2017年5月18日,中国国土资源部地质调查局宣布,我国在南海进行的可燃冰试采获得成功,成为全球第一个海域试采可燃冰成功的国家,可燃冰即天然气水合物,甲烷含量占80%至99.9%。化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨,回答下列问题:
(1)甲醇是一种用途广泛的化工原料,工业上常用下列两种反应制备甲醇:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-90kJ·mol-1K1
CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(l) △H2K2
已知: CO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1kJ·mol-1K3
H2O(l)=H2O(g) △H4=+44.0kJ·mol-1K4
则K2=_______ (用含K1、K3、K4的代数式表示)
(2)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2模拟工业合成甲醇的反应:CO2(g)十3H2(g)CH3OH(g)十H2O(g)
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________________ 。
A.混合气体平均相对分子质量不变 B.混合气体密度不变
C.容器内压强恒定不变 D.反应速率满足以下关系:V正(CO2)=3V逆(H2)
E.CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量浓度之比为1:3:1:1
F.单位时间内断裂3NAH-H键的同时形成2molH-O键
②模拟过程中测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示,若此时容器内压强为P,则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP为_____________ (用含P的代数式表示,数值保留两位小数),若此时再向容器内充入0.25molCO2和0.25molCH3OH的混合气体,则平衡______ (填“正向“逆向“不”)移动。(已知:气体分压=气体总压×体积分数)
(1)甲醇是一种用途广泛的化工原料,工业上常用下列两种反应制备甲醇:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-90kJ·mol-1K1
CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(l) △H2K2
已知: CO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1kJ·mol-1K3
H2O(l)=H2O(g) △H4=+44.0kJ·mol-1K4
则K2=
(2)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2模拟工业合成甲醇的反应:CO2(g)十3H2(g)CH3OH(g)十H2O(g)
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是
A.混合气体平均相对分子质量不变 B.混合气体密度不变
C.容器内压强恒定不变 D.反应速率满足以下关系:V正(CO2)=3V逆(H2)
E.CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量浓度之比为1:3:1:1
F.单位时间内断裂3NAH-H键的同时形成2molH-O键
②模拟过程中测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示,若此时容器内压强为P,则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP为
更新时间:2018-04-19 08:21:22
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【推荐1】甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上在一定条件下可利用反应I和II来制备:
(1)已知在25°C、101kPa下,1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ,则表示燃烧热的热化学方程式为_______________________ 。
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为10 L密闭容器中,CH4(g)+H2O(g)⇌ CO(g)+3H2(g)(I),CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示:
①该反应的△H______ 0,图中的p1____ p2(填“<”、“>”或“=”)
②已知100℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为________________ ,该反应的平衡常数为_______ (mol·L-1)2
(3)在压强为0.1MPa条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H<0 (Ⅱ)若容器的容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是___________ (填序号).
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离出来
C.恒容下充入He,使体系的总压强增大 D.再充入a mol CO和3a mol H2.
(4)为提高燃烧效率,某燃料电池以甲醇原料,NaOH溶液为电解质,其负极电极反应式为______________
(1)已知在25°C、101kPa下,1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ,则表示燃烧热的热化学方程式为
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为10 L密闭容器中,CH4(g)+H2O(g)⇌ CO(g)+3H2(g)(I),CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示:
①该反应的△H
②已知100℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为
(3)在压强为0.1MPa条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H<0 (Ⅱ)若容器的容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离出来
C.恒容下充入He,使体系的总压强增大 D.再充入a mol CO和3a mol H2.
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【推荐2】2020年东京奥运会火炬传递的火炬样式将采用樱花形状。奥运会火炬常用的燃料为丙烷、丁烷等。
已知:丙烷的燃烧热;正丁烷的燃烧热,异丁烷的燃烧热。
(1)写出丙烷燃烧热的热化学方程式:_______ 。
(2)下列有关说法不正确的是_______ (填标号)。
A.奥运火炬燃烧时的能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能
B.异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多
C.正丁烷比异丁烷稳定
(3)已知A气体的燃烧热为30kJ/mol,B气体的燃烧热为500kJ/mol。现有6mol由A和B组成的混合气体,完全燃烧放出的热量是2000kJ,则该混合气体中气体A和气体B的物质的量之比是_______ 。
(4)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
则的_______ 。
(5)恒温恒容条件下,将2mol A气体和2mol B气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应:,2min时反应达到平衡状态,此时剩余1.2mol B,并测得C的浓度为。
①从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为_______ 。
②_______ 。
③下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是_______ (填字母)。
A.压强不再变化 B.气体密度不再变化
C.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1 D.A的百分含量保持不变
已知:丙烷的燃烧热;正丁烷的燃烧热,异丁烷的燃烧热。
(1)写出丙烷燃烧热的热化学方程式:
(2)下列有关说法不正确的是
A.奥运火炬燃烧时的能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能
B.异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多
C.正丁烷比异丁烷稳定
(3)已知A气体的燃烧热为30kJ/mol,B气体的燃烧热为500kJ/mol。现有6mol由A和B组成的混合气体,完全燃烧放出的热量是2000kJ,则该混合气体中气体A和气体B的物质的量之比是
(4)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
则的
(5)恒温恒容条件下,将2mol A气体和2mol B气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应:,2min时反应达到平衡状态,此时剩余1.2mol B,并测得C的浓度为。
①从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为
②
③下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是
A.压强不再变化 B.气体密度不再变化
C.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1 D.A的百分含量保持不变
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【推荐3】二氧化碳的排放受到环境和能源领域的关注,其综合利用是研究的重要课题。
(1)合成尿素[CO(NH2)2]是利用 CO2的途径之一、尿素合成主要通过下列反应实现:
反应 I:2NH3(g)+CO2 (g)=NH2COONH4(s) △H1=−272 kJ·mol−1
反应Ⅱ:NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(1)+H2O(g) △H2=+138kJ·mol−1
二氧化碳和氨气合成尿素的反应自发进行的条件是___________ ( 填“低温”“高温”或“任意条件”)。
(2)利用CO2和 H2合成乙烯:2CO2(g)+6H2 (g)CH2=CH2 (g)+4H2O(g)。
①在恒容密闭容器中,起始压强相同,反应温度、投料比[]对CO2平衡转化 率的影响如图1所示。则△H_____ (填“>”或“<”,下同)0;M、N 两点的化学平衡 常数KM _______ KN。
②300℃时,向1L恒容密闭容器中充入2mol CO2、6 mol H2,平衡时 CO2转化率为 50%,K=___________ (写出计算式即可)。
(3)用电化学方法还原CO2将其转化为其他化学产品可以实现对CO2的综合利用。图2是在酸性条件下电化学还原CO2的装置。
已知:法拉第效率(FE) 表示为 。控制pH=1、电解液中存在KCl 时,电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和 H2的法拉第效率变化如图3所示。
①写出阴极产生CH4的电极反应式:___________
②结合图3的变化规律,推测KCl的作用可能是___________ 。
③c(KCl)=3mol/L 时,22.4L(已折合为标准状况,下同)CO₂ 被完全吸收并还原为CH4和C2H4,分离 H2后,将CH4和 C2H4的混合气体通入如图4所承装置(反应完全),出口处收集到气体8.96 L(不考虑水蒸气),则FE(C2H4)=___________ 。
(1)合成尿素[CO(NH2)2]是利用 CO2的途径之一、尿素合成主要通过下列反应实现:
反应 I:2NH3(g)+CO2 (g)=NH2COONH4(s) △H1=−272 kJ·mol−1
反应Ⅱ:NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(1)+H2O(g) △H2=+138kJ·mol−1
二氧化碳和氨气合成尿素的反应自发进行的条件是
(2)利用CO2和 H2合成乙烯:2CO2(g)+6H2 (g)CH2=CH2 (g)+4H2O(g)。
①在恒容密闭容器中,起始压强相同,反应温度、投料比[]对CO2平衡转化 率的影响如图1所示。则△H
②300℃时,向1L恒容密闭容器中充入2mol CO2、6 mol H2,平衡时 CO2转化率为 50%,K=
(3)用电化学方法还原CO2将其转化为其他化学产品可以实现对CO2的综合利用。图2是在酸性条件下电化学还原CO2的装置。
已知:法拉第效率(FE) 表示为 。控制pH=1、电解液中存在KCl 时,电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和 H2的法拉第效率变化如图3所示。
①写出阴极产生CH4的电极反应式:
②结合图3的变化规律,推测KCl的作用可能是
③c(KCl)=3mol/L 时,22.4L(已折合为标准状况,下同)CO₂ 被完全吸收并还原为CH4和C2H4,分离 H2后,将CH4和 C2H4的混合气体通入如图4所承装置(反应完全),出口处收集到气体8.96 L(不考虑水蒸气),则FE(C2H4)=
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【推荐1】回答下列问题:
(1)一定温度下,向一容积为5L的恒容密闭容器中充入0.4molSO2和0.2molO2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6kJ·mol-1。经2min后达到平衡,当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的0.7倍。回答下列①~③问题:
①判断该反应达到平衡状态的标志是___________ (填字母)。
a.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2:1:2
b.容器内气体的压强不变
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.SO3的物质的量不再变化
e.SO2的生成速率不变;
②SO2的转化率为___________ 。
③恒温恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图所示。
a.写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:______
b.ΔH2=___________ kJ·mol-1。
(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图所示,电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后KHCO3浓度基本保持不变,温度控制在10°C左右。生成C2H4的电极反应式为___________ 。
(3)室温时,向100mL0.1mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液,溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是___________ 点;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是___________ 。
(4)利用纳米铁粉可以有效处理废水中的Cu2+和Zn2+,去除机理如图-1所示。
①纳米铁粉去除污水中Cu2+和Zn2+机理不同,请解释原因并简述两者的区别:___________ 。
②由图-2可知,pH<3时,随pH减小,Cu2+和Zn2+去除率减小的原因是:_______ 。
(1)一定温度下,向一容积为5L的恒容密闭容器中充入0.4molSO2和0.2molO2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6kJ·mol-1。经2min后达到平衡,当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的0.7倍。回答下列①~③问题:
①判断该反应达到平衡状态的标志是
a.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2:1:2
b.容器内气体的压强不变
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.SO3的物质的量不再变化
e.SO2的生成速率不变;
②SO2的转化率为
③恒温恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图所示。
a.写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:
b.ΔH2=
(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图所示,电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后KHCO3浓度基本保持不变,温度控制在10°C左右。生成C2H4的电极反应式为
(3)室温时,向100mL0.1mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液,溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是
(4)利用纳米铁粉可以有效处理废水中的Cu2+和Zn2+,去除机理如图-1所示。
①纳米铁粉去除污水中Cu2+和Zn2+机理不同,请解释原因并简述两者的区别:
②由图-2可知,pH<3时,随pH减小,Cu2+和Zn2+去除率减小的原因是:
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【推荐2】硫酸是重要的化工原料,生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
(1)实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关,请根据表中信息,结合工业生产实际,选择最合适的生产条件是____ 。
(2)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是____ (填字母)。
(3)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图所示。
2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。改变体积,增大压强,平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)____ K(B)(填“>”、“<”或“=”),B点的化学平衡常数是____ 。
(4)在一个固定容积为5 L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10 mol O2,t1时刻达到平衡,测得容器中含SO3 0.18 mol。
①t1时刻达到平衡后,改变一个条件使化学反应速率发生如图所示的变化,则改变的条件是____ 。
A.体积不变,向容器中通入少量O2 B.体积不变,向容器中通入少量SO2 C.缩小容器体积 D.升高温度 E.体积不变,向容器中通入少量氮气
②若继续通入0.20 mol SO2和0.10 mol O2,则平衡____ 移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。
(5)①600℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间段是____ 。
②据图判断,反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是____ (用文字表达);10 min到15 min的曲线变化的原因可能是____ (填标号)。
A.加了催化剂 B.缩小容器体积 C.降低温度 D.增加SO3的物质的量
(1)实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关,请根据表中信息,结合工业生产实际,选择最合适的生产条件是
温度、压强 SO2转化率 | 1个大气压 | 5个大气压 | 10个大气压 | 15个大气压 |
400℃ | 0.9961 | 0.9972 | 0.9984 | 0.9988 |
500℃ | 0.9675 | 0.9767 | 0.9852 | 0.9894 |
600℃ | 0.8520 | 0.8897 | 0.9276 | 0.9468 |
(2)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是
A.保持温度和容器体积不变,充入1 mol O2(g) | B.保持温度和容器体积不变,充入2 mol SO3(g) |
C.降低温度 | D.在其他条件不变时,减小容器的容积 |
2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。改变体积,增大压强,平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)
(4)在一个固定容积为5 L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10 mol O2,t1时刻达到平衡,测得容器中含SO3 0.18 mol。
①t1时刻达到平衡后,改变一个条件使化学反应速率发生如图所示的变化,则改变的条件是
A.体积不变,向容器中通入少量O2 B.体积不变,向容器中通入少量SO2 C.缩小容器体积 D.升高温度 E.体积不变,向容器中通入少量氮气
②若继续通入0.20 mol SO2和0.10 mol O2,则平衡
(5)①600℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间段是
②据图判断,反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是
A.加了催化剂 B.缩小容器体积 C.降低温度 D.增加SO3的物质的量
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解题方法
【推荐3】甲醇是重要的化工原料,利用合成气(CO、、)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
① kJ/mol
② kJ/mol
③
(1)反应③的_______ ,化学平衡常数与、的代数关系是_______ 。
(2)反应②达平衡后,改变以下条件能使反应②的速率和两反应物转化率都增大的_______ (填标号)。
A.加压 B.升高温度 C.恒容充入氦气 D.恒容移走甲醇 E.恒容充入
(3)若反应①在恒容密闭容器中进行,下列可以判断该反应达平衡的是_______(填标号)。
(4)在一定温度和催化剂存在下,向1 L密闭容器中充入1 mol CO和2 mol 发生反应②。当CO的平衡转化率为50%时,产物甲醇的体积分数为_______ ,该温度下,正反应的平衡常数_______ 。若向容器中再充入0.5 mol CO和1 mol ,其他条件不变时平衡_______ 移动(填“正向”“逆向”“不”)。
(5)CO-空气碱性燃料电池(KOH作电解液),当恰好完全反应生成时停止放电。写出此时负极的电极方程式:_______ 。
① kJ/mol
② kJ/mol
③
(1)反应③的
(2)反应②达平衡后,改变以下条件能使反应②的速率和两反应物转化率都增大的
A.加压 B.升高温度 C.恒容充入氦气 D.恒容移走甲醇 E.恒容充入
(3)若反应①在恒容密闭容器中进行,下列可以判断该反应达平衡的是_______(填标号)。
A. | B.混合气压强不变 |
C.的浓度不变 | D.混合气密度不变 |
(5)CO-空气碱性燃料电池(KOH作电解液),当恰好完全反应生成时停止放电。写出此时负极的电极方程式:
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解题方法
【推荐1】秋冬季是雾霾高发季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的主要原因之一。
(1)工业上利用甲烷催化还原NOX可减少氮氧化物的排放。已知:
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_______________________________ 。
(2)汽车尾气催化净化是控制汽车尾气排放、减少汽车尾气污染的最有效的手段,主要原理为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<O。向一定条件下的恒容密闭容器中充入NO和CO,用传感器测得该反应在不同时刻NO和CO的浓度如下表所示:
①下列可判断反应达到平衡状态的是___________ (填字母代号)。
A.c(NO)不再改变 B.c(NO)/c(CO)不再改变
C.c(NO)/c(CO2)不再改变 D.V(CO)=V(CO2)
②此条件下达到平衡时,计算该反应的平衡常数K=________ 。
③为了提高尾气处理的效果,可采取的措施有_____________________ (写出两种即可)。
(3)工业上常采用“碱溶液吸收”的方法来同时吸收SO2和氮的氧化物气体(NOx),请写出氢氧化钠溶液吸收NO和NO2(两者体积比1:1)的离子方程式___________________ 。
(4)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO、NO(两者物质的量之比为1:1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如下图所示。
①Ce4+从电解槽的_____ (填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式:______________ 。
(1)工业上利用甲烷催化还原NOX可减少氮氧化物的排放。已知:
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
(2)汽车尾气催化净化是控制汽车尾气排放、减少汽车尾气污染的最有效的手段,主要原理为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<O。向一定条件下的恒容密闭容器中充入NO和CO,用传感器测得该反应在不同时刻NO和CO的浓度如下表所示:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
c(NO)/mol·L-1 | 9.00×10-3 | 4.00×10-3 | 2.00×10-3 | 1.00×10-3 | 1.00×10-3 |
c(CO)/mol·L-1 | 9.00×10-3 | 4.00×10-3 | 2.00×10-3 | 1.00×10-3 | 1.00×10-3 |
A.c(NO)不再改变 B.c(NO)/c(CO)不再改变
C.c(NO)/c(CO2)不再改变 D.V(CO)=V(CO2)
②此条件下达到平衡时,计算该反应的平衡常数K=
③为了提高尾气处理的效果,可采取的措施有
(3)工业上常采用“碱溶液吸收”的方法来同时吸收SO2和氮的氧化物气体(NOx),请写出氢氧化钠溶液吸收NO和NO2(两者体积比1:1)的离子方程式
(4)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO、NO(两者物质的量之比为1:1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如下图所示。
①Ce4+从电解槽的
②写出阴极的电极反应式:
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【推荐2】CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(一)①已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ/mol,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8 kJ/mol,
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0 kJ/mol,
反应CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)的△H=_____ 。
②250℃时,以镍合金为催化剂,向2L容器中通入6mol CO2、6mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)。2min后达到平衡,测得平衡体系中H2的体积分数为40%。此温度下该反应的平衡常数K=______ 。2min内CO2平均消耗速率为________ 。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250~300℃时,乙酸的生成速率减小的原因是_________ 。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可能采取的措施是__________________ 。
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为_____________________ 。
(3)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时,电动机提供动力,降低油耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH溶液)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意图如下,其总反应式为H2+2NiOOHNi(OH)2。
根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,该电池处于________ (选填“充电”或“放电”),乙电极的电极反应式为_________ 。
(一)①已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ/mol,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8 kJ/mol,
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0 kJ/mol,
反应CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)的△H=
②250℃时,以镍合金为催化剂,向2L容器中通入6mol CO2、6mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)。2min后达到平衡,测得平衡体系中H2的体积分数为40%。此温度下该反应的平衡常数K=
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250~300℃时,乙酸的生成速率减小的原因是
②为了提高该反应中CH4的转化率,可能采取的措施是
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为
(3)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时,电动机提供动力,降低油耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH溶液)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意图如下,其总反应式为H2+2NiOOHNi(OH)2。
根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,该电池处于
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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3】工业上二氧化碳、甲烷催化重整不仅可以获得合成气(CO和H2),还可减少温室气体排放,对治理生态环境具有重要意义。
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2O(g) △H2=b kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3=c kJ/mol
催化重整反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H4=_______ 。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,还可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250-300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是_______ 。
(3)催化重整 CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图中曲线所示:
①根据图2可知,p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为_______ 。
②在压强为p4、投料比 为1、950℃的条件下,X点平衡常数Kp=_______ (用含p4的代数式表示,其中用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数)。
(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.17 kJ/mol 的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)·c(H2)、k逆分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。则如图(pK=-lgk:T表示温度所示①、②、③、④四条斜线中,能表示以pk正随T变化关系的是斜线_______ ,能表示pk逆随T变化关系的是斜线_______ 。
(5)我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C,放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图所示:
放电时,正极的电极反应式为_______ 。
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2O(g) △H2=b kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3=c kJ/mol
催化重整反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H4=
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,还可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250-300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是
(3)催化重整 CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图中曲线所示:
①根据图2可知,p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为
②在压强为p4、投料比 为1、950℃的条件下,X点平衡常数Kp=
(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.17 kJ/mol 的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)·c(H2)、k逆分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。则如图(pK=-lgk:T表示温度所示①、②、③、④四条斜线中,能表示以pk正随T变化关系的是斜线
(5)我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C,放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图所示:
放电时,正极的电极反应式为
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