1 . 我国科学家研发的“液态阳光”计划通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备甲醇。
(1)制备甲醇的主反应: 。
该过程中还存在一个生成CO的副反应,结合反应: 写出该副反应的热化学方程式:______ 。
(2)将和按物质的量比1∶3混合,以固定流速通过盛放Cu/Zn/AI/Zr催化剂的反应器,在相同时间内,不同温度下的实验数据如右图所示。已知:
①催化剂活性最好的温度为______ (填字母序号)。
a.483K b.503K c.523K d.543K
②温度由523K升到543K,的平衡转化率降低,解释其原因:______ 。
(3)使用薄膜电极作阴极,通过电催化法将二氧化碳转化为甲醇。
①将铜箔放入煮沸的饱和硫酸铜溶液中,制得薄膜电极。反应的离子方程式为______ 。
②用薄膜电极作阴极,溶液作电解液,采用电沉积法制备薄膜电极,制备完成后电解液中检测到了。制备ZnO薄膜的电极反应式为______ 。
③电催化法制备甲醇如图所示。请写出阳极的电极反应:______ 。
(1)制备甲醇的主反应: 。
该过程中还存在一个生成CO的副反应,结合反应: 写出该副反应的热化学方程式:
(2)将和按物质的量比1∶3混合,以固定流速通过盛放Cu/Zn/AI/Zr催化剂的反应器,在相同时间内,不同温度下的实验数据如右图所示。已知:
①催化剂活性最好的温度为
a.483K b.503K c.523K d.543K
②温度由523K升到543K,的平衡转化率降低,解释其原因:
(3)使用薄膜电极作阴极,通过电催化法将二氧化碳转化为甲醇。
①将铜箔放入煮沸的饱和硫酸铜溶液中,制得薄膜电极。反应的离子方程式为
②用薄膜电极作阴极,溶液作电解液,采用电沉积法制备薄膜电极,制备完成后电解液中检测到了。制备ZnO薄膜的电极反应式为
③电催化法制备甲醇如图所示。请写出阳极的电极反应:
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解题方法
2 . 甲醇来源丰富、价格低廉,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = -570 kJ/mol
(1)计算2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H =_______ 。
(2)若在绝热恒容 的容器内进行反应2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g),初始加入2mol CH3OH和3mol O2下列不能 表示该反应达到平衡状态的有__________ (填字母序号)。
A.保持不变 B.容器中混合气体的密度不变化
C.2v正(H2O)=v逆(CO2) D.容器中混合气体的压强不变化
E. 平均相对分子量保持不变 F. K值保持不变_______ ,初始压强为P,该反应的压强平衡常数Kp=______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)若再次向容器中充入0.5mol H2和0.5mol CO,则此时该反应v(正)_____ v(逆)(填“>”、“<”或“=”);
(5)某实验小组设计了甲醇以氢氧化钾为电解质溶液的燃料电池装置。该电池负极反应的离子方程式为______ 。
Ⅰ.工业生产甲醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H = -91 kJ/mol。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H = -580kJ/mol;2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = -570 kJ/mol
(1)计算2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H =
(2)若在
A.保持不变 B.容器中混合气体的密度不变化
C.2v正(H2O)=v逆(CO2) D.容器中混合气体的压强不变化
E. 平均相对分子量保持不变 F. K值保持不变
Ⅱ.制甲醇所需要的H2,可用下列反应制取:H2O(g)+CO(g)H2(g)+ CO2(g) △H<0,某温度下该反应,若起始时向2L容器中充入1 mol CO和1 mol H2O,5min达到平衡时,CO的转化率为60%,试回答下列问题:
(3)该温度下,反应进行一阶段时间后达平衡,用H2表示该反应的平均反应速率为(4)若再次向容器中充入0.5mol H2和0.5mol CO,则此时该反应v(正)
(5)某实验小组设计了甲醇以氢氧化钾为电解质溶液的燃料电池装置。该电池负极反应的离子方程式为
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3 . I.中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的全合成,相关成果由国际知名学术期刊《科学》在线发表。的捕集、利用与封存是科学家研究的重要课题,利用与制备“合成气”、,合成气可直接制备甲醇,反应原理为:。
(1)若要该反应自发进行,___________ (填“高温”或“低温”)更有利。
(2)在恒温,恒容密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。(填字母序号)。
A.反应物的物质的量的比值不变
B.混合气体的密度不再变化
C.的百分含量不再变化
D.
E.混合气体的平均相对分子质量不再变化
(3)把转化为是降碳并生产化工原料的常用方法,有关反应如下:
①
②
③
则与合成反应的热化学方程式:___________ 。
(4)受绿色植物光合作用的启示,太阳能固碳装置被设计出来,则固碳电极反应为___________ 。II.我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了NO—CO的反应历程。在催化剂作用下,此反应为可有效降低汽车尾气污染物排放。
(5)探究温度、压强对反应的影响,如图所示,表示的是___________ (填标号)。(6)一定温度下,向一容积为的恒容密闭容器按体积比例充入和,压强为发生上述反应,当反应达到平衡时容器内压强变为起始时的,此温度下该反应的平衡常数___________ (为压强平衡常数)。
(1)若要该反应自发进行,
(2)在恒温,恒容密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。(填字母序号)。
A.反应物的物质的量的比值不变
B.混合气体的密度不再变化
C.的百分含量不再变化
D.
E.混合气体的平均相对分子质量不再变化
(3)把转化为是降碳并生产化工原料的常用方法,有关反应如下:
①
②
③
则与合成反应的热化学方程式:
(4)受绿色植物光合作用的启示,太阳能固碳装置被设计出来,则固碳电极反应为
(5)探究温度、压强对反应的影响,如图所示,表示的是
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4 . 由与制备甲醇是当今研究的热点之一,也是我国科学家2021年发布的由人工合成淀粉(节选途径见图)中的重要反应之一已知:
反应②:
反应③:
(1)反应①:的_______ 。
(2)2的转化率与温度的关系如图所示。①a点:正反应速率_______ 逆反应速率(填“>或<或=”)。
②下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是_______ 。(填字母)。
a.3v(CO2)=v(H2) b.的体积分数不再改变
c.消耗1mol CO2的同时消耗3mol H2 d.混合气体的平均相对分子质量不再改变
③250℃后2的平衡转化率降低的原因_______
(3)往一容积为的密闭容器内,充入0.2mol CO2与发生反应,反应达到c点时,从上图像可知在平衡时2的转化率是_______ ,则c点时的体积分数是_______ ;平衡后再加入2后重新到达平衡,则H2的转化率_______ (填“增大”或“不变”或“减小”)。
反应②:
反应③:
(1)反应①:的
(2)2的转化率与温度的关系如图所示。①a点:正反应速率
②下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是
a.3v(CO2)=v(H2) b.的体积分数不再改变
c.消耗1mol CO2的同时消耗3mol H2 d.混合气体的平均相对分子质量不再改变
③250℃后2的平衡转化率降低的原因
(3)往一容积为的密闭容器内,充入0.2mol CO2与发生反应,反应达到c点时,从上图像可知在平衡时2的转化率是
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5 . 反应①A+B→C ΔH1分两步进行:②A+B→X ΔH2,③X→C ΔH3.总反应过程中能量变化如图,下列说法正确的是
A.总反应A+B→C ΔH1<0 |
B.ΔH1=ΔH2 + ΔH3 |
C.X的键能比C的键能小 |
D.物质C比物质X稳定 |
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名校
6 . 氢气和碳氧化物反应生成甲烷,有利于实现碳循环利用。涉及反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)___________ 。
(2)已知反应Ⅱ的速率方程为,,其中、分别为正、逆反应的速率常数。如图(lg k表示速率常数的对数,表示温度的倒数)所示a、b、c、d四条斜线中,能表示随变化关系的是斜线___________ (填标号)。(3)反应Ⅱ也可采用电化学方法实现,反应装置如图所示。①固体电解质采用___________ (填“氧离子导体”或“质子导体”)。
②阳极的电极反应式为___________ 。
(4)温度为时,在固定容积的容器中充入一定量的和1mol CO,平衡时和CO的转化率(α)及和的物质的量(n)随变化的情况如图所示。①m=___________ ;时,的选择性___________ 。
②已知起始充入1mol的CO和0.5mol的进行上述反应时,起始压强为。反应Ⅰ的___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用表示);温度为,时,可能对应图中X、Y、Z、W四点中的___________ (填标号)。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)
(2)已知反应Ⅱ的速率方程为,,其中、分别为正、逆反应的速率常数。如图(lg k表示速率常数的对数,表示温度的倒数)所示a、b、c、d四条斜线中,能表示随变化关系的是斜线
②阳极的电极反应式为
(4)温度为时,在固定容积的容器中充入一定量的和1mol CO,平衡时和CO的转化率(α)及和的物质的量(n)随变化的情况如图所示。①m=
②已知起始充入1mol的CO和0.5mol的进行上述反应时,起始压强为。反应Ⅰ的
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解题方法
7 . 金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:
(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:(ⅰ)直接氯化: ,
(ⅱ)碳氯化: ,
①反应的为________ 。
②运用以上数据分析,你认为以上两种方法更优越的是__________ ,理由_________________ 。
(2)在压强为170kPa恒压作用下,将、、以物质的量之比为进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。①反应的平衡常数________ (分压物质的量分数总压)。
②图中显示,在T1℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是___________ 。
(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:(ⅰ)直接氯化: ,
(ⅱ)碳氯化: ,
①反应的为
②运用以上数据分析,你认为以上两种方法更优越的是
(2)在压强为170kPa恒压作用下,将、、以物质的量之比为进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。①反应的平衡常数
②图中显示,在T1℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是
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解题方法
8 . 中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的全合成,相关成果于北京时间 9 月 24 日由国际知名学术期刊《科学》在线发表。CO2的捕集、利用与封存是科学家研究的重要课题,利用 CH4与 CO2制备“合成气”(CO、H2),合成气可直接制备甲醇,反应原理为:
。
(1)已知: ,部分键能数据如下:(CO 的结构式为 C≡O)
计算 C—H 的键能 x= ______________ kJ/mol,(保留一位小数)。
(2)若要该反应自发进行,_______ (填“高温”或“低温”)更有利,该反应必须在高温下才能启动,原因是_______ 。
(3)已知:H2 (g)的燃烧热ΔH=-285.8kJ.mol-1,写出H2 (g)燃烧热的热化学反应方程式____________ 。
(4)在恒温,恒容密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_______(填字母序号)。
(5)T1℃下,在 2L 恒容密闭容器中充入 2molCO 和 6molH2合成 CH3OH(g),测得 CO 的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示:①前 5 分钟内,v(H2)=_______ 。
②T1℃时,该反应的化学平衡常数 K=_______ 。
③10min 时,改变的外界条件可能是_______ 。
(6)T1℃下,在 1L 恒容密闭容器中充入 2molCO、2molH2和 3molCH3OH(g),此时反应将_______ (填“向左进行”“向右进行”“达到平衡”或“无法判断”)。
。
(1)已知: ,部分键能数据如下:(CO 的结构式为 C≡O)
共价键 | C≡O | C—O | C—H | O—H | H—H |
键能/(kJ/mol) | 1072 | 326 | 464 | 436 |
(2)若要该反应自发进行,
(3)已知:H2 (g)的燃烧热ΔH=-285.8kJ.mol-1,写出H2 (g)燃烧热的热化学反应方程式
(4)在恒温,恒容密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_______(填字母序号)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 |
B.混合气体的密度不再变化 |
C.CO 的百分含量不再变化 |
D.CO、H2、CH3OH 的物质的量之比为 1∶2∶1 |
(5)T1℃下,在 2L 恒容密闭容器中充入 2molCO 和 6molH2合成 CH3OH(g),测得 CO 的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示:①前 5 分钟内,v(H2)=
②T1℃时,该反应的化学平衡常数 K=
③10min 时,改变的外界条件可能是
(6)T1℃下,在 1L 恒容密闭容器中充入 2molCO、2molH2和 3molCH3OH(g),此时反应将
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9 . 下列有关热化学方程式的叙述中正确的是
A.中和热的离子方程式为:OH-(aq)+H+(aq)=H2O(g) ∆H=-57.3 kJ·mol-1 |
B.已知C(s)+O2(g)=CO2(g) ∆H1,C(s)+O2(g)=CO2(s) ∆H2,则∆H1>∆H2 |
C.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ∆H=-571.6 kJ·mol-1,则H2的燃烧热为-571.6 kJ·mol-1 |
D.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s) ∆H=+1.9 kJ·mol-1,则金刚石比石墨稳定 |
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10 . 氮及其化合物与我们的生产、生活联系非常密切。
(1)工业上以为原料生产尿素,反应分两步进行:
Ⅰ:
Ⅱ:
已知:。
①请写出以为原料,合成尿素和液态水的热化学方程式:___________ 。
②时,在的密闭容器中充入和模拟工业生产,,如图是平衡转化率与x的关系,计算图中A点的平衡转化率___________ (填分数)。(2)可用电解法将硝酸工业的尾气转变为,其工作原理如图,M极接电源的___________ 极,N极的电极反应式为___________ 。(3)邻二氮菲的结构简式为,简写为phen,遇溶液生成橙红色配合物,其中的配位数为6。
①中,phen的___________ 个N参与配位;
②中,___________ 提供空轨道,___________ 提供孤对电子。
(1)工业上以为原料生产尿素,反应分两步进行:
Ⅰ:
Ⅱ:
已知:。
①请写出以为原料,合成尿素和液态水的热化学方程式:
②时,在的密闭容器中充入和模拟工业生产,,如图是平衡转化率与x的关系,计算图中A点的平衡转化率
①中,phen的
②中,
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