选择性催化还原(SCR)脱硝技术可用于减少工业生产中氮氧化物()的排放量,主要技术原理如下,回答下列问题:
Ⅰ.CO―SCR技术
使用某催化剂时,反应机理如下表:
(1)反应___________ ,副反应化学方程式为___________ 。
(2)将含NO的尾气按一定流速通到不同催化剂表面,不同温度下在气体出口处测得NO的转化率、的选择性、的生成量随温度变化关系如下图:综合分析,该脱硝过程最佳温度为___________ ,应选择的最佳催化剂为___________ ,选用合适的催化剂还能抑制催化剂表面出现铵盐结晶现象,结晶会导致___________ 。
Ⅱ.H2―SCR技术
主反应:
副反应:
(3)恒温下,向容积为1L的容器中充入2mol NO、4mol、1mol,发生主、副反应,达到平衡后,测得压强为初始压强的,且与的体积分数相等,NO的转化率为___________ ,主反应的___________ (列出计算式即可)。
(4)除以上技术外,还可用电解纸化吸收法将工业尾气中的转变为。向NaCl溶液(起始pH调至9)中通入NO,测得电流强度与NO的去除率的关系如图甲所示,溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图乙所示:去除NO主要发生的离子方程式为___________ ,随着电流强度的增大,电解NaCl溶液时NO去除率下降的原因是___________ 。
Ⅰ.CO―SCR技术
使用某催化剂时,反应机理如下表:
反应方程式 | 反应热 | |
吸附过程 | ||
解离过程 | ||
缔结过程 | ||
(1)反应
(2)将含NO的尾气按一定流速通到不同催化剂表面,不同温度下在气体出口处测得NO的转化率、的选择性、的生成量随温度变化关系如下图:综合分析,该脱硝过程最佳温度为
Ⅱ.H2―SCR技术
主反应:
副反应:
(3)恒温下,向容积为1L的容器中充入2mol NO、4mol、1mol,发生主、副反应,达到平衡后,测得压强为初始压强的,且与的体积分数相等,NO的转化率为
(4)除以上技术外,还可用电解纸化吸收法将工业尾气中的转变为。向NaCl溶液(起始pH调至9)中通入NO,测得电流强度与NO的去除率的关系如图甲所示,溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图乙所示:去除NO主要发生的离子方程式为
更新时间:2024-05-14 18:49:02
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(0.4)
【推荐1】从工业废钒中回收金属钒既避免污染环境又有利于资源综合利用。某工业废钒的主要成分为V2O5、VOSO4和SiO2等,下图是从废钒中回收钒的一种工艺流程:
(1)为了提高“酸浸”效率,可以采取的措施有________ (填两种).
(2)“还原”工序中反应的离子方程式为________ .
(3)“沉钒”得到NH4VO3沉淀,需对沉淀进行洗涤,检验沉淀完全洗净的方法是________ .
(4)写出流程中铝热反应的化学方程式________ .
(5)电解精炼时,以熔融NaCl、CaCl2和VCl2为电解液(其中VCl2以分子形式存在).粗钒应与电源的________ 极(填“正”或“负”)相连,阴极的电极反应式为________ .
(6)为预估“还原”工序加入H2C2O4的量,需测定“酸浸”液中VO2+的浓度.每次取25.00mL“酸浸”液于锥形瓶用a mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液和苯代邻氨基苯甲酸为指示剂进行滴定(其中VO2+ VO2+),若三次滴定消耗标准液的体积平均为bmL,则VO2+的浓度为________ g/L(用含a、b的代数式表示)
(1)为了提高“酸浸”效率,可以采取的措施有
(2)“还原”工序中反应的离子方程式为
(3)“沉钒”得到NH4VO3沉淀,需对沉淀进行洗涤,检验沉淀完全洗净的方法是
(4)写出流程中铝热反应的化学方程式
(5)电解精炼时,以熔融NaCl、CaCl2和VCl2为电解液(其中VCl2以分子形式存在).粗钒应与电源的
(6)为预估“还原”工序加入H2C2O4的量,需测定“酸浸”液中VO2+的浓度.每次取25.00mL“酸浸”液于锥形瓶用a mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液和苯代邻氨基苯甲酸为指示剂进行滴定(其中VO2+ VO2+),若三次滴定消耗标准液的体积平均为bmL,则VO2+的浓度为
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(0.4)
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【推荐2】铊(Tl)在工业中的用途非常广泛,其中铊锡合金可作超导材料:铊镉合金是原子能工业中的重要材料。铊主要从铅精矿焙烧产生的富铊灰(主要成分PbO、ZnO、Fe2O3、 FeO、Tl2O等)中提炼,具体工艺流程如图。
已知:萃取剂选用对铊有很高选择性的酰胺类萃取剂CH3CONR2的二乙苯溶液,萃取过程的反应原理为H+ +CH3CONR2+TlCl [CH3CONR2H]TlCl4。
回答下列问题:
(1)浸取过程中硫酸的作用除了酸化提供H+,另一作用为_______ 。
(2)在实验室中,“萃取”过程使用的玻璃仪器有烧杯,还有_______ ,用平衡移动解释“反萃取”过程的原理和目的_______ 。
(3)“还原、氧化、沉淀”过程中生成TlCl,该反应的离子方程式为_______ ,为提高经济效益充分利用原料,该反应的滤液可加入_______ 步骤循环使用最合适。
(4)Tl+对人体毒性很大,难溶盐KFe[Fe(CN)6]可通过离子交换治疗Tl2SO4中毒,将其转化为沉淀同时生成K2SO4溶液,写出治疗Tl2SO4中毒的离子方程式:_______ 。
(5)电解Tl2SO4溶液制备金属Tl的装置如图所示。石墨(C)上电极反应式为_______ 。
已知:萃取剂选用对铊有很高选择性的酰胺类萃取剂CH3CONR2的二乙苯溶液,萃取过程的反应原理为H+ +CH3CONR2+TlCl [CH3CONR2H]TlCl4。
回答下列问题:
(1)浸取过程中硫酸的作用除了酸化提供H+,另一作用为
(2)在实验室中,“萃取”过程使用的玻璃仪器有烧杯,还有
(3)“还原、氧化、沉淀”过程中生成TlCl,该反应的离子方程式为
(4)Tl+对人体毒性很大,难溶盐KFe[Fe(CN)6]可通过离子交换治疗Tl2SO4中毒,将其转化为沉淀同时生成K2SO4溶液,写出治疗Tl2SO4中毒的离子方程式:
(5)电解Tl2SO4溶液制备金属Tl的装置如图所示。石墨(C)上电极反应式为
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【推荐3】硫化钼(MoS2,其中Mo的化合价为+4)被誉为“固体润滑剂之王”,利用低品质的辉钼矿(含MoS2、SiO2以及CuFeS2等杂质)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如图:
回答下列问题:
(1)“酸浸”中加入氢氟酸是为了除去杂质SiO2,该反应的化学方程式为____ 。
(2)在“氧化焙烧”过程中主要是O2将MoS2转化为MoO3、SO2,在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____ 。
(3)若氧化焙烧产物产生烧结现象,在“氨浸”前还需进行粉碎处理,其目的是___ ,“氨浸”后生成(NH4)2MoO4反应的化学方程式为____ 。
(4)钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种无公害型冷却水系统金属缓蚀剂,可以由MoS2制备,在制备过程中需加入Ba(OH)2固体除去SO。[忽略溶液体积变化。已知:259℃,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10]。
①若向等浓度的Na2MoO4和Na2SO4的混合液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,先析出的沉淀是____ 。
②若现溶液中c(MoO)=0.4mol•L-1,c(SO)=0.05mol•L-1,常温下,当BaMoO4即将开始沉淀时,SO的去除率为____ 。
(5)高纯MoS2中仍然会存在极微量的非整比晶体MoS2.8等杂质,在该杂质中为保持电中性,Mo元素有+4、+6两种价态,则该杂质中Mo4+所占Mo元素的物质的量分数为___ 。
回答下列问题:
(1)“酸浸”中加入氢氟酸是为了除去杂质SiO2,该反应的化学方程式为
(2)在“氧化焙烧”过程中主要是O2将MoS2转化为MoO3、SO2,在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
(3)若氧化焙烧产物产生烧结现象,在“氨浸”前还需进行粉碎处理,其目的是
(4)钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种无公害型冷却水系统金属缓蚀剂,可以由MoS2制备,在制备过程中需加入Ba(OH)2固体除去SO。[忽略溶液体积变化。已知:259℃,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10]。
①若向等浓度的Na2MoO4和Na2SO4的混合液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,先析出的沉淀是
②若现溶液中c(MoO)=0.4mol•L-1,c(SO)=0.05mol•L-1,常温下,当BaMoO4即将开始沉淀时,SO的去除率为
(5)高纯MoS2中仍然会存在极微量的非整比晶体MoS2.8等杂质,在该杂质中为保持电中性,Mo元素有+4、+6两种价态,则该杂质中Mo4+所占Mo元素的物质的量分数为
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【推荐1】最近,著名记者柴静的雾霾调查纪录片穹顶之下,在互联网上产生了爆炸性影响.煤燃烧的尾气是造成雾霾天气的原因之一,下列是一种变废为宝的处理方法.
(1)上述流程中循环使用的物质有______ ,吸收池Ⅰ吸收的气体有 ______ .
(2)向吸收池Ⅳ得到的溶液中滴加溶液,出现浑浊,pH降低,用平衡移动原理解释溶液pH降低的原因:______ .
(3)电解池Ⅴ制得的原理如图1所示.
写出电解总反应的离子方程式______ .
(4)和反应生成和,反应过程中的能量变化如图2,,.
已知:①
②
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式:______ .
(5)上述流程中每一步均恰好完全反应,若制得质量为xkg,电解池V制得的溶液,则氧化池Ⅵ中消耗的在标准状况下的体积为______ .
(1)上述流程中循环使用的物质有
(2)向吸收池Ⅳ得到的溶液中滴加溶液,出现浑浊,pH降低,用平衡移动原理解释溶液pH降低的原因:
(3)电解池Ⅴ制得的原理如图1所示.
写出电解总反应的离子方程式
(4)和反应生成和,反应过程中的能量变化如图2,,.
已知:①
②
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式:
(5)上述流程中每一步均恰好完全反应,若制得质量为xkg,电解池V制得的溶液,则氧化池Ⅵ中消耗的在标准状况下的体积为
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【推荐2】利用合成二甲醚可以很大程度地帮助实现“碳中和”,其合成过程由两种工艺组成。
工艺1:先在设备一加氢合成甲醇,主要涉及以下反应:
Ⅰ、甲醇的合成:;
Ⅱ、逆水汽变换:;
再通过设备二合成二甲醚,涉及以下反应:
Ⅲ、甲醇脱水:。
工艺2:在双功能催化剂作用下,由加氢直接得到二甲醚。
已知:相关物质变化的焓变示意图如下:
回答下列问题:
(1)请写出工艺2中直接加氢合成(反应Ⅳ)的热化学方程式:___________ 。
(2)①工艺1需先在设备一合成甲醇。在不同压强下,按照投料合成甲醇,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
下列说法正确的是___________ (填字母)。
A.图甲纵坐标表示的平衡产率
B.压强:
C.为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率,应选择低温、高压的反应条件
D.一定温度、压强下,寻找活性更高的催化剂,是提高的平衡转化率的主要研究方向
②解释图乙不同压强下纵坐标代表的物理量在550℃后趋于相等的原因:___________ 。
(3)若一定量和仅发生反应Ⅰ和Ⅱ,研究表明:在其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性。使用该催化剂,按(总量为a)投料于恒容密闭容器中进行反应,的平衡转化率和甲醇的选择性(甲醇的选择性:转化的中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示(忽略温度对催化剂的影响)。
①根据图中数据,温度选择___________ K(填“473”“513”或“553”),达到平衡时,反应体系内甲醇的产量最高。
②随着温度的升高,的平衡转化率增加但甲醇的选择性降低,请分析其原因:___________ 。
工艺1:先在设备一加氢合成甲醇,主要涉及以下反应:
Ⅰ、甲醇的合成:;
Ⅱ、逆水汽变换:;
再通过设备二合成二甲醚,涉及以下反应:
Ⅲ、甲醇脱水:。
工艺2:在双功能催化剂作用下,由加氢直接得到二甲醚。
已知:相关物质变化的焓变示意图如下:
回答下列问题:
(1)请写出工艺2中直接加氢合成(反应Ⅳ)的热化学方程式:
(2)①工艺1需先在设备一合成甲醇。在不同压强下,按照投料合成甲醇,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
下列说法正确的是
A.图甲纵坐标表示的平衡产率
B.压强:
C.为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率,应选择低温、高压的反应条件
D.一定温度、压强下,寻找活性更高的催化剂,是提高的平衡转化率的主要研究方向
②解释图乙不同压强下纵坐标代表的物理量在550℃后趋于相等的原因:
(3)若一定量和仅发生反应Ⅰ和Ⅱ,研究表明:在其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性。使用该催化剂,按(总量为a)投料于恒容密闭容器中进行反应,的平衡转化率和甲醇的选择性(甲醇的选择性:转化的中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示(忽略温度对催化剂的影响)。
①根据图中数据,温度选择
②随着温度的升高,的平衡转化率增加但甲醇的选择性降低,请分析其原因:
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【推荐3】H2是一种清洁能源也是一种重要的化工原料,工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1=-566.0kJ·mol-1
2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H2=-1453kJ·mol-1
则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为___________ 。
(2)利用反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H,可获得化工原料CO,CO2的平衡转化率与温度的关系如图1。
①△H___________ (填“>”、“<”或“=”)0。
②240℃时,将2molCO2和2molH2通入容积为8L的恒容密闭容器中,达到平衡时CO2的转化率为50%。此时该反应的平衡常数K=___________ 。
③该反应在一恒容密闭容器中进行,反应过程如图2,t1时达到平衡,t2时仅改变一个条件,该条件是___________ 。
(3)300℃时,向一体积为10L的恒容密闭容器中充入1.32molCH3OH和1.2molH2O,发生反应:CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) △H1=+49kJ·mol-1。
①高温下,CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)能自发进行的原因是___________ 。
②反应经5min达到平衡,测得H2的物质的量为2.97mol。0~5min内,H2的反应速率为______ 。
③CH3OH(g)与H2O(g)反应相对于电解水制备H2的优点是___________ 。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1=-566.0kJ·mol-1
2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H2=-1453kJ·mol-1
则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为
(2)利用反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H,可获得化工原料CO,CO2的平衡转化率与温度的关系如图1。
①△H
②240℃时,将2molCO2和2molH2通入容积为8L的恒容密闭容器中,达到平衡时CO2的转化率为50%。此时该反应的平衡常数K=
③该反应在一恒容密闭容器中进行,反应过程如图2,t1时达到平衡,t2时仅改变一个条件,该条件是
(3)300℃时,向一体积为10L的恒容密闭容器中充入1.32molCH3OH和1.2molH2O,发生反应:CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) △H1=+49kJ·mol-1。
①高温下,CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)能自发进行的原因是
②反应经5min达到平衡,测得H2的物质的量为2.97mol。0~5min内,H2的反应速率为
③CH3OH(g)与H2O(g)反应相对于电解水制备H2的优点是
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【推荐1】在防治新冠肺炎的工作中,过氧乙酸(CH3COOOH)是众多消毒剂中的一种。过氧乙酸具有强氧化能力,可将各种病原微生物杀灭。其性质不稳定,遇热易分解。某同学利用高浓度的双氧水和冰醋酸制备少量过氧乙酸并进行相关实验。
I.过氧乙酸的制备.
向100mL的三颈烧瓶中加入25mL冰醋酸,滴加42.5%双氧水15mL,之后加入一定量浓硫酸,维持反应温度为40℃,磁力搅拌4h后,室温静置12h。
(1)三颈烧瓶中制取过氧乙酸的反应方程式为____ 。
(2)资料显示浓硫酸的用量对制得的过氧乙酸的质量分数有较为明显的影响,如图所示。根据图中数据分析本实验中浓硫酸的用量应为____ (填字母)。
a 1.5mL-2.0mL b 3.5mL-4.0mL C 5.5mL-6.0mL
II.过氧乙酸质量分数的测定
准确称取1.00g过氧乙酸样液,定容子100mL容量瓶中,取其中10.00mL溶液调pH后,用KMnO4标准溶液滴定至溶液出现浅红色,以除去过氧乙酸试样中剩余的H2O2,再加入过量KI溶液,摇匀,用0.0200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3标准溶液25.00mL。(已知:)。
(3)加入过量KI溶液前,需除去H2O2的原因是____ (用离子方程式表示)。
(4)滴定时所选指示剂为____ ;制得过氧乙酸溶液中过氧乙酸质量分数为____ %。
(5)过氧乙酸用于消毒时,要将原液稀释到0.2%-0.5%之间。若实验室配制1000mL过氧乙酸稀溶液时,除需使用烧杯和玻璃棒外,还要用到以下哪些仪器____ (填标号)。
I.过氧乙酸的制备.
向100mL的三颈烧瓶中加入25mL冰醋酸,滴加42.5%双氧水15mL,之后加入一定量浓硫酸,维持反应温度为40℃,磁力搅拌4h后,室温静置12h。
(1)三颈烧瓶中制取过氧乙酸的反应方程式为
(2)资料显示浓硫酸的用量对制得的过氧乙酸的质量分数有较为明显的影响,如图所示。根据图中数据分析本实验中浓硫酸的用量应为
a 1.5mL-2.0mL b 3.5mL-4.0mL C 5.5mL-6.0mL
II.过氧乙酸质量分数的测定
准确称取1.00g过氧乙酸样液,定容子100mL容量瓶中,取其中10.00mL溶液调pH后,用KMnO4标准溶液滴定至溶液出现浅红色,以除去过氧乙酸试样中剩余的H2O2,再加入过量KI溶液,摇匀,用0.0200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3标准溶液25.00mL。(已知:)。
(3)加入过量KI溶液前,需除去H2O2的原因是
(4)滴定时所选指示剂为
(5)过氧乙酸用于消毒时,要将原液稀释到0.2%-0.5%之间。若实验室配制1000mL过氧乙酸稀溶液时,除需使用烧杯和玻璃棒外,还要用到以下哪些仪器
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【推荐2】镓、锗相关物质具有明显的军民两用属性,2023年8月起,我国对镓、锗相关物质实施出口管制。从砷化镓废料(主要成分为GaAs、Fe2O3、SiO2和CaCO3)中回收镓和砷的工艺流程如图所示:
(1)滤渣I的主要成分:___________ ;碱浸操作需要控制温度为70℃,原因是___________ 。
(2)碱浸操作中GaAs被H2O2氧化,发生的化学方程式为:___________ 。每反应1mol GaAs,转移电子的数目:___________ 。
(3)该工艺得到的Na3AsO4·12H2O纯度较低,可以通过___________ 的方法进行提纯。“旋流电积”所得“尾液”的溶质主要是___________ ,可循环使用,提高效益。
(4)“旋流电积”用到了先进的水系锌基电池,该电池采用了新型的A位K/Na掺杂Ni-Co-Zn-Mn钙钛矿氟化物(K/Na-NCZMF)电极材料,如图所示(注明:0.lM代表0.1mol/L)。
该电池放电时,M极上含锰产物为:___________ ,N极发生的电极反应式:___________ 。
(1)滤渣I的主要成分:
(2)碱浸操作中GaAs被H2O2氧化,发生的化学方程式为:
(3)该工艺得到的Na3AsO4·12H2O纯度较低,可以通过
(4)“旋流电积”用到了先进的水系锌基电池,该电池采用了新型的A位K/Na掺杂Ni-Co-Zn-Mn钙钛矿氟化物(K/Na-NCZMF)电极材料,如图所示(注明:0.lM代表0.1mol/L)。
该电池放电时,M极上含锰产物为:
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解题方法
【推荐3】低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,低碳经济的概念在中国正迅速从高端概念演变成全社会的行为,在新能源汽车、工业节能等多个领域都大有作为.请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质
(1)工业上可利用CO或CO2来制备燃料甲醇.
已知:800℃时,化学反应①、反应②对应的平衡常数分别为2.5、1.0
反应①:2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.8kJ•mol-1
反应②:H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol-1
写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式___________ .
800℃时该反应的化学平衡常数K的数值为___________ .
(2)现将不同量的CO2(g)和H2(g)分别通入到容积为2L的恒容密闭容器中发生反应: CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH=+41.2KJ/mol,得到如下二组数据:
实验2中,若平衡时,CO2(g)的转化率小于H2(g).则a、b必须满足的关系是__________ 。
若在900℃时,另做一组实验,在此容器中加入10molCO2(g),5molH2,2molCO,5molH2O(g),则此时v正____ v 逆(填“<”>“或“=”)。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1 kJ·mol-1,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是________ 。 (填“3.5×106 Pa”、 “4.0×106 Pa”或““5.0×106 Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是_________________ 。
(4)常温下,向20.0mLcmol/L的氨水中滴加20mL.0.2mol/LHNO3溶液后,恰好使溶液显中性(设混合溶液总体积为两溶液体积之和)。计算常温下NH3·H2ONH4++OH-的电离平衡常数K(NH3·H2O)=_________ (用含c的式子表示)。
(1)工业上可利用CO或CO2来制备燃料甲醇.
已知:800℃时,化学反应①、反应②对应的平衡常数分别为2.5、1.0
反应①:2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.8kJ•mol-1
反应②:H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol-1
写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式
800℃时该反应的化学平衡常数K的数值为
(2)现将不同量的CO2(g)和H2(g)分别通入到容积为2L的恒容密闭容器中发生反应: CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH=+41.2KJ/mol,得到如下二组数据:
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
CO2(g) | H2(g) | H2O(g) | CO2(g) | |||
1 | 900 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 2 |
2 | 900 | a | b | c | d | t |
实验2中,若平衡时,CO2(g)的转化率小于H2(g).则a、b必须满足的关系是
若在900℃时,另做一组实验,在此容器中加入10molCO2(g),5molH2,2molCO,5molH2O(g),则此时v正
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1 kJ·mol-1,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是
(4)常温下,向20.0mLcmol/L的氨水中滴加20mL.0.2mol/LHNO3溶液后,恰好使溶液显中性(设混合溶液总体积为两溶液体积之和)。计算常温下NH3·H2ONH4++OH-的电离平衡常数K(NH3·H2O)=
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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1】山东“十四五”规划提出“推动绿色发展,绘就绿水青山齐鲁画卷”。加氢可缓解带来的环境压力,同时带来巨大的经济效益。加氢过程,主要发生的三个竞争反应为:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)①由CO、H2合成甲醇的热化学方程式为_______ 。
②相同时间内,在不同催化剂下用CO2和H2合成甲醇(其他条件均相同),CO2的转化率随温度变化如图所示,其中活化能最低的反应所用的催化剂是催化剂_______ (填“A”、“B”或“C”)。
③在催化剂表面上反应Ⅱ的前三步反应历程如图所示(吸附在催化剂表面用“∙”标注,Ts表示过渡态),则物质吸附在催化剂表面,形成过渡态的过程会_______ (填“放出热量”或“吸收热量”),反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为_______ 。
(2)我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。在反应器中按,通入H2和CO2,分别在0.1MPa和1MPa下进行反应。实验中温度对平衡组成体系的(CO2、CO、CH4)三种物质分析,其CO和CH4的影响如下图所示(该反应条件下甲醇产量极低,因此忽略“反应I”,只考虑反应Ⅱ和反应III)。
①lMPa时,表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是_______ 、_______ 。M点平衡组成含量高于N点的原因是_______ 。
②当CH4和CO平衡组成均为40%时,该温度下反应Ⅲ的平衡常数Kp为_______ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)①由CO、H2合成甲醇的热化学方程式为
②相同时间内,在不同催化剂下用CO2和H2合成甲醇(其他条件均相同),CO2的转化率随温度变化如图所示,其中活化能最低的反应所用的催化剂是催化剂
③在催化剂表面上反应Ⅱ的前三步反应历程如图所示(吸附在催化剂表面用“∙”标注,Ts表示过渡态),则物质吸附在催化剂表面,形成过渡态的过程会
(2)我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。在反应器中按,通入H2和CO2,分别在0.1MPa和1MPa下进行反应。实验中温度对平衡组成体系的(CO2、CO、CH4)三种物质分析,其CO和CH4的影响如下图所示(该反应条件下甲醇产量极低,因此忽略“反应I”,只考虑反应Ⅱ和反应III)。
①lMPa时,表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是
②当CH4和CO平衡组成均为40%时,该温度下反应Ⅲ的平衡常数Kp为
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【推荐2】可作大型船舶的绿色燃料,可由CO或制备。工业上用催化加氢制备的原理如下:
反应1:
反应2:
回答下列问题:
(1)反应___________ 。
(2)将和按1∶3通入密闭容器中发生反应1和反应2,分别在1MPa、3MPa、5MPa下改变反应温度,测得的平衡转化率以及生成、CO选择性(S)的变化如图(选择性为目标产物的物质的量在转化的的总物质的量中的比率)。①代表1MPa下随温度变化趋势的是曲线___________ (填“”、“”或“”)。
②℃时,、、三条曲线接近重合的原因是___________ 。
③P点对应的反应2的平衡常数___________ (保留两位有效数字)。
④T℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为40%。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有___________ (写出一种即可)。
⑤实际生产中,投料往往在的基础上适当增大用量,其目的是_____ 。
(3)利用电催化可将同时转化为多种燃料,装置如图所示。铜电极上产生HCOOH的电极反应式为________ 。若用甲醇燃料电池为此电解池供电,生成138gHCOOH时,理论上需要消耗________ g甲醇。
反应1:
反应2:
回答下列问题:
(1)反应
(2)将和按1∶3通入密闭容器中发生反应1和反应2,分别在1MPa、3MPa、5MPa下改变反应温度,测得的平衡转化率以及生成、CO选择性(S)的变化如图(选择性为目标产物的物质的量在转化的的总物质的量中的比率)。①代表1MPa下随温度变化趋势的是曲线
②℃时,、、三条曲线接近重合的原因是
③P点对应的反应2的平衡常数
④T℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为40%。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有
⑤实际生产中,投料往往在的基础上适当增大用量,其目的是
(3)利用电催化可将同时转化为多种燃料,装置如图所示。铜电极上产生HCOOH的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求,依靠理论知识做基础。试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知某反应的平衡表达式为:K= 它所对应的化学反应为:___________ 。
(2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H =-90.8 kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H =-23.5 kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H =-41.3 kJ/mol
总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) 的△H =___________ ;
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:
该反应的正反应方向是___________ 反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为 0.020 mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:___________ 。
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如 NO、NO2、N2O4等,对反应N2O4(g)2NO2(g) △H>0,在温度为 T1、T2 时,平衡体系中 NO2的体积分数随压强变化曲线如图甲所示。下列说法正确的是___________ 。
A A、C 两点的反应速率:A>C
B A、C 两点气体的颜色:A 深,C浅
C A、C 两点的化学平衡常数:A>C
D 由状态 B 到状态 A,可以用加热的方法
(5)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3,25℃时,将m mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,向该溶液滴加 n L 氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将___________ (填“正向”“不”或“逆向”)移动。
(6)某科研单位利用原电池原理,用SO2和O2来制备硫酸,装置如图乙所示,电极为多孔的材料能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。
①A电极为原电池的___________ 极(填“正”或“负”);
②溶液中的H+移向极(用 A、B 表示)___________ ;
③B电极的电极反应式为___________ ;
④电池的总反应式为___________ 。
(1)已知某反应的平衡表达式为:K= 它所对应的化学反应为:
(2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H =-90.8 kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H =-23.5 kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H =-41.3 kJ/mol
总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) 的△H =
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如 NO、NO2、N2O4等,对反应N2O4(g)2NO2(g) △H>0,在温度为 T1、T2 时,平衡体系中 NO2的体积分数随压强变化曲线如图甲所示。下列说法正确的是
A A、C 两点的反应速率:A>C
B A、C 两点气体的颜色:A 深,C浅
C A、C 两点的化学平衡常数:A>C
D 由状态 B 到状态 A,可以用加热的方法
(5)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3,25℃时,将m mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,向该溶液滴加 n L 氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将
(6)某科研单位利用原电池原理,用SO2和O2来制备硫酸,装置如图乙所示,电极为多孔的材料能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。
①A电极为原电池的
②溶液中的H+移向极(用 A、B 表示)
③B电极的电极反应式为
④电池的总反应式为
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