工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。
①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=___ 。
②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的总转化率α(H2O)=___ 。
(2)合成塔中发生反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1___ 573K(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:4NH3+5O24NO+6H2O △H=-905kJ·mol-1,不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时,NO产率下降的可能原因___ 。
(4)吸收塔中反应为:3NO2+H2O2HNO3+NO。从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是___ 。
(5)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:___ 。
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。
①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=
②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的总转化率α(H2O)=
(2)合成塔中发生反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1
T/K | T1 | 573 | T2 |
K | 1.00×107 | 2.45×105 | 1.88×103 |
(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:4NH3+5O24NO+6H2O △H=-905kJ·mol-1,不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时,NO产率下降的可能原因
(4)吸收塔中反应为:3NO2+H2O2HNO3+NO。从生产流程看,吸收塔中需要补充空气,其原因是
(5)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:
更新时间:2019/11/14 08:17:53
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【推荐1】页岩气中含有较多的乙烷,可将其转化为更有工业价值的乙烯。
(1) 二氧化碳氧化乙烷制乙烯。
将C2H6和CO2按物质的量之比为1∶1通入反应器中,发生如下反应:
ⅰ.C2H6(g) C2H4(g) + H2(g) ΔH1=+136.4 kJ·mol− 1
ⅱ.CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol− 1
ⅲ.C2H6(g) +CO2(g) C2H4(g) +CO(g) +H2O(g) ΔH3
①用ΔH1、ΔH2计算ΔH3=______ kJ·mol−1。
②反应ⅳ:C2H6(g) 2C(s)+3H2(g)为积碳反应,生成的碳附着在催化剂表面, 降低催化剂的活性,适当通入过量 CO2 可以有效缓解积碳,结合方程式解释其原因:__ 。
③二氧化碳氧化乙烷制乙烯的研究热点之一是选择催化剂,相同反应时间,不同温度、不同催化剂的数据如下表(均未达到平衡状态):
【注】C2H4 选择性:转化的乙烷中生成乙烯的百分比。
CO 选择性:转化的 CO2 中生成 CO 的百分比。
对比Ⅰ和Ⅱ,该反应应该选择的催化剂为__ ,理由是__ 。实验条件下,铬盐作催化剂时,随温度升高,C2H6 的转化率升高,但 C2H4 的选择性降低,原因是__ 。
(2) 利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯,示意图如图:
①电极 a 与电源的______ 极相连。
②电极 b 的电极反应式是______ 。
(1) 二氧化碳氧化乙烷制乙烯。
将C2H6和CO2按物质的量之比为1∶1通入反应器中,发生如下反应:
ⅰ.C2H6(g) C2H4(g) + H2(g) ΔH1=+136.4 kJ·mol− 1
ⅱ.CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol− 1
ⅲ.C2H6(g) +CO2(g) C2H4(g) +CO(g) +H2O(g) ΔH3
①用ΔH1、ΔH2计算ΔH3=
②反应ⅳ:C2H6(g) 2C(s)+3H2(g)为积碳反应,生成的碳附着在催化剂表面, 降低催化剂的活性,适当通入过量 CO2 可以有效缓解积碳,结合方程式解释其原因:
③二氧化碳氧化乙烷制乙烯的研究热点之一是选择催化剂,相同反应时间,不同温度、不同催化剂的数据如下表(均未达到平衡状态):
【注】C2H4 选择性:转化的乙烷中生成乙烯的百分比。
CO 选择性:转化的 CO2 中生成 CO 的百分比。
对比Ⅰ和Ⅱ,该反应应该选择的催化剂为
(2) 利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯,示意图如图:
①电极 a 与电源的
②电极 b 的电极反应式是
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【推荐2】1799年,英国化学家汉弗莱·戴维发现了N2O气体。在食品行业中,N2O可用作发泡 剂和密封剂。
(l) N2是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,NH3与O2在加热和催化剂的作用下生成N2O的化学方程式为________ 。
(2)N2O在金粉表面发生热分解反应:2N2O(g) =2N2(g)+O2(g) △H。
已知:2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(l) △H1=-1010KJ/mol
△H=__________ 。
(3)N2O和CO是环境污染性气体,研究表明,CO与N2O在Fe+作用下发生反应:N2O(g)+CO(g)CO2(g)十N2(g)的能量变化及反应历程如下图所示,两步反应分别为:反应①Fe++N2OFeO+N2;反应②______________
由图可知两步反应均为____ (填“放热”或“吸热”)反应,由______ (填“反应①或反应②”)决定反应达到平衡所用时间。
(4)在固定体积的密闭容器中,发生反应:N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g),改变原料气配比进行多组实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定N2O的平衡转化率。部分实验结果如图所示:
①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是:____ ;
②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD,,通过计算判断TC____ TD(填“>”“=”或“<”)。
(5)在某温度下,向1L密闭容器中充入CO与N2O,发生反应:N2O(g)+CO(g)CO2(g)十N2(g),随着反应的进行,容器内CO的物质的量分数变化如下表所示:
则该温度下反应的平衡常数K=____ 。
(l) N2是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,NH3与O2在加热和催化剂的作用下生成N2O的化学方程式为
(2)N2O在金粉表面发生热分解反应:2N2O(g) =2N2(g)+O2(g) △H。
已知:2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(l) △H1=-1010KJ/mol
4NH3(g)+3O2(g) =2N2(g)+6H2O(l) △H2=-1531KJ/mol
△H=
(3)N2O和CO是环境污染性气体,研究表明,CO与N2O在Fe+作用下发生反应:N2O(g)+CO(g)CO2(g)十N2(g)的能量变化及反应历程如下图所示,两步反应分别为:反应①Fe++N2OFeO+N2;反应②
由图可知两步反应均为
(4)在固定体积的密闭容器中,发生反应:N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g),改变原料气配比进行多组实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定N2O的平衡转化率。部分实验结果如图所示:
①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是:
②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD,,通过计算判断TC
(5)在某温度下,向1L密闭容器中充入CO与N2O,发生反应:N2O(g)+CO(g)CO2(g)十N2(g),随着反应的进行,容器内CO的物质的量分数变化如下表所示:
时间/min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
物质的量分数 | 50.0% | 40.25% | 32.0% | 26.2% | 24.0% | 24.0% |
则该温度下反应的平衡常数K=
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【推荐3】氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(1)时,燃烧生成)放热,蒸发吸热,表示燃烧热的热化学方程式为___________ 。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
Ⅰ、
Ⅱ、
①下列操作中,能提高平衡转化率的是___________ (填标号)。
A.增加用量B.恒温恒压下通入惰性气体C.移除D.加入催化剂
②恒温恒压条件下,和反应达平衡时,的转化率为a,的物质的量为,则反应Ⅰ的平衡常数___________ (写出含有a、b的计算式;对于反应,,x为物质的量分数)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在___________ (填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中,放电的电极反应式为___________ 。
(5)甲醇燃料电池中,吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO,四步可能脱氢产物及其相对能量如图,则最可行途径为a→___________ (用等代号表示)。
(1)时,燃烧生成)放热,蒸发吸热,表示燃烧热的热化学方程式为
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
Ⅰ、
Ⅱ、
①下列操作中,能提高平衡转化率的是
A.增加用量B.恒温恒压下通入惰性气体C.移除D.加入催化剂
②恒温恒压条件下,和反应达平衡时,的转化率为a,的物质的量为,则反应Ⅰ的平衡常数
(3)氢氧燃料电池中氢气在
(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中,放电的电极反应式为
(5)甲醇燃料电池中,吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO,四步可能脱氢产物及其相对能量如图,则最可行途径为a→
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【推荐1】2024年2月国家工业和信息化部指出到2025年初步建立工业领域碳达峰碳中和标准体系,有效转化是研究“碳中和”的重要方向。实现有效转化的一种常见途径是捕集转化为合成气(和),再转化为烃类及含氧化合物等高附加值化学品(即费-托合成)。
捕集涉及下列反应:
i.
ii.
(1)有关物质能量变化如图所示,设稳定单质的焓(H)为0,则_____________ ,利于该反应自发进行的条件是_____________ (填“高温”或“低温”)。
(2)在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应i:。调整和初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应的平衡转化率如图所示。
已知:是以物质的量分数表示的化学平衡常数;对于反应,,x为物质的量分数);反应速率,分别为正、逆反应速率常数。
①下列关于i反应说法不正确的是_____________ ;
a.催化剂参与了反应,改变了反应的活化能和
b.某温度反应达到平衡状态,升高温度,正反应速率提高的幅度更大
c.恒温恒压,混合气体密度不变可以作为反应达到平衡状态的标志
d.将液化,及时分离,有利于提高反应物的转化率
②B、E、F三点反应温度最高的是_____________ 点;
③计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当转化率达到时,_____________ (用分数表示)。
(3)保持总压为恒定,初始和的物质的量之比,发生上述i、ii反应,不同温度下平衡组分物质的量分数如图。
①在以下时,含量高于的原因为_____________ ;
②某温度下平衡体系中和的物质的量分数均为10%,此时反应i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)。
捕集涉及下列反应:
i.
ii.
(1)有关物质能量变化如图所示,设稳定单质的焓(H)为0,则
(2)在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应i:。调整和初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应的平衡转化率如图所示。
已知:是以物质的量分数表示的化学平衡常数;对于反应,,x为物质的量分数);反应速率,分别为正、逆反应速率常数。
①下列关于i反应说法不正确的是
a.催化剂参与了反应,改变了反应的活化能和
b.某温度反应达到平衡状态,升高温度,正反应速率提高的幅度更大
c.恒温恒压,混合气体密度不变可以作为反应达到平衡状态的标志
d.将液化,及时分离,有利于提高反应物的转化率
②B、E、F三点反应温度最高的是
③计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当转化率达到时,
(3)保持总压为恒定,初始和的物质的量之比,发生上述i、ii反应,不同温度下平衡组分物质的量分数如图。
①在以下时,含量高于的原因为
②某温度下平衡体系中和的物质的量分数均为10%,此时反应i的平衡常数
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【推荐2】深入研究含碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(g)+H2O(g) ΔH=-87.0kJ ·mol-1。
(1)分别向等温等容、绝热等容(起始温度相同)的密闭容器中加入0.2mol的NH3和0.1mol的CO2,若达平衡时等温等容容器中CO(NH2)2的质量分数为a%,绝热等容容器中CO(NH2)2的质量分数为b%,则a___________ b(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)纳米Fe2O3在常压电化学法合成氨过程中起催化作用。电解装置如图所示,熔融NaOH-KOH为电解液,Fe2O3在发生电极反应时生成中间体Fe。惰性电极I的电极反应为___________ , 生成氨气的反应:2Fe+N2 +3H2O(g)=Fe2O3+2NH3。
(3)如图是上述反应合成尿素的机理及能量变化(单位:kJ·mol-1) ,TS表示过渡态。
该反应历程中,起决速步骤的方程式是___________ 。若 ΔE1=66.5 kJ·mol-1,则 ΔE2=___________ kJ·mol-1。
(4)在T1℃和T2℃时(T1<T2),向恒容容器中投入等物质的量的两种反应物,发生以下反应:HN=C=O(g) +NH3(g) CO(NH2)2(g) ΔH<0,平衡时lgp (NH3)与lgp[ CO( NH2)2]的关系如图所示,p为物质的分压(单位为kPa)。 若v正=k正·p( HNCO)·p(NH3)、v逆=k逆·p[CO(NH2)2]。T1℃时,=___________ kPa-1。T2℃时此反应的标准平衡常数K0 =___________ [已知:分压=总压 ×该组分物质的量分数,对于反应:dD(g) +eE(g) gG(g),K0= ,[其中p0 = 100 kPa,p(G)、p(D)、p( E)为各组分的平衡分压]。若点A时继续投入等物质的量的两种反应物,再次达到平衡时(温度不变) ,CO( NH2)2的体积分数___________ ( 填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)已知:Arrhenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。实验探究Catl、Cat2两种催化剂的催化效能,获得如图曲线。则催化效能较高的催化剂是___________ (填“Catl”或“Cat2”),判断依据是___________ 。
(1)分别向等温等容、绝热等容(起始温度相同)的密闭容器中加入0.2mol的NH3和0.1mol的CO2,若达平衡时等温等容容器中CO(NH2)2的质量分数为a%,绝热等容容器中CO(NH2)2的质量分数为b%,则a
(2)纳米Fe2O3在常压电化学法合成氨过程中起催化作用。电解装置如图所示,熔融NaOH-KOH为电解液,Fe2O3在发生电极反应时生成中间体Fe。惰性电极I的电极反应为
(3)如图是上述反应合成尿素的机理及能量变化(单位:kJ·mol-1) ,TS表示过渡态。
该反应历程中,起决速步骤的方程式是
(4)在T1℃和T2℃时(T1<T2),向恒容容器中投入等物质的量的两种反应物,发生以下反应:HN=C=O(g) +NH3(g) CO(NH2)2(g) ΔH<0,平衡时lgp (NH3)与lgp[ CO( NH2)2]的关系如图所示,p为物质的分压(单位为kPa)。 若v正=k正·p( HNCO)·p(NH3)、v逆=k逆·p[CO(NH2)2]。T1℃时,=
(5)已知:Arrhenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。实验探究Catl、Cat2两种催化剂的催化效能,获得如图曲线。则催化效能较高的催化剂是
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【推荐3】工业上可用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备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下表所示:
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=________ (用K1、K2表示)。500 ℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v正________ v逆(填“>”、“=”或“<”)。
(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)—反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是_______________ 。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是______________ 。
化学反应 | 平衡常数 | 温度/℃ | |
500 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) | K2 | 1.0 | 2.50 |
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g) | K3 |
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=
(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)—反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是
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【推荐1】对于可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H<0。回答下列问题:
(1)下列图象正确且能表明在时间t时刻反应一定处于平衡状态的是___ 。
(2)830K时,若起始时c(CO)=2mol·L-1,c(H2O)=3mol·L-1,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为___ ;平衡常数K的值为___ ;若升高温度则K值___ 。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)830K时,若只将起始时c(H2O)改为8mol·L-1,则水蒸气的转化率为___ 。
(4)若830K时,若起始时c(CO)=1mol·L-1,c(H2O)=2mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5mol·L-1,则此时该反应是否达到平衡状态___ (填“是”或“否”),此时v(正)___ v(逆)。
(5)现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II、III,在I中充入1molCO和1molH2O,在II中充入1molCO2和1molH2,在III中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是___ 。
A.容器I、II中正反应速率相同
B.容器I、III中反应的平衡常数相同
C.容器I中CO的物质的量比容器II中的多
D.容器I中CO的转化率与容器II中CO2的转化率之和小于1
(1)下列图象正确且能表明在时间t时刻反应一定处于平衡状态的是
(2)830K时,若起始时c(CO)=2mol·L-1,c(H2O)=3mol·L-1,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为
(3)830K时,若只将起始时c(H2O)改为8mol·L-1,则水蒸气的转化率为
(4)若830K时,若起始时c(CO)=1mol·L-1,c(H2O)=2mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5mol·L-1,则此时该反应是否达到平衡状态
(5)现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II、III,在I中充入1molCO和1molH2O,在II中充入1molCO2和1molH2,在III中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是
A.容器I、II中正反应速率相同
B.容器I、III中反应的平衡常数相同
C.容器I中CO的物质的量比容器II中的多
D.容器I中CO的转化率与容器II中CO2的转化率之和小于1
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【推荐2】利用1—甲基萗()制备四氢萘类物质(,包括和)。反应过程中伴有生成十氢萘()的副反应,涉及反应如图:
回答下列问题:
(1)已知一定条件下反应、、的焓变分别为、、,则反应的焓变为_______ (用含、、的代数式表示)。
(2)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。
①a、b分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化曲线为_______ 。
②已知反应的速率方程,(、分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关),温度下反应达到平衡时,温度下反应达到平衡时,由此推知,_______ (填“>”,“<”或“=”)。
③下列说法正确的是_______ 。
A.四个反应均为放热反应
B.压强越大,温度越低越有利于生成四氢萘类物质
C.反应体系中最稳定
D.由上述信息可知,时反应速率最快
(3)不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物的物质的量与消耗的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随平衡转化率y的变化关系如图所示,从热力学角度分析,生成的_______ 生成的(填“大于”或“小于”);平衡转化率y为80%时,的产率=_______ (用含c的式子表示);四氢萘类物质的物质的量分数随平衡转化率先增大后减小,结合平衡移动原理解释原因_______ 。
回答下列问题:
(1)已知一定条件下反应、、的焓变分别为、、,则反应的焓变为
(2)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。
①a、b分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化曲线为
②已知反应的速率方程,(、分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关),温度下反应达到平衡时,温度下反应达到平衡时,由此推知,
③下列说法正确的是
A.四个反应均为放热反应
B.压强越大,温度越低越有利于生成四氢萘类物质
C.反应体系中最稳定
D.由上述信息可知,时反应速率最快
(3)不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物的物质的量与消耗的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随平衡转化率y的变化关系如图所示,从热力学角度分析,生成的
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【推荐3】工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。
(1)已知:3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH= -92.2 kJ/mol ,若起始时向容器内放入2mol N2和6 mol H2,达平衡时放出的热量为Q,则Q_______ 184.4kJ(填“>”“<”或“=”)。
(2)合成氨生产流程如图所示。
流程中,有利于提高原料利用率的措施是_______ (任写两种)。
(3)合成氨的反应条件研究:实验测定不同条件下,平衡时氨气的含量与起始氢氮比之间的关系如图所示。
①T0_______ 420(填“>”“<”或“=”,下同)。
②d点时的转化率:α(N2)_______ α(H2)。
③a、b、c三点对应平衡常数的大小关系为_______ (用 Ka、Kb、Kc表示)。
④p(N2)、p(H2)、p( NH3)分别代表N2、H2、NH3的分压,Kp代表压力平衡常数(用平衡时的分压代替平衡时的浓度表示),一定条件下,上述合成氨反应接近平衡时,遵循如下方程: v(NH3)=k正×p(N2) 。其中v(NH3)为氨合成反应的净速率(即正逆反应速率差),a为常数,与催化剂性质及反应条件有关, k正、k逆为速率常数,该条件下,实验测得a =0.5,则反应达到平衡时,k正、k逆、Kp三者的关系式为_______ 。
(4)可用作合成氨的催化剂有很多,如Os、Fe、Pt、Mn、Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下:
注:方框内包含微粒种类及个数、微粒的相对总能量(括号里数字的单位:eV)其中,TS表示过渡态,*表示吸附态。
①请写出N2参与化学吸附的反应方程式_______ 。
②以上历程须克服的最大势垒为_______ kJ/mol(列出计算式)。(已知:1 eV=1.6 ×10-22 kJ)
(1)已知:3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH= -92.2 kJ/mol ,若起始时向容器内放入2mol N2和6 mol H2,达平衡时放出的热量为Q,则Q
(2)合成氨生产流程如图所示。
流程中,有利于提高原料利用率的措施是
(3)合成氨的反应条件研究:实验测定不同条件下,平衡时氨气的含量与起始氢氮比之间的关系如图所示。
①T0
②d点时的转化率:α(N2)
③a、b、c三点对应平衡常数的大小关系为
④p(N2)、p(H2)、p( NH3)分别代表N2、H2、NH3的分压,Kp代表压力平衡常数(用平衡时的分压代替平衡时的浓度表示),一定条件下,上述合成氨反应接近平衡时,遵循如下方程: v(NH3)=k正×p(N2) 。其中v(NH3)为氨合成反应的净速率(即正逆反应速率差),a为常数,与催化剂性质及反应条件有关, k正、k逆为速率常数,该条件下,实验测得a =0.5,则反应达到平衡时,k正、k逆、Kp三者的关系式为
(4)可用作合成氨的催化剂有很多,如Os、Fe、Pt、Mn、Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下:
注:方框内包含微粒种类及个数、微粒的相对总能量(括号里数字的单位:eV)其中,TS表示过渡态,*表示吸附态。
①请写出N2参与化学吸附的反应方程式
②以上历程须克服的最大势垒为
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】O2对人类有着重要的作用。请回答下列问题:
(1)甲醇是一种绿色可再生能源,已知热化学方程式:
ⅰ.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ•mol-1
ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.0kJ•mol-1
ⅲ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-574.0kJ•mol-1
则计算CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=___ 。
(2)人体内化学反应时刻需要O2参与,如肌肉中的肌红蛋白(Mb),具有结合O2的能力,可表示为Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)。肌红蛋白的结合度(即转化率α)与平衡时的氧气分压p(O2)密切相关,其变化曲线如图1。已知K=(气体和溶液中的溶质分别用分压和物质的量浓度表达)。
①37℃时,已知平衡常数K=2,测得人正常呼吸时α的最大值为98%,则空气中氧气分压p(O2)=___ kPa。
②血红蛋白Hb结合O2形成动脉血,存在反应1:HbH+(aq)+O2(g)HbO2(aq)+H+(aq)。血液中还同时存在反应2:CO2+H2OH++HCO,结合两个反应,肺部氧分压___ (填“较高”或“较低”)有利于CO2排出体外。请你从平衡移动的角度解释原因___ 。
(3)游泳池水质普遍存在尿素[CO(NH2)2]超标现象,一种电化学除游泳池中尿素的实验装置如图2所示,其中钌钛常用作析氯电极 ,本身不参与电解。已知:3NaClO+CO(NH2)2=3NaCl+2H2O+N2↑+CO2↑。
①氮原子的核外电子排布式___ 。
②电解过程中钌钛电极上发生反应为___ 。
③电解过程中不锈钢电极附近pH___ (填“降低”“升高”或“不变”)。
④标准状况下,电解过程中每逸出22.4L N2,电路中至少通过电子数目___ 。
(1)甲醇是一种绿色可再生能源,已知热化学方程式:
ⅰ.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ•mol-1
ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.0kJ•mol-1
ⅲ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-574.0kJ•mol-1
则计算CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的ΔH=
(2)人体内化学反应时刻需要O2参与,如肌肉中的肌红蛋白(Mb),具有结合O2的能力,可表示为Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)。肌红蛋白的结合度(即转化率α)与平衡时的氧气分压p(O2)密切相关,其变化曲线如图1。已知K=(气体和溶液中的溶质分别用分压和物质的量浓度表达)。
①37℃时,已知平衡常数K=2,测得人正常呼吸时α的最大值为98%,则空气中氧气分压p(O2)=
②血红蛋白Hb结合O2形成动脉血,存在反应1:HbH+(aq)+O2(g)HbO2(aq)+H+(aq)。血液中还同时存在反应2:CO2+H2OH++HCO,结合两个反应,肺部氧分压
(3)游泳池水质普遍存在尿素[CO(NH2)2]超标现象,一种电化学除游泳池中尿素的实验装置如图2所示,其中钌钛常用作
①氮原子的核外电子排布式
②电解过程中钌钛电极上发生反应为
③电解过程中不锈钢电极附近pH
④标准状况下,电解过程中每逸出22.4L N2,电路中至少通过电子数目
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】氢能是一种理想的绿色能源,一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢原理合成示意图如下:
(1)第I步:。总反应可表示为:。写出第II步反应的热化学方程式:___________ 。
(2)实验测得分步制氢比直接利用和反应具有更高的反应效率,原因是________ 。
(3)第I、II步反应的图像如下。
由图像可知a___________ b(填“大于”或“小于”),时第I步反应平衡时的平衡分压,则平衡混合气体中的体积分数为___________ (保留一位小数)。
(4)第I步反应产生的合成气(CO和的混合气体)可用于F—T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应:,如下图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内的分数,据此应选择的催化剂是___________ (填“I”或“II”),选择的依据是___________ 。
(1)第I步:。总反应可表示为:。写出第II步反应的热化学方程式:
(2)实验测得分步制氢比直接利用和反应具有更高的反应效率,原因是
(3)第I、II步反应的图像如下。
由图像可知a
(4)第I步反应产生的合成气(CO和的混合气体)可用于F—T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应:,如下图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内的分数,据此应选择的催化剂是
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(0.4)
【推荐3】Ⅰ.在密闭容器中进行如下反应: ,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C(s),则平衡_______ (“逆向移动”“正向移动”或“不移动”,下同),_______ (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(2)保持温度不变,增大反应容器的容积,则平衡_______ ,_______ 。
(3)保持容积和温度不变,通入He,则平衡_______ ,_______ 。
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡_______ ,c(CO)_______ 。
Ⅱ.在恒温恒容条件下,将2mol红棕色气体A和1.5mol无色气体B通入体积为1L的密闭容器中发生如下反应:,2min时反应达到平衡状态,此时剩余1.1molB,并测得C的浓度为1.2mol/L。
(5)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为_______ 。
(6)x=_______ ;A的转化率与B的转化率之比为_______ 。
(7)写出该温度下平衡常数的表达式_______ (用相关字母表示),数值_______ (保留两位小数)
(8)向平衡后的容器中继续充入0.8molA(g)、0.9molB(g)、0.8molC(g)、1.2molD(s),此时,v(正)_______ v(逆)。(填“﹥”、“=”或“<”)
(1)增加C(s),则平衡
(2)保持温度不变,增大反应容器的容积,则平衡
(3)保持容积和温度不变,通入He,则平衡
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡
Ⅱ.在恒温恒容条件下,将2mol红棕色气体A和1.5mol无色气体B通入体积为1L的密闭容器中发生如下反应:,2min时反应达到平衡状态,此时剩余1.1molB,并测得C的浓度为1.2mol/L。
(5)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为
(6)x=
(7)写出该温度下平衡常数的表达式
(8)向平衡后的容器中继续充入0.8molA(g)、0.9molB(g)、0.8molC(g)、1.2molD(s),此时,v(正)
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