二甲醚具有巨大的潜在市场,目前采用的二氧化碳有效转化法,既是生成二甲醚的简便方法,又是实现“碳中和”的重要途径。
I.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法,其过程中发生的反应如下:
反应①: △H1=+41.2kJ·mol-1 K1
反应②: △H2=-204.9kJ·mol-1 K2
(1)CO2催化加氢合成二甲醚的热化学方程式为_______________ ,该反应的平衡常数为_______________ (用K1、K2表示)。
(2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,发生反应①和(1)中反应,CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。当温度低于300℃时,CO2的平衡转化率随温度的上升而下降的原因是_______________ 。Ⅱ.由CO2制备二甲醚的另一种方法为先合成甲醇,再脱水,主要分为以下步骤:
反应③: △H3<0
反应④: △H4>0
(3)在不同的压强下,按照投料比n(CO2):n(H2)=1:3只进行反应③,CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲所示,p1压强下,CO2的转化率随温度变化如图乙所示。
图甲中压强从大到小的顺序是_______________ ,图乙中处于平衡状态的点有_______________ (填字母),CO2的转化率呈图乙所示变化的原因是_______________ 。
(4)更换高效的催化剂,体系中CH3OCH3平衡时的物质的量将_______________ (填“增加”“不变”或“减少”)。
(5)在280℃、3.4MPa条件下,通入1molCO2和3molH2的混合气体,用该方法制备二甲醚。充分反应后,测得CO2的平衡转化率为30%,体系中CH3OCH3的物质的量为0.1mol,则反应③的压强平衡常数Kp=_______________ MPa-2(列出计算式即可)。
I.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法,其过程中发生的反应如下:
反应①: △H1=+41.2kJ·mol-1 K1
反应②: △H2=-204.9kJ·mol-1 K2
(1)CO2催化加氢合成二甲醚的热化学方程式为
(2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,发生反应①和(1)中反应,CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。当温度低于300℃时,CO2的平衡转化率随温度的上升而下降的原因是
反应③: △H3<0
反应④: △H4>0
(3)在不同的压强下,按照投料比n(CO2):n(H2)=1:3只进行反应③,CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲所示,p1压强下,CO2的转化率随温度变化如图乙所示。
图甲中压强从大到小的顺序是
(4)更换高效的催化剂,体系中CH3OCH3平衡时的物质的量将
(5)在280℃、3.4MPa条件下,通入1molCO2和3molH2的混合气体,用该方法制备二甲醚。充分反应后,测得CO2的平衡转化率为30%,体系中CH3OCH3的物质的量为0.1mol,则反应③的压强平衡常数Kp=
更新时间:2024-06-03 10:05:42
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【推荐1】为减少碳氧化物的排放,工业上可回收和合成甲醇()。
(1)利用和反应合成甲醇时发生两个平行反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
控制和初始投料比为,温度对平衡转化率及甲醇和产率的影响如图所示:
①反应Ⅰ能自发的反应条件:______ 。(填“低温”、“高温”、“任何温度”)
②由图可知温度升高的产率上升,其主要原因可能是______ 。
③由图可知获取最适宜的温度是______ 。
④控制和初始投料比为,在时反应Ⅰ已达到平衡状态,的转化率为,甲醇选择性为,此时容器的体积为,若初始加入量为,则反应Ⅰ的平衡常数是______ 。(甲醇的选择性:转化的中生成甲醇的百分比)
(2)利用和在一定条件下亦可合成甲醇,发生如下反应:
反应Ⅲ
其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a、b所示,下列说法正确的是______ 。
A. 上述反应的
B. 反应正反应的活化能为
C. 过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D. 过程使用催化剂后降低了反应的活化能和
E. 过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入和,向乙中加入和,发生反应Ⅲ,测得不同温度下甲中的平衡转化率如图所示,请在图中画出不同温度下乙容器中的平衡转化率变化趋势的曲线______ 。
(4)反应Ⅰ生成的甲醇常用作燃料电池的原料,请写出以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极构成的燃料电池的负极电极方程式______ 。
(1)利用和反应合成甲醇时发生两个平行反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
控制和初始投料比为,温度对平衡转化率及甲醇和产率的影响如图所示:
①反应Ⅰ能自发的反应条件:
②由图可知温度升高的产率上升,其主要原因可能是
③由图可知获取最适宜的温度是
④控制和初始投料比为,在时反应Ⅰ已达到平衡状态,的转化率为,甲醇选择性为,此时容器的体积为,若初始加入量为,则反应Ⅰ的平衡常数是
(2)利用和在一定条件下亦可合成甲醇,发生如下反应:
反应Ⅲ
其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a、b所示,下列说法正确的是
A. 上述反应的
B. 反应正反应的活化能为
C. 过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D. 过程使用催化剂后降低了反应的活化能和
E. 过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入和,向乙中加入和,发生反应Ⅲ,测得不同温度下甲中的平衡转化率如图所示,请在图中画出不同温度下乙容器中的平衡转化率变化趋势的曲线
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【推荐2】二氧化碳转化甲醇技术是当前的研究热点,假设该过程仅发生如下3个反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) K1△H1
反应II:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) K2△H2
反应III:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) K3△H3
(1)上述反应的平衡常数K与温度T的关系都符合:lnK=A+(A、B都为常数,且都大于零),则______ (填“>”、“<”或“=)。
(2)在体积为1L的刚性容器中,仅发生反应I,投料比=3,反应一段时间后,在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜(能选择性分离出H2O)时甲醇的产率随温度的变化如图所示。
①下列说法能作为反应I达到平衡状态的判据是______ (填字母)。
A.气体密度不再变化 B.CO2的体积分数不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化 D.CO2、H2的物质的量之比为1:3
②有分子筛时,P点之前甲醇的产率随温度升高而升高的原因是______ 。
③210℃下,反应达到平衡时,该容器中未通过膜的H2O分子占反应生成的H2O分子的百分比为_____ (用a表示)。
(3)CH3OH(g)在γ-Al2O3固体表面发生反应Ⅱ要经历:吸附→表面反应→脱附三个阶段,其机理如图所示。
①发生脱附的是历程______ (填数字)。
②已知历程5的化学方程式为:HO*+H*→H2O*(用*标注吸附的原子)。写出历程3的化学方程式:_____ 。
(4)甲醇可作为燃料电池的燃料。
①某甲醇燃料电池的部分结构如图所示,该电池的负极反应式为_____ 。
②已知氢气和甲醇的热值分别为143kJ/g和23kJ/g,与车载氢气供能模式相比,车载甲醇供能模式的优势是______ 。(已知燃料的能量密度单位为:)
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) K1△H1
反应II:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) K2△H2
反应III:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) K3△H3
(1)上述反应的平衡常数K与温度T的关系都符合:lnK=A+(A、B都为常数,且都大于零),则
(2)在体积为1L的刚性容器中,仅发生反应I,投料比=3,反应一段时间后,在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜(能选择性分离出H2O)时甲醇的产率随温度的变化如图所示。
①下列说法能作为反应I达到平衡状态的判据是
A.气体密度不再变化 B.CO2的体积分数不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化 D.CO2、H2的物质的量之比为1:3
②有分子筛时,P点之前甲醇的产率随温度升高而升高的原因是
③210℃下,反应达到平衡时,该容器中未通过膜的H2O分子占反应生成的H2O分子的百分比为
(3)CH3OH(g)在γ-Al2O3固体表面发生反应Ⅱ要经历:吸附→表面反应→脱附三个阶段,其机理如图所示。
①发生脱附的是历程
②已知历程5的化学方程式为:HO*+H*→H2O*(用*标注吸附的原子)。写出历程3的化学方程式:
(4)甲醇可作为燃料电池的燃料。
①某甲醇燃料电池的部分结构如图所示,该电池的负极反应式为
②已知氢气和甲醇的热值分别为143kJ/g和23kJ/g,与车载氢气供能模式相比,车载甲醇供能模式的优势是
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(0.4)
解题方法
【推荐3】我国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长。为更早实现“碳达峰”“碳中和”,彰显中国作为大国的责任与担当。诸多科学家都在大力研究将甲烷化、甲醇化、碳酸二甲酯(DMC)化从而减少碳的排放。
(1)甲烷化其相关反应的热化学方程式如下:
ⅰ.;
ⅱ.;
①写出甲烷化的热化学方程式:___________ 。
②实际生产中,为提高甲烷化时生产效率,反应适宜在___________ 条件下进行。
a.高温低压 b.高温高压 c.低温高压
③已知反应ⅰ的,,、为速率常数,若反应达平衡后升高温度,则值___________ 。(填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)甲醇化其中涉及的主要反应:
ⅰ.;
ⅱ.;
①某研究小组利用催化剂将转化为甲醇的机理如图所示。在该历程中,优先与催化剂反应的物质是___________ :生成的甲醇分子的氧原子来自___________ 。(填化学式)②若初始时,保持压强为p MPa合成甲醇。达到平衡时,的转化率、和CO的选择性随温度变化关系如图。已知:
的选择性=;
CO的选择性=。
270℃反应达到平衡,水蒸气的分压为___________ p MPa,反应ⅱ的为___________ 。(均保留2位有效数字)
(1)甲烷化其相关反应的热化学方程式如下:
ⅰ.;
ⅱ.;
①写出甲烷化的热化学方程式:
②实际生产中,为提高甲烷化时生产效率,反应适宜在
a.高温低压 b.高温高压 c.低温高压
③已知反应ⅰ的,,、为速率常数,若反应达平衡后升高温度,则值
(2)甲醇化其中涉及的主要反应:
ⅰ.;
ⅱ.;
①某研究小组利用催化剂将转化为甲醇的机理如图所示。在该历程中,优先与催化剂反应的物质是
的选择性=;
CO的选择性=。
270℃反应达到平衡,水蒸气的分压为
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(0.4)
解题方法
【推荐1】气态烯烃广泛用于塑料、纤维、洗涤剂等的合成。中科院某研究所在丙烷脱氢反应制备丙烯的条件控制方面进行了深入地研究。
(1)已知:H2(g)、C3H6(g)、C3H8(g)的燃烧热(∆H)分别为-285.8kJ·mol-1、-2058kJ·mol-1、-2219.9kJ·mol-1。计算:C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g) ∆H=____ kJ·mol-1,常温下该反应的∆S=+0.1kJ·mol-1·K-1,则常温下该反应____ (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)某种氧化硼催化剂(BOS)催化丙烷脱氢制丙烯的反应路径如图一,反应结果测定如图二。
写出该路径主反应的化学方程式:__ ;结合图二,该反应路径可以提高丙烯产率的原因是___ 。
(3)在体积可变的密闭容器中充入由3mol丙烷分别在3.0×104Pa、1.2×105Pa时发生脱氢反应。测得不同温度下的平衡态中,丙烷、丙烯的物质的量分数变化关系如图所示:
①1.2×105Pa时丙烯的物质的量分数随温度变化的关系曲线是____ 。
②下列叙述能说明此反应已达平衡状态的是____ 。
a.混合气体密度保持不变
b.C3H6和H2的浓度相等
c.相同时间断开和形成的碳氢键数目相同
d.混合气体的摩尔质量不再改变
③计算M点的平衡常数Kp=__ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(1)已知:H2(g)、C3H6(g)、C3H8(g)的燃烧热(∆H)分别为-285.8kJ·mol-1、-2058kJ·mol-1、-2219.9kJ·mol-1。计算:C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g) ∆H=
(2)某种氧化硼催化剂(BOS)催化丙烷脱氢制丙烯的反应路径如图一,反应结果测定如图二。
写出该路径主反应的化学方程式:
(3)在体积可变的密闭容器中充入由3mol丙烷分别在3.0×104Pa、1.2×105Pa时发生脱氢反应。测得不同温度下的平衡态中,丙烷、丙烯的物质的量分数变化关系如图所示:
①1.2×105Pa时丙烯的物质的量分数随温度变化的关系曲线是
②下列叙述能说明此反应已达平衡状态的是
a.混合气体密度保持不变
b.C3H6和H2的浓度相等
c.相同时间断开和形成的碳氢键数目相同
d.混合气体的摩尔质量不再改变
③计算M点的平衡常数Kp=
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(0.4)
解题方法
【推荐2】中央工作会议强调“加快新能源、绿色低碳等前沿技术研发和应用推广”,甲烷化是目前研究的热点方向之一,在环境保护方面显示出较大潜力。其主要反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成该物质的焓变。反应I的反应热___________ ,温度越高,反应I正向自发趋势越___________ (填“大”或“小”)。
(2)将一定量的和的混合气体充入密闭容器中,反应相同的时间,、与温度的关系如下图所示,400℃之后降低,但速率仍然增大可能的原因是___________ 。
(3)向恒压密闭装置中充入和,不同温度下同时发生反应I和反应Ⅱ,达到平衡时其中两种含碳物质的物质的量与温度T的关系如图所示。图中缺少___________ (填含碳物质的分子式)的变化曲线,随温度升高该物质的变化趋势为___________ ,800℃时,的选择性为___________ 。(已知:的选择性=×100%)
(4)在酸性条件下可采用电解法还原制。阴极的电极反应式:___________ 。
反应I:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成该物质的焓变。反应I的反应热
物质 | ||||
0 |
(3)向恒压密闭装置中充入和,不同温度下同时发生反应I和反应Ⅱ,达到平衡时其中两种含碳物质的物质的量与温度T的关系如图所示。图中缺少
(4)在酸性条件下可采用电解法还原制。阴极的电极反应式:
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(0.4)
【推荐3】是一种主要的温室气体,我国力争于2030年做到碳达峰,2060年实现碳中和,催化加氢制甲醇,降低空气中含量,是当前研究的热点之一。
已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)__________ 。
(2)向300℃、体积为VL的恒容密闭容器中通入和发生上述3个反应,达到平衡时,容器中为amol,为bmol,此时CO的浓度为__________ (用含a、b、V的代数式表示)。
(3)研究反应Ⅱ发现:该反应速率,其中、分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度,若某平衡体系中只存在反应Ⅱ。
①已知,下图中A点所处状态在温度升高后pK数值将变为__________ 点(填“B”、“C”或“D”)。②若降低温度,的值__________ (填“增大”“减小”或“不变”) 。
(4)向某密闭容器中按通入两种反应物(假设只发生反应Ⅲ),在不同条件下达到平衡,假设体系中甲醇的物质的量分数为,分别在恒温(t=250℃)下改变压强、在恒压()下改变温度,获得数据如下图所示:①则图中恒温曲线是____________________ ,判断依据是______________________________ 。
②当时,的平衡转化率为__________ 。(保留三位有效数字)
(5)某温度下将和充入某恒容密闭容器中(假设只发生反应Ⅲ),初始压强为p,保持温度不变,平衡时的转化率为50%,则该温度下的平衡常数为__________ (用含p的关系式表示)。
已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)
(2)向300℃、体积为VL的恒容密闭容器中通入和发生上述3个反应,达到平衡时,容器中为amol,为bmol,此时CO的浓度为
(3)研究反应Ⅱ发现:该反应速率,其中、分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度,若某平衡体系中只存在反应Ⅱ。
①已知,下图中A点所处状态在温度升高后pK数值将变为
(4)向某密闭容器中按通入两种反应物(假设只发生反应Ⅲ),在不同条件下达到平衡,假设体系中甲醇的物质的量分数为,分别在恒温(t=250℃)下改变压强、在恒压()下改变温度,获得数据如下图所示:①则图中恒温曲线是
②当时,的平衡转化率为
(5)某温度下将和充入某恒容密闭容器中(假设只发生反应Ⅲ),初始压强为p,保持温度不变,平衡时的转化率为50%,则该温度下的平衡常数为
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(0.4)
真题
【推荐1】水煤气是的主要来源,研究对体系制的影响,涉及主要反应如下:
回答列问题:
(1)的焓变_______ (用代数式表示)。
(2)压力p下,体系达平衡后,图示温度范围内已完全反应,在温度时完全分解。气相中,和摩尔分数随温度的变化关系如图所示,则a线对应物种为_______ (填化学式)。当温度高于时,随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是_______ 。(3)压力p下、温度为时,图示三种气体的摩尔分数分别为0.50,0.15,0.05,则反应的平衡常数_______ ;此时气体总物质的量为,则的物质的量为_______ ;若向平衡体系中通入少量,重新达平衡后,分压将_______ (填“增大”“减小”或“不变”),将_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
回答列问题:
(1)的焓变
(2)压力p下,体系达平衡后,图示温度范围内已完全反应,在温度时完全分解。气相中,和摩尔分数随温度的变化关系如图所示,则a线对应物种为
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(0.4)
解题方法
【推荐2】对温室气体二氧化碳的研究一直是 人们关注的热点。某工厂使用CO2与H2来合成可再生能源甲醇,反应如下:
①主反应:CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+ H2O(g) △H
②副反应:2CO2(g)+ 6H2(g)=C2H5OH(g)+ 3H2O(g)
(1) 已知反应中相关的化学键键能E数据如下表:
则主反应的△H=____________ ; 该反应自发进行条件是____________ 。
(2)投料时只添加反应物,且CO2和H2体积比为1比3,下列有关说法正确的是____________ 。
A.若保持温度、体积不变,当甲醇和水蒸气的体积分数相等时可判断反应达到平衡状态
B.若保持温度、体积不变,不断分离出甲醇,平衡①右移。其原因是逆反应速率减小
C.在恒温恒压的密闭容器中,反应已达平衡,若再按初始投料比加入反应物,达新平衡时,各物种分压与原平衡相同
D.降低温度或增大压强可提高反应物的转化率,也使该反应的平衡常数K增大
(3)其他条件相同,在催化剂作用和不加催化剂作用下,以上反应进行相同时间后,甲醇产率随反应温度的变化如图所示。该工厂更换为生产乙醇的生产线后,需要使用一种抑制剂P (可以降低化学反应速率,作用原理似于催化剂)来抑制主反应①。
①其他条件相同时,请在图中画出若选用抑制剂P,在温度从T1℃到T5℃之间,甲醇产率的变化曲线可能出现的最大区域范围,用表示(此温度范围内催化剂和抑制剂均未失去活性,T4 为曲线最高点)_________ 。
②试用碰撞理论解释抑制剂的作用原理____________ 。
(4)在一密闭恒容容器中,CO2和H2的分压分别为a kPa、 4a kPa, 加入催化剂并在一定温度下发生以上反应,达到平衡后测得体系压强是起始时的0.8倍,且乙醇选择性是甲醇选择性的4倍。则反应①的平衡常数为Kp=_____ (kPa)-2。 ( 甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比;用各物质的分压数据代替物质的量浓度计算,须用最简分数表示)。
①主反应:CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+ H2O(g) △H
②副反应:2CO2(g)+ 6H2(g)=C2H5OH(g)+ 3H2O(g)
(1) 已知反应中相关的化学键键能E数据如下表:
化学键 | C-O | C=O | H-H | H-O | C-H |
E/kJ.mol-1 | a | b | c | d | e |
(2)投料时只添加反应物,且CO2和H2体积比为1比3,下列有关说法正确的是
A.若保持温度、体积不变,当甲醇和水蒸气的体积分数相等时可判断反应达到平衡状态
B.若保持温度、体积不变,不断分离出甲醇,平衡①右移。其原因是逆反应速率减小
C.在恒温恒压的密闭容器中,反应已达平衡,若再按初始投料比加入反应物,达新平衡时,各物种分压与原平衡相同
D.降低温度或增大压强可提高反应物的转化率,也使该反应的平衡常数K增大
(3)其他条件相同,在催化剂作用和不加催化剂作用下,以上反应进行相同时间后,甲醇产率随反应温度的变化如图所示。该工厂更换为生产乙醇的生产线后,需要使用一种抑制剂P (可以降低化学反应速率,作用原理似于催化剂)来抑制主反应①。
①其他条件相同时,请在图中画出若选用抑制剂P,在温度从T1℃到T5℃之间,甲醇产率的变化曲线可能出现的最大区域范围,用表示(此温度范围内催化剂和抑制剂均未失去活性,T4 为曲线最高点)
②试用碰撞理论解释抑制剂的作用原理
(4)在一密闭恒容容器中,CO2和H2的分压分别为a kPa、 4a kPa, 加入催化剂并在一定温度下发生以上反应,达到平衡后测得体系压强是起始时的0.8倍,且乙醇选择性是甲醇选择性的4倍。则反应①的平衡常数为Kp=
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(0.4)
名校
【推荐3】I.利用γ-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应,涉及反应如图:
已知:①反应I为快速平衡,可认为不受慢反应II、III的影响;②因反应I在高压H2氛围下进行,故H2压强近似等于总压。回答下列问题:
(1)以5.0×10-3molBL或BD为初始原料,在493K、3.0×103kPa的高压H2氛围下,分别在恒压容器中进行反应。达平衡时,以BL为原料,体系向环境放热XkJ;以BD为原料,体系从环境吸热YkJ。忽略副反应热效应,反应I焓变△H(493K,3.0×103kPa)=____ kJ•mol-1。
II.一定条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
(2)①若保持容积不变,t1时反应达到平衡,用N2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(N2)=___ mol•L-1•min-1(用含t1的代数式表示)。
②若t2时将容积迅速增大至原来的2倍并保持不变,则图中能正确表示容积增大后H2分压变化趋势的曲线是____ (用a、b、c、d表示),理由是____ 。
③若t2时保持容积不变再充入0.1NH3,则化学平衡将____ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”),再次达到平衡时,与t1时相比,NH3的体积分数_____ (填“变大”“变小”或“不变”)。
已知:①反应I为快速平衡,可认为不受慢反应II、III的影响;②因反应I在高压H2氛围下进行,故H2压强近似等于总压。回答下列问题:
(1)以5.0×10-3molBL或BD为初始原料,在493K、3.0×103kPa的高压H2氛围下,分别在恒压容器中进行反应。达平衡时,以BL为原料,体系向环境放热XkJ;以BD为原料,体系从环境吸热YkJ。忽略副反应热效应,反应I焓变△H(493K,3.0×103kPa)=
II.一定条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
(2)①若保持容积不变,t1时反应达到平衡,用N2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(N2)=
②若t2时将容积迅速增大至原来的2倍并保持不变,则图中能正确表示容积增大后H2分压变化趋势的曲线是
③若t2时保持容积不变再充入0.1NH3,则化学平衡将
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【推荐1】碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用,甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应:
①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.8kJ·mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH2=+49kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
(1)ΔH3=___________ 。
(2)温度升高对反应②的影响是___________ 。
(3)控制反应在温度T,压强P0KPa条件下,反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:
①对于气相反应,用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作Kp),水煤气合成二甲醚反应的平衡常数Kp表达式为___________ 。
②合成二甲醚的最佳氢碳比为___________ 。在此种氢碳比下,Kp=___________
③氢碳比越大越不利于合成二甲醚的原因:___________ 。
①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.8kJ·mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH2=+49kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
(1)ΔH3=
(2)温度升高对反应②的影响是
(3)控制反应在温度T,压强P0KPa条件下,反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:
①对于气相反应,用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作Kp),水煤气合成二甲醚反应的平衡常数Kp表达式为
②合成二甲醚的最佳氢碳比为
③氢碳比越大越不利于合成二甲醚的原因:
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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2】(1)硝化法是一种古老的生产硫酸的方法,同时实现了氮氧化物的循环转化,主要反应为:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8 kJ·mol-1,某温度下,NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的平衡常数K=,该温度下在甲、乙、丙三个体积为2L的恒容密闭容器中,投入NO2(g)和SO2(g),其起始浓度如下表所示:
①10 min后,甲中达到平衡,则甲中反应的平均速率v(NO2)=___________ 。
②丙达到平衡所用的时间_______ 10 min(填“<”、“>”、“=”),达到平衡后,设甲、乙、丙中SO2(g)的转化率分别为a、b、c,则三者的大小关系为_______________ 。
(2)研究铁及其化合物对生产生活具有重要的意义。一定条件下铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),已知该反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图甲所示:
①反应ΔH__________ 0(填“<”或“>”)。
②下列措施中能使平衡时c(CO)/c(CO2)增大的是__________ (填序号)。
③一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图乙所示。计算该反应的平衡常数K=_______ 。
(3)已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) ΔH=-116 kJ·mol-1;
写出CH3OH燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式_____________ 。
起始浓度 | 甲 | 乙 | 丙 |
c(NO2)/mol·L-1 | 0.10 | 0.20 | 0.20 |
c(SO2)/mol·L-1 | 0.10 | 0.10 | 0.20 |
①10 min后,甲中达到平衡,则甲中反应的平均速率v(NO2)=
②丙达到平衡所用的时间
(2)研究铁及其化合物对生产生活具有重要的意义。一定条件下铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),已知该反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图甲所示:
①反应ΔH
②下列措施中能使平衡时c(CO)/c(CO2)增大的是
A.升高温度 B.增大压强
C.充入一定量CO D.再加入一些铁粉
③一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图乙所示。计算该反应的平衡常数K=
(3)已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) ΔH=-116 kJ·mol-1;
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1;
H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-242 kJ·mol-1 ;
写出CH3OH燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式
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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3】合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,氨有广泛的应用。
(1)目前工业合成氨的主要方法是HaberBosch法,化学反应原理如下:
①该反应放热,但仍选择较高温度,原因是___________
②理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是___________ (写出1条)。
③将物质的量之比为1:3的N2和H2充入2 L的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得平衡时数据如下:
该条件下H2的转化率为___________ ,平衡常数K=___________ (可用分数表示)。
④若按以下浓度投料,其它反应条件与①相同,起始时反应进行的方向为___________ (填“正向”、“逆向”或“无法判断”)。
⑤ L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度,如图表示L一定时,合成氨反应中 H2(g)的平衡转化率随X的变化关系。
ⅰ.X代表的物理量是___________ 。
ⅱ.判断L1、L2的大小关系,并简述理由___________ 。
(2)电化学气敏传感器可用于检测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示,则a极的电极反应式为___________ ,反应消耗的O2与NH3的物质的量之比为___________ 。
(1)目前工业合成氨的主要方法是HaberBosch法,化学反应原理如下:
①该反应放热,但仍选择较高温度,原因是
②理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是
③将物质的量之比为1:3的N2和H2充入2 L的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得平衡时数据如下:
物质 | N2 | H2 | NH3 |
平衡时物质的量/mol | 0.2 | 0.6 | 0.2 |
④若按以下浓度投料,其它反应条件与①相同,起始时反应进行的方向为
物质 | N2 | H2 | NH3 |
起始浓度(mol/L) | 0.5 | 1.5 | 0.5 |
ⅰ.X代表的物理量是
ⅱ.判断L1、L2的大小关系,并简述理由
(2)电化学气敏传感器可用于检测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示,则a极的电极反应式为
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