1909年德国化学家哈伯在实验室首次合成氨,合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究正是基于科学化学反应原理的指导。
(1)已知298K时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH=–92.2kJ/mol,ΔS=–198.2J/(K·mol),则根据反应进行的方向综合判据,常温下合成氨反应___ (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)目前处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应:
已知:N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ΔH1=﹣92.4kJ/mol
2H2(g)+ O2(g)2H2O(l) ΔH2=﹣571.6kJ/mol
2N2(g)+ 6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) ΔH3
则ΔH3=___ kJ/mol。
(3)合成氨反应在一密闭容器中发生,如图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。
①t4时刻,体系中是什么条件发生了变化?t4____ 。
②下列时间段中,氨的百分含量最高的是____ 。
A.0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t4~t5
(4)在容积为1L的密闭装置中,充入4mol合成气(N2、H2),在400℃时反应,N2的体积分数随时间变化关系如图所示。
①N2、H2的投料比为____ 。
②反应达到平衡后,测得装置中H2的体积分数为25%,则400℃时,合成氨反应的平衡常数为___ (可用分数表示)。
③在恒温恒容下,N2、H2、NH3的投料为1.5mol、0.5mol、1mol,平衡时H2的体积分数为___ 。
(1)已知298K时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH=–92.2kJ/mol,ΔS=–198.2J/(K·mol),则根据反应进行的方向综合判据,常温下合成氨反应
(2)目前处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应:
已知:N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ΔH1=﹣92.4kJ/mol
2H2(g)+ O2(g)2H2O(l) ΔH2=﹣571.6kJ/mol
2N2(g)+ 6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) ΔH3
则ΔH3=
(3)合成氨反应在一密闭容器中发生,如图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。
①t4时刻,体系中是什么条件发生了变化?t4
②下列时间段中,氨的百分含量最高的是
A.0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t4~t5
(4)在容积为1L的密闭装置中,充入4mol合成气(N2、H2),在400℃时反应,N2的体积分数随时间变化关系如图所示。
①N2、H2的投料比为
②反应达到平衡后,测得装置中H2的体积分数为25%,则400℃时,合成氨反应的平衡常数为
③在恒温恒容下,N2、H2、NH3的投料为1.5mol、0.5mol、1mol,平衡时H2的体积分数为
更新时间:2019-10-30 14:10:08
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解题方法
【推荐1】合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
(1)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。某温度下,用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气,测得氨气分解生成氢气的初始速率(单位:mmol/min)与催化剂的对应关系如表所示。
①在不同催化剂的催化作用下,氨气分解反应的活化能最大的是______ (填写催化剂的化学式)。
②温度为T时,在恒容的密闭容器中加入2 mol NH3,此时压强为p0,用Ru催化氨气分解,若平衡时氨气的转化率为50%,则该温度下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数Kp=_____ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压p分=气体总压p总×体积分数)
(2)关于合成氨工艺的理解,下列说法不正确的是______ (填标号)。
A合成氨工业常采用的反应温度为500 °C左右,主要是为了节约能源
B使用初始反应速率更快的催化剂Ru,不能提高平衡时NH3的产率
C合成氨工业采用的压强为10 MPa~30 MPa,是因为常压下N2和H2的转化率不高
(3)在1 L1 mol/L盐酸中缓缓通入2 mol氨气,请在图1中画出溶液中水电离出的OH-浓度随通入氨气的物质的量变化的趋势图_______ 。
(4)电化学法合成氨:图2是用低温固体质子导体作电解质,
用Pt- CN,作阴极,催化电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图。
①Pt—C3N4电极上产生NH3的电极反应式为_______ 。
②实验研究表明,当外加电压超过一定值后,发现阴极产物中氨气的体积分数随着电压的增大而减小,分析其可能原因:_______ 。
(1)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。某温度下,用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气,测得氨气分解生成氢气的初始速率(单位:mmol/min)与催化剂的对应关系如表所示。
催化剂 | Ru | Rh | Ni | Pt | Pd | Fe |
初始速率 | 7. 9 | 4.0 | 3.0 | 2.2 | 1.8 | 0.5 |
①在不同催化剂的催化作用下,氨气分解反应的活化能最大的是
②温度为T时,在恒容的密闭容器中加入2 mol NH3,此时压强为p0,用Ru催化氨气分解,若平衡时氨气的转化率为50%,则该温度下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数Kp=
(2)关于合成氨工艺的理解,下列说法不正确的是
A合成氨工业常采用的反应温度为500 °C左右,主要是为了节约能源
B使用初始反应速率更快的催化剂Ru,不能提高平衡时NH3的产率
C合成氨工业采用的压强为10 MPa~30 MPa,是因为常压下N2和H2的转化率不高
(3)在1 L1 mol/L盐酸中缓缓通入2 mol氨气,请在图1中画出溶液中水电离出的OH-浓度随通入氨气的物质的量变化的趋势图
(4)电化学法合成氨:图2是用低温固体质子导体作电解质,
用Pt- CN,作阴极,催化电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图。
①Pt—C3N4电极上产生NH3的电极反应式为
②实验研究表明,当外加电压超过一定值后,发现阴极产物中氨气的体积分数随着电压的增大而减小,分析其可能原因:
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【推荐2】(1)科学家寻找高效催化剂,通过如下反应实现大气污染物转化:
2CO(g) +2NO(g) N2(g)+2CO2(g) △H1
已知:CO的燃烧热△H2=-283kJ/moL
N2(g) +O2(g) =2NO(g)几种化学键的键能数据如下:
求△H1__________________ 。
(2)NH3作为一种重要化工原料,被大量应用于工业生产,与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划,在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在某催化剂的作用下进行下述反应I,测得不同时间的NH3和O2的浓度如下表:
则下列有关叙述中正确的是______________
A.使用催化剂时,可降低该反应的活化能,加快其反应速率
B. 若测得容器内4v正(NH3)=6v逆(H2O)时,说明反应已达平衡
C.当容器内=1时,说明反应已达平衡
D.前10分钟内的平均速率v(NO)=0.088mol·L-1·min-1
(3)氨催化氧化时会发生下述两个竞争反应I、II。催化剂常具有较强的选择性,即专一性。
已知:反应I 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)
反应 II:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g) +6H2O(g)
为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1 mol NH3和2mol O2,测得有关物质的量关系如图:
①该催化剂在高温时选择反应____________ (填“ I ”或“ II”)。
② 520℃时,4NH3(g)+3O24N2(g) +6H2O(g)的平衡常数K=________________ (不要求得出计算结果,只需列出数字计算式)。
③由图象可判断,反应I正反应△H_______________ 0(填“>”、“<”,或“=”)
④C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因_________________________ 。
(4)羟胺(NH2OH)的电子式_____________ ,羟胺是一种还原剂,可用作显像剂还原溴化银生成银单质和氮气,该反应的化学方程式为______________________________ 。
现用25.00mL0.049mol/L的羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+恰好与24.50mL 0.020mol/L的KMnO4酸性溶液完全作用,则在上述反应中,羟胺的氧化产物是_____ 。
2CO(g) +2NO(g) N2(g)+2CO2(g) △H1
已知:CO的燃烧热△H2=-283kJ/moL
N2(g) +O2(g) =2NO(g)几种化学键的键能数据如下:
化学键 | N≡N键 | O=O键 | NO中氮氢键 |
键能(kJ/mol) | 945 | 498 | 630 |
求△H1
(2)NH3作为一种重要化工原料,被大量应用于工业生产,与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划,在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在某催化剂的作用下进行下述反应I,测得不同时间的NH3和O2的浓度如下表:
时间(min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
C(NH3)/mol·L-1 | 1.00 | 0.36 | 0.12 | 0.08 | 0. 0072 | 0.0072 |
C(O2)/mol·L-1 | 2.00 | 1.20 | 0.90 | 0.85 | 0.84 | 0.84 |
则下列有关叙述中正确的是
A.使用催化剂时,可降低该反应的活化能,加快其反应速率
B. 若测得容器内4v正(NH3)=6v逆(H2O)时,说明反应已达平衡
C.当容器内=1时,说明反应已达平衡
D.前10分钟内的平均速率v(NO)=0.088mol·L-1·min-1
(3)氨催化氧化时会发生下述两个竞争反应I、II。催化剂常具有较强的选择性,即专一性。
已知:反应I 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)
反应 II:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g) +6H2O(g)
为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1 mol NH3和2mol O2,测得有关物质的量关系如图:
①该催化剂在高温时选择反应
② 520℃时,4NH3(g)+3O24N2(g) +6H2O(g)的平衡常数K=
③由图象可判断,反应I正反应△H
④C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因
(4)羟胺(NH2OH)的电子式
现用25.00mL0.049mol/L的羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+恰好与24.50mL 0.020mol/L的KMnO4酸性溶液完全作用,则在上述反应中,羟胺的氧化产物是
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解题方法
【推荐3】氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,其开发利用是科学家们研究的重要课题。试回答下列问题:
(1)与化石燃料相比,氢气作为燃料的优点是______ (答出两点)。
(2)与氢气直接燃烧相比较,设计成镍氢电池可以大大提高能量的转换率,在镍氢电池充电过程中储氢合金(M)吸氢转化为MH2,总反应为:xNi(OH)2+MxNiOOH+MHx,试写出放电过程中负极反应式______ 。
(3)施莱辛(Sehlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制氢气:BH4-+2H2O == BO2-+4H2↑,已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,溶液中各离子浓度大小关系为______ ,用离子方程式表示溶液显碱性的原因______ 。
(4)在容积均为V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中,分别放入a g的储氢合金(M)和b mol H2发生如下反应:2M(s)+xH2(g)2MHx(s) ΔH<0。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到1min时M的质量如下图所示,此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是______ 。当三个容器反应都达到化学平衡时,H2转化率最大的反应温度是____ 。
(5)储氢还可以借助有机物,如利用乙苯与苯乙烯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:。维持体系总压恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=_____ (用α等符号表示)。
(1)与化石燃料相比,氢气作为燃料的优点是
(2)与氢气直接燃烧相比较,设计成镍氢电池可以大大提高能量的转换率,在镍氢电池充电过程中储氢合金(M)吸氢转化为MH2,总反应为:xNi(OH)2+MxNiOOH+MHx,试写出放电过程中负极反应式
(3)施莱辛(Sehlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制氢气:BH4-+2H2O == BO2-+4H2↑,已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,溶液中各离子浓度大小关系为
(4)在容积均为V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中,分别放入a g的储氢合金(M)和b mol H2发生如下反应:2M(s)+xH2(g)2MHx(s) ΔH<0。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到1min时M的质量如下图所示,此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是
(5)储氢还可以借助有机物,如利用乙苯与苯乙烯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:。维持体系总压恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=
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【推荐1】氢的热值高、无污染使其成为理想的能源。工业制取氢气的主要方法有煤转化、天然气转化等方法。煤制取氢的主要原理可简化为如下反应:
反应①:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) ΔH1= —131.5 kJ·mol—1 K1⊝
反应②:CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)ΔH2= —41.2 kJ·mol—1 K2⊝
反应③:CaO(s) + CO2(g)CaCO3(s)ΔH3=—179.2 kJ·mol—1 K3⊝
对于反应:aA(g) +bB(g)cC(g) + dD(g) 其标准平衡常数:。
在温度恒定为1120K,压强恒定为16p⊝的反应炉内加入2molC(s) 、2molH2O(g) 、2molCaO(s),发生上述3个反应,平衡时 CO的分压p(CO)=5p⊝。已知:p⊝= 105 Pa,该温度下K1⊝=20,K3⊝=1。
(1)写出反应③的标准平衡常数表达式:K3⊝ =___________ 。
(2)反应④:C(s) +CO2(g)2CO(g)ΔH4=___________ 。
(3)求该温度下反应②的标准平衡常数K2⊝ =___________ 。
(4)平衡时H2的分压p(H2)=___________ Pa,平衡时剩余C(s)的质量=___________ g。
(5)简述CaO(s)的作用___________ 。
(6)平衡后再加入2molCaO(s)对最终氢气的产率有何影响___________。
反应①:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) ΔH1= —131.5 kJ·mol—1 K1⊝
反应②:CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)ΔH2= —41.2 kJ·mol—1 K2⊝
反应③:CaO(s) + CO2(g)CaCO3(s)ΔH3=—179.2 kJ·mol—1 K3⊝
对于反应:aA(g) +bB(g)cC(g) + dD(g) 其标准平衡常数:。
在温度恒定为1120K,压强恒定为16p⊝的反应炉内加入2molC(s) 、2molH2O(g) 、2molCaO(s),发生上述3个反应,平衡时 CO的分压p(CO)=5p⊝。已知:p⊝= 105 Pa,该温度下K1⊝=20,K3⊝=1。
(1)写出反应③的标准平衡常数表达式:K3⊝ =
(2)反应④:C(s) +CO2(g)2CO(g)ΔH4=
(3)求该温度下反应②的标准平衡常数K2⊝ =
(4)平衡时H2的分压p(H2)=
(5)简述CaO(s)的作用
(6)平衡后再加入2molCaO(s)对最终氢气的产率有何影响___________。
A.增大 | B.减小 | C.无影响 | D.无法判断 |
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解题方法
【推荐2】氮氧化物()是导致PM2.5、光化学烟雾、酸雨的主要物质之一,对燃煤工厂、汽车尾气进行脱硝处理有助于预防、消除上述环境问题。
回答下列问题:
(1)臭氧是理想的烟气脱硝剂,脱硝过程涉及的部分反应如下:
① kJ·mol;
② kJ·mol;
则_______ ;若反应①的逆反应的活化能为212 kJ·mol。则正反应的活化能为_______ 。
(2)氨气也是一种优良的脱硝剂,在Ce-Ti固溶体催化剂存在下其中一种脱硝原理如图所示:
已知消耗0.l mol 时体系焓值降低40.7 kJ,写出该脱硝反应的热化学方程式:_______ 。有利于提高脱硝率(NO的平衡转化率)的条件是适度的_______ 填字母)。
A.高温低压 B.低温高压 C高温高压 D.低温低压
(3)甲烷是一种常用的脱硝剂,向某密闭容器中通入一定量x mol 、y mol ,控制适当条件使其发生反应: ;测得经过10 min时的转化率与温度(T)的关系如图所示。
①该反应的_______ (填“>”或“<”)0,a、b、c三点对应反应中,生成的反应速率最快的是_______ ;一定温度下,当_______ 时,平衡体系中体积分数达到最大。
②在T K条件下,向1 L恒容密闭容器中通入10 mol 和7 mol ,经10 min反应达到平衡,平衡时的体积分数为20%。则10 min内_______ mol·L·min,反应的平衡常数_______ 。
回答下列问题:
(1)臭氧是理想的烟气脱硝剂,脱硝过程涉及的部分反应如下:
① kJ·mol;
② kJ·mol;
则
(2)氨气也是一种优良的脱硝剂,在Ce-Ti固溶体催化剂存在下其中一种脱硝原理如图所示:
已知消耗0.l mol 时体系焓值降低40.7 kJ,写出该脱硝反应的热化学方程式:
A.高温低压 B.低温高压 C高温高压 D.低温低压
(3)甲烷是一种常用的脱硝剂,向某密闭容器中通入一定量x mol 、y mol ,控制适当条件使其发生反应: ;测得经过10 min时的转化率与温度(T)的关系如图所示。
①该反应的
②在T K条件下,向1 L恒容密闭容器中通入10 mol 和7 mol ,经10 min反应达到平衡,平衡时的体积分数为20%。则10 min内
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解题方法
【推荐3】亚硝酸酰(Cl一N =O)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)=2ClNO(g)。
(l)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝既板,涉及如下反应:
①2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) ΔH1 K1
②4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2 K2
③2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) ΔH2 K3
ΔH3与ΔH3、ΔH2之间的关系式为ΔH3=_____ ;平衡常数K3=_______ (用K1、K2表示)。
(2)已知几种化学键的键能数据如下:
则:ΔH3+2a=___________ kJ/mol。
(3)在1L的恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与t的关系如图A所示。
①反应开始到10min时,平均反应速率v(Cl2)=_____ mol/(L·min);
②T2时该反应的平衡常数K=______ 。
③NO的平衡转化率为___________ 。
(4)在密闭容器中充入NO(g)和Cl2(g),改变外界条件______ [压强、n(Cl2)/n(NO)、催化剂接触面],NO的平衡转化率变化如图B所示。X代表____________ 。
(l)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝既板,涉及如下反应:
①2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) ΔH1 K1
②4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2 K2
③2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) ΔH2 K3
ΔH3与ΔH3、ΔH2之间的关系式为ΔH3=
(2)已知几种化学键的键能数据如下:
化学键 | NO中氮氧键 | Cl-Cl键 | Cl-N键 | N=O键 |
键能/kJ/mol | 630 | 243 | a | 607 |
则:ΔH3+2a=
(3)在1L的恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与t的关系如图A所示。
①反应开始到10min时,平均反应速率v(Cl2)=
②T2时该反应的平衡常数K=
③NO的平衡转化率为
(4)在密闭容器中充入NO(g)和Cl2(g),改变外界条件
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【推荐1】碳及其化合物广泛应用在工业生产中。回答下列问题:
I.真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:
Al2O3(s)+3C(s)=Al2OC(s)+2CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
2Al2OC(s)+3C(s)=Al4C3(s)+2CO(g) ΔH=b kJ·mol-1
2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) ΔH3
(1)ΔH3=___________ kJ·mol-1(用a、b表示)。
(2)Al4C3遇水剧烈反应,生成最简单的烃,该反应的化学方程式为_______ 。
II.
(3)用还原法也可以处理氮氧化合物,发生的反应为:2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,在一恒压绝热的密闭容器中,不能表示上述反应达到平衡状态的是___ (填字母代号)。
A.单位时间内断裂1mol N≡N键的同时生成4mol C=O键
B.c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=2∶1∶2
C.混合气体的密度保持不变
D.容器内的总压强保持不变
E.容器内温度保持不变
F.混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)为探究温度及不同催化剂对反应2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)的影响,分别在不同温度、不同催化剂(甲、乙)下,保持其他初始条件不变,重复实验,在相同时间内测得NO的转化率与温度的关系如图所示,结合图象,最合适的反应条件为___________ 。
Ⅲ.
(5)工业上合成甲醇时常以Cu2O作催化剂。合成原理:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H<0,研究表明,反应体系中少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,请结合平衡移动原理分析其原因是_______ (写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明)
(6)向一恒容密闭容器中充入3mol CO和4mol H2,开始测得气体的总压为7MPa,在一定温度下合成甲醇,10min后达到平衡,测得H2的转化率为50%,该反应的平衡常数KP=______ MPa-2(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×物质的量分数)
(7)CO2与H2合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示。
容易得到的副产物有CO和CH2O,其中相对较多的副产物为___________ 。
I.真空碳热冶铝法包含很多反应,其中的三个反应如下:
Al2O3(s)+3C(s)=Al2OC(s)+2CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
2Al2OC(s)+3C(s)=Al4C3(s)+2CO(g) ΔH=b kJ·mol-1
2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) ΔH3
(1)ΔH3=
(2)Al4C3遇水剧烈反应,生成最简单的烃,该反应的化学方程式为
II.
(3)用还原法也可以处理氮氧化合物,发生的反应为:2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,在一恒压绝热的密闭容器中,不能表示上述反应达到平衡状态的是
A.单位时间内断裂1mol N≡N键的同时生成4mol C=O键
B.c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=2∶1∶2
C.混合气体的密度保持不变
D.容器内的总压强保持不变
E.容器内温度保持不变
F.混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)为探究温度及不同催化剂对反应2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)的影响,分别在不同温度、不同催化剂(甲、乙)下,保持其他初始条件不变,重复实验,在相同时间内测得NO的转化率与温度的关系如图所示,结合图象,最合适的反应条件为
Ⅲ.
(5)工业上合成甲醇时常以Cu2O作催化剂。合成原理:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H<0,研究表明,反应体系中少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,请结合平衡移动原理分析其原因是
(6)向一恒容密闭容器中充入3mol CO和4mol H2,开始测得气体的总压为7MPa,在一定温度下合成甲醇,10min后达到平衡,测得H2的转化率为50%,该反应的平衡常数KP=
(7)CO2与H2合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示。
容易得到的副产物有CO和CH2O,其中相对较多的副产物为
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【推荐2】甲醚(CH3OCH3)是一种重要的新型能源,用CO和H2合成甲醚的有关反应如下:
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1;
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1;
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g) ΔH=_____ kJ·mol-1。
(2)下列措施能提高反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)中CO平衡转化率的有_____ (填序号)。
A.使用高效催化剂 B.增加H2O(g)的浓度 C.增大压强 D.升高温度
(3)下列叙述中能说明反应3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g)处于平衡状态的是_______ (填序号)。
A.生成3 mol H—H键的同时生成6 mol C—H键
B.混合气体的总物质的量不变
C.正逆反应速率相等,且都等于零
D.二氧化碳和甲醚的物质的量相等
(4)如图为反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1达到平衡后,在t1、t3、t4时刻改变某一条件反应速率随时间的变化曲线图。t4时改变的条件是______ ;在t1~t6时间段内,CH3OH物质的量分数最少的一段时间是______ 。
(5)对于反应:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1,在T℃时,向体积不变的密闭容器中投入一定量CH3OH气体,气体混合物中CH3OCH3的物质的量分数φ(CH3OCH3)与反应时间t的关系如表所示:
①30 min时,CH3OH的转化率为_____ ;根据表中数据,T℃时,该反应的平衡常数为_____ 。
②上述反应中,反应速率v=v正-v逆=k正φ2(CH3OH)-k逆φ(CH3OCH3)·φ(H2O),k正和k逆分别为正向、逆向反应速率常数,φ为物质的量分数。计算15 min时=________ (结果保留2位小数)。
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1;
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1;
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g) ΔH=
(2)下列措施能提高反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)中CO平衡转化率的有
A.使用高效催化剂 B.增加H2O(g)的浓度 C.增大压强 D.升高温度
(3)下列叙述中能说明反应3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g)处于平衡状态的是
A.生成3 mol H—H键的同时生成6 mol C—H键
B.混合气体的总物质的量不变
C.正逆反应速率相等,且都等于零
D.二氧化碳和甲醚的物质的量相等
(4)如图为反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1达到平衡后,在t1、t3、t4时刻改变某一条件反应速率随时间的变化曲线图。t4时改变的条件是
(5)对于反应:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1,在T℃时,向体积不变的密闭容器中投入一定量CH3OH气体,气体混合物中CH3OCH3的物质的量分数φ(CH3OCH3)与反应时间t的关系如表所示:
t/min | 0 | 15 | 30 | 45 | 80 | 100 |
φ(CH3OCH3) | 0 | 0.05 | 0.08 | 0.09 | 0.10 | 0.10 |
②上述反应中,反应速率v=v正-v逆=k正φ2(CH3OH)-k逆φ(CH3OCH3)·φ(H2O),k正和k逆分别为正向、逆向反应速率常数,φ为物质的量分数。计算15 min时=
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解题方法
【推荐3】氨气可与其他气体发生反应消除污染或生成重要产品。
I:研究发现 NH3可消除硝酸尾气中的 NO。 已知 25°C,l 00KPa 时:
N2( g)+3H2( g)2NH3(g)ΔH= - 92.4 kJ/mol
2H2(g) +O2(g) = 2H2O(g)ΔH =- 483.6 kJ/mol
N2(g)+ O2 (g)=2NO(g) ΔH = +180.0 kJ/mol
(1)4NH3(g)+6 NO(g) 5N2(g ) +6 H2O (g)的 ΔH为________ 。
(2)维持相同的压强 P,当 NH3与 NO 的物质的量之比分别为 1:3,3:1,4:1 时,反应相同时间 , NO 的脱除率(类似于转化率)随温度的变化如图所示:
图中曲线 a 对应的 NH3与 NO 的物质的量之比为_______________ , 1200°C后NO 脱除率上升的可能原因是__________________ 。
(3)对于气相反应 ,用某组分 B 的平衡压强 p (B ) 代替物质的量浓度 c(B)也可表示平衡常数,记作 Kp,如p (B) = p •x(B) ,p 为平衡总压强, x(B ) 为平衡系统中B 的物质的量分数。根据曲线数据, 求 1000°C时此反应 4NH3(g)+6 NO(g) 5N2(g ) +6 H2O (g)的化学平衡常数 Kp=_______________ 。(列式即可,无需化简。)
II: NH3还可以与 CO2反应生成尿素 , 其反应过程为如下两步:
第一步:. 2NH3(l)+CO2(g) NH2COONH4(l) (氨基甲酸铵)ΔH1
第二步: NH2COONH4(1) 2H2O(1)+ H2NCONH2(l)ΔH2
在一体积为 0.5L 密闭容器中投入 4mol 氨和 l mol 二氧化碳, 实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示:
(4)则第一步反应的活化能Ea1_________ 第 二步反应的活化能Ea2 (填大于、小于或等于)。
(5)维持其他条件不变,在容器中加入一种合适的催化剂能大幅 提升第二步反应的速率,而对第一步反应的速率影响不大,请在上图中画出氨基甲酸铵和尿素的物质的量随时间(10~70分钟)的变化曲线。____
I:研究发现 NH3可消除硝酸尾气中的 NO。 已知 25°C,l 00KPa 时:
N2( g)+3H2( g)2NH3(g)ΔH= - 92.4 kJ/mol
2H2(g) +O2(g) = 2H2O(g)ΔH =- 483.6 kJ/mol
N2(g)+ O2 (g)=2NO(g) ΔH = +180.0 kJ/mol
(1)4NH3(g)+6 NO(g) 5N2(g ) +6 H2O (g)的 ΔH为
(2)维持相同的压强 P,当 NH3与 NO 的物质的量之比分别为 1:3,3:1,4:1 时,反应相同时间 , NO 的脱除率(类似于转化率)随温度的变化如图所示:
图中曲线 a 对应的 NH3与 NO 的物质的量之比为
(3)对于气相反应 ,用某组分 B 的平衡压强 p (B ) 代替物质的量浓度 c(B)也可表示平衡常数,记作 Kp,如p (B) = p •x(B) ,p 为平衡总压强, x(B ) 为平衡系统中B 的物质的量分数。根据曲线数据, 求 1000°C时此反应 4NH3(g)+6 NO(g) 5N2(g ) +6 H2O (g)的化学平衡常数 Kp=
II: NH3还可以与 CO2反应生成尿素 , 其反应过程为如下两步:
第一步:. 2NH3(l)+CO2(g) NH2COONH4(l) (氨基甲酸铵)ΔH1
第二步: NH2COONH4(1) 2H2O(1)+ H2NCONH2(l)ΔH2
在一体积为 0.5L 密闭容器中投入 4mol 氨和 l mol 二氧化碳, 实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示:
(4)则第一步反应的活化能Ea1
(5)维持其他条件不变,在容器中加入一种合适的催化剂能
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【推荐1】氨是无碳的能源载体和潜在的储氢燃料,广泛应用于化肥、塑料和炸药的生产。回答下列问题:
(1)已知:,。
在下列温度下,该反应可能自发进行的是___________(填字母)。
(2)反应历程中各步势能变化如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。产物从催化剂上脱附___________ (填“释放”或“吸收”)能量;该反应历程中有___________ 个基元反应,决速步骤的反应可以表示为_____________________ 。
(3)在容积为的恒容密闭容器内充入和,加入合适催化剂(体积可以忽略不计),在不同催化剂作用下,相同时间内的转化率随温度的变化如下图所示:在催化剂Ⅱ作用下的转化率随温度升高先增大后减小的原因可能是_____________ (不考虑温度对催化剂活性的影响);c点________ (填“大于”或“小于”)b点,简述其原因:________________________ 。
(4)在某催化剂作用下,合成氮的反应速率为(k为速率常数,只与温度、催化剂有关,与浓度无关。为反应级数,可取正数、负数、0,也可取分数),为了测定反应级数,下进行实验,结果如表所示:
则___________ 。
(5)利用催化剂通过电化学反应在室温下合成氨的原理如下图所示,该装置中阴极的电极反应式为______________________________ 。
(1)已知:,。
在下列温度下,该反应可能自发进行的是___________(填字母)。
A. | B. | C. | D. |
(2)反应历程中各步势能变化如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。产物从催化剂上脱附
(3)在容积为的恒容密闭容器内充入和,加入合适催化剂(体积可以忽略不计),在不同催化剂作用下,相同时间内的转化率随温度的变化如下图所示:在催化剂Ⅱ作用下的转化率随温度升高先增大后减小的原因可能是
(4)在某催化剂作用下,合成氮的反应速率为(k为速率常数,只与温度、催化剂有关,与浓度无关。为反应级数,可取正数、负数、0,也可取分数),为了测定反应级数,下进行实验,结果如表所示:
序号 | 反应速率 | |||
I | 0.1 | 0.1 | 0.1 | v |
II | 0.2 | 0.1 | 0.1 | |
III | 0.2 | 0.4 | 0.1 | |
IV | 0.1 | 0.9 | 0.3 |
(5)利用催化剂通过电化学反应在室温下合成氨的原理如下图所示,该装置中阴极的电极反应式为
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【推荐2】Ⅰ.从氯二氟甲烷(CHClF2)中获得四氟乙烯(C2F4):。样品在18.5L容器内加热。反应达到平衡后,平衡混合物中含有。
(1)写出四氟乙烯形成的高分子化合物聚四氟乙烯的结构简式_______ 。
(2)如图是一定条件下,反应物平衡时物质的量分数与压强的关系曲线。据此判断的状态是_______ (填“气体”、“液体”或“固体”)。
(3)该反应在_______ (填“高温”、“低温”或“任意温度”)的自发性更大;
(4)如图的a~d四点中,表示Q>K的点有_______ ;
(5)以平衡时气态物质的量分数表示平衡常数,其计算表达式为_______ 。
Ⅱ. 研究氧化制对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有(298K时,相关物质的相对能量如图):
Ⅰ.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) △H1=136kJ·mol-1
Ⅱ.C2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) △H2=177kJ·mol-1
Ⅲ.C2H6(g)+2CO2(g) 4CO(g)+3H2(g) △H3
Ⅳ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H4=41kJ·mol-1
(6)有研究表明,在催化剂存在下,反应Ⅱ分两步进行,过程如下:[C2H6(g)+CO2(g)]→[C2H4(g)+H2(g)+CO2(g)]→[C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)],且第二步速率较慢(反应活化能为)。根据相关物质的相对能量,画出反应Ⅱ分两步进行的“能量−反应过程图”,起点从[C2H6(g)+CO2(g)]的能量开始(如图)。_______
(7)①和按物质的量1:1投料,在923K和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“氧化制”的影响,所得实验数据如下表:
结合具体反应分析,在催化剂X作用下,氧化的主要产物是_______ ,判断依据是_______ 。
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高的选择性(生成的物质的量与消耗的物质的量之比)。在773K,乙烷平衡转化率为9.1%,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是_______ 。
(1)写出四氟乙烯形成的高分子化合物聚四氟乙烯的结构简式
(2)如图是一定条件下,反应物平衡时物质的量分数与压强的关系曲线。据此判断的状态是
(3)该反应在
(4)如图的a~d四点中,表示Q>K的点有
(5)以平衡时气态物质的量分数表示平衡常数,其计算表达式为
Ⅱ. 研究氧化制对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有(298K时,相关物质的相对能量如图):
Ⅰ.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) △H1=136kJ·mol-1
Ⅱ.C2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) △H2=177kJ·mol-1
Ⅲ.C2H6(g)+2CO2(g) 4CO(g)+3H2(g) △H3
Ⅳ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H4=41kJ·mol-1
(6)有研究表明,在催化剂存在下,反应Ⅱ分两步进行,过程如下:[C2H6(g)+CO2(g)]→[C2H4(g)+H2(g)+CO2(g)]→[C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)],且第二步速率较慢(反应活化能为)。根据相关物质的相对能量,画出反应Ⅱ分两步进行的“能量−反应过程图”,起点从[C2H6(g)+CO2(g)]的能量开始(如图)。
(7)①和按物质的量1:1投料,在923K和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“氧化制”的影响,所得实验数据如下表:
催化剂 | 转化率C2H6/% | 转化率CO2/% | 产率C2H4/% |
催化剂X | 19.0 | 37.6 | 3.3 |
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高的选择性(生成的物质的量与消耗的物质的量之比)。在773K,乙烷平衡转化率为9.1%,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是
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【推荐3】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,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法I:氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
一定温度下,利用催化剂将分解为和。回答下列问题:
(1)反应_______ ;
(2)已知该反应的,在下列哪些温度下反应能自发进行?_______ (填标号)
A.25℃ B.125℃ C.225℃ D.325℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示时间内的反应速率_______ (用含的代数式表示)
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是_______ (用图中a、b、c、d表示),理由是_______ ;
③在该温度下,反应的标准平衡常数_______ 。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应,,其中,、、、为各组分的平衡分压)。
方法Ⅱ:氨电解法制氢气
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。
(4)电解过程中的移动方向为_______ (填“从左往右”或“从右往左”);
(5)阳极的电极反应式为_______ 。
方法I:氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 | |||
键能 | 946 | 436.0 | 390.8 |
(1)反应
(2)已知该反应的,在下列哪些温度下反应能自发进行?
A.25℃ B.125℃ C.225℃ D.325℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示时间内的反应速率
②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是
③在该温度下,反应的标准平衡常数
方法Ⅱ:氨电解法制氢气
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。
(4)电解过程中的移动方向为
(5)阳极的电极反应式为
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