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)化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程,示意如下图:
下列说法正确的是____ (选填字母)。
A.①表示N2、H2分子中均是单键
B.②→③需要吸收能量
C.该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
(2)氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H,若N三N键、H一H键和N一H键的键能分别记作a、b和c(单位:kJ·mol-l),则上述反应的△H=___ kJ·mol一1。
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率(m mol.min一1)。
①不同催化剂存在下,氨气分解反应活化能最大的是___ (填写催化剂的化学式)。
②温度为T,在一体积固定的密闭容器中加入2 molNH3,此时压强为P0,用Ru催化氨气分解,若平衡时氨气分解的转化率为50%,则该温度下反应2NH3(g)N2(g)十3H2(g)用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=___ 。[已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)x体积分数]
(4)关于合成氨工艺的理解,下列正确的是___ 。
A.合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右,可用勒夏特列原理解释
B.使用初始反应速率更快的催化剂Ru,不能提高平衡时NH3的产量
C.合成氨工业采用10 MPa一30 MPa,是因常压下N2和H2的转化率不高
D.采用冷水降温的方法可将合成后混合气体中的氨液化
(5)下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下,初始时氮气、氢气的体积比为1:3时,平衡混合物中氨的体积分数[(NH3)]。
①若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(NH3)____ vB(NH3)(填“>”、“<”或“=”)。
②在250℃、1.0×104kPa下,H2的转化率为______ %(计算结果保留小数点后1位)。
(6)N2和H2在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应,随着温度上升,单位时间内NH3产率增大,但温度高于900℃后,单位时间内NH3产率逐渐下降的原因________ 。
(1)化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程,示意如下图:
下列说法正确的是
A.①表示N2、H2分子中均是单键
B.②→③需要吸收能量
C.该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
(2)氨气分解反应的热化学方程式如下:2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H,若N三N键、H一H键和N一H键的键能分别记作a、b和c(单位:kJ·mol-l),则上述反应的△H=
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率(m mol.min一1)。
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 |
②温度为T,在一体积固定的密闭容器中加入2 molNH3,此时压强为P0,用Ru催化氨气分解,若平衡时氨气分解的转化率为50%,则该温度下反应2NH3(g)N2(g)十3H2(g)用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=
(4)关于合成氨工艺的理解,下列正确的是
A.合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右,可用勒夏特列原理解释
B.使用初始反应速率更快的催化剂Ru,不能提高平衡时NH3的产量
C.合成氨工业采用10 MPa一30 MPa,是因常压下N2和H2的转化率不高
D.采用冷水降温的方法可将合成后混合气体中的氨液化
(5)下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下,初始时氮气、氢气的体积比为1:3时,平衡混合物中氨的体积分数[(NH3)]。
①若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(NH3)
②在250℃、1.0×104kPa下,H2的转化率为
(6)N2和H2在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应,随着温度上升,单位时间内NH3产率增大,但温度高于900℃后,单位时间内NH3产率逐渐下降的原因
更新时间:2019/12/26 15:18:35
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【推荐1】1,2-二氯丙烷(CH2ClCHClCH3)是一种重要的化工原料,工业上可用丙烯加成法制备,主要副产物为3-氯丙烯(CH2=CHCH2Cl),反应原理为:
I.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g) CH2ClCHClCH3(g) ∆H1=-134kJ·mol-1
II.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g) CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) ∆H2=-102kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)已知CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) CH2ClCHClCH3(g)的活化能Ea(正)为132kJ·mol-1,则该反应的活化能Ea(逆)为___________ kJ·mol-1。
(2)一定温度下,密闭容器中发生反应I和反应II,达到平衡后增大压强,CH2ClCHClCH3的产率____________ (填“增大”“减小”或“不变”),理由是_________________________________ 。
(3)起始时向某恒容绝热容器中充入1 mol CH2=CHCH3和1 mol Cl2发生反应II,达到平衡时,容器内气体压强_________________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)某研究小组向密闭容器中充入一定量的CH2=CHCH3和Cl2,分别在A、B两种不同催化剂作用下发生反应,一段时间后测得CH2ClCHClCH3的产率与温度的关系如图所示。p点是否为对应温度下CH2ClCHClCH3的平衡产率,_________ 填“是”或“否”)判断理由是_______________________ 。
(5)一定温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化剂作用下发生反应I,容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。
①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率,即,则前120min内平均反应速率v(CH2ClCHClCH3)=__________ kPa·min-1。(保留小数点后2位)。
②该温度下,若平衡时HCl的体积分数为,则丙烯的平衡总转化率____________ ;反应I的平衡常数Kp=____________________ kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数,保留小数点后2位)。
I.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g) CH2ClCHClCH3(g) ∆H1=-134kJ·mol-1
II.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g) CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) ∆H2=-102kJ·mol-1
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(1)已知CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) CH2ClCHClCH3(g)的活化能Ea(正)为132kJ·mol-1,则该反应的活化能Ea(逆)为
(2)一定温度下,密闭容器中发生反应I和反应II,达到平衡后增大压强,CH2ClCHClCH3的产率
(3)起始时向某恒容绝热容器中充入1 mol CH2=CHCH3和1 mol Cl2发生反应II,达到平衡时,容器内气体压强
(4)某研究小组向密闭容器中充入一定量的CH2=CHCH3和Cl2,分别在A、B两种不同催化剂作用下发生反应,一段时间后测得CH2ClCHClCH3的产率与温度的关系如图所示。p点是否为对应温度下CH2ClCHClCH3的平衡产率,
(5)一定温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化剂作用下发生反应I,容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。
时间/min | 0 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 |
压强/kPa | 80 | 74.2 | 69.4 | 65.2 | 61.6 | 57.6 | 57.6 |
②该温度下,若平衡时HCl的体积分数为,则丙烯的平衡总转化率
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【推荐2】铝系金属复合材料能有效还原去除水体中的硝酸盐污染。铝粉表而复合金属的组分和含量,会影响硝酸盐的去除效果。
(1)在相同实验条件下,分别使用纯铝粉和Cu负载量为3%、4%、5%的Al/Cu二元金属复合材料对硝酸盐的去除效果如图所示。①由如图可知用Al/Cu二元金属复合材料去除水体中硝酸盐效果明显优于铝粉,可能原因是_______ 。
②实验发现Al/Cu二元金属复合材料中Cu负载量过高也不利于硝酸盐的去除,可能原因是_______ 。
(2)在Al/Cu二元金属复合材料基础上引入Pd形成三元金属复合材料,其去除水体中硝酸盐的机理如图所示。①使用Al/Cu二元金属复合材料,可将水体中硝酸盐转化为铵盐,该转化的机理可描述为: H+吸附在Cu表面并得电子生成强还原性的吸附氢H(ads),_______ , NH3与H+结合为进入溶液。
②引入Pd的Al/Cu/Pd三元金属复合材料,硝酸盐转化为N2选择性明显提高,可能原因是_______
③其他条件相同时,Al/Cu/Pd 三元金属复合材料去除水体中硝酸盐的效果与溶液pH关系如图所示。水体pH在4至6范围内,随pH增大硝酸盐去除率降低的可能原因是_______ ;水体pH在8.5至10范围内,随pH增大硝酸盐去除率升高的可能原因是_______ 。
(1)在相同实验条件下,分别使用纯铝粉和Cu负载量为3%、4%、5%的Al/Cu二元金属复合材料对硝酸盐的去除效果如图所示。①由如图可知用Al/Cu二元金属复合材料去除水体中硝酸盐效果明显优于铝粉,可能原因是
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【推荐3】国家倡导推进传统产业改造升级,引导企业创新优化产业结构。其根本目的是节能减排,“减排”的关键是减少CO2排放,而“减排”的重要手段是合理利用CO2。回答下列问题:
(1)CO2的电子式是___ 。
(2)利用CO2可合成尿素[CO(NH2)2],合成原料除CO2外,还有NH3。该方法制备尿素的化学方程式是,该方法制备尿素一般需>2,即NH3过量,原因是____ 。
(3)利用太阳能,以CO2为原料制取炭黑的流程如图1所示:一定条件“过程1”生成1mol炭黑的反应热为ΔH1;“过程2”的热化学方程式为:2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g) ΔH2。则图1中制备炭黑的热化学方程式为___ 。
(4)将1mol CO2和3mol H2充入容积为1L的恒容密闭容器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。
①图2是测得的该反应中X、Y的浓度随时间变化的曲线,其中X为___ (写化学式),反应达到平衡时的平均反应速率v(H2)=____ mol·L-1·min-1。
②不同温度下平衡时,混合气体中H2的物质的量随温度的变化曲线如图3所示,则该反应的ΔH____ 0(填“>”“<”或“不能确定”);测定温度小于T2时,反应体系中无O2存在,则T1~T2的温度范围内,H2的物质的量急剧增大的原因可能是____ 。
(5)CO2还可以合成甲醇:CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g) ΔH=-53.7 kJ·mol-1,一定条件下,将1 mol CO2和2.8 mol H2充入容积为2L的绝热密闭容器中,发生上述反应。CO2的转化率[α(CO2)]在不同催化剂作用下随时间的变化曲线如图4所示。n点的平衡常数K=___ 。
(1)CO2的电子式是
(2)利用CO2可合成尿素[CO(NH2)2],合成原料除CO2外,还有NH3。该方法制备尿素的化学方程式是,该方法制备尿素一般需>2,即NH3过量,原因是
(3)利用太阳能,以CO2为原料制取炭黑的流程如图1所示:一定条件“过程1”生成1mol炭黑的反应热为ΔH1;“过程2”的热化学方程式为:2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g) ΔH2。则图1中制备炭黑的热化学方程式为
(4)将1mol CO2和3mol H2充入容积为1L的恒容密闭容器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。
①图2是测得的该反应中X、Y的浓度随时间变化的曲线,其中X为
②不同温度下平衡时,混合气体中H2的物质的量随温度的变化曲线如图3所示,则该反应的ΔH
(5)CO2还可以合成甲醇:CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g) ΔH=-53.7 kJ·mol-1,一定条件下,将1 mol CO2和2.8 mol H2充入容积为2L的绝热密闭容器中,发生上述反应。CO2的转化率[α(CO2)]在不同催化剂作用下随时间的变化曲线如图4所示。n点的平衡常数K=
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【推荐1】我国的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的资源化利用有利于实现我国提出的“碳达峰”与“碳中和”目标。
Ⅰ.早在二十世纪初,工业上以 CO2和 NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:① CO2和NH3生成 ;②分解生成尿素。反应过程能量变化如下图所示:(1)合成尿素的决速步为反应_______ (填“①”或“②”);合成尿素总反应的热化学方程式为_______ (△H用含E₁、E₂、E₃、E₄的式子表示)。
Ⅱ.利用 CO2生产甲醇是资源化利用 CO2的另一种有效途径。涉及的反应如下:
反应i:
反应ii:
反应iii: ΔH=-90.6 kJ·mo
(2)不同压强下,按照 投料,发生上述三个可逆反应,实验测定 CO2的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示,下列说法正确的是_______。
(3)在一容积可变的密闭容器中,充有1mol CO和 ,用于合成甲醇。只发生上述反应iii,CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如下图所示,请回答下列问题:①平衡常数KA、KB、Kc的大小关系为_______ ,并解释判断理由_______ 。
②若达到平衡状态B时容器的体积为2L,则达到平衡状态A时容器的体积为_______ L。
Ⅲ.用光电化学法将CO2还原为有机物可实现碳资源的再生利用,其装置如图丙所示,其他条件一定时,电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图丁所示:已知FE%=100%,其中电量Qx=nF,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
(4)当电解电压为U1Ⅴ时,阴极生成HCOOH的电极反应式为_______ 。
(5)当电解电压为U2V时,电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为7:5,则生成HCHO的法拉第效率m为_______ 。
Ⅰ.早在二十世纪初,工业上以 CO2和 NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:① CO2和NH3生成 ;②分解生成尿素。反应过程能量变化如下图所示:(1)合成尿素的决速步为反应
Ⅱ.利用 CO2生产甲醇是资源化利用 CO2的另一种有效途径。涉及的反应如下:
反应i:
反应ii:
反应iii: ΔH=-90.6 kJ·mo
(2)不同压强下,按照 投料,发生上述三个可逆反应,实验测定 CO2的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示,下列说法正确的是_______。
A.压强大小: |
B.图甲的纵坐标表示的平衡产率 |
C.图乙中 时以反应ii为主,压强改变对平衡无影响 |
D.选择低温低压的反应条件可同时提高平衡时的转化率和的产率 |
(3)在一容积可变的密闭容器中,充有1mol CO和 ,用于合成甲醇。只发生上述反应iii,CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如下图所示,请回答下列问题:①平衡常数KA、KB、Kc的大小关系为
②若达到平衡状态B时容器的体积为2L,则达到平衡状态A时容器的体积为
Ⅲ.用光电化学法将CO2还原为有机物可实现碳资源的再生利用,其装置如图丙所示,其他条件一定时,电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图丁所示:已知FE%=100%,其中电量Qx=nF,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
(4)当电解电压为U1Ⅴ时,阴极生成HCOOH的电极反应式为
(5)当电解电压为U2V时,电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为7:5,则生成HCHO的法拉第效率m为
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【推荐2】研究和开发CO、CO2的应用对构建人类的生态文明建设有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁,已知:Fe2O3(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1
C(s) + CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1。则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为__________ 。
(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料CH3OH=CO + 2H2,该反应是经历脱氢、分解两步反应实现的。
ⅰ(脱氢):2CH3OHHCOOCH3 + 2H2
ⅱ(分解): ……
①ⅰ(脱氢)反应的机理可以用下图表示:图中中间产物X的结构简式为________ 。
②写出ⅱ(分解)反应的化学方程式____________ 。
(3)科学家们积极探讨控制温室气体CO2的排放,减缓全球变暖措施和方法。
①Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2。原理是:在500℃,低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出高浓度CO2,Li4SiO4再生。请写出700℃时反应的化学方程式为:____________ 。
②固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如图。写出电极c上发生的电极反应式:_________ 、_________ 。
(4)催化剂可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图。
在250-300℃过程中影响速率的主要因素是___________ ;在300-400℃过程中影响速率的主要因素是___________ 。
(1)CO可用于炼铁,已知:Fe2O3(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1
C(s) + CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1。则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为
(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料CH3OH=CO + 2H2,该反应是经历脱氢、分解两步反应实现的。
ⅰ(脱氢):2CH3OHHCOOCH3 + 2H2
ⅱ(分解): ……
①ⅰ(脱氢)反应的机理可以用下图表示:图中中间产物X的结构简式为
②写出ⅱ(分解)反应的化学方程式
(3)科学家们积极探讨控制温室气体CO2的排放,减缓全球变暖措施和方法。
①Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2。原理是:在500℃,低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出高浓度CO2,Li4SiO4再生。请写出700℃时反应的化学方程式为:
②固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如图。写出电极c上发生的电极反应式:
(4)催化剂可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图。
在250-300℃过程中影响速率的主要因素是
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【推荐3】随着现代工业的发展,二氧化碳污染的处理成为科学研究的重点,回答下列问题:
I.有人提出利用H2还原CO2使其转化为有机化工的主要原料乙烯。
(1)查阅资料:H2的燃烧热为285.8kJ/mol,C2H4的燃烧热为l41lkJ/mol,lmolH2O(1)转化为H2O(g)需吸收44kJ的热量。则反应6H2(g)+2CO2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
△H=___________ kJ/mol。
(2)下图是探究不同温度对CO2的转化率和催化剂的催化效率影响的示意图。
①生产中通常选用的温度最好是___________ ,理由是___________ 。
②图中表示的化学平衡常数:M___________ N(填>、=、<)
③250℃时,在2L密闭容器中分别充入6molH2和2 molCO2,到达平衡时体系中C2H4的体积分数为___________ 。
Ⅱ.CO在一定条件下,能与H2合成二甲醚:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
(1)在1L的密闭容器中分别充入2.5molH2与 bmol CO2发生反应,在不同温度下达到平衡状态时测得实验数据如下表:
①到达平衡时若升高温度,则上述平衡___________ 方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。
②转化率:x___________ y(填>、=、<)
(2)新型高效的二甲醚燃料电池工作时总反应式:CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O。
①该电池的负极是___________ (填a或b),负极电极反应式为___________ ;
②利用该电池冶铝,若制得金属铝54g理论上消耗二甲醚___________ g。
I.有人提出利用H2还原CO2使其转化为有机化工的主要原料乙烯。
(1)查阅资料:H2的燃烧热为285.8kJ/mol,C2H4的燃烧热为l41lkJ/mol,lmolH2O(1)转化为H2O(g)需吸收44kJ的热量。则反应6H2(g)+2CO2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
△H=
(2)下图是探究不同温度对CO2的转化率和催化剂的催化效率影响的示意图。
①生产中通常选用的温度最好是
②图中表示的化学平衡常数:M
③250℃时,在2L密闭容器中分别充入6molH2和2 molCO2,到达平衡时体系中C2H4的体积分数为
Ⅱ.CO在一定条件下,能与H2合成二甲醚:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
(1)在1L的密闭容器中分别充入2.5molH2与 bmol CO2发生反应,在不同温度下达到平衡状态时测得实验数据如下表:
①到达平衡时若升高温度,则上述平衡
②转化率:x
(2)新型高效的二甲醚燃料电池工作时总反应式:CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O。
①该电池的负极是
②利用该电池冶铝,若制得金属铝54g理论上消耗二甲醚
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【推荐1】氮的化合物在生产、生活中有广泛应用。
(1)已知几种共价键的键能数据如下表所示:
根据表格数据, _______ 。
(2)向一恒温恒容密闭容器中充入一定量和,发生反应: 。下列说法正确的是_______(填标号)。
(3)工业上,采用还原NO法消除NO污染。一定条件下,向一恒容密闭容器中充入和NO,在不同催化剂Cat1、Cat2、Cat3作用下发生反应: 。测得相同时间内NO的转化率随温度的变化如图1所示。
①a点时:_______ (填“>”、“<”或“=”)。
②bc段NO的转化率随温度升高而降低,可能的原因是_______ 。(任答一点)
(4)工业上用天然气处理,消除的污染。发生的反应为。在一定温度下,向一恒容密闭容器中充入和,发生上述反应,起始时测得总压强为90kPa。的分压与时间的关系如图2所示。
①0~10min内的分压变化速率为_______ 。
②该温度下,平衡常数_______ 。(提示:用气体分压计算的平衡常数为,)
(5)工业上制备HCN的反应为 。速率方程为,(,分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。
①其他条件不变,反应达到平衡后,的转化率随着条件X的增大而增大,则X可能是_______ 。(答一种即可)
②升高温度,增大的倍数_______ (填“>”、“<”或“=”)增大的倍数。
(1)已知几种共价键的键能数据如下表所示:
共价键 | |||||
键能/() | 391 | 160 | 945 | 498 | 467 |
(2)向一恒温恒容密闭容器中充入一定量和,发生反应: 。下列说法正确的是_______(填标号)。
A.当气体平均摩尔质量不随时间变化时,达到平衡状态 |
B.平衡后,充入惰性气体,平衡向右移动 |
C.上述反应的正反应活化能大于逆反应活化能 |
D.及时分离水蒸气,逆反应速率减小 |
①a点时:
②bc段NO的转化率随温度升高而降低,可能的原因是
(4)工业上用天然气处理,消除的污染。发生的反应为。在一定温度下,向一恒容密闭容器中充入和,发生上述反应,起始时测得总压强为90kPa。的分压与时间的关系如图2所示。
①0~10min内的分压变化速率为
②该温度下,平衡常数
(5)工业上制备HCN的反应为 。速率方程为,(,分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。
①其他条件不变,反应达到平衡后,的转化率随着条件X的增大而增大,则X可能是
②升高温度,增大的倍数
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(0.65)
解题方法
【推荐2】在2020年中央经济工作会议上,我国明确提出“碳达峰”与“碳中和”目标,因此利用煤炭或合成其它高价值化学品的工业生产显得更加重要。
(1)工业上以煤和水为原料通过一系列转化可获得清洁能源氢气。
已知:①
②
③
则碳与水蒸气反应的___________ 。
(2)工业。上也可以仅利用上述反应得到的和进一步合成甲醇:
①在某恒温恒容密闭容器中充入1mol和3mol发生反应,测得和(g)浓度随时间变化如下图1所示。则平衡时(g)的转化率为___________ ,该温度下的平衡常数为___________ 。
②该反应在催化剂Cu—ZnO—表面进行,主反应历程如图2所示(催化剂表面吸附的物种用·标注),下列说法不正确的是___________ 。
A.该反应的原子利用率为100%
B.催化剂可以降低反应活化能
C.反应②中,断裂和形成的共价键至少有2种
D.使用催化剂可以提高反应的转化率
(3)将合成的甲醇进行水蒸气重整是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。该制氢(SRM)系统简单,产物中含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜),反应如下:
反应Ⅰ(主):
反应Ⅱ(副):
温度高于300℃会同时发生反应Ⅲ:
①反应1能够自发进行的原因是___________ 。
②升温有利于提高转化率,但也存在一个明显的缺点是___________ 。
③写出一条能提高转化率而降低CO生成率的措施___________ 。
(1)工业上以煤和水为原料通过一系列转化可获得清洁能源氢气。
已知:①
②
③
则碳与水蒸气反应的
(2)工业。上也可以仅利用上述反应得到的和进一步合成甲醇:
①在某恒温恒容密闭容器中充入1mol和3mol发生反应,测得和(g)浓度随时间变化如下图1所示。则平衡时(g)的转化率为
②该反应在催化剂Cu—ZnO—表面进行,主反应历程如图2所示(催化剂表面吸附的物种用·标注),下列说法不正确的是
A.该反应的原子利用率为100%
B.催化剂可以降低反应活化能
C.反应②中,断裂和形成的共价键至少有2种
D.使用催化剂可以提高反应的转化率
(3)将合成的甲醇进行水蒸气重整是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。该制氢(SRM)系统简单,产物中含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜),反应如下:
反应Ⅰ(主):
反应Ⅱ(副):
温度高于300℃会同时发生反应Ⅲ:
①反应1能够自发进行的原因是
②升温有利于提高转化率,但也存在一个明显的缺点是
③写出一条能提高转化率而降低CO生成率的措施
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】已知:
Ⅰ
Ⅱ
请回答下列问题:
(1)①与反应生成、和的热化学方程式为___________ 。
②若①反应达到平衡,升高温度对该反应的影响为___________ 。
③若反应Ⅱ的逆反应的活化能为,则E___________ (填“”“”或“”)220.9。
(2)一定条件下可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁,其反应为:
①在下,向某恒容密闭容器中加入和进行上述反应,反应起始时压强为,反应进行至时达到平衡状态,测得此时容器的气体压强是起始压强的2倍,该反应的___________ ;(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数)
②该反应达到平衡时,某物理量(Y)随温度变化如图所示,当温度由升高到时,平衡常数___________ (填“”“”或“”)。纵坐标可以表示的物理量有___________ (填字母序号)。
a.的逆反应速率 b.的体积分数
c.混合气体的平均相对分子质量 d.容器内压强
Ⅰ
Ⅱ
请回答下列问题:
(1)①与反应生成、和的热化学方程式为
②若①反应达到平衡,升高温度对该反应的影响为
③若反应Ⅱ的逆反应的活化能为,则E
(2)一定条件下可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁,其反应为:
①在下,向某恒容密闭容器中加入和进行上述反应,反应起始时压强为,反应进行至时达到平衡状态,测得此时容器的气体压强是起始压强的2倍,该反应的
②该反应达到平衡时,某物理量(Y)随温度变化如图所示,当温度由升高到时,平衡常数
a.的逆反应速率 b.的体积分数
c.混合气体的平均相对分子质量 d.容器内压强
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【推荐1】氨是合成氮肥的重要原料,也是产量最大的化学产品之一。
(1)目前,世界上采用的合成氨技术是在1909年发明的。采用该法合成氨需要在2000MPa的高压、450℃或500℃的高温下,并用铁做催化剂,且氮气的平衡转化率分别为15%或10%。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH
①ΔH______ 0(填“<”或“>”),依据是______ 。
②维持高压的目的是______ 。
③如果通入的氮气与氢气体积比为1:3,则500℃时Kp=______ (MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数。结果保留2位有效数字)。
(2)氨气可以选择性还原NO,利用此原理可以清除工业尾气。NO的主要还原路径如下:
NH3+OH=H2O+NH2
NH3+O=OH+NH2
NH2+NO=N2+H2O
NH2+NO=NNH+OH
2OH=H2O+O
①NO还原反应开始阶段,起决定作用的物质有NH2、______ 和______ (填化学符号)。
②依据NO还原路径,选择合适的反应条件。下列不属于该反应需要的条件是______ (填编号)
A.高温 B.低温 C.催化剂
(3)科学家在常压下把氢气和用氨稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池(如图),氢气和氮气在电极上合成了氨,转化率可高达78%.
①电合成氨中不能用水溶液做电解质,原因是不利于氨气移出和______ 。
②合成氨中所用电解质(图中涂黑处)能传导H+,阴极反应为______ 。
(1)目前,世界上采用的合成氨技术是在1909年发明的。采用该法合成氨需要在2000MPa的高压、450℃或500℃的高温下,并用铁做催化剂,且氮气的平衡转化率分别为15%或10%。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH
①ΔH
②维持高压的目的是
③如果通入的氮气与氢气体积比为1:3,则500℃时Kp=
(2)氨气可以选择性还原NO,利用此原理可以清除工业尾气。NO的主要还原路径如下:
NH3+OH=H2O+NH2
NH3+O=OH+NH2
NH2+NO=N2+H2O
NH2+NO=NNH+OH
2OH=H2O+O
①NO还原反应开始阶段,起决定作用的物质有NH2、
②依据NO还原路径,选择合适的反应条件。下列不属于该反应需要的条件是
A.高温 B.低温 C.催化剂
(3)科学家在常压下把氢气和用氨稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池(如图),氢气和氮气在电极上合成了氨,转化率可高达78%.
①电合成氨中不能用水溶液做电解质,原因是不利于氨气移出和
②合成氨中所用电解质(图中涂黑处)能传导H+,阴极反应为
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐2】利用天然气合成氨的工艺流程示意如图:
依据流程,回答下列问题:
(1)天然气脱硫时的化学方程式为_______ 。
(2)n mol CH4经一次转化后,产生CO 0.9n mol,产生H2_______ mol(用含n的代数式表示)。
(3)K2CO3溶液和CO2反应在加压条件下进行,加压的理论依据是_______ 。
A.相似相溶原理 B.勒夏特列原理 C.酸碱中和原理
(4)K2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______ 。
(5)K2CO3不可与铵态氮肥混合施用,结合平衡移动原理说明原因:_______ 。
(6)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(溶液)循环,请在流程中找出第三处循环____ (循环方向、循环物质)。
(7)关于合成氨,下列说法正确的是_______ 。
A.到达平衡时,N2和H2的质量比不变
B.平均分子量不变时,反应处于平衡状态
C.气体密度不变,说明反应处于平衡状态
D.NH3分解的速率最大时,平衡向左移动
(8)合成氨反应需要在500℃条件下进行,原因为_______ 。
依据流程,回答下列问题:
(1)天然气脱硫时的化学方程式为
(2)n mol CH4经一次转化后,产生CO 0.9n mol,产生H2
(3)K2CO3溶液和CO2反应在加压条件下进行,加压的理论依据是
A.相似相溶原理 B.勒夏特列原理 C.酸碱中和原理
(4)K2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为
(5)K2CO3不可与铵态氮肥混合施用,结合平衡移动原理说明原因:
(6)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(溶液)循环,请在流程中找出第三处循环
(7)关于合成氨,下列说法正确的是
A.到达平衡时,N2和H2的质量比不变
B.平均分子量不变时,反应处于平衡状态
C.气体密度不变,说明反应处于平衡状态
D.NH3分解的速率最大时,平衡向左移动
(8)合成氨反应需要在500℃条件下进行,原因为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐3】合成氨对工、农业生产和国防都有重要意义。 已知:N2(g)+3 H2(g)⇌2NH3(g) △H= -92.4kJ/mol,请回答:
(1)合成氨工业中采取的下列措施可以用平衡移动原理解释的是________ (填字母)。
a. 用铁触媒加快化学反应速率
b. 采用较高压强(20MPa~50MPa)
c. 采用较高温度(500℃左右)
d. 将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
(2)一定温度下,在密闭容器中充入1mol N2和3mol H2并发生反应。
①若容器容积恒定,达到平衡时,N2的转化率α1 =25%,此时,反应放热______ kJ,容器内气体压强与开始时气体压强之比是________ 。
②若容器压强恒定,则达到平衡时,容器中N2的转化率α2______ α1(填“>”“<”或“=”)。
(3)随着对合成氨研究的发展,希腊科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如图)。钯电极A为_________ 极(填“阴”或“阳”),该极上的电极反应式是_______ 。
(1)合成氨工业中采取的下列措施可以用平衡移动原理解释的是
a. 用铁触媒加快化学反应速率
b. 采用较高压强(20MPa~50MPa)
c. 采用较高温度(500℃左右)
d. 将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
(2)一定温度下,在密闭容器中充入1mol N2和3mol H2并发生反应。
①若容器容积恒定,达到平衡时,N2的转化率α1 =25%,此时,反应放热
②若容器压强恒定,则达到平衡时,容器中N2的转化率α2
(3)随着对合成氨研究的发展,希腊科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如图)。钯电极A为
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