I.化工工业中常用乙苯脱氢的方法制备苯乙烯。
已知某温度下:
反应①:CO2 (g) +H2 (g)→CO(g) + H2O(g),ΔH = +41.2 kJ/mol;
反应②:
(g)→
(g)+H2(g),ΔH= +117.6 kJ/mol;
①②的化学反应平衡常数分别为K1、K2,
(1)请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式____________________ ,该反应的化学平衡常数K=_________ (用K1、K2表示)
(2)对于反应①,恒温恒容条件下,向密闭容器中加入2molCO2和2molH2,当反应达到平衡后,以下说法正确的是_____
(3)恒温恒容条件下,反应①达到平衡后;t1时刻通入少量CO2;请在下图中画出t1之后的正逆反应曲线,并作出标注_______________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/1/14/1576257843601408/1576257844183040/STEM/7e4048615f744c8eb8eb565c7e627220.png?resizew=142)
II.一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/1/14/1576257843601408/1576257844183040/STEM/9041ad07dc90482e9b2d6d106c4c1389.png?resizew=494)
(4)升高温度,该反应的平衡常数________ (填“增大”或“减小”或“不变”)。
(5)由图2信息,计算10min内该反应的平均速率v(H2)=_______ ,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积,则n(N2)的变化曲线为_______ (填“a”或“b”或“c”或“d”)
(6)图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是________ 点,温度T1________ T2(填“>”或“=”或“<”)
已知某温度下:
反应①:CO2 (g) +H2 (g)→CO(g) + H2O(g),ΔH = +41.2 kJ/mol;
反应②:
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/1/14/1576257843601408/1576257844183040/STEM/4d8fa41d48a7410eb9f6100a04ddd768.png?resizew=95)
①②的化学反应平衡常数分别为K1、K2,
(1)请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式
(2)对于反应①,恒温恒容条件下,向密闭容器中加入2molCO2和2molH2,当反应达到平衡后,以下说法正确的是
A.因为该反应是吸热反应,所以升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小; |
B.若再加入1molCO2、1mol H2,平衡不移动; |
C.若再加入CO2则平衡向正反应方向移动,CO的体积分数减小; |
D.若充入He,平衡不移动,反应物和产物的浓度都不变; |
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II.一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)
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(4)升高温度,该反应的平衡常数
(5)由图2信息,计算10min内该反应的平均速率v(H2)=
(6)图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是
更新时间:2016-12-09 10:07:42
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【推荐1】合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,通常用以铁为主的催化剂在400~500℃和10~30MPa的条件下,由氮气和氢气直接合成氨。
(1)“哈伯法”合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H,相关键能数据如表:
①△H=____ kJ•mol-1。
②在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是____ (填序号)。
A.单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键
B.混合气体的密度不再发生变化
C.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
D.容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2
③平衡后,若要加快反应速率同时提高H2的转化率,可以采取的措施有____ 。
A.恒温恒压加入一定量氦气 B.增大容器体积
C.降低反应体系的温度 D.恒温恒容加入一定量N2
④向密闭容器中按1:3体积比通入N2和H2,反应达平衡时NH3的体积分数为25.0%,则N2的平衡转化率α(N2)=____ 。
(2)“球磨法”是在温和的条件下(45℃和1bar,1bar≈100kPa)合成氨,氨的最终体积分数可高达82.5%。该法分为两个步骤(如图):第一步,铁粉在球磨过程中被反复剧烈碰撞而活化,产生高密度的缺陷,氮分子被吸附在这些缺陷上([Fe(N*)]),有助于氮分子的解离。第二步,N*发生加氢反应得到NHx*(x=1~3),剧烈碰撞中,NHx*从催化剂表面脱附得到产物氨。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/14/302006b6-8f21-4ed8-ac93-1536d1866f03.png?resizew=311)
①“球磨法”与“哈伯法”相比较,下列说法中正确的是____ (选填标号)。
A.催化剂(Fe)缺陷密度越高,N2的吸附率越高
B.“哈伯法”采用高温主要用于解离氮氮三键,而“球磨法”不用解离氮氮三键
C.“球磨法”中“剧烈碰撞”仅仅为了产生“活化缺陷”
D.“球磨法”不采用高压,是因为低压产率已经较高,加压会增大成本
②机械碰撞有助于催化剂缺陷的形成,而摩擦生热会使体系温度升高。如图是N2吸附量、体系温度随球磨转速变化曲线,则应选择的最佳转速约____ 转/min。
(1)“哈伯法”合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)
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化学键 | N≡N | H-H | N-H |
键能(kJ•mol-1) | a | b | c |
①△H=
②在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是
A.单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键
B.混合气体的密度不再发生变化
C.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
D.容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2
③平衡后,若要加快反应速率同时提高H2的转化率,可以采取的措施有
A.恒温恒压加入一定量氦气 B.增大容器体积
C.降低反应体系的温度 D.恒温恒容加入一定量N2
④向密闭容器中按1:3体积比通入N2和H2,反应达平衡时NH3的体积分数为25.0%,则N2的平衡转化率α(N2)=
(2)“球磨法”是在温和的条件下(45℃和1bar,1bar≈100kPa)合成氨,氨的最终体积分数可高达82.5%。该法分为两个步骤(如图):第一步,铁粉在球磨过程中被反复剧烈碰撞而活化,产生高密度的缺陷,氮分子被吸附在这些缺陷上([Fe(N*)]),有助于氮分子的解离。第二步,N*发生加氢反应得到NHx*(x=1~3),剧烈碰撞中,NHx*从催化剂表面脱附得到产物氨。
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①“球磨法”与“哈伯法”相比较,下列说法中正确的是
A.催化剂(Fe)缺陷密度越高,N2的吸附率越高
B.“哈伯法”采用高温主要用于解离氮氮三键,而“球磨法”不用解离氮氮三键
C.“球磨法”中“剧烈碰撞”仅仅为了产生“活化缺陷”
D.“球磨法”不采用高压,是因为低压产率已经较高,加压会增大成本
②机械碰撞有助于催化剂缺陷的形成,而摩擦生热会使体系温度升高。如图是N2吸附量、体系温度随球磨转速变化曲线,则应选择的最佳转速约
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【推荐2】进入秋冬,新冠肺炎疫情防控工作更需重视。戴医用防护口罩是有效防控措施之一,医用防护口罩的原料聚丙烯纤维单体为丙烯。丙烷直接脱氢法可以制备丙烯。
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/12/11/2611719809384448/2614812014321664/STEM/6ab3dbab-9c3e-43eb-b019-ce14adb93224.png?resizew=351)
(1)由图1可知,丙烷直接脱氢法反应C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g),△H=___ kJ/mol。
(2)图2为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度(T)、压强(P)的关系。
①压强:P1___ (填“大于”或“小于”)P2。
②若P1=0.1MPa,起始时充入丙烷发生反应,根据点A(630,50)计算该反应的平衡常数Kp___ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
③实际生产中在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,充入氩气的目的是___ 。
(3)丙烷氧化脱氢法也可以制备丙烯,主要反应如下:C3H8(g)+
O2(g)⇌C3H6(g)+H2O(g) △H<0。在催化剂作用下,C3H8氧化脱氢除生成C3H6外,还生成CO、CO2等物质C3H8的转化率和C3H6的产率温度变化关系如图3所示。
①550℃时,C3H6的选择性为___ 。(C3H6的选择性=
×100%)
②基于本研究结果,能提高C3H6选择性的措施是___ 。
(4)研究人员以铬的氧化物为催化剂,利用CO2的弱氧化性,开发丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺反应机理如图4所示。
①该工艺总反应化学方程式为___ 。
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是___ 。
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/12/11/2611719809384448/2614812014321664/STEM/6ab3dbab-9c3e-43eb-b019-ce14adb93224.png?resizew=351)
(1)由图1可知,丙烷直接脱氢法反应C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g),△H=
(2)图2为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度(T)、压强(P)的关系。
①压强:P1
②若P1=0.1MPa,起始时充入丙烷发生反应,根据点A(630,50)计算该反应的平衡常数Kp
③实际生产中在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,充入氩气的目的是
(3)丙烷氧化脱氢法也可以制备丙烯,主要反应如下:C3H8(g)+
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①550℃时,C3H6的选择性为
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②基于本研究结果,能提高C3H6选择性的措施是
(4)研究人员以铬的氧化物为催化剂,利用CO2的弱氧化性,开发丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺反应机理如图4所示。
①该工艺总反应化学方程式为
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是
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【推荐3】环戊二烯(C5H6)是一种重要的有机化工原料。
Ⅰ.环戊二烯容易反应生成双环戊二烯(C10H12):2C5H6(g)
C10H12(g),不同温度下,溶液中环戊二烯(C5H6)浓度(初始浓度为1.5 mol·L-1 )与反应时间的关系如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/3/f1fa6b9c-6df2-4566-9f54-326b0523669d.png?resizew=265)
(1)反应开始至b点时,用环戊二烯(C5H6)表示的平均速率为___________ 。
(2)T1_______ T2,a点的逆反应速率___________ b点的正反应速率(两空均选填“>”、“<”或“=”)。
(3)一定量的环戊二烯气体在恒温恒压的密闭容器中发生上述反应,可说明一定达化学平衡状态的是___________ (填字母)。
a.v(C5H6)=2v(C10H12)
b.容器内气体压强不再变化
c.容器内混合气体的密度不再变化
d.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
Ⅱ.可用环戊烯(C5H8)制备环戊二烯(C5H6),有如下反应:
反应i:C5H8(g)
C5H6(g) + H2 (g) ∆H1 K1
反应ii:2HI(g)
H2 (g) + I2(g) ∆H2 = +11.0 kJ·mol-1 K2
反应iii:C5H8(g) + I2(g)
C5H6(g) + 2HI(g) ∆H3 = + 89.3 kJ·mol-1 K3
(4)反应i的焓变∆H1=___________ ,反应iii的平衡常数K3为___________ (用K1,K2表示)。
(5)某温度时在恒容密闭容器中充入等物质的量的碘和环戊烯发生反应iii,起始总压为P0,平衡时总压为1.2P0。
①平衡时HI的体积分数为___________ %
②用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算压强平衡常数Kp =___________ (要求用最简整数比,含p0的代数式表示)。
③达到平衡后,欲增加环戊烯(C5H8)的平衡转化率,同时加快反应速率可采取的措施有___________ (仅写一条)。
Ⅰ.环戊二烯容易反应生成双环戊二烯(C10H12):2C5H6(g)
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/3/f1fa6b9c-6df2-4566-9f54-326b0523669d.png?resizew=265)
(1)反应开始至b点时,用环戊二烯(C5H6)表示的平均速率为
(2)T1
(3)一定量的环戊二烯气体在恒温恒压的密闭容器中发生上述反应,可说明一定达化学平衡状态的是
a.v(C5H6)=2v(C10H12)
b.容器内气体压强不再变化
c.容器内混合气体的密度不再变化
d.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
Ⅱ.可用环戊烯(C5H8)制备环戊二烯(C5H6),有如下反应:
反应i:C5H8(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
反应ii:2HI(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
反应iii:C5H8(g) + I2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(4)反应i的焓变∆H1=
(5)某温度时在恒容密闭容器中充入等物质的量的碘和环戊烯发生反应iii,起始总压为P0,平衡时总压为1.2P0。
①平衡时HI的体积分数为
②用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算压强平衡常数Kp =
③达到平衡后,欲增加环戊烯(C5H8)的平衡转化率,同时加快反应速率可采取的措施有
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解题方法
【推荐1】铁盐如氯化铁、硫酸铁在生产和生活中都有广泛的应用,高铁酸盐(如
)因具有氧化、消毒、絮凝、吸附、杀菌、助凝等多重功能,被广泛应用于水处理当中。
(1)高铁酸盐水溶液在酸性或碱性条件下都不稳定,最终都会分解,其中在碱性条件下自身缓慢分解最终产物为
,请写出该反应的离子方程式:_______ ;高铁酸盐在酸性条件下会马上全部分解,请解释原因:_______ 。
(2)影响高铁酸盐稳定性的主要因素包括初始浓度、
、温度、纯度等,各因素对高铁酸盐稳定性的影响如图所示:其中图A:
表示初始浓度,
表示某时刻浓度,纵坐标
为浓度比值。图B:初始浓度相同,溶液
不同。图C:将相同质量纯度分别为
、
和
的
溶于碱度相同的溶液中,配成初始质量分数相同的溶液,放置并测定质量分数变化。图D:不同温度下
纯度的变化关系。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/16/93c2b2f6-4415-473c-b483-49ef0ed6f538.png?resizew=708)
初始浓度(A)、
(B)、纯度(C)、温度(D)对
(Ⅵ)稳定性的影响
请分析下列说法,叙述正确的是_______(填序号)
(3)电化学合成法是一种在碱溶液中通过电解阳极使阳极溶解生成高铁酸盐的方法,常用下图所示的槽式电解池,使用海绵铁作为阳极材料,以
溶液为电解质溶液。请写出阳极反应式:_______ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/15/448cc5fe-765f-459c-ae0e-ae2de4890316.png?resizew=433)
(4)某温度下,
的
溶液与
的
溶液混合反应(体积变化忽略不计),反应液用
充分萃取分液,取
层萃取液,用
的标准
溶液滴定,消耗标准液
。![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe07208f93d12b4caf2d13ef6e790ab2.png)
已知:ⅰ.该温度下,![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd313ef82e5b0cb35b77205175475b4b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b46f9ffe30f750162335c251e45f02ae.png)
ⅱ.该温度下,萃取时
在水中和在
中的浓度分配比为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d979f10e4a78d39e4d2e998043771b57.png)
①萃取分液后,水层中![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/46c0bed4114c5b895482498b17bd24cb.png)
_______
。
②该温度下,![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/da8675a98b4dcba91d732f5f2c50a585.png)
_______ 。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e08cad59dd21621c621dc83f2d63898.png)
(1)高铁酸盐水溶液在酸性或碱性条件下都不稳定,最终都会分解,其中在碱性条件下自身缓慢分解最终产物为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b276b45f940e8047807bd91f7978bec8.png)
(2)影响高铁酸盐稳定性的主要因素包括初始浓度、
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1066e53bf79a3cdff7ec2934bd09e272.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/08320e6e96f872f1fcf6ad8096ebaa10.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b924cf3c2252a73ec6809ca262643f7.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1066e53bf79a3cdff7ec2934bd09e272.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/068338509244c960b10d7e671ef09c35.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/54d781982b28d40046d25ffd51dd5b15.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4991df5c5910142913d3777f0e1c9a88.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e08cad59dd21621c621dc83f2d63898.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e08cad59dd21621c621dc83f2d63898.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/16/93c2b2f6-4415-473c-b483-49ef0ed6f538.png?resizew=708)
初始浓度(A)、
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1066e53bf79a3cdff7ec2934bd09e272.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/24db737a098200ac99aec2629b3f613a.png)
请分析下列说法,叙述正确的是_______(填序号)
A.高铁酸盐的分解速率随初始浓度增加而增加,即只有在低浓度时才是稳定的。 |
B.高铁酸盐的稳定性随![]() ![]() ![]() |
C.图C是将相同质量纯度分别为![]() ![]() ![]() ![]() |
D.图D考查了不同温度下高铁酸钾在![]() |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2de0fa84b237556c9c8dfcc668baa812.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/15/448cc5fe-765f-459c-ae0e-ae2de4890316.png?resizew=433)
(4)某温度下,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cbcdd9fabe962343649aca0aad97e4e2.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/df13fef9f3b41ec1eb588b99606e64f0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e10e0c8d886ae2f190e4e10ffa82f10d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f508f7e834c1ce707a183850ee1da6f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d5dd5bc53587ed7a169eaca42d43bb80.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e8418275f994c06a27dea834b169a34d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a1c6af6397ed9e501717f3ae174911d1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5414fb67ab35d9a892fbb772ad3b6a60.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5c638f4e18c0547de0ac8644b9131db2.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe07208f93d12b4caf2d13ef6e790ab2.png)
已知:ⅰ.该温度下,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd313ef82e5b0cb35b77205175475b4b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b46f9ffe30f750162335c251e45f02ae.png)
ⅱ.该温度下,萃取时
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2ad5c9a2beda08c063217a69ef36dbe4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d972eb2370ad466cb9758c0656ccd3bd.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d979f10e4a78d39e4d2e998043771b57.png)
①萃取分液后,水层中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/46c0bed4114c5b895482498b17bd24cb.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5c4d9129b79ac985bc46c88b092aeb02.png)
②该温度下,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/da8675a98b4dcba91d732f5f2c50a585.png)
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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】天然气的主要成分为
,是重要的燃料和化工原料.以
为原料合成甲烷涉及的主要反应如下:
Ⅰ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7154e77bde4ea2b1516cc544f635d70a.png)
Ⅱ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3190f07672f989a26a29727e36b042ce.png)
Ⅲ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/813e2cc853247e49c2e95c723e401a2a.png)
回答下列问题:
(1)![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e54b0904f3778e2bbfe0f3ea1f8a70e.png)
_______
。
(2)一定条件下,若只发生反应Ⅱ,测得CO的平衡转化率与温度、起始投料比m(
的关系如图所示.已知
(
速率常数,只与温度有关)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/5/20/2725217859559424/2725850507632640/STEM/99c1b88d-b4e6-4f6a-a84f-e7a65090137d.png?resizew=293)
①图中投料比
的大小顺序为_______ ,判断依据是_______ 。
②若在
的密闭容器中充入
和
,在一定温度下,经
达到平衡,平衡时CO的转化率为50%,则前
氢气的反应速率![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cf3af7aa5cf6e49e7cd93c62a0851f39.png)
_______
.此时![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9d51f6ab07e4253cad625d89c92b0dd0.png)
_______ .(填写分数即可,不用化简),达到平衡后,升高温度,![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cc127df84097444af548796b4f41dec6.png)
_______ (填“增大”“减小”或不变”)。
(3)将
和
通入密闭容器,在一定条件下进行反应.达到平衡时,容器中
为
为
,容器中总压强为p,则甲烷的压强为_______ ,反应Ⅲ的平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/74bb185f9b8ad65fbfd75e1079bbc719.png)
_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eff19349a80467d65564cc2953f0c978.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/98a1fc3ed5d65f594b6e777b133b7b51.png)
Ⅰ.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7154e77bde4ea2b1516cc544f635d70a.png)
Ⅱ.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3190f07672f989a26a29727e36b042ce.png)
Ⅲ.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/813e2cc853247e49c2e95c723e401a2a.png)
回答下列问题:
(1)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e54b0904f3778e2bbfe0f3ea1f8a70e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
(2)一定条件下,若只发生反应Ⅱ,测得CO的平衡转化率与温度、起始投料比m(
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8a38d5d5c1b85347dec12b448af04e0e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/42d928f3860d53b15369c6683c6b52da.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/29ad115517e80bd70e6aab7ee071e004.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/5/20/2725217859559424/2725850507632640/STEM/99c1b88d-b4e6-4f6a-a84f-e7a65090137d.png?resizew=293)
①图中投料比
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bff3b9bc5d3d407d20fd1b8030bd4ebd.png)
②若在
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c424e9f778fdc2a13a59898ab0ccbbe3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/326bdea6aa6af9c5046ce9b26c38f8e4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/99f54f19fd88e44fe8edb979945b4154.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c0746b442f8f44aa4813f545cf84c472.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4b478ba1b6261503cf48643e8ddb5c4b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cf3af7aa5cf6e49e7cd93c62a0851f39.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0021efd0f37533958299e3fd0d62ba43.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9d51f6ab07e4253cad625d89c92b0dd0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cc127df84097444af548796b4f41dec6.png)
(3)将
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd22b38b2826d9ea0c76f5ffd300c1a5.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/99f54f19fd88e44fe8edb979945b4154.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eff19349a80467d65564cc2953f0c978.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a90603961101432215847695c31c1a2a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5b94eef9296e8e89df584cd528071e34.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/74bb185f9b8ad65fbfd75e1079bbc719.png)
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】乙烯是重要的化工原料,工业上有多种获得方式。
Ⅰ. 电解法将CO2转化为乙烯
我国科学家采用单原子
和纳米
作串联催化剂,通过电解法将
转化为乙烯,该原理如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/9/97a6e08c-e8b8-4477-b53d-c14eb2f73f18.png?resizew=206)
(1)纳米
催化剂上发生的电极反应为_______ ,电解过程中阳极室中OH-的物质的量_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ. 乙烷与CO2反应制备乙烯:C2H6(g)+CO2(g)
C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH=+117kJ·mol-1
该反应可以分为两步:
①C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g) ΔH1(反应速率较快)
②CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2= +41kJ ·mol-1(反应速率较慢)
(2)ΔH1=_______ 。
(3)改变反应物_______ (填“C2H6”或“CO2”)的浓度对总反应速率影响更大。
Ⅲ. 乙烷催化裂解制备乙烯: C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g)
(4)利用膜反应新技术可以分离出生成的氢气,从而提高乙烷的转化率。某温度下向容积为1 L的密闭容器中充入1.0 mol 乙烷发生催化裂解反应,达到平衡时乙烷的转化率为50%,此温度下该反应的平衡常数K=_______ ;若采用膜分离技术将上述平衡体系中90%的H2分离出去,则乙烷的平衡转化率可提高到_______ %(保留三位有效数字)。
Ⅳ. 碘甲烷(CH3I)热裂解也可制乙烯:
①
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/544ad734776c303a6f56c1b7100270dd.png)
该法同时存在副反应:
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b37fa2c9048198794c72bb545b1c1f26.png)
③
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/61183be1e27e9ed4d79e92d9ef22410a.png)
反应①、②、③在不同温度下的分压平衡常数
如下表,请结合表中数据回答下列问题:
(5)反应①的活化能
(正)_______
(逆)(填“>”或“<”
。
(6)反应
的平衡常数
=_______ (用
、
);该反应的![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3423d7b063de2d5415999a8f98948dd7.png)
_______ 0(填“>”或“<”),写出推理过程:_______ 。
Ⅰ. 电解法将CO2转化为乙烯
我国科学家采用单原子
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/64d5454f4a6ea5d8aeca9cb335ceee7b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/38976580545a0405e4847dc13b4d221f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/9/97a6e08c-e8b8-4477-b53d-c14eb2f73f18.png?resizew=206)
(1)纳米
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/38976580545a0405e4847dc13b4d221f.png)
Ⅱ. 乙烷与CO2反应制备乙烯:C2H6(g)+CO2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
该反应可以分为两步:
①C2H6(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
②CO2(g)+H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(2)ΔH1=
(3)改变反应物
Ⅲ. 乙烷催化裂解制备乙烯: C2H6(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(4)利用膜反应新技术可以分离出生成的氢气,从而提高乙烷的转化率。某温度下向容积为1 L的密闭容器中充入1.0 mol 乙烷发生催化裂解反应,达到平衡时乙烷的转化率为50%,此温度下该反应的平衡常数K=
Ⅳ. 碘甲烷(CH3I)热裂解也可制乙烯:
①
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/229a7ccbb5bf45e1f146a8bd9c50963d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6fbb5d519f981a09188dc18a765e8c43.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/544ad734776c303a6f56c1b7100270dd.png)
该法同时存在副反应:
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d97dc9e1b923f9e786c8c2531528d3b0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7e3396e9e066adc1d6e03779938058a9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b37fa2c9048198794c72bb545b1c1f26.png)
③
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8e807da8a1e2d31f6075b42ecaef0c46.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a95d800b889e9e22aa00ec16b7f0a794.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/61183be1e27e9ed4d79e92d9ef22410a.png)
反应①、②、③在不同温度下的分压平衡常数
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/febe6ae46e15c2df1772464535e1ce23.png)
T | 298K | 323K | 423K | 523K | 623K |
反应①/ Pa-1 | ![]() | ![]() | ![]() | 2.80 | ![]() |
反应②/ Pa-1 | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
反应③/ Pa-1 | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | 2.24 |
(5)反应①的活化能
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/abbfb111fcc7ce72fc6e244b66fdff14.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/abbfb111fcc7ce72fc6e244b66fdff14.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/04582116cd765fcc5a52f44279ad6c94.png)
(6)反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b39eefe07eaf3b20f0089ee47e24b88a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1776403120e949ea14ab95a120a6c7a2.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4f27007c12a45b4cdb2fe12550b3d1fe.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e54a91bac546aa53141062379ec0852a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3423d7b063de2d5415999a8f98948dd7.png)
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解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】工业上,常采用氧化还原方法处理尾气中的CO、NO。
【氧化处理法】沥青混凝土可作为反应:2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)的催化剂。
图甲表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,CO的转化率与温度的关系。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481636223827968/2483082856161280/STEM/a080c28ef2e8492faf18afd4551a8f15.png?resizew=341)
(1)在a、b、c、d四点中,未达到平衡状态的是___ 。
(2)已知c点时容器中O2浓度为0.04mol·L-1,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=___ (用含x的代数式表示)。
(3)下列关于图甲的说法正确的是__ 。
A.CO转化反应的平衡常数K(a)<K(c)
B.在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大
C.b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高
D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
【还原处理法】某含钴催化剂可以催化消除柴油车尾气中的碳烟(C)和NOx。不同温度下,将模拟尾气(含0.025molNO、0.5molO2和足量碳烟)以相同的流速通过该催化剂,测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据,结果如图乙所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481636223827968/2483082856161280/STEM/3e6da646f2c74e6199f180fbf572a618.png?resizew=413)
(4)375℃时,测得排出的气体中含0.45molO2和0.052molCO2,则Y的化学式为___ 。
(5)实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2的原因是___ 。
(6)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481636223827968/2483082856161280/STEM/6066d479572f43a28b3379553e2a6e13.png?resizew=268)
①在阳极区发生的反应包括___ 和H++HCO3- =CO2↑+H2O
②简述CO32-在阴极区再生的原理:___ 。
【氧化处理法】沥青混凝土可作为反应:2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)的催化剂。
图甲表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,CO的转化率与温度的关系。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481636223827968/2483082856161280/STEM/a080c28ef2e8492faf18afd4551a8f15.png?resizew=341)
(1)在a、b、c、d四点中,未达到平衡状态的是
(2)已知c点时容器中O2浓度为0.04mol·L-1,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=
(3)下列关于图甲的说法正确的是
A.CO转化反应的平衡常数K(a)<K(c)
B.在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大
C.b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高
D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
【还原处理法】某含钴催化剂可以催化消除柴油车尾气中的碳烟(C)和NOx。不同温度下,将模拟尾气(含0.025molNO、0.5molO2和足量碳烟)以相同的流速通过该催化剂,测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据,结果如图乙所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481636223827968/2483082856161280/STEM/3e6da646f2c74e6199f180fbf572a618.png?resizew=413)
(4)375℃时,测得排出的气体中含0.45molO2和0.052molCO2,则Y的化学式为
(5)实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2的原因是
(6)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481636223827968/2483082856161280/STEM/6066d479572f43a28b3379553e2a6e13.png?resizew=268)
①在阳极区发生的反应包括
②简述CO32-在阴极区再生的原理:
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】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。
Ⅰ.CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
反应A:CH4(g)+CO2(g)
2CO(g) + 2H2(g) △H= +247kJmol
反应B:CO2(g)+ H2(g)
CO(g) + H2O(g) △H= +41kJ/mol
(1)反应CH4(g)+ 3CO2(g)
4CO(g) + 2H2O(g)的△H=___________ kJ/mol。
(2)恒压、750℃时,CH4和CO2按物质的量之比1:3投料,反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化为CO。假设各步均转化完全,下列说法正确的是___________ 。 (填字母序号)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/9/bfa518aa-ff12-4e70-ab51-3320fcb14660.png?resizew=307)
a.过程i和过程ii中均未发生氧化还原反应
b.过程ii中使用的催化剂为Fe和CaCO3
c.过程ⅱ,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO反应的平衡正向移动
d.相比于反应A,该流程的总反应还原1molCO2需要吸收的能量更少
Ⅱ.用CO2制备甲醇可实现CO2的能源化利用,反应如下:
CO2(g) + 3H2(g)
CH3OH(g)+ H2O(g) △H
CO2(g) + H2(g)
CO(g) + H2O(g) △H> 0
将反应气按进料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
(3)不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/9/256f7db2-2bb1-4733-b007-b13c594a0e8d.png?resizew=539)
①图1中,压强p1___________ p2(填“>”、“="或“<”), 理由___________ 。
②图2中,压强为p2,温度高于503K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是______ 。
(4)实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3所示。523 K时,CH3OH产率最大,可能的原因是___________ (填序号)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/9/a17f1de3-87d2-460d-865e-574da913ba48.png?resizew=245)
a.此条件下主反应限度最大 b.此条件下主反应速率最快 c.523 K时催化剂的活性最强
Ⅲ.以CO2为原料加氢还可以合成甲烷。
(5)在T℃时,将CO2和H2加入容积不变的密闭容器中,发生反应:CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)。能判断该反应达到平衡状态的是___________。
(6)CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图,下列说法中正确的是___________。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/9/99d6e19d-6cb3-4a04-9f11-d2264b21dc1d.png?resizew=325)
Ⅰ.CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
反应A:CH4(g)+CO2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
反应B:CO2(g)+ H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(1)反应CH4(g)+ 3CO2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(2)恒压、750℃时,CH4和CO2按物质的量之比1:3投料,反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化为CO。假设各步均转化完全,下列说法正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/9/bfa518aa-ff12-4e70-ab51-3320fcb14660.png?resizew=307)
a.过程i和过程ii中均未发生氧化还原反应
b.过程ii中使用的催化剂为Fe和CaCO3
c.过程ⅱ,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO反应的平衡正向移动
d.相比于反应A,该流程的总反应还原1molCO2需要吸收的能量更少
Ⅱ.用CO2制备甲醇可实现CO2的能源化利用,反应如下:
CO2(g) + 3H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
CO2(g) + H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
将反应气按进料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
(3)不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/9/256f7db2-2bb1-4733-b007-b13c594a0e8d.png?resizew=539)
①图1中,压强p1
②图2中,压强为p2,温度高于503K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是
(4)实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3所示。523 K时,CH3OH产率最大,可能的原因是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/9/a17f1de3-87d2-460d-865e-574da913ba48.png?resizew=245)
a.此条件下主反应限度最大 b.此条件下主反应速率最快 c.523 K时催化剂的活性最强
Ⅲ.以CO2为原料加氢还可以合成甲烷。
(5)在T℃时,将CO2和H2加入容积不变的密闭容器中,发生反应:CO2(g)+4H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
A.容器内气体压强不再发生变化 | B.CO2的消耗速率和CH4的生成速率相等 |
C.混合气体的密度不再发生变化 | D.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 |
(6)CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图,下列说法中正确的是___________。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/9/99d6e19d-6cb3-4a04-9f11-d2264b21dc1d.png?resizew=325)
A.催化过程使用的催化剂为La2O3和La2O2CO3 |
B.La2O2CO3可以释放出CO2* (活化分孔) |
C.H2经过Ni活性中心断键裂解产生活化态H*的过程为放热过程 |
D.CO2加氢制备CH4的过程需要La2O3和Ni共同完成 |
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(0.4)
【推荐3】由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),图1表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol—1)的变化。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/2/21/1628601128099840/1633137470898176/STEM/30441c604e09404fa5a4d992ab08224a.png?resizew=450)
(1)写出该反应的热化学方程式__________________________ 。
(2)关于该反应的下列说法中,正确的是___________ 。
A.△H>0,△S>0 B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0 D.△H<0,△S>0
(3)该反应的平衡常数K的表达式为:________________ 。
(4)温度降低,平衡常数K____________ (填“增大”、 “不变”或“减小”)。
(5)为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1 L的密闭容器中,充入1 molCO2和3 molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v (H2)=______________________ 。
(6)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的有____________ 。
A.升高温度 B.加入催化剂
C.将H2O(g)从体系中分离 D.充入He(g),使体系总压强增大
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/2/21/1628601128099840/1633137470898176/STEM/050d5e78eb90417696a16d07f2f77efe.png?resizew=29)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/2/21/1628601128099840/1633137470898176/STEM/30441c604e09404fa5a4d992ab08224a.png?resizew=450)
(1)写出该反应的热化学方程式
(2)关于该反应的下列说法中,正确的是
A.△H>0,△S>0 B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0 D.△H<0,△S>0
(3)该反应的平衡常数K的表达式为:
(4)温度降低,平衡常数K
(5)为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1 L的密闭容器中,充入1 molCO2和3 molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v (H2)=
(6)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的有
A.升高温度 B.加入催化剂
C.将H2O(g)从体系中分离 D.充入He(g),使体系总压强增大
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(0.4)
【推荐1】甲醇是有机化工原料合成优质燃料,主要应用于精细化工、塑料等领域,也是农药、医药的重要原料之一。回答下列问题。
(1)工业上可用CO2和H2反应合成甲醇。
已知25℃、101kPa下:①CO(g) +3H2(g)=CH3OH(l) +H2O(1) △H1=-132kJ• mol-1
②2H2(g) +O2(g)==2H2O(g) △H2=-484kJ• mol-1
③H2O(l)= H2O(g) △H3=+44kJ• mol-1写出表示CH3OH燃烧热的热化学方程式:_______________ 。
(2)合成甲醇所需的H2可由下列反应制取:H2O(g)+CO(g)
H2 (g)+CO2(g) △H<0。
①在恒容密闭容器中.通入一定设的CO和H2O(g)发生上述反应,图1所示的是该反应的相关量值随温度变化的情况,下列量值符合图示的是_______ 。
a.平衡常数 b.反应物的平衡转化率 c.逆反应速率 d. H2O(g)的平衡浓度
②850℃时,若通入一定量的CO和H2O(g)发生上述反应,CO和H2O(g)浓度变化如图2所示,达到平衡时H2O(g)的转化率为___________ ,该条件下的平衡常数K=___________ 。
(3)CO和H2反应也能合成甲醇:CO(g) +2 H2(g)
CH3OH(g) △H = -90 kJ• mol-1。恒容条件下,能使反应体系中增大的措施有_________ (任写两种)。
(4)甲醇在催化剂条件下可以直接被氧化成甲酸。常温下,甲酸的电离常数Ka =1.0×10-4,20.00 mL 0.100 0mol·L-1 NaOH溶液与等体积一定浓度的甲酸溶液混合,所得溶液中 c(HCOOH) = c(HCOO-) , c(OH-) =_______ ,溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______ 。
(5)甲醇燃料电池(如图所示)是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而无须预先重整。写出在该条件下,甲醇燃料电池的负极反应式:_______________ 。
(1)工业上可用CO2和H2反应合成甲醇。
已知25℃、101kPa下:①CO(g) +3H2(g)=CH3OH(l) +H2O(1) △H1=-132kJ• mol-1
②2H2(g) +O2(g)==2H2O(g) △H2=-484kJ• mol-1
③H2O(l)= H2O(g) △H3=+44kJ• mol-1写出表示CH3OH燃烧热的热化学方程式:
(2)合成甲醇所需的H2可由下列反应制取:H2O(g)+CO(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/3/31/1655851500265472/1656384730324992/STEM/18005184bc5e43558ac1273fcced47a3.png?resizew=33)
①在恒容密闭容器中.通入一定设的CO和H2O(g)发生上述反应,图1所示的是该反应的相关量值随温度变化的情况,下列量值符合图示的是
a.平衡常数 b.反应物的平衡转化率 c.逆反应速率 d. H2O(g)的平衡浓度
②850℃时,若通入一定量的CO和H2O(g)发生上述反应,CO和H2O(g)浓度变化如图2所示,达到平衡时H2O(g)的转化率为
(3)CO和H2反应也能合成甲醇:CO(g) +2 H2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/3/31/1655851500265472/1656384730324992/STEM/18005184bc5e43558ac1273fcced47a3.png?resizew=33)
(4)甲醇在催化剂条件下可以直接被氧化成甲酸。常温下,甲酸的电离常数Ka =1.0×10-4,20.00 mL 0.100 0mol·L-1 NaOH溶液与等体积一定浓度的甲酸溶液混合,所得溶液中 c(HCOOH) = c(HCOO-) , c(OH-) =
(5)甲醇燃料电池(如图所示)是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而无须预先重整。写出在该条件下,甲醇燃料电池的负极反应式:
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【推荐2】以沼气(CH4)为原料制H2和CO合成气,再进一步合成甲醇等燃料,具有广阔的应用前景。在一定条件下,沼气的转化原理为:
水蒸气重整:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ΔH1
水煤气变换:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH2
甲烷二氧化碳重整:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH3。
对应的平衡常数分别为Kp1、Kp2、Kp3。请回答:
(1)甲烷水蒸气重整、水煤气变换反应的平衡常数的自然对数lnKp与温度的关系如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/11/2849096080646144/2849704726978560/STEM/43b92b61-4c80-4a41-9e58-5b695cb17b58.png?resizew=318)
①甲烷水蒸气重整反应能够自发进行的条件是___________ (填“低温”、“高温”或“任何温度”),ΔH1___________ ΔH3(填“小于”、“大于”或“等于”);图中Q点时,Kp3=___________ 。
②通过计算机模拟甲烷水蒸气重整反应实验测得,在操作压强为0.1Mpa、水碳比n(H2O)/n(CH4)为1.0,温度为900℃,反应达到平衡时,H2的物质的量分数为0.6。已知该反应的速率方程υ=kp(CH4)/p(H2),式中k为速率常数,p为气体分压,气体分压=总压×气体物质的量分数,则此时该反应速率υ=______ (用含k的式子表示)。
(2)通过计算机模拟操作压强为0.1Mpa、温度为900℃时的甲烷水蒸气重整反应实验,已知起始水碳比n(H2O)/n(CH4)为1.0,测得反应达到平衡时,H2的物质的量分数为0.5。已知该反应的速率方程υ=kp(CH4)/p(H2)(式中k为速率常数,p为气体分压,气体分压=总压×气体物质的量分数),则此时该反应的速率υ=_______ (用含k的式子表示);900℃时,该反应的压强平衡常数Kp1=________ 。
(3)甲烷二氧化碳重整反应催化转化原理如图所示,假设各步反应均转化完全,若投料比n(CO2)/n(CH4)=1.0,可导致催化剂CaO失效,原因是___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/11/2849096080646144/2849704726978560/STEM/49d34826-7d7f-475d-808c-11b16f355e35.png?resizew=504)
(4)CO和H2可做燃料电池的燃料。一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。电极A上H2参与的电极反应为___________ 。假设催化炉产生的CO与H2物质的量之比为1︰2。电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为___________ %。
水蒸气重整:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ΔH1
水煤气变换:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH2
甲烷二氧化碳重整:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH3。
对应的平衡常数分别为Kp1、Kp2、Kp3。请回答:
(1)甲烷水蒸气重整、水煤气变换反应的平衡常数的自然对数lnKp与温度的关系如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/11/2849096080646144/2849704726978560/STEM/43b92b61-4c80-4a41-9e58-5b695cb17b58.png?resizew=318)
①甲烷水蒸气重整反应能够自发进行的条件是
②通过计算机模拟甲烷水蒸气重整反应实验测得,在操作压强为0.1Mpa、水碳比n(H2O)/n(CH4)为1.0,温度为900℃,反应达到平衡时,H2的物质的量分数为0.6。已知该反应的速率方程υ=kp(CH4)/p(H2),式中k为速率常数,p为气体分压,气体分压=总压×气体物质的量分数,则此时该反应速率υ=
(2)通过计算机模拟操作压强为0.1Mpa、温度为900℃时的甲烷水蒸气重整反应实验,已知起始水碳比n(H2O)/n(CH4)为1.0,测得反应达到平衡时,H2的物质的量分数为0.5。已知该反应的速率方程υ=kp(CH4)/p(H2)(式中k为速率常数,p为气体分压,气体分压=总压×气体物质的量分数),则此时该反应的速率υ=
(3)甲烷二氧化碳重整反应催化转化原理如图所示,假设各步反应均转化完全,若投料比n(CO2)/n(CH4)=1.0,可导致催化剂CaO失效,原因是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/11/2849096080646144/2849704726978560/STEM/49d34826-7d7f-475d-808c-11b16f355e35.png?resizew=504)
(4)CO和H2可做燃料电池的燃料。一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。电极A上H2参与的电极反应为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/11/2849096080646144/2849704726978560/STEM/59d17cfc-67ee-4f67-9b37-080bd4d72f8c.png?resizew=375)
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【推荐3】
(g)和
(g)可用于合成乙烯,可能发生的反应为:
I.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bd25768f608a145ca9c5b33b273c9c8c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6fbb5d519f981a09188dc18a765e8c43.png)
II.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/005347070dffab62c10dba68c72af84e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a100698b4905eabfd67a36b1634307f1.png)
请回答下列问题:
(1)反应I能自发进行,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6fbb5d519f981a09188dc18a765e8c43.png)
_____ 0(填“<”或“>”或“=”),该反应在恒温恒容时达平衡状态的标志是_____ 。(填字母序号)
a.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d2dd27c72e2b1253f06956f6fb3d112b.png)
b.容器内混合气体平均相对分子质量不变
c.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2ea37d2d4e87f0fa8335c59da9e9a301.png)
d.容器内的密度保持不变
(2)有催化剂存在时,反应I和反应II同时进行,
的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/6/25/2750873919463424/2751859443318784/STEM/740d4f17a16549a09ed18205423c9da9.png?resizew=246)
①由图可知:0.1MPa下,200℃~550℃时以____ (填“反应I”或“反应II”)为主;一定温度和压强下,为了提高反应速率和乙烯的产率,可采取的措施为____ 。
②当温度大于800℃时,随着压强的增大,
的平衡转化率减小,请解释原因____ 。
(3)用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液也可得到乙烯,其原理如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/6/25/2750873919463424/2751859443318784/STEM/ed67bda035814495b8b9ef1b2906a43c.png?resizew=178)
①b电极上的电极反应式为_____ ;
②该装置中使用的是_____ (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
I.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bd25768f608a145ca9c5b33b273c9c8c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6fbb5d519f981a09188dc18a765e8c43.png)
II.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/005347070dffab62c10dba68c72af84e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a100698b4905eabfd67a36b1634307f1.png)
请回答下列问题:
(1)反应I能自发进行,则
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6fbb5d519f981a09188dc18a765e8c43.png)
a.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d2dd27c72e2b1253f06956f6fb3d112b.png)
b.容器内混合气体平均相对分子质量不变
c.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2ea37d2d4e87f0fa8335c59da9e9a301.png)
d.容器内的密度保持不变
(2)有催化剂存在时,反应I和反应II同时进行,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/6/25/2750873919463424/2751859443318784/STEM/740d4f17a16549a09ed18205423c9da9.png?resizew=246)
①由图可知:0.1MPa下,200℃~550℃时以
②当温度大于800℃时,随着压强的增大,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
(3)用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液也可得到乙烯,其原理如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/6/25/2750873919463424/2751859443318784/STEM/ed67bda035814495b8b9ef1b2906a43c.png?resizew=178)
①b电极上的电极反应式为
②该装置中使用的是
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