应 |
① | 2NO=N2O4 (快反应) | N2O4+2CO= 2NO+2CO2 (慢反应) |
② | 2NO2=NO3+NO (慢反应) | NO3+CO=NO2+CO2 (快反应) |
Ⅰ.催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术,该过程主要发生如下反应:
i
ii
iii
回答下列问题:
(1)反应iii的
(2)将和的混合气体充入一恒容密闭容器,加入催化剂发生反应。平衡时,转化率、产率及选择性随温度的变化如图。
已知:选择性①图中代表平衡产率随温度变化的曲线为
②图中转化率随温度升高而增大的原因可能是
③已知反应i的正反应速率,逆反应速率(、为速率常数,为物质的量分数)。温度下,平衡时,温度下,平衡时。由此推知,
④原料气的平均相对分子质量为26,270℃时,平衡产率为12.5%,反应i的,平衡时反应i的
Ⅱ.催化加氢制备低碳烯烃(2~4个C的烯烃)
某研究小组使用双功能催化剂实现了合成低碳烯烃,其可能的反应历程如图。在表面解离产生的参与的还原过程,SAPO-34将催化生成的甲醇转化为低碳烯烃(无催化活性,形成氧空位后有助于的活化)。注:□表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(3)理论上,反应历程中消耗的与的物质的量之比为
(4)若原料气中比例过低会减弱催化剂活性,原因是