氨在工农业生产中应用广泛,可由N2、H2合成NH3。
(1)天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2,其能量变化示意图如图:
结合图像,写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式:___ 。
(2)利用透氧膜,一步即获得N2、H2,工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。
①起还原作用的物质是___ 。
②膜Ⅰ侧所得气体中=2,CH4、H2O、O2反应的化学方程式是___ 。
(3)甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。t1min时达到平衡,在t2min时改变某一条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是___ 。
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:KⅠ<KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数:φ(Ⅰ)<φ(Ⅱ)
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志是混合气体的密度不再发生变化
D.t2min时改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2的混合气
(4)乙小组模拟不同条件下的合成氨反应,向容器中充入9.0molN2和23.0molH2,不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。
①T1、T2、T3由大到小的排序为___ 。
②在T2、60MPa条件下,A点v正___ (填“>”“<”或“=”)v逆,理由是___ 。
③计算T2、60MPa平衡体系的平衡常数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,保留2位有效数字)。
(1)天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2,其能量变化示意图如图:
结合图像,写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式:
(2)利用透氧膜,一步即获得N2、H2,工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。
①起还原作用的物质是
②膜Ⅰ侧所得气体中=2,CH4、H2O、O2反应的化学方程式是
(3)甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。t1min时达到平衡,在t2min时改变某一条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:KⅠ<KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数:φ(Ⅰ)<φ(Ⅱ)
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志是混合气体的密度不再发生变化
D.t2min时改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2的混合气
(4)乙小组模拟不同条件下的合成氨反应,向容器中充入9.0molN2和23.0molH2,不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。
①T1、T2、T3由大到小的排序为
②在T2、60MPa条件下,A点v正
③计算T2、60MPa平衡体系的平衡常数Kp=
更新时间:2020-03-16 15:50:29
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解题方法
【推荐1】活性炭、尿素、氨气等能还原烟气中氮氧化物()。
(1)在密闭容器中,一定温度下,反应体系中,随时间的变化如下表所示:
①用表示从内该反应的平均速率_______ 。时,_______ (填“大于”、“小于”或“等于”)。
②下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_______ (填字母)。
a.单位时间内消耗同时生成 b.容器内压强保持不变
c. d.容器内的气体密度保持不变
(2)尿素吸收液与汽车尾气在高温下混合反应,尿素分解生成和,在催化剂作用下,与反应生成和和反应生成。
①下列说法正确的是_______ (填字母)。
a.中的碳元素的化合价为价
b.分子存在同分异构体
c.与反应属于氧化还原反应
②已知与完全反应生成和气态水,放出的热量,写出该反应的热化学方程式_______ 。
③的脱除率随尿素吸收液反应温度变化的影响如图所示。当温度大于时,的脱除率随温度升高而降低的可能原因是_______ 。_______ 。
②当氧化标准状况下后,生成的中_______ 。
(1)在密闭容器中,一定温度下,反应体系中,随时间的变化如下表所示:
时间 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
②下列能说明该反应已经达到平衡状态的是
a.单位时间内消耗同时生成 b.容器内压强保持不变
c. d.容器内的气体密度保持不变
(2)尿素吸收液与汽车尾气在高温下混合反应,尿素分解生成和,在催化剂作用下,与反应生成和和反应生成。
①下列说法正确的是
a.中的碳元素的化合价为价
b.分子存在同分异构体
c.与反应属于氧化还原反应
②已知与完全反应生成和气态水,放出的热量,写出该反应的热化学方程式
③的脱除率随尿素吸收液反应温度变化的影响如图所示。当温度大于时,的脱除率随温度升高而降低的可能原因是
(3)作为催化剂能在和之间改变氧化状态,将烟气中的先转化为易于吸收的,并引起氧空位的形成,得到新的铈氧化物。铈氧化物发生的可能变化如图所示。
①能与反应生成中间体,该步反应的化学方程式为
②当氧化标准状况下后,生成的中
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【推荐2】Ⅰ.SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中,只存在S—F键,已知1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,F—F键能为160 kJ·mol-1,S—F键能为330 kJ·mol-1,试写出S(s)和F2(g)反应生成SF6(g)的热化学方程式_______________________________ 。
Ⅱ.V、W、X、Y、Z是由四种短周期元素中的2种或3种组成的5种化合物,其中W、X、Z均由2种元素组成,X是导致温室效应的主要气体,Z是天然气的主要成分,Y、W都既能与酸反应,又能与强碱溶液反应。上述5种化合物涉及的四种元素的原子序数之和等于28;V由一种金属元素A和两种非金属元素B与C组成,其化学式构成为A(BC3)3 。它们之间的反应关系如下图:
(1)写出物质W的一种用途:__________________________________________________ 。
(2)写出V与足量NaOH溶液反应的化学方程式:________________________________ 。
(3)将少量的X通入某种物质的水溶液中可以生成Y,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________ 。
(4)写出气体X的结构式__________ 。
(5)以Z为燃料,活性炭为电极,熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下制成燃料电池的负极反应式为_________________________________________________ 。
Ⅱ.V、W、X、Y、Z是由四种短周期元素中的2种或3种组成的5种化合物,其中W、X、Z均由2种元素组成,X是导致温室效应的主要气体,Z是天然气的主要成分,Y、W都既能与酸反应,又能与强碱溶液反应。上述5种化合物涉及的四种元素的原子序数之和等于28;V由一种金属元素A和两种非金属元素B与C组成,其化学式构成为A(BC3)3 。它们之间的反应关系如下图:
(1)写出物质W的一种用途:
(2)写出V与足量NaOH溶液反应的化学方程式:
(3)将少量的X通入某种物质的水溶液中可以生成Y,该反应的离子方程式为
(4)写出气体X的结构式
(5)以Z为燃料,活性炭为电极,熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下制成燃料电池的负极反应式为
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【推荐3】Ⅰ.CO和H2的混合气体俗称合成气,是一种重要的工业原料气,工业上利用天然气(主要成分为CH4)与水进行高温重整制备合成气。
(1)用甲烷与水蒸气制备合成气,每生成1mol合成气,需要供给51.5 kJ热量。该反应的热化学方程式为_____________________________________________________ 。
(2)在一定温度下,向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g),发生反应: CH4(g) + H2O(g) ⇌ CO(g) + 3H2(g)。测得CH4和H2的物质的量浓度随时间变化如下表所示:
①该反应第一次达平衡时的平衡常数K=_______________ 。
②3min时改变的反应条件是__________________ (只填一种条件的改变即可)。
(3)已知一定压强下,温度、投料比X[n(CH4)/n(H2O)]对该反应的影响如图所示。图1中的两条曲线所示投料比的关系X1______ X2(填“=”、“>”或“<”)。
Ⅱ.(4)已知常温下HCOOH的电离常数为,则HCOO—的水解反应HCOO- + H2O ⇌HCOOH + OH-的平衡常数K h =__________________ 。
(5)常温下,将a mol/L的HCOOH溶液与a/2mol/L的NaOH溶液等体积混合后,溶液中各离子浓度由大到小的顺序是______________________________ 。
(6)常温下,在a mol/L的HCOOH溶液中加入等体积的bmol/L的NaOH溶液至溶液呈中性,此时溶液中HCOOH的物质的量浓度为______________________ 。
(1)用甲烷与水蒸气制备合成气,每生成1mol合成气,需要供给51.5 kJ热量。该反应的热化学方程式为
(2)在一定温度下,向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g),发生反应: CH4(g) + H2O(g) ⇌ CO(g) + 3H2(g)。测得CH4和H2的物质的量浓度随时间变化如下表所示:
时间/min 物质的浓度(mol/L) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
CH4 | 0.2 | 0.13 | 0.1 | 0.1 | 0.09 |
H2 | 0 | 0.21 | 0.3 | 0.3 | 0.33 |
①该反应第一次达平衡时的平衡常数K=
②3min时改变的反应条件是
(3)已知一定压强下,温度、投料比X[n(CH4)/n(H2O)]对该反应的影响如图所示。图1中的两条曲线所示投料比的关系X1
Ⅱ.(4)已知常温下HCOOH的电离常数为,则HCOO—的水解反应HCOO- + H2O ⇌HCOOH + OH-的平衡常数K h =
(5)常温下,将a mol/L的HCOOH溶液与a/2mol/L的NaOH溶液等体积混合后,溶液中各离子浓度由大到小的顺序是
(6)常温下,在a mol/L的HCOOH溶液中加入等体积的bmol/L的NaOH溶液至溶液呈中性,此时溶液中HCOOH的物质的量浓度为
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【推荐1】氨是最为重要的基础化工产品之一,其产量居各种化工产品的首位。合成氨方面的研究共产生了三名诺贝尔奖得主,分别是理论可行性研究、工业化研究和机理研究三个方面,这也代表了现代化学研究的三个方面。
回答下列问题:
I.合成氨反应的机理研究:N2和H2在活性铁表面催化合成NH3的机理如图所示,其中(ad)表示物种的吸附状态。
(1)根据反应历程图,写出合成氨反应的热化学方程式___________ 。
(2)合成氨经历如下五个过程:
N2(g)+H2(g)→N(ad)+3H(ad)i
N(ad)+3H(ad)→NH(ad)+2H(ad)ii
NH(ad)+2H(ad)→NH2(ad)+H(ad)iii
NH2(ad)+H(ad)→NH3(ad)iv
NH3(ad)→NH3(g)V
下列说法正确的是___________(填选项字母)。
Ⅱ.合成氨反应的反应条件研究: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。
(3)T0___________ 420°C(填“<”“>”或“=”,下同)。
(4)a点时的转化率:a(N2)___________ a(H2)。
(5)a、b、c、d四点对应的平衡常数由大到小的顺序为___________ (用Ka、Kb、Kc、Kd表示)。
(6)b点对应的平衡常数Kb=___________ MPa-2(用体系中各物质的分压表示平衡常数,物质的分压=物质的量百分含量×容器的总压,列出计算式即可)。
Ⅲ.合成氨的工业化研究:合成氨的原料气中的杂质会影响氨的合成效率,已知某原料气中含有20%N2、40%H2、30%CO、3%Ar。
(7)在恒压条件下,单位时间通入的气体总量一定时,杂质稀有气体Ar会使N2的平衡转化率降低的原因为___________ 。
回答下列问题:
I.合成氨反应的机理研究:N2和H2在活性铁表面催化合成NH3的机理如图所示,其中(ad)表示物种的吸附状态。
(1)根据反应历程图,写出合成氨反应的热化学方程式
(2)合成氨经历如下五个过程:
N2(g)+H2(g)→N(ad)+3H(ad)i
N(ad)+3H(ad)→NH(ad)+2H(ad)ii
NH(ad)+2H(ad)→NH2(ad)+H(ad)iii
NH2(ad)+H(ad)→NH3(ad)iv
NH3(ad)→NH3(g)V
下列说法正确的是___________(填选项字母)。
A.升高温度,过程i的反应速率减慢,过程ii的反应速率加快 |
B.增大压强,有利于提高过程i的转化率 |
C.使用催化剂时,反应N2(g)+H2(g)→N(g)+3H(g)ΔH<0 |
Ⅱ.合成氨反应的反应条件研究: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。
(3)T0
(4)a点时的转化率:a(N2)
(5)a、b、c、d四点对应的平衡常数由大到小的顺序为
(6)b点对应的平衡常数Kb=
Ⅲ.合成氨的工业化研究:合成氨的原料气中的杂质会影响氨的合成效率,已知某原料气中含有20%N2、40%H2、30%CO、3%Ar。
(7)在恒压条件下,单位时间通入的气体总量一定时,杂质稀有气体Ar会使N2的平衡转化率降低的原因为
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【推荐2】科学家对CO2的应用研究日新月异。
(1)科学家研制成功一种新型催化剂,能将CO2转变为甲烷。在常压、300℃,CO2与H2体积比为1︰4时在体积为V L的容器中反应,CO2转化率达90%。由图1可知升高温度,K将___ (填“增大”“减小”或“不变”);300℃时,从反应开始,到达到平衡,以H2的浓度变化表示化学反应速率是____ (用nA、tA、V表示)。
(2)CO2经催化加氢还可合成低碳烯烃有机物:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=Q kJ·mol−1。在0.1MPa时,按n(CO2)︰n(H2)=1︰3投料,图2表示平衡时四种气态物质的物质的量(n)与温度(T)的关系。
①Q___ 0(填“>”“=”或“<”);
②曲线c表示的物质为____ ;
③为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是___ 。
(3)已知CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。在恒温容积可变的容器中加入1mol CO2、2mol CH3OH,CO2的转化率与反应时间如图3所示,在反应过程中加压,若t1时容器体积为1000mL,则t2时容器体积为_____ mL。
(1)科学家研制成功一种新型催化剂,能将CO2转变为甲烷。在常压、300℃,CO2与H2体积比为1︰4时在体积为V L的容器中反应,CO2转化率达90%。由图1可知升高温度,K将
(2)CO2经催化加氢还可合成低碳烯烃有机物:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=Q kJ·mol−1。在0.1MPa时,按n(CO2)︰n(H2)=1︰3投料,图2表示平衡时四种气态物质的物质的量(n)与温度(T)的关系。
①Q
②曲线c表示的物质为
③为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是
(3)已知CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。在恒温容积可变的容器中加入1mol CO2、2mol CH3OH,CO2的转化率与反应时间如图3所示,在反应过程中加压,若t1时容器体积为1000mL,则t2时容器体积为
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解题方法
【推荐3】碳、氮及其化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用。请回答:
(1)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图:
①图中催化剂为__________________ 。
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是______________ 。
(2)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、Ⅱ、Ⅲ中,均分别充入1molCO和2molH2发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图所示,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。
①5min 时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器__________ (填序号)。
②0-5min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=_________ 。(保留两位有效数字)。
③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,平衡常数最小的是容器_________ 。(填序号)
(3)在密闭容器中充入10molCO和8 molNO,发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-762kJ·mo-1,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
①由上图判断,温度T1_____ T2(填“低于”或“高于”)。
②压强为20MPa、温度为T2下,若反应进行到10 min达到平衡状态,在该温度下,如图所示A、B、C对应的pA(CO2)、pB(CO2)、pC(CO2)从大到小的顺序为_________ 。
③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的__________ 点。
(1)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图:
①图中催化剂为
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是
(2)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、Ⅱ、Ⅲ中,均分别充入1molCO和2molH2发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图所示,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。
①5min 时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器
②0-5min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=
③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,平衡常数最小的是容器
(3)在密闭容器中充入10molCO和8 molNO,发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-762kJ·mo-1,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
①由上图判断,温度T1
②压强为20MPa、温度为T2下,若反应进行到10 min达到平衡状态,在该温度下,如图所示A、B、C对应的pA(CO2)、pB(CO2)、pC(CO2)从大到小的顺序为
③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的
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解题方法
【推荐1】乙酸相对乙醇廉价易得,乙酸催化加氢制乙醇的反应如下:
主反应:
副反应:
已知:Ⅰ.该副反应的热效应很小;
Ⅱ.S表示产物选择性,,
回答下列问题:
(1)一定温度下,将1mol、2mol通入恒压密闭容器中(不考虑副反应)。达到平衡时的转化率为10%,该反应放热QkJ,则_______ 。
(2)在恒温、恒压下,原料气通过某催化剂发生上述反应,投料比对反应的影响如图甲所示。表示乙酸的转化率,最佳投料比为_______ 。当时,曲线可延伸至E、F、G中的_______ 点;投料比=20时,的转化率=_______ 。
(3)当时在不同条件下达到平衡。在下的、~t在下的、~p如图乙所示:2Mpa时,随t变化的曲线是_______ (填标号),曲线变化的原因是_______ 。A、B、C三点对应的的转化率由大到小的顺序为_______ 。已知B点时对应的转化率为,则B点时副反应的平衡常数_______ 。150℃,和反应一段时间后,的选择性位于M点,不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施为_______ (填一条即可)。
主反应:
副反应:
已知:Ⅰ.该副反应的热效应很小;
Ⅱ.S表示产物选择性,,
回答下列问题:
(1)一定温度下,将1mol、2mol通入恒压密闭容器中(不考虑副反应)。达到平衡时的转化率为10%,该反应放热QkJ,则
(2)在恒温、恒压下,原料气通过某催化剂发生上述反应,投料比对反应的影响如图甲所示。表示乙酸的转化率,最佳投料比为
(3)当时在不同条件下达到平衡。在下的、~t在下的、~p如图乙所示:2Mpa时,随t变化的曲线是
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解题方法
【推荐2】合理利用资源成为当今研究热点。CH3NH2、PbI2及HI常用作合成太阳能电池的敏化剂甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)的主要原料。
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
则上述热化学方程式中ΔH=___ kJ·mol-1。
(2)可利用水煤气合成上述反应所需甲醇。反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为___ 。
②图中Y轴表示温度,其判断的理由是__ 。
(3)可利用四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶PbI2,若反应中生成amolPbI2,则转移电子的物质的量为___ 。
(4)将二氧化硫通入碘水制备HI的反应曲线如图所示,其反应原理为:SO2+I2+2H2O=3H++HSO4-+2I-,I2+I-I3-,图中曲线a、b分别代表的微粒是__ 和__ (填微粒符号);由图知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是___ 。
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
共价键 | C-O | H-O | N-H | C-N |
键能/kJ·mol-1 | E1 | E2 | E3 | E4 |
(2)可利用水煤气合成上述反应所需甲醇。反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为
②图中Y轴表示温度,其判断的理由是
(3)可利用四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶PbI2,若反应中生成amolPbI2,则转移电子的物质的量为
(4)将二氧化硫通入碘水制备HI的反应曲线如图所示,其反应原理为:SO2+I2+2H2O=3H++HSO4-+2I-,I2+I-I3-,图中曲线a、b分别代表的微粒是
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(0.4)
解题方法
【推荐3】工业上常采用乙苯催化脱氢制苯乙烯,方程式为:(g)(g)+H2(g)
(1)已知:
计算上述反应的△H=_____ kJ•mol﹣1。
(2)①利用计算结果与反应特点,选择理论上有利于提高苯乙烯平衡产率的条件_____ 。
A.低温B.高温C.高压D.低压E.合适的催化剂
②实际工业生产中常伴有乙苯裂解等副反应。而乙苯裂解反应无论在热力学还是在动力学上都比乙苯脱氢更有利,所以工业生产要使反应向脱氢方向进行需要采用_____ 条件来提高反应的选择性。
③工业生产中常采用恒压条件下向乙苯蒸汽中掺入水蒸气或CO2的办法来提高乙苯的平衡转化率,请从平衡移动的角度加以说明_____ 。
(3)利用膜反应新技术,可以实现边反应边分离出生成的氢气不同温度下,1.00mol乙苯在容积为1.00L的密闭容器中反应,氢气移出率α与乙苯平衡转化率关系如图所示:
氢气移出率α
①同温度时α1、α2、α3依次_____ ,(填“增大”“减小”)原因是_____ 。
②A点平衡常数为0.45mol/L,则α为_____ 。
(1)已知:
化学键 | C﹣H | C﹣C | C=C | H﹣H |
键能/kJ•mol﹣1 | 412 | 348 | 612 | 436 |
计算上述反应的△H=
(2)①利用计算结果与反应特点,选择理论上有利于提高苯乙烯平衡产率的条件
A.低温B.高温C.高压D.低压E.合适的催化剂
②实际工业生产中常伴有乙苯裂解等副反应。而乙苯裂解反应无论在热力学还是在动力学上都比乙苯脱氢更有利,所以工业生产要使反应向脱氢方向进行需要采用
③工业生产中常采用恒压条件下向乙苯蒸汽中掺入水蒸气或CO2的办法来提高乙苯的平衡转化率,请从平衡移动的角度加以说明
(3)利用膜反应新技术,可以实现边反应边分离出生成的氢气不同温度下,1.00mol乙苯在容积为1.00L的密闭容器中反应,氢气移出率α与乙苯平衡转化率关系如图所示:
氢气移出率α
①同温度时α1、α2、α3依次
②A点平衡常数为0.45mol/L,则α为
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(0.4)
【推荐1】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH=______ kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____ (填标号)。
A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______ mol2·L−2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
①由上表判断,催化剂X____ Y(填“优于”或“劣于”),理由是_________________ 。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________ 填标号)。
A.K积、K消均增加B.v积减小,v消增加
C.K积减小,K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________ 。
(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH=
A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
积碳反应 CH4(g)=C(s)+2H2(g) | 消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g) | ||
ΔH/(kJ·mol−1) | 75 | 172 | |
活化能/ (kJ·mol−1) | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 |
A.K积、K消均增加B.v积减小,v消增加
C.K积减小,K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐2】作为主要的温室气体,对人类的生产生活有着重要影响,还原是实现“碳达峰、碳中和”的有效途径之一,相关的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数与温度变化关系如图所示.(1)有利于提高合成选择性的条件是__________。(填字母)
(2)的取值范围是__________。(填字母)
(3)一定条件下,向体积为的恒温密闭容器中加入和发生上述反应,平衡时,容器中的浓度为的浓度为,此时的浓度为__________ ,反应Ⅰ的平衡常数为__________ (保留一位小数)。
(4)还原能力可衡量转化率,已知,即相同时间段内与物质的量变化量之比,常压下和按物质的量之比投料,反应相同时间,和转化率如图所示:①在范围内,S值的变化趋势是__________ ;(填字母)
A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
②由图像可知,转化率在时大于,其原因是__________ ;
(5)一种由组成的晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为,晶体由原子填充,该晶体的化学式为__________ ;以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标分别为,则B点原子的分数坐标为__________ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数与温度变化关系如图所示.(1)有利于提高合成选择性的条件是__________。(填字母)
A.高温高压 | B.高温低压 | C.低温高压 | D.低温低压 |
(2)的取值范围是__________。(填字母)
A. | B. | C. | D. |
(3)一定条件下,向体积为的恒温密闭容器中加入和发生上述反应,平衡时,容器中的浓度为的浓度为,此时的浓度为
(4)还原能力可衡量转化率,已知,即相同时间段内与物质的量变化量之比,常压下和按物质的量之比投料,反应相同时间,和转化率如图所示:①在范围内,S值的变化趋势是
A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
②由图像可知,转化率在时大于,其原因是
(5)一种由组成的晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为,晶体由原子填充,该晶体的化学式为
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【推荐3】臭氧是地球大气中一种微量气体,人类正在保护和利用臭氧。
(1)氮氧化物会破坏臭氧层,已知:
①NO(g) + O3(g)NO2(g) + O2 (g) ΔH1 = −200.9 kJ·mol−1
②2NO(g) +O2 (g)2NO2 (g) ΔH 2 = −116.2 kJ·mol−1
则反应:2O3(g)3O2 (g) ΔH=______ 。
(2)实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896 L(标准状况)通入盛有20.0 g铜粉的反应器中,加热充分反应后,粉末的质量变为21.6 g。则原混合气中臭氧的体积分数为______ 。
(3)大气中的部分碘源于O3对海水中I—的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究,探究Fe2+对氧化I—反应的影响,反应体系如图1,测定两组实验中I3—浓度实验的数据如图2所示:
①反应后的溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I−(aq) I3-(aq),当c(I3-)/c(I-)=6.8时,溶液中c(I2)=______ 。(已知反应的平衡常数K=680)
②结合实验数据可知,Fe2+对I−的转化率的影响是_____ (填“增大”“无影响”或“减小”)。
③第二组实验18 s后,I3—浓度下降。导致I3—浓度下降的原因是_____ 。
(4)臭氧是一种杀菌消毒剂,还是理想的烟气脱硝剂。
①一种脱硝反应中,各物质的物质的量随时间的变化如图3所示,X为___ (填化学式)。
②一种臭氧发生装置原理如图4所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为____ 。
(1)氮氧化物会破坏臭氧层,已知:
①NO(g) + O3(g)NO2(g) + O2 (g) ΔH1 = −200.9 kJ·mol−1
②2NO(g) +O2 (g)2NO2 (g) ΔH 2 = −116.2 kJ·mol−1
则反应:2O3(g)3O2 (g) ΔH=
(2)实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896 L(标准状况)通入盛有20.0 g铜粉的反应器中,加热充分反应后,粉末的质量变为21.6 g。则原混合气中臭氧的体积分数为
(3)大气中的部分碘源于O3对海水中I—的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究,探究Fe2+对氧化I—反应的影响,反应体系如图1,测定两组实验中I3—浓度实验的数据如图2所示:
①反应后的溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I−(aq) I3-(aq),当c(I3-)/c(I-)=6.8时,溶液中c(I2)=
②结合实验数据可知,Fe2+对I−的转化率的影响是
③第二组实验18 s后,I3—浓度下降。导致I3—浓度下降的原因是
(4)臭氧是一种杀菌消毒剂,还是理想的烟气脱硝剂。
①一种脱硝反应中,各物质的物质的量随时间的变化如图3所示,X为
②一种臭氧发生装置原理如图4所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为
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