丙烯(C3H6)是重要的有机化工原料。丙烷直接脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如图:
回答下列问题:
(1)丙烷直接脱氢制丙烯为强吸热过程,该反应必须在高温下进行,但温度越高副反应进行程度越大,同时还会降低催化剂的活性和选择性。
①为提供反应所需热量,恒压时若向原料气中掺入水蒸气,则K(主反应)___ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②温度升高,副反应更容易发生的主要原因是_______ 。
(2)如图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强p1、p2分别为1×104 Pa和1×105 Pa)。
①1×104 Pa时,如图中表示丙烯的曲线是____ (填“ⅰ”、“ⅱ”、“ⅲ”或“ⅳ”)。
②1×105Pa、500℃时,若只发生上述主反应和副反应,则达平衡时,丙烷转化为丙烯的转化率为____ 。
(3)为克服丙烷直接脱氢法的缺点,科学家探索出在无机膜反应器中进行丙烷脱氢制丙烯的技术。在膜反应器中,利用特定功能膜将生成的氢气从反应区一侧有选择性地及时移走。与丙烷直接脱氢法相比,该方法的优点是__________ 。
(4)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。
已知:CO和H2的燃烧热分别为△H =-283.0kJ/mol、△H =-285.8kJ/mol。
①反应(ⅰ)的化学方程式为_____ 。
②25℃时,该工艺总反应的热化学方程式为________ 。
③该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是_______ 。
回答下列问题:
(1)丙烷直接脱氢制丙烯为强吸热过程,该反应必须在高温下进行,但温度越高副反应进行程度越大,同时还会降低催化剂的活性和选择性。
①为提供反应所需热量,恒压时若向原料气中掺入水蒸气,则K(主反应)
②温度升高,副反应更容易发生的主要原因是
(2)如图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强p1、p2分别为1×104 Pa和1×105 Pa)。
①1×104 Pa时,如图中表示丙烯的曲线是
②1×105Pa、500℃时,若只发生上述主反应和副反应,则达平衡时,丙烷转化为丙烯的转化率为
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(4)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。
已知:CO和H2的燃烧热分别为△H =-283.0kJ/mol、△H =-285.8kJ/mol。
①反应(ⅰ)的化学方程式为
②25℃时,该工艺总反应的热化学方程式为
③该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是
更新时间:2019-04-24 11:29:08
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【推荐1】2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会提出我国要实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 。该反应在起始温度和体积均相同(T℃、1L)的两个密闭容器中分别进行,反应物起始物质的量见下表:
(1)达到平衡时,反应a、b对比:的体积分数_______ (填“>”“<”或“=”)。
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是_______(填标号)。
Ⅱ.和合成甲烷也是资源化利用的重要方法。对于反应 ,催化剂的选择是甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如下图所示。
(3)高于320℃后,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是_______ 。
(4)对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是_______ 。
Ⅲ.研究表明与在催化剂存在下可发生反应制得合成气:。
(5)此反应的活化能,利于反应自发进行的条件是_______ (填“高温”或“低温”)。
(6)一定温度下,向一恒容密闭容器中充入和发生上述反应、初始时和的分压分别为14kPa、16kPa,一段时间达到平衡后,测得体系压强是起始时的1.4倍,则该反应的平衡常数_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
Ⅳ.以铅蓄电池为电源可将转化为乙烯,其原理如下图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。
(7)阴极上的电极反应式为_______ ;每生成0.5mol乙烯,理论上需消耗铅蓄电池中_______ mol硫酸。
Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 。该反应在起始温度和体积均相同(T℃、1L)的两个密闭容器中分别进行,反应物起始物质的量见下表:
反应a(恒温恒容) | 1 | 3 | 0 | 0 |
反应b(绝热恒容) | 0 | 0 | 1 | 1 |
(1)达到平衡时,反应a、b对比:的体积分数
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是_______(填标号)。
A. |
B.混合气体的平均摩尔质量不再改变 |
C. |
D.容器内压强不再改变 |
Ⅱ.和合成甲烷也是资源化利用的重要方法。对于反应 ,催化剂的选择是甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如下图所示。
(3)高于320℃后,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是
(4)对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是
Ⅲ.研究表明与在催化剂存在下可发生反应制得合成气:。
(5)此反应的活化能,利于反应自发进行的条件是
(6)一定温度下,向一恒容密闭容器中充入和发生上述反应、初始时和的分压分别为14kPa、16kPa,一段时间达到平衡后,测得体系压强是起始时的1.4倍,则该反应的平衡常数
Ⅳ.以铅蓄电池为电源可将转化为乙烯,其原理如下图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。
(7)阴极上的电极反应式为
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适中
(0.65)
【推荐2】工业上,可以用还原NO,发生反应: 。回答下列问题:
(1)研究发现,总反应分两步进行:①;②。相对能量与反应历程如图所示。
加入催化剂,可降低___________ (填序号)反应的活化能。
(2)已知共价键的键能:
___________ 。
(3)的速率方程为(为速率常数,只与温度、催化剂有关)。一定温度下,不同初始浓度与正反应速率关系相关数据如下表。
①___________ ,___________ ,___________ 。
②已知:速率常数(k)与活化能()、温度(T)的关系式为(R为常数)。总反应在催化剂Cat1、Cat2作用下,与T关系如图所示。相同条件下,催化效能较高的是___________ ,简述理由:___________ 。
(4)体积均为的甲、乙反应器中都充入和,发生上述反应。测得的物质的量与反应时间的关系如图所示。
仅一个条件不同,相对于甲、乙改变的条件是________ 。甲条件下平衡常数_______ 。
(1)研究发现,总反应分两步进行:①;②。相对能量与反应历程如图所示。
加入催化剂,可降低
(2)已知共价键的键能:
共价键 | N=O | H—H | H—O | |
键能 | 607 | 436 | 946 | 463 |
(3)的速率方程为(为速率常数,只与温度、催化剂有关)。一定温度下,不同初始浓度与正反应速率关系相关数据如下表。
实验 | |||
a | 0.1 | 0.1 | v |
b | 0.2 | 0.1 | |
c | 0.1 | 0.2 | |
d | 0.2 | x |
②已知:速率常数(k)与活化能()、温度(T)的关系式为(R为常数)。总反应在催化剂Cat1、Cat2作用下,与T关系如图所示。相同条件下,催化效能较高的是
(4)体积均为的甲、乙反应器中都充入和,发生上述反应。测得的物质的量与反应时间的关系如图所示。
仅一个条件不同,相对于甲、乙改变的条件是
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】化石燃料燃烧时会产生进入大气形成酸雨,有多种方法可用于的脱除。
已知可参与如下热力学循环:
反应的______
碱性溶液吸收法。工业上常用碱性NaClO废液吸收,反应原理为:,为了提高吸收效率,常用 作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和氧原子具有极强的氧化能力,可加快对的吸收。该催化过程如下图所示:
过程1的离子方程式是,过程2的离子方程式为______ 。
也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO 更好,原因是______ 。
溶液、氨水等碱性溶液吸收法。已知时,含硫物种即水溶液中、、随pH变化如图1所示,脱硫效率随pH变化如图2所示。
①当用溶液吸收至溶液的pH为4时,发生反应的离子方程式是______ 。
②当用氨水吸收至溶液的时,与溶液中存在的含硫物种之间的关系是______ 。
③由实验测得氨水脱除时,脱硫效率随pH的变化如图所示。在,pH较小时脱硫效率低的可能原因是______ ;实际工艺中,吸收液的pH应控制在一定范围内,pH不宜过大的原因是______ 。
已知可参与如下热力学循环:
反应的
碱性溶液吸收法。工业上常用碱性NaClO废液吸收,反应原理为:,为了提高吸收效率,常用 作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和氧原子具有极强的氧化能力,可加快对的吸收。该催化过程如下图所示:
过程1的离子方程式是,过程2的离子方程式为
也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO 更好,原因是
溶液、氨水等碱性溶液吸收法。已知时,含硫物种即水溶液中、、随pH变化如图1所示,脱硫效率随pH变化如图2所示。
①当用溶液吸收至溶液的pH为4时,发生反应的离子方程式是
②当用氨水吸收至溶液的时,与溶液中存在的含硫物种之间的关系是
③由实验测得氨水脱除时,脱硫效率随pH的变化如图所示。在,pH较小时脱硫效率低的可能原因是
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一、
Ⅰ.硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。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。根据图示回答下列问题:
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式:___________ 。
(2)将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于___________ 。
(3)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)___________ K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(4)Ⅱ.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-1160kJ·mol-1
若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为___________ ,放出的热量为:___________ kJ。
(5)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中,通过以下反应制得:3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)。达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、CO的量),反应速率υ与时间t的关系如图。图中t4时引起平衡移动的条件可能是___________ ;图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是___________ 。
Ⅰ.硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。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。根据图示回答下列问题:
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式:
(2)将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于
(3)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)
(4)Ⅱ.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-1160kJ·mol-1
若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为
(5)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中,通过以下反应制得:3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)。达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、CO的量),反应速率υ与时间t的关系如图。图中t4时引起平衡移动的条件可能是
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【推荐2】氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g) + 4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1
CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH2
若1 mol CH4 还原NO2 至N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则ΔH2=_______ ;
(2)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为:N2+3H22NH3,则在电化学合成氨的过程中,阴极反应式为__________________________________________ ;
(3)在一定条件下,将l mol N2 与3 mol H2 混合于一个10 L密闭容器中,反应达到平衡时,A点混合气体中氨占25%,试回答:
①N2的转化率为______ ;
②右图中在状态A时,平衡常数KA____________ (填写代入数值的表达式,不要求算出具体数值);当温度由T1变化到T2时, KA ____ KB(填“>”、“<”或“=”)。
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:
反应从0 min到3 min之间,H2的反应速率为______________ ;反应在3 min时,条件发生了改变,改变的条件可能是________ (填序号)。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.增加H2的浓度
(1)用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g) + 4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1
CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH2
若1 mol CH4 还原NO2 至N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则ΔH2=
(2)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为:N2+3H22NH3,则在电化学合成氨的过程中,阴极反应式为
(3)在一定条件下,将l mol N2 与3 mol H2 混合于一个10 L密闭容器中,反应达到平衡时,A点混合气体中氨占25%,试回答:
①N2的转化率为
②右图中在状态A时,平衡常数KA
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:
反应从0 min到3 min之间,H2的反应速率为
a.使用催化剂 b.降低温度 c.增加H2的浓度
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【推荐3】煤的气化得CO和H2,在催化剂存在条件下进一步合成甲醇(反应I),并同时发生反 应II.
I.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1 = -81 kJ • mol-1
II. CO(g)+H2(g) C(s)+H2O (g) △H2
已知:①2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H3 =-221 kJ • mol-1
② H2O(g)=H2O(1) △H4 =-44.0 kJ • mol-1
③H2的标准燃烧热为285. 8 kJ • mol-1
④反应过程中催化剂对选择性会产生影响,甲醇选择性是指转化的CO中生成甲醇的百分比。
请回答:
(1)反应 II 中△H2 =______ kJ • mol-1
(2)为减弱副反应II的发生,下列采取的措施合理的是_________ 。
A.反应前加入少量的水蒸气 B.增压
C.降低反应温度 D.使用合适催化剂,平衡前提高甲醇的选择性
(3)在常压下,CO和H2的起始加入量为10 mol、14 mol,容器体积为10 L.选用Cu/NiO催化剂,升高温度在450℃时测得甲醇的选择性为80%,CO的转化率与温度的关系如图所示,则此温度下反应I的平衡常数K=_______ ,并说明CO的转化率随温度升高先增大后减小的原因:____________ 。
(4)350℃时甲醇的选择性为90%,其他条件不变,画出350℃时甲醇的物质的量随时间的变化曲线。_________________
(5)甲醇燃料电池由甲醇电极、氧电极和质子交换膜构成,写出负极的电极反应式:_________ 。实验证明CO在酸性介质中可电解产生甲醇,写出阴极的电极反应式:__________ 。
I.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1 = -81 kJ • mol-1
II. CO(g)+H2(g) C(s)+H2O (g) △H2
已知:①2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H3 =-221 kJ • mol-1
② H2O(g)=H2O(1) △H4 =-44.0 kJ • mol-1
③H2的标准燃烧热为285. 8 kJ • mol-1
④反应过程中催化剂对选择性会产生影响,甲醇选择性是指转化的CO中生成甲醇的百分比。
请回答:
(1)反应 II 中△H2 =
(2)为减弱副反应II的发生,下列采取的措施合理的是
A.反应前加入少量的水蒸气 B.增压
C.降低反应温度 D.使用合适催化剂,平衡前提高甲醇的选择性
(3)在常压下,CO和H2的起始加入量为10 mol、14 mol,容器体积为10 L.选用Cu/NiO催化剂,升高温度在450℃时测得甲醇的选择性为80%,CO的转化率与温度的关系如图所示,则此温度下反应I的平衡常数K=
(4)350℃时甲醇的选择性为90%,其他条件不变,画出350℃时甲醇的物质的量随时间的变化曲线。
(5)甲醇燃料电池由甲醇电极、氧电极和质子交换膜构成,写出负极的电极反应式:
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(0.65)
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【推荐1】氮及其化合物在工农业生产中具有重要作用。
(1)某小组进行工业合成氨N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H<0的模拟研究,在密闭容器中,进行三次实验,每次开始时均通入0.1 mol N2(g)、0.3 mol H2(g)。与实验①相比较,实验②、③都各改变了一个条件,三次实验中c(N2)随时间(t)的变化如图所示。
与实验①相比,实验②所采用的实验条件可能为_______ (填字母),实验③所采用的实验条件可能为_______ (填字母)。
a.加压缩小容器体积 b.减压扩大容器体积 c.升高温度 d.降低温度 e.使用催化剂
(2)用水稀释0.1mol/L氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是_______
(1)某小组进行工业合成氨N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H<0的模拟研究,在密闭容器中,进行三次实验,每次开始时均通入0.1 mol N2(g)、0.3 mol H2(g)。与实验①相比较,实验②、③都各改变了一个条件,三次实验中c(N2)随时间(t)的变化如图所示。
与实验①相比,实验②所采用的实验条件可能为
a.加压缩小容器体积 b.减压扩大容器体积 c.升高温度 d.降低温度 e.使用催化剂
(2)用水稀释0.1mol/L氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是_______
A. | B. | C.H+的浓度 | D.OH-的物质 |
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解题方法
【推荐2】氮及其化合物在生产、生活中具有广泛的应用。
(1)已知一定条件下 。1mol分子中的化学键断裂时需吸收498kJ的能量,1molNO分子中的化学键断裂时需吸收632kJ的能量。则的键能为___________ 。
(2)某些过氧由基可以将NO氧化为,其反应机理如图所示(标*的为自由基)。X的分子式为___________ ,总反应的化学方程式为___________ 。
(3)反应的速率方程可表示为,其中k是与温度有关的常数,实验测得反应在650K时的数据如表:
根据表中数据计算,___________ ,___________ 。温度为650K时该反应的速率常数___________ 。
(4)储存还原技术法(NSR)利用催化剂消除汽车尾气中的,反应的化学方程式:。在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入等物质的S的NO和CO模拟NSR反应,在有催化剂和无催化剂条件下测得c(NO)随时间变化的曲线如图所示:
①曲线a和b中,表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线___________ 。
②曲线b表示的反应前10min内CO的平均反应速率___________ 。
③若保持其他条件不变,15min时将容器的体积压缩至1L,20min时反应重新达到平衡,NO的物质的量浓度对应的点可能是___________ 点。
(1)已知一定条件下 。1mol分子中的化学键断裂时需吸收498kJ的能量,1molNO分子中的化学键断裂时需吸收632kJ的能量。则的键能为
(2)某些过氧由基可以将NO氧化为,其反应机理如图所示(标*的为自由基)。X的分子式为
(3)反应的速率方程可表示为,其中k是与温度有关的常数,实验测得反应在650K时的数据如表:
实验编号 | |||
① | 0.025 | 0.040 | 2.2×10-4 |
② | 0.050 | 0.040 | 4.4×10-4 |
③ | 0.025 | 0.120 | 6.6×10-4 |
(4)储存还原技术法(NSR)利用催化剂消除汽车尾气中的,反应的化学方程式:。在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入等物质的S的NO和CO模拟NSR反应,在有催化剂和无催化剂条件下测得c(NO)随时间变化的曲线如图所示:
①曲线a和b中,表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线
②曲线b表示的反应前10min内CO的平均反应速率
③若保持其他条件不变,15min时将容器的体积压缩至1L,20min时反应重新达到平衡,NO的物质的量浓度对应的点可能是
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(0.65)
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解题方法
【推荐3】亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO和Cl2反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g)。
(1)在1L恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示:①反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=___________ mol·L-1·min-1。
②T2时该反应的平衡常数K=___________ 。
③T2时Cl2的平衡转化率为___________ 。
(2)若按投料比n(NO)∶n(Cl2)=2∶1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示:①该反应的ΔH___________ (填“>”“<”或“=”)0。
②在p压强条件下,M点时容器内NO的体积分数为___________ 。
③若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的压强平衡常数Kp=___________ (用含p的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)。
(1)在1L恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示:①反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=
②T2时该反应的平衡常数K=
③T2时Cl2的平衡转化率为
(2)若按投料比n(NO)∶n(Cl2)=2∶1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示:①该反应的ΔH
②在p压强条件下,M点时容器内NO的体积分数为
③若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的压强平衡常数Kp=
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【推荐1】有效去除大气中的NOx,保护臭氧层,是环境保护的重要课题。
(1)在没有NOx催化时,O3的分解可分为以下两步反应进行;
①O3=O+O2 (慢) ②O+O3=2O2 (快)
第一步的速率方程为v1=k1c(O3),第二步的速率方程为v2=k2c(O3)·c(O)。其中O为活性氧原子,它在第一步慢反应中生成,然后又很快的在第二步反应中消耗,因此,我们可以认为活性氧原子变化的速率为零。请用k1、k2组成的代数式表示c(O)=____________ 。
(2)NO做催化剂可以加速臭氧反应,其反应过程如图所示:
已知:O3(g)+O(g)=2O2(g) ΔH=-143 kJ/mol
反应1:O3(g)+NO(g)=NO2(g)+O2(g) ΔH1=-200.2 kJ/mol。
反应2:热化学方程式为____________________________ 。
(3)一定条件下,将一定浓度NOx(NO2和NO的混合气体)通入Ca(OH)2悬浊液中,改变,NOx的去除率如图所示。
已知:NO与Ca(OH)2不反应;
NOx的去除率=1-×100%
①在0.3-0.5之间,NO吸收时发生的主要反应的离子方程式为:___________ 。
②当大于1.4时,NO2去除率升高,但NO去除率却降低。其可能的原因是__________ 。
(4)若将CO和NO按不同比例投入一密闭容器中发生反应:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8 kJ/mol,反应达到平衡时,N2的体积分数随的变化曲线如图。
①b点时,平衡体系中C、N原子个数之比接近________ 。
②a、b、c三点CO的转化率从小到大的顺序为________ ;b、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为__________ (以上两空均用a、b、c、d表示)。
③若=0.8,反应达平衡时,N2的体积分数为20%,则NO的转化率为_____ 。
(1)在没有NOx催化时,O3的分解可分为以下两步反应进行;
①O3=O+O2 (慢) ②O+O3=2O2 (快)
第一步的速率方程为v1=k1c(O3),第二步的速率方程为v2=k2c(O3)·c(O)。其中O为活性氧原子,它在第一步慢反应中生成,然后又很快的在第二步反应中消耗,因此,我们可以认为活性氧原子变化的速率为零。请用k1、k2组成的代数式表示c(O)=
(2)NO做催化剂可以加速臭氧反应,其反应过程如图所示:
已知:O3(g)+O(g)=2O2(g) ΔH=-143 kJ/mol
反应1:O3(g)+NO(g)=NO2(g)+O2(g) ΔH1=-200.2 kJ/mol。
反应2:热化学方程式为
(3)一定条件下,将一定浓度NOx(NO2和NO的混合气体)通入Ca(OH)2悬浊液中,改变,NOx的去除率如图所示。
已知:NO与Ca(OH)2不反应;
NOx的去除率=1-×100%
①在0.3-0.5之间,NO吸收时发生的主要反应的离子方程式为:
②当大于1.4时,NO2去除率升高,但NO去除率却降低。其可能的原因是
(4)若将CO和NO按不同比例投入一密闭容器中发生反应:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8 kJ/mol,反应达到平衡时,N2的体积分数随的变化曲线如图。
①b点时,平衡体系中C、N原子个数之比接近
②a、b、c三点CO的转化率从小到大的顺序为
③若=0.8,反应达平衡时,N2的体积分数为20%,则NO的转化率为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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解题方法
【推荐2】二氧化碳的综合利用是环保领域研究的热点课题。
Ⅰ.经过催化氢化合成低碳烯烃。
合成乙烯的反应为
(1)已知几种化学键键能如下表所示:
则___________ (用含字母的代数式表示)。
(2)反应温度、投料比对平衡转化率的影响如图1。
①___________ 3(填“>”“<”或“=”,下同);、两点反应的平衡常数___________ 。
②时,往刚性密闭容器中加入、,反应达到平衡,则反应开始和平衡时的总压强比为___________ 。
(3)某新型催化剂对合成低碳烯烃在不同反应温度下的催化性能如图2。
由图2可知,该反应最适宜的温度为___________ ,理由为___________ 。
Ⅱ.经过电解转化为化工原料。
(4)图3所示固体氧化物电解池利用具有优良催化活性的电极共电解。
①阴极生成氢气的电极反应式为___________ 。
②电解过程中还伴随着积碳反应。以下说法正确的是___________ (填标号)。
a.生成的碳覆盖在电极表面,影响电极的催化活性
b.生成的碳使电解效率降低
c.生成的碳会和电解产生的氧气反应
Ⅰ.经过催化氢化合成低碳烯烃。
合成乙烯的反应为
(1)已知几种化学键键能如下表所示:
物质 | |||||
能量 |
则
(2)反应温度、投料比对平衡转化率的影响如图1。
①
②时,往刚性密闭容器中加入、,反应达到平衡,则反应开始和平衡时的总压强比为
(3)某新型催化剂对合成低碳烯烃在不同反应温度下的催化性能如图2。
由图2可知,该反应最适宜的温度为
Ⅱ.经过电解转化为化工原料。
(4)图3所示固体氧化物电解池利用具有优良催化活性的电极共电解。
①阴极生成氢气的电极反应式为
②电解过程中还伴随着积碳反应。以下说法正确的是
a.生成的碳覆盖在电极表面,影响电极的催化活性
b.生成的碳使电解效率降低
c.生成的碳会和电解产生的氧气反应
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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解题方法
【推荐3】化学实验是研究物质变化的重要手段,对于揭示化学反应规律,获得调控反应的理论依据,以及日常生活和工农业生产都具有重要的意义。
(1)用下图所示装置进行中和反应反应热的测定实验,请回答下列问题:
简易量热计示意图
②近似认为50mL0.55mol/LNaOH溶液和50mL0.25mol/L硫酸溶液的密度都是1,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g∙℃)。则中和热______ kJ/mol(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是_______ (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定溶液的温度
(2)某化学兴趣小组探究浓度对化学反应速率的影响,选择酸性溶液与草酸()溶液的反应作为研究对象,已知。25℃时,测定溶液褪色所需的时间,依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响,小组同学为此设计出两种实验方案。
你认为___________ (填“方案一”或“方案二”)可行,理由是___________ 。
(3)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,对国民经济和社会发展具有重要的意义。已知: 。不同条件下,合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数)如下表所示:
①为了提高平衡混合物中氨的含量,根据化学平衡移动原理,仅从理论上分析合成氨适宜的条件是_________ (填字母)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
②实际生产中一般采用的反应条件为400~500℃和10MPa~30MPa,原因可能是_____ 。
(1)用下图所示装置进行中和反应反应热的测定实验,请回答下列问题:
简易量热计示意图
温度 实验次数 | 起始温度t1℃ | 终止温度t2℃ | 温度差平均值 (t2-t1)℃ | ||
H2SO4 | NaOH | 平均值 | |||
1 | 26.2 | 26.0 | 26.1 | 29.5 | ① |
2 | 27.0 | 27.4 | 27.2 | 32.3 | |
3 | 25.9 | 25.9 | 25.9 | 29.2 | |
4 | 26.4 | 26.2 | 26.3 | 29.8 |
③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定溶液的温度
(2)某化学兴趣小组探究浓度对化学反应速率的影响,选择酸性溶液与草酸()溶液的反应作为研究对象,已知。25℃时,测定溶液褪色所需的时间,依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响,小组同学为此设计出两种实验方案。
实验方案 | 酸性溶液 | 溶液 | 紫红色溶液退至无色所需时间t/min | |||
V/mL | c/(mol•L-1) | V/mL | c/(mol•L-1) | |||
方案一 | ① | 4 | 0.01 | 2 | 0.2 | t1 |
② | 4 | 0.02 | 2 | 0.2 | t2 | |
方案二 | ③ | 4 | 0.01 | 2 | 0.1 | t3 |
④ | 4 | 0.01 | 2 | 0.2 | t4 |
(3)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,对国民经济和社会发展具有重要的意义。已知: 。不同条件下,合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数)如下表所示:
温度/℃ | 氨的含量/% | ||||
0.1MPa | 10MPa | 20MPa | 30MPa | 60MPa | |
200 | 15.3 | 81.5 | 86.4 | 89.9 | 95.4 |
300 | 2.20 | 52.0 | 64.2 | 71.0 | 84.2 |
400 | 0.40 | 25.1 | 38.2 | 47.0 | 65.2 |
500 | 0.10 | 10.6 | 19.1 | 26.4 | 42.2 |
600 | 0.05 | 4.50 | 9.10 | 13.8 | 23.1 |
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
②实际生产中一般采用的反应条件为400~500℃和10MPa~30MPa,原因可能是
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