已知:SO2 (g)+1/2O2(g)⇌SO3(g) △H=-98 kJ/mol。
(1)某温度下该反应的平衡常数K=10/3,若在此温度下,向100 L的恒容密闭容器中,充入4.0mol SO2 (g)、9.0 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g),则反应开始时v(正)
(2)一定温度下,向一带活塞的体积为2L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0molO2,达到平衡后体积变为1.6 L,则SO2的平衡转化率为
(3)在(2)中的反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2 (g)平衡浓度比原平减小的是
A.保持温度和容器体积不变,充入1.0mol O2 B.降低温度
C.保持温度和容器内压强不变,充入1.0 molSO3 D.移动活塞压缩气体
(4)用下图装置可以进行测定SO2转化成SO3的转化率的实验。已知SO3的熔点是16.8℃,沸点是445.8℃。已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为Na2SO3(s)+H2SO4(98%)Na2SO4+H2O+SO2↑。
①根据实验需要,应该在I、II、Ⅲ处连接合适的装置。请从下图A--E装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中。I、II、Ⅲ处连接的装置分别是
②从乙处均匀通入O2,为使SO2有较高的转化率,实验中在加热催化剂与滴加浓硫酸的顺序中,应采取的操作是
③通过测量装置
④将SO2通入含1.5 mol氯酸的溶液中,可生成一种强酸和一种氧化物,若有1.5×6.02×l023个电子转移时,该反应的化学方程式为
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(1)一定条件下,Pd-MgO催化剂可使CO2甲烷化,其反应机理如图所示,该反应的化学方程式为
(2)在两种不同的Ni催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度的变化如图甲、乙所示:
对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是
(3)恒温、恒容密闭容器中加入CO2、H2,其分压分别为15kPa、50kPa,加入某催化剂使其发生CO2甲烷化反应,研究表明CH4的反应速率v(CH4)=2×10-6p(CO2)·p4(H2)kPa/s,某时刻测得H2O(g)的分压为20 kPa,则该时刻v(CH4)=
(4)CO2甲烷化反应中易发生副反应生成CO,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ/mol。不同条件下,按照n(CO2):n(H2)=1:4投料同时发生CO2甲烷化反应和副反应,CO2的平衡转化率如图所示。
①CO2甲烷化反应的△H
②压强p1、p2、p3由大到小的顺序是
③580℃,压强为p2条件下,CH4的选择性为80%[CH4选择性=×100%],则该温度下,反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=
(1)下面是不同过程的热化学方程式,请写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式
已知:Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-25 kJ·mol-1 ①
3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=-47 kJ·mol-1 ②
Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+19 kJ·mol-1 ③
(2)贵金属的冶炼中往往会产生有毒气体,先进技术使用NaBH4为诱导剂,可使Co2+与肼(N2H4)在碱性条件下发生反应,制得高纯度纳米钴,该过程不产生有毒气体。
①写出该反应的离子方程式:
②在纳米钴的催化作用下,肼可以发生分解反应3N2H4 (g)N2(g)+4NH3(g)
保持温度不变,向容积固定的容器中充入一定量的肼,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是
a.容器内压强不随时间改变
b.单位时间内生成amol N2的同时,生成4molNH3
c. N2H4 和NH3的物质的量之比保持不变的状态
d.混合气体的平均摩尔质量保持不变的状态
若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如下图所示,其中曲线b表示的是
(3)大气污染气的主要成分是SO2和NO2。利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可以吸收SO2,还可以用阴极排出的溶液吸收NO2。
a极为
(1)亚硝酰氯(Cl—N=O)气体是有机合成的重要试剂,它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,该反应的热化学方程式为
相关化学键的键能如下表所示:
化学键 | Cl—Cl | NO(NO气体) | Cl—N | N=O |
键能/(kJ·mol-1) | 243 | 630 | 200 | 607 |
(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1,对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间/min 浓度/mol·L-1 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
O2 | 1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
①0~10min内,平均反应速率v(CO2)=
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是
A.加入一定量的粉状碳酸钙
B.适当缩小容器的体积
C.通入一定量的O2
D.加入合适的催化剂
(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,其原因为
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=
(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,生成无毒的N2和CO2实验测得,v正=k正c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆c(N2) c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅降低温度,k正减小的倍数
②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为20%,则=
(1)国内有学者设计了“Cu2+一沉淀氧化”法脱除H2S。该法包括生成CuS沉淀,氧化CuS(Cu2++CuS+4Cl—=S+2CuCl2—)及空气氧化CuCl2—再生Cu2+。
①反应H2S(aq)+Cu2+(aq)⇌CuS(s)+2H+(aq)的K=
②再生Cu2+反应的离子方程式为
(2)采用生物脱硫技术时,H2S与碱反应转化为HS-,在脱氮硫杆菌参与下,HS-被NO3-氧化为SO42—、NO3—被还原为N2。当33.6 m3(标准状况)某燃气(H2S的含量为0.2%)脱硫时,消耗NO3—的物质的量为
(3)已知下列热化学方程式:
Ⅰ.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ∆H1=-285.8kJ∙mol-1
Ⅱ. H2(g)+S(s)=H2S(g) ∆H2=-20.6kJ∙mol-1
Ⅲ.S(s)+O2(g)=SO2(g) ∆H3=-296.8kJ∙mol-1
则以Claus法脱除H2S的反应:2H2S(g)+SO2 (g)=3S(s)+2H2O(1) △H=
(4)101 kPa下,H2S分解:2H2S(g) ⇌ 2H2(g)+S2(g)。保持压强不变,反应达到平衡时,气体的体积分数(φ)随温度的变化曲线如图:
①在密闭容器中,关于反应2H2S(g) ⇌ 2H2(g)+S2 (g)的说法正确的是
A.Kp随温度的升高而增大
B.低压有利于提高HpS的平衡分解率
C.维持温度、气体总压强不变时,向平衡体系中通入氩气,则v(正)<v(逆)
D.在恒容密闭容器中进行反应,当气体密度不再变化时,反应达到平衡状态
②图中Q点:H2S的平衡转化率为
(1)采用“联合脱硫脱氮技术”处理烟气(含CO2、SO2、NO)可获得含CaCO3、CaSO4.Ca(NO3)2的副产品,工业流程如图l所示。
①反应釜I采用“气一液逆流”接触吸收法(如图-2),其优点是
②反应釜Il中CaSO3转化为CaSO4的化学反应方程式为
(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:
(3)利用脱氮菌可净化低浓度NO废气。当废气在塔内停留时间均为90s的情况下,测得不同条件下NO的脱氮率如图I、Ⅱ所示。
① 由图I知,当废气中的NO含量增加时,宜选用
② 图Ⅱ中,循环吸收液加入Fe2+、Mn2+,提高了脱氮的效率,其可能原因为
(4)研究表明:NaClO/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。图Ⅲ所示为复合吸收剂组成一定时,温度对脱硫脱硝的影响。
①温度高于60℃后,NO去除率下降的原因为
②写出废气中的SO2与NaClO2反应的离子方程式:
反应I CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206 kJ/mol
反应Ⅱ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41 kJ/mol
副反应 CH4(g)C(s)+2H2(g) △H3=+75 kJ/mol
(1)①若仅发生反应I,为提高CH4的平衡转化率,宜采用的反应条件为
A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压
②某研究小组在一定条件下往恒温恒容的密闭容器中通入一定量的甲烷和水蒸气,实验过程中发现CO2的产率远大于CO的产率,请解释可能的原因
(2)在实际生产过程中,科学家发现使用Ni作为催化剂(当Ni表面吸附大量碳时,会导致催化剂活性下降),可加快反应I的反应速率,从而加快整个反应的进行,提高单位时间内H2的产率。
①某恒容体系中,压强为1.3MPa,水/甲烷的物质的量之比为4,反应相同时间,H2的物质的量随反应温度的变化曲线如图所示。
下列说法正确的是
A.对反应I而言,KT1>KT2
B.水/甲烷的物质的量之比等于4,大于初始反应的化学计量数之比,有利于促进CH4的转化,同时也有利于CO转化为CO2
C.使用Ni做催化剂,可增加活化分子百分数,从而加快反应速率,其主要原因是提高分子自身所具有的能量
D.若控制其他条件不变,缩小体积,则CH4的平衡转化率将减小
②在某恒温体系中,体积为1L,水/甲烷的物质的量之比等于4,投入CH4的量为l mol,若仅发生上述一系列反应,一段时间后,测得CH4的转化率为a,其中生成CO的选择性(转化的CH4中,生成CO的百分含量)为b,CO2的浓度为c mol/L,求此时H2的物质的量浓度为
(3)现科学家发现,以Ni-CaO为复合催化剂能在一定程度上促进天然气重整反应的正向进行,使H2体积分数达到95%左右。请从能量利用及平衡移动角度,理论分析以Ni-CaO为复合催化剂的优点
(4)CH4自身也可做为燃料电池的原料,其工作原理如图所示。
请写出通入甲烷-极的电极反应式为
已知:钒(Ⅳ)在水溶液中存在形态与pH的关系如下。(1)450℃,催化和反应时,反应机理如下:
则
(2)废钒催化剂的一种处理方法为,“还原”过程“”的离子方程式为
(3)三种常见的金属离子萃取剂(简写为HR)结构如下表。
萃取剂 | A | B | C |
结构 |
②在水中电离出能力最强的是
(4)25℃时,萃取钒(Ⅳ)过程示意图如下。萃取平衡为,其中org表示有机相。
已知:有机相和水相的分配比;钒萃取率。
①萃取达到平衡的标志是
A.水相pH不再变化 B.水相不再变化
C.有机相不再变化 D.分配比D不再变化
②利用NaOH溶液调节水相初始pH,pH从1调至4的过程中,E先增大后减小。结合平衡移动原理进行解释
③维持水相,分别测得萃取剂A、B、C的随变化曲线如图。
代表的是萃取剂
(1)恒温恒压下,平衡体系中SO3的体积分数和y与SO2、O2的物质的量之比的关系如图1:则b点n(SO2)/n(O2)=
A.平衡常数
B.SO3的平衡产率
C.O2的平衡转化率
D.SO2的平衡转化率
(2)Kp是以各气体平衡分压代替浓度平衡常数Kc中各气体的浓度的平衡常数。在400~650℃时,Kp与温度(T /K)的关系为lgKp= - 4.6455,则在此条件下SO2转化为SO3反应的ΔH
(3)①该反应的催化剂为V2O5,其催化反应过程为:
SO2+V2O5SO3+V2O4 K1 1/2O2+V2O4V2O5 K2
则在相同温度下2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K=
②V2O5加快反应速率的原因是
(4)在7.0% SO2、11% O2、82% N2(数值均为气体体积分数)时,SO2平衡转化率与温度、压强的关系如图2,则列式计算460℃、1.0 atm下,SO2(g)+1/2 O2(g) SO3(g)的Kp=
(5)综合第(4)题图给信息,工业生产压强通常采用常压的原因是
(1)已知:①
②
则由和合成甲醛的热化学方程式为:
(2)一定条件下,将的混合气体充入恒温恒容的密闭容器中,发生反应。
①下列说明反应已经达到平衡状态的是
a.混合气体的平均相对分子质量不变 b.该反应的平衡常数保持不变
c.的体积分数保持不变 d.容器内气体密度保持不变
②下列措施既能提高的转化率又能加快反应速率的是
a.升高温度 b.使用高效催化剂 c.扩大容器体积 d.缩小容器体积
(3)实验室在密闭容器中进行模拟上述合成甲醛(的实验。时,将和充入容器中,每隔一定时间测得容器内的物质的量如表所示:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
的物质的量/mol | 1.00 | 0.60 | 0.46 | 0.32 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
②T1℃时,反应的平衡常数为K=
③达到平衡时的转化率为
已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
① ;
② ;
③ ;
则反应的
(2)甲醇在工业上利用水煤气合成,反应为 。在一定条件下,将2mol CO和4mol通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,反应达到平衡时的体积分数变化趋势如图1所示。
①M点CO的转化率为
②X轴上a点的数值比b点
(3)已知催化加氢合成乙醇的反应原理为 。m代表起始时的投料比,即。时,该反应达到平衡状态后MPa,恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图2所示。T4温度时,反应达到平衡时物质d的分压
(4)科学家利用图3所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸),该装置工作时,导线中通过2mol电子后,假定体积不变,M极电解质溶液的pH
(1)某小组依据反应在恒容容器中进行了如表三个实验,和的起
始浓度均为0,反应物的浓度随反应时间的变化情况如表:
实验 序号 | 0min | 10min | 20min | 30min | 40min | 50min | 60min | |
1 | 600℃ | 1.0 | 0.60 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
2 | 600℃ | 1.0 | 0.80 | 0.67 | 0.57 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
3 | 600℃ | 1.0 | 0.75 | 0.54 | 0.43 | 0.43 | 0.43 | 0.43 |
②在0~20min内,实验1比实验2的反应速率快,其原因可能是
③在实验3中,反应到达平衡时,
④在一定温度下,向一个恒容的容器中通入一定量的发生上述反应,气体起始压强为,达到平衡时,容器内混合气体总压强为p,请用、p来表示达到平衡时反应物的转化率:
(2)含NO烟气需要处理后才能排放。湿法氧化法处理含NO烟气。酸性条件下,用作氧化剂将NO氧化为,并放出热量。该反应的离子方程式为
(3)有氧条件下,NO在催化剂作用下可被还原为.
①在钒基催化剂()作用下的脱硝反应机理如图3所示,按,与一定量混合投入反应容器,总反应的化学方程式为
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2
在以上制备甲醇的两个反应中,反应I优于反应Ⅱ,原因为
(2)下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数的数值:
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
①在一密闭容器中发生反应工并达到平衡后,保持其他条件不变,对容器升温,此反应的化学平衡应
②某温度下,将1molCO和4molH2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)=0.1mol/L,则CO的转化率为
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H1=-Q1kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-Q2kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H3=-Q3kJ/mol
请写出甲醇发生不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学反应方程式:
(4)某同学依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置,工作一段时间后,测得溶液的pH将