应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手,如开发利用清洁能源.甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景.回答下列问题:
(1)与合成甲醇:但是找到合适的催化剂是制约该方法的瓶颈.目前主要使用贵金属催化剂,但是贵金属储量稀少,成本高昂,难以大规模应用,且使用中存在环境污染的风险.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,其中相对较多的副产物为________________ ;上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中________ 填字母的能量变化.
A. B.
C. D.
(2)恒压容器的容积可变下,与在催化剂作用下发生反应 ,的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示.
①压强________ 填“”或“”.
②在、条件下,b点时________ 填“”或“”.
③已知:反应速率,、分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数,若b点对应的坐标参数为,计算b处的________ 保留3位有效数字.
(3)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应Ⅰ、Ⅱ的为以分压表示的平衡常数与T的关系如下图所示.
①反应(II)的________ 填“大于”“等于”或“小于”.
②点时,反应的________ 填数值.
③在恒容密闭容器中充入、只发生反应(II),图中d点处达到平衡时,CO的转化率为________ ;达到平衡时,向容器中再充入、,重新达到平衡时,CO的平衡转化率________ 填“增大”“减小”或“不变”.
(1)与合成甲醇:但是找到合适的催化剂是制约该方法的瓶颈.目前主要使用贵金属催化剂,但是贵金属储量稀少,成本高昂,难以大规模应用,且使用中存在环境污染的风险.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,其中相对较多的副产物为
A. B.
C. D.
(2)恒压容器的容积可变下,与在催化剂作用下发生反应 ,的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示.
①压强
②在、条件下,b点时
③已知:反应速率,、分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数,若b点对应的坐标参数为,计算b处的
(3)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应Ⅰ、Ⅱ的为以分压表示的平衡常数与T的关系如下图所示.
①反应(II)的
②点时,反应的
③在恒容密闭容器中充入、只发生反应(II),图中d点处达到平衡时,CO的转化率为
更新时间:2020-02-26 11:02:50
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【推荐1】将玉米秸秆进行热化学裂解可制备出以CO、、、为主要成分的生物质原料气,对原料气进行预处理后,可用于生产甲醇、乙醇等燃料。
(1)已知:几种常见共价键的键能如下表所示:
由此可计算反应的焓变___________ kJ⋅mol。
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,下列说法正确的是___________(填标号)。
(3)和合成乙醇的反应为。将等物质的量的和充入一刚性容器中,测得平衡时的体积分数随温度和压强的变化关系如图所示。①压强___________ (填“>、<”或“=”,下同)。判断依据是___________ 。
②a、b两点的平衡常数___________ 。
③已知Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效率,进行了实验探究,依据实验数据获得下图所示曲线。在n催化剂作用下,该反应的活化能___________ J⋅mol。从图中信息获知催化效率较高的催化剂是___________ (填“m”或“n”)。
(1)已知:几种常见共价键的键能如下表所示:
共价键 | C-H | C-O | C≡O | H-H | O-H |
键能(kJ⋅mol) | 413 | 358 | 839 | 436 | 467 |
(2)若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应,下列说法正确的是___________(填标号)。
A.体系温度不再发生变化时,反应达到化学平衡状态 |
B.体系中若和的物质的量之比达到2∶1,则反应已达到平衡 |
C.加入催化剂,可以提高的平衡产率 |
D.其它条件不变,增大CO的浓度,能提高H2的平衡转化率 |
(3)和合成乙醇的反应为。将等物质的量的和充入一刚性容器中,测得平衡时的体积分数随温度和压强的变化关系如图所示。①压强
②a、b两点的平衡常数
③已知Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效率,进行了实验探究,依据实验数据获得下图所示曲线。在n催化剂作用下,该反应的活化能
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【推荐2】工业烟气、汽车尾气中的氮氧化物(NOx)可由多种方法进行脱除。
(1)采用NH3作为还原剂,可将NOx还原成N2和H2O。在某催化剂的表面,NH3和NO的反应历程势能变化图如图(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。
该反应历程包括四步基元反应:
a.NH3*+NO*→NH3NO*
b.NH3NO*→NH2NO*+H*
c.NH2NO*+H*→HNNOH*+H*
d.HNNOH*+H*→H2O*+N2*+H*
由图可知该反应历程的总ΔH__ 0(填“>”、“=”或“<”)。整个反应历程中的控速步骤为第__ 步(选填a、b、c或d),其能垒(活化能)为__ Kcal·mol-1。
(2)利用NaClO氧化吸收液可在脱除烟气中NOx的同时脱除SO2。研究发现在不同的初始pH条件下,吸收液对流动烟气的脱硫效率都接近100%,而NO的脱除率如图所示。
①吸收液脱硫效果优于脱硝效果的可能原因是___ (任写一条)。
②根据上图,下列有关说法正确的是__ (填标号)。
A.增大压强,NO的转化率增大
B.从化学平衡的角度,采用Ca(ClO)2脱硫效果优于NaClO
C.起始pH=2,脱硝效率随时间降低可能是因为ClO-+Cl- +2H+=Cl2↑+H2O
D.为提高脱硫脱硝效果,应当增大NaClO浓度、提高烟气的流速
(3)利用放热反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)可在脱除汽车尾气中NO的同时消除积碳。现将等量的NO通入两个相同体积的刚性容器内(碳粉足量),分别在500℃和600℃条件下发生上述反应,图中a、b、c、d分别表示NO的分压pNO或CO2的分压pCO2随时间的变化关系。
①图中表示500℃条件下pNO的是___ (选填a、b、c或d,下同),表示600℃条件下pCO2的是__ 。
②根据图示,列出600℃时反应平衡常数Kp的计算式__ 。
(1)采用NH3作为还原剂,可将NOx还原成N2和H2O。在某催化剂的表面,NH3和NO的反应历程势能变化图如图(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。
该反应历程包括四步基元反应:
a.NH3*+NO*→NH3NO*
b.NH3NO*→NH2NO*+H*
c.NH2NO*+H*→HNNOH*+H*
d.HNNOH*+H*→H2O*+N2*+H*
由图可知该反应历程的总ΔH
(2)利用NaClO氧化吸收液可在脱除烟气中NOx的同时脱除SO2。研究发现在不同的初始pH条件下,吸收液对流动烟气的脱硫效率都接近100%,而NO的脱除率如图所示。
①吸收液脱硫效果优于脱硝效果的可能原因是
②根据上图,下列有关说法正确的是
A.增大压强,NO的转化率增大
B.从化学平衡的角度,采用Ca(ClO)2脱硫效果优于NaClO
C.起始pH=2,脱硝效率随时间降低可能是因为ClO-+Cl- +2H+=Cl2↑+H2O
D.为提高脱硫脱硝效果,应当增大NaClO浓度、提高烟气的流速
(3)利用放热反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)可在脱除汽车尾气中NO的同时消除积碳。现将等量的NO通入两个相同体积的刚性容器内(碳粉足量),分别在500℃和600℃条件下发生上述反应,图中a、b、c、d分别表示NO的分压pNO或CO2的分压pCO2随时间的变化关系。
①图中表示500℃条件下pNO的是
②根据图示,列出600℃时反应平衡常数Kp的计算式
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【推荐3】“碳达峰”“碳中和”是推动我国经济社会高质量发展的内在要求。通过二氧化碳催化加氢合成二甲醚是一种重要的转化方法,其过程如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)二氧化碳与氢气合成CH3OCH3时,通常控制温度为 500℃左右,其可能的原因为_____(填字母)。
(2)在 1L 恒温密闭容器中充入4molCO2和6molH2 ,初始压强为 p,20min 时反应 Ⅰ、Ⅱ都达到平衡状态,体系压强为 0.8p,测得 c(H2O)=3mol/L。
①0~20min 内v(CO)=________ 。
②反应Ⅱ的化学平衡常数Kp=________ 。
③平衡时 CH3OCH3的选择性=________ 。()
(3)在密闭容器中通入1 nolCO2和3molH2,在铁系催化剂作用下进行反应, 的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。图中,温度大于 800℃时,随着压强的增大, CO2的平衡转化率减小,请解释原因:___________ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)二氧化碳与氢气合成CH3OCH3时,通常控制温度为 500℃左右,其可能的原因为_____(填字母)。
A.反应速率快 | B.平衡的转化率高 |
C.催化剂活性高 | D.主反应催化剂选择性好 |
(2)在 1L 恒温密闭容器中充入4molCO2和6molH2 ,初始压强为 p,20min 时反应 Ⅰ、Ⅱ都达到平衡状态,体系压强为 0.8p,测得 c(H2O)=3mol/L。
①0~20min 内v(CO)=
②反应Ⅱ的化学平衡常数Kp=
③平衡时 CH3OCH3的选择性=
(3)在密闭容器中通入1 nolCO2和3molH2,在铁系催化剂作用下进行反应, 的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。图中,温度大于 800℃时,随着压强的增大, CO2的平衡转化率减小,请解释原因:
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【推荐1】是形成雾霾天气的主要原因之一,以为主的污染综合治理是当前重要的研究课题。
(1)通常可采用氢气进行催化还原,消除造成的污染。
已知:①;
②;
③。
写出与反应生成和水蒸气的热化学方程式:_______ 。
(2)用NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是常见的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图。当NO2与NO的物质的量之比为1:1时,与足量氨气在一定条件下发生反应。当有15mol电子发生转移时,则参与反应的NO的物质的量为_______ 。
(3)可用电解法将硝酸工业的尾气NO转变为NH4NO3,其工作原理如图:
M极接电源的_______ 极,N极的电极反应式为_______ 。
(4)汽车尾气中的NO、以NO为主,净化的主要原理为:,在500℃时,向恒容密闭体系中通入5mol的NO和5mol的CO进行反应时,体系中压强与时间的关系如图所示:
①下列描述能说明反应达到平衡状态的是_______
A.
B.体系中混合气体密度不变
C.体系中NO、CO的浓度相等
D.混合气体的平均相对分子质量不变
E.单位时间内消耗nmol的NO同时消耗nmol的N2
②2min时NO的转化率为_______ 。
③500℃时的平衡常数Kp=_______ Mpa-1.(Kp为以平衡分压表示的平衡常数,平衡分压=总压×物质的量分数)。若在4min改变的条件为升高温度,Kp减小,则a_______ 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(1)通常可采用氢气进行催化还原,消除造成的污染。
已知:①;
②;
③。
写出与反应生成和水蒸气的热化学方程式:
(2)用NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是常见的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图。当NO2与NO的物质的量之比为1:1时,与足量氨气在一定条件下发生反应。当有15mol电子发生转移时,则参与反应的NO的物质的量为
(3)可用电解法将硝酸工业的尾气NO转变为NH4NO3,其工作原理如图:
M极接电源的
(4)汽车尾气中的NO、以NO为主,净化的主要原理为:,在500℃时,向恒容密闭体系中通入5mol的NO和5mol的CO进行反应时,体系中压强与时间的关系如图所示:
①下列描述能说明反应达到平衡状态的是
A.
B.体系中混合气体密度不变
C.体系中NO、CO的浓度相等
D.混合气体的平均相对分子质量不变
E.单位时间内消耗nmol的NO同时消耗nmol的N2
②2min时NO的转化率为
③500℃时的平衡常数Kp=
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解题方法
【推荐2】工业上研究高效处理煤燃烧释放出来的SO2,有利于减小环境污染。在T℃时,利用CO处理SO2的反应为:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) △H=akJ/mol;
(1)已知T℃时:C(s)+O2(g)=CO(g) △H1=-110.5kJ/mol
S(l)+O2(g)=SO2(g) △H2=-290.0kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-390.0kJ/mol
则T℃时,a=___ 。
(2)在T℃下,将1.4molCO和1molSO2通入2L恒容容器中发生上述反应,反应体系气体总物质的量随时间变化如图;在0~10min,反应的平均速率v(CO)=___ ,SO2的平衡转化率(SO2)=___ %;在T℃时该反应的平衡常数Kc=___ L/mol。
(3)实验测得:v正=v(CO)消耗=k正c(CO)•c(SO2),v逆=v(CO2)消耗=k逆,k正、k逆为只受温度影响的速率常数。若将(2)中容器内的温度升高(假设各物质的状态不发生变化),的值将___ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)某科研团队研究用Fe2(SO4)3(aq)处理SO2:Fe3+溶液吸收SO2发生的离子反应方程式为___ ;其他外界条件不变下,在相同时间内温度对SO2吸收率的影响结果如图,在40℃前,SO2的吸收率随温度变化的可能原因是___ ;在40℃后,SO2的吸收率发生的变化是温度升高该反应逆向移动的结果,导致反应逆向移动的原因:一是该反应为放热反应,二是___ 。
(1)已知T℃时:C(s)+O2(g)=CO(g) △H1=-110.5kJ/mol
S(l)+O2(g)=SO2(g) △H2=-290.0kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-390.0kJ/mol
则T℃时,a=
(2)在T℃下,将1.4molCO和1molSO2通入2L恒容容器中发生上述反应,反应体系气体总物质的量随时间变化如图;在0~10min,反应的平均速率v(CO)=
(3)实验测得:v正=v(CO)消耗=k正c(CO)•c(SO2),v逆=v(CO2)消耗=k逆,k正、k逆为只受温度影响的速率常数。若将(2)中容器内的温度升高(假设各物质的状态不发生变化),的值将
(4)某科研团队研究用Fe2(SO4)3(aq)处理SO2:Fe3+溶液吸收SO2发生的离子反应方程式为
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解题方法
【推荐3】我国提出了碳达峰、碳中和的目标,控制大气中的浓度,减缓温室效应,将转化为高附加值化工产品成为当前科技工作者的一个重要课题。回答下列问题:
(1)工业生产尿素的基本原料为、,反应历程中的能量变化如图所示(反应历程中的有关物质均为气态)。写出制备尿素的热化学方程式:__________ 。
(2)一定条件下,通过的还原作用,可转化为甲醚,反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
将与按照3:1的体积比通入的恒压容器中,反应过程中的平衡转化率(X)与含碳物质的平衡收率(Y)随温度变化如图所示。520K达到平衡时,。
已知:I.选择性
Ⅱ.(收率)
①520K时,甲醚的选择性为__________ (保留两位有效数字)。该温度下,反应I的压强平衡常数__________ (保留两位有效数字)。
②甲醚的选择性在520K到535K范围内随温度的升高__________ (填“减小”、“不变”或“增大”)理由是__________ (通过计算说明)。
(3)浙江大学伍广朋研究员课题组开发出新型有机硼催化剂,利用环氧化合物将转化为环状碳酸酯,反应机理如图。
总反应的化学方程式是__________ ,该反应的催化剂是物质__________ (填“”)。
(1)工业生产尿素的基本原料为、,反应历程中的能量变化如图所示(反应历程中的有关物质均为气态)。写出制备尿素的热化学方程式:
(2)一定条件下,通过的还原作用,可转化为甲醚,反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
将与按照3:1的体积比通入的恒压容器中,反应过程中的平衡转化率(X)与含碳物质的平衡收率(Y)随温度变化如图所示。520K达到平衡时,。
已知:I.选择性
Ⅱ.(收率)
①520K时,甲醚的选择性为
②甲醚的选择性在520K到535K范围内随温度的升高
(3)浙江大学伍广朋研究员课题组开发出新型有机硼催化剂,利用环氧化合物将转化为环状碳酸酯,反应机理如图。
总反应的化学方程式是
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解题方法
【推荐1】建设环境友好型社会是全世界的共识,治理环境污染也是国际性难题。化学和化学技术凭借其自身的优点和特性,已经在治理环境污染中发挥着越来越重要的作用。回答下列问题:
Ⅰ.氮氧化物的处理对建设生态文明具有重要的意义,如何消除成为当前研究的主要课题之一。某研究小组将、充入密闭容器中,在催化剂表面发生反应:。时,相关物质的相对能量如图所示。
(1)反应的_______ ;该反应自发进行的条件为_______ (填“高温”“低温”或“任意条件”)。
(2)已知该反应的,(为速率常数,与温度、催化剂有关),若平衡后升高温度,则_______ (填“增大”“不变”或“减小”)。
Ⅱ.资源化是实现“双碳”目标的重要途径。
(3)在刚性绝热容器中,发生反应,下列情况表明反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
(4)在起始容积和温度均相同的甲、乙、丙三个容器中都充入、,发生反应:,在不同条件下达到平衡,如下表所示。
则的大小关系为_______ ,、、从大到小的顺序为_______ 。
(5)在一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中,充入、,发生反应,测得平衡体系中,的体积分数与的关系如图所示。在点中,的转化率最大的是_______ (填字母)点。在该温度下,平衡常数_______ 。
Ⅰ.氮氧化物的处理对建设生态文明具有重要的意义,如何消除成为当前研究的主要课题之一。某研究小组将、充入密闭容器中,在催化剂表面发生反应:。时,相关物质的相对能量如图所示。
(1)反应的
(2)已知该反应的,(为速率常数,与温度、催化剂有关),若平衡后升高温度,则
Ⅱ.资源化是实现“双碳”目标的重要途径。
(3)在刚性绝热容器中,发生反应,下列情况表明反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.容器中气体密度保持不变 |
B.容器中气体平均摩尔质量不变 |
C. |
D.容器内温度不变 |
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
条件 | 恒温、恒压 | 恒温、恒容 | 绝热、恒容 |
平衡常数 | |||
达到平衡时转化率 |
(5)在一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中,充入、,发生反应,测得平衡体系中,的体积分数与的关系如图所示。在点中,的转化率最大的是
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【推荐2】如何降低大气中的含量及有效地开发利用引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。为探究该反应原理,进行如下实验:在容积为1L的密闭容器中,充入和,在下发生发应实验测得和的物质的量随时间变化如图1所示:
(1)下列事实能说明反应到达平衡状态的是______________
A.容器内的密度不再改变 B. CO2和H2 的物质的量比不再改变
C.v正(CO2)=3v逆(H2) D. 容器内的压强不再改变
(2)达平衡时,的体积分数为____________ ,平衡常数为______ 保留两位小数;该温度下,测得某时刻,、、和的浓度均,则此 时正______ 逆填“”“”或“”。
(3)由图2可知,当温度升高到达平衡时,K值__________ 填“增大”“减小”或“不变”。
(4)下列措施中不能使的转化率增大的是______ 。
A.在原容器中再充入1mol
B.在原容器中再充入
C.缩小容器的容积
使用更有效的催化剂
E.将水蒸气从体系中分离出
F.在原容器中充入1molHe
(1)下列事实能说明反应到达平衡状态的是
A.容器内的密度不再改变 B. CO2和H2 的物质的量比不再改变
C.v正(CO2)=3v逆(H2) D. 容器内的压强不再改变
(2)达平衡时,的体积分数为
(3)由图2可知,当温度升高到达平衡时,K值
(4)下列措施中不能使的转化率增大的是
A.在原容器中再充入1mol
B.在原容器中再充入
C.缩小容器的容积
使用更有效的催化剂
E.将水蒸气从体系中分离出
F.在原容器中充入1molHe
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【推荐3】甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景,二氧化碳加氢合成甲醇是合理利用二氧化碳的有效途径。由二氧化碳制备甲醇过程中可能涉及反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58KJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3=-90.77KJ/mol
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2=__ ,反应Ⅰ自发进行条件是___ (填“较低温”、“较高温”或“任意温度”)。
(2)在一定条件下3L恒容密闭容器中,充入一定量的氢气和二氧化碳仅反应反应Ⅰ,实验测得反应物在不同起始投入量下,体系中二氧化碳的平衡转化率与温度的关系曲线,如图1所示。
① 氢气和二氧化碳的起始的投入量以A和B两种方式投入
A:n(H2)=3mol n(CO2)=1.5mol
B:n(H2)=3mol n(CO2)=2mol,曲线Ⅰ代表哪种投入方式_______ (用A、B表示)
②在温度为500K的条件下,按照A方式充入3摩尔氢气和1.5摩尔二氧化碳,该反应10分钟时达到平衡:
a.此温度下的平衡常数为_______ ;500K时,若在此容器中开始充入0.3摩尔氢气和0.9摩尔二氧化碳、0.6摩尔甲醇、x摩尔水蒸气,若使反应在开始时正向进行,则x应满足的条件是_____ 。
b.在此条件下,系统中甲醇的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示,当反应时间达到3分钟时,迅速将体系温度升至600K,请在图2中画出3~10分钟内容器中甲醇的浓度变化趋势曲线。
(3)固体氧化物燃料电池是一种新型的燃料电池,它是以固体氧化锆氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过,该电池的工作原理如图3所示,其中多孔电极均不参与电极反应。图3是甲醇燃料电池的模型。
①写出该燃料电池的负极反应式_____ 。
②如果用该电池作为电解装置,当有16g甲醇发生反应时,则理论上提供的电量最多为___ 摩尔。
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58KJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3=-90.77KJ/mol
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2=
(2)在一定条件下3L恒容密闭容器中,充入一定量的氢气和二氧化碳仅反应反应Ⅰ,实验测得反应物在不同起始投入量下,体系中二氧化碳的平衡转化率与温度的关系曲线,如图1所示。
① 氢气和二氧化碳的起始的投入量以A和B两种方式投入
A:n(H2)=3mol n(CO2)=1.5mol
B:n(H2)=3mol n(CO2)=2mol,曲线Ⅰ代表哪种投入方式
②在温度为500K的条件下,按照A方式充入3摩尔氢气和1.5摩尔二氧化碳,该反应10分钟时达到平衡:
a.此温度下的平衡常数为
b.在此条件下,系统中甲醇的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示,当反应时间达到3分钟时,迅速将体系温度升至600K,请在图2中画出3~10分钟内容器中甲醇的浓度变化趋势曲线。
(3)固体氧化物燃料电池是一种新型的燃料电池,它是以固体氧化锆氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过,该电池的工作原理如图3所示,其中多孔电极均不参与电极反应。图3是甲醇燃料电池的模型。
①写出该燃料电池的负极反应式
②如果用该电池作为电解装置,当有16g甲醇发生反应时,则理论上提供的电量最多为
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(0.4)
解题方法
【推荐1】碳和氮是动植物体中的重要组成元素,向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应,氮氧化物会产生光化学烟雾,目前,这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容.
(1)用活性炭还原法处理氮氧化物.有关反应为:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g).
某研究小组向一个容器容积为3L且容积不变的密闭真空容器(固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,在恒温(T1℃)条件下反应,测得不同时间(t)时各物质的物质的量(n)如表:
①根据表中数据,计算T1℃时该反应的平衡常数为_____ (保留两位小数).若某一时刻,容器中有1.2molC、1.2molNO、0.75molN2和1.08molCO2,此时v(正)_____ v(逆)(填“>、<、=”)
②下列各项能判断该反应达到平衡状态的是_____ (填序号字母).
A.v(NO)(正)=2v(N2)(逆) B.容器内CO2和N2的体积比为1:1
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变 D.容器内压强保持不变
③一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率_____ (填“增大”、“不变”或“减小”).
(2)在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应:H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g),恒温下c(CO)随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图所示.
①若在t0时改变一个条件,使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ,则改变的条件是_____ ;
②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L(其他条件不变),请在图中画出c(CO)随反应时间t变化的曲线_____ .
(3)已知:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)△H=﹣41.2kJ/mol,850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图所示:下列说法正确的是_____ (填序号)
A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12mol
B.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量
C.第6min时,若升高温度,反应平衡常数会减小
D.第8min时,若充入氦气,会导致v正(CO)<v逆(H2O)
(4)850℃时,若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO,3.0mol H2O,amol CO2和bmol H2.若达平衡时各组分体积分数都与(3)中平衡时相同,则a=_____ mol,b=_____ mol.
(1)用活性炭还原法处理氮氧化物.有关反应为:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g).
某研究小组向一个容器容积为3L且容积不变的密闭真空容器(固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,在恒温(T1℃)条件下反应,测得不同时间(t)时各物质的物质的量(n)如表:
n/mol t/min | NO | N2 | CO2 |
0 | 2.00 | 0 | 0 |
10 | 1.16 | 0.42 | 0.42 |
20 | 0.80 | 0.60 | 0.60 |
30 | 0.80 | 0.60 | 0.60 |
②下列各项能判断该反应达到平衡状态的是
A.v(NO)(正)=2v(N2)(逆) B.容器内CO2和N2的体积比为1:1
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变 D.容器内压强保持不变
③一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率
(2)在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应:H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g),恒温下c(CO)随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图所示.
①若在t0时改变一个条件,使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ,则改变的条件是
②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L(其他条件不变),请在图中画出c(CO)随反应时间t变化的曲线
(3)已知:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)△H=﹣41.2kJ/mol,850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图所示:下列说法正确的是
A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12mol
B.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量
C.第6min时,若升高温度,反应平衡常数会减小
D.第8min时,若充入氦气,会导致v正(CO)<v逆(H2O)
(4)850℃时,若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO,3.0mol H2O,amol CO2和bmol H2.若达平衡时各组分体积分数都与(3)中平衡时相同,则a=
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐2】是硝酸的酸酐,溶于水生成,或合金可用于还原脱除水体中的硝态氮。在45℃、溶液起始浓度、维持溶液呈中性并通入作保护气等条件下进行脱氮实验,结果如下图所示。
完成下列填空:
(1)在时,几乎没有被脱除的原因是_______ ,后被还原成,配平反应的离子方程式:______ 。
_______+_______+_______+______________+_______
(2)合金1~2h比3~4的脱除速率快得多的原因可能是_______ 。
(3)不稳定,25℃时的分解方式如下:①;②。
①25℃时,在一个容积不变的容器中加入,气体总浓度c与时间t的变化关系如下表所示:
在时,测得浓度为,此时的浓度是_______ 。反应达到平衡时,的浓度是_______ 。
②若升温至35℃,平衡时气体总浓度_______ (选填“>”“<”或“=”)。
③已知:,_______ 。
完成下列填空:
(1)在时,几乎没有被脱除的原因是
_______+_______+_______+______________+_______
(2)合金1~2h比3~4的脱除速率快得多的原因可能是
(3)不稳定,25℃时的分解方式如下:①;②。
①25℃时,在一个容积不变的容器中加入,气体总浓度c与时间t的变化关系如下表所示:
0 | 260 | ||
在时,测得浓度为,此时的浓度是
②若升温至35℃,平衡时气体总浓度
③已知:,
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】氮的化合物既是一种资源,也会给环境造成危害。
I.氨气是一种重要的化工原料。
(1)NH3与CO2在120°C,催化剂作用下反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g),ΔH= -x kJ/mol (x>0),其他相关数据如表:
则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为________ 。
(2)120℃时,在2L密闭反应容器中充入3mol CO2与NH3的混合气体,混合气体中NH3的体积分数随反应时间变化关系如图所示,该反应到达平衡时CO2的平均反应速率为_____ , 此温度时的平衡常数为_____ 。
下列能使正反应的化学反应速率加快的措施有___________ .
① 及时分离出尿素 ② 升高温度 ③ 向密闭定容容器中再充入CO2 ④ 降低温度
Ⅱ.氮的氧化物会污染环境。目前,硝酸厂尾气治理可采用NH3与于NO在催化剂存在的条件下作用,将污染物转化为无污染的物质。某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率(已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体)。
(l)写出装置⑤中反应的化学方程式_________ 。
(2)装置①和装置②如下图,仪器A的名称为_____ ,其中盛放的药品名称为_______ 。
装置②中,先在试管中加入2~3 粒石灰石,注入适量稀硝酸,反应一段时间后,再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应,加入石灰石的作用是________ 。
(3)装置⑥中,小段玻璃管的作用是______ ;装置⑦的作用是除去NO,NO与FeSO4溶液反应形成棕色[Fe(NO)]SO4溶液,同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽,若氨气未除尽,可观察到的实验现象是_________ 。
I.氨气是一种重要的化工原料。
(1)NH3与CO2在120°C,催化剂作用下反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g),ΔH= -x kJ/mol (x>0),其他相关数据如表:
物质 | NH3(g) | CO2(g) | CO(NH2)2(s) | H2O(g) |
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/KJ | a | b | z | d |
(2)120℃时,在2L密闭反应容器中充入3mol CO2与NH3的混合气体,混合气体中NH3的体积分数随反应时间变化关系如图所示,该反应到达平衡时CO2的平均反应速率为
下列能使正反应的化学反应速率加快的措施有
① 及时分离出尿素 ② 升高温度 ③ 向密闭定容容器中再充入CO2 ④ 降低温度
Ⅱ.氮的氧化物会污染环境。目前,硝酸厂尾气治理可采用NH3与于NO在催化剂存在的条件下作用,将污染物转化为无污染的物质。某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率(已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体)。
(l)写出装置⑤中反应的化学方程式
(2)装置①和装置②如下图,仪器A的名称为
装置②中,先在试管中加入2~3 粒石灰石,注入适量稀硝酸,反应一段时间后,再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应,加入石灰石的作用是
(3)装置⑥中,小段玻璃管的作用是
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