硫及其化合物在生产、生活中有广泛应用。回答下列问题:
Ⅰ.已知:①
②
(1),根据上述信息推知,___________ ,___________ (填具体数值)。
Ⅱ.羰基硫是一种粮食熏蒸剂,能防治某些害虫和真菌的危害。以固体为催化剂,分别与反应制备的反应如下:
;
。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中充入气体,加入适量的固体(作催化剂,且参与反应),发生上述两个反应。下列叙述正确的是___________(填标号)。
Ⅲ.利用和反应制备。
已知分以下两步进行:
(a)
(b)
(3)温度下,保持总压强为,向反应器中充入和,只发生反应a,测得平衡转化率与投料比的关系如图所示。其他条件相同,投料比增大,平衡转化率增大的原因是___________ ;温度下,该反应的平衡常数___________ 。(提示:用分压计算的平衡常数叫压强平衡常数,分压等于总压×物质的量分数。)
(4)向一密闭容器中通入和,同时通入一定量的稀释。常压下,不同温度下反应相同时间后,测得和的体积分数如图所示。①反应能自发进行的条件是___________ (填标号)。
a.较低温度 b.较高温度 c.任何温度
②其他条件不变,在范围内,的体积分数随温度的变化趋势与图___________ (填标号)相符。
Ⅰ.已知:①
②
(1),根据上述信息推知,
Ⅱ.羰基硫是一种粮食熏蒸剂,能防治某些害虫和真菌的危害。以固体为催化剂,分别与反应制备的反应如下:
;
。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中充入气体,加入适量的固体(作催化剂,且参与反应),发生上述两个反应。下列叙述正确的是___________(填标号)。
A.气体总压强不变时反应达到平衡状态 |
B.平衡时混合气体中体积分数的最大值为50% |
C.达到平衡时再充入的平衡转化率增大 |
D.其他条件相同,使用纳米比使用颗粒的反应速率大 |
Ⅲ.利用和反应制备。
已知分以下两步进行:
(a)
(b)
(3)温度下,保持总压强为,向反应器中充入和,只发生反应a,测得平衡转化率与投料比的关系如图所示。其他条件相同,投料比增大,平衡转化率增大的原因是
(4)向一密闭容器中通入和,同时通入一定量的稀释。常压下,不同温度下反应相同时间后,测得和的体积分数如图所示。①反应能自发进行的条件是
a.较低温度 b.较高温度 c.任何温度
②其他条件不变,在范围内,的体积分数随温度的变化趋势与图
A. B.
C. D.
更新时间:2024-05-24 15:17:47
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【推荐1】I.将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一,煤转化为水煤气的主要化学反应为:。C(s)、CO(g)和完全燃烧的热化学方程式分别为:
① ;
② ;
③ 。
试回答:
(1)请你根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式:_______ 。
(2)比较反应热数据可知,1mol CO(g)和1mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和,比1molC(s)完全燃烧放出的热量________ (填“多”或“少”)。
甲同学据此认为:“煤炭燃烧时加少量水,可以使煤炭燃烧放出更多的热量”。
乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图
(3)请你写出、、、之间存在的关系式________ 。
(4)乙同学据此认为:“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量,最多与直接燃烧煤放出的热量相同。”请分析:甲、乙两同学的观点正确的是________ (填“甲”或“乙”)同学,另一同学出现错误观点的原因是________ 。
II.肼(N2H4)又称联氨,在航空航天方面应用广泛,可用作火箭燃料。已知N-H键、O=O键的键能分别为391、497,N2H4(g)与O2(g)反应的能量变化如图所示:
(5)N2H4(g)中N-N键的键能为________ 。请写出一定条件下,N2H4(g)与O2(g)反应的热化学方程式为________ 。
① ;
② ;
③ 。
试回答:
(1)请你根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式:
(2)比较反应热数据可知,1mol CO(g)和1mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和,比1molC(s)完全燃烧放出的热量
甲同学据此认为:“煤炭燃烧时加少量水,可以使煤炭燃烧放出更多的热量”。
乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图
(3)请你写出、、、之间存在的关系式
(4)乙同学据此认为:“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量,最多与直接燃烧煤放出的热量相同。”请分析:甲、乙两同学的观点正确的是
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(5)N2H4(g)中N-N键的键能为
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【推荐2】工业上用CO和H2反应制备二甲醚(CH3OCH3)的条件是压力2.0~10.0MPa,温度300℃。设备中进行下列反应,请回答下列问题:
①CO(g)+2H2(B)CH3OH(g)△H=-90.7 kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5 kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ/mol
(1)总反应3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=_____________ 。据此可判断该反应_________________ 条件下自发。
(2)在温度和容积不变的条件下发生反应①,能说明该反应达到平衡状态的依据是_____
a.容器中压强保持不变b.混合气体中c(CO)不变
c.v正(CO)=v逆(H2) d.c(CH3OH)=c(CO)
(3)在2L的容器中加入a mol CH3OH(g)发生反应②,达到平衡后若再加入a mol CH3OH(g)重新达到平衡时,CH3OH的转化率____________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)850℃时在一体积为10 L的容器中通入一定量的CO和H2O(g)发生反应③,CO和H2O(g)浓度变化如图所示。
①0~4 min的平均反应速率,v(CO)=________________ 。
②若温度不变,向该容器中加入4 molCO(g)、2 molH2O(g)、3 mol CO2(g)和3 mol H2(g),起始时v正(CO)______ v逆(H2)(填“<”、“>”或“=”),请结合必要的计算说明理由。________ 。
①CO(g)+2H2(B)CH3OH(g)△H=-90.7 kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5 kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ/mol
(1)总反应3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
(2)在温度和容积不变的条件下发生反应①,能说明该反应达到平衡状态的依据是
a.容器中压强保持不变b.混合气体中c(CO)不变
c.v正(CO)=v逆(H2) d.c(CH3OH)=c(CO)
(3)在2L的容器中加入a mol CH3OH(g)发生反应②,达到平衡后若再加入a mol CH3OH(g)重新达到平衡时,CH3OH的转化率
(4)850℃时在一体积为10 L的容器中通入一定量的CO和H2O(g)发生反应③,CO和H2O(g)浓度变化如图所示。
①0~4 min的平均反应速率,v(CO)=
②若温度不变,向该容器中加入4 molCO(g)、2 molH2O(g)、3 mol CO2(g)和3 mol H2(g),起始时v正(CO)
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【推荐3】乙烯(C2H4)是重要的化工原料,乙炔(C2H2)选择性加氢合成乙烯是科学家当前关注的热点。
(1)C2H2加氢反应的能量变化示意图如下,乙炔加氢生成乙烯的热化学方程式为________ 。
(2)70℃时,反应C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g)在刚性容器中达到平衡。
①下列说法正确的是___________ (填标号)。
A 选用合适的催化剂,可以增大平衡气体中C2H4的百分含量
B 投料时增大的值,该反应的平衡常数K不变
C 通入一定量He,可以缩短反应达到平衡的时间
D 升高温度,正反应速率和逆反应速率都增大,K减小
②测得在某催化剂上生成乙烯的速率方程为v=0.585[p(C2H2)]-0.36[p(H2)]0.85。p(H2)一定时,若p1(C2H2)>p2(C2H2),则v1_______ v2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)在催化剂作用下,110℃时按体积比V(C2H2):V(H2)=1:4充入刚性容器中,发生反应C2H2+H2=C2H4、C2H2+2H2=C2H6。乙炔完全反应时,乙烯的体积分数为20%,则H2的转化率为___________ ,C2H4的选择性为___________ (C2H4的选择性)。
(4)科学家利用Pd、Pt作电极,电解催化乙炔合成乙烯,同时可得到副产品H2和O2,示意图如下:
“b”出口得到的副产品是_______________ ,Pd电极发生的电极反应有_______________ 。
(1)C2H2加氢反应的能量变化示意图如下,乙炔加氢生成乙烯的热化学方程式为
(2)70℃时,反应C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g)在刚性容器中达到平衡。
①下列说法正确的是
A 选用合适的催化剂,可以增大平衡气体中C2H4的百分含量
B 投料时增大的值,该反应的平衡常数K不变
C 通入一定量He,可以缩短反应达到平衡的时间
D 升高温度,正反应速率和逆反应速率都增大,K减小
②测得在某催化剂上生成乙烯的速率方程为v=0.585[p(C2H2)]-0.36[p(H2)]0.85。p(H2)一定时,若p1(C2H2)>p2(C2H2),则v1
(3)在催化剂作用下,110℃时按体积比V(C2H2):V(H2)=1:4充入刚性容器中,发生反应C2H2+H2=C2H4、C2H2+2H2=C2H6。乙炔完全反应时,乙烯的体积分数为20%,则H2的转化率为
(4)科学家利用Pd、Pt作电极,电解催化乙炔合成乙烯,同时可得到副产品H2和O2,示意图如下:
“b”出口得到的副产品是
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【推荐1】镁、硫、氮的化合物在工业上用途非常广泛。
(1)硝酸厂尾气中含有大量的NO,可用氢气催化还原法除去NO,发生的主要反应如下:
2NO(g)+4H2(g)+O2(g)=N2(g)+4H2O(g)∆H=-1143kJ∙mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ∆H=-484kJ·mol-1
则2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H=___________ kJ∙mol-1。
(2)一种镁一锂双离子二次电池的装置如图1所示。
①放电时, Mg电极为___________ (填“ 正极”或“负极” ), Li+迁移至___________ (填“正极区”或“负极区”)。
②充电时,阳极的电极反应式为_______________________________ 。
①图中p1、p2、p3、p4代表不同压强,压强最大的是___________ 。该反应的∆H___________ (填“>"“<”或“=”下同)0。
②压强为p4时,在Y点:v(正)___________ v(逆)。
③图中W、X、Y、Z四点对应的反应的平衡常数K1、K2、K3、K4由大到小的顺序为_____________ 。
(1)硝酸厂尾气中含有大量的NO,可用氢气催化还原法除去NO,发生的主要反应如下:
2NO(g)+4H2(g)+O2(g)=N2(g)+4H2O(g)∆H=-1143kJ∙mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ∆H=-484kJ·mol-1
则2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H=
(2)一种镁一锂双离子二次电池的装置如图1所示。
①放电时, Mg电极为
②充电时,阳极的电极反应式为
(3)在一定条件下,反应:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)平衡时CH4的转化率与温度和压强的关系如图2所示。
①图中p1、p2、p3、p4代表不同压强,压强最大的是
②压强为p4时,在Y点:v(正)
③图中W、X、Y、Z四点对应的反应的平衡常数K1、K2、K3、K4由大到小的顺序为
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【推荐2】氨气及其相关产品在化工领域中具有重要作用。回答下列问题:
(1)以和为原料生产尿素,发生反应的化学方程式为。
①该反应每消耗,放出热量,则________ 。
②为了提高尿素的产率,下列措施可行的是________ (填标号)。
A.升高温度 B.增大压强 C.加入合适的催化剂 D.及时移除部分
(2)某温度下,向恒容密闭容器中通入、两种原料气,使之发生上述反应。后,反应达到平衡,此时得到的尿素质量为,容器内的压强()随时间()的变化如图1所示。
①保持其他条件不变,图2中能正确反映平衡常数随温度的变化关系的曲线是________ (填标号)。
②反应达到平衡后,________ ,平衡常数________ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。将以一定比例混合的O2、NH3和NOx的混合气体匀速通入装有催化剂M的反应器中反应。反应相同时间,NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图3所示。
①范围内,随着温度的升高,NOx的去除率迅速升高的原因是________ 。
②当温度高于时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是________ 。
③已知反应器中发生的反应为放热反应,则在温度处于________ (填“”、“”或“”)K时,该反应一定达到了平衡状态。
(1)以和为原料生产尿素,发生反应的化学方程式为。
①该反应每消耗,放出热量,则
②为了提高尿素的产率,下列措施可行的是
A.升高温度 B.增大压强 C.加入合适的催化剂 D.及时移除部分
(2)某温度下,向恒容密闭容器中通入、两种原料气,使之发生上述反应。后,反应达到平衡,此时得到的尿素质量为,容器内的压强()随时间()的变化如图1所示。
①保持其他条件不变,图2中能正确反映平衡常数随温度的变化关系的曲线是
②反应达到平衡后,
(3)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。将以一定比例混合的O2、NH3和NOx的混合气体匀速通入装有催化剂M的反应器中反应。反应相同时间,NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图3所示。
①范围内,随着温度的升高,NOx的去除率迅速升高的原因是
②当温度高于时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是
③已知反应器中发生的反应为放热反应,则在温度处于
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【推荐3】化学反应速率、化学平衡理论可通过大量化学实验进行验证,回答下列相关问题。
(1)橙色在溶液中与黄色存在一平衡体系,平衡体系的离子方程式_______ ,若向体系中加入一定量的硫酸,溶液呈______ 色。
(2)是煤气的主要成分,可与水蒸气反应生成氢气:。
查阅资料得出相关数据如下:
该反应升高到一定温度时,反应将不能正向进行,由此判断该反应的___ (填“”或“”)0。
在容积为的密闭容器中通入和发生反应,在时反应达到平衡,此时的转化率为______ 。
(3)将和通入容积为的恒容密闭容器中,发生反应:。的平衡转化率与温度、压强的变化关系如图所示。
压强:____ 填“大于”“小于”或“等于”。
、B、C三点的平衡常数、、从大到小关系是_______ 。
(1)橙色在溶液中与黄色存在一平衡体系,平衡体系的离子方程式
(2)是煤气的主要成分,可与水蒸气反应生成氢气:。
查阅资料得出相关数据如下:
温度 | 400 | 500 |
平衡常数K | 9 |
该反应升高到一定温度时,反应将不能正向进行,由此判断该反应的
在容积为的密闭容器中通入和发生反应,在时反应达到平衡,此时的转化率为
(3)将和通入容积为的恒容密闭容器中,发生反应:。的平衡转化率与温度、压强的变化关系如图所示。
压强:
、B、C三点的平衡常数、、从大到小关系是
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【推荐1】氢气是一种清洁能源。可由CO和水蒸气反应制备,其能量变化如图所示。
(1)该反应为可逆反应。在800℃时,若CO的起始浓度为2.0mol·L-1,水蒸气的起始浓度为3.0mol·L-1,达到化学平衡状态后,测得CO2的浓度为1.2mol·L-1,则此反应的平衡常数为___ ,随着温度升高该反应的化学平衡常数的变化趋势是___ 。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)某温度下,该反应的平衡常数为K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2O(g)和CO(g),其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是( )
A.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
B.平衡时,甲中和丙中H2O的转化率均是25%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.015mol·L-1
D.平衡时,乙中H2O的转化率大于25%
(3)一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,达到平衡后:
①加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化,且变化的倍数___ (填“相等”或“不相等”)。
② 缩小体积使体系压强增大,则v(正)__ ,v(逆)__ (填“增大”、“减小”或“不变”),v(正)变化的倍数___ v(逆)变化的倍数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③恒温恒压,再通入一定量的He,达到新平衡时,N2的转化率__ ,c(H2)将__ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(1)该反应为可逆反应。在800℃时,若CO的起始浓度为2.0mol·L-1,水蒸气的起始浓度为3.0mol·L-1,达到化学平衡状态后,测得CO2的浓度为1.2mol·L-1,则此反应的平衡常数为
(2)某温度下,该反应的平衡常数为K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2O(g)和CO(g),其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是
起始浓度 | 甲 | 乙 | 丙 |
c(H2O)/mol·L-1 | 0.010 | 0.020 | 0.020 |
c(CO)/mol·L-1 | 0.010 | 0.010 | 0.020 |
A.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
B.平衡时,甲中和丙中H2O的转化率均是25%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.015mol·L-1
D.平衡时,乙中H2O的转化率大于25%
(3)一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,达到平衡后:
①加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化,且变化的倍数
② 缩小体积使体系压强增大,则v(正)
③恒温恒压,再通入一定量的He,达到新平衡时,N2的转化率
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【推荐2】已知:用NH3催化还原NOx时包含以下反应。
反应①:4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) ∆H1 = -1807.0kJ•mol-1
反应②:4NH3(g) + 6NO2(g) ⇌ 5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) ∆H2 = ?
反应③:2NO(g) + O2(g) ⇌2NO2(g) ∆H3 = -113.0kJ•mol-1
(1)反应②的∆H2 =_________________________ 。 反应①②在热力学上趋势大,其原因是___________________________________________________________________ 。
(2)为探究温度及不同催化剂对反应①的影响,分别在不同温度、不同催化剂下,保持其它初始条件不变重复实验,在相同时间内测得N2浓度变化情况如下图所示。
①反应①的平衡常数的表达式K=__________ 。在催化剂甲的作用下反应的平衡常数_______________ 在催化剂乙的作用下反应的平衡常数(填写“大于”,“小于”或“等于”)。
②N点后N2浓度减小的原因可能是_________________ 、 ________________ 。
(3)某温度下,在1L容器中对于反应①初始投入4molNH3和6molNO,当气体总物质的量为7.5mol时反应达到平衡,则NH3的转化率_______________ % ,达平衡所用时间为5分钟,则用NO表示此反应平均反应速率为__________________ 。
反应①:4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) ∆H1 = -1807.0kJ•mol-1
反应②:4NH3(g) + 6NO2(g) ⇌ 5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) ∆H2 = ?
反应③:2NO(g) + O2(g) ⇌2NO2(g) ∆H3 = -113.0kJ•mol-1
(1)反应②的∆H2 =
(2)为探究温度及不同催化剂对反应①的影响,分别在不同温度、不同催化剂下,保持其它初始条件不变重复实验,在相同时间内测得N2浓度变化情况如下图所示。
①反应①的平衡常数的表达式K=
②N点后N2浓度减小的原因可能是
(3)某温度下,在1L容器中对于反应①初始投入4molNH3和6molNO,当气体总物质的量为7.5mol时反应达到平衡,则NH3的转化率
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【推荐3】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、CO、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.CO可用于合成甲醇
(1)已知CO、H2、CH3OH(g)的燃烧热ΔH分别为-283.0kJ/mol、-285.8kJ/mol、-764.5kJ/mol,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH=___ 。
(2)将1molCO和2molH2充入密闭容器中发生上述反应。其他条件相同时,CO的平衡转化率与压强(p)和温度(T)的关系如图所示。
①两点CH3OH的质量分数:w(A)___ w(B)(填“>”“<”或“=”)。
②C、D两点的逆反应速率:v(C)___ v(D)(同上)。
③200℃时,测得E点的容器容积为10L。该温度下,反应的平衡常数K=___ ;保持温度和容积不变,再向容器中充入1molCO、1molH2和xmolCH3OH时,若使v正>v逆,则x的取值范围为___ 。
Ⅱ.CO2的综合利用
(3)CO2转化为甲醇有广泛应用前景。T℃时,在容积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0,达到平衡状态,其他条件不变,下列措施中能使增大的是___ (填选项字母)。
Ⅰ.CO可用于合成甲醇
(1)已知CO、H2、CH3OH(g)的燃烧热ΔH分别为-283.0kJ/mol、-285.8kJ/mol、-764.5kJ/mol,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH=
(2)将1molCO和2molH2充入密闭容器中发生上述反应。其他条件相同时,CO的平衡转化率与压强(p)和温度(T)的关系如图所示。
①两点CH3OH的质量分数:w(A)
②C、D两点的逆反应速率:v(C)
③200℃时,测得E点的容器容积为10L。该温度下,反应的平衡常数K=
Ⅱ.CO2的综合利用
(3)CO2转化为甲醇有广泛应用前景。T℃时,在容积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0,达到平衡状态,其他条件不变,下列措施中能使增大的是
A.升高温度 | B.再充入1molCH3OH(g)和1molH2O(g) |
C.加入催化剂 | D.再充入一定量H2O |
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【推荐1】研究CO2与CH4的反应使之转化为CO和H2,对减缓燃料危机,减少温室效应具有重要的意义。
(1)已知CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+248kJ·mol-1、△S=310J •mol-1·K-1,该反应能自发进行的温度范围为____________________ 。
(2)在密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成,请解释其原因__________________________ 。
②在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡点X,则用CO表示该反应的速率为________________ ,该温度下,反应的平衡常数为_____________________ (保留3位有效数字)。
(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取,在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,可认定已达平衡状态的是________________________。
(4)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL 1mol·L -1食盐水,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)。
①甲烷燃料电池的负极反应式:_____________________________________________
②电解后溶液的pH=__________________________ (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)。
③阳极产生气体的体积在标准状况下是__________________ L
(1)已知CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+248kJ·mol-1、△S=310J •mol-1·K-1,该反应能自发进行的温度范围为
(2)在密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成,请解释其原因
②在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡点X,则用CO表示该反应的速率为
(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取,在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,可认定已达平衡状态的是________________________。
A.体系压强不再变化 | B.H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1 |
C.混合气体的密度保持不变 | D.气体平均相对分子质量保持不变 |
①甲烷燃料电池的负极反应式:
②电解后溶液的pH=
③阳极产生气体的体积在标准状况下是
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【推荐2】(1)有科学家提出“绿色自由”的构想:将CO2变为燃料或有机化学品。其构想分成3个步骤:
① 利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO2;
② 将第①步吸收液电解产生H2和O2,同时分离出CO2;
③ 将第②步产生的H2和CO2在一定条件下转化成CH4和水蒸气。
已知:H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) △H1=—285.8 kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2=—889.6kJ/mol
H2O(l)=H2O(g) △H3= +44.0 kJ/mol
第③步反应的热化学方程式为_____________________________________ 。
(2)使用合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为原料,以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池,同时达到固氮作用。该电池的正极反应式为_________________________ ,溶液中H+向_____ 极移动(选择填写“正”或“负”)。
(3)某催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3,当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1:2时,其催化活性最高。以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量炭粉,发生如下反应:
2Fe2O3+C4FeO+CO2。为制得这种活性最高的催化剂,应向480 g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为_____ g。
(4)在T℃时,向2L固定体积的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B,发生如下反应:
2A(g) + B(g)C(g) + D(g) △H =QkJ·mol-1
当反应达到平衡时,A的转化率为50﹪。
(ⅰ)在一定条件下,反应可以自发向右进行,可知Q__________ 0 (填“﹤”、“﹥”或“﹦”)。
(ⅱ)维持温度不变,若向该容器中加入的物质及量如下,使起始时v(正)>v(逆)且达到平衡时C的百分含量为20﹪。下列符合要求的是_____________________
A.2 mol A、1 mol B B.3 mol A、1.5 mol B、0.5molC、0.5mol D
C.2 mol C、2 mol D D.2 molA、1mol B、1 mol C、1 mol D
① 利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO2;
② 将第①步吸收液电解产生H2和O2,同时分离出CO2;
③ 将第②步产生的H2和CO2在一定条件下转化成CH4和水蒸气。
已知:H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) △H1=—285.8 kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2=—889.6kJ/mol
H2O(l)=H2O(g) △H3= +44.0 kJ/mol
第③步反应的热化学方程式为
(2)使用合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为原料,以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池,同时达到固氮作用。该电池的正极反应式为
(3)某催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3,当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1:2时,其催化活性最高。以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量炭粉,发生如下反应:
2Fe2O3+C4FeO+CO2。为制得这种活性最高的催化剂,应向480 g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为
(4)在T℃时,向2L固定体积的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B,发生如下反应:
2A(g) + B(g)C(g) + D(g) △H =QkJ·mol-1
当反应达到平衡时,A的转化率为50﹪。
(ⅰ)在一定条件下,反应可以自发向右进行,可知Q
(ⅱ)维持温度不变,若向该容器中加入的物质及量如下,使起始时v(正)>v(逆)且达到平衡时C的百分含量为20﹪。下列符合要求的是
A.2 mol A、1 mol B B.3 mol A、1.5 mol B、0.5molC、0.5mol D
C.2 mol C、2 mol D D.2 molA、1mol B、1 mol C、1 mol D
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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解题方法
【推荐3】我国“十四五”规划提出要制定2030年前碳达峰行动方案,努力争取2060年前实现碳中和。为此,研发CO2转化利用技术成为重要科技目标。
(1)以CO2为原料加氢可以合成甲醇,将n(H2)/n(CO2)=3的混合气体充入体积为V L的密闭容器中,在催化剂存在的条件下进行以下两个反应:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1<0
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2>0
测得温度与转化率、产物选择性的关系如图所示。
CH3OH选择性=
①270°C以后CO2转化率随温度升高而增大的原因可能是___________ 。
②有利于提高CH3OH选择性的反应条件可以是___________ (填标号)。
A.降低温度 B.使用更合适的催化剂
C.增大压强 D.原料气中掺入适量的CO
③控制温度240°C,测得混合气体流速为a L· h-1(已换算为标准状况),则CO2的反应速率___________ mol·L-1·min-1(写出计算式)。
(2)以CO2和NH3为原料合成尿素。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
i: 2NH3(g)+CO2(g) NH2CO2NH4(s) △H=- 1 59.5kJ·mol-1
ii: NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H= +72.5kJ·mol-1
iii: 2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H
④反应iii的△H=___________ kJ·mol-1。3个反应的△G(自由能变化)随温度的变化关系如图所示,图中对应于反应iii的线是___________ (填字母)。
⑤一定条件下的恒容容器中,充入原料气3molNH3和1molCO2,平衡时CO2的转化率为0.5,则平衡时NH3和CO2的物质的量比为___________ ,已知反应ii的Kp=p,测得平衡时容器内总压为ap,则反应iii的平衡常数Kp=___________ 。
(1)以CO2为原料加氢可以合成甲醇,将n(H2)/n(CO2)=3的混合气体充入体积为V L的密闭容器中,在催化剂存在的条件下进行以下两个反应:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1<0
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2>0
测得温度与转化率、产物选择性的关系如图所示。
CH3OH选择性=
①270°C以后CO2转化率随温度升高而增大的原因可能是
②有利于提高CH3OH选择性的反应条件可以是
A.降低温度 B.使用更合适的催化剂
C.增大压强 D.原料气中掺入适量的CO
③控制温度240°C,测得混合气体流速为a L· h-1(已换算为标准状况),则CO2的反应速率
(2)以CO2和NH3为原料合成尿素。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
i: 2NH3(g)+CO2(g) NH2CO2NH4(s) △H=- 1 59.5kJ·mol-1
ii: NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H= +72.5kJ·mol-1
iii: 2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H
④反应iii的△H=
⑤一定条件下的恒容容器中,充入原料气3molNH3和1molCO2,平衡时CO2的转化率为0.5,则平衡时NH3和CO2的物质的量比为
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