【加试题】甲醇水蒸气重整制氢(SRM)是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源,当 前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量,以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下:
反应I CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH1
反应Ⅱ CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH2
反应Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,其中K2、K3随温度变化如下表所示:
请回答:
(1)反应Ⅱ能够自发进行的条件_______ (填 “低温”、“高温”或“任何温度”), ΔH1____ ΔH3(填 “>”、“<”或 “=” )。
(2)相同条件下,甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢(反应Ⅱ)的先进之处在于_________ 。
(3)在常压、CaO催化下,CH3OH和H2O混和气体(体积比1∶1.2,总物质的量2.2mol)进行反应,tl时刻测得 CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示(CO、CO2的选择性:转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比)。
注:曲线a表示CH3OH的转化率,曲线b表示CO的选择性,曲线c表示 CO2的选择性
① 下列说法不正确的是_____ 。
A.反应适宜温度为300℃
B.工业生产通 常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整
C.已知 CaO催化剂具有更高催化活性,可提高甲醇平衡转化率
D.添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率
② 260℃ 时H2物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出300℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线_____ 。
(4)副产物CO2可以在酸性水溶液中电解生成甲酸,生成甲酸的电极反应式是_________ 。
反应I CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH1
反应Ⅱ CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH2
反应Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,其中K2、K3随温度变化如下表所示:
125℃ | 225℃ | 325℃ | |
K2 | 0.5535 | 185.8 | 9939.5 |
K3 | 1577 | 137.5 | 28.14 |
请回答:
(1)反应Ⅱ能够自发进行的条件
(2)相同条件下,甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢(反应Ⅱ)的先进之处在于
(3)在常压、CaO催化下,CH3OH和H2O混和气体(体积比1∶1.2,总物质的量2.2mol)进行反应,tl时刻测得 CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示(CO、CO2的选择性:转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比)。
注:曲线a表示CH3OH的转化率,曲线b表示CO的选择性,曲线c表示 CO2的选择性
① 下列说法不正确的是
A.反应适宜温度为300℃
B.工业生产通 常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整
C.已知 CaO催化剂具有更高催化活性,可提高甲醇平衡转化率
D.添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率
② 260℃ 时H2物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出300℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线
(4)副产物CO2可以在酸性水溶液中电解生成甲酸,生成甲酸的电极反应式是
更新时间:2018-03-19 16:33:22
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解答题-原理综合题
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【推荐1】2023年9月23日第19届亚运会在我国杭州正式开幕。开幕式主火炬首次使用了零碳甲醇燃料,充分体现了杭州亚运会“绿色、智能、节俭、文明”的办赛理念。已知一定条件下,催化加氢生产甲醇,发生如下反应:
反应;
反应ii:。
(1)反应体系中存在反应,则____________ 。
(2)将和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,的体积分数变化趋势如图甲所示:①平衡时,点的体积分数为,则的转化率为____________ 。(计算结果保留三位有效数字)。
(2)轴上点的数值比点____________ (填“大”或“小”)。
(3)在不同压强下,按照进行投料,在容器中发生上述三个反应,平衡时,和在含碳产物和中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图乙所示:①压强由大到小的顺序为____________ 。
②曲线____________ (填“”或“”)代表在含碳产物中的物质的量分数。
③在,压强为时,反应的浓度平衡常数____________ (填含的表达式)。
(4)光催化制甲醇技术也是研究热点。如图丙铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
①光催化原理与电解原理类似,写出高能导带的电极反应式:____________ 。
②太阳光激发下,在导带和价带中除了产生电子和空穴外,还会生成____________ (填写微粒名称)参与的还原再生。
反应;
反应ii:。
(1)反应体系中存在反应,则
(2)将和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,的体积分数变化趋势如图甲所示:①平衡时,点的体积分数为,则的转化率为
(2)轴上点的数值比点
(3)在不同压强下,按照进行投料,在容器中发生上述三个反应,平衡时,和在含碳产物和中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图乙所示:①压强由大到小的顺序为
②曲线
③在,压强为时,反应的浓度平衡常数
(4)光催化制甲醇技术也是研究热点。如图丙铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
①光催化原理与电解原理类似,写出高能导带的电极反应式:
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【推荐2】能源是人类生存与发展必不可缺的物质,对传统能源进行脱硫、脱硝处理,能提高能源在能源消费中的比例是改变目前我国频发的雾霾天气的有效措施。
(1)肼(N2H4)和化合物甲是一种重要的火箭推进剂,甲分子与肼分子具有相同的电子数,二者反应的生成物中有10e-分子,另一种生成物为极稳定的单质,写出该反应的化学方程式__________________ 。
(2)对燃煤产生的尾气进行回收处理,有助于空气质量的改善,还能变废为宝,尾气处理过程中涉及到的主要反应如下:
①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=十8.0 kJ·mol-1
②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4 kJ·mol-1
③2CO(g)+O2 (g) =2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol-1
④2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(g) △H =-483.6 kJ·mol-1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为__________________ 。
(3)煤炭液化也有助于减少雾霾天气的发生,液化反应之一为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应放热);按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示,则正反应速率:v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为__________ ;实际生产条件控制在T 1°C、1×106Pa左右,选择此压强的理由是________ 。
(4)工业上生产新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一为:2CO(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g),相同温度下,在两个容器中进行上述反应,某时刻两容器中各气态物质的浓度(mol/L)及正逆反应速率之间的关系如下表所示:
填写表中空白处,并写出其推测过程___________ 。
(5)二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池,其工作原理如图所示,a、b均为惰性电极,a极的电极反应式为________________________ ;当消耗1molO2时,通过质子交换膜的质子数为_________ NA;若电池工作时消耗1mol二甲醚所能产生的最大电能为1320kJ,则该燃料电池的工作效率为________ (燃烧电池的工作效率是指电池所能产生的最大电能与燃料燃烧时所能释放的全部热能之比)。
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②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4 kJ·mol-1
③2CO(g)+O2 (g) =2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol-1
④2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(g) △H =-483.6 kJ·mol-1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为
(3)煤炭液化也有助于减少雾霾天气的发生,液化反应之一为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应放热);按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示,则正反应速率:v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为
(4)工业上生产新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一为:2CO(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g),相同温度下,在两个容器中进行上述反应,某时刻两容器中各气态物质的浓度(mol/L)及正逆反应速率之间的关系如下表所示:
容器 | c(CO) | c(H2) | c(CH3OCH3) | c(H2O) | v(正)与v(逆)大小比较 |
I | 1.0×10-2 | 1.0×10-2 | 1.0×10-4 | 1.0×10-4 | v(正)= v(逆) |
II | 2.0×10-2 | 1.0×10-2 | 1.0×10-4 | 2.0×10-4 | v(正) |
(5)二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池,其工作原理如图所示,a、b均为惰性电极,a极的电极反应式为
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【推荐3】有机物T常用作添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃A和B的液相反应制得,体系中同时存在如下反应:
反应Ⅰ ΔH1=akJ/mol
反应Ⅱ ΔH2=bkJ/mol
反应Ⅲ AB ΔH3=ckJ/mol
回答下列问题:
(1)写出a、b、c的代数关系式___________ ;上述反应以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示,则的数值范围是___________ (填标号)
A.<-1 B.-1~0 C.0~1 D.>1
(2)T°C时,已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=4.0。
①向盛有惰性溶剂四氢呋哺的容器中加入一定量A、B和CH3OH;控制温度为T°C,AB物质的量浓度c随反应时间t的变化如表所示。0-100s内A的平均反应速率v(A)=___________ mol·L-1·s-1;t=100s时,反应Ⅲ的正反应速率v正___________ 逆反应速率v逆(填“>”“<”或“=”)。
②向另一容器中加入惰性溶剂四氢呋喃和1.0molT,平衡时测得T的转化率为0.2,则平衡体系中A的物质的量为___________ mol,反应Ⅱ的平衡常数Kx2=___________ 。同温下,再向该容器中注入四氢呋喃稀释,则下列说法正确的有___________ 。
a.反应Ⅰ的化学平衡将逆向移动
b.再次平衡时,CH3OH的物质的量分数为50%
c.再次平衡时,c(B):c(CH3OH)变小
d.再次平衡时,c(B):c(CH3OH)不变
反应Ⅰ ΔH1=akJ/mol
反应Ⅱ ΔH2=bkJ/mol
反应Ⅲ AB ΔH3=ckJ/mol
回答下列问题:
(1)写出a、b、c的代数关系式
A.<-1 B.-1~0 C.0~1 D.>1
(2)T°C时,已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=4.0。
①向盛有惰性溶剂四氢呋哺的容器中加入一定量A、B和CH3OH;控制温度为T°C,AB物质的量浓度c随反应时间t的变化如表所示。0-100s内A的平均反应速率v(A)=
时间t/s | t=0 | t=100 | t=200 | t=300 | |
浓度c/mol·L-1 | A | 0.050 | 0.028 | 0.018 | 0.018 |
B | 0.250 | 0.115 |
a.反应Ⅰ的化学平衡将逆向移动
b.再次平衡时,CH3OH的物质的量分数为50%
c.再次平衡时,c(B):c(CH3OH)变小
d.再次平衡时,c(B):c(CH3OH)不变
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解答题-工业流程题
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【推荐1】1902年德国化学家哈博研究出合成氨的方法,其反应原理为:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H(△H<0)
一种工业合成氨的简易流程图如下:
完成下列填空:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生。NH4HS的电子式是___________ ,写出再生反应的化学方程式:__________________ 。NH3的沸点高于H2S,是因为NH3分子之间存在着一种比_________ 力更强的作用力。
(2)室温下,0.1 mol/L的氯化铵溶液和0.1 mol/L的硫酸氢铵溶液,酸性更强的是_______ ,其原因是___________________________________________________________ 。
已知:H2SO4:H2SO4 = H++HSO4-;
HSO4-H++SO42- :
K =1.2×10-2 NH3·H2O:K=1.8×10-5
(3)图甲表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:______ (保留3位有效数字)。
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图乙坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从常温下通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________ 。
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法(只答一种即可):_________________ 。
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H(△H<0)
一种工业合成氨的简易流程图如下:
完成下列填空:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生。NH4HS的电子式是
(2)室温下,0.1 mol/L的氯化铵溶液和0.1 mol/L的硫酸氢铵溶液,酸性更强的是
已知:H2SO4:H2SO4 = H++HSO4-;
HSO4-H++SO42- :
K =1.2×10-2 NH3·H2O:K=1.8×10-5
(3)图甲表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图乙坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从常温下通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法(只答一种即可):
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解答题-原理综合题
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(0.15)
解题方法
【推荐2】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)汽车尾气脱硝脱碳主要原理为2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) ΔH <0。
①该反应在______ (填“低温”或“高温”)下可自发反应。
②一定条件下的密闭容器中,充入10 mol CO和8 mol NO, 发生上述反应,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
Ⅰ.该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO的转化率,可采取的措施有______ (填字母序号)。
a.缩小容器的体积 b.改用高效催化剂
c.升高温度 d.增加CO的浓度
Ⅱ.压强为10 MPa、温度为T1下,若反应进行到30 min达到平衡状态,容器的体积为4L,该温度下平衡常数Kp=______ (压强以MPa为单位进行计算,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;保留两位有效数字)。
③氨气易溶于水可电离出 NH4+和 OH-、易液化,液氨也与水一样发生微弱的双聚电离,但比水弱,能溶解一些金属等性质。下列说法中不正确的是_______
a.NH3可看作比水弱的电解质
b.NH3的双聚电离可表示为:2NH3NH4++NH2-
c.NH3易溶于水是由于与水形成氢键
d.NH3可与Na 反应: 2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑
(2)冶金工业、硝酸工业的废气废液中含氮化合物污染严重,必须处理达标后才能排放。用活性炭处理工厂尾气中的氮氧化物。
①已知:Ⅰ. 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1
Ⅱ. 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
Ⅲ. C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)的ΔH =_____ kJ·mol-1(用a、 b 、c表示)。
②在容积不变的密闭容器中,一定量的NO与足量的C发生反应:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH=Q kJ·mol-1,平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示,下列说法正确的是______ 。
a.其他条件不变,容器内压强不再改变时,反应达到平衡状态
b.温度为T2时,若反应体系处于状态D,则此时v正>v逆
c.该反应的Q>0,所以T1、T2、T3对应的平衡常数:K1<K2<K3
d.若状态B、C、D体系的压强分别为p(B)、p(C)、p(D),则p(D)=p(C)>p(B)
③已知某温度时,反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)的平衡常数K=9/16,在该温度下的2 L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0 mol NO发生反应,t1时刻达到平衡,请在图中画出反应过程中c(NO)随时间t的变化曲线。
____________
④工业上实际处理废气时,常用活性炭作催化剂,用NH3还原NO,同时通入一定量的O2以提高处理效果。当n(NH3)=n(NO)时,写出体系中总反应的化学方程式:__________________ 。
(1)汽车尾气脱硝脱碳主要原理为2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) ΔH <0。
①该反应在
②一定条件下的密闭容器中,充入10 mol CO和8 mol NO, 发生上述反应,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
Ⅰ.该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO的转化率,可采取的措施有
a.缩小容器的体积 b.改用高效催化剂
c.升高温度 d.增加CO的浓度
Ⅱ.压强为10 MPa、温度为T1下,若反应进行到30 min达到平衡状态,容器的体积为4L,该温度下平衡常数Kp=
③氨气易溶于水可电离出 NH4+和 OH-、易液化,液氨也与水一样发生微弱的双聚电离,但比水弱,能溶解一些金属等性质。下列说法中不正确的是
a.NH3可看作比水弱的电解质
b.NH3的双聚电离可表示为:2NH3NH4++NH2-
c.NH3易溶于水是由于与水形成氢键
d.NH3可与Na 反应: 2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑
(2)冶金工业、硝酸工业的废气废液中含氮化合物污染严重,必须处理达标后才能排放。用活性炭处理工厂尾气中的氮氧化物。
①已知:Ⅰ. 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1
Ⅱ. 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
Ⅲ. C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)的ΔH =
②在容积不变的密闭容器中,一定量的NO与足量的C发生反应:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH=Q kJ·mol-1,平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示,下列说法正确的是
a.其他条件不变,容器内压强不再改变时,反应达到平衡状态
b.温度为T2时,若反应体系处于状态D,则此时v正>v逆
c.该反应的Q>0,所以T1、T2、T3对应的平衡常数:K1<K2<K3
d.若状态B、C、D体系的压强分别为p(B)、p(C)、p(D),则p(D)=p(C)>p(B)
③已知某温度时,反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)的平衡常数K=9/16,在该温度下的2 L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0 mol NO发生反应,t1时刻达到平衡,请在图中画出反应过程中c(NO)随时间t的变化曲线。
④工业上实际处理废气时,常用活性炭作催化剂,用NH3还原NO,同时通入一定量的O2以提高处理效果。当n(NH3)=n(NO)时,写出体系中总反应的化学方程式:
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解题方法
【推荐3】分高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下:
(1)反应①应在温度较低的情况下进行。因在温度较高时KOH 与Cl2反应生成的是KClO3。写出在温度较高时KOH 与Cl2反应的化学方程式___________ ,该反应的氧化产物是___________ 。
(2)在溶液I中加入KOH固体的目的是___________ (填编号)
(3)从溶液II中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子反应方程式为___________ 。
(4)如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净___________ 。
(5)高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂.其水溶液中FeO42-的存在形态如下图所示.下列说法正确的是___________ 。
(1)反应①应在温度较低的情况下进行。因在温度较高时KOH 与Cl2反应生成的是KClO3。写出在温度较高时KOH 与Cl2反应的化学方程式
(2)在溶液I中加入KOH固体的目的是
A.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO |
B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率 |
C.为下一步反应提供碱性的环境 |
D.使KClO3转化为 KClO |
(4)如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净
(5)高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂.其水溶液中FeO42-的存在形态如下图所示.下列说法正确的是
A.不论溶液酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态 |
B.向pH=2的这种溶液中加KOH溶液至pH=10,HFeO4-的分布分数先增大后减小 |
C.向pH=8的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为:H2FeO4+OH-=HFeO4-+H2O |
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【推荐1】正丁烷催化裂解为化工行业提供了丰富的原料,相关反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)已知,随着温度变化的三种趋势如图1中曲线所示。能用来表示反应Ⅱ的曲线是___________ (填“x”、“y”或“z”)。(2)某温度下,向密闭的刚性容器中通入发生反应Ⅰ、反应Ⅱ,保持温度不变,正丁烷、丙烯的浓度随时间的变化关系如图2所示。
①内___________ 。
②反应达到平衡后的压强是反应前的___________ 倍。
③反应Ⅱ的平衡常数___________ 。
④时,降低温度,丙烯的浓度随时间的变化对应图2中的曲线___________ (填标号)。
(3)采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而脱离体系)可提高的选择性,其原因是___________ 。
(4)工业生产时向正丁烷中混入一定量的水蒸气以减少积碳对催化剂活性的影响,结合化学方程式说明这样操作的原因___________ 。
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)已知,随着温度变化的三种趋势如图1中曲线所示。能用来表示反应Ⅱ的曲线是
①内
②反应达到平衡后的压强是反应前的
③反应Ⅱ的平衡常数
④时,降低温度,丙烯的浓度随时间的变化对应图2中的曲线
(3)采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而脱离体系)可提高的选择性,其原因是
(4)工业生产时向正丁烷中混入一定量的水蒸气以减少积碳对催化剂活性的影响,结合化学方程式说明这样操作的原因
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(0.15)
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解题方法
【推荐2】汽车尾气中含有 CO、NOx等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。
Ⅰ.已知
(1)该反应在___________ (填“高温、低温或任何温度”)下能自发进行。
(2)对于该反应,改变某一反应条件(温度 T1>T2),下列图象正确的是 ___________(填标号)。
(3)某实验小组模拟上述净化过程,一定温度下,在 2L 的恒容密闭容器中,起始时按照甲、乙两种方式进行投料。甲:NO2 0.2mol,CO 0.4mol;乙:NO2 0.1mol,CO 0.2mol。经过一段时间后达到平衡状态。
①N2的平衡体积分数:甲___________ 乙(填“>、=、<或不确定”,下同)。
②甲中 CO 的转化率为 50%,该反应的平衡常数为___________ 。
Ⅱ.柴油汽车尾气中的碳烟(C)和 NOx可通过某含钴催化剂催化消除。不同温度下,将模拟尾气(成分如表所示)以相同的流速通过该催化剂测得所有产物(CO2、N2、N2O)与 NO 的相关数据结果如图所示。
(4)375℃时,测得排出的气体中含 amol O2和 0.0525 mol CO2,已知 X 为 N2,Y 为 N2O,则 a=___________ 。
(5)实验过程中采用 NO 模拟 NOx,而不采用 NO2的原因是___________ 。
Ⅰ.已知
(1)该反应在
(2)对于该反应,改变某一反应条件(温度 T1>T2),下列图象正确的是 ___________(填标号)。
A. | B. |
C. | D. |
①N2的平衡体积分数:甲
②甲中 CO 的转化率为 50%,该反应的平衡常数为
Ⅱ.柴油汽车尾气中的碳烟(C)和 NOx可通过某含钴催化剂催化消除。不同温度下,将模拟尾气(成分如表所示)以相同的流速通过该催化剂测得所有产物(CO2、N2、N2O)与 NO 的相关数据结果如图所示。
模拟尾气 | 气体(10mol) | 碳烟 | ||
NO | O2 | He | ||
物质的量(mol) | 0.025 | 0.5 | 9.475 | 一定量 |
(5)实验过程中采用 NO 模拟 NOx,而不采用 NO2的原因是
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解答题-原理综合题
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困难
(0.15)
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解题方法
【推荐3】含氮污染物的有效去除和资源的充分利用是重要研究课题,回答下列问题:
(1)利用工业尾气NO2与O3反应制备新型硝化剂N2O5,过程涉及以下反应:
Ⅰ.2O3(g)=3O2(g)△H1 平衡常数为K1
Ⅱ.4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)△H2 平衡常数为K2
Ⅲ.2NO2(g)+O3(g)=N2O5(g)+O2(g)△H3平衡常数为K3
平衡常数K与温度T的函数关系为、、,其中x、y、z为常数。
①K1=________ (用含K2、K3的等式表示)。
②反应△H2________ 0 (填>或<),反应Ⅰ________ (填“高温“、“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
③平衡常数与温度的函数关系式和②中一致,则的取值范围是________ 。(填序号)
A.<-2 B.-2~0 C.0~2 D.>2
(2)NH3与O2作用分别生成N2、NO和N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去,将一定比例的NH3和N2的混合气体以一定的流速通过装有催化剂的反应管,NH3的转化率、N2的选择性与温度的关系如图所示。
①其他条件不变,在175~300℃范围内升高温度,出口处氮氧化合物的含量____ (填“增大”或“减小“)。
②综合上述信息,需研发________ (填“高温“或“低温“)下N2选择性和催化效果更高的催化剂,能更有效除去尾气中的NH3。
(3)在催化剂条件下发生反应:2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)可消除NO和CO对环境的污染。为探究温度对该反应的影响,实验初始体系中气体分压p(CO)=p(NO)且p(CO2)=2p(N2),测得反应体系中CO和N2的分压随时间变化情况如表所示。
200℃时,该反应的化学平衡常数Kp=_______ (kPa)-1[Kp表示平衡常数计算表达式中用分压代替浓度计算所得的值],该反应的△H_________ 0(填“>“或“<“)。
(1)利用工业尾气NO2与O3反应制备新型硝化剂N2O5,过程涉及以下反应:
Ⅰ.2O3(g)=3O2(g)△H1 平衡常数为K1
Ⅱ.4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)△H2 平衡常数为K2
Ⅲ.2NO2(g)+O3(g)=N2O5(g)+O2(g)△H3平衡常数为K3
平衡常数K与温度T的函数关系为、、,其中x、y、z为常数。
①K1=
②反应△H2
③平衡常数与温度的函数关系式和②中一致,则的取值范围是
A.<-2 B.-2~0 C.0~2 D.>2
(2)NH3与O2作用分别生成N2、NO和N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去,将一定比例的NH3和N2的混合气体以一定的流速通过装有催化剂的反应管,NH3的转化率、N2的选择性与温度的关系如图所示。
①其他条件不变,在175~300℃范围内升高温度,出口处氮氧化合物的含量
②综合上述信息,需研发
(3)在催化剂条件下发生反应:2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)可消除NO和CO对环境的污染。为探究温度对该反应的影响,实验初始体系中气体分压p(CO)=p(NO)且p(CO2)=2p(N2),测得反应体系中CO和N2的分压随时间变化情况如表所示。
时间/min | 0 | 30 | 60 | 120 | 180 | |
200℃ | CO的分压/kPa | 4 | 8.8 | 13 | 20 | 20 |
N2的分压/kPa | 48 | 45.6 | 43.5 | 40 | 40 | |
300℃ | CO的分压/kPa | 100 | 69.0 | 48 | 48 | 48 |
N2的分压/kPa | 10 | 25.5 | 36 | 36 | 36 |
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