基于CaSO4为载氧体的天然气燃烧是一种新型绿色的燃烧方式,CaSO4作为氧和热量的有效载体,能够高效低能耗地实现CO2的分离和捕获。其原理如下图所示:
(1)已知在燃料反应器中发生如下反应:
i.4CaSO4(s)+CH4(g)=4CaO(s)+CO2(g)+4SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=akJ/mol
ii.CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=bkJ/mol
ⅲ. CaS(s)+3CaSO4(s)= 4CaO(s)+4SO2(g) ΔH3=ckJ/mol
①燃料反应器中主反应为_________ (填“i”“ii”或“ⅲ”)。
②反应i和ii的平衡常数Kp与温度的关系如图1,则a_______ 0(填“ >”“ =“或“<” );720℃时反应ⅲ的平衡常数Kp=________ 。
③下列措施可提高反应ii中甲烷平衡转化率和反应速率的是_______ 。
A.增加CaSO4固体的投入量 B.将水蒸气冷凝
C.升温 D.增大甲烷流量
(2)如图2所示,该燃料反应器最佳温度范围为850℃ -900℃之间,从化学反应原理的角度说明原因:______________________________________________________ 。
(3)空气反应器中发生的反应为CaS(s) +2O2(g)=CaSO4(s) ΔH4=dkJ/mol
①根据热化学原理推测该反应为__________ 反应。
②在天然气燃烧过程中,可循环利用的物质为________ 。
(4)该原理总反应的热化学方程式为_____________________________________________ 。
(1)已知在燃料反应器中发生如下反应:
i.4CaSO4(s)+CH4(g)=4CaO(s)+CO2(g)+4SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=akJ/mol
ii.CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=bkJ/mol
ⅲ. CaS(s)+3CaSO4(s)= 4CaO(s)+4SO2(g) ΔH3=ckJ/mol
①燃料反应器中主反应为
②反应i和ii的平衡常数Kp与温度的关系如图1,则a
③下列措施可提高反应ii中甲烷平衡转化率和反应速率的是
A.增加CaSO4固体的投入量 B.将水蒸气冷凝
C.升温 D.增大甲烷流量
(2)如图2所示,该燃料反应器最佳温度范围为850℃ -900℃之间,从化学反应原理的角度说明原因:
(3)空气反应器中发生的反应为CaS(s) +2O2(g)=CaSO4(s) ΔH4=dkJ/mol
①根据热化学原理推测该反应为
②在天然气燃烧过程中,可循环利用的物质为
(4)该原理总反应的热化学方程式为
更新时间:2018-01-20 17:25:11
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【推荐1】近年来我国大力加强温室气体CO2的转化研究,如催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。回答下列问题:
(1)已知:CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)ΔH1=+41.1kJ•mol﹣1
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=﹣90.0kJ•mol﹣1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式_____ 。
(2)为提高CH3OH(g)的产率,理论上应采用的条件是_____ (填序号)。
a.高温高压
b.低温低压
c.高温低压
d.低温高压
(3)250℃时,在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),如图为不同投料比[ ]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。反应物X是_____ (填“CO2”或“H2”)。
(4)催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,得到如下四组实验数据:
根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优条件为 _____ (填实验编号)。
(5)一定条件下CO2能与N2发生反应:N2(g)+CO2(g)⇌C(s)+2NO(g)。某温度下,若向2L体积恒定的密闭容器中充入等物质的量的N2和CO2,其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①图中B点v正_____ v逆(填“>”“<”或“=”)。
②第10min时,外界改变的条件可能是_____ (填字母)。
A.加催化剂
B.增大C(s)的物质的量
C.减小CO2的物质的量
D.升温
E.降温
(1)已知:CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)ΔH1=+41.1kJ•mol﹣1
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=﹣90.0kJ•mol﹣1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式
(2)为提高CH3OH(g)的产率,理论上应采用的条件是
a.高温高压
b.低温低压
c.高温低压
d.低温高压
(3)250℃时,在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),如图为不同投料比[ ]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。反应物X是
(4)催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,得到如下四组实验数据:
实验编号 | 温度/K | 催化剂 | CO2的转化率/% | 甲醇的选择性/% |
A | 543 | 纳米棒 | 12.3 | 42.3 |
B | 543 | 纳米片 | 11.9 | 72.7 |
C | 553 | 纳米棒 | 15.3 | 39.1 |
D | 553 | 纳米片 | 12.0 | 70.6 |
(5)一定条件下CO2能与N2发生反应:N2(g)+CO2(g)⇌C(s)+2NO(g)。某温度下,若向2L体积恒定的密闭容器中充入等物质的量的N2和CO2,其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①图中B点v正
②第10min时,外界改变的条件可能是
A.加催化剂
B.增大C(s)的物质的量
C.减小CO2的物质的量
D.升温
E.降温
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解题方法
【推荐2】含氮物质为人类提供食物、新材料、能源等物质的同时,人类活动和工业化进程产生的N2O、NO和NO2等氮氧化物也对空气造成了巨大的污染。
(1)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=a kJ/mol
②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2=b kJ/mol
则2NH3(g)+3NO(g)=N2(g)+3H2O(l) △H=_______ (用含a、b的代数式表示)kJ/mol。
(2)N2O的产生。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物:2NH3(g)+2O2(g)N2O(g)+3H2O(g)。若该反应前2min内NH3的浓度减小了0.2mol/L,则0~2min内,v(N2O)=_______ mol/(L·min)。
(3)某研究小组发现用NH3还原法可以处理N2O:2NH3(g)+3N2O(g)4N2(g)+3H2O(g) △H=-804.1kJ/mol。向某密闭容器中充入2mol NH3 (g)和3mol N2O (g),发生上述反应,平衡时混合气体中N2的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示。
①下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.4v正(N2O)=3v逆(N2)
B. NH3(g)与N2O(g)的物质的量之比保持不变
C.恒容密闭容器中,气体的摩尔质量保持不变
D.每断裂6molN-H键的同时生成4molN≡N键
②T1_______ (填“>”、“<”或“=”)T2,原因为_______ 。
③A、B、C三点对应的反应平衡常数KA、KB、KC的大小关系为_______ 。
④B点处N2O(g)的转化率为_______ %,若B点容器体积为1L,则该条件下反应的平衡常数K=_______ (列出计算式即可)。
(1)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=a kJ/mol
②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2=b kJ/mol
则2NH3(g)+3NO(g)=N2(g)+3H2O(l) △H=
(2)N2O的产生。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物:2NH3(g)+2O2(g)N2O(g)+3H2O(g)。若该反应前2min内NH3的浓度减小了0.2mol/L,则0~2min内,v(N2O)=
(3)某研究小组发现用NH3还原法可以处理N2O:2NH3(g)+3N2O(g)4N2(g)+3H2O(g) △H=-804.1kJ/mol。向某密闭容器中充入2mol NH3 (g)和3mol N2O (g),发生上述反应,平衡时混合气体中N2的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示。
①下列事实能说明反应达到平衡状态的是
A.4v正(N2O)=3v逆(N2)
B. NH3(g)与N2O(g)的物质的量之比保持不变
C.恒容密闭容器中,气体的摩尔质量保持不变
D.每断裂6molN-H键的同时生成4molN≡N键
②T1
③A、B、C三点对应的反应平衡常数KA、KB、KC的大小关系为
④B点处N2O(g)的转化率为
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解题方法
【推荐3】化学反应基本原理不仅具有理论意义,而且具有实用价值。
(1)为了减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+ 180.5kJ/mol
②2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221.0kJ/mol
③C(s) +O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5kJ/mol
则△H=______ kJ/mol
(2)工业上常用反应CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.7kJ/mol 合成甲醇,恒温恒容条件下,能说明该反应一定达到平衡状态的是_____ (填字母)。
a.混合气体的密度不再随时间改变
b.气体的总压强不再随时间改变
c.CO和CH3OH 的浓度之比不再随时间改变
d.v消耗(CO)=v生成(CH3OH)
(3)草木灰是农家肥料,它的主要成分是碳酸钾,其水溶液显____ (填“ 酸性”、“ 碱性”或“ 中性”),原因是___________ (用离子方程式表示)。
(4)向含有相同浓度Fe2+、Hg+的溶液中滴加Na2S溶液,先生成______ 沉淀(填化学式)。在工业废水处理过程中,依据沉淀转化原理,可用FeS作为沉淀剂除去废水中的Hg2+,写出相应的离子方程式___________________ 。(Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(HgS)=6.4×10-53)
(1)为了减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+ 180.5kJ/mol
②2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221.0kJ/mol
③C(s) +O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5kJ/mol
则△H=
(2)工业上常用反应CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.7kJ/mol 合成甲醇,恒温恒容条件下,能说明该反应一定达到平衡状态的是
a.混合气体的密度不再随时间改变
b.气体的总压强不再随时间改变
c.CO和CH3OH 的浓度之比不再随时间改变
d.v消耗(CO)=v生成(CH3OH)
(3)草木灰是农家肥料,它的主要成分是碳酸钾,其水溶液显
(4)向含有相同浓度Fe2+、Hg+的溶液中滴加Na2S溶液,先生成
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【推荐1】“绿色”和“生态文明”是未来的发展主题,氮元素和碳元素形成的一些常见化合物对于环境有种重要影响。
(1)①已知:标准状态(25℃、101kPa)下,由最稳定的单质生成1mol化合物的焓变(或反应热),称为该化合物的标准摩尔生成焓。几种氧化物的标准摩尔生成焓如下表所示:
则NO2转化成N2O4的热化学方程式为_______ 。
②平衡常数Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替,分压=总压×物质的量分数。上述反应中,正反应速率v正=k正·p2(NO2),逆反应速率v逆=k逆·p(N2O4),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为_______ (以k正、k逆表示)。
(2)CO2的有效利用可以缓解温室效应,解决能源短缺问题。有科学家提出可利用FeO吸收CO2:6FeO(s)+CO2(g)⇌2Fe3O4(s)+C(s),对该反应的描述正确的是_______ 。
A.增大FeO的投入量,利于平衡正向移动
B.压缩容器体积,可增大CO2的转化率,c(CO2)减小
C.恒温恒容下,气体的密度不变可作为平衡的标志
D.恒温恒压下,气体摩尔质量不变可作为平衡的标志
E.若该反应的∆H﹤0,则达到化学平衡后升高温度,CO2的物质的量会增加
(3)为研究CO2与CO之间的转化,让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) ∆H,测得压强、温度对CO的体积分数[φ(CO)%]的影响如图所示,回答下列问题:
①图中p1、p2、p3的大小关系是_______ ,图中a、b、c三点对应的平衡常数Ka、Kb、Kc由小到大的关系是_______ 。
②900℃、1.013MPa时,1molCO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为VL,该反应的平衡常数K=_______ 。
③将②中平衡体系温度降至640℃,压强降至0.1013MPa,重新达到平衡后CO2的体积分数为50%。条件改变时,正反应速率_______ 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。
(4)在NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,所得溶液中c(HCO):c(CO)=4:1,此时溶液pH=_______ 。(已知:室温下,H2CO3的k1=4×10-7,k2=5×10-11.lg2=0.3)
(1)①已知:标准状态(25℃、101kPa)下,由最稳定的单质生成1mol化合物的焓变(或反应热),称为该化合物的标准摩尔生成焓。几种氧化物的标准摩尔生成焓如下表所示:
物质 | NO2(g) | N2O4(g) |
标准摩尔生成焓/kJ·mol﹣1 | 33.18 | 9.16 |
②平衡常数Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替,分压=总压×物质的量分数。上述反应中,正反应速率v正=k正·p2(NO2),逆反应速率v逆=k逆·p(N2O4),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为
(2)CO2的有效利用可以缓解温室效应,解决能源短缺问题。有科学家提出可利用FeO吸收CO2:6FeO(s)+CO2(g)⇌2Fe3O4(s)+C(s),对该反应的描述正确的是
A.增大FeO的投入量,利于平衡正向移动
B.压缩容器体积,可增大CO2的转化率,c(CO2)减小
C.恒温恒容下,气体的密度不变可作为平衡的标志
D.恒温恒压下,气体摩尔质量不变可作为平衡的标志
E.若该反应的∆H﹤0,则达到化学平衡后升高温度,CO2的物质的量会增加
(3)为研究CO2与CO之间的转化,让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) ∆H,测得压强、温度对CO的体积分数[φ(CO)%]的影响如图所示,回答下列问题:
①图中p1、p2、p3的大小关系是
②900℃、1.013MPa时,1molCO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为VL,该反应的平衡常数K=
③将②中平衡体系温度降至640℃,压强降至0.1013MPa,重新达到平衡后CO2的体积分数为50%。条件改变时,正反应速率
(4)在NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,所得溶液中c(HCO):c(CO)=4:1,此时溶液pH=
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【推荐2】研究氮氧化物的性质具有重要的意义。
(1)NO可以催化与的反应:
反应Ⅰ. kJ/mol
反应Ⅱ. kJ/mol
①下列说法正确的是:_____ 。
A.高温下有利于反应I的自发进行
B.反应Ⅱ的对该反应的自发性影响不大
C.恒温恒容下加入一定量与,若容器内压强没有明显变化,说明不加催化剂时,与的反应不能自发进行
D.NO催化下,一定量与反应一段时间后,升高温度,的体积分数可能变大
②据报道,瑞典某工厂利用上述反应制取硫酸。在合成时,向反应容器中适时通入冷激气(冷的原料气),其作用是_____ 。
(2)密闭容器中加入一定量和,发生反应Ⅱ(忽略其它反应)。保持常压条件,经过相同时间,测得的体积分数随温度的变化如图所示:
①由图可知,在M点之前,反应中的体积分数随温度升高而减小,其原因为:_____ 。
②250℃和常压下,等物质的量的和反应后,测得平衡时NO的物质的量分数为40%,则该反应的物质的量分数平的转化率平衡常数_____ 。(是用平衡时物质的量分数代替平衡浓度计算)保持上述条件不变,提高原料中的比例,使平衡时的产率为90%。则和的投料比(即起始时加入的物质的量之比)为_____ 。
(3)在一定温度下,一定量分解成氮气和氧气,同时释放出热量。分解的部分实验数据如下表。反应一段时间后,只改变如下一个条件。下列说法正确的是:_____。
(4)以固体催化剂催化CO还原NO生成和气体,反应历程如下(*表示吸附态),
请补充完整。
化学吸附:;
表面反应:;_____ :
;_____ 。
脱附:;
(1)NO可以催化与的反应:
反应Ⅰ. kJ/mol
反应Ⅱ. kJ/mol
①下列说法正确的是:
A.高温下有利于反应I的自发进行
B.反应Ⅱ的对该反应的自发性影响不大
C.恒温恒容下加入一定量与,若容器内压强没有明显变化,说明不加催化剂时,与的反应不能自发进行
D.NO催化下,一定量与反应一段时间后,升高温度,的体积分数可能变大
②据报道,瑞典某工厂利用上述反应制取硫酸。在合成时,向反应容器中适时通入冷激气(冷的原料气),其作用是
(2)密闭容器中加入一定量和,发生反应Ⅱ(忽略其它反应)。保持常压条件,经过相同时间,测得的体积分数随温度的变化如图所示:
①由图可知,在M点之前,反应中的体积分数随温度升高而减小,其原因为:
②250℃和常压下,等物质的量的和反应后,测得平衡时NO的物质的量分数为40%,则该反应的物质的量分数平的转化率平衡常数
(3)在一定温度下,一定量分解成氮气和氧气,同时释放出热量。分解的部分实验数据如下表。反应一段时间后,只改变如下一个条件。下列说法正确的是:_____。
反应时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
/mol·L | 0.100 | 0.090 | 0.080 | 0.070 | 0.060 | 0.050 | 0.040 | 0.030 | 0.020 | 0.010 | 0.000 |
A.增大压强,分解速率增大 |
B.增大容器的体积,该分解反应平衡右移,变小 |
C.减小的浓度,该分解反应速率减小 |
D.升高温度,容器内气体的压强一定变大 |
(4)以固体催化剂催化CO还原NO生成和气体,反应历程如下(*表示吸附态),
请补充完整。
化学吸附:;
表面反应:;
;
脱附:;
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【推荐3】氮及其化合物的利用是科学家们一直在探究的问题,它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。
(1)已知:①N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH1=+180.5kJ·mol-1
②CO(g) + O2(g) = CO2(g) ΔH2=-283kJ·mol-1
若某反应③的平衡常数表达式为K=,请写出反应③的热化学方程式:___________ 。
(2)将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂(Cat1、Cat2)进行反应,相同时间内测得的脱氮率(即NO的转化率)如图所示,N点___________ (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,理由是______________________ ,M点脱氮率比N点低的原因是___________ 。
(3)某温度下,在一密闭容器中充入一定量NO(g)发生反应4NO(g)N2(g)+2NO2(g) ΔH<0,其正反应速率表达式为v正=k正·cn(NO)(k正为正反应速率常数,只与温度有关),测得反应速率和NO浓度的数据如表所示。
则n=______ ,k正=_____ mol-3·L-3·S-1;下列对于该反应的说法正确的是_____ (填标号)。
A.当的比值保持不变时,反应达到化学平衡状态
B.当混合气体颜色保持不变时,反应达到化学平衡状态
C.反应达到平衡状态后,若降低温度,则混合气体的颜色变浅
D.反应达到化学平衡状态时,每消耗0. lmol NO就会消耗0.05molNO2
E.反应达到平衡状态后,若增大容积,则混合气体的平均相对分子质量减小
(4)氮氧化物脱除可以利用电化学原理处理,利用如下图装置可同时吸收SO2和NO,已知:H2S2O4是一种弱酸。
阴极的电极反应式为___________ ,若没有能量损失,相同条件下,SO2和NO的体积比为1:2时,两种气体___________ (“ 能”或“不能")被完全处理。
(1)已知:①N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH1=+180.5kJ·mol-1
②CO(g) + O2(g) = CO2(g) ΔH2=-283kJ·mol-1
若某反应③的平衡常数表达式为K=,请写出反应③的热化学方程式:
(2)将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂(Cat1、Cat2)进行反应,相同时间内测得的脱氮率(即NO的转化率)如图所示,N点
(3)某温度下,在一密闭容器中充入一定量NO(g)发生反应4NO(g)N2(g)+2NO2(g) ΔH<0,其正反应速率表达式为v正=k正·cn(NO)(k正为正反应速率常数,只与温度有关),测得反应速率和NO浓度的数据如表所示。
序号 | c(NO)/(mol·L-1) | v正/ (mol·L-1·S-1) |
① | 0.10 | 5.00×10-9 |
② | 0.20 | 8.0×10-8 |
③ | 0.30 | 4.05×10-7 |
A.当的比值保持不变时,反应达到化学平衡状态
B.当混合气体颜色保持不变时,反应达到化学平衡状态
C.反应达到平衡状态后,若降低温度,则混合气体的颜色变浅
D.反应达到化学平衡状态时,每消耗0. lmol NO就会消耗0.05molNO2
E.反应达到平衡状态后,若增大容积,则混合气体的平均相对分子质量减小
(4)氮氧化物脱除可以利用电化学原理处理,利用如下图装置可同时吸收SO2和NO,已知:H2S2O4是一种弱酸。
阴极的电极反应式为
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解题方法
【推荐1】为加快实现“双碳”目标,CO2的资源化利用成为了科研的热门选题。
(1)工业上利用CO2和H2为原料,在催化剂Cu/ZnO的作用下合成甲醇,该反应的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ•mol-1。
①该反应在_____ (填“高温”“低温”或“任意温度”)下,易自发进行。
②该反应分两步进行:
第一步Cu/ZnO*=Cu/Zn*+H2O△H>0
第二步Cu/Zn*+2H2+CO2=Cu/ZnO*+CH3OH
已知第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间,由此推知以下能正确表示反应过程中能量变化的示意图为______ (填序号)。
a. b. c. d.
(2)Sabatier反应可实现CO2甲烷化:反应1为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165kJ•mol-1,该反应发生的同时还伴随着副反应;反应2为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ•mol-1,将5molCO2和20molH2通入某恒压密闭容器中将CO2甲烷化,平衡时体系中各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如图所示。
①曲线Y代表的物质是______ (填化学式),曲线Z所代表的物质在1100K以上物质的量减小的原因是______ 。
②800K时,若经过10min达到平衡,则该条件下0~10min内H2O的平均生成速率v(H2O)=_______ mol•min-1。
③当反应1和反应2均达到化学平衡状态时,若维持温度不变,向容器内通入惰性气体He,则反应2平衡______ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
④800K时,若平衡时容器内总压为p,则反应2的压强平衡常数Kp=_____ (结果保留两位有效数字,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。
(3)在酸性水溶液中,CO2通过电催化法可生成C2H5OH,c-NC、i-NC是两种电极催化剂,转化原理如图所示。
①c-NC上的电极反应式为______ 。
②当两个电极上转移相同数目的电子时,c-NC电极和i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5:4,则i-NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为______ 。
(1)工业上利用CO2和H2为原料,在催化剂Cu/ZnO的作用下合成甲醇,该反应的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ•mol-1。
①该反应在
②该反应分两步进行:
第一步Cu/ZnO*=Cu/Zn*+H2O△H>0
第二步Cu/Zn*+2H2+CO2=Cu/ZnO*+CH3OH
已知第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间,由此推知以下能正确表示反应过程中能量变化的示意图为
a. b. c. d.
(2)Sabatier反应可实现CO2甲烷化:反应1为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165kJ•mol-1,该反应发生的同时还伴随着副反应;反应2为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ•mol-1,将5molCO2和20molH2通入某恒压密闭容器中将CO2甲烷化,平衡时体系中各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如图所示。
①曲线Y代表的物质是
②800K时,若经过10min达到平衡,则该条件下0~10min内H2O的平均生成速率v(H2O)=
③当反应1和反应2均达到化学平衡状态时,若维持温度不变,向容器内通入惰性气体He,则反应2平衡
④800K时,若平衡时容器内总压为p,则反应2的压强平衡常数Kp=
(3)在酸性水溶液中,CO2通过电催化法可生成C2H5OH,c-NC、i-NC是两种电极催化剂,转化原理如图所示。
①c-NC上的电极反应式为
②当两个电极上转移相同数目的电子时,c-NC电极和i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5:4,则i-NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】氢气还原石膏的过程会发生多个反应,其中主要反应为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,当CaSO4(s)与H2(g)的起始物质的量之比为1∶1时,测得平衡时物质的量如图所示。
Ⅰ:CaSO4(s)+H2(g)CaO(s)+H2O(g)+SO2(g) ΔH1>0
Ⅱ:CaSO4(s)+4H2(g)CaS(s)+4H2O(g) ΔH2<0
Ⅲ:3CaSO4(s)+CaS(s)4CaO(s)+4SO2(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)100 ℃~700 ℃主要发生反应____ (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(2)ΔH3=____ (用含ΔH1、ΔH2的代数式表示),ΔH3____ (填“>”或“<”)0,反应Ⅲ达到平衡后,升高温度,平衡____ (填“正向”或“逆向”)移动。
(3)向某恒温恒容密闭容器中加入0.3 mol CaSO4和0.1 mol CaS,高温下若只发生反应Ⅲ,达到平衡时向容器中再充入少量SO2,下列说法正确的是____ (填字母)。
A.重新平衡时,容器内气体总压强增大
B.重新平衡时,CaO的量减少
C.重新平衡时,SO2的浓度不变
D.CaSO4(s)、CaS(s)的质量不变
(4)其他条件一定时,H2的流量与石膏的分解率和脱硫率关系如图所示。在气体流量高于242 mL·min-1时,分解率和脱硫率均降低,可能的原因是____ (只写一条)。
(5)已知其中副反应之一为2CaSO4(s)2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g),在1625 K时,平衡常数Kp=1.45×10-5 atm3(atm表示大气压,≈3.81)。该温度下,反应CaO(s)+SO2(g)+O2(g) CaSO4(s)的K'p=____ (保留整数部分)。
Ⅰ:CaSO4(s)+H2(g)CaO(s)+H2O(g)+SO2(g) ΔH1>0
Ⅱ:CaSO4(s)+4H2(g)CaS(s)+4H2O(g) ΔH2<0
Ⅲ:3CaSO4(s)+CaS(s)4CaO(s)+4SO2(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)100 ℃~700 ℃主要发生反应
(2)ΔH3=
(3)向某恒温恒容密闭容器中加入0.3 mol CaSO4和0.1 mol CaS,高温下若只发生反应Ⅲ,达到平衡时向容器中再充入少量SO2,下列说法正确的是
A.重新平衡时,容器内气体总压强增大
B.重新平衡时,CaO的量减少
C.重新平衡时,SO2的浓度不变
D.CaSO4(s)、CaS(s)的质量不变
(4)其他条件一定时,H2的流量与石膏的分解率和脱硫率关系如图所示。在气体流量高于242 mL·min-1时,分解率和脱硫率均降低,可能的原因是
(5)已知其中副反应之一为2CaSO4(s)2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g),在1625 K时,平衡常数Kp=1.45×10-5 atm3(atm表示大气压,≈3.81)。该温度下,反应CaO(s)+SO2(g)+O2(g) CaSO4(s)的K'p=
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】利用甲醇催化脱氢法制备甲酸甲酯涉及到如下化学反应:
反应Ⅰ: ,
反应Ⅱ: ,
反应Ⅲ: ,
回答下列问题:
(1)______ 。______ (用、表示)。
(2)250℃,向密闭容器中通入,恒压条件下只发生反应Ⅰ。
①下列有关说法正确的是______ (填字母)。
A.高温有利于反应Ⅰ自发
B.说明该反应体系达到平衡状态
C.升高温度有利于提高的平衡转化率
D.通过增大分压可以提高的平衡产率
②250℃,测得反应Ⅰ的平衡转化率和进料时甲醇的分压关系如图(分压总压物质的量分数)。若起始时通入2mol甲醇,M点______ (结果精确至0.01);该反应的平衡常数______ (为以分压表示的平衡常数,列出计算式即可,无需化简)。
(3)一种在上高度分散的铜颗粒催化剂制备方法如下:CuO酸性硅溶胶。为测试催化剂性能,将甲醇蒸汽以的流速通过负载的催化反应器,甲醇转化率和甲酸甲酯选择性随、反应温度的变化如下。
①如图,当时,生成甲酸甲酯的反应速率为______ (列出计算式)。
②最适合的反应温度为______ (填字母)。
A.553K B.563K C.573K D.583K
③如图,当温度高于563K时,甲酸甲酯选择性下降的可能原因为______ 。
反应Ⅰ: ,
反应Ⅱ: ,
反应Ⅲ: ,
回答下列问题:
(1)
(2)250℃,向密闭容器中通入,恒压条件下只发生反应Ⅰ。
①下列有关说法正确的是
A.高温有利于反应Ⅰ自发
B.说明该反应体系达到平衡状态
C.升高温度有利于提高的平衡转化率
D.通过增大分压可以提高的平衡产率
②250℃,测得反应Ⅰ的平衡转化率和进料时甲醇的分压关系如图(分压总压物质的量分数)。若起始时通入2mol甲醇,M点
(3)一种在上高度分散的铜颗粒催化剂制备方法如下:CuO酸性硅溶胶。为测试催化剂性能,将甲醇蒸汽以的流速通过负载的催化反应器,甲醇转化率和甲酸甲酯选择性随、反应温度的变化如下。
①如图,当时,生成甲酸甲酯的反应速率为
②最适合的反应温度为
A.553K B.563K C.573K D.583K
③如图,当温度高于563K时,甲酸甲酯选择性下降的可能原因为
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