目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行了探究。已知在不同温度下的化学平衡常数(K1、K2、K3)如表所示。
请回答下列问题:
(1)反应②是_______ (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=_______ (用K1、K2表示);根据反应③判断△S_______ (填“>”“=”或“<”)0,在_______ (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动,可采取的措施有______ (填字母,后同)。
A.缩小反应容器的容积 B.增大反应容器的容积
C.升高温度 D.使用合适的催化剂
E.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(4)500℃时,测得反应③在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为 0.1mol/L、0.8 mol/L、0.3 mol/L、0.15 mol/L,则此时υ(正)_______ υ(逆) (填“>”“=”或“<”)。
(5)某兴趣小组研究反应②的逆反应速率在下列不同条件下随时间的变化曲线,开始时升高温度,t1时平衡,t2时减小压强,t3时增大CO的浓度,t4时又达到平衡。在下图中画出t2至t4的曲线。_____
化学反应 | 焓变 | 平衡常数 | 温度/℃ | ||
500 | 700 | 800 | |||
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) | △H1 | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) | △H2 | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
③CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) | △H3 | K3 |
(1)反应②是
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动,可采取的措施有
A.缩小反应容器的容积 B.增大反应容器的容积
C.升高温度 D.使用合适的催化剂
E.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(4)500℃时,测得反应③在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为 0.1mol/L、0.8 mol/L、0.3 mol/L、0.15 mol/L,则此时υ(正)
(5)某兴趣小组研究反应②的逆反应速率在下列不同条件下随时间的变化曲线,开始时升高温度,t1时平衡,t2时减小压强,t3时增大CO的浓度,t4时又达到平衡。在下图中画出t2至t4的曲线。
更新时间:2018-01-17 14:26:14
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【推荐1】I2O5是白色粉末状固体,在合成氨工业中常用I2O5来定量测量CO的含量。
已知:(I)2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s)
(Π)I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)
(1)结合反应I和反应II分析,I2在CO转化为CO2的反应中所起的作用是______ 。20℃时向装有足量I2O5的2L恒容密闭容器中充入2molCO,发生反应II,反应达到平衡后固体质量减小8g,该温度下反应的平衡常数K=______ (写出计算过程,结果用分数表示)。
(2)若在恒温恒容的密闭体系中进行上述反应II,下列不能说明反应II达到平衡状态的是______ 。
(3)10℃时,某恒容密闭容器中充有足量的I2O5,向该容器中充入CO,发生反应II,平衡时CO2与充入CO的物质的量关系如图所示。
若压缩容器体积;θ值______ (填“增大”“减小”或“不变”),理由是______ 。
已知:(I)2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s)
(Π)I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)
(1)结合反应I和反应II分析,I2在CO转化为CO2的反应中所起的作用是
(2)若在恒温恒容的密闭体系中进行上述反应II,下列不能说明反应II达到平衡状态的是
A.混合气体的密度保持不变 | B.CO和CO2的物质的量相等 |
C.v(CO)=v(CO2) | D.混合气体的平均分子量不变 |
(3)10℃时,某恒容密闭容器中充有足量的I2O5,向该容器中充入CO,发生反应II,平衡时CO2与充入CO的物质的量关系如图所示。
若压缩容器体积;θ值
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】我国向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。
Ⅰ.CO2加氢可以合成甲醇,该过程主要发生如下反应:
反应①:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1
反应②:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-41.1kJ•mol-1
反应③:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3
(1)反应②的活化能Ea(正)______ Ea(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。相关键能数据如表,则△H1=______ kJ•mol-1。若K1、K2、K3分别表示反应①、反应②、反应③的平衡常数,则K3=______ (用含K1、K2的代数式表示)。
(2)某温度下,初始压强为p,容积为2L的恒容密闭容器中充入2mol CO2、3mol H2,只发生反应①、②,平衡时CO2的转化率为50%,体系内剩余1mol H2,反应②的平衡常数K=______ 。
Ⅱ.清洁能源的开发利用是实现“碳中和”的途径,乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为:
反应①:C2H5OH(g)+3H2O=2CO2(g)+6H2(g) △H=+173.3kJ•mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41.2kJ•mol-1
在1.0×105Pa、n始(C2H5OH):n始(H2O)=1:3时,若仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的生成选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性=×100%
(3)图中表示平衡时CO2的选择性及H2的产率随温度的变化的曲线分别是曲线______ 、曲线______ (填“①”、“②”或“③”)。400℃以后,H2的产率随温度变化的原因是______ 。
(4)光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO3为光催化剂,光照时,价带失去电子并产生空穴(h+,具有强氧化性),CO2在导带获得电子生成CO和O2-,价带上CH4直接转化为CO和H2,反应机理如图所示:
当价带产生1mol空穴(h+)时,在Rh表面生成的CO数目为______ NA;价带上的电极反应式可表示为______ 。
Ⅰ.CO2加氢可以合成甲醇,该过程主要发生如下反应:
反应①:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1
反应②:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-41.1kJ•mol-1
反应③:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3
(1)反应②的活化能Ea(正)
化学键 | H-H | C≡O | O-H | C=O |
键能/(kJ•mol-1) | 436 | 1071 | 464 | 803 |
Ⅱ.清洁能源的开发利用是实现“碳中和”的途径,乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为:
反应①:C2H5OH(g)+3H2O=2CO2(g)+6H2(g) △H=+173.3kJ•mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41.2kJ•mol-1
在1.0×105Pa、n始(C2H5OH):n始(H2O)=1:3时,若仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的生成选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性=×100%
(3)图中表示平衡时CO2的选择性及H2的产率随温度的变化的曲线分别是曲线
(4)光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO3为光催化剂,光照时,价带失去电子并产生空穴(h+,具有强氧化性),CO2在导带获得电子生成CO和O2-,价带上CH4直接转化为CO和H2,反应机理如图所示:
当价带产生1mol空穴(h+)时,在Rh表面生成的CO数目为
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解答题-工业流程题
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【推荐3】K2Cr2O7是一种重要的化工原料。以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3,还含有Al2O3等杂质)为原料制备K2Cr2O7的一种工艺流程如下:
(1)步骤①的主要反应为:FeO·Cr2O3+Na2CO3+O2=Na2CrO4+Fe2O3+CO2(未配平),该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______ 。
(2)“滤渣1”的主要成分为_______ (填化学式),它的一种用途为:_______ 。
(3)依据流程图分析熔融反应时,Al2O3变成_______ (填化学式),写出步骤③的离子反应方程式_______ ;
(4)步骤④中调pH,以实现2CrO+2H+⇌Cr2O+H2O。以下试剂可选用_______(填标号)。
(5)在步骤⑤中加入适量KCl可得到K2Cr2O7晶体。已知不同温度下各物质的溶解度:
为使K2Cr2O7晶体充分析出并分离,应采取的操作为_______ 、_______ 、洗涤、干燥。
(6)某工厂用50.0kg铬铁矿粉(含Cr2O338%)制K2Cr2O7,最终得到产品29.4kg,产率为_______ 。
(1)步骤①的主要反应为:FeO·Cr2O3+Na2CO3+O2=Na2CrO4+Fe2O3+CO2(未配平),该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
(2)“滤渣1”的主要成分为
(3)依据流程图分析熔融反应时,Al2O3变成
(4)步骤④中调pH,以实现2CrO+2H+⇌Cr2O+H2O。以下试剂可选用_______(填标号)。
A.SO2 | B.H2SO4 | C.NaOH | D.HI |
物质 | KCl | NaCl | K2Cr2O7 | Na2Cr2O7 | |
溶解度(g/100gH2O) | 0℃ | 28 | 35.7 | 4.7 | 163 |
40℃ | 40.1 | 36.4 | 26.3 | 215 | |
80℃ | 51.3 | 38 | 70 | 376 |
为使K2Cr2O7晶体充分析出并分离,应采取的操作为
(6)某工厂用50.0kg铬铁矿粉(含Cr2O338%)制K2Cr2O7,最终得到产品29.4kg,产率为
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解答题-原理综合题
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【推荐1】甲醇是重要的化工原料。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,可能发生的反应如下:
ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-63 kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2
ⅲ.CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g) ΔH3=+99kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应ⅰ的平衡常数表达式K=__ ;计算ΔH2=__ kJ·mol-1。
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。
温度为470K时,图中P点__ (填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490K之前,甲醇产率随着温度升高而增大的原因是__ ;490K之后,甲醇产率下降的可能原因是__ 。 (答一条即可)
(3)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在__ 极,该电极反应式是__ 。
ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-63 kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2
ⅲ.CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g) ΔH3=+99kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应ⅰ的平衡常数表达式K=
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。
温度为470K时,图中P点
(3)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在
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【推荐2】研究氮元素及其化合物的性质具有重要意义。
(1)发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂。肼(N2H4)与N2O4的反应为2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H= -a kJ·mol-1,已知该反应的化学键键能如下:
则使1 mol N2O4(g)分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是_________________ 。
(2)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度的变化如图甲所示。
①由图甲推测该反应△H____ 0(填“>”或“<”)。
②图甲中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为120 kPa,列式计算该温度下反应的平衡常数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在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2p2(NO2),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。相应的速率一压强关系如图乙所示,一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是Kp=___________ ,在图乙标出的点中,能表示反应达到平衡状态的点为___________ 。
(3)加热N2O5,依次发生的分解反应为:i. N2O5(g)N2O3(g)+O2(g) ii. N2O3(g)N2O(g)+O2(g),在容积为2L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t℃,达化学平衡状态后O2为6 mol,N2O3为4 mol。则t℃时反应i的平衡常数为___________ 。
(1)发射航天火箭常用肼(N2H4)与N2O4作燃料与助燃剂。肼(N2H4)与N2O4的反应为2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H= -a kJ·mol-1,已知该反应的化学键键能如下:
化学键 | N-H | N-N | N≡N | O-H |
E/(kJ·mol-1) | b | c | d | e |
则使1 mol N2O4(g)分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是
(2)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度的变化如图甲所示。
图甲图乙
①由图甲推测该反应△H
②图甲中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强p0为120 kPa,列式计算该温度下反应的平衡常数Kp=
③在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2p2(NO2),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。相应的速率一压强关系如图乙所示,一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是Kp=
(3)加热N2O5,依次发生的分解反应为:i. N2O5(g)N2O3(g)+O2(g) ii. N2O3(g)N2O(g)+O2(g),在容积为2L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t℃,达化学平衡状态后O2为6 mol,N2O3为4 mol。则t℃时反应i的平衡常数为
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【推荐3】绿色能源是未来能源发展的重要方向,氢能是重要的绿色能源。
(1)氢气是一种环保的气体,不会污染大气且热值高。已知:H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,相关化学键的键能表示如下:
表示氢气燃烧热的热化学方程式_______ 。
(2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1。在T1℃时,将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中,反应平衡后CO的物质的量分数x(CO)=0.12。①H2O的平衡转化率α1=_______ %。
②由T1℃时上述实验数据计算得到v正~x(CO)和v逆~x(H2)的关系可用图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为_______ (填字母)。
③研究表明,一氧化碳催化变换反应的速率方程为:],Kp为平衡常数,k为反应的速率常数,在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率与温度变化的关系曲线如图所示。温度升高时,CO催化变换反应的Kp_______ (填“增大”“减小”或“不变”),根据速率方程分析,T>Tm时,v逐渐减小的原因是_______ 。(3)在国际空间站中可利用H2处理CO2,反应为:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),在一定条件下该反应存在:v正(H2)=k1·c4(H2)·c(CO2),v逆(H2O)= k2·c2(H2O)·c(CH4),可知k1·c4(H2)·c(CO2)=k2·c2(H2O)·c(CH4),则该反应的平衡常数K=____ (用含k1,k2的代数式表示)。
(4)光催化H2O制H2技术也是研究热点。光催化材料还原H2O的机理如图所示,光照时,低能价带失去电子并产生空穴(h+,具有强氧化性)。在低能价带上,H2O直接转化为O2的电极反应式为_______ 。
(1)氢气是一种环保的气体,不会污染大气且热值高。已知:H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,相关化学键的键能表示如下:
化学键 | O=O | H-H | O-H |
键能E/(kJ·mol-1) | 497 | 436 | 463 |
(2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1。在T1℃时,将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中,反应平衡后CO的物质的量分数x(CO)=0.12。①H2O的平衡转化率α1=
②由T1℃时上述实验数据计算得到v正~x(CO)和v逆~x(H2)的关系可用图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为
③研究表明,一氧化碳催化变换反应的速率方程为:],Kp为平衡常数,k为反应的速率常数,在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率与温度变化的关系曲线如图所示。温度升高时,CO催化变换反应的Kp
(4)光催化H2O制H2技术也是研究热点。光催化材料还原H2O的机理如图所示,光照时,低能价带失去电子并产生空穴(h+,具有强氧化性)。在低能价带上,H2O直接转化为O2的电极反应式为
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解题方法
【推荐1】化石燃料的综合利用既能减少污染,又能提高资源利用率。回答下列问题:
(1)煤气化过程如下:
反应1
反应2
反应3
①a=___________ 。
②反应2在催化剂作用下的反应历程如图(TS表示过渡态,*表示吸附态),历程中决速步的方程式为___________ 。
(2)在一定温度下,向某恒容容器中充入2molCO2(g)和2molH2(g),仅发生反应:。
①下列情况表明反应已达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.CO2的体积分数保持不变 B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.CO2的转化率保持不变 D.CH3OH与H2O的物质的量之比不再改变
②该反应能在___________ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下自发。
(3)向2L的恒容密闭容器中充入1molCH3OH(g),发生反应:。其他条件不变时,CH3OH的平衡转化率随着温度(T)的变化如图所示。
①欲提高CH3OH的平衡转化率且加快反应速率,下列措施可能有效的是___________ (填标号)。
a.降低温度并及时分离出产物
b.加入合适的催化剂并分离出产物
c.再向容器中充入1molCH3OH(g)
d.适当降温并加入合适的催化剂
②T1K时,反应经过20min达到平衡,用C2H4表示的该段时间内的平均速率为___________ ,该温度下,改变投料,某时刻容器内、、,则此时___________ (填“>”、“<”或“=”)。
(1)煤气化过程如下:
反应1
反应2
反应3
①a=
②反应2在催化剂作用下的反应历程如图(TS表示过渡态,*表示吸附态),历程中决速步的方程式为
(2)在一定温度下,向某恒容容器中充入2molCO2(g)和2molH2(g),仅发生反应:。
①下列情况表明反应已达到平衡状态的是
A.CO2的体积分数保持不变 B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.CO2的转化率保持不变 D.CH3OH与H2O的物质的量之比不再改变
②该反应能在
(3)向2L的恒容密闭容器中充入1molCH3OH(g),发生反应:。其他条件不变时,CH3OH的平衡转化率随着温度(T)的变化如图所示。
①欲提高CH3OH的平衡转化率且加快反应速率,下列措施可能有效的是
a.降低温度并及时分离出产物
b.加入合适的催化剂并分离出产物
c.再向容器中充入1molCH3OH(g)
d.适当降温并加入合适的催化剂
②T1K时,反应经过20min达到平衡,用C2H4表示的该段时间内的平均速率为
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【推荐2】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
(1)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0
①一定条件下,将体积比为1:2的NO、CO气体置于恒容密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是_________ (填字母)。
A.体系压强保持不变 B.混合气体颜色保持不变
C. N2和CO2的体积比保持不变 D. v正(CO)=2v逆(N2)
②20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如下图1所示的变化,则改变的条件可能是_____ (填字母)。
A.加入催化剂 B.降低温度 C.增加CO2量 D.缩小容器体积
(2)在一定条件下,将SO2和NO2通入绝热恒容密闭容器中,发生反应:SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g),正反应速率随时间变化如图2所示。由图可得出的正确结论是_____________ (填字母)。
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:b点小于c点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.△t1=△t2 时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2可制备二甲醚(DME)。观察图3回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为__________ 时最有利于二甲醚的合成。
(4)工业上可以用CO和H2生产燃料甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-92.9kJ/mol, 300℃,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
下列说法中正确的是______
A.2c1>c3 B. a+b=92.9 C.2p23 D.a1+a3<1
(1)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0
①一定条件下,将体积比为1:2的NO、CO气体置于恒容密闭容器中发生上述反应,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.混合气体颜色保持不变
C. N2和CO2的体积比保持不变 D. v正(CO)=2v逆(N2)
②20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如下图1所示的变化,则改变的条件可能是
A.加入催化剂 B.降低温度 C.增加CO2量 D.缩小容器体积
(2)在一定条件下,将SO2和NO2通入绝热恒容密闭容器中,发生反应:SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g),正反应速率随时间变化如图2所示。由图可得出的正确结论是
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:b点小于c点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.△t1=△t2 时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2可制备二甲醚(DME)。观察图3回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为
(4)工业上可以用CO和H2生产燃料甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-92.9kJ/mol, 300℃,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡的有关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
反应物投入量 | 1molCO、2molH2 | lmolCH3OH | 2molCH3OH | |
平衡 时的 数据 | CH3OH/mol·L-1 | c1 | c2 | c3 |
反应的能量变化 | 放出akJ | 吸收bkJ | 吸收ckJ | |
体系压强/Pa | p1 | p2 | p3 | |
反应物转化率 | a1 | a2 | a3 |
下列说法中正确的是
A.2c1>c3 B. a+b=92.9 C.2p23 D.a1+a3<1
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
【推荐3】目前,常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO进行下列转化:
。为研究如何增大该化学反应的速率,某课题组进行了以下实验探究。
【提出问题】在其他条件不变的情况下,温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率?
【查阅资料】使用等质量的同种催化剂,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】实验数据如表所示。
【图像分析与结论】三组实验中的浓度随时间的变化如图1所示(曲线Ⅰ表示实验Ⅰ)。
(1)实验数据表格中,_________ ;_________ 。
(2)第I组实验中,从反应开始到达到平衡用时,用表示该反应在此段时间内的反应速率为_________ 。
(3)要得出催化剂的比表面积对催化效率的影响,应比较曲线_________ 和曲线_________ (填“I”、“a”或“b”)。
(4)从影响反应速率的角度分析,由曲线I和a可得出的结论是_________ 。
【拓展探究】该课题组进一步探究催化剂对转化的影响。
(5)将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图2所示。
①若低于200℃,图2中曲线脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为_________ ;
②m点_________ (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,说明你判断的理由_________ 。
。为研究如何增大该化学反应的速率,某课题组进行了以下实验探究。
【提出问题】在其他条件不变的情况下,温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率?
【查阅资料】使用等质量的同种催化剂,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】实验数据如表所示。
编号 | t/℃ | 催化剂的比表面积/ | ||
Ⅰ | 280 | 80.0 | ||
Ⅱ | t | 120 | ||
Ⅲ | 360 | 80.0 |
(1)实验数据表格中,
(2)第I组实验中,从反应开始到达到平衡用时,用表示该反应在此段时间内的反应速率为
(3)要得出催化剂的比表面积对催化效率的影响,应比较曲线
(4)从影响反应速率的角度分析,由曲线I和a可得出的结论是
【拓展探究】该课题组进一步探究催化剂对转化的影响。
(5)将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图2所示。
①若低于200℃,图2中曲线脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为
②m点
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐1】工业上常以黄铁矿()为原料制备硫酸,其流程如下图所示:
(1)写出的电子式___________ 。接触室制硫酸是生产的关键工序,其催化氧化的能量变化如下图所示,该过程的热化学方程式为___________ 。
已知:
(2)已知:,,。接触室中催化氧化反应在常温下___________ (填“能”或“不能”)自发。
(3),当(g)、(g)和(g)起始物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,平衡转化率α随温度的变化如下图所示。反应在0.5MPa、600℃时的α=___________ 。5.0MPa、550℃条件下___________ (列式即可,分压=总压×物质的量分数)。
(4)研究表明,催化氧化的反应速率方程为:。式中:k为反应速率常数,α为平衡转化率,α'为某时刻转化率,n为常数。在时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图所示。反应速率v随温度升高,先逐渐提高后逐渐下降,其原因是___________ 。
(5)以下说法正确的是___________
(1)写出的电子式
已知:
(2)已知:,,。接触室中催化氧化反应在常温下
(3),当(g)、(g)和(g)起始物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,平衡转化率α随温度的变化如下图所示。反应在0.5MPa、600℃时的α=
(4)研究表明,催化氧化的反应速率方程为:。式中:k为反应速率常数,α为平衡转化率,α'为某时刻转化率,n为常数。在时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图所示。反应速率v随温度升高,先逐渐提高后逐渐下降,其原因是
(5)以下说法正确的是___________
A.“吸收塔”中用水吸收 |
B.可将硫酸厂周围的空气通入过量的溶液,测定空气中的含量 |
C.吸收液从上向下喷,有助于提高硫酸产率 |
D.相同条件下,等物质的量的FeS和,制备硫酸的产量更高 |
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐2】2015年巴黎气候变化大会的主题之一是节能减排,开发新能源以及提高能源的利用率再次受到国际社会的高度关注。
(1)近年我国努力调整能源结构,开发新能源。下列物质中,属于可再生能源的是________ (填字母)。
A、氢能 B、天然气 C、石油
(2)工业制氢有多种渠道:
①其中一个重要反应是:CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2(g) ΔH。
已知: C(s,石墨) + O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394 kJ/mol
2C(s,石墨) + O2(g)=2CO(g) ΔH2=-222 kJ/mol
H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH3=-242 kJ/mol
则ΔH=_____ kJ/mol。
②一种“金属(M)氧化物循环制氢”的原理如图所示。写出该流程制氢的总反应式:________ 。
③氢气可用于制备 H2O2。已知: H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1、O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2,这两个反应均为自发反应,则 H2(g)+O2(g)=H2O2(l) 的 ΔH____ 0 ( 填 “ > ” 、 “ < ” 或 “=”)。
(1)近年我国努力调整能源结构,开发新能源。下列物质中,属于可再生能源的是
A、氢能 B、天然气 C、石油
(2)工业制氢有多种渠道:
①其中一个重要反应是:CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2(g) ΔH。
已知: C(s,石墨) + O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394 kJ/mol
2C(s,石墨) + O2(g)=2CO(g) ΔH2=-222 kJ/mol
H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH3=-242 kJ/mol
则ΔH=
②一种“金属(M)氧化物循环制氢”的原理如图所示。写出该流程制氢的总反应式:
③氢气可用于制备 H2O2。已知: H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1、O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2,这两个反应均为自发反应,则 H2(g)+O2(g)=H2O2(l) 的 ΔH
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【推荐3】汽车尾气中含有CO和NO等,可以用不同的方法净化处理,防止空气污染。回答下列问题:
(1)在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染,其反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) △H。
①该反应在常温下能自发进行,则该反应的△H_______ 0(填“>”或“<”)。
②将CO和NO以一定流速通过两种不同的催化剂发生上述反应、相同时间内测量逸出气体中N2的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如下图所示:
a点的v逆_______ b点的v正(填“>”“<”或“=”')。c点_______ (填“一定”或“不一定”)是平衡状态。
③对于反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),在实验中测得:v正= k正·c2(CO)·c2(NO)、v逆= k逆·c2(CO2)·c (N2),k正、k逆分别是正、逆反应速率常数,且只是温度的函数。
T℃,将2 mol CO(g)和2 mol NO(g)通入体积为1 L的恒容密闭容器发生上述反应,反应平衡时,CO(g)的转化率为50%,则当CO(R)的转化率为25%时,v正:v逆=_______ 。
(2)二氧化铈(CeO2)在汽车尾气中CO的催化消除中有将广泛的应用,同时二氧化铈(CeO2)负载贵金属(Rh)和贵金属氧化物(Rh2O3)后催化活性的变化如下图所示。下列说法正确的是_______ (填标号)。
A.200℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
B.在相同温度下,负载Rh2O3后催化剂的活性大于负载Rh的催化剂的活性
C.催化剂的活性随着负载Rh的增高而增大,促进了CO催化消除反应的平衡向正向移动
(3)用尿素水解生成的NH3催化还原NO,是柴油机车车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)2N2(g)+6H2O(g)。实际应用中,加入尿素的量并不是越多越好,原因是__________ ,为了避免尿素过多造成的影响,可接一个氧化催化器,则氧化催化器中反应的化学方程式为_______ 。
(1)在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染,其反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) △H。
①该反应在常温下能自发进行,则该反应的△H
②将CO和NO以一定流速通过两种不同的催化剂发生上述反应、相同时间内测量逸出气体中N2的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如下图所示:
a点的v逆
③对于反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),在实验中测得:v正= k正·c2(CO)·c2(NO)、v逆= k逆·c2(CO2)·c (N2),k正、k逆分别是正、逆反应速率常数,且只是温度的函数。
T℃,将2 mol CO(g)和2 mol NO(g)通入体积为1 L的恒容密闭容器发生上述反应,反应平衡时,CO(g)的转化率为50%,则当CO(R)的转化率为25%时,v正:v逆=
(2)二氧化铈(CeO2)在汽车尾气中CO的催化消除中有将广泛的应用,同时二氧化铈(CeO2)负载贵金属(Rh)和贵金属氧化物(Rh2O3)后催化活性的变化如下图所示。下列说法正确的是
A.200℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
B.在相同温度下,负载Rh2O3后催化剂的活性大于负载Rh的催化剂的活性
C.催化剂的活性随着负载Rh的增高而增大,促进了CO催化消除反应的平衡向正向移动
(3)用尿素水解生成的NH3催化还原NO,是柴油机车车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)2N2(g)+6H2O(g)。实际应用中,加入尿素的量并不是越多越好,原因是
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