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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:380 题号:4803413
雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响.燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO2CO2(g)+N2(g) △H<O
①反应的速率时间图像如图1所示.若其他条件不变,仅在反应前加入合适的催化剂,其速率时间图象如图2所示.以下说法正确的是(填对应字母) __________

A.a1>a2
B.b1<b2
C.t1>t2
D.图2中阴影部分面积更大
E.图1中阴影部分面积更大
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是(填代号) __________

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题.煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)△H=﹣56.9kJ/mol H2O(g)=H2O(l)△H=﹣44.0kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:__________
(3)CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2,该反应在不同温度下的化学平衡常数如表:
温度/℃800100012001400
平衡常数0.451.92276.51771.5
①该反应是__________反应(填“吸热”或“放热”).
②T℃时,向1L密闭容器中投入l mol CH4和l mol H2O(g),平衡时c(CH4)=0.5mol/L,该温度下反应CH4+H2OCO+3H2的平衡常数K=__________
(4)甲烷燃料电池可以提升能量利用率.如图是利用甲烷燃料电池电解100ml1mol/L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。

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
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【推荐1】碳的化合物在工业上应用广泛,下面有几种碳的化合物的具体应用:
(1)已知下列热化学方程式:
i.CH2=CHCH3(g)+ Cl2(g)=CH2ClCHClCH3(g) ΔH1=-133kJ·mol-1
ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2= CHCH2Cl(g)+HCl(g) ΔH2 = -100 kJ·mol-1
又已知在相同条件下,CH2=CHCH2Cl(g)+ HCl(g)=CH2ClCHClCH3(g) ΔH3的逆反应的活化能Ea(逆)为165 kJ·mol-1,则正反应的活化能Ea (正)为______ kJ·mol-1
(2)查阅资料得知:反应CH3CHO(aq)=CH4(g)+CO(g)在含少量I2的溶液中分两步进行:
第I步反应为:CH3CHO(aq)+I2(aq)→CH3(l)+HI(aq)+CO(g) (慢反应)
第II步为快反应,增大I2的浓度能明显增大总反应的平均速率,理由为______
(3)用催化剂Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成乙烯的反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图。

在其他条件相同时,催化剂中添加不同Na、K、Cu助剂(助剂也起催化作用)经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如表。
助剂CO2转化率(%)各产物在所有产物中的占比(%)
C2H4C3H6其他
Na42.535.939.624.5
K27.275.622.81.6
Cu9.880.712.56.8

由以上信息可知:在催化剂中添加不同的助剂可改变反应的______性,欲提高单位时间内乙烯的产量,在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加 ______助剂效果最好。
(4)在一密闭容器中,起始时向该容器中充入H2S和CH4且n(H2S):n(CH4)=2:1,发生反应:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。0.11 MPa时,温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图所示:

为提高H2S的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是______ (列举一条)。N点对应温度下,该反应的Kp=______(MPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数)
(5)合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。阳极的电极反应式为 ______
2020-12-21更新 | 306次组卷
解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
【推荐2】煤的气化产物(CO、H2)可用于制备合成天然气(SNG),涉及的主要反应如下:
CO甲烷化:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)H1=-206.2kJ/mol
水煤气变换:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2=-41.2.kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H=_____kJ/mol。某温度下,分别在起始体积相同的恒容容器A、恒压容器B中加入1molCO2和4molH2的混合气体,两容器反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_____(填“A”或“B”)。
(2)在恒压管道反应器中按n(H2) : n(CO)=3:1通入原料气,在催化剂作用下制备合成天然气,400°C、P为100kPa时反应体系平衡组成如下表所示。

①该条件下CO的总转化率α=______。若将管道反应器升温至500°C,反应迅达到平衡后CH4的体积分数φ______45.0%(填“>”、“<”或“=”)。
②Kp、Kx分别是以分压、物质的量分数表示的平衡常数,Kp只受温度影响。400°C时,CO甲烷化反应的平衡常数Kp=_____kPa-2(计算结果保留1位小数);Kx=______(以K和P表示)。其他条件不变,增大P至150kPa,Kx____(填“增大”、减小”或“不变”)。
(3)制备合成天然气采用在原料气中通入水蒸气来缓解催化剂积碳。积碳反应为:
反应ⅠCH4(g)C(s)+2H2(g)H=+75kJ/mol
反应Ⅱ2CO(g)C(s)+CO2(g)H=-172kJ/mol
平衡体系中水蒸气浓度对积碳量的影响如下图所示,下列说法正确的是______(双选)。

A.曲线1在550-700°C积碳量增大的原因可能是反应Ⅰ、Ⅱ的速率增大
B.曲线1在700-800°C积碳量减小的原因可能是反应Ⅱ逆向移动
C.曲线2、3在550-800°C积碳量较低的原因是水蒸气的稀释作用使积碳反应速率减小
D.水蒸气能吸收反应放出的热量,降低体系温度至550°C以下,有利于减少积碳
2019-04-28更新 | 254次组卷
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【推荐3】根据题意解答
(1)某实验小组同学进行如下实验,以检验化学反应中的能量变化,实验中发现,反应后①中的温度升高;②中的温度降低.由此判断铝条与盐酸的反应是___________ 热反应,Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应是________________________热反应.反应过程 ___________________________(填“①”或“②”)的能量变化可用图2表示.

(2)为了验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱,下列装置能达到实验目的是_________(填序号).

(3)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图4所示(a、b为多孔碳棒)处电极入口通甲烷(填A或B),其电极反应式为_____________________

(4)如图5是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置.请回答下列问题:
①当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时,写出该原电池正极的电极反应式为___________________________
②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该原电池的正极为_______;该原电池的负极反应式为_____________________________
2018-12-10更新 | 719次组卷
共计 平均难度:一般