碳及其化合物在化工生产中有着广泛的应用。
I.为解决大气中CO2的含量增大的问题,某科学家提出如下构想:
把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,在合成塔中经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇。
部分技术流程如下:
⑴合成塔中反应的化学方程式为____________ ;△H<0。该反应为可逆反应,从平衡移动原理分析,低温有利于提高原料气的平衡转化率。而实际生产中采用300℃的温度,除考虑温度对反应速率的影响外,还主要考虑了___________________________________________________________________ 。
(2)从合成塔分离出甲醇的原理与下列_______ 操作的原理比较相符(填字母)
A.过滤B.分液C.蒸馈D.结晶
(3)如将CO2与H2以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。写出CO2(g)与H2(g)反应生CH4(g)与液态水的热化学方程式:
已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=-571.6kJ/mol
_______________________________________________________________________ 。
II.甲烷燃烧会放出大量的热,可作为能源应用于人类的生产和生活。
已知:①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l);△H1=-1214.6kJ/mol
②CO2(g)=CO(g)+1/2O2(g);△H2=+283.0kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式______________________________ 。
III.某兴趣小组模拟工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在容积固定为2L的密闭容器中充入1mol CO 2mol H2,加入合适的催化剂(催化剂体积忽略不计)后开始反应。测得容器内的压强随时间变化如下:
(1)从反应开始到20min时,以CO表示反应速率为_____________________ 。
(2)下列描述能说明反应达到平衡的是_______________________
A.装置内气体颜色不再改变B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器内气体的压强保持不变D.容器内气体密度保持不变
(3)该温度下平衡常数K=____ ,若达到平衡后加入少量CH3OH(g),此时平衡常数K值将____ (填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)该反应达到平衡后,再向容器中充入1mol CO 2mol H2,此时CO的转化率将__________ (填“增大”、“减小”或“不变”)
I.为解决大气中CO2的含量增大的问题,某科学家提出如下构想:
把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,在合成塔中经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇。
部分技术流程如下:
⑴合成塔中反应的化学方程式为
(2)从合成塔分离出甲醇的原理与下列
A.过滤B.分液C.蒸馈D.结晶
(3)如将CO2与H2以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。写出CO2(g)与H2(g)反应生CH4(g)与液态水的热化学方程式:
已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=-571.6kJ/mol
II.甲烷燃烧会放出大量的热,可作为能源应用于人类的生产和生活。
已知:①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l);△H1=-1214.6kJ/mol
②CO2(g)=CO(g)+1/2O2(g);△H2=+283.0kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式
III.某兴趣小组模拟工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在容积固定为2L的密闭容器中充入1mol CO 2mol H2,加入合适的催化剂(催化剂体积忽略不计)后开始反应。测得容器内的压强随时间变化如下:
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
压强/Mpa | 12.6 | 10.8 | 9.5 | 8.7 | 8.4 | 8.4 |
(1)从反应开始到20min时,以CO表示反应速率为
(2)下列描述能说明反应达到平衡的是
A.装置内气体颜色不再改变B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器内气体的压强保持不变D.容器内气体密度保持不变
(3)该温度下平衡常数K=
(4)该反应达到平衡后,再向容器中充入1mol CO 2mol H2,此时CO的转化率将
更新时间:2017-10-11 22:15:56
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【推荐1】A、B、C、D、E、F六种短周期元素,它们的原子序数依次增大。A原子核内无中子;A和E、D和F分别同主族,且B与D最外层电子数之比为2:3.试回答下列问题:
(1)E元素在周期表中的位置是_______ ;
(2)已知101KPa时,A单质的燃烧热为285.8 kJ/mol,请写出A单质完全燃烧生成液态水时的热化学方程式:_______ ;
(3)E单质在足量D单质中燃烧生成的化合物的电子式是_______ ;
(4)化合物X、Y均由A、D、E、F四种元素组成。
①X、Y均属于_______ 化合物(填“离子”或“共价”):
②X与Y的水溶液相混合发生反应的离子方程式为_______ ;
(5)化合物E2F的水溶液中滴入双氧水和稀硫酸,加热,有单质生成。其离子反应方程式为:_______ 。
(1)E元素在周期表中的位置是
(2)已知101KPa时,A单质的燃烧热为285.8 kJ/mol,请写出A单质完全燃烧生成液态水时的热化学方程式:
(3)E单质在足量D单质中燃烧生成的化合物的电子式是
(4)化合物X、Y均由A、D、E、F四种元素组成。
①X、Y均属于
②X与Y的水溶液相混合发生反应的离子方程式为
(5)化合物E2F的水溶液中滴入双氧水和稀硫酸,加热,有单质生成。其离子反应方程式为:
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【推荐2】为了减少CO对大气的污染,某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2。
已知:
①
②
③
(1)的燃烧热_______ 。
(2)写出 CO(g)和H2O(g)作用生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式:_______ 。
(3)相关物质的化学键键能数据如下:
计算_______ kJ∙mol-1。
(4)某反应,反应过程中能量变化如图所示,其中虚线表示加入物质M时的情况。
①加入的物质M作用是_______ ,它使反应的活化能_______ (填“增大”或“减小”),∆H _______ (填“改变”或“不变”)。
②在使用M的两步反应中,_______ (填“第一步”或“第二步”)决定反应速率。
已知:
①
②
③
(1)的燃烧热
(2)写出 CO(g)和H2O(g)作用生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式:
(3)相关物质的化学键键能数据如下:
化学键 | |||
x | 436 | 463 |
计算
(4)某反应,反应过程中能量变化如图所示,其中虚线表示加入物质M时的情况。
①加入的物质M作用是
②在使用M的两步反应中,
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【推荐3】回答下列问题:
(1)已知:0.5mol乙醇液体燃烧生成二氧化碳和水蒸气,放出的热量为617.1kJ/mol,又知H2O(l)=H2O(g);△H=+44.2kJ/mol,请写出乙醇液体完全燃烧生成液态水的燃烧热的热化学方程式___ 。
(2)某温度下,纯水中c(H+)为1×10-6mol/L,则该温度下0.05mol/LBa(OH)2的pH为___ 。
(3)某温度时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11,则该温度下水的离子积常数Kw=___ ,该温度___ (填“>”、“=”或“<”)25℃。
(4)常温下,将1mLpH=1的H2SO4溶液加水稀释到100mL,稀释后的溶液中=___ 。
(5)25℃时将pH=1的稀硫酸V1L与pH=13的苛性钠溶液V2L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1:V2=__ 。
(1)已知:0.5mol乙醇液体燃烧生成二氧化碳和水蒸气,放出的热量为617.1kJ/mol,又知H2O(l)=H2O(g);△H=+44.2kJ/mol,请写出乙醇液体完全燃烧生成液态水的燃烧热的热化学方程式
(2)某温度下,纯水中c(H+)为1×10-6mol/L,则该温度下0.05mol/LBa(OH)2的pH为
(3)某温度时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11,则该温度下水的离子积常数Kw=
(4)常温下,将1mLpH=1的H2SO4溶液加水稀释到100mL,稀释后的溶液中=
(5)25℃时将pH=1的稀硫酸V1L与pH=13的苛性钠溶液V2L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1:V2=
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【推荐1】当今中国积极推进绿色低碳发展,力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。因此,研发CO2利用技术,降低空气中CO2含量成为研究热点。在5MPa压强下,恒压反应器中通入3molH2,1molCO2气体同时发生反应Ⅰ,Ⅱ如下:
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1K1
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2K2
(1)如图(a)所示,则ΔH1-ΔH2_______ 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)在5MPa压强下,恒压反应器中通入3molH2、1molCO2气体,CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化关系如图(b)。
已知:
①下列说法正确的是_______ 。
A.反应过程中,容器内压强不再变化,说明反应Ⅰ达到平衡
B.反应过程中,气体密度维持不变,说明反应Ⅰ达到平衡
C.增大压强能同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率
D.加入对反应Ⅰ催化效果更佳的催化剂,可以提高CH3OH的产率
②475K时,反应Ⅱ的压强平衡常数Kp=_______ (压强平衡常数:用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×气体物质的量分数)。
(3)图(b)中500K以后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因_______ 。
(4)反应Ⅱ的正反应速率方程为v正=k正·c(CO2)·c(H2),逆反应速率方程为v逆=k逆·c(CO)·c(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,只受温度影响。lgk与(温度的倒数)的关系如图所示,①、②、③、④四条斜线中,表示lgk正的是_______ 。
(5)我国科学家研究Li—CO2电池中取得了重大科研成果。Li—CO2电池中,Li为单质锂片,CO2在正极发生电化学反应,电池反应产物为碳酸锂和单质碳,CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式_______ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.……
Ⅳ.
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1K1
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2K2
(1)如图(a)所示,则ΔH1-ΔH2
(2)在5MPa压强下,恒压反应器中通入3molH2、1molCO2气体,CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化关系如图(b)。
已知:
①下列说法正确的是
A.反应过程中,容器内压强不再变化,说明反应Ⅰ达到平衡
B.反应过程中,气体密度维持不变,说明反应Ⅰ达到平衡
C.增大压强能同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率
D.加入对反应Ⅰ催化效果更佳的催化剂,可以提高CH3OH的产率
②475K时,反应Ⅱ的压强平衡常数Kp=
(3)图(b)中500K以后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因
(4)反应Ⅱ的正反应速率方程为v正=k正·c(CO2)·c(H2),逆反应速率方程为v逆=k逆·c(CO)·c(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,只受温度影响。lgk与(温度的倒数)的关系如图所示,①、②、③、④四条斜线中,表示lgk正的是
(5)我国科学家研究Li—CO2电池中取得了重大科研成果。Li—CO2电池中,Li为单质锂片,CO2在正极发生电化学反应,电池反应产物为碳酸锂和单质碳,CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.……
Ⅳ.
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解题方法
【推荐2】HCOOCH3是一种重要的化工产品,被公认为“万能中间体”。甲醇脱氢法制HCOOCH3是工业上的一种重要方法,具有工艺流程短、原料单一、反应条件温和等优点。其工艺过程涉及如下反应:
反应I:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)△H1
反应Ⅱ:CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)△H2=+106.0kJ·mol-1
反应Ⅲ:HCOOCH3(g) 2CO(g)+2H2(g)△H3=+76.6kJ·mol-1
(1)△H1=_______ kJ·mol-1。
(2)一定条件下,在容积为10L的恒容密闭容器中通入1.0molCH3OH气体发生上述反应,在不同温度下连续反应4h。测得甲醇的总转化率(α,图中实线表示)和HCOOCH3的选择性(λ,图中虚线表示)随温度变化如图所示。(已知:HCOOCH3的选择性=×100%)
①553K时,体系中H2的物质的量为_______ mol。4h内反应速率v(HCOOCH3)=_______ mol·L-1·h-1。
②当温度高于535K时,HCOOCH3的选择性迅速下降的原因不可能是_______ (填序号)。
A.升高温度使催化剂活性降低
B.升高温度使反应I逆向移动
C.反应I平衡常数减小
D.温度升高反应Ⅱ速率加快
E.温度升高反应Ⅲ速率加快
(3)有关研究表明,T℃时,在改良催化剂作用下加入1.2mol甲醇制取HCOOCH3(只发生反应I和反应Ⅱ),测得反应达平衡时压强为0.1MPa,HCOOCH3和CO的物质的量分别为0.4mol、0.2mol。
①T℃时,反应达到平衡时,若增大压强,甲醇的总转化率_______ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
②T℃时,反应I的平衡常数Kp=_______ (MPa)-1(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)有关文献研究表明,甲醇脱氢制HCOOCH3的反应:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)的反应机理如下,填写第②步的反应式。(带“•”的表示自由基)
①CH3OH=CH3O•+H•;
②_______ ;
③HCHO+CH3O•=HCOOCH3+H•。
反应I:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)△H1
反应Ⅱ:CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)△H2=+106.0kJ·mol-1
反应Ⅲ:HCOOCH3(g) 2CO(g)+2H2(g)△H3=+76.6kJ·mol-1
(1)△H1=
(2)一定条件下,在容积为10L的恒容密闭容器中通入1.0molCH3OH气体发生上述反应,在不同温度下连续反应4h。测得甲醇的总转化率(α,图中实线表示)和HCOOCH3的选择性(λ,图中虚线表示)随温度变化如图所示。(已知:HCOOCH3的选择性=×100%)
①553K时,体系中H2的物质的量为
②当温度高于535K时,HCOOCH3的选择性迅速下降的原因不可能是
A.升高温度使催化剂活性降低
B.升高温度使反应I逆向移动
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E.温度升高反应Ⅲ速率加快
(3)有关研究表明,T℃时,在改良催化剂作用下加入1.2mol甲醇制取HCOOCH3(只发生反应I和反应Ⅱ),测得反应达平衡时压强为0.1MPa,HCOOCH3和CO的物质的量分别为0.4mol、0.2mol。
①T℃时,反应达到平衡时,若增大压强,甲醇的总转化率
②T℃时,反应I的平衡常数Kp=
(4)有关文献研究表明,甲醇脱氢制HCOOCH3的反应:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)的反应机理如下,填写第②步的反应式。(带“•”的表示自由基)
①CH3OH=CH3O•+H•;
②
③HCHO+CH3O•=HCOOCH3+H•。
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【推荐3】2021年以来,全国十六个省市将氢能源写入“十四五”规划中,氢能是助力“碳达峰、碳中和”战略目标实现的重要新能源,以CH4为原料制H2具有广阔的应用前景。在一定条件下CH4与CO2催化重整制涉及以下反应:
主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H1=+248 kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41 kJ·mol-1
(1)写出CH4与H2O反应生成CO和H2的热化学方程式___________ 。
(2)我国学者模拟主反应重整制H2,研究在Pt-Ni合金和Sn-Ni合金催化下。甲烷逐级脱氢的反应。不同催化剂的甲烷脱氢反应历程与相对能量关系如图所示(*表示吸附在催化剂表面的物质,吸附过程产生的能量称为吸附能)。
使用Sn-Ni合金作为催化剂的历程中最大能垒___________ eV;脱氢反应阶段选择Pt-Ni合金作为催化剂效果更好,理由是___________ 。
(3)恒压P0条件下,CO2与CH4以等物质的量投料进行催化重整实验,CO2和CH4的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。
①曲线___________ (填“A”或“B”)表示CO2的平衡转化率。
②X点的速率:v(正)___________ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
③800 K时,主反应的平衡常数Kp=___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的CO2触发电化学反应,该装置可有效减少碳的排放,并得到氢能源,其工作原理如图所示。则生成H2的电极反应式为___________ 。
主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H1=+248 kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41 kJ·mol-1
(1)写出CH4与H2O反应生成CO和H2的热化学方程式
(2)我国学者模拟主反应重整制H2,研究在Pt-Ni合金和Sn-Ni合金催化下。甲烷逐级脱氢的反应。不同催化剂的甲烷脱氢反应历程与相对能量关系如图所示(*表示吸附在催化剂表面的物质,吸附过程产生的能量称为吸附能)。
使用Sn-Ni合金作为催化剂的历程中最大能垒
(3)恒压P0条件下,CO2与CH4以等物质的量投料进行催化重整实验,CO2和CH4的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。
①曲线
②X点的速率:v(正)
③800 K时,主反应的平衡常数Kp=
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的CO2触发电化学反应,该装置可有效减少碳的排放,并得到氢能源,其工作原理如图所示。则生成H2的电极反应式为
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解题方法
【推荐1】Ⅰ在某温度时按::3的比例将混合气体投入密闭容器中反应:;
在恒容条件下该反应达到化学平衡状态的依据是______ 选填序号.
::1
::2
::2
容器内压强保持不变
反应达到平衡后,某时刻改变下列条件______ ,在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大.
升温 加压 增大 降低
某科研小组探究在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对合成反应的影响.实验结果如图1所示:图中和表示温度,n表示起始时的物质的量
图象中和的关系是:______ 填“”、“”、“”或“无法确定”.
比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最大的是______ 填字母.
若容器容积为1L,b点对应的,测得平衡时的转化率为,则平衡时的物质的量浓度为______ .
Ⅱ常温时向浓度为体积为VL的氨水中逐滴加入一定浓度的盐酸,用pH计测得溶液的pH随盐酸的加入量而降低的滴定曲线,d点两种溶液恰好完全反应.根据图2图象回答下列问题:
比较b、c、d三点时的溶液中,水电离的由大到小的顺序为______ .
滴定时,由b点到c点的过程中,下列各选项中数值保持不变的有______ .
b.
该温度时氨水的电离平衡常数______ .
在恒容条件下该反应达到化学平衡状态的依据是
::1
::2
::2
容器内压强保持不变
反应达到平衡后,某时刻改变下列条件
升温 加压 增大 降低
某科研小组探究在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对合成反应的影响.实验结果如图1所示:图中和表示温度,n表示起始时的物质的量
图象中和的关系是:
比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最大的是
若容器容积为1L,b点对应的,测得平衡时的转化率为,则平衡时的物质的量浓度为
Ⅱ常温时向浓度为体积为VL的氨水中逐滴加入一定浓度的盐酸,用pH计测得溶液的pH随盐酸的加入量而降低的滴定曲线,d点两种溶液恰好完全反应.根据图2图象回答下列问题:
比较b、c、d三点时的溶液中,水电离的由大到小的顺序为
滴定时,由b点到c点的过程中,下列各选项中数值保持不变的有
b.
该温度时氨水的电离平衡常数
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【推荐2】能源是人类生存、社会发展不可或缺的物质,CO、H2、CH3OH均是重要的能源物质。
(1)已知:氧气中化学键的键能为497 kJ/ mol,二氧化碳中C=O键的键能为745 kJ/mol。
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1=-566 kJ/mol
H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) △H2=-41 kJ/mol
CH3OH(g)+O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) △H3=-660 kJ/mol
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H4
则使1 mol CO(g)完全分解成原子所需要的能量至少为___ ,△H4=___ 。
(2)某密闭容器中存在反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),起始时容器中只有a mol/L CO和b mol/L H2,平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
①温度T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2,则K1____ K2(填“>”“<”“=”);若恒温(T1)恒容条件下,起始时a=1、b=2,测得平衡时混合气体的压强为p1kPa,则T1时该反应的压强平衡常数Kp=___ 。 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用含p1的代数式表示)
②若恒温恒容条件下,起始时充入1 mol CO和2 mol H2,达平衡后,CO的转化率为α1,此时,若再充入1 mol CO和2 mol H2,再次达平衡后,CO的转化率为α2,则α1_____ α2 (填“>”“<”“=”“无法确定”)
③若恒温恒容条件下,起始时a=1、b=2,则下列叙述能说明反应达到化学平衡状态的是____ 。
A. CO、H2的物质的量浓度之比为1:2,且不再随时间的变化而变化
B.混合气体的密度不再随时间的变化而变化
C.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
D.若将容器改为绝热恒容容器时,平衡常数K不随时间变化而变化
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体CO2,其产物之一是NH4HCO3。已知常温下碳酸的电离常数K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11,NH3·H2O的电离常数K=1.8×10-5,则所得到的NH4HCO3溶液中c(NH4+)_____ c(HCO3-)(填“>”“<”“=”)。
(1)已知:氧气中化学键的键能为497 kJ/ mol,二氧化碳中C=O键的键能为745 kJ/mol。
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1=-566 kJ/mol
H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) △H2=-41 kJ/mol
CH3OH(g)+O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) △H3=-660 kJ/mol
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H4
则使1 mol CO(g)完全分解成原子所需要的能量至少为
(2)某密闭容器中存在反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),起始时容器中只有a mol/L CO和b mol/L H2,平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
①温度T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2,则K1
②若恒温恒容条件下,起始时充入1 mol CO和2 mol H2,达平衡后,CO的转化率为α1,此时,若再充入1 mol CO和2 mol H2,再次达平衡后,CO的转化率为α2,则α1
③若恒温恒容条件下,起始时a=1、b=2,则下列叙述能说明反应达到化学平衡状态的是
A. CO、H2的物质的量浓度之比为1:2,且不再随时间的变化而变化
B.混合气体的密度不再随时间的变化而变化
C.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
D.若将容器改为绝热恒容容器时,平衡常数K不随时间变化而变化
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体CO2,其产物之一是NH4HCO3。已知常温下碳酸的电离常数K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11,NH3·H2O的电离常数K=1.8×10-5,则所得到的NH4HCO3溶液中c(NH4+)
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【推荐3】CO2和甲烷催化合成CO和H2是CO2资源化利用的有效途径。主要反应如下:
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol
(1)已知CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) △H=+206 kJ/mol
写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式:___ 。
(2)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应Ⅰ,下列选项能够说明反应Ⅰ达到平衡状态的是___ 。
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的总压强不变
C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2
D.2v正(H2)=v逆(CH4)
E.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)催化合成的温度通常维持在550﹣750℃之间,从反应速率角度分析其主要原因可能是___ 。
(4)将CH4与CO2各1mol充入某密闭容器中,发生反应Ⅰ。100kPa时,反应Ⅰ到达平衡时CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。
①图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡CO2的体积分数,则___ 点对应的平衡常数最小,判断依据是___ ;___ 点对应的压强最大。
②300℃、100kPa下,该容器中反应Ⅰ经过40min达到平衡,计算反应在0﹣40 min内的平均反应速率为v(CO2)=___ mol/min(用分数表示)。
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol
(1)已知CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) △H=+206 kJ/mol
写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式:
(2)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应Ⅰ,下列选项能够说明反应Ⅰ达到平衡状态的是
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的总压强不变
C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2
D.2v正(H2)=v逆(CH4)
E.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)催化合成的温度通常维持在550﹣750℃之间,从反应速率角度分析其主要原因可能是
(4)将CH4与CO2各1mol充入某密闭容器中,发生反应Ⅰ。100kPa时,反应Ⅰ到达平衡时CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。
①图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡CO2的体积分数,则
②300℃、100kPa下,该容器中反应Ⅰ经过40min达到平衡,计算反应在0﹣40 min内的平均反应速率为v(CO2)=
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
【推荐1】煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,回答下列问题:
(1) NaClO2的化学名称为_______ 。
(2)在鼓泡反应器中通入含有含有SO2和NOx的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表》
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________ 。增加压强,NO的转化率______ (填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐______ (填“提高”“不变”或“降低”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率______ 脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___________ 。
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压px如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________ (填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________ 。
(1) NaClO2的化学名称为
(2)在鼓泡反应器中通入含有含有SO2和NOx的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表》
离子 | SO42− | SO32− | NO3− | NO2− | Cl− |
c/(mol·L−1) | 8.35×10−4 | 6.87×10−6 | 1.5×10−4 | 1.2×10−5 | 3.4×10−3 |
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐
③由实验结果可知,脱硫反应速率
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压px如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐2】H2S是石油化工行业广泛存在的污染性气体,但同时也是重要的氢源和硫源,工业上可以采取多种方式处理。
Ⅰ. 干法脱硫
(1) 已知:2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l);ΔH1=a kJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g);ΔH2=b kJ·mol-1
则空气氧化脱除H2S反应2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)的ΔH=______ kJ·mol-1。
(2) 常用脱硫剂的脱硫效果及反应条件如下表,则最佳脱硫剂为______ 。
Ⅱ. 热分解法脱硫
在密闭容器中,充入一定量的H2S气体,发生如下热分解反应:H2S(g)H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如图1所示。则 p1、p2、p3由大到小的顺序为______ 。
Ⅲ. 间接电解法脱硫
间接电解法脱硫原理如图2所示(吸收反应器中盛放FeCl3溶液,电解反应器的阴极、阳极均为惰性电极)。
(1) 吸收反应器中发生反应的离子方程式为______ 。
(2) 电解反应器阴极生成H2的电极反应式为______ 。
(3) 气液比为气体与液体的流速比,吸收反应器内液体流速固定。测定吸收器中相同时间内不同气液比下H2S的吸收率和吸收速率,结果如图3所示。随着气液比减小,H2S的吸收率呈上升趋势的原因为______ 。
Ⅰ. 干法脱硫
(1) 已知:2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l);ΔH1=a kJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g);ΔH2=b kJ·mol-1
则空气氧化脱除H2S反应2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)的ΔH=
(2) 常用脱硫剂的脱硫效果及反应条件如下表,则最佳脱硫剂为
脱硫剂 | 出口硫/(mg·m-3) | 脱硫温度/℃ | 操作压力(MPa) | 再生条件 |
一氧化碳 | <1.33 | 300~400 | 0~3.0 | 蒸汽再生 |
活性炭 | <1.33 | 常温 | 0~3.0 | 蒸汽再生 |
氧化锌 | <1.33 | 350~400 | 0~5.0 | 不再生 |
锰矿 | <3.99 | 400 | 0~2.0 | 不再生 |
在密闭容器中,充入一定量的H2S气体,发生如下热分解反应:H2S(g)H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如图1所示。则 p1、p2、p3由大到小的顺序为
Ⅲ. 间接电解法脱硫
间接电解法脱硫原理如图2所示(吸收反应器中盛放FeCl3溶液,电解反应器的阴极、阳极均为惰性电极)。
(1) 吸收反应器中发生反应的离子方程式为
(2) 电解反应器阴极生成H2的电极反应式为
(3) 气液比为气体与液体的流速比,吸收反应器内液体流速固定。测定吸收器中相同时间内不同气液比下H2S的吸收率和吸收速率,结果如图3所示。随着气液比减小,H2S的吸收率呈上升趋势的原因为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐3】低碳烯烃是重要的化工原料,广泛用于生产塑料、溶剂、药物、化妆品等。低碳烯烃主要是指乙烯、丙烯等。
Ⅰ. 利用CO2和H2可生产乙烯。
反应I:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ∆H1=-246. 4kJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ∆H2=-166. 8kJ/mol
(1)某催化剂作用下,在恒容密闭容器中充入lmolCO2和3molH2,体系中主要发生反应I和Ⅱ。经一段时间后测得两种烃的物质的量随温度的变化如图所示,该催化剂在500℃时主要选择反应_______ (填“I”或Ⅱ”);840℃之后,C2H4产量下降的可能原因是_______ 。520℃时乙烯的选择性为_______ %(乙烯的选择性= ×100%,保留3位有效数字)。
Ⅱ. 富含硼氧活性位点的热稳定层柱状框架类材料可助力丙烷氧化脱氢。
发生反应:C3H8 (g)CH3CH=CH2(g) + H2(g) ∆H>0
(2)丙烷氧化脱氢反应在不同温度下达到平衡,在总压强分别为p1和p2时,测得丙烷及丙烯的物质的量分数如图所示。①b、c代表_______ (填“丙烷”或“丙烯”),p2_______ (填“大于”“小于”或“等于”)p1。
②若将Q点对应反应容器先恒压升温后等温增大容器体积,重新达到平衡状态,丙烷的物质的量分数可能是图中E、F、G、H中的_______ 点。
③恒压p1下,下列物理量中图中G点大于H点的是_______
A.对应温度的平衡常数 B.丙烷的转化率 C.逆反应速率 D.平均摩尔质量
④起始时充入一定量丙烷,在恒压P1=0. 5 MPa条件下发生反应,Q点对应温度下该反应的平衡常数KP=_______ MPa。
Ⅰ. 利用CO2和H2可生产乙烯。
反应I:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ∆H1=-246. 4kJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ∆H2=-166. 8kJ/mol
(1)某催化剂作用下,在恒容密闭容器中充入lmolCO2和3molH2,体系中主要发生反应I和Ⅱ。经一段时间后测得两种烃的物质的量随温度的变化如图所示,该催化剂在500℃时主要选择反应
Ⅱ. 富含硼氧活性位点的热稳定层柱状框架类材料可助力丙烷氧化脱氢。
发生反应:C3H8 (g)CH3CH=CH2(g) + H2(g) ∆H>0
(2)丙烷氧化脱氢反应在不同温度下达到平衡,在总压强分别为p1和p2时,测得丙烷及丙烯的物质的量分数如图所示。①b、c代表
②若将Q点对应反应容器先恒压升温后等温增大容器体积,重新达到平衡状态,丙烷的物质的量分数可能是图中E、F、G、H中的
③恒压p1下,下列物理量中图中G点大于H点的是
A.对应温度的平衡常数 B.丙烷的转化率 C.逆反应速率 D.平均摩尔质量
④起始时充入一定量丙烷,在恒压P1=0. 5 MPa条件下发生反应,Q点对应温度下该反应的平衡常数KP=
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