组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:216 题号:6419487
二氧化硫是大气污染物,利用SO2→CaSO4→CaS转化可实现变废为宝。
回答下列问题:
(1)已知:Ⅰ.C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H1=+172kJ·mol-1;
Ⅱ.CaSO4(s)+2C(s)=2CO2(g)+CaS(s) △H2=+226kJ·mol-1
若某反应的平衡常数表达式为K=c4(CO),请结合反应Ⅰ、Ⅱ写出此反应的热化学方程式:_____________
(2)向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molSO2、4molCO和催化剂,发生反应
SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(g) △H,测得温度对SO2的转化率及催化剂效率的影响如图1所示:

①该反应的△H__________0(填“>”或“<”, 下同 );图 中M、N两点的平衡常数:KM_____KN
②M点时的化学平衡常数K=____________
(3)向浓度均为0.01mol·L-1的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加氯化钙溶液,测得分散系中两种酸根离子的浓度随c(Ca2+ )的变化如图2所示[已知:Ksp(CaCO3)=3×10-9]:

①图中 a=_____________
②该温度下,Ksp(CaSO4)=________________
(4)某研究小组设计图3所示装置将副产品CO转化为CH4和Q。该电解总反应的离子方程式为_____________________________

(5)标准状况下,向1L含NaOH、Ca(OH)2各0.1mol的溶液中不断通入SO2至过量,请画出生成沉淀的物质的量(mol)与通入SO2体积(L)的关系图。______

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【推荐1】(1)工业上可利用“甲烷蒸气转化法”生产氢气,反应为甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下生成一氧化碳和氢气,有关反应的能量变化如图1:

则该反应的热化学方程式_____________________________________
(2)已知温度、压强对甲烷平衡含量的影响如图2,请回答:

①图26-2中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1Mpa、2Mpa时甲烷含量曲线,其中表示1Mpa的是________
②该反应的平衡常数:600 ℃时________700 ℃(填“>”“<”或“=”)。
③已知:在700 ℃,1 MPa时,1 mol CH4与1 mol H2O在1 L的密闭容器中反应,6min达到平衡(如图3),此时CH4的转化率为________________,该温度下反应的平衡常数为______________(结果保留小数点后一位数字)。
④从图3分析,由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是_____________(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”),采取的措施可能是_____________________
(3)以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池,放电过程中,溶液中铵根离子浓度逐渐增大。写出该电池的正极反应式:_________________
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【推荐2】乙二醇(沸点:197.3℃)是一种重要的基础化工原料。由煤基合成气(主要成分CO、H2)与氧气先制备得到草酸二甲酯(沸点:164.5℃),再加氢间接合成乙二醇,具有反应条件温和、环境污染小等优点。反应过程如下:
反应I:4NO(g)+4CH3OH(g)+O2(g)4CH3ONO(g)+2H2O(g)   △H1 =a kJ·mol-1
反应II:2CO(g)+2CH3ONO(g)CH3OOCCOOCH3(l) + 2NO(g) △H2=b kJ·mol-1
反应III:CH3OOCCOOCH3(1)+4H2(g)HOCH2CH2OH(1)+2CH3OH(g) △H3 =c kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)煤基合成气间接合成乙二醇的总热化学方程式是_____________________________,已知该反应在较低温条件下能自发进行。说明该反应的△H ______0(填“>”“<”或“=”)。
(2)CO、CH3ONO各0.4mol在恒温、容积恒定为2 L的密闭容器中发生反应II,达到平衡时CO的体积分数与NO的体积分数相等,计算该反应的化学平衡常数K=_____________。若此时向容器中再通入0.4 mol NO,一段时间后,达到新平衡时NO 的体积分数与原平衡时相比______(填“增大”“相等”“减小”或“不能确定”)。
(3)温度改变对反应II的催化剂活性有影响,评价催化剂的活性参数——空时收率和CO的选择性可表示如下:
空 时收率=CH3OOCCOOCH3质量/反应时间×催化剂的体积
CO的选择性=合成[CH3OOCCOOCH3所消耗的CO的物质的量/反应掉的CO 的物质的量]×100%
在不同温度下,某学习小组对四组其他条件都相同的反应物进行研究,经过相同时间th,测得空时收率、CO的选择性数据如下表所示。
反应温度(℃)空时收率(g·mL-1·h-1)CO的选择性(%)
1300.70①72.5
1400.75②71.0
1500.71③55.6
1600.66④63.3
下列说法正确的是________(填字母代号)。
A.温度升高,空时收率先增大后减小,说明△H2>0
B.温度升高,催化剂活性逐渐减弱,对CO 的选择性逐渐降低
C.综合考虑空时收率和CO的选择性,工业生成CH3OOCCOOCH3时,选择140℃效果最好
D.130℃时,CO的选择性最高,说明CO生成CH3OOCCOOCH3的转化率最高
(4)120℃、常压时,CH3OOCCOOCH3 +4H2HOCH2CH2OH+2CH3OH 反应过程中的能量变化如图所示。画出180℃、常压时,加入催化剂,该反应过程中的能量变化图。________

(5)研究证实,乙二醇、氧气可以在碱性溶液中形成燃料电池,负极的电极反应式是________________
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【推荐3】为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,将CO2转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。
方法Ⅰ:CO2催化加氢制甲醇。
以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下:
反应i:CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)   ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
反应ii:CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)   ΔH2= +41.0 kJ·mol-1
反应iii:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)   ΔH3=
(1)计算反应iii的ΔH3= ___________
(2)一定温度和催化剂条件下,0.73mol H2、0.24mol CO2和0.03mol N2(已知N2不参与反应)在总压强为3.0MPa的密闭容器中进行上述反应,平衡时CO2的转化率、CH3OH和CO的选择性随温度的变化曲线如图所示。

①图中曲线c表示物质___________的变化(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)。
②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法不正确的有___________ (填字母)。
A.降低温度,反应i~iii的正、逆反应速率都减小
B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡转化率下降
C.移去部分H2O(g),反应iii向正反应方向衡移动
D.选择合适的催化剂能提高CO2的平衡转化率
③某温度下,t1 min反应到达平衡,测得容器中CH3OH的体积分数为12.5%。此时用CH3OH的分压表示0-t1时间内的反应速率v(CH3OH)=___________MPa·min-1。设此时n(CO) = a mol,计算该温度下反应ii的平衡常数Kx=___________ (用含有a的代数式表示)。[已知:分压=总压 × 该组分物质的量分数;对于反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g),,x为物质的量分数。]
方法Ⅱ:CO2电解法制甲醇
利用电解原理,可将CO2转化为CH3OH,其装置如图所示:

(3)双极膜B侧为___________(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
(4)TiO2电极上电极反应方程式:___________
方法Ⅲ:CO2催化加氢制低碳烯烃(2~4个C的烯烃)
某研究小组使用Zn-Ga-O/SAPO-34双功能催化剂实现了CO2直接合成低碳烯烃,并给出了其可能的反应历程(如图所示)。H2首先在Zn-Ga-O表面解离成2个H*,随后参与到CO2的还原过程;SAPO-34则催化生成的甲醇转化为低碳烯烃。

注:☐表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(5)理论上,反应历程中消耗的H*与生成的甲醇的物质的量之比为___________
2024-03-04更新 | 248次组卷
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