氮的氧化物是主要的空气污染物,目前消除氯氧化物污染的方法有多种。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1(Ⅰ)
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1(Ⅱ)
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1(Ⅲ)
①写出CH4 (g)与NO2 (g)反应生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式:________
②为研究不同条件下对上述反应( Ⅱ )的影响,在恒温条件下,向2 L 的恒容密闭容器中加入0.2mol CH4和0.4mol NO2,10min反应(Ⅱ)达到平衡,测得l0min内v(NO)=5×10-3mol/(L·min),则平衡后n(CH4)=___ mol,NO2的转化率a1=_________ .其它条件不变,反应在恒压条件下进行,平衡时NO2的转化率a2____ a1(填“大于” 小于”或“ 等于” )。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下
①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据 是_________
A.容器内CO2的浓度保持不变
B.v正(N2)= v正(NO)
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.混合气体的密度保持不变
E.容器内压强保持不变
②在T℃时.该反应的平衡常数为_______ (保留两位小数);
③在30 min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是________ 。
(3)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2, 研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率.如图表示在其他条件不变时,反应:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) 中NO的浓度c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
①该反应的ΔH____ 0(填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S1 >S2,在图中画出c(NO)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。____
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1(Ⅰ)
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1(Ⅱ)
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1(Ⅲ)
①写出CH4 (g)与NO2 (g)反应生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式:
②为研究不同条件下对上述反应( Ⅱ )的影响,在恒温条件下,向2 L 的恒容密闭容器中加入0.2mol CH4和0.4mol NO2,10min反应(Ⅱ)达到平衡,测得l0min内v(NO)=5×10-3mol/(L·min),则平衡后n(CH4)=
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下
时间 浓度(mol/L) 物质 | NO | N2 | CO2 |
0 | 0.100 | 0 | 0 |
10 | 0.058 | 0.021 | 0.021 |
20 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
30 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
40 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
50 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据 是
A.容器内CO2的浓度保持不变
B.v正(N2)= v正(NO)
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.混合气体的密度保持不变
E.容器内压强保持不变
②在T℃时.该反应的平衡常数为
③在30 min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是
(3)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2, 研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率.如图表示在其他条件不变时,反应:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) 中NO的浓度c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
①该反应的ΔH
②若催化剂的表面积S1 >S2,在图中画出c(NO)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
更新时间:2017-11-24 19:18:06
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(0.4)
【推荐1】SO2排放至空气中会造成大气污染,某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含少量铁,铝,铜,镍等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程,既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
请回答下列问题:
(1)已知:25℃、101kPa时,
Mn(s)+O2(g)=MnO2(s) △H=-520kJ/mol
S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJ/mol
Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s) △H=-1065kJ/mol
根据以上信息写出用MnO2脱硫的热化学方程式是______
(2)第二步加入MnCO3其原因是______
(3)若最后一步所加KMnO4恰好反应完全,如何证明过滤所得的MnO2固体已洗涤干净:______
请回答下列问题:
(1)已知:25℃、101kPa时,
Mn(s)+O2(g)=MnO2(s) △H=-520kJ/mol
S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJ/mol
Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s) △H=-1065kJ/mol
根据以上信息写出用MnO2脱硫的热化学方程式是
(2)第二步加入MnCO3其原因是
(3)若最后一步所加KMnO4恰好反应完全,如何证明过滤所得的MnO2固体已洗涤干净:
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解答题-实验探究题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】(1)纳米材料二氧化钛(TiO2)具有很高的化学活性,可做性能优良的催化剂。工业上二氧化钛的制备是:
I. 将干燥后的金红石(主要成分TiO2,主要杂质SiO2)与碳粉混合装入氯化炉中,在高温下通入Cl2反应制得混有SiCl4杂质的TiCl4。
II. 将SiCl4分离,得到纯净的TiCl4。
III. 在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀TiO2·xH2O。
IV. TiO2·xH 2O高温分解得到TiO2。
①TiCl4与SiCl4在常温下的状态是________ 。II中所采取的操作名称是_______ 。
②III中反应的化学方程式是____________________________________________ 。
③如IV在实验室完成,应将TiO2·xH2O放在________ (填仪器编号)中加热。
(2)根据废水中所含有害物质的不同,工业上有多种废水的处理方法。
①废水I若采用CO2处理,离子方程式是________________ 。
②废水Ⅱ常用明矾处理。实践中发现废水中的c(HCO)越大,净水效果越好,这是因为______________ 。
③废水III中的汞元素存在如下转化(在空格上填相应的化学式):Hg2++______ =CH3Hg++H+,我国规定,Hg2+的排放标准不能超过0.05 mg/L。若某工厂排放的废水1 L中含Hg2+ 3×10-7mol,是否达到了排放标准__ (填“是”或“否”)。
④废水Ⅳ常用C12氧化CN—成CO2和N2,若参加反应的C12 与CN-的物质的量之比为5︰2,则该反应的离子方程式为__________ 。
资料卡片 | ||
物质 | 熔点 | 沸点 |
SiCl4 | -70℃ | 57.6℃ |
TiCl4 | -25℃ | 136.5℃ |
II. 将SiCl4分离,得到纯净的TiCl4。
III. 在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀TiO2·xH2O。
IV. TiO2·xH 2O高温分解得到TiO2。
①TiCl4与SiCl4在常温下的状态是
②III中反应的化学方程式是
③如IV在实验室完成,应将TiO2·xH2O放在
(2)根据废水中所含有害物质的不同,工业上有多种废水的处理方法。
①废水I若采用CO2处理,离子方程式是
②废水Ⅱ常用明矾处理。实践中发现废水中的c(HCO)越大,净水效果越好,这是因为
③废水III中的汞元素存在如下转化(在空格上填相应的化学式):Hg2++
④废水Ⅳ常用C12氧化CN—成CO2和N2,若参加反应的C12 与CN-的物质的量之比为5︰2,则该反应的离子方程式为
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)CO2的重整用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。
已知:①CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247kJ/mol
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH2=+205kJ/mol
写出CO2重整的热化学方程式:___________ 。
(2)“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2
①将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的pH不断___________ (填“减小”“不变”或“增大)。当溶液pH约为6时,吸收SO2的能力显著下降,应更换吸收剂,此时溶液中c(SO)=0.2mol/L,则溶液中c(HSO)=___________ 。
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图:
b点时溶液pH=7,则n(NH)∶n(HSO)=___________ 。
(3)催化氧化法去除NO。一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理:4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下,n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比分别为4∶1,3∶1,1∶3时,得到NO脱除率曲线如图所示:
①曲线a中,NO的起始浓度为6×10−4mg·m−3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为___________ mg·m−3·s−1。
②曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是___________ 。
(4)间接电化学法除NO。其原理如图所示:
写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性):___________
(1)CO2的重整用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。
已知:①CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247kJ/mol
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH2=+205kJ/mol
写出CO2重整的热化学方程式:
(2)“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2
①将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的pH不断
②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图:
b点时溶液pH=7,则n(NH)∶n(HSO)=
(3)催化氧化法去除NO。一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理:4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下,n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比分别为4∶1,3∶1,1∶3时,得到NO脱除率曲线如图所示:
①曲线a中,NO的起始浓度为6×10−4mg·m−3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为
②曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是
(4)间接电化学法除NO。其原理如图所示:
写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性):
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【推荐1】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,甲烷水蒸气催化重整是制备氢气的方法之一,涉及的主要反应为
反应①:
反应②:
(1)反应的________ 。
(2)用可以吸收催化重整过程中产生的。
①实验发现,体积分数和消耗率随时间变化关系如下图1所示。
从时开始,体积分数显著降低,此时消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:________ 。
②其他条件不变,相同时间内,向催化重整体系中投入等质量粒径不同的可以提高的百分含量。对比实验的结果如图2所示。投入纳米时百分含量比投入微米时的大,原因是________ 。
(3)催化重整过程中,催化剂活性会因积碳反应而降低,相关数据如下表:
①研究发现,如果反应Ⅰ不发生积碳过程,则反应Ⅱ也不会发生积碳过程。为了抑制积碳反应的发生,应采取的措施是________ 。
②如果Ⅰ、Ⅱ均发生了积碳反应,通入过量水蒸气能有效清除积碳,反应的化学方程式为________ 。
(4)利用太阳能光伏电池可电解水制高纯氢,工作示意图如下图所示。连接时,电极Ⅲ发生的电极反应式为__________ 。
反应①:
反应②:
(1)反应的
(2)用可以吸收催化重整过程中产生的。
①实验发现,体积分数和消耗率随时间变化关系如下图1所示。
从时开始,体积分数显著降低,此时消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:
②其他条件不变,相同时间内,向催化重整体系中投入等质量粒径不同的可以提高的百分含量。对比实验的结果如图2所示。投入纳米时百分含量比投入微米时的大,原因是
(3)催化重整过程中,催化剂活性会因积碳反应而降低,相关数据如下表:
反应 | Ⅰ | Ⅱ |
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②如果Ⅰ、Ⅱ均发生了积碳反应,通入过量水蒸气能有效清除积碳,反应的化学方程式为
(4)利用太阳能光伏电池可电解水制高纯氢,工作示意图如下图所示。连接时,电极Ⅲ发生的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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【推荐2】“氯碱工业”电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品,氯气是实验室和工业上的常用气体。请回答:
(1)下列说法不正确的是___________。
(2)在一定温度下,氯气溶于水的过程及其平衡常数为: ; ,其中p为的平衡压强,为Cl2在水溶液中的平衡浓度。
①的焓变___________ 0。(填“>”、“=”或“<”)
②平衡常数K2的表达式为K2=___________ 。氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c,则c=___________ 。(用平衡压强p和上述平衡常数表示,忽略HClO的电离)
(3)工业上常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主成分)为原料生产,相应化学方程式为:
Ⅰ. ,
Ⅱ. ,
结合数据说明氯化过程中加碳的理由___________ 。
(4)在一定温度下,以为催化剂,氯苯和在中发生平行反应,分别生成邻二氯苯和对二氯苯,两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5mol/L,反应30min测得氯苯15%转化为邻二氯苯,25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变,若要提高产物中邻二氯苯的比例,可采用的最佳措施是___________ 。
(1)下列说法不正确的是___________。
A.可采用碱石灰干燥氯气 |
B.可通过排饱和食盐水法收集氯气 |
C.常温下,可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中 |
D.工业上,常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸 |
①的焓变
②平衡常数K2的表达式为K2=
(3)工业上常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主成分)为原料生产,相应化学方程式为:
Ⅰ. ,
Ⅱ. ,
结合数据说明氯化过程中加碳的理由
(4)在一定温度下,以为催化剂,氯苯和在中发生平行反应,分别生成邻二氯苯和对二氯苯,两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5mol/L,反应30min测得氯苯15%转化为邻二氯苯,25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变,若要提高产物中邻二氯苯的比例,可采用的最佳措施是
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【推荐3】I.甲醇是一种重要化工原料,又是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景。
(1)利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H1
②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2 =41 kJ·mol-1 回答下列问题:
①已知反应①中的相关的化学键键能(“CO”表示CO的化学键)数据见表:由此计算△H1=_______ kJ·mol-1
②请写出CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式:_______ 该反应的平衡常数K3=_______ 。 (反应①和反应②对应的平衡常数为K1和K2)
(2)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池,可使手机连续使用一个月才充一次电。该电池负极的电极反应式为_______ 。
Ⅱ。在2L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2 (g)⇌2NO2 (g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
(3)如图所示表示NO2变化曲线的是_______ ,用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=_______ 。
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是_______ (填序号)。
a。v(NO2) =2V(O2) b。容器内压强保持不变
c。体系颜色不再改变 d。容器内密度保持不变
(1)利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H1
②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2 =41 kJ·mol-1 回答下列问题:
化学键 | H-H | C-O | CO | H-O | C-H |
E/(kJ·mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
①已知反应①中的相关的化学键键能(“CO”表示CO的化学键)数据见表:由此计算△H1=
②请写出CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式:
(2)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池,可使手机连续使用一个月才充一次电。该电池负极的电极反应式为
Ⅱ。在2L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2 (g)⇌2NO2 (g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)/mol | 0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
(3)如图所示表示NO2变化曲线的是
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是
a。v(NO2) =2V(O2) b。容器内压强保持不变
c。体系颜色不再改变 d。容器内密度保持不变
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【推荐1】研究NO2、NO、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)已知: CO可将部分氮的氧化物还原为N2。
反应I :2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ.mol-1
反应II :4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ.mol-1
则反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)的△H=______ kJ/mol。
(2)一定条件下,将NO2与CO以体积比1:2置于密闭容器中发生反应II,下列能说明反应达到平衡状态的是________ 。
a.体系压强保持不变 b.容器中气体密度保持不变
c.混合气体颜色保持不变 d.每消耗2molNO2的同时生成1molN2
(3)温度为T、容积为10L的恒容密闭容器中,充入1molCO和0.5 mol SO2发生反应:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(g) 实验测得生成的CO2体积分数(φ) 随着时间的变化曲线如图所示:
①达到平衡状态时,SO2的转化率为__ ,该温度下反应的平衡常数K=______ 。
②其它条件保持不变,再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol,此时v(正)___ v(逆) (填“>”“<”或“=”)。
(4)SCR法是工业上消除氦氧化物的常用方法,反应原理为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0.在催化剂作用下,NO转化率与温度的关系如图所示:
图中A点处NO的转化率_______ (填“可能是”、“一定是 ”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率;B点之后,NO转化率降低的原因可能是________ 。
A.平衡常数变大 B.副反应增多
C.催化剂活性降低 D.反应活化能增大
(5)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-198kJ.mol-l 是制备硫酸的重要反应。在VL恒容密闭容器中充入2molSO2和1molO2,在不同条件下进行反应,反应体系总压强随时间的变化如图所示。a和b平衡时,SO3体积分数较大的是_______ ; 判断的依据是________ 。
(1)已知: CO可将部分氮的氧化物还原为N2。
反应I :2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ.mol-1
反应II :4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ.mol-1
则反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)的△H=
(2)一定条件下,将NO2与CO以体积比1:2置于密闭容器中发生反应II,下列能说明反应达到平衡状态的是
a.体系压强保持不变 b.容器中气体密度保持不变
c.混合气体颜色保持不变 d.每消耗2molNO2的同时生成1molN2
(3)温度为T、容积为10L的恒容密闭容器中,充入1molCO和0.5 mol SO2发生反应:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(g) 实验测得生成的CO2体积分数(φ) 随着时间的变化曲线如图所示:
①达到平衡状态时,SO2的转化率为
②其它条件保持不变,再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol,此时v(正)
(4)SCR法是工业上消除氦氧化物的常用方法,反应原理为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0.在催化剂作用下,NO转化率与温度的关系如图所示:
图中A点处NO的转化率
A.平衡常数变大 B.副反应增多
C.催化剂活性降低 D.反应活化能增大
(5)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-198kJ.mol-l 是制备硫酸的重要反应。在VL恒容密闭容器中充入2molSO2和1molO2,在不同条件下进行反应,反应体系总压强随时间的变化如图所示。a和b平衡时,SO3体积分数较大的是
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】异丁烯为重要的化工原料,工业上可采用叔丁醇(TBA)气相脱水法制备高纯异丁烯产品,主要涉及以下反应:
反应1(主反应):
反应2(副反应):
(1)副反应产物的系统命名为___________ 。
(2)标准摩尔生成焓是指由稳态单质生成1mol该化合物的焓变,几种物质的标准生成焓如表,求反应1的___________ 。
(3)根据,该脱水反应的标准平衡常数随温度的变化关系如图1所示,则反应2的___________ 0(填“<”或“>”),向体积可变容器中充入1mol的叔丁醇,容器体积为1L,保持300℃100kPa条件,反应一段时间后达到平衡(忽略副反应),则___________ (已知为以标准分压表示的平衡常数,各组分的标准分压,)。
(4)理论计算反应条件对叔丁醇转化率的影响如图2、3所示,脱水反应温度℃时,N2/叔丁醇摩尔比对叔丁醇转化率有影响,试从平衡移动的角度分析充入N2的原因___________ 。根据图示该脱水反应适宜采用条件为℃,P=___________ MPa,N2/叔丁醇摩尔比=3/1。
(5)已知工业原料叔丁醇中存在不同含量的水分,相同温度下不同初始原料中比例对叔丁醇平衡转化率的影响如图4所示,实际生产最佳工艺条件为℃,请从比例角度分析该条件下的优点___________ 。
反应1(主反应):
反应2(副反应):
(1)副反应产物的系统命名为
(2)标准摩尔生成焓是指由稳态单质生成1mol该化合物的焓变,几种物质的标准生成焓如表,求反应1的
组分 | |||
焓变/ | -241.83 | -339.21 | -17.1 |
(4)理论计算反应条件对叔丁醇转化率的影响如图2、3所示,脱水反应温度℃时,N2/叔丁醇摩尔比对叔丁醇转化率有影响,试从平衡移动的角度分析充入N2的原因
(5)已知工业原料叔丁醇中存在不同含量的水分,相同温度下不同初始原料中比例对叔丁醇平衡转化率的影响如图4所示,实际生产最佳工艺条件为℃,请从比例角度分析该条件下的优点
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【推荐3】燃煤产生的烟气造成大量的SO2排放是形成酸雨的重要原因,为此研究人员采用不同工艺对脱硫进行了研究。
(1)钙基固硫技术可减少SO2排放,但煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:
反应I CaSO4(s) +CO(g) CaO(s)+ SO2(g)+CO2(g) ΔH1 =+218.4 kJ·mol-1
反应II CaSO4(s)+ 4CO(g) CaS(s)+4CO2(g) ΔH2= -175.6 kJ·mol-1
计算反应CaO(s) + 3CO(g) + SO2 (g) CaS(s)+3CO2(g) ΔH=________________ 。
(2)对于烟气中SO2采用活性炭脱除机理,其过程首先要经物理吸附SO2→SO2* ( *代表吸附态),O2→O2*,H2O→H2O* ,然后是化学吸附(如图),
写出化学吸附过程生成SO3*化学方程式________________________ 。
(3)烟气脱硫过程的氧化反应为2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g),对此过程进行研究如下
①若在压强恒定的密闭容器中发生反应2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g),下列说法正确的是___________
A.增大活性炭基表面积,有利于加快反应速率
B.反应混合气组分中SO2和SO3分压比不变,可作为达到化学平衡状态的判据
C.研发新的催化剂可以改变反应热
D.增大O2分压可提高SO2的平衡转化率
②若烟气各组分的体积分数SO210% 、O210%、N280%合成SO3时,SO2的平衡转化率与反应温度和压强的关系如图。
(i)此反应△H____________ 0(填“>”或“<”),该反应的反应速率v正=k正·c2(SO2)·c(O2),v逆=k逆·c2(SO3),k正、k逆分别是正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。若在A点时升高温度到B点,则k正、k逆的变化为_______________________ 。
(ii)D点时Kp为____________ MPa-1(结果保留两位有效数字)
(iii)若在容积可变的容器中发生反应,在C点达到平衡后再充入N2,SO2的平衡转化率______________ 。(填“增大”、“减小”、“不变”)
(1)钙基固硫技术可减少SO2排放,但煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:
反应I CaSO4(s) +CO(g) CaO(s)+ SO2(g)+CO2(g) ΔH1 =+218.4 kJ·mol-1
反应II CaSO4(s)+ 4CO(g) CaS(s)+4CO2(g) ΔH2= -175.6 kJ·mol-1
计算反应CaO(s) + 3CO(g) + SO2 (g) CaS(s)+3CO2(g) ΔH=
(2)对于烟气中SO2采用活性炭脱除机理,其过程首先要经物理吸附SO2→SO2* ( *代表吸附态),O2→O2*,H2O→H2O* ,然后是化学吸附(如图),
写出化学吸附过程生成SO3*化学方程式
(3)烟气脱硫过程的氧化反应为2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g),对此过程进行研究如下
①若在压强恒定的密闭容器中发生反应2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g),下列说法正确的是
A.增大活性炭基表面积,有利于加快反应速率
B.反应混合气组分中SO2和SO3分压比不变,可作为达到化学平衡状态的判据
C.研发新的催化剂可以改变反应热
D.增大O2分压可提高SO2的平衡转化率
②若烟气各组分的体积分数SO210% 、O210%、N280%合成SO3时,SO2的平衡转化率与反应温度和压强的关系如图。
(i)此反应△H
(ii)D点时Kp为
(iii)若在容积可变的容器中发生反应,在C点达到平衡后再充入N2,SO2的平衡转化率
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(0.4)
解题方法
【推荐1】加氢是对温室气体的有效转化,也是生成再生能源与化工原料重要途径。
(1)由加氢生成的反应为
①若为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成1mol该物质的焓变。则该反应的反应热___________
②若在一定温度下的容积固定的密闭容器中进行该反应,则可以提高平衡转化率的措施有___________ (写出两种)。
③下列说法可以证明该反应已达到平衡状态的是___________ (填字母)。
a. b.的物质的量分数不再改变
c.容器内气体密度不再改变 d.和的浓度之比为1:2
e.混合气的平均摩尔质量不再变化 f.单位时间内生成的同时又消耗
④催化加氢合成过程中,活化的可能途径如有图所示,CO是活化的优势中间体,原因是___________ 。
(2)一定条件下与也可以生成,某温度下在容积为2L的恒容密闭容器中充入和一定量发生反应:。的平衡分压与起始投料比的变化关系如图所示,已知b点对应投料比的起始压强为1.5kPa,则___________ 。b点时,再充入和,使两者分压均增大0.2kPa,则此时平衡___________ (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(3)一定条件下与还可以生成甲酸,方程式为 。恒定压强为100kPa时,向密闭容器中充入一定量的HCOOH气体,除了能分解成和,还能分解为CO和,反应为: ,则此平衡体系中CO或的选择性和HCOOH的转化率随温度变化曲线如图所示。
提示:CO(或氢气)的选择性
图中随着温度升高,HCOOH的转化率增大,请解释CO的选择性下降可能的原因:___________ ;400°C时的体积分数为___________ 。
(1)由加氢生成的反应为
①若为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成1mol该物质的焓变。则该反应的反应热
物质 | ||||
0 |
③下列说法可以证明该反应已达到平衡状态的是
a. b.的物质的量分数不再改变
c.容器内气体密度不再改变 d.和的浓度之比为1:2
e.混合气的平均摩尔质量不再变化 f.单位时间内生成的同时又消耗
④催化加氢合成过程中,活化的可能途径如有图所示,CO是活化的优势中间体,原因是
(2)一定条件下与也可以生成,某温度下在容积为2L的恒容密闭容器中充入和一定量发生反应:。的平衡分压与起始投料比的变化关系如图所示,已知b点对应投料比的起始压强为1.5kPa,则
(3)一定条件下与还可以生成甲酸,方程式为 。恒定压强为100kPa时,向密闭容器中充入一定量的HCOOH气体,除了能分解成和,还能分解为CO和,反应为: ,则此平衡体系中CO或的选择性和HCOOH的转化率随温度变化曲线如图所示。
提示:CO(或氢气)的选择性
图中随着温度升高,HCOOH的转化率增大,请解释CO的选择性下降可能的原因:
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(0.4)
解题方法
【推荐2】2020年我国向世界宣布了2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”的目标,提倡“双碳”战略,倡导绿色、环保、低碳的生活方式。回答下列问题:
(1)航天员们呼吸产生的循环处理的一种方案是:,一定温度下,向某恒容密闭容器中充入和,发生反应,测得体系中和的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
①能说明容器中的反应达到平衡状态的是___________ (填字母序号,多选)。
A.容器内气体的密度不再发生改变 B.和的物质的量之比保持不变
C.容器内气体的压强不再发生改变 D.
②点的坐标为___________
(2)利用特殊催化剂可实现转化为,有利于实现“双碳”目标:。向某一恒容密闭容器中,按物质的量之比通入和,测得反应过程中压强随时间的变化如图中曲线所示;若其他条件不变,仅改变某一条件时,测得压强随时间的变化如图中曲线所示。
①在曲线控制的条件下,当反应进行到时,容器内的压强是___________ kPa。
②___________ 0(填“>”“<”或“不确定”),理由是___________ 。
(3)n曲线表示改变的条件是___________ 。
(1)航天员们呼吸产生的循环处理的一种方案是:,一定温度下,向某恒容密闭容器中充入和,发生反应,测得体系中和的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
①能说明容器中的反应达到平衡状态的是
A.容器内气体的密度不再发生改变 B.和的物质的量之比保持不变
C.容器内气体的压强不再发生改变 D.
②点的坐标为
(2)利用特殊催化剂可实现转化为,有利于实现“双碳”目标:。向某一恒容密闭容器中,按物质的量之比通入和,测得反应过程中压强随时间的变化如图中曲线所示;若其他条件不变,仅改变某一条件时,测得压强随时间的变化如图中曲线所示。
①在曲线控制的条件下,当反应进行到时,容器内的压强是
②
(3)n曲线表示改变的条件是
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(0.4)
名校
【推荐3】乙炔可用于照明、焊接及切割金属,也是制备乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一,裂化反应体系主要涉及以下过程:
a)2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) △H1
b)C2H2(g)+H2(g)C2H4(g) △H2
c)CH4(g)C(s)+2H2(g) △H3
d)2CH4(g)C2H4(g)+H2(g) △H1
(1)根据盖斯定律,△H1=____ (用代数式表示)
(2)恒容密闭容器中,上述反应体系一定温度下达到平衡后,下列说法正确的是____ 。
(3)反应a的v逆=k·p(C2H2)·p3(H2),k为速率常数,在某温度下,测得实验数据如表:
分析数据得知,p2=____ MPa,该温度下,该反应的逆反应速率常数k=____ MPa-3·min-1。
(4)一定条件下,向VL恒容密闭容器中充入0.12molCH4,只发生反应d,达到平衡时,测得分压p(H2):p(CH4)=2:1。CH4的平衡转化率为____ (结果保留两位有效数字)。
(5)在恒容密闭容器中,甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(t/℃)的关系如图所示。
①由图象可知,反应a、b、c中属于吸热反应的是____ 。
②工业上催化裂解甲烷常通入一定量的H2,原因是____ 。
a)2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) △H1
b)C2H2(g)+H2(g)C2H4(g) △H2
c)CH4(g)C(s)+2H2(g) △H3
d)2CH4(g)C2H4(g)+H2(g) △H1
(1)根据盖斯定律,△H1=
(2)恒容密闭容器中,上述反应体系一定温度下达到平衡后,下列说法正确的是
A.C2H2与H2浓度之比不再变化 | B.C2H2和C2H4的浓度相等 |
C.移走部分的C(s),反应b、c平衡均正向移动 | D.充入H2,反应a、c、d的正反应速率减小 |
p(C2H2)(MPa) | p(H2)(MPa) | v逆(MPa·min-1) |
0.05 | p1 | 4.8 |
p2 | p1 | 19.2 |
p2 | 0.15 | 8.1 |
(4)一定条件下,向VL恒容密闭容器中充入0.12molCH4,只发生反应d,达到平衡时,测得分压p(H2):p(CH4)=2:1。CH4的平衡转化率为
(5)在恒容密闭容器中,甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(t/℃)的关系如图所示。
①由图象可知,反应a、b、c中属于吸热反应的是
②工业上催化裂解甲烷常通入一定量的H2,原因是
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