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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:329 题号:6393078
碳、氮及其化合物与生活密切相关。请根据要求回答下列问题:
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —574kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —1160kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H= —44kJ/mol
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式_________
(2)已知:反应I:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H<0
反应II:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H<0
①在恒温恒容装置中充入一定量的NH和O2,在催化剂的作用下进行反应I,则下列有关叙述中正确的是___(填字母序号)。
A.增大压强,Kp(用压强表示的化学平衡常数)增大
B.若测得容器内3v(NH3)=2v (H2O)时,说明反应已达平衡
C.通入一定量的氮气,则化学反应速率增大
D.达到平衡时体系的压强不再变化
②氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I、II。为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2,得有关物质的量关系如图,该催化剂在低温时选择反应_____(填“I”或“II”)。

③520℃时,4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K=_______(只需列出数字计算式,无需化简)。恒压容器中,为了提高NH3转化为N2平衡转化率的措施有______( 填字母序号)
A.降低反应温度 B. 投料比不变,增加反应物的浓度
C.增大NH3和O2的初始投料比 D. 充入一定量的氦气
(3)已知25℃时HCN 和H2CO3的电离常数(Ka.)如下表:
物质电离常数(Ka)
HCNKa=5×10-10
H2CO3Ka1=4.5×10-7;Ka2=4.7× 10-11

25℃时,测得等体积等浓度的HCN和NaCN的混合溶液pH=11,则c(Na+)、c(H+)、c(CN)、c(OH)、c(HCN)浓度由大到小顺序为______,向NaCN溶液中通入少量CO2,则发生反应的化学方程式为:______________________

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【推荐1】运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义。
(1)CO可以合成甲醇。已知:
CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.5 kJ·mol-1
CO(g)+1/2O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0   kJ·mol-1
H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)     ΔH=-285.8   kJ·mol-1
CO(g)+2H2 (g)CH3OH(g) ΔH=________   kJ·mol-1
(2)下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号)。
a. 使用高效催化剂                    b. 降低反应温度
c. 增大体系压强                              d. 不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
(3)在一定压强下,容积为V L的容器中充入a mol CO2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

p1________p2(大于”、“小于等于”);
100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=_______
100℃时,达到平衡后,保持压强P1不变的情况下,再向容器中通入CO、H2CH3OH0.5a mol,则平衡_______ (向右”、“向左移动)。
④在其它条件不变的情况下,再增加a mol CO2a molH2,达到新平衡时,CO的转化率________(增大”、“减小不变”)。
(4)在容积均为1L的密闭容器(a、b、c、d、e)中,分别充入1molCO2molH2等量混合气体,在不同的温度下(温度分别为T1、T2、T3、T4、T5),经相同的时间,在t时刻,测得容器甲醇的体积分数如图所示。在T1- T2T4- T5两个温度区间,容器内甲醇的体积分数的变化趋势如图所示,其原因是_______
2017-10-11更新 | 104次组卷
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(1)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2 ③CO2(g) + H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键H-HC-OC≡OH-OC-H
E/(kJ•mol-1)4363431075465413
由此计算△H1=___________kJ•mol-1;已知△H2= -58 kJ•mol-1,则△H3= ___________kJ•mol-1
(2)燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置,CH3OH—空气燃料电池是一种碱性(20%—30%的KOH溶液)燃料电池。电池放电时,负极的电极反应式为___________。正极的电极反应式为___________
(3)将V1 mL 1.00 mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。下列叙述正确的是___________
A.做该实验时环境温度为22 ℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.00 mol·L-1
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
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【推荐3】工业上采用CO和H2合成再生能源甲醇,反应为:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH<0
(1)一定温度下,将1molCO与1molH2通入VL恒容密闭容器中发生反应。
①该反应能自发进行的条件是______(填“高温”、“低温”或“任意温度”)
②下列说法正确的是______
A.v(H2)=2v(CO)时,反应达到化学平衡状态
B.达到平衡时CO与H2的转化率相等
C.恒温恒压,往原料气中通入少量稀有气体,CO的转化率会降低
D.该反应的正反应活化能大于逆反应活化能
③图1为温度对H2合成甲醇反应的影响,请从反应速率和平衡的角度分析725℃以后H2百分含量随时间增长呈现该变化趋势的原因______

(2)在恒温T、恒压P的条件下,将3.0molCO与4.5molH2通入容积可变的密闭容器中。达平衡时容器的体积为2L,CO的转化率为50%。
①此反应的正、逆反应速率与浓度的关系为v=kc(CO)·c2(H2),v=kc(CH3OH),其中k、k为速率常数。在温度T下k、k的关系式为k=_____k
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(3)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,请写出生成甲醇的电极反应式______
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