1 . 25℃、101kPa时,C3H8和H2组成的混合气体3mol完全燃烧生成CO2气体和液态水共放出2791.6kJ的热量,C3H8、H2的燃烧热分别是2220kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1。则混合气体中C3H8、H2的物质的量之比为
A.1∶2 | B.2∶1 | C.2∶3 | D.3∶1 |
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2 . 二氧化碳()的高值化利用是解决全球气候变暖和能源短缺问题的重要举措,低碳烯烃 作为基础化工原料,是加氢转化的主要产品之一、
请回答:
(1)以合成为例,其合成反应为:
①已知的燃烧热为;的燃烧热为;的热效应为,则___________ (请用、、表示)
②该反应在较低温度时能自发进行,可能原因为___________ 。
③在体积为V L的恒容密闭容器中,以的投料比发生上述反应,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示,a曲线代表的物质为___________ ,温度下该反应的平衡常数为___________ 。(2)在铁基催化剂上加氢制低碳烯烃主要包含以下两步反应:
第一步:
第二步:
第二步的机理及可能的副反应如图:已知:的第一电离能为1330kJ/mol,第一电子亲和能(基态的气态分子得到一个电子形成-1价气态阴离子时所放出的能量)为3665kJ/mol
①下列说法不正确的是___________ 。
A.第一步反应中,在催化剂表面,倾向于通过给出电子的方式进行活化
B.Fe基催化剂的反应活性位点间不宜相距太远,否则不利于碳链的增长
C.Fe基催化剂对C原子吸附能力越强,越有利提高短链烯烃的比例
D.该过程中可能产生等副产品
②在其他条件恒定的情况下,适当降低原料气的流速,的转化率将___________ (填“增大”或“减小”),原因为___________ ;产物中将___________ ,原因为___________ 。(结合反应机理中的步骤来回答)
请回答:
(1)以合成为例,其合成反应为:
①已知的燃烧热为;的燃烧热为;的热效应为,则
②该反应在较低温度时能自发进行,可能原因为
③在体积为V L的恒容密闭容器中,以的投料比发生上述反应,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示,a曲线代表的物质为
第一步:
第二步:
第二步的机理及可能的副反应如图:已知:的第一电离能为1330kJ/mol,第一电子亲和能(基态的气态分子得到一个电子形成-1价气态阴离子时所放出的能量)为3665kJ/mol
①下列说法不正确的是
A.第一步反应中,在催化剂表面,倾向于通过给出电子的方式进行活化
B.Fe基催化剂的反应活性位点间不宜相距太远,否则不利于碳链的增长
C.Fe基催化剂对C原子吸附能力越强,越有利提高短链烯烃的比例
D.该过程中可能产生等副产品
②在其他条件恒定的情况下,适当降低原料气的流速,的转化率将
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3 . Ⅰ.设为分压平衡常数(用分压代替浓度,气体分压总压该组分的物质的量分数),50℃、101kPa下,将足量的、置于一个密闭容器中,再充入已除去的干燥空气。假设只发生如下反应,已知达平衡时两者分解的物质的量比为。
(1)①平衡时___________ ,___________ 。
②平衡后,用总压为101kPa的潮湿空气[其中、]替换容器中的气体,50℃下达到新平衡。容器内,质量将___________ (填“增加”“减少”或“不变”)。
Ⅱ.反应中产生的可以以Bi为电极,在酸性水溶液中实现电催化还原,两种途径的反应机理如图1所示,其中TS表示过渡态、数字表示微粒的相对总能量。(2)电还原的选择性以途径一为主,理由是___________ 。
Ⅲ.还可以通过催化加氢制甲醇,其总反应可表示为:。向另一恒容密闭容器中按和物质的量的比为投料,在有催化剂的密闭容器中进行以下反应:
主反应:
副反应:
测得平衡转化率、和CO选择性[转化的中生成或CO的百分比,如:选择性]随温度、压强变化情况分别如图2、图3所示:(3)①图2中,240℃以上,随着温度升高,的平衡转化率增大,而的选择性降低。分析其原因:___________ 。
②图3中,温度时,三条曲线几乎交于一点,分析其原因:___________ 。
(4)合成的甲醇可利用和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极,进一步制备甲酸(甲酸盐),其电化学装置的工作原理如下图所示。①电解过程中阴极上发生反应的电极反应式为___________ 。
②若有1mol通过质子交换膜时,则该装置生成和HCOOH共计___________ mol。
(1)①平衡时
②平衡后,用总压为101kPa的潮湿空气[其中、]替换容器中的气体,50℃下达到新平衡。容器内,质量将
Ⅱ.反应中产生的可以以Bi为电极,在酸性水溶液中实现电催化还原,两种途径的反应机理如图1所示,其中TS表示过渡态、数字表示微粒的相对总能量。(2)电还原的选择性以途径一为主,理由是
Ⅲ.还可以通过催化加氢制甲醇,其总反应可表示为:。向另一恒容密闭容器中按和物质的量的比为投料,在有催化剂的密闭容器中进行以下反应:
主反应:
副反应:
测得平衡转化率、和CO选择性[转化的中生成或CO的百分比,如:选择性]随温度、压强变化情况分别如图2、图3所示:(3)①图2中,240℃以上,随着温度升高,的平衡转化率增大,而的选择性降低。分析其原因:
②图3中,温度时,三条曲线几乎交于一点,分析其原因:
(4)合成的甲醇可利用和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极,进一步制备甲酸(甲酸盐),其电化学装置的工作原理如下图所示。①电解过程中阴极上发生反应的电极反应式为
②若有1mol通过质子交换膜时,则该装置生成和HCOOH共计
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4 . 甲基叔戊基醚(TAME,简写为T)常用作汽油添加剂,在催化剂作用下,通过甲醇与A(与B互为同分异构体)的液相反应制得,体系中主要发生反应i~iii.研究表明,用不同浓度的磷钼酸浸渍催化剂,浓度越大,催化剂活性越好。用1%、2%、3%的磷钼酸浸渍催化剂分别进行实验,得到随时间t的变化曲线如图所示。下列有关说法不正确的是反应i:
反应ii:
反应iii:
反应ii:
反应iii:
A. |
B.三组实验中,在2~4h内,反应速率最快 |
C.用3%的磷钼酸浸渍时,在4~6h内,T的平均生成速率为 |
D.平衡后加入惰性溶剂四氢呋喃稀释,减小 |
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解题方法
5 . 工业合成氮是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,已知反应为 ,,该反应的焓变和熵变随温度变化很小,可视为常数。
查阅文献资料,化学键的键能如下表:
1.合成氨反应中若断裂键则生成_______ 键,试推测N-H键的键能为_______ (保留到小数点后一位)
又已知: ,
2.氨气完全燃烧生成和的热化学方程式为:_______ 。
3.请通过计算判断常温(25℃)下,合成氨反应是否能够自发进行_______ ,室温下推动该反应自发进行的主要因素是_______ (填“焓变”或“熵变”)
4.在一定恒容密闭容器中,将一定量的氢气和氮气通入发生合成氨反应,下列情况可说明反应已经达到化学平衡状态的是 。
5.合成氨的平衡常数表达式_______ 。若温度升高,K值将_______ (填写“升高”、“降低”或“不变”)
查阅文献资料,化学键的键能如下表:
化学键 | 键 | 键 |
436 | 946 |
1.合成氨反应中若断裂键则生成
又已知: ,
2.氨气完全燃烧生成和的热化学方程式为:
3.请通过计算判断常温(25℃)下,合成氨反应是否能够自发进行
4.在一定恒容密闭容器中,将一定量的氢气和氮气通入发生合成氨反应,下列情况可说明反应已经达到化学平衡状态的是 。
A.断裂键的同时断裂键 |
B. |
C.、和的物质的量浓度之比为 |
D.混合气体的平均摩尔质量不再改变 |
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解题方法
6 . 填空题
(1)下表是部分化学键的键能参数:
已知白磷的燃烧热为,白磷及其完全燃烧的产物的结构如图所示,则表中________ kJ·mol-1(用含的代数式表示)
(2)的反应机理和各基元反应的活化能为:
①
②
③
④
________ 。
(3)已知在和条件下,有如下反应:①
② ,若反应的活化能为,则反应的活化能为________ 。
(4)已知充分燃烧乙炔气体时,生成二氧化碳气体并生成液态水,放出热量表示乙炔燃烧热的热化学方程式为____________________ 。
(5)I.
II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
由实验测得该反应II的,,Arrhenius经验公式为,其中为活化能,为热力学温度,、、为速率常数,和为常数。则________ (用含的代数式表示)。
(1)下表是部分化学键的键能参数:
化学键 | ||||
键能 |
(2)的反应机理和各基元反应的活化能为:
①
②
③
④
(3)已知在和条件下,有如下反应:①
② ,若反应的活化能为,则反应的活化能为
(4)已知充分燃烧乙炔气体时,生成二氧化碳气体并生成液态水,放出热量表示乙炔燃烧热的热化学方程式为
(5)I.
II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
由实验测得该反应II的,,Arrhenius经验公式为,其中为活化能,为热力学温度,、、为速率常数,和为常数。则
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解题方法
7 . 甲烷化反应可将直接转化为能源气体,具有较高的学术研究价值和工业化前景。反应原理:(正反应为放热反应)。时在容积为的密闭容器中,加入与发生上述反应,记录数据如下表:
1.上述反应中,反应物总能量_______ 生成物总能量。
A.大于 B.小于 C.等于
2.能说明上述反应达到化学平衡状态的标志是_______ 。
A.
B.容器中气体总质量不再变化
C.容器中与的物质的量之和不再变化
3.上表中_______ 。
4.分析正反应速率的变化趋势并说明理由_______ 。
物质的量 时间 | ||||
0 | 1.0 | 4.0 | 0 | 0 |
2 | 0.35 | 1.4 | 0.65 | 1.3 |
4 | 0.05 | x | 0.95 | 1.9 |
6 | 0.05 | x | 0.95 | 1.9 |
A.大于 B.小于 C.等于
2.能说明上述反应达到化学平衡状态的标志是
A.
B.容器中气体总质量不再变化
C.容器中与的物质的量之和不再变化
3.上表中
4.分析正反应速率的变化趋势并说明理由
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8 . 氮的单质及其化合物的综合利用是目前社会普遍关注的热点之一。
(1)基态N原子核外电子有___________ 种空间运动状态。
(2)已知工业合成氨反应: kJ/mol;合成氨反应在___________ (填“高温”或“低温”)条件下更有利于自发进行。
(3)在恒温恒容条件下,投入等物质的量的和合成氨气,下列情况表明该反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
(4)在体积均为2 L的甲、乙两恒容密闭容器中分别通入1 mol和3 mol,分别在不同条件下达到平衡,测得的物质的量与时间的关系如下图所示。①相对甲,乙仅改变的一个条件是___________ ,正反应速率a___________ (填“>”、“<”或“=”)b。
②在该条件下,乙的平衡常数为___________ (结果保留2位小数)。
(5)氨催化氧化是硝酸工业的基础,在钒催化作用下,只发生主反应和副反应:
.
. kJ/mol
已知: kJ/mol,则___________ kJ/mol。
(1)基态N原子核外电子有
(2)已知工业合成氨反应: kJ/mol;合成氨反应在
(3)在恒温恒容条件下,投入等物质的量的和合成氨气,下列情况表明该反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.混合气体的密度不随时间变化 | B.的体积分数不随时间变化 |
C.混合气体的总压强不随时间变化 | D.的消耗速率与的消耗速率之比为3∶2 |
②在该条件下,乙的平衡常数为
(5)氨催化氧化是硝酸工业的基础,在钒催化作用下,只发生主反应和副反应:
.
. kJ/mol
已知: kJ/mol,则
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解题方法
9 . 为实现碳中和目标,的捕集和转化并实现资源再利用意义重大。
Ⅰ.的捕集
用乙醇胺(简写为)溶液能有效吸收,相关反应有:
请回答:
(1)可以用测定溶液pH变化测定吸收速率,其原理(忽略电离速率,结合相关反应解释)是___________ 。
(2)常温下用乙醇胺溶液吸收标准状况下后,测得溶液中,则___________ 。
Ⅱ.的转化
二氧化碳可通过催化加氢制甲醇,
反应可表示为:①
同时发生反应:②
(3)已知;则___________ kJ/mol
(4)恒压密闭容器中,加入2mol和4mol,发生反应①和②,下列说法正确的是___________。
(5)恒压下,和以物质的量比投料合成甲醇(假设只发生反应①),在有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出。请在图中画出无分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化曲线___________ 。(6)通过电化学转化可用于生产其他有机物。能在酸性水溶液中通过电催化发生电解,生成。其阴极反应式为___________ 。
Ⅰ.的捕集
用乙醇胺(简写为)溶液能有效吸收,相关反应有:
请回答:
(1)可以用测定溶液pH变化测定吸收速率,其原理(忽略电离速率,结合相关反应解释)是
(2)常温下用乙醇胺溶液吸收标准状况下后,测得溶液中,则
Ⅱ.的转化
二氧化碳可通过催化加氢制甲醇,
反应可表示为:①
同时发生反应:②
(3)已知;则
(4)恒压密闭容器中,加入2mol和4mol,发生反应①和②,下列说法正确的是___________。
A.容器内气体的平均摩尔质量不再变化,说明体系内反应达到平衡 |
B.温度升高,的平衡转化率不一定下降 |
C.及时将与反应混合物分离,可提高反应①的速率和甲醇的产率 |
D.平衡后将容器的容积压缩至一半,新平衡的变小 |
(5)恒压下,和以物质的量比投料合成甲醇(假设只发生反应①),在有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出。请在图中画出无分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化曲线
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解题方法
10 . 火箭发射时可以用肼()作为燃料,其燃烧过程中的能量变化如图所示。回答下列问题:已知:。
(1)由图可知,______ (填“”或“”)0,理由为_____________ 。
(2)基态氮原子的电子排布式为______ 。
(3)0.1mol分子中含有______ mol极性共价键,分子中氮原子的杂化方式为______ 。
(4)分子中,键和键的数目之比为______ 。
(5)稳定性:______ (填“”或“”)。
(6)由图可知,每转移0.2mol电子,消耗的体积为______ L(标准状况下)。
(7)表示燃烧热的热化学方程式为______________ (焓变用含和的代数式表示)。
(1)由图可知,
(2)基态氮原子的电子排布式为
(3)0.1mol分子中含有
(4)分子中,键和键的数目之比为
(5)稳定性:
(6)由图可知,每转移0.2mol电子,消耗的体积为
(7)表示燃烧热的热化学方程式为
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