利用为原料合成的主要反应如下。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ的平衡常数,写出反应Ⅲ的热化学方程式___________ 。
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。①表示选择性的曲线是___________ (填“”或“”);平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是___________ 。
②生成的最佳条件是___________ (填标号)。
(3)一定温度下,向恒压密闭容器中通入和,充分反应后,测得平衡转化率为选择性为,该温度下反应Ⅰ的平衡常数___________ (为以物质的量分数表示的平衡常数)。
(4)向压强恒为的密闭容器中通入反应混合气,在催化作用下只发生反应Ⅰ,测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是___________ 。
②时,的平均反应速率___________ 。
③反应Ⅰ的速率方程可表示为,其中为速率常数,(单位:)为各物质的起始分压,分别为的反应级数。实验结果表明速率常数与反应级数均受温度影响,当反应温度由升高到,则___________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ的平衡常数,写出反应Ⅲ的热化学方程式
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。①表示选择性的曲线是
②生成的最佳条件是
(3)一定温度下,向恒压密闭容器中通入和,充分反应后,测得平衡转化率为选择性为,该温度下反应Ⅰ的平衡常数
(4)向压强恒为的密闭容器中通入反应混合气,在催化作用下只发生反应Ⅰ,测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是
②时,的平均反应速率
③反应Ⅰ的速率方程可表示为,其中为速率常数,(单位:)为各物质的起始分压,分别为的反应级数。实验结果表明速率常数与反应级数均受温度影响,当反应温度由升高到,则
更新时间:2024-05-28 18:00:38
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【推荐1】研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源,解决当前应用最广泛的碳 源(石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机,同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应,实现CO2的良性循环。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2转化率达80%时的能量变化示意图。能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____________ 。
a.容器中压强不变
b.H2的体积分数不变
c.c(H2)=3c(CH3OH)
d.容器中密度不变
e.2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂。
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
①实验2条件下平衡常数K=___________ 。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值______ (填具体值或取值范围)。
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时V正__ V逆(填“<”,“>”,“=”)。
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:___________________________ 。
(4)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系______________ ;
(5)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。该电池的负极反应式为________ ;
(1)目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2转化率达80%时的能量变化示意图。能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
a.容器中压强不变
b.H2的体积分数不变
c.c(H2)=3c(CH3OH)
d.容器中密度不变
e.2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂。
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol[ | 平衡量/mol | 达到平衡所需 时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时V正
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
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【推荐2】2023年杭州亚运会主火炬塔首次使用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料,实现了循环内的零排放。“零碳甲醇”作为公认的新型清洁可再生能源,不易爆炸、储运安全便捷。
甲醇的制备方法有二氧化碳加氢法、电催化法、甲烷催化氧化法等。回答下列问题:
Ⅰ.二氧化碳加氢制甲醇:
① kJ/mol
② kJ/mol
③
已知:甲醇的选择性
(1)___________ ,该反应自发进行的条件是___________ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭反应器中,反应③达到平衡,下列措施中能使平衡体系中增大且加快化学反应速率的是___________ (填字母)。
(3)恒温恒容条件下,原料气、以物质的量浓度之比为1∶3投料时,控制合适条件(不考虑反应③),甲醇的选择性为60%。已知初始压强为4MPa,,达到平衡时,mol/L,则该过程中的平衡转化率为___________ %,该条件下反应②的___________ (保留三位有效数字)。
Ⅱ.电催化法
一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原制备甲醇的装置如左下图所示。控制其他条件相同,将一定量的通入该电催化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如右下图所示。(4)电极生成的电极反应式为___________ 。
(5)控制电压为0.8V,电解时转移电子的物质的量为___________ mol。
Ⅲ.甲烷催化氧化法
主反应:
副反应:
科学家将、和(是活性催化剂)按一定体积比在催化剂表面合成甲醇,部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS代表过渡态)。(6)该历程中正反应的最大活化能为___________ kJ·mol,写出该步骤反应的化学方程式:___________ 。
甲醇的制备方法有二氧化碳加氢法、电催化法、甲烷催化氧化法等。回答下列问题:
Ⅰ.二氧化碳加氢制甲醇:
① kJ/mol
② kJ/mol
③
已知:甲醇的选择性
(1)
(2)一定温度下,在恒容密闭反应器中,反应③达到平衡,下列措施中能使平衡体系中增大且加快化学反应速率的是___________ (填字母)。
A.升高温度 | B.充入,使体系压强增大 |
C.再充入1 mol | D.将从体系中分离出去 |
(3)恒温恒容条件下,原料气、以物质的量浓度之比为1∶3投料时,控制合适条件(不考虑反应③),甲醇的选择性为60%。已知初始压强为4MPa,,达到平衡时,mol/L,则该过程中的平衡转化率为
Ⅱ.电催化法
一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原制备甲醇的装置如左下图所示。控制其他条件相同,将一定量的通入该电催化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如右下图所示。(4)电极生成的电极反应式为
(5)控制电压为0.8V,电解时转移电子的物质的量为
Ⅲ.甲烷催化氧化法
主反应:
副反应:
科学家将、和(是活性催化剂)按一定体积比在催化剂表面合成甲醇,部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS代表过渡态)。(6)该历程中正反应的最大活化能为
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解题方法
【推荐3】、是主要的空气污染源,需要经过处理才能排放。回答下列问题:
(1)二氧化硫在作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。
热化学方程式为:,其催化机理如下:
第1步:
第2步:
第3步:___________ 。(写热化学方程式,的值用x、y、z的代数式表示)。
(2)燃煤发电厂常利用反应
对煤进行脱硫处理来减少的排放。对于该反应,在温度为TK时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
①0~20min内平均反应速率___________
②请写出平衡常数表达式K=___________ 。
(3)的排放主要自于汽车尾气,有人利用反应,用活性炭对NO进行处理。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图甲所示:由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为___________ ;在1100K时,的体积分数为___________ 。
(4)NO氧化反应:分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图乙。
查阅资料知:
的反应历程分两步:
Ⅰ:,
Ⅱ:,
①决定NO氧化反应速率的步骤是___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是的速率却随温度的升高而减小,原因是___________ (填字母)
a、增大,增大b、减小,减小
c、增大,减小d、减小,增大
③由实验数据得到的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为___________ (填字母)。
(1)二氧化硫在作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。
热化学方程式为:,其催化机理如下:
第1步:
第2步:
第3步:
(2)燃煤发电厂常利用反应
对煤进行脱硫处理来减少的排放。对于该反应,在温度为TK时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
浓度 | 时间/min | |||||
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | |
0 | 0.42 | 0.80 | 0.88 | 0.88 | 0.88 |
②请写出平衡常数表达式K=
(3)的排放主要自于汽车尾气,有人利用反应,用活性炭对NO进行处理。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图甲所示:由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为
(4)NO氧化反应:分两步进行,其反应过程能量变化示意图如图乙。
查阅资料知:
的反应历程分两步:
Ⅰ:,
Ⅱ:,
①决定NO氧化反应速率的步骤是
②升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是的速率却随温度的升高而减小,原因是
a、增大,增大b、减小,减小
c、增大,减小d、减小,增大
③由实验数据得到的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为
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【推荐1】纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:
(1)已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s);△H=akJ·mol-
C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H=bkJ·mol-1
Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s);△H=ckJ·mol-1
则方法Ⅰ发生的反应:2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g);△H=_________ kJ·mol-1
(2)工业上极少用方法I制取Cu2O是由于方法I反应条件不易控制,若控温不当,会降低Cu2O产率,请分析原因:________________ 。
(3)方法II为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该制法的化学方程式为_________________________ 。
(4)方法III采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如下图所示:写出电极反应式并说明该装置制备Cu2O的原理___________________ 。
(5)在相同的密闭容器中.用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验:
△H>0,水蒸气的浓度(mol/L)随时间t(min)变化如下表所示:
下列叙述正确的是_________ (填字母)。
方法Ⅰ | 用碳粉在高温条件下还原CuO |
方法Ⅱ | 用肼(N2H4)还原新制Cu(OH) 2 |
方法Ⅲ | 电解法,反应为2Cu+H2O+Cu2O+H2↑ |
(1)已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s);△H=akJ·mol-
C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H=bkJ·mol-1
Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s);△H=ckJ·mol-1
则方法Ⅰ发生的反应:2CuO(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g);△H=
(2)工业上极少用方法I制取Cu2O是由于方法I反应条件不易控制,若控温不当,会降低Cu2O产率,请分析原因:
(3)方法II为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该制法的化学方程式为
(4)方法III采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如下图所示:写出电极反应式并说明该装置制备Cu2O的原理
(5)在相同的密闭容器中.用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验:
△H>0,水蒸气的浓度(mol/L)随时间t(min)变化如下表所示:
序号 | Cu2O a克 | 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
① | 方法Ⅲ | T1 | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
② | 方法Ⅱ | T1 | 0.050 | 0.0488 | 0.0484 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
③ | 方法Ⅲ | T2 | 0.10 | 0.094 | 0.090 | 0.090 | 0.090 | 0.090 |
下列叙述正确的是
A.实验的温度:T2<T1 |
B.实验①前20min的平均反应速率v(O2)=7×10-5mol·L-1·min-1 |
C.实验②比实验①所用的Cu2O催化效率高 |
D.实验①、②、③的化学平衡常数的关系:K1=K2<K3 |
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【推荐2】氮是一种重要的元素,在很多物质中都含有它的身影。
(1)在9.3胜利日阅兵活动中,我国展示了多款导弹,向世界展示了我们捍卫和平的决心和能力。偏二甲肼(CH3)2NNH2是一种无色易燃的液体,常与N2O4作为常用火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2 (l )+2N2O4 (l)=2CO2 (g)+3N2(g)+4H2O(g)
①该反应(Ⅰ)中氧化剂是_____________ 。
②火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4 (g) 2NO2 (g),一定温度下,该反应的焓变为ΔH。现将2 mol NO2 充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_________ 。
若在相同温度下,将上述反应改在体积为2L的恒容密闭容器中进行,平衡常数____________ (填“增大”“不变”或“减小”),反应4min后N2O4的物质的量为0.8mol,则0~4min内的平均反应速率v(NO2)=_________________ 。
(2)硝酸铵(NH4NO3)是一种重要的铵盐,它的主要用途作肥料及工业用和军用炸药。在25℃时,将1mol 硝酸铵溶于水,溶液显酸性,原因是__________________ (用离子方程式表示)。向该溶液滴加50mL氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中的水的电离平衡将__________ (填“正向”“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为___________ mol·L-1。(NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5 mol·L-1)
(1)在9.3胜利日阅兵活动中,我国展示了多款导弹,向世界展示了我们捍卫和平的决心和能力。偏二甲肼(CH3)2NNH2是一种无色易燃的液体,常与N2O4作为常用火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2 (l )+2N2O4 (l)=2CO2 (g)+3N2(g)+4H2O(g)
①该反应(Ⅰ)中氧化剂是
②火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4 (g) 2NO2 (g),一定温度下,该反应的焓变为ΔH。现将2 mol NO2 充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是
若在相同温度下,将上述反应改在体积为2L的恒容密闭容器中进行,平衡常数
(2)硝酸铵(NH4NO3)是一种重要的铵盐,它的主要用途作肥料及工业用和军用炸药。在25℃时,将1mol 硝酸铵溶于水,溶液显酸性,原因是
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(0.15)
【推荐3】高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数列于表中:
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=_____________________________ 。
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe2O3、CO各1.0 mol,反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=_______ ;平衡时,c(CO)=_______________ 。
(3)欲提高(2)中CO的反应速率,可采取的措施是_____________。
(4)在1L的密闭容器中,1300℃条件,下列达平衡状态的是______________ 。
(5)铁是国家的工业基础,下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀 ________ 。
温度/℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
平衡常数 | 64.0 | 50.653 | 42.875 |
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe2O3、CO各1.0 mol,反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=
(3)欲提高(2)中CO的反应速率,可采取的措施是_____________。
A.减少Fe的量 |
B.增加Fe2O3的量 |
C.移出部分CO2 |
D.提高反应温度 |
E.减小容器的体积 |
F.加入合适的催化剂 |
n(Fe2O3) | 0.350 | 0.027 | 0.080 | 0.080 |
n(CO) | 0.010 | 0.010 | 0.010 | 0.050 |
n(Fe) | 0.100 | 0.064 | 0.080 | 0.080 |
n(CO2) | 0.035 | 0.088 | 0.040 | 0.050 |
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【推荐1】资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径。
I.制甲醇,过程如下:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性)
ii.与在活化后的催化剂表面可逆的发生反应①,其反应历程如图。同时伴随反应②: 。(1)反应①每生成1放热49.3,写出其热化学方程式:___________ 。
(2)与混合气体以不同的流速通过反应器,气体流速与转化率、选择性的关系如图。已知:选择性(生成所用的)(转化的)。
流速加快可减少产物中的积累,减少反应___________ (用化学方程式表示)的发生,从而减少催化剂的失活,提高甲醇选择性。
(3)对于以上制甲醇的过程,以下描述正确的是___________ (填序号)。
A.反应中经历了、键的形成和断裂
B.加压可以提高的平衡转化率
C.升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性
II.一种以甲醇和二氧化碳为原料,利用()和纳米片()作催化电极,电化学法制备甲酸(甲酸盐)的工作原理如图所示。(4)①阴极表面发生的电极反应式为___________ 。
②若有1通过质子交换膜,则理论上生成的和共___________ 。
(5)电解部分甲醇后,将阴阳极的电解液混合,加入过量氢氧化钠后蒸干溶液,再向所得固体中加入过量稀硫酸,溶解后得200溶液。取20溶液,加入溶液,充分反应后,再加入过量溶液和5滴淀粉溶液,用溶液滴定至终点,消耗溶液体积为。
已知:;。
①滴定终点的现象为___________ 。
②假设电流效率为100%,则电解池装置中通过的电子的物质的量为___________ 。
③若不加入氢氧化钠,直接蒸干溶液,则②中的计算结果将___________ (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
I.制甲醇,过程如下:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性)
ii.与在活化后的催化剂表面可逆的发生反应①,其反应历程如图。同时伴随反应②: 。(1)反应①每生成1放热49.3,写出其热化学方程式:
(2)与混合气体以不同的流速通过反应器,气体流速与转化率、选择性的关系如图。已知:选择性(生成所用的)(转化的)。
流速加快可减少产物中的积累,减少反应
(3)对于以上制甲醇的过程,以下描述正确的是
A.反应中经历了、键的形成和断裂
B.加压可以提高的平衡转化率
C.升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性
II.一种以甲醇和二氧化碳为原料,利用()和纳米片()作催化电极,电化学法制备甲酸(甲酸盐)的工作原理如图所示。(4)①阴极表面发生的电极反应式为
②若有1通过质子交换膜,则理论上生成的和共
(5)电解部分甲醇后,将阴阳极的电解液混合,加入过量氢氧化钠后蒸干溶液,再向所得固体中加入过量稀硫酸,溶解后得200溶液。取20溶液,加入溶液,充分反应后,再加入过量溶液和5滴淀粉溶液,用溶液滴定至终点,消耗溶液体积为。
已知:;。
①滴定终点的现象为
②假设电流效率为100%,则电解池装置中通过的电子的物质的量为
③若不加入氢氧化钠,直接蒸干溶液,则②中的计算结果将
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解题方法
【推荐2】水煤气法是工业制备氢气的重要方法之一。回答下列问题:
(1)镍基催化剂作用下,与重整制备水煤气的反应原理如下:
主反应: ;
副反应1: kJ·mol;
副反应2: kJ⋅mol。
___________ ;已知主反应分两步进行且第二步反应为。则第一步反应的化学方程式为___________ 。
(2)恒压密闭容器中,和按投料比为1∶3发生催化重整制备水煤气。测得不同温度下反应达到平衡时的转化率和的物质的量分数变化曲线如图所示。
①900℃前,升高温度,的转化率变化较大,的物质的量分数变化较小,试分析的物质的量分数变化较小的主要原因:___________ 。
②900℃达到平衡时,的转化率为_______ ,CO和物质的量之比为_______ 。
(3)煤与水蒸气在恒容密闭容器中反应,可制合成气。制备过程中的主要反应(Ⅰ)、(Ⅱ)的ₚ(为以分压表示的平衡常数)与温度T的关系如图所示。
①___________ (填“>”或“<”)0。
②在容积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO、1 mol 只发生反应(Ⅱ),反应5 min到达图中a点,请计算0~5 min时间内,___________ 。
(1)镍基催化剂作用下,与重整制备水煤气的反应原理如下:
主反应: ;
副反应1: kJ·mol;
副反应2: kJ⋅mol。
(2)恒压密闭容器中,和按投料比为1∶3发生催化重整制备水煤气。测得不同温度下反应达到平衡时的转化率和的物质的量分数变化曲线如图所示。
①900℃前,升高温度,的转化率变化较大,的物质的量分数变化较小,试分析的物质的量分数变化较小的主要原因:
②900℃达到平衡时,的转化率为
(3)煤与水蒸气在恒容密闭容器中反应,可制合成气。制备过程中的主要反应(Ⅰ)、(Ⅱ)的ₚ(为以分压表示的平衡常数)与温度T的关系如图所示。
①
②在容积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO、1 mol 只发生反应(Ⅱ),反应5 min到达图中a点,请计算0~5 min时间内,
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解答题-原理综合题
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐3】氢气作为一种可再生能源,它的制备一直都是研究的热点。其中甲醇水蒸气重整制氢气包含以下两个反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)①计算反应Ⅲ.的___________ 。
②某课题小组经计算得到三个反应的平衡常数对数值与温度的关系图如下:
反应Ⅰ的平衡常数与温度的关系曲线为___________ 。
(2)恒压条件下,在铜基催化剂条件下探究水醇比以及当时温度对的选择性和物质的量分数的影响,结果分别如下:
①下列说法不正确的是___________ 。
A.重整制氢的水醇比q一般控制在1,可能是要保证甲醇的转化率并控制有适量的CO的含量,有利于维持合适的温度
B.反应过程中,增大水醇比可以无需外界提供能量
C.反应不能由体系密度不变来判定达到平衡
D.选择铜基催化剂,在合适的温度下可以提高二氧化碳的选择性
②根据图3,当温度大于220℃时,选择性下降CO的含量上升可能的原因是:___________ 。
(3)在某压强下,甲醇转化率随温度变化如下图所示
①请在图4中画出压强下,相同时间,甲醇转化率随温度变化图___________ 。
②260℃时,压强下,充入等物质的量的甲醇和水,保持压强不变体系,达平衡时,,反应Ⅱ的___________ 。
[对于气相反应,用某组分B的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示平衡常数,记作,,P为体系总压,为平衡体系中B的物质的量分数]
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)①计算反应Ⅲ.的
②某课题小组经计算得到三个反应的平衡常数对数值与温度的关系图如下:
反应Ⅰ的平衡常数与温度的关系曲线为
(2)恒压条件下,在铜基催化剂条件下探究水醇比以及当时温度对的选择性和物质的量分数的影响,结果分别如下:
①下列说法不正确的是
A.重整制氢的水醇比q一般控制在1,可能是要保证甲醇的转化率并控制有适量的CO的含量,有利于维持合适的温度
B.反应过程中,增大水醇比可以无需外界提供能量
C.反应不能由体系密度不变来判定达到平衡
D.选择铜基催化剂,在合适的温度下可以提高二氧化碳的选择性
②根据图3,当温度大于220℃时,选择性下降CO的含量上升可能的原因是:
(3)在某压强下,甲醇转化率随温度变化如下图所示
①请在图4中画出压强下,相同时间,甲醇转化率随温度变化图
②260℃时,压强下,充入等物质的量的甲醇和水,保持压强不变体系,达平衡时,,反应Ⅱ的
[对于气相反应,用某组分B的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示平衡常数,记作,,P为体系总压,为平衡体系中B的物质的量分数]
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解答题-原理综合题
|
困难
(0.15)
【推荐1】900K、下,乙烷脱氢反应的吉布斯自由能变为=22.39kJ·mol-1,有关物质的标准摩尔熵数据示于下表。
(1)写出乙烷脱氢反应的方程式_______ 。
(2)计算900K时乙烷脱氢反应的平衡常数_______ 。
(3)求出900K时乙烯氢化反应的焓变_______ 。
(4)900K时,乙烷经过脱氢催化剂后反应的平衡组成(体积百分数)是_______ ,平衡时反应体系的总压为101.3kPa。
(5)假设脱氢反应的焓变在600~900K之间时与温度无关,请计算600K时脱氢反应的平衡常数_______ 。
(6)比较600K、900K时脱氢反应平衡常数的数值,并予以简要解释_______ 。
物质 | /J·mol-1·K-1(900K) |
H2(g) | 163.0 |
乙烷(g) | 319.7 |
乙烯(g) | 291.7 |
(2)计算900K时乙烷脱氢反应的平衡常数
(3)求出900K时乙烯氢化反应的焓变
(4)900K时,乙烷经过脱氢催化剂后反应的平衡组成(体积百分数)是
(5)假设脱氢反应的焓变在600~900K之间时与温度无关,请计算600K时脱氢反应的平衡常数
(6)比较600K、900K时脱氢反应平衡常数的数值,并予以简要解释
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解答题-原理综合题
|
困难
(0.15)
【推荐2】我国科学家最近合成多孔壳核催化剂实现氢化制备。使用不同催化剂,的还原产物不同。
反应1:
反应2:
(1)一定温度下,在某刚性恒容密闭容器中充入1mol (g)和5mol (g)仅发生上述反应1和反应2,达到平衡时测得CO为0.2mol,(g)为1mol。
①下列说法正确的是_______ (填字母)。
A.气体平均摩尔质量不随时间变化时达到平衡状态
B.平衡时体积分数大于25%
C.加入高效催化剂,降低反应活化能,缩短达到平衡的时间
D.平衡后充入稀有气体,的平衡转化率增大
②体系中_______ (填“吸收”或“放出”)热量_______ kJ。
(2)在投料比和压强不变时,测得各物质平衡转化率与温度关系如图1所示;在投料比一定,测得平衡转化率与压强、温度关系如图2所示。
①200~600℃时,的物质的量分数随温度升高而增大的主要原因是____ 。
②温度一定时,随着压强增大,的平衡转化率增大,其主要原因是___ 。
(3)在一定温度下,向恒容密闭容器充入1mol 和2mol 发生反应:,经过10min达到平衡时体系的压强为原来压强60kPa的倍。该温度下,反应平衡常数,为_____ 。反应开始到恰好平衡时分压变化速率为__ 。(已知:平衡分压代替平衡浓度计算。分压等于总压×物质的量分数)。
反应1:
反应2:
(1)一定温度下,在某刚性恒容密闭容器中充入1mol (g)和5mol (g)仅发生上述反应1和反应2,达到平衡时测得CO为0.2mol,(g)为1mol。
①下列说法正确的是
A.气体平均摩尔质量不随时间变化时达到平衡状态
B.平衡时体积分数大于25%
C.加入高效催化剂,降低反应活化能,缩短达到平衡的时间
D.平衡后充入稀有气体,的平衡转化率增大
②体系中
(2)在投料比和压强不变时,测得各物质平衡转化率与温度关系如图1所示;在投料比一定,测得平衡转化率与压强、温度关系如图2所示。
①200~600℃时,的物质的量分数随温度升高而增大的主要原因是
②温度一定时,随着压强增大,的平衡转化率增大,其主要原因是
(3)在一定温度下,向恒容密闭容器充入1mol 和2mol 发生反应:,经过10min达到平衡时体系的压强为原来压强60kPa的倍。该温度下,反应平衡常数,为
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【推荐3】2021年6月17日神舟天和成功对接,中国宇航员入驻空间站。空间站处理CO2的一种重要方法是CO2的收集与浓缩、CO2的还原,H2 还原CO2制CH4的部分反应如下:
I. CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) ∆H1= +41 kJ·mol-1
II. CO(g) +3H2(g)CH4(g) +H2O(g) ∆H2= -246 kJ·mol -1
III. CO(g) +H2(g)C(s) +H2O(g) ∆H3=-131 kJ·mol -1
回答下列问题:
(1)反应2C(s) +2H2O(g)CH4(g) +CO2(g)的 ∆H=___________ kJ·mol-1
(2)循环系统中可利用弱碱性的固态胺离子树脂( R1NHR2 )吸收舱内空气中的CO2 、H2O生成酸式碳酸盐。该反应的化学方程式为___________ ;再解吸出CO2的简单方法是___________ 。
(3)2还原解吸出的CO2生成的H2O可用于补充航天员生活用水或电解再生氧气,电解时阳极产生O2的电极反应式为___________ 。
(4)控制起始时n(H2)/n(CO2) =4,p=1 atm ,若只发生反应I、 II,平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如下图所示:
①图中代表的物质:a___________ 。(填化学式,下同),b___________ 。
②温度高于500℃时。CO的物质的量分数不断增大的原因是___________ 。
③M点时,平衡分压p(CO2)=___________ atm 保留小数点后3位)。反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的平衡常数Kp=___________ atm-2(以分压表示, 分压=总压×物质的量分数)。
I. CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) ∆H1= +41 kJ·mol-1
II. CO(g) +3H2(g)CH4(g) +H2O(g) ∆H2= -246 kJ·mol -1
III. CO(g) +H2(g)C(s) +H2O(g) ∆H3=-131 kJ·mol -1
回答下列问题:
(1)反应2C(s) +2H2O(g)CH4(g) +CO2(g)的 ∆H=
(2)循环系统中可利用弱碱性的固态胺离子树脂( R1NHR2 )吸收舱内空气中的CO2 、H2O生成酸式碳酸盐。该反应的化学方程式为
(3)2还原解吸出的CO2生成的H2O可用于补充航天员生活用水或电解再生氧气,电解时阳极产生O2的电极反应式为
(4)控制起始时n(H2)/n(CO2) =4,p=1 atm ,若只发生反应I、 II,平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如下图所示:
①图中代表的物质:a
②温度高于500℃时。CO的物质的量分数不断增大的原因是
③M点时,平衡分压p(CO2)=
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