乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,乙烯工业是石油化工产业的核心,乙烯产品占石化产品的75%以上,在国民经济中占有重要的地位。利用乙烷裂解制乙烯的反应为C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)△H。
(1)298K时,乙烷的裂解反应历程如图1所示,可能发生反应的平衡常数的对数值(lgK)与温度的倒数()的关系如图2所示。①图1反应的决速步骤是_____ (填“反应a”或“反应b”),乙烷裂解制乙烯的△H=_____ 。
②工业上一般选择温度在1000K左右裂解乙烷,可能的原因是_____ 。
(2)在恒温恒容条件下,下列情况表明反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)达到平衡状态的是_____(填标号)。
(3)在106kPa下,分别按照反应气组成n(C2H6):n(H2O)为1:1、1:4、1:9投料,C2H6的平衡转化率随反应温度的变化关系如图:①图中表示n(C2H6):n(H2O)=1:1的曲线是_____ (填曲线标号)。
②图中Y点正反应速率和Z点逆反应速率的大小关系为v(Y)_____ (填“>”、“=”或“<”)v(Z)。
③在T4℃,按n(C2H6):n(H2O)=1:9投料时,若达到平衡所需要的时间为20min,则乙烷分压平均变化速率为_____ kPa/min,该反应的平衡常数Kp=_____ kPa(Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数)。
(1)298K时,乙烷的裂解反应历程如图1所示,可能发生反应的平衡常数的对数值(lgK)与温度的倒数()的关系如图2所示。①图1反应的决速步骤是
②工业上一般选择温度在1000K左右裂解乙烷,可能的原因是
(2)在恒温恒容条件下,下列情况表明反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)达到平衡状态的是_____(填标号)。
A.混合气体密度保持不变 | B.气体总压强保持不变 |
C.气体平均摩尔质量保持不变 | D.产物浓度之比保持不变 |
(3)在106kPa下,分别按照反应气组成n(C2H6):n(H2O)为1:1、1:4、1:9投料,C2H6的平衡转化率随反应温度的变化关系如图:①图中表示n(C2H6):n(H2O)=1:1的曲线是
②图中Y点正反应速率和Z点逆反应速率的大小关系为v(Y)
③在T4℃,按n(C2H6):n(H2O)=1:9投料时,若达到平衡所需要的时间为20min,则乙烷分压平均变化速率为
更新时间:2024-05-22 08:36:31
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解题方法
【推荐1】H2O2作为绿色氧化剂被应用于废水处理、造纸和化学合成等行业。
(1)已知:H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O2(l) ΔH2=-135.8kJ·mol-1
①H2(g)与O2(g)的反应中,在热力学上更有利的产物是__ ,原因是__ 。
②常温下,H2O2分解的热化学方程式为__ 。
(2)我国科学家使用Ag9团簇作催化剂,研究H2O2的合成。各步骤的活化能和反应热,如表所示,利用计算机模拟反应历程如图所示(TS表示过渡态,∙∙∙表示被催化剂吸附的物种)。
Ag9团簇上生成H2O2的活化能Ea和反应热
①通过降低步骤___ (填字母)的能垒(活化能),可以较大幅度提高合成反应的速率。
②反应历程中2到3断裂的化学键为___ (填序号)。
A.O2中的氧氧键 B.H2中的氢氢键 C.Ag9∙∙∙OOH中的氧氢键
(3)利用阴阳极同步放电产生H2O2和过硫酸铵[(NH4)2S2O8]的原理如图所示。阳极上放电的离子是___ ,阴极的电极反应式为___ 。
(4)常温下,H2O2分解速率方程v=0.0625·c(H2O2)mg·L-1·s-1,c(H2O2)随时间变化如下表:
①当c(H2O2)=8000.0mg·L-1时,v=__ mg·L-1·s-1;
②当c(H2O2)降为5000.0mg·L-1时,分解时间为___ s。
(1)已知:H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O2(l) ΔH2=-135.8kJ·mol-1
①H2(g)与O2(g)的反应中,在热力学上更有利的产物是
②常温下,H2O2分解的热化学方程式为
(2)我国科学家使用Ag9团簇作催化剂,研究H2O2的合成。各步骤的活化能和反应热,如表所示,利用计算机模拟反应历程如图所示(TS表示过渡态,∙∙∙表示被催化剂吸附的物种)。
Ag9团簇上生成H2O2的活化能Ea和反应热
步骤 | 过渡态 | Ea/kJmol-1 | / kJmol-1 | |
A | Ag9O2+H2 Ag9OOH | TS1 | 74.1 | +68.7 |
B | H—Ag9OOH+ H2H—Ag9—HH2O2 | TS2 | 108.7 | -27.2 |
C | H—Ag9—H+ O2HOOAg9—H | TS3 | 78.4 | -75.4 |
D | HOOAg9—HAg9H2O2 | TS4 | 124.7 | +31.3 |
①通过降低步骤
②反应历程中2到3断裂的化学键为
A.O2中的氧氧键 B.H2中的氢氢键 C.Ag9∙∙∙OOH中的氧氢键
(3)利用阴阳极同步放电产生H2O2和过硫酸铵[(NH4)2S2O8]的原理如图所示。阳极上放电的离子是
(4)常温下,H2O2分解速率方程v=0.0625·c(H2O2)mg·L-1·s-1,c(H2O2)随时间变化如下表:
C(H2O2) (mgL-1) | 10000.0 | 8000.0 | 4000.0 | 2000.0 | 1000.0 |
分解时间(s) | 0 | 7 | 23 | 39 | 55 |
②当c(H2O2)降为5000.0mg·L-1时,分解时间为
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(0.4)
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【推荐2】Ⅰ.一定条件下,容积2L的密闭容器中,将2L气体和3M气体混合,发生如下反应:,10s末,生成2.4R,测得Q的浓度为0.4。
(1)前10s内用M表示的化学反应速率为_______ 。
(2)化学方程式中x值为_______ 。
(3)10s末L的转化率是_______ 。
(4)下列说法可以说明该反应已达平衡的是_______ 。(填序号)
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④单位时间内消耗3M的同时生成3R
⑤
Ⅱ.乙醇燃料电池因其无污染,且原料来源广可再生被人们青睐。现有如下图所示装置,所有电极均为,请按要求回答下列问题:
(5)写出甲装置a极的电极反应式_______ 。
(6)若乙池中溶液足量,当b极消耗标准状况下11.2时,d电极增重_______ g。
(7)现用丙装置电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾,其中M、N为离子交换膜,只允许某些离子通过,则N为_______ 离子交换膜(填“阴”或“阳”),产生B气体的电极反应式为_______ 。
(1)前10s内用M表示的化学反应速率为
(2)化学方程式中x值为
(3)10s末L的转化率是
(4)下列说法可以说明该反应已达平衡的是
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④单位时间内消耗3M的同时生成3R
⑤
Ⅱ.乙醇燃料电池因其无污染,且原料来源广可再生被人们青睐。现有如下图所示装置,所有电极均为,请按要求回答下列问题:
(5)写出甲装置a极的电极反应式
(6)若乙池中溶液足量,当b极消耗标准状况下11.2时,d电极增重
(7)现用丙装置电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾,其中M、N为离子交换膜,只允许某些离子通过,则N为
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【推荐3】“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)汽车是近代重要的交通运输工具,随着汽车量的激增,汽车尾气造成的环境污染也日益严重,汽车尾气中的有害成分主要有CO、NO、SO2、颗粒物和臭氧等。
①汽车尾气中NO生成过程中的能量变化如图所示,1molN2和1molO2完全反应生成NO会_____ (填“吸收”或“放出”)_____ kJ能量。
②一种新型催化剂用于汽车尾气NO和CO的反应:2NO+2CO2CO2+N2,为测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
前2s内的平均反应速率v(N2)=____ 。为了进一步提高尾气处理的效率,缩短达到化学反应平衡所需要的时间,你认为还可以尝试哪些方法:_____ (写出一种即可)。
③在容积固定的绝热容器中发生反应2NO+2CO2CO2+N2,下列能说明该反应已达到平衡状态的是_____ (填标号)。
A.容器内混合气体温度不再变化 B.容器内的气体压强保持不变
C.2v逆(NO)=v正(N2) D.容器内混合气体密度保持不变
(2)煤燃烧排放的烟气中含有SO2和NO2,会污染大气,形成酸雨。
①针对含SO2的工业废气可以采用“钙基固硫法”。例如将生石灰与含硫的煤混合后再燃烧,可以将SO2最终转化为CaSO4,请写出生石灰将SO2转化为CaSO4的反应的化学方程式:_____ 。
②将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图如图,催化剂a表面的电极反应式为_____ 。若得到的硫酸质量分数仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的物质的量之比为_____ 。
(1)汽车是近代重要的交通运输工具,随着汽车量的激增,汽车尾气造成的环境污染也日益严重,汽车尾气中的有害成分主要有CO、NO、SO2、颗粒物和臭氧等。
①汽车尾气中NO生成过程中的能量变化如图所示,1molN2和1molO2完全反应生成NO会
②一种新型催化剂用于汽车尾气NO和CO的反应:2NO+2CO2CO2+N2,为测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/(×10-4mol·L-1) | 10 | 4.5 | 2.5 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
c(CO)/(×10-3mol·L-1) | 3.60 | 3.05 | 2.85 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
前2s内的平均反应速率v(N2)=
③在容积固定的绝热容器中发生反应2NO+2CO2CO2+N2,下列能说明该反应已达到平衡状态的是
A.容器内混合气体温度不再变化 B.容器内的气体压强保持不变
C.2v逆(NO)=v正(N2) D.容器内混合气体密度保持不变
(2)煤燃烧排放的烟气中含有SO2和NO2,会污染大气,形成酸雨。
①针对含SO2的工业废气可以采用“钙基固硫法”。例如将生石灰与含硫的煤混合后再燃烧,可以将SO2最终转化为CaSO4,请写出生石灰将SO2转化为CaSO4的反应的化学方程式:
②将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图如图,催化剂a表面的电极反应式为
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【推荐1】高纯硅用途广泛,是制备高纯硅的主要原料,制备主要有以下工艺。
Ⅰ.热氢化法:在1200~1400℃、0.2~0.4MPa条件下,和在热氢化炉内反应。
(1)请写出该反应的化学方程式_______ 。
(2)已知热氢化法制有两种反应路径,反应进程如图所示,该过程更优的路径是_______ (填“a”或“b”)。
Ⅱ.氯氢化法:反应原理为 。
(3)在恒温恒容条件下,该反应达到化学平衡状态,下列说法正确的是_______。
Ⅲ.冷氢化法:在一定条件下发生如下反应
i.
ii.
iii.
(4)在催化剂作用下,反应ii中温度和转化率关系如图所示,200 min时,353 K条件下转化率较高,其原因可能是_______ (写出一种)。
(5)反应i进行的同时还会发生反应iv。
iv.
_______ (写出代数式)
(6)已知反应i和反应iv的压强平衡常数的负对数随着温度的变化如图所示。
①反应i、iv中,属于放热反应的是_______ (填序号)。
②某温度下,保持压强为12 MPa的某恒压密闭容器中,起始时加入足量Si,通入和,假设只发生反应i和反应iv,反应达到平衡后,测得转化率为,,该温度下的反应i压强平衡常数_______ (已知压强平衡常数的表达式为各气体物质的平衡分压替代物质的量浓度,气体的分压等于其物质的量分数乘以总压强)。
(7)高纯硅的用途广泛,请写出基于其物理性质的一种用途:_______ 。
Ⅰ.热氢化法:在1200~1400℃、0.2~0.4MPa条件下,和在热氢化炉内反应。
(1)请写出该反应的化学方程式
(2)已知热氢化法制有两种反应路径,反应进程如图所示,该过程更优的路径是
Ⅱ.氯氢化法:反应原理为 。
(3)在恒温恒容条件下,该反应达到化学平衡状态,下列说法正确的是_______。
A.、和的物质的量浓度之比为 |
B.向体系中充入,反应速率增大,平衡常数增大 |
C.向反应体系充入惰性气体,平衡不发生移动 |
D.移除部分,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动 |
Ⅲ.冷氢化法:在一定条件下发生如下反应
i.
ii.
iii.
(4)在催化剂作用下,反应ii中温度和转化率关系如图所示,200 min时,353 K条件下转化率较高,其原因可能是
(5)反应i进行的同时还会发生反应iv。
iv.
(6)已知反应i和反应iv的压强平衡常数的负对数随着温度的变化如图所示。
①反应i、iv中,属于放热反应的是
②某温度下,保持压强为12 MPa的某恒压密闭容器中,起始时加入足量Si,通入和,假设只发生反应i和反应iv,反应达到平衡后,测得转化率为,,该温度下的反应i压强平衡常数
(7)高纯硅的用途广泛,请写出基于其物理性质的一种用途:
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【推荐2】氨的用途十分泛,如氨是制造硝酸和氮肥的重要原料。工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。回答下列问题:
(1)合成氨反应的历程和能量的变化如图所示,符号“·”可视为催化剂。
在合成氨的基元反应中,决速步骤的活化能为___________ kJ/mol。
(2)在不同条件下进行合成氨反应,下列反应速率由大到小的顺序是___________ (填选项序号)。
①v(N2)=0.5mol/(L·min) ②v(H2)=0.02mol/(L·s)
③v(NH3)=0.4mol/(L·min) ④v(NH3)=0.02mol/(L·s)
(3)对于合成氨反应而言,只控制一个变量,下列图像合理的是___________(填选项字母)。
(4)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入0.4molN2、1.2molH2发生反应,NH3的浓度随时间变化情况如表所示:
0~10min内,用H2表示的平均反应速率为___________ ;实验测得体系平衡时的压强为10MPa,则该反应的平衡常数Kp=___________ MPa-2(用分数表示,Kp为分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数);若维持温度不变,向另一2L恒容密闭容器中充入H2、N2和NH3各4mol时,该反应的v正___________ (填“>”“<”或“=”)v逆。
(1)合成氨反应的历程和能量的变化如图所示,符号“·”可视为催化剂。
在合成氨的基元反应中,决速步骤的活化能为
(2)在不同条件下进行合成氨反应,下列反应速率由大到小的顺序是
①v(N2)=0.5mol/(L·min) ②v(H2)=0.02mol/(L·s)
③v(NH3)=0.4mol/(L·min) ④v(NH3)=0.02mol/(L·s)
(3)对于合成氨反应而言,只控制一个变量,下列图像合理的是___________(填选项字母)。
A. | B. |
C. | D. |
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
浓度/mol/L | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 |
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【推荐3】中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH=+177kJ·mol-1 (主反应)
II.C2H6(g)CH4(g)+H2(g)+C(s) ΔH=+9kJ·mol-1 (副反应)
(1)反应I的反应历程可分为如下两步:
i. C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1 (反应速率较快)
ii. H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH2=+44kJ·mol-1 (反应速率较慢)
①∆H1=_______
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)对反应I速率影响更大,原因是_______ 。
(2)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,发生主反应,温度对催化剂K-Fe-Mn/Si-2性能的影响如图所示,工业生产综合各方面的因素,反应选择800℃的原因是_______ 。(3)工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生反应如下:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0,温度T时,向2L的恒容反应器中充入2molCH4,仅发生上述反应,反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示:实验测得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)c2(H2),k正、k逆为速率常数,只与温度有关,T温度时,____ (用含有x的代数式表示);当温度升高时,k正增大m倍,k逆增大n倍,则m_____ n(填“>”、“<”或“=”)。
以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH=+177kJ·mol-1 (主反应)
II.C2H6(g)CH4(g)+H2(g)+C(s) ΔH=+9kJ·mol-1 (副反应)
(1)反应I的反应历程可分为如下两步:
i. C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1 (反应速率较快)
ii. H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH2=+44kJ·mol-1 (反应速率较慢)
①∆H1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)对反应I速率影响更大,原因是
(2)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,发生主反应,温度对催化剂K-Fe-Mn/Si-2性能的影响如图所示,工业生产综合各方面的因素,反应选择800℃的原因是
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解答题-工业流程题
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【推荐1】一种从阳极泥(主要成分为Cu、Ag、Pt、Au、和等)中回收Se和贵重金属的工艺流程如下:
已知:①该工艺中萃取与反萃取的原理为。
②在碱性条件下很稳定,有很强的络合能力,易与形成配离子:,常温下该反应的平衡常数。
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程中,发生反应的化学方程式为___________ 。
(2)“酸浸氧化”中,通入的目的是___________ 。
(3)“反萃取剂”最好选用___________ 溶液(填化学式)。
(4)已知。“溶浸”中发生的反应为,该反应的平衡常数___________ (保留3位有效数字)。
(5)“滤液Ⅳ”中含有,则“还原”过程(中元素的化合价没有发生改变)中发生反应的离子方程式为___________ 。“滤液Ⅳ”可返回“溶浸”工序循环使用,但循环多次后,银的浸出率会降低,原因是___________ (用平衡原理解释)。
(6)“焙烧”产生的溶于水得到亚硒酸()。已知常温下的,,则常温下溶液的pH___________ 7(填“>”“<”或“=”),理由是___________ 。
已知:①该工艺中萃取与反萃取的原理为。
②在碱性条件下很稳定,有很强的络合能力,易与形成配离子:,常温下该反应的平衡常数。
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程中,发生反应的化学方程式为
(2)“酸浸氧化”中,通入的目的是
(3)“反萃取剂”最好选用
(4)已知。“溶浸”中发生的反应为,该反应的平衡常数
(5)“滤液Ⅳ”中含有,则“还原”过程(中元素的化合价没有发生改变)中发生反应的离子方程式为
(6)“焙烧”产生的溶于水得到亚硒酸()。已知常温下的,,则常温下溶液的pH
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【推荐2】我国力争实现2030年前“碳达峰”、2060年前“碳中和”的目标,CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家Paul Sabatier提出。已知:
反应I:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H =+41.2kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)△H =-247.1kJ·mol-1
①CO2甲烷化反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的△H =_______ kJ·mol-1,为了提高甲烷的产率,反应适宜在_______ (填标号)条件下进行。
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
②反应I:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H = +41.2kJ·mol-1,已知反应的,(和为速率常数,与温度、催化剂有关)。若平衡后升高温度,则_______ (填“增大”“不变”或“减小”);若反应I在恒容绝热的容器中发生,下列情况下反应一定达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.容器内的压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.容器内c(CO2):c(H2):c(CO):c(H2O)=1:1:1:1
D.单位时间内,断开C=O的数目和断开H—O的数目相同
(2)在某催化剂表面发生如下反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),利用该反应可减少CO2排放,并合成清洁能源。一定条件下,在一密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2发生反应,图甲表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。
其中表示压强为5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为_______ (填“①”或“②”);b点对应的平衡常数=_______ MPa-2(为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数。分压=总压×物质的量分数)。
(3)科研人员提出CeO2催化CO2合成碳酸二甲酯(DMC),从而实现CO2的综合利用。图乙为理想的CeO2的立方晶胞模型,但是几乎不存在完美的晶型,实际晶体中常存在缺陷(如图丙)。
①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。已知:CeO2缺陷晶型中X处原子的分数坐标为(0,0,0),Y处原子的分数坐标为,则氧空位处原子的分数坐标为_______ ,该缺陷晶型的化学式可表示为_______ 。
②设阿伏加德罗常数的值为,晶胞参数为apm,CeO2理想晶型的密度为_______ g·cm-3(列出表达式)。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家Paul Sabatier提出。已知:
反应I:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H =+41.2kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)△H =-247.1kJ·mol-1
①CO2甲烷化反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的△H =
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
②反应I:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H = +41.2kJ·mol-1,已知反应的,(和为速率常数,与温度、催化剂有关)。若平衡后升高温度,则
A.容器内的压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.容器内c(CO2):c(H2):c(CO):c(H2O)=1:1:1:1
D.单位时间内,断开C=O的数目和断开H—O的数目相同
(2)在某催化剂表面发生如下反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),利用该反应可减少CO2排放,并合成清洁能源。一定条件下,在一密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2发生反应,图甲表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。
其中表示压强为5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为
(3)科研人员提出CeO2催化CO2合成碳酸二甲酯(DMC),从而实现CO2的综合利用。图乙为理想的CeO2的立方晶胞模型,但是几乎不存在完美的晶型,实际晶体中常存在缺陷(如图丙)。
①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。已知:CeO2缺陷晶型中X处原子的分数坐标为(0,0,0),Y处原子的分数坐标为,则氧空位处原子的分数坐标为
②设阿伏加德罗常数的值为,晶胞参数为apm,CeO2理想晶型的密度为
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【推荐3】氨的催化氧化反应是硝酸工业中的重要反应,某条件下与作用时可发生如下3个反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知:298K时,相关物质的焓的数据如图1。
(1)根据相关物质的焓计算_______
(2)将一定比例的、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,的转化率、生成的选择性与温度的关系如图2所示。
①除去工业尾气中的适宜的温度为_______ 。
②随着温度的升高,的选择性下降的原因可能为_______ 。
(3)在一定温度下,氨气溶于水的过程及其平衡常数为:
其中p为的平衡压强,为在水溶液中的平衡浓度。设氨气在水中的溶解度,则用p、和表示S的代数式为_______ 。
(4)为了探究大气中对和反应的影响,图3和图4展示了无与有存在时反应过程的相关优化构型,表1列出了相关构型的相对能量。
①无存在时的决速步骤为_______ 。
②对比图3与图4,的功能为_______ 。
(5)已知Mg、A1、O三种元素组成的晶体结构如图所示,其晶胞由4个A型小晶格和4个B型小晶格构成,其中和都在小晶格内部,部分在小晶格内部,部分在小晶格顶点。
该物质的化学式为_______ ,的配位数为_______ ,两个之间最近的距离是_______ pm。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知:298K时,相关物质的焓的数据如图1。
(1)根据相关物质的焓计算
(2)将一定比例的、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,的转化率、生成的选择性与温度的关系如图2所示。
①除去工业尾气中的适宜的温度为
②随着温度的升高,的选择性下降的原因可能为
(3)在一定温度下,氨气溶于水的过程及其平衡常数为:
其中p为的平衡压强,为在水溶液中的平衡浓度。设氨气在水中的溶解度,则用p、和表示S的代数式为
(4)为了探究大气中对和反应的影响,图3和图4展示了无与有存在时反应过程的相关优化构型,表1列出了相关构型的相对能量。
构型 | 构型A | 构型B | 构型C | 构型D | |
相对能量/ | 0 | -7.33 | -11.78 | 33.70 | -23.27 |
构型 | 构型A′ | 构型B′ | 构型C′ | 构型D′ | |
相对能量/ | 0 | -10.18 | -15.12 | 25.48 | -35.22 |
②对比图3与图4,的功能为
(5)已知Mg、A1、O三种元素组成的晶体结构如图所示,其晶胞由4个A型小晶格和4个B型小晶格构成,其中和都在小晶格内部,部分在小晶格内部,部分在小晶格顶点。
该物质的化学式为
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(0.4)
【推荐1】二氧化碳有效转化是“碳中和”的重要研究方向,与在催化剂条件下可转化为、。回答下列问题:
Ⅰ.转化为的反应方程式为 。
(1)在恒压密闭容器中,起始充入和发生反应,该反应在不同的温度下达到平衡时,各组分的体积分数随温度的变化如图1所示。
①图中表示的体积分数随温度变化的曲线是_______ (填字母)。357℃时可以证明反应达到平衡状态的标志为_______ (填字母)。
a.
b.容器中的体积分数保持不变
c.混合气体的密度保持不变
②A、B、C三点对应的化学平衡常数分别为、、,则三者从大到小的排列顺序为_______ 。
③B点反应达到平衡后,的平衡转化率为_______ (计算结果保留一位小数),若平衡时总压为P,则平衡常数_______ (列出计算式,以分压表示,气体分压=总压×气体的物质的量分数)。
(2)其他条件相同,分别在X、Y两种催化剂作用下,将和充入体积为1L的密闭容器内,测得反应相同时间时的转化率与温度的关系如图2所示。使用催化剂X,当温度高于320℃时,的转化率逐渐下降,其原因是_______ 。根据图像,_______ (填“能”或“不能”)计算280℃时该反应的平衡常数,其理由是_______ 。
Ⅱ. 与在催化剂作用下可转化为。主要反应如下:
反应①:
反应②:
(3)和反应生成的热化学方程式为_______ 。
Ⅰ.转化为的反应方程式为 。
(1)在恒压密闭容器中,起始充入和发生反应,该反应在不同的温度下达到平衡时,各组分的体积分数随温度的变化如图1所示。
①图中表示的体积分数随温度变化的曲线是
a.
b.容器中的体积分数保持不变
c.混合气体的密度保持不变
②A、B、C三点对应的化学平衡常数分别为、、,则三者从大到小的排列顺序为
③B点反应达到平衡后,的平衡转化率为
(2)其他条件相同,分别在X、Y两种催化剂作用下,将和充入体积为1L的密闭容器内,测得反应相同时间时的转化率与温度的关系如图2所示。使用催化剂X,当温度高于320℃时,的转化率逐渐下降,其原因是
Ⅱ. 与在催化剂作用下可转化为。主要反应如下:
反应①:
反应②:
(3)和反应生成的热化学方程式为
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(0.4)
名校
【推荐2】2023年全国政府工作报告指出,推动重点领域节能降碳减污。一种太空生命保障系统利用电解水供氧,生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷,水可循环使用。
(1)已知与的燃烧热分别为,,,写出与反应生成和的热化学方程式_____ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中与反应生成和。
①能说明该反应达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A. B.容器内压强一定 C.气体平均相对分子,质量一定
D.气体密度一定 E.的体积分数一定
②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol和0.6mol,反应平衡后测得的转化率为50%,则该反应的平衡常数为_______ 。
③温度不变,再加入、、、各0.2mol,则_______ 。(填“>”“<”或“=”)
(3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚:。当时,实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。①该反应的_______ (填“>”或“<”)0。
②图中压强(p)由大到小的顺序是_______ 。
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。系统工作时,b极区的电极反应式为_______ 。
(1)已知与的燃烧热分别为,,,写出与反应生成和的热化学方程式
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中与反应生成和。
①能说明该反应达到平衡状态的是
A. B.容器内压强一定 C.气体平均相对分子,质量一定
D.气体密度一定 E.的体积分数一定
②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol和0.6mol,反应平衡后测得的转化率为50%,则该反应的平衡常数为
③温度不变,再加入、、、各0.2mol,则
(3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚:。当时,实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。①该反应的
②图中压强(p)由大到小的顺序是
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。系统工作时,b极区的电极反应式为
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(0.4)
解题方法
【推荐3】硫化氢为易燃危化品,与空'气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸,并且硫化氢有剧毒。油开气采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并加以利用。
回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g) S2(g) +2H2(g) ΔH1= + 180kJ·mol-1 Kp1=a
②CS2(g)+2H2(g) CH4(g) +S2(g) ΔH2=-81kJ·mol-1 Kp2= b
则反应③CH4(g) +2H2S(g) CS2(g) +4H2(g) 的 ΔH3=___________ kJ·mol-1,Kp3=________ (不写单位)。
(2)在不同温度、反应压强为100kPn,进料H2S的摩尔分数(可看成体积分数)为0.1%~20% (其余为N2)的条件下,对于反应①,H2S 分解平衡转化率的结果如图1所示。则T1、T2和T3由大到小的顺序为___________ ,同温同压下H2S的摩尔分数越大,H2S 分解平衡转化率越小的原因是______________________ 。
(3)反应①和③的 ΔG随温度的影响如图2所示,已知ΔG =-RTlnK (R为常数,T为温度,K为平衡常数),则在1000°C时,反应的自发趋势①___________ ③(填“>”、“<”或“=”)。在1000°C、100kPa反应条件下,将一定量的H2S和CH4混合进行反应(不考虑反应②),达到平衡时n(CS2):n(H2)约为1:4, n(S2)微乎其微,其原因是___________ 。
(4)在1000°C、100kPa反应条件下,将H2S、CH4、N2摩尔分数比为3:3:2的混合气进行反应③,达到平衡时,CS2分压与H2S的分压相同。则反应③的Kp=___________ (不写单位)。
回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g) S2(g) +2H2(g) ΔH1= + 180kJ·mol-1 Kp1=a
②CS2(g)+2H2(g) CH4(g) +S2(g) ΔH2=-81kJ·mol-1 Kp2= b
则反应③CH4(g) +2H2S(g) CS2(g) +4H2(g) 的 ΔH3=
(2)在不同温度、反应压强为100kPn,进料H2S的摩尔分数(可看成体积分数)为0.1%~20% (其余为N2)的条件下,对于反应①,H2S 分解平衡转化率的结果如图1所示。则T1、T2和T3由大到小的顺序为
(3)反应①和③的 ΔG随温度的影响如图2所示,已知ΔG =-RTlnK (R为常数,T为温度,K为平衡常数),则在1000°C时,反应的自发趋势①
(4)在1000°C、100kPa反应条件下,将H2S、CH4、N2摩尔分数比为3:3:2的混合气进行反应③,达到平衡时,CS2分压与H2S的分压相同。则反应③的Kp=
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