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1 . 绿色甲醇是2023年杭州亚运会主火炬燃料,制备绿色甲醇分为三个阶段:利用可再生能源制绿氢、的捕集、和一步法制甲醇。
(1)磁场辅助光电分解水制氢的工作原理如下[磁场辅助光照电极材料促使单位时间内产生更多的“电子”和“空穴”(,具有强氧化性),驱动并加快电极反应]。
①电极X为______ (填“阴”或“阳”)极。
②理论上生成的气体M与N的质量之比为______ 。
③在酸性介质中生成M的电极反应式为______ 。
(2)工业上从高炉气中捕集的示意图如图所示。
①高炉气从“吸收塔”底部通入,溶液从塔顶喷洒,这样做的优点是____________ 。
②若从“吸收塔”出来的盐溶液中,则该溶液的pH为______
[该条件下、,不考虑其他因素对pH的影响]。
③为研究温度对的影响,将一定量的溶液置于密闭容器中,并充入一定量的气体,保持其他初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得气体的浓度如图所示:
化学平衡常数______ (填“>”“<”或“=”);温度范围内,容器内气体浓度呈减小的趋势,其原因是______ 。
(1)磁场辅助光电分解水制氢的工作原理如下[磁场辅助光照电极材料促使单位时间内产生更多的“电子”和“空穴”(,具有强氧化性),驱动并加快电极反应]。
①电极X为
②理论上生成的气体M与N的质量之比为
③在酸性介质中生成M的电极反应式为
(2)工业上从高炉气中捕集的示意图如图所示。
①高炉气从“吸收塔”底部通入,溶液从塔顶喷洒,这样做的优点是
②若从“吸收塔”出来的盐溶液中,则该溶液的pH为
[该条件下、,不考虑其他因素对pH的影响]。
③为研究温度对的影响,将一定量的溶液置于密闭容器中,并充入一定量的气体,保持其他初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得气体的浓度如图所示:
化学平衡常数
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2023-12-13更新
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310次组卷
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3卷引用:河南省周口市项城市5校2023-2024学年高三上学期12月联考-化学试题
解题方法
2 . 工业废水中常含有一定量有毒的和,需进行处理后再排放。处理含和的工业废水常用的方法有两种。
方法一:还原沉淀法。
(1)请写出第①步中与在溶液中存在的平衡:___________ ,下列能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.与的物质的量相等
B.溶液颜色不变
C.
(2)第②步中,每可还原___________ ,该反应的离子方程式为___________ 。
方法二:电解法。用石墨和Fe作电极电解含的酸性废水,随着电解的进行,阴极附近溶液pH升高,阳极附近将还原为,最后以形式沉淀。
(3)在电解除铬的过程中,石墨电极为___________ (填“阴极”或“阳极”),Fe电极的电极反应式为___________ 。
(4)在阴极附近溶液pH升高的原因是___________ (填电极反应式及必要的文字)。
(5)当Fe电极质量减小3.36g时,理论上可处理___________ (填含a的表达式)L含的酸性废水。
方法一:还原沉淀法。
(1)请写出第①步中与在溶液中存在的平衡:
A.与的物质的量相等
B.溶液颜色不变
C.
(2)第②步中,每可还原
方法二:电解法。用石墨和Fe作电极电解含的酸性废水,随着电解的进行,阴极附近溶液pH升高,阳极附近将还原为,最后以形式沉淀。
(3)在电解除铬的过程中,石墨电极为
(4)在阴极附近溶液pH升高的原因是
(5)当Fe电极质量减小3.36g时,理论上可处理
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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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4 . 绿水青山就是金山银山,减少氮的氧化物的排放是环境保护的重要内容。汽车尾气是产生氮的氧化物的主要因素。
Ⅰ.安装催化转化器对汽车尾气进行处理,可以有效减少氮的氧化物排放,减少环境污染。
(1)通过活性炭对汽车尾气进行处理,相关原理为。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是__________ 。
A.
B.混合气体中N2与CO2的物质的量之比保持不变
C.单位时间内断裂NA个同时形成NA个C=O
D.恒温、恒容条件下,混合气体的压强保持不变
E.恒温、恒压条件下,混合气体的平均摩尔质量保持不变
(2)在催化转化器中,汽车尾气中的CO和NO可发生反应,若在容积为10L的密闭容器中进行该反应,起始时充入0.4molCO、0.2molNO,反应在不同温度下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
已知:pV=nRT
①实验a、b对应的温度较高的是__________ 。
②实验b从开始至平衡时的平均反应速率_______ 。
③实验a中NO的平衡转化率为__________ 。
Ⅱ.为减少汽车尾气的污染,在新技术的支撑下新能源汽车发展迅速。肼一空气燃料电池是一种碱性电池,无污染,能量高,有广泛的应用前景,其工作原理如图所示,
(3)回答下列问题:
①该燃料电池中负极通入的物质是__________ ,正极发生的反应式为__________ 。
②电池工作时,b极区域碱性__________ (填“增强”或“减弱”或“不变”)。
③当电池放电转移2mol电子时,至少消耗燃料肼__________ g。
Ⅰ.安装催化转化器对汽车尾气进行处理,可以有效减少氮的氧化物排放,减少环境污染。
(1)通过活性炭对汽车尾气进行处理,相关原理为。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是
A.
B.混合气体中N2与CO2的物质的量之比保持不变
C.单位时间内断裂NA个同时形成NA个C=O
D.恒温、恒容条件下,混合气体的压强保持不变
E.恒温、恒压条件下,混合气体的平均摩尔质量保持不变
(2)在催化转化器中,汽车尾气中的CO和NO可发生反应,若在容积为10L的密闭容器中进行该反应,起始时充入0.4molCO、0.2molNO,反应在不同温度下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
已知:pV=nRT
①实验a、b对应的温度较高的是
②实验b从开始至平衡时的平均反应速率
③实验a中NO的平衡转化率为
Ⅱ.为减少汽车尾气的污染,在新技术的支撑下新能源汽车发展迅速。肼一空气燃料电池是一种碱性电池,无污染,能量高,有广泛的应用前景,其工作原理如图所示,
(3)回答下列问题:
①该燃料电池中负极通入的物质是
②电池工作时,b极区域碱性
③当电池放电转移2mol电子时,至少消耗燃料肼
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5 . 按下列要求回答问题
(1)相对分子质量为72的烷烃的分子式是____________ ,其一氯代物只有一种的结构简式为_______________ 。有机物的名称为_________ 。
(2)反应3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是______ 。
a.将铁片变成铁粉
b.将容器的容积缩小一半
c.压强不变,充入N2(N2不参与反应)使容器容积增大
d.保持容积不变,充入N2 (N2不参与反应)使容器压强增大
e.保持容积不变,充入H2O(g)
(3)在一定温度下的定容密闭容器中,当下列物理量不再变化时,不能表明反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达到化学平衡状态的是______ 。
a.物质C的物质的量浓度
b.混合气体的密度
c.容器内压强
d.混合气体的平均分子量
(4)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液为酸性,示意图如下:
①该电池中外电路电子的流动方向为______________ (填“从A到B”或“从B到A”)。
②A电极甲醇发生的电极反应为__________________________ 。
(1)相对分子质量为72的烷烃的分子式是
(2)反应3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
a.将铁片变成铁粉
b.将容器的容积缩小一半
c.压强不变,充入N2(N2不参与反应)使容器容积增大
d.保持容积不变,充入N2 (N2不参与反应)使容器压强增大
e.保持容积不变,充入H2O(g)
(3)在一定温度下的定容密闭容器中,当下列物理量不再变化时,不能表明反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达到化学平衡状态的是
a.物质C的物质的量浓度
b.混合气体的密度
c.容器内压强
d.混合气体的平均分子量
(4)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液为酸性,示意图如下:
①该电池中外电路电子的流动方向为
②A电极甲醇发生的电极反应为
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6 . 化学反应的过程,既有物质的转化过程,也有化学能与热能或其他能量的转化过程。
已知反应3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)的能量变化如图所示。
(1)该反应_______ (填“吸收”或“释放”)_______ (用含、的式子表示)kJ能量。
(2)断开3 mol 和1 mol 中的化学键吸收的能量_______ (填“>”、“<”或“=”)形成2 mol 和1 mol 中的化学键释放的能量。
(3)恒温下,在2 L恒容密闭容器中加入3 mol A、2 mol B,2 min末测得 mol·L。
①2 min末,B的物质的量浓度为_______ 。
②下列说法正确的是_______ (填标号)。
A.向容器中通入少量的He(不参与反应),正反应速率减慢
B.总压强保持不变时,反应达到平衡状态
C.从容器中抽走部分D,正反应速率加快,逆反应速率减慢
(4)以反应为原理设计成燃料电池,其利用率高,装置如图所示。
①A处加入的是_______ ,a处的电极反应式是_______ 。
②当消耗标准状况下3.36 L O2时,导线上转移的电子的物质的量是_______ mol。
已知反应3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)的能量变化如图所示。
(1)该反应
(2)断开3 mol 和1 mol 中的化学键吸收的能量
(3)恒温下,在2 L恒容密闭容器中加入3 mol A、2 mol B,2 min末测得 mol·L。
①2 min末,B的物质的量浓度为
②下列说法正确的是
A.向容器中通入少量的He(不参与反应),正反应速率减慢
B.总压强保持不变时,反应达到平衡状态
C.从容器中抽走部分D,正反应速率加快,逆反应速率减慢
(4)以反应为原理设计成燃料电池,其利用率高,装置如图所示。
①A处加入的是
②当消耗标准状况下3.36 L O2时,导线上转移的电子的物质的量是
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2023-04-28更新
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486次组卷
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3卷引用:河北省邯郸市九县区2022-2023学年高一下学期4月期中联考化学试题
解题方法
7 . 锌—空气燃料电池具有携带方便、成本低及安全无污染等优点,在汽车电源等领域有广阔的应用前景,其工作原理如图所示。采用锌—空气燃料电池作为电源,用离子交换膜控制溶液中氢氧根浓度制备具有高催化性能的纳米。
请回答下列问题:
(1)锌—空气燃料电池中多孔碳层具有较大的表面积,有利于_______ 。
(2)锌—空气燃料电池中负极的电极反应式为_______ 。
(3)锌—空气燃料电池作为电源制备纳米时,B电极应与电极相连_______ (填“C”或“D”)。
(4)理论上,当空气(标准状况下)通入B电极后,可制备纳米的质量为_______ g。
(5)炼锌的方法之一为,在恒温的真空密闭反应器中发生反应,此时该反应的化学平衡常数为(为分压表示的平衡常数),平衡后将部分锌蒸汽移走,再次达到平衡时,反应器内压强为_______ 。
请回答下列问题:
(1)锌—空气燃料电池中多孔碳层具有较大的表面积,有利于
(2)锌—空气燃料电池中负极的电极反应式为
(3)锌—空气燃料电池作为电源制备纳米时,B电极应与电极相连
(4)理论上,当空气(标准状况下)通入B电极后,可制备纳米的质量为
(5)炼锌的方法之一为,在恒温的真空密闭反应器中发生反应,此时该反应的化学平衡常数为(为分压表示的平衡常数),平衡后将部分锌蒸汽移走,再次达到平衡时,反应器内压强为
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8 . 低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)现用300mL 0.5mol•L﹣1的NaOH溶液吸收2.24L(标准状况下)CO2,完全吸收反应后,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为:_______ 。
(2)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2,紫外线照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图1所示。在0~15h内,对反应催化效果最好的催化剂是_______ 。(填序号)
(3)一定温度下,在3L容积可变的密闭容器中发生反应H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol﹣1,已知c(CO)随反应时间t的变化曲线a如图2所示,在t1时刻改变一个条件,曲线a变为b,则改变的条件是_______ 。
(4)如图3是利用甲烷燃料电池给C电极上镀金属铜,则乙池中选择的电解质溶液为_______ ,A电极的电极反应式为_______ ,若C电极增重0.96g,则B电极上消耗O2的物质的质量为_______ 。
(1)现用300mL 0.5mol•L﹣1的NaOH溶液吸收2.24L(标准状况下)CO2,完全吸收反应后,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为:
(2)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2,紫外线照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图1所示。在0~15h内,对反应催化效果最好的催化剂是
(3)一定温度下,在3L容积可变的密闭容器中发生反应H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol﹣1,已知c(CO)随反应时间t的变化曲线a如图2所示,在t1时刻改变一个条件,曲线a变为b,则改变的条件是
(4)如图3是利用甲烷燃料电池给C电极上镀金属铜,则乙池中选择的电解质溶液为
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9 . 氮氧化物是主要大气污染物,可采用多种方法消除,其中氢气选择性催化还原()是一种理想的方法。其相关反应如下:
主反应:
副反应:
(1)已知: , ,则_______ (用含有和的代数式表示)
(2)恒温条件下,将、充入某恒容密闭容器中,在催化剂作用下进行反应。
①下列有关说法错误 的是_______ 。(填字母序号)
a.当容器内的压强不再变化时说明主、副反应均达到平衡
b.平衡后,若向容器内再充入少量,主、副反应平衡常数均增大
c.平衡后,、和三者的物质的量之比保持不变
d.平衡后,
②在不同温度下,反应相同时间时测得混合气体中N2、的体积分数随温度的变化关系如图所示,温度高于205℃时,的体积分数随温度的升高而减小的原因可能_______ 。(答一点)
(3)某温度下,将、按物质的量比1:3充入某恒容密闭容器中,若平衡后与物质的量之比为3:1,的转化率为80%,则的有效去除率(转化为的的量与起始量的比值)为_______ %,的物质的量分数为_______ %。(结果保留两位有效数字)
(4)在催化剂表面的反应机理如下图:
研究表明,在催化剂中,表面上形成的以的形式被储存。随后在载体上,与和产生,该反应的离子方程式为_______ 。(已知发生反应的、物质的量之比为1:1)
(5)除了,还有其他有效的方法消除氮氧化物,例如可用电解法将转变为,其工作原理如图。M极为电解池的_______ 极,N极的电极反应式为_______ 。
主反应:
副反应:
(1)已知: , ,则
(2)恒温条件下,将、充入某恒容密闭容器中,在催化剂作用下进行反应。
①下列有关说法
a.当容器内的压强不再变化时说明主、副反应均达到平衡
b.平衡后,若向容器内再充入少量,主、副反应平衡常数均增大
c.平衡后,、和三者的物质的量之比保持不变
d.平衡后,
②在不同温度下,反应相同时间时测得混合气体中N2、的体积分数随温度的变化关系如图所示,温度高于205℃时,的体积分数随温度的升高而减小的原因可能
(3)某温度下,将、按物质的量比1:3充入某恒容密闭容器中,若平衡后与物质的量之比为3:1,的转化率为80%,则的有效去除率(转化为的的量与起始量的比值)为
(4)在催化剂表面的反应机理如下图:
研究表明,在催化剂中,表面上形成的以的形式被储存。随后在载体上,与和产生,该反应的离子方程式为
(5)除了,还有其他有效的方法消除氮氧化物,例如可用电解法将转变为,其工作原理如图。M极为电解池的
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2023-01-16更新
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1157次组卷
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3卷引用:广东省华附、省实、广雅、深中四校2022-2023学年高三上学期联考化学试题
解题方法
10 . 甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景。由和合成的反应过程如下:
I.
II.
请回答下列问题:
(1)不同压强下,按投料,测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
①压强:_______ (填“>”“=”或“<”)。
②图B纵坐标表示的是_______ ,判断的理由是_______ 。
(2)某化学研究性学习小组用CO和模拟工业合成甲醇,在1L的恒容密闭容器内充入1molCO和2mol,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
①下列说法正确的是_______ 。
a.容器内气体的密度不变,则反应达到平衡
b.容器内气体的平均相对分子质量不变,则反应达到平衡
c.在恒温恒压的平衡体系中充入Ar气,甲醇的产率降低
d.某温度下,改变催化剂,可能会影响反应物的平衡转化率
②则从反应开始到20min时,的平均反应速率为_______ 。
③该条件下,反应的平衡常数为_______ 。
(3)我国科学家设计了一种电解装置如图所示,能将二氧化碳转化成合成气CO和,同时获得甘油醛()。a极接电源的_______ 极,b极产生CO的电极反应式为_______ ;若阴离子交换膜只允许离子通过,当有5mol通过时,理论上可制得甘油醛_______ g。
I.
II.
请回答下列问题:
(1)不同压强下,按投料,测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
①压强:
②图B纵坐标表示的是
(2)某化学研究性学习小组用CO和模拟工业合成甲醇,在1L的恒容密闭容器内充入1molCO和2mol,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 |
压强/MPa | 25.2 | 21.6 | 19.0 | 17.4 | 16.8 | 16.8 |
a.容器内气体的密度不变,则反应达到平衡
b.容器内气体的平均相对分子质量不变,则反应达到平衡
c.在恒温恒压的平衡体系中充入Ar气,甲醇的产率降低
d.某温度下,改变催化剂,可能会影响反应物的平衡转化率
②则从反应开始到20min时,的平均反应速率为
③该条件下,反应的平衡常数为
(3)我国科学家设计了一种电解装置如图所示,能将二氧化碳转化成合成气CO和,同时获得甘油醛()。a极接电源的
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