环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
(1)已知:(g)= (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol −1 ①
H2(g)+ I2(g)=2HI(g) ΔH2=﹣11.0 kJ·mol −1 ②
对于反应:(g)+ I2(g)=(g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________ kJ·mol −1。
(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为_________ ,该反应的平衡常数Kp=_________ Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有__________ (填标号)。
A.通入惰性气体 B.提高温度
C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是__________ (填标号)。
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L−1
(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2结构简式为),后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为____________ ,总反应为__________________ 。电解制备需要在无水条件下进行,原因为_________________________ 。
(1)已知:(g)= (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol −1 ①
H2(g)+ I2(g)=2HI(g) ΔH2=﹣11.0 kJ·mol −1 ②
对于反应:(g)+ I2(g)=(g)+2HI(g) ③ ΔH3=
(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为
A.通入惰性气体 B.提高温度
C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L−1
(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2结构简式为),后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为
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更新时间:2019-06-09 11:40:50
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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1】硫是生物必须的营养元素之一,含硫化合物在自然界中广泛存在,循环关系如下图所示:
(1)火山喷发产生H2S在大气当中发生如下反应:
①2H2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(g) △H=﹣442.38kJ/mol
②S(g)+O2(g)=SO2(g) △H=﹣297.04kJ/mol。
H2S(g)与O2(g)反应产生SO2(g)和H2O(g)的热化学方程式是__________ 。
(2)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透遇到难溶的ZnS,慢慢转变为铜蓝(CuS),请从沉淀溶解平衡的角度解释由ZnS转变为CuS的过程__________ 。
(3)化石燃料燃烧时会产生含SO2的废气进入大气,污染环境,有多种方法可用于SO2的脱除。
①氨法脱硫。该方法是一种高效低耗能的湿法脱硫方式,利用氨水吸收废气中的SO2,并在富氧条件下氧化为硫酸铵,得到化肥产品。反应的化学方程式是__________ 。
②NaClO碱性溶液吸收法。工业上可用NaClO碱性溶液吸收SO2。反应离子方程式是__________ 。为了提高吸收效率,常用Ni2O3作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可加快对SO2的吸收。该催化过程的示意图如下图所示:
过程1:Ni2O3 +ClO- = 2NiO2 +Cl-,过程2的离子方程式是__________ 。
Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO更好,原因是__________ 。
③电化学脱硫法。某种电化学脱硫法装置如下图所示,不仅可脱除SO2还可得到Cu。电解过程中发生总反应的离子方程式是__________ 。
(1)火山喷发产生H2S在大气当中发生如下反应:
①2H2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(g) △H=﹣442.38kJ/mol
②S(g)+O2(g)=SO2(g) △H=﹣297.04kJ/mol。
H2S(g)与O2(g)反应产生SO2(g)和H2O(g)的热化学方程式是
(2)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透遇到难溶的ZnS,慢慢转变为铜蓝(CuS),请从沉淀溶解平衡的角度解释由ZnS转变为CuS的过程
(3)化石燃料燃烧时会产生含SO2的废气进入大气,污染环境,有多种方法可用于SO2的脱除。
①氨法脱硫。该方法是一种高效低耗能的湿法脱硫方式,利用氨水吸收废气中的SO2,并在富氧条件下氧化为硫酸铵,得到化肥产品。反应的化学方程式是
②NaClO碱性溶液吸收法。工业上可用NaClO碱性溶液吸收SO2。反应离子方程式是
过程1:Ni2O3 +ClO- = 2NiO2 +Cl-,过程2的离子方程式是
Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO更好,原因是
③电化学脱硫法。某种电化学脱硫法装置如下图所示,不仅可脱除SO2还可得到Cu。电解过程中发生总反应的离子方程式是
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【推荐2】综合利用CO2对环境保护及能开发意义重大。
(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是______________ 。
a. 可在碱性氧化物中寻找
b. 可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c. 可在具有强氧化性的物质中寻找
(2)Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是:在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是__________________________ 。
(3)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A:CO2+H2OCO+H2+O2,已知:
反应A的热化学方程式是___________________________ 。用稀氨水喷雾捕集CO2最终可得产品NH4HCO3.在捕集时,气相中有中间体NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成.现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中,分别在不同温度下进行反应:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g).实验测得的有关数据见上表.( t1<t2<t3)氨基甲酸铵分解反应是________ 反应(“放热”、“吸热”).在15℃,此反应的化学平衡常数为:__________ .
(4)高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如下:
① 电极b发生______________ (填“氧化”或“还原”)反应。
② CO2在电极a放电的反应式是___________________________ 。
(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是
a. 可在碱性氧化物中寻找
b. 可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c. 可在具有强氧化性的物质中寻找
(2)Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是:在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是
(3)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A:CO2+H2OCO+H2+O2,已知:
反应A的热化学方程式是
(4)高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如下:
① 电极b发生
② CO2在电极a放电的反应式是
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【推荐3】为保护环境,汽车尾气中SO2和NOX的脱除已经引起了人们的广泛关注。
(1)SO2易溶于水,其水溶液被称为“亚硫酸”溶液。在“亚硫酸”溶液中存在下列平衡:SO2 + xH2OSO2·xH2O K1、SO2·xH2O H++ HSO3-+(x﹣1)H2O K2
温度升高时,平衡常数增大的是______________ (填“K1”或“ K2”)。
(2)汽车尾气中的NO2和SO2直接反应可生成SO3。已知:
N2(g)+O2(g)=2NO (g) ΔH =+180.5 kJ·mol﹣1
2NO(g)+ O2(g)=2NO2(g) ΔH =-113.0 kJ·mol﹣1
2SO2(g)+ O2(g)=2SO3(g) ΔH =-196.6 kJ·mol﹣1
写出NO2与SO2反应生成SO3(g)和N2的热化学方程式______________ 。
(3)液相吸收法去除汽车尾气中SO2、NOX。
①SO2、NOX在自来水、纯水及氨水中的吸收率如下。
ⅰ.自来水中SO2吸收率比纯水的高,可能的原因是_________________ 。
ⅱ.氨水吸收SO2的化学方程式为______________ 。
ⅲ.三种吸收剂中NOX的吸收率均较低,可能原因是______________ (填标号)。
a. NO难溶于水 b. NO2难溶于水 c. NO、NO2均不与氨水反应
②吸收液中加Fe2(SO4)3,将NO转化为NO2-,提高脱硝率。写出该反应离子方程式________________________ 。
(4)电化学膜技术去除汽车尾气中的SO2。尾气中的SO2 预氧化生成SO3并伴随O2一同到达多孔阴极板。
①写出多孔阴极的电极反应式_____________________ 。
②该电解池除尾气脱硫外,还有的作用是_____________ 。
(1)SO2易溶于水,其水溶液被称为“亚硫酸”溶液。在“亚硫酸”溶液中存在下列平衡:SO2 + xH2OSO2·xH2O K1、SO2·xH2O H++ HSO3-+(x﹣1)H2O K2
温度升高时,平衡常数增大的是
(2)汽车尾气中的NO2和SO2直接反应可生成SO3。已知:
N2(g)+O2(g)=2NO (g) ΔH =+180.5 kJ·mol﹣1
2NO(g)+ O2(g)=2NO2(g) ΔH =-113.0 kJ·mol﹣1
2SO2(g)+ O2(g)=2SO3(g) ΔH =-196.6 kJ·mol﹣1
写出NO2与SO2反应生成SO3(g)和N2的热化学方程式
(3)液相吸收法去除汽车尾气中SO2、NOX。
①SO2、NOX在自来水、纯水及氨水中的吸收率如下。
吸收剂 | 自来水 | 纯水 | 氨水 |
SO2吸收率 | 51.4% | 41.4% | 85.5% |
NOx吸收率 | 5% | 5% | 5% |
ⅰ.自来水中SO2吸收率比纯水的高,可能的原因是
ⅱ.氨水吸收SO2的化学方程式为
ⅲ.三种吸收剂中NOX的吸收率均较低,可能原因是
a. NO难溶于水 b. NO2难溶于水 c. NO、NO2均不与氨水反应
②吸收液中加Fe2(SO4)3,将NO转化为NO2-,提高脱硝率。写出该反应离子方程式
(4)电化学膜技术去除汽车尾气中的SO2。尾气中的SO2 预氧化生成SO3并伴随O2一同到达多孔阴极板。
①写出多孔阴极的电极反应式
②该电解池除尾气脱硫外,还有的作用是
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适中
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【推荐1】反应I:
反应II:
反应III:
回答下列问题:
(1)___________ 。
已知(R,C为常数),反应I、II、III的平衡常数与温度T的变化关系如图甲所示,其中表示反应II的是曲线___________ (填标号)。
(2)不同压强下,将甲烷和水蒸气按照物质的量之比为的比例投料,测得平衡状态下某物质随温度的变化如图乙所示。图中纵坐标可以表示___________ (填“转化率”或“物质的量分数”),压强、、由大到小的顺序是___________ 。
(3)用可以去除。体积分数和消耗率随时间变化关系如图所示。从时开始,体积分数显著降低,单位时间消耗率___________ (填“升高”“降低”或“不变”)。此时消耗率约为,大部分已失效,原因是___________ 。
(4)一定条件下,向恒容容器中以物质的量之比为的比例投入甲烷和水蒸气,达到平衡时,甲烷和水蒸气的转化率分别是和,生成的CO和的物质的量之比为,则的物质的量分数___________ (),反应III以物质的量分数表示的平衡常数___________ 。(可用分数表示)
反应II:
反应III:
回答下列问题:
(1)
已知(R,C为常数),反应I、II、III的平衡常数与温度T的变化关系如图甲所示,其中表示反应II的是曲线
(2)不同压强下,将甲烷和水蒸气按照物质的量之比为的比例投料,测得平衡状态下某物质随温度的变化如图乙所示。图中纵坐标可以表示
(3)用可以去除。体积分数和消耗率随时间变化关系如图所示。从时开始,体积分数显著降低,单位时间消耗率
(4)一定条件下,向恒容容器中以物质的量之比为的比例投入甲烷和水蒸气,达到平衡时,甲烷和水蒸气的转化率分别是和,生成的CO和的物质的量之比为,则的物质的量分数
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解题方法
【推荐2】碳中和作为一种新型环保形式,目前已经被越来越多的大型活动和会议采用。回答下列有关问题:
(1)利用合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:涉及以下主要反应:
Ⅰ.甲醇的合成:
Ⅱ.逆水汽变换:
Ⅲ.甲醇脱水:
工艺2:利用直接加氢合成(反应Ⅳ)
①据上述信息可知反应Ⅳ的热化学方程式为___________ ,反应Ⅰ低温___________ 自发进行(填“能”、“不能”)。
②恒温恒容情况下,下列说法能判断反应Ⅳ达到平衡的是___________ 。
A.气体物质中碳元素与氧元素的质量比不变
B.容器内浓度保持不变
C.容器内气体密度不变
D.容器内气体的平均摩尔质量不变
(2)工艺1需先合成甲醇。在不同压强下,按照投料合成甲醇,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图甲、乙所示。
①下列说法正确的是___________ 。
A.图甲纵坐标表示的平衡产率
B.
C.为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度压强下,提高的平衡转化率的主要方向是寻找活性更高的催化剂
②图乙中,某温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________ 。
(3)对于合成甲醇的反应: ,一定条件下,单位时间内不同温度下测定的转化率如图丙所示。温度高于时,随温度的升高转化率降低的原因可能是___________ 。
(4)和都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如图丁所示,两电极均为惰性电极。
图丁
①电极M为电源的___________ 极;
②电极R上发生的电极反应为___________ 。
(1)利用合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:涉及以下主要反应:
Ⅰ.甲醇的合成:
Ⅱ.逆水汽变换:
Ⅲ.甲醇脱水:
工艺2:利用直接加氢合成(反应Ⅳ)
①据上述信息可知反应Ⅳ的热化学方程式为
②恒温恒容情况下,下列说法能判断反应Ⅳ达到平衡的是
A.气体物质中碳元素与氧元素的质量比不变
B.容器内浓度保持不变
C.容器内气体密度不变
D.容器内气体的平均摩尔质量不变
(2)工艺1需先合成甲醇。在不同压强下,按照投料合成甲醇,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图甲、乙所示。
①下列说法正确的是
A.图甲纵坐标表示的平衡产率
B.
C.为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度压强下,提高的平衡转化率的主要方向是寻找活性更高的催化剂
②图乙中,某温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是
(3)对于合成甲醇的反应: ,一定条件下,单位时间内不同温度下测定的转化率如图丙所示。温度高于时,随温度的升高转化率降低的原因可能是
(4)和都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如图丁所示,两电极均为惰性电极。
图丁
①电极M为电源的
②电极R上发生的电极反应为
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名校
【推荐3】I.汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图甲所示。
(1)和完全反应生成NO会_______ (填“吸收”或“放出”)_______ kJ能量。
II.用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下图所示:
(2)电池总反应为,则c电极是___________ (填“正极”或“负极”),d电极的电极反应式:___________ 。若线路中转移2mol电子,则上述燃料电池消耗的在标准状况下的体积为___________ L。
III.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示。
(3)据反应①与②可推导出、与之间的关系,则__________ (用、表示)。
(4)500℃时测得反应③在某时刻、、、的浓度相等,且均为,则此时___________ (填“>”“=”或“<”)。
(5)某温度下在2L恒容容器中加入发生反应,测得有关数据如表。
①反应在2min内以表示的化学反应速率为___________ 。
②该温度下的反应的平衡常数为___________ 。
(1)和完全反应生成NO会
II.用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下图所示:
(2)电池总反应为,则c电极是
III.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示。
化学反应 | 平衡常数 | 温度/℃ | |
500 | 800 | ||
① | 2.5 | 0.15 | |
② | 1.0 | 2.5 | |
③ |
(3)据反应①与②可推导出、与之间的关系,则
(4)500℃时测得反应③在某时刻、、、的浓度相等,且均为,则此时
(5)某温度下在2L恒容容器中加入发生反应,测得有关数据如表。
反应时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
1.02 | 0.42 | 0.22 | 0.22 | 0.22 |
②该温度下的反应的平衡常数为
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解题方法
【推荐1】回答下列问题
(1)工业用甲烷催化法制取乙烯:,时,向的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示。
实验测得,,、为速率常数,只与温度有关,时与的比值为_________ (用含的代数式表示);若将温度升高,速率常数增大的倍数:________ (填“>”“=”或“<”)。
(2)研究表明,的反应速率符合关系式,有关数据如下:
则____________ ,____________ 。
有入据此提出反应可分为三个步骤:
①(活性氧) 快反应
②(活性苯酚) 慢反应
③ 快反应
下列有关说法正确的是____________ 。
A.(活性氧)是该反应的催化剂
B.②的反应的活化能最小
C.反应速率
D.第二步中与的碰撞仅部分有效
(3)废气中的经富集后与空气混合,发生反应:。已知该反应的、(、为速率常数,只与温度有关,气体分压单位为),图中曲线①表示的是____________ (填“”或“”),判断的理由是____________ 。
(4)乙烯氧化制取环氧乙烷的反应2 (g) 的正逆反应速率可分别表示为、()(、分别为正、逆反应速率常数,为物质的量浓度)。
①反应达到平衡后,仅降低温度,下列说法正确的是______________ (填字母)。
A.、均增大,且增大的程度更大
B.、均减小,且减小的程度更小
C.增大、减小,平衡正向移动
D.、均减小,且减小的程度更小
②若在容积为的密闭容器中加入和,在一定温度下发生上述反应,经过反应达到平衡,的转化率为,则内___________ ;该温度下,与的大小关系为:_________ (填“大于”“小于”或“等于”)。
(1)工业用甲烷催化法制取乙烯:,时,向的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示。
实验测得,,、为速率常数,只与温度有关,时与的比值为
(2)研究表明,的反应速率符合关系式,有关数据如下:
12 | 8.0 | 1.0 |
24 | 8.0 | 2.0 |
24 | 24 | 6.0 |
有入据此提出反应可分为三个步骤:
①(活性氧) 快反应
②(活性苯酚) 慢反应
③ 快反应
下列有关说法正确的是
A.(活性氧)是该反应的催化剂
B.②的反应的活化能最小
C.反应速率
D.第二步中与的碰撞仅部分有效
(3)废气中的经富集后与空气混合,发生反应:。已知该反应的、(、为速率常数,只与温度有关,气体分压单位为),图中曲线①表示的是
(4)乙烯氧化制取环氧乙烷的反应2 (g) 的正逆反应速率可分别表示为、()(、分别为正、逆反应速率常数,为物质的量浓度)。
①反应达到平衡后,仅降低温度,下列说法正确的是
A.、均增大,且增大的程度更大
B.、均减小,且减小的程度更小
C.增大、减小,平衡正向移动
D.、均减小,且减小的程度更小
②若在容积为的密闭容器中加入和,在一定温度下发生上述反应,经过反应达到平衡,的转化率为,则内
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名校
【推荐2】能源的合理开发和利用,低碳减排是人类正在努力解决的大问题。2023年2月21日,中国气候变化特使谢振华获得首届诺贝尔可持续发展特别贡献奖,以表彰他在全球生态保护中作出的巨大贡献。
(1)在298K、101kPa时,已知:
在298K时由C(s,石墨)和反应生成的热化学方程式为___________ 。
(2)为探究用生产甲醇的反应原理,现进行如下实验:在2L恒温恒容密闭容器中,充入和,测得其压强随时间变化(p-t)如图曲线所示。
①用来表示5min内的化学反应速率___________ 。
②其他条件相同时,若只改变某一条件,曲线由Ⅰ变化为Ⅱ,则改变的条件是___________ 。
③该温度下,此反应的平衡常数___________ (保留三位有效数字)。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×)
(3)某科研团队对光催化还原转化为甲醇进行研究(原理如图所示),取得了一定进展。
①电极1的电势___________ (填“高于”或“低于”)电极2的电势。
②该光催化过程中,正极的电极反应式为___________ 。
③分子中,采用杂化的原子数目为___________ 。
(1)在298K、101kPa时,已知:
在298K时由C(s,石墨)和反应生成的热化学方程式为
(2)为探究用生产甲醇的反应原理,现进行如下实验:在2L恒温恒容密闭容器中,充入和,测得其压强随时间变化(p-t)如图曲线所示。
①用来表示5min内的化学反应速率
②其他条件相同时,若只改变某一条件,曲线由Ⅰ变化为Ⅱ,则改变的条件是
③该温度下,此反应的平衡常数
(3)某科研团队对光催化还原转化为甲醇进行研究(原理如图所示),取得了一定进展。
①电极1的电势
②该光催化过程中,正极的电极反应式为
③分子中,采用杂化的原子数目为
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(0.65)
解题方法
【推荐3】CO2的充分利用和转化为其他化学品,对于环境和能源等意义重大。回答下列问题:
(1)CO2可制备二甲醚(CH3OCH3),涉及热化学方程式如下:
Ⅰ.;
Ⅱ.;
Ⅲ.。
①反应Ⅰ的___________ ,该反应的活化能(正)___________ (填“大于”或“小于”)(逆)。
②对于反应Ⅱ、Ⅲ,在一定条件下,若反应Ⅱ中,CO2的转化率为98%、反应Ⅲ的转化率为40%,则CH3CH2OH的产率为___________ 。
(2)利用CO2与CH4反应可制备合成气。在恒容密闭容器中通入物质的量均为nmol的CH4与CO2,在一定条件下发生反应,测得CO2的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示。①据图可知,、、、由大到小的顺序为___________ ,理由是___________ 。
②在压强为、1100℃的条件下,X点平衡常数___________ (用含的代数式表示,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)。
(3)金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图2所示。研究表明,在不同电极材料上形成中间体的部分反应相对能量(活化能)如图3所示。①X为___________ 。
②与单纯的Cu电极相比,利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是___________ 。
(1)CO2可制备二甲醚(CH3OCH3),涉及热化学方程式如下:
Ⅰ.;
Ⅱ.;
Ⅲ.。
①反应Ⅰ的
②对于反应Ⅱ、Ⅲ,在一定条件下,若反应Ⅱ中,CO2的转化率为98%、反应Ⅲ的转化率为40%,则CH3CH2OH的产率为
(2)利用CO2与CH4反应可制备合成气。在恒容密闭容器中通入物质的量均为nmol的CH4与CO2,在一定条件下发生反应,测得CO2的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示。①据图可知,、、、由大到小的顺序为
②在压强为、1100℃的条件下,X点平衡常数
(3)金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图2所示。研究表明,在不同电极材料上形成中间体的部分反应相对能量(活化能)如图3所示。①X为
②与单纯的Cu电极相比,利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是
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解答题-原理综合题
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【推荐1】乙醛是重要的有机物,在农药、医药、食品和饲料添加剂等生产领域应用广泛,用乙醇为原料制备乙醛的两种方法如下:
I.电化学法。
(1)我国科学家以质子酸离子液体作为溶剂和催化剂设计了一种可控电化学氧化乙醇为乙醛的工艺,其装置如图所示。
①电路中转移1mol电子,理论上产生H2___ L(标准状况)。
②阳极电极反应式为___ 。
Ⅱ.催化脱氢法。
(2)乙醇催化脱氢反应:CH3CH2OH(g)CH3CHO(g)+H2(g)一定温度下,某体积可变容器中只发生乙醇催化脱氢反应,n(乙醇)随反应时间(t/h)、容器总压(p/MPa)的变化关系如图。
①p1MPa时,0~1.5h内生成乙醛的平均速率为___ mol•h-1。
②p2MPa时,反应的平衡常数Kp=___ MPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)已知:CH3CHO的选择性=×100%;乙醇催化脱氢反应高温下发生裂解,从而降低乙醛的选择性;在Cu系催化剂作用下反应温度对乙醇催化脱氢反应影响的关系如图。
①240℃时,CH3CHO的产率为___ 。
②该条件下的最佳反应温度为280℃,理由是___ 。
I.电化学法。
(1)我国科学家以质子酸离子液体作为溶剂和催化剂设计了一种可控电化学氧化乙醇为乙醛的工艺,其装置如图所示。
①电路中转移1mol电子,理论上产生H2
②阳极电极反应式为
Ⅱ.催化脱氢法。
(2)乙醇催化脱氢反应:CH3CH2OH(g)CH3CHO(g)+H2(g)一定温度下,某体积可变容器中只发生乙醇催化脱氢反应,n(乙醇)随反应时间(t/h)、容器总压(p/MPa)的变化关系如图。
①p1MPa时,0~1.5h内生成乙醛的平均速率为
②p2MPa时,反应的平衡常数Kp=
(3)已知:CH3CHO的选择性=×100%;乙醇催化脱氢反应高温下发生裂解,从而降低乙醛的选择性;在Cu系催化剂作用下反应温度对乙醇催化脱氢反应影响的关系如图。
①240℃时,CH3CHO的产率为
②该条件下的最佳反应温度为280℃,理由是
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解答题-原理综合题
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适中
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【推荐2】习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论会上表示,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。CO2可通过反应转化为重要的化工原料。
(1)工业上常用“碳捕捉”技术来“捕捉”空气中的二氧化碳,再把捕捉的二氧化碳提取出来,经化学反应使之变成甲醇(CH3OH)和水,其流程如图所示( 部分反应条件和物质未标出):
①将Y加入X溶液后发生反应的化学方程式为_______ ;_______ 。
②合成塔内的反应条件为300℃,200kPa和催化剂,用CO2来生产燃料甲醇的某些化学键的键能数据如下表:
写出该反应的热化学方程式:_______ 。
③甲醇与CO可以生成醋酸,常温下将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1Ba(OH)2溶液以2:1体积比混合,混合溶液中2c(Ba2+)=c(CH3COO- ),则醋酸的电离平衡常数为_______ (忽略混合过程中溶液体积的变化,用含a和b的代数式表示)。
(2)CO2可制取二甲醚,热化学方程为2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) =-125kJ/mol。往一容积为2L的恒容密闭容器中通入2mol CO2和6mol H2,一定温度下发生该反应,起始总压为P0,20min时达到化学平衡状态,测得CH3OCH3的物质的量分数为12. 5%。
①达到化学平衡状态时,下列有关叙述正确的是_______ (填序号)。
a.容器内气体压强不再发生改变
b.正、逆反应速率相等且均为零
c.向容器内再通入1mol CO2和3mol H2,重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大
d.向容器内通入少量氦气,则平衡向正反应方向移动
②0~20min内,用H2表示的平均反应速率v( H2)=_______ ,该温度下, 反应的平衡常数Kp=_______ (用含P0的式子表达,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压x物质的量分数)。
③升高温度,二甲醚的平衡产率_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)科学家研究将CO2转化为可利用的再生能源是一种理想选择,可用如图所示电化学法进行CO2转化。写出通入CO2一极的电极反应式:_______ 。
(1)工业上常用“碳捕捉”技术来“捕捉”空气中的二氧化碳,再把捕捉的二氧化碳提取出来,经化学反应使之变成甲醇(CH3OH)和水,其流程如图所示( 部分反应条件和物质未标出):
①将Y加入X溶液后发生反应的化学方程式为
②合成塔内的反应条件为300℃,200kPa和催化剂,用CO2来生产燃料甲醇的某些化学键的键能数据如下表:
化学键 | C-C | C-H | H-H | C-O | C=O | H-O |
键能/kJ·mol-1 | 348 | 413 | 436 | 358 | 750 | 463 |
③甲醇与CO可以生成醋酸,常温下将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1Ba(OH)2溶液以2:1体积比混合,混合溶液中2c(Ba2+)=c(CH3COO- ),则醋酸的电离平衡常数为
(2)CO2可制取二甲醚,热化学方程为2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) =-125kJ/mol。往一容积为2L的恒容密闭容器中通入2mol CO2和6mol H2,一定温度下发生该反应,起始总压为P0,20min时达到化学平衡状态,测得CH3OCH3的物质的量分数为12. 5%。
①达到化学平衡状态时,下列有关叙述正确的是
a.容器内气体压强不再发生改变
b.正、逆反应速率相等且均为零
c.向容器内再通入1mol CO2和3mol H2,重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大
d.向容器内通入少量氦气,则平衡向正反应方向移动
②0~20min内,用H2表示的平均反应速率v( H2)=
③升高温度,二甲醚的平衡产率
(3)科学家研究将CO2转化为可利用的再生能源是一种理想选择,可用如图所示电化学法进行CO2转化。写出通入CO2一极的电极反应式:
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解答题-工业流程题
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【推荐3】氨气是一种重要的工业原料。
Ⅰ.氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。
(1)电解过程中的移动方向为___________ (填“从左往右”或“从右往左”)﹔
(2)阳极的电极反应式为___________ 。
(3)氮气容易制得,适当提高氮气的量可以提高氢气的转化率。
Ⅱ.(1)工业合成氨的反应原理为:。合成氨反应的一种反应机理的相对能量—反应过程如下图所示,其中标有“*”的微粒为吸附态(图中“*H”均未标出)。则各步反应中决定合成氨反应速率的反应方程式为___________ 。
(2)工业实际生产投料时,氮气与氢气的体积比为1∶2.8,适当增加氮气的比重的目的是___________ 。
Ⅰ.氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。
(1)电解过程中的移动方向为
(2)阳极的电极反应式为
(3)氮气容易制得,适当提高氮气的量可以提高氢气的转化率。
Ⅱ.(1)工业合成氨的反应原理为:。合成氨反应的一种反应机理的相对能量—反应过程如下图所示,其中标有“*”的微粒为吸附态(图中“*H”均未标出)。则各步反应中决定合成氨反应速率的反应方程式为
(2)工业实际生产投料时,氮气与氢气的体积比为1∶2.8,适当增加氮气的比重的目的是
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