CO、CO2的应用和治理是当今社会的热点问题。CO工业上可用于高炉炼铁,发生如下反应:1/3Fe2O3(s) + CO(g)2/3Fe(s) + CO2(g),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:
(1)该反应的正反应为_____ 反应(填“放热”或“吸热”),欲提高CO的平衡转化率,促进 Fe2O3的转化,可采取的措施是____ (选填序号)
a.用更高效的催化剂 b.粉碎矿石,增大接触面积
c.及时吸收或移出CO2 d.增大反应体系的压强
(2)一定条件下,在容积一定的容器中,铁和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)△H>0,该反应的平衡常数表达式K=_____________ 。下列措施中能使平衡时增大的是______ (选填编号)。
a.再加入一些铁粉 b.充入一定量CO
c.增大压强 d.升高温度
温度/℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
(1)该反应的正反应为
a.用更高效的催化剂 b.粉碎矿石,增大接触面积
c.及时吸收或移出CO2 d.增大反应体系的压强
(2)一定条件下,在容积一定的容器中,铁和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)△H>0,该反应的平衡常数表达式K=
a.再加入一些铁粉 b.充入一定量CO
c.增大压强 d.升高温度
更新时间:2020-01-16 10:03:40
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【推荐1】硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的作用。
(1)废水处理领域中,H2S或Na2S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25 ℃,在0.10 mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如下表(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,当溶液pH=5时,Mn2+开始沉淀,MnS的溶度积为_______ 。
(2)工业上采用高温分解H2S制取氢气,其反应为2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g),在膜反应器中分离出H2。
①在密闭容器中,充入0.10 mol H2S(g),发生反应2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如下图。
图中压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________________________________ 。
②若容器的容积为2.0 L,则压强为p3,温度为950 ℃时,反应经3 h达到平衡,化学反应速率v(S2)=____ 。
③若压强p2=7.2 MPa、温度为975 ℃时,该反应的平衡常数Kp=__________________ (用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,结果保留两位有效数字)。
(1)废水处理领域中,H2S或Na2S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25 ℃,在0.10 mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如下表(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
pH | 3 | 5 | 7 | 9 | 11 |
c(S2-)/ (mol·L-1) | 1.4×10-15 | 1.4×10-11 | 6.8×10-8 | 1.3×10-5 | 1.3×10-3 |
(2)工业上采用高温分解H2S制取氢气,其反应为2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g),在膜反应器中分离出H2。
①在密闭容器中,充入0.10 mol H2S(g),发生反应2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如下图。
图中压强p1、p2、p3由大到小的顺序为
②若容器的容积为2.0 L,则压强为p3,温度为950 ℃时,反应经3 h达到平衡,化学反应速率v(S2)=
③若压强p2=7.2 MPa、温度为975 ℃时,该反应的平衡常数Kp=
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【推荐2】甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
⑴①将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积100L的反应室,一定条件下发生反应:CH4(g) + H2O(g) ⇌ CO(g) + 3H2(g)
Ⅰ,CH4的转化率与温度、压强的关系如图。已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为:_____________ ;
②图中的压强P1_________ P2(填“大于”、“小于”或“等于”),100℃时的平衡常数为:_______ ;
③在其它条件不变的情况下降低温度 ,逆反应 速率将__________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
⑵在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g) + 2H2(g) ⇌ CH3OH(g)
Ⅱ。①若容器容积不变,下列措施可提高甲醇产率的是:________________ ;
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.加入更高效的催化剂
②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计的表中,请帮他完成该表。
表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为:__________ 、____________ 、____________ 。
⑴①将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积100L的反应室,一定条件下发生反应:CH4(g) + H2O(g) ⇌ CO(g) + 3H2(g)
Ⅰ,CH4的转化率与温度、压强的关系如图。已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为:
②图中的压强P1
③在其它条件不变的情况下
⑵在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g) + 2H2(g) ⇌ CH3OH(g)
Ⅱ。①若容器容积不变,下列措施可提高甲醇产率的是:
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.加入更高效的催化剂
②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计的表中,请帮他完成该表。
实验编号 | T(℃) | n (CO)/n(H2) | P(MPa) |
A | 150 | 1/3 | 0.1 |
B | Ⅰ | Ⅱ | 5 |
C | 350 | 1/3 | Ⅲ |
表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为:
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【推荐3】水汽变换(WGS)反应是目前工业上大规模制的主要方法,主要反应为 。为研究温度和催化剂对CO转化率的影响,在体积恒定的2L密闭容器中加入和各1mol,反应分别在不同的温度和催化剂下进行,保持其他初始实验条件不变,经10min测得CO气体转化率如图所示,温度下两曲线相交。
回答下列问题:
(1)℃下,催化剂_______ (填“1”或“2”)的催化效率较高。
(2)C点,用水蒸气表示的平均反应速率为_______ 。既能加快反应速率,又能提高CO平衡转化率的措施有_______ 。
(3)反应一段时间后,以下能说明反应达到平衡状态的是_______(填编号)。
(4)A点时,反应_______ (填“是”或“不是”)处于平衡状态,原因是_______ 。
(5)水汽变换过程通常需要在高温高压的条件下进行,且制得的不纯。中国科学院大连化学物理研究所提出并实现了一种低能耗制备高纯氢气的新策略——室温电化学水汽变换。实验装置示意图如图:
分析图示电化学过程,写出对应的电极反应方程式:
①阴极产生:_______ 。
②阳极CO放电:_______ 。
回答下列问题:
(1)℃下,催化剂
(2)C点,用水蒸气表示的平均反应速率为
(3)反应一段时间后,以下能说明反应达到平衡状态的是_______(填编号)。
A. | B.混合气体的密度保持不变 |
C.的体积分数不变 | D.容器的压强不变 |
(5)水汽变换过程通常需要在高温高压的条件下进行,且制得的不纯。中国科学院大连化学物理研究所提出并实现了一种低能耗制备高纯氢气的新策略——室温电化学水汽变换。实验装置示意图如图:
分析图示电化学过程,写出对应的电极反应方程式:
①阴极产生:
②阳极CO放电:
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【推荐1】汽车、飞机等交通工具排放的尾气中含有的大量CO、NO 等大气污染物,是造成雾霾天气的主要原因,研究CO、NO 的转化对于环境的改善有重大意义。
(1)有人设想将CO按下列反应除去:2CO(g)=2C(s) +O2(g) △H>0。你认为该设想能否实现并说明理由:__________________________ 。
(2)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物。某研究小组在2 L的恒容密闭容器中加入0.100 mL NO 和2.030 mol固体活性炭,发生反应:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表:
①该反应的正反应为___________ (填“吸热”或“放热”)反应。
②200℃时,反应达到平衡后向恒容容器中再充入0.100 mol NO,再次达到平衡后,混合气中NO的百分含量将__________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
③上述反应在350℃时的平衡常数K=_______________ 。
(3)在密闭容器中发生上述反,,达到平衡时,下列措施能提高NO转化率的是___________ (填字母)。
A.选用更高效的催化剂 B.增加C(s)的量
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
(1)有人设想将CO按下列反应除去:2CO(g)=2C(s) +O2(g) △H>0。你认为该设想能否实现并说明理由:
(2)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物。某研究小组在2 L的恒容密闭容器中加入0.100 mL NO 和2.030 mol固体活性炭,发生反应:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表:
T/℃ | n(固体活性炭)/mol | n(NO)/mol | n(N2)/mol | n(CO2)/mol |
200 | 2.000 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
350 | 2.005 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
①该反应的正反应为
②200℃时,反应达到平衡后向恒容容器中再充入0.100 mol NO,再次达到平衡后,混合气中NO的百分含量将
③上述反应在350℃时的平衡常数K=
(3)在密闭容器中发生上述反,,达到平衡时,下列措施能提高NO转化率的是
A.选用更高效的催化剂 B.增加C(s)的量
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
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【推荐2】氮是地球上含量丰富的一种元素,氮元素的单质及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。
(1)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:ΔH <0,其平衡常数K与温度T的关系如下表:
①该反应的平衡常数表达式:K=_______ 。
②试判断K1_______ K2(填写“>”“=”或“<”)。
③一定温度下,在2L密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应。若容器容积恒定,10min达到平衡时,H2的物质的量为0.5mol,则N2的转化率α(N2)=_______ ,以NH3表示该过程的反应速率 v(NH3)=_______ 。
(2)对反应ΔH>0,在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示,下列说法正确的是_______ 。
a.A、C两点的反应速率:A>C c.A、C两点的化学平衡常数:A>C
b.A、C两点N2O4的转化率:A<C d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(1)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:ΔH <0,其平衡常数K与温度T的关系如下表:
T/K | 298 | 398 | 498 |
平衡常数K | 4.1×106 | K1 | K2 |
②试判断K1
③一定温度下,在2L密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应。若容器容积恒定,10min达到平衡时,H2的物质的量为0.5mol,则N2的转化率α(N2)=
(2)对反应ΔH>0,在温度分别为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示,下列说法正确的是
a.A、C两点的反应速率:A>C c.A、C两点的化学平衡常数:A>C
b.A、C两点N2O4的转化率:A<C d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
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【推荐3】(1)为了减轻汽车尾气造成的大气污染,人们开始探索利用NO和CO在一定条件下 转化为两种无毒气体E和F的方法(已知该反应△H<0). 在2 L 密闭容器 中加入一定量NO和CO,当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
① 请结合上表数据,写出NO与CO反应的化学方程式________________________ 。
② 根据表中数据判断,温度T1和T2的关系是(填序号)_________________________ 。
A.T1>T2 B.T1<T2 C.T1=T2 D.无法比较
(2)已知:4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g) ΔH= - 1266.8 kJ/mol,N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ΔH = + 180.5kJ/mol,则氨催化氧化的热化学方程式为_________________ 。
(3)500℃下,在A、B两个容器中均发生合成氨的反应。隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动。
当合成氨在容器B中达平衡时,测得其中含有1.0molN2,0.4molH2,0.4molNH3,此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为_______________ ;保持温度和压强不变,向此容器中通入0.36molN2,平衡将_______________ (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
NO | CO | E | F | |
初始 | 0.100 | 0.100 | 0 | 0 |
T1 | 0.020 | 0.020 | 0.080 | 0.040 |
T2 | 0.010 | 0.010 | 0.090 | 0.045 |
② 根据表中数据判断,温度T1和T2的关系是(填序号)
A.T1>T2 B.T1<T2 C.T1=T2 D.无法比较
(2)已知:4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g) ΔH= - 1266.8 kJ/mol,N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ΔH = + 180.5kJ/mol,则氨催化氧化的热化学方程式为
(3)500℃下,在A、B两个容器中均发生合成氨的反应。隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动。
当合成氨在容器B中达平衡时,测得其中含有1.0molN2,0.4molH2,0.4molNH3,此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为
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【推荐1】①将一定量的CO2(g)和CH4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)。其他条件相同,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下反应相同时间后,体系中CO含量随反应温度的变化如下图所示。
在a点与b点对应的反应条件下,反应继续进行一段时间后达到平衡,平衡常数Ka_________ (填“>”、“<”或“=”)Kb;c点CO含量高于b点的原因是_________ 。
②为了探究反应CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)的反应速率与浓度的关系,起始时向恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0mol·L-1。平衡时,根据相关数据绘制出两条反应速率-浓度关系曲线:v正-c(CH4)和v逆-c(CO)。
则与曲线v正-c(CH4)相对应的是上图中曲线_________ (填“甲”或“乙”);该反应达到平衡后,某一时刻降低温度,反应重新达到平衡,平衡常数减小,则此时曲线甲对应的平衡点可能为_________ (填字母,下同),曲线乙对应的平衡点可能为_________ 。
在a点与b点对应的反应条件下,反应继续进行一段时间后达到平衡,平衡常数Ka
②为了探究反应CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)的反应速率与浓度的关系,起始时向恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0mol·L-1。平衡时,根据相关数据绘制出两条反应速率-浓度关系曲线:v正-c(CH4)和v逆-c(CO)。
则与曲线v正-c(CH4)相对应的是上图中曲线
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【推荐2】994 K,当H2缓慢通过过量的块状固体CoO时,部分CoO被还原为固体Co。在流出的平衡气体中H2的物质的量分数为2.50%; 在同一温度,若用CO还原固体CoO时平衡气体中CO的物质的量分数为1.92%。 如果994 K时物质的量比为1:2的一氧化碳和水蒸气的混合物在一定条件下反应,问:
(1)一氧化碳的平衡转化率大约是多少___________ ?
(2)欲获得较纯的H2,请简要说明在生产工艺上应采取的措施___________ 。
(3)994 K,当H2缓慢通过过量的纳米CoO固体粉末时,部分CoO被还原为固体Co。在相同的反应时间内,与块状固体CoO相比,采用纳米固体CoO时流出的平衡气体中H2的物质的量分数将怎样变化___________ ?为什么___________ ?
(1)一氧化碳的平衡转化率大约是多少
(2)欲获得较纯的H2,请简要说明在生产工艺上应采取的措施
(3)994 K,当H2缓慢通过过量的纳米CoO固体粉末时,部分CoO被还原为固体Co。在相同的反应时间内,与块状固体CoO相比,采用纳米固体CoO时流出的平衡气体中H2的物质的量分数将怎样变化
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【推荐3】氮是地球上含量丰富的元素,氮及其化合物的研究在生产、生活有着重要意义。
(1)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,写出NO2和CO反应的热化学方程式____________________ 。
(2)已知:
则反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的△H=________ kJ·mol-1。
(3)在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2,在一定条件下发生如下反应。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0,若第5min时达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol,则前5min的平均反应速率v(N2)为_________ ,平衡时H2的转化率为_________ ,该反应的平衡常数K=__________ (计算结果保留一位小数)。
(4)在固定体积的密闭容器中,1.0×103kPa时,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H <0的平衡常数K与温度T的关系如下表:则K1_________ K2(填写“>”、“=”或“<”)
(5)在体积一定的密闭容器中能说明合成氨反应一定达到平衡状态的是____ (填字母)
(1)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,写出NO2和CO反应的热化学方程式
(2)已知:
N2(g)+O2(g)=2 NO(g) △H=+180 kJ·mol-1
2NO(g)+2 CO(g)=N2(g)+2 CO2(g)△H=-746 kJ·mol-1
则反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的△H=
(3)在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2,在一定条件下发生如下反应。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0,若第5min时达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2mol,则前5min的平均反应速率v(N2)为
(4)在固定体积的密闭容器中,1.0×103kPa时,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H <0的平衡常数K与温度T的关系如下表:则K1
T/K | 298 | 398 | 498 |
平衡常数K | 51 | K1 | K2 |
(5)在体积一定的密闭容器中能说明合成氨反应一定达到平衡状态的是
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2
b.NH3的浓度保持不变
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
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