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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:93 题号:8997127
甲烷是非常重要的能源和化工原料,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) ΔH=-574 kJ·mol-1,CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1,写出CH4还原NO2至N2的热化学方程式:_____
(2)如下图所示,装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液),通过装置Ⅱ实现铁棒镀铜。


①a处应通入______(填“CH4”或“O2”),a处电极上发生的电极反应式是 ___________
②电镀结束后,装置Ⅱ中Cu2的物质的量浓度____(填写“变大”“变小”或“不变”)。
③若实验过程中Ⅱ中的铜片质量减少了1.28g,则Ⅰ中理论上消耗CH4的体积(标准状况)__ _L。
(3)若将题(2)装置Ⅱ中的两电极均改为石墨惰性电极,电解质溶液仍为CuSO4溶液。
①写出装置Ⅱ中发生的总化学反应方程式_________
②电解硫酸铜溶液一段时间后,装置Ⅱ中溶液的pH____(填写“变大”“变小”或“不变”);要使原溶液复原,可向电解后的溶液中加入_______

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【推荐1】伴随经济的高速发展,燃料的消耗量逐年增长,大气中的CO、等污染物的排放量也迅速增长。节能减排、低碳经济关系到国计民生。
(1)已知:①     kJmol
    kJmol
    kJmol
科学家设想用还原生成无毒、无污染的气体和液态水来消除的污染。写出该反应的热化学方程式_______
(2)在容积为2 L的密闭容器中,由合成甲醇(),在其他条件不变的情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:均大于300℃)。

①下列说法正确的是_______(填字母序号)。
A.该反应为放热反应
B.该反应在时的平衡常数比时的大
C.处于A点的反应体系从变到,达到平衡时增大
D.温度下,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为 molLmin
②保持温度为,将1 mol 和3 mol 充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若转化率为,则容器内的压强与起始压强之比为_______
(3)由和CO直接制备二甲醚的热化学方程式为       kJmol。根据化学反应原理,分析增大压强(压缩体积)对直接制备二甲醚反应的影响:_______
(4)在一定温度下的恒容容器中,发生反应。碘蒸气能大幅度提高的分解速率,反应历程为:
第一步:                       (快速平衡)
第二步:     (慢反应)
第三步:     (快反应)
实验表明,含碘时分解速率方程(k为速率常数)。
下列描述正确的是________(填字母序号)
A.第一步对总反应速率起决定作用
B.第二步活化能比第三步大
C.第二步中的碰撞仅部分有效
D.增大浓度,分解速率加快
(5)采用一定的脱硫技术可以把硫元素以的形式固定,从而降低的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与发生化学反应,降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:
    kJmol(反应Ⅰ)
    kJ-1mol(反应Ⅱ)
请回答下列问题:
①反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是_______(填“高温”或“低温”)。
②假设某温度下,反应Ⅰ的速率()大于反应Ⅱ的速率(),则下列反应过程能量变化示意图正确的是_______(填字母序号)。
A.       B. C. D.
2022-11-26更新 | 271次组卷
解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
【推荐2】二氧化碳的碳捕捉和碳利用技术是实现碳中和的关键。转化为甲醇发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       H,该反应经历以下两步:
I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)     H1=+41kJ•mol-1
II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)       H2=-90kJ•mol-1
(1)H=____
(2)恒温恒容条件下,下列关于反应II说法正确的是____(填标号)。
A.当v(H2)=3v(CH3OH)时反应逆向进行程度更大
B.混合气体的平均摩尔质量不再变化,表明反应达到平衡状态
C.混合气体的密度不变,表明反应当达到平衡状态
D.当达到平衡时,单位时间内断开3mol碳氢键同时断开2mol氢氢键
(3)T℃时,向2L的密闭容器中通入等物质的量的H2和CO2,只发生反应I。n(CO)和n(CO2)随时间变化如表所示。
时间/min051015202530
CO2/mol2.01.41.00.700.500.400.40
CO/mol00.601.01.301.501.601.60

①0~5min内,v(H2O)=_____,平衡时α(H2)=____,T℃下的平衡常数K=____
②平衡后,保持温度不变,再向该容器中通入CO、CO2、H2、H2O各2mol,此时反应____移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
2022-11-13更新 | 88次组卷
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【推荐3】全球大气CO2浓度升高对人类生活产生了影响,CO2的捕集和资源化利用成为研究热点。用CO2合成淀粉是实现碳中和的有效途径,其成果已经被我国科学家发表在Nature杂志上。其涉及的关键反应如下,已知:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)   ΔH1=−99kJ∙mol-1
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ΔH2=+41kJ∙mol-1
(1)反应①中ΔH=___________;该反应的自发条件是___________(填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
(2)研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2只发生反应①和③,密闭容器保持恒温恒容,下列条件能表明该反应达到平衡的是___________
A.当2个C=O键断裂,同时断裂1个O-H键       
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变                    
D.n(H2)/n(CO2)=1:2
E.CO体积分数保持不变
(3)二氧化碳催化加氢制甲醇,合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3:1时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH),在t=250℃时x(CH3OH)随压强(p)的变化及在p=5×103Pa时x(CH3OH)随温度(t)的变化,如图所示。

①图中对应等温过程的曲线是___________(填“a”或“b”),判断的理由是___________
②t=250℃时,当x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率α=___________
2024-01-20更新 | 101次组卷
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