解题方法
1 . 氯乙烯是用途广泛的石油化工产品,工业上常利用乙烯氧氯化法生产:
已知:ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题:
(1)___________ 。
(2)已知,反应可自发进行。若时反应ⅱ中,此时反应ⅱ___________ (“能”或“不能”)自发进行。
(3)为提高反应ⅱ中氯乙烯的平衡产率,可采取的措施有___________ 。
a.加入合适的催化剂 b.升高温度 c.增大压强 d.及时氧化
(4)向密闭容器中初始投入、和发生乙烯氧氯化反应,不同温度下测得反应在平衡时、三种组分的体积分数随温度的变化如图1所示。①结合图示可知曲线Ⅰ和曲线Ⅲ分别表示的是平衡时___________ 和___________ 的体积分数随温度的变化。
②时反应进行到达到平衡,内用的浓度变化表示的___________ ,该反应的平衡常数___________ 。
(5)时,控制进料浓度。容器中发生反应,不同温度对的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响如图2所示。(备注:催化效率是指催化剂转化反应物为生成物的能力,通常通过产物的选择性和反应速率来衡量。图2中通过转化为的转化率大小来体现)①235℃时,若调整进料浓度,所得的平衡转化率曲线应在点M的___________ (填“上”或“下”)方。
②因受现有工业设备限制,需保持不变,在235℃、下,若要进一步增大的选择性,可选择从___________ 方向进一步展开研究。
已知:ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)已知,反应可自发进行。若时反应ⅱ中,此时反应ⅱ
(3)为提高反应ⅱ中氯乙烯的平衡产率,可采取的措施有
a.加入合适的催化剂 b.升高温度 c.增大压强 d.及时氧化
(4)向密闭容器中初始投入、和发生乙烯氧氯化反应,不同温度下测得反应在平衡时、三种组分的体积分数随温度的变化如图1所示。①结合图示可知曲线Ⅰ和曲线Ⅲ分别表示的是平衡时
②时反应进行到达到平衡,内用的浓度变化表示的
(5)时,控制进料浓度。容器中发生反应,不同温度对的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响如图2所示。(备注:催化效率是指催化剂转化反应物为生成物的能力,通常通过产物的选择性和反应速率来衡量。图2中通过转化为的转化率大小来体现)①235℃时,若调整进料浓度,所得的平衡转化率曲线应在点M的
②因受现有工业设备限制,需保持不变,在235℃、下,若要进一步增大的选择性,可选择从
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2024高三下·全国·专题练习
2 . 氢能作为清洁能源是题佳碳中和能源载体,为应对气候变化全球掀起了氢能发展热潮,制备氢气有多种途径。
I.甲醇产生氢气的反应为:
(1)已知相关物质的标准熵数值如表:
该反应能自发进行的最低温度为_______ K。(精确至)
Ⅱ.乙酸制氢过程发生如下反应:
反应I:
反应Ⅱ:
(2)已知反应:
①由图1可得,_______ 。②恒温恒容下发生上述反应,下列说法正确的是_______ 。
A.混合气体密度不变时,反应达到平衡 B.加入,可提高的转化率
C.加入催化剂,可提高的平衡产率 D.充入Ar,对的产率不产生影响
(3)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气(只发生反应I和Ⅱ),在相同时间测得温度与气体产率的关系如图2所示。约650℃之前,氢气产率低于甲烷的可能原因是_______ 。(答出一点即可)(4)在一定条件下,投入一定量的乙酸,发生反应I和反应Ⅱ。设达到平衡时体系总压强为p,乙酸体积分数为20%,反应I消耗的乙酸占投入量的20%,则反应Ⅱ的平衡常数为_______ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算)
Ⅲ.热分解也可制氢,其原理是:。
(5)不同温度和压强下,的平衡转化率变化如图。生成物的状态为_______ (填“气态”或“非气态”),_______ (填“>”或“<”)。
I.甲醇产生氢气的反应为:
(1)已知相关物质的标准熵数值如表:
化学式 | |||
标准熵 |
Ⅱ.乙酸制氢过程发生如下反应:
反应I:
反应Ⅱ:
(2)已知反应:
①由图1可得,
A.混合气体密度不变时,反应达到平衡 B.加入,可提高的转化率
C.加入催化剂,可提高的平衡产率 D.充入Ar,对的产率不产生影响
(3)在容积相同的密闭容器中,加入等量乙酸蒸气(只发生反应I和Ⅱ),在相同时间测得温度与气体产率的关系如图2所示。约650℃之前,氢气产率低于甲烷的可能原因是
Ⅲ.热分解也可制氢,其原理是:。
(5)不同温度和压强下,的平衡转化率变化如图。生成物的状态为
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解题方法
3 . 回答下列问题。
(1)分别向的溶液中加入①浓硫酸;②稀硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为,下列关系正确的是___________ (填序号)。
① ② ③
原因是___________ 。
有四个体积均为的恒容密闭容器,在A、B、C中按不同投料比充入和(如下表),加入催化剂发生反应:的平衡转化率与Z和温度的关系如图所示。
(2)该反应的___________ 0,a___________ 4.(填“>”“=”或“<”)
(3)该反应的平衡常数的值为___________ 。若起始时,在容器D中充入和达平衡时容器中___________ 。
(4)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。结合图可知水煤气变换的历程中最大能垒(活化能)___________ ,写出该步骤的化学方程式:___________ 。
(1)分别向的溶液中加入①浓硫酸;②稀硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为,下列关系正确的是
① ② ③
原因是
有四个体积均为的恒容密闭容器,在A、B、C中按不同投料比充入和(如下表),加入催化剂发生反应:的平衡转化率与Z和温度的关系如图所示。
容器 | 起始时 | ||
Z | |||
A | 300 | 0.25 | a |
B | 300 | 0.25 | b |
C | 300 | 0.25 | 4 |
D | 300 |
(2)该反应的
(3)该反应的平衡常数的值为
(4)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。结合图可知水煤气变换的历程中最大能垒(活化能)
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4 . 向丙烷脱氢制丙烯的反应体系中加入,可以提高丙烷的利用率。在相同温度下,分别将投料比相同的、混合气体以相同流速持续通过同种催化剂表面,转化率和选择性随通入气体时间的变化如图:已知:
I.反应①
反应②
Ⅱ.反应体系中存在的裂解和生成积炭等副反应。
Ⅲ.的选择性
下列说法正确的是
I.反应①
反应②
Ⅱ.反应体系中存在的裂解和生成积炭等副反应。
Ⅲ.的选择性
下列说法正确的是
A. |
B.30min内,两体系中选择性相同,生成的速率也相同 |
C.iii中的转化率高于iv中的,是因为反应②使反应①的平衡正向移动 |
D.iii、iv对比,150min后iv中转化率为0,可能是因为积炭使催化剂失效 |
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5 . 和催化耦合脱氢制备丙烯是实现碳中和的有效途径之一,其微观过程示意如图1。在不同温度下,维持的量不变,向体积相同的恒容密闭容器中分别通入为0:1、1:1、2:1、3:1的的混合气,测得的平衡转化率随温度的变化曲线如图2。已知:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)=___________ 。
(2)①=1:1对应图中曲线___________ (填序号)。
②900K下,曲线b、c、d的平衡转化率显著大于a的原理为___________ 。
(3)900K,将=3:1的混合气通入恒容密闭容器中进行反应。
①下列说法正确的是___________ (填序号)。
A.通入氩气可提高的平衡转化率
B.体系达到平衡时,若缩小容器容积,反应Ⅱ平衡不移动
C.当和的比值不变时,体系达到平衡
D.改善催化剂的性能可提高生产效率
②若初始压强为,t min时达到平衡,此时分压是CO的5倍,0~t min内=___________ ;反应Ⅰ的压强平衡常数=___________ 。
(4)利用反应可制备高纯Ni。
①晶体中不存在的作用力有___________ 。
A.离子键 B.π键 C.范德华力 D.极性键 E.金属键
②中Ni为杂化,配位原子是___________ ,判断依据是___________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)=
(2)①=1:1对应图中曲线
②900K下,曲线b、c、d的平衡转化率显著大于a的原理为
(3)900K,将=3:1的混合气通入恒容密闭容器中进行反应。
①下列说法正确的是
A.通入氩气可提高的平衡转化率
B.体系达到平衡时,若缩小容器容积,反应Ⅱ平衡不移动
C.当和的比值不变时,体系达到平衡
D.改善催化剂的性能可提高生产效率
②若初始压强为,t min时达到平衡,此时分压是CO的5倍,0~t min内=
(4)利用反应可制备高纯Ni。
①晶体中不存在的作用力有
A.离子键 B.π键 C.范德华力 D.极性键 E.金属键
②中Ni为杂化,配位原子是
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解题方法
6 . 甲烷干重整(DRM)以温室气体CH4和CO2为原料在催化条件下生成合成气CO和H2。体系中发生的反应有
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
ⅳ.
(1)___________ 。
(2)___________ (填“高温”或“低温”)有利于反应ⅰ自发进行。
(3)起始投入CH4和CO2各1kmol,DRM反应过程中所有物质在100kPa下的热力学平衡数据如图所示。①950℃时,向反应器中充入N2作为稀释气,CH4的平衡转化率___________ (填“升高”、“不变”或“降低”),理由是___________ 。
②625℃时,起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kmol,此时反应ⅱ的___________ (填“>”、“=”或“<”)。
③625℃时,反应体系经过t min达到平衡状态,测得甲烷的平衡转化率为。0~t min生成CO的平均速率为___________ ;用物质的量分数表示反应i的平衡常数___________ (用含的表达式表示,列计算式即可)。
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
ⅳ.
(1)
(2)
(3)起始投入CH4和CO2各1kmol,DRM反应过程中所有物质在100kPa下的热力学平衡数据如图所示。①950℃时,向反应器中充入N2作为稀释气,CH4的平衡转化率
②625℃时,起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kmol,此时反应ⅱ的
③625℃时,反应体系经过t min达到平衡状态,测得甲烷的平衡转化率为。0~t min生成CO的平均速率为
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7 . 可作大型船舶的绿色燃料,可由CO或制备。工业上用制备的原理如下:
反应1:
反应2: (副反应)
(1),该反应的ΔH=___________ kJ/mol。
(2)将和按物质的量之比1∶3通入密闭容器中发生反应1和反应2,分别在1MPa、3MPa、5MPa下改变反应温度,测得的平衡转化率()以及生成、CO选择性(S)的变化如图[选择性为目标产物在总产物(和CO)中的比率]。①代表5MPa下随温度变化趋势的是曲线___________ (填“a”、“b”或“c”)。
②随着温度升高,a、b、c三条曲线接近重合的原因是___________ 。
③P点对应的反应2的平衡常数___________ (结果保留2位有效数字,已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应的,其中,、、、为各组分的平衡分压)。
(3)最近,中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体,将带来系列技术变革。某小组据此设计了如图装置,以电化学方法进行反应1。①电极b为电源的___________ (填“正极”或“负极”)。
②生成的电极反应式为___________ 。
③若反应2(副反应)也同时发生,出口Ⅱ为CO、、的混合气,且,则惰性电极2的电流效率为___________ ()。
反应1:
反应2: (副反应)
(1),该反应的ΔH=
(2)将和按物质的量之比1∶3通入密闭容器中发生反应1和反应2,分别在1MPa、3MPa、5MPa下改变反应温度,测得的平衡转化率()以及生成、CO选择性(S)的变化如图[选择性为目标产物在总产物(和CO)中的比率]。①代表5MPa下随温度变化趋势的是曲线
②随着温度升高,a、b、c三条曲线接近重合的原因是
③P点对应的反应2的平衡常数
(3)最近,中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体,将带来系列技术变革。某小组据此设计了如图装置,以电化学方法进行反应1。①电极b为电源的
②生成的电极反应式为
③若反应2(副反应)也同时发生,出口Ⅱ为CO、、的混合气,且,则惰性电极2的电流效率为
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8 . 乙烯和丙烯都是重要的化工原料,甲醇和丙烷共反应制备乙烯和丙烯可大幅度降低能耗,该反应体系中存在如下反应:
I.C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH1=+124.20kJ/mol
Ⅱ.C3H8(g)CH4(g)+C2H4(g) ΔH2=+81.25 kJ/mol
Ⅲ.CH4(g)+C2H4(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH3
Ⅳ.CH3OH(g)+H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH4=-115.93 kJ/mol
(1)ΔH3=___________ 。
(2)630℃时,向盛有催化剂的真空容器中充入1molC3H8(g),保持容器压强为0.1MPa,进行反应,当反应达到平衡时,C3H8(g)的转化率为60%,C2H4(g)的平衡分压为0.0125MPa。
①此时p(C3H6)=___________ ,反应Ⅱ的分压平衡常数为Kp=___________ MPa。
②若向上述平衡体系中充入N2(g),再次达到平衡时C3H8(g)的转化率___________ (填“>”“<”或“=”)60%,其原因为___________ 。此时将会___________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若向盛有催化剂的真空容器中按物质的量之比4:1:1充入C3H8(g)、CH3OH(g)和H2O(g),仍在容器压强为0.1MPa下进行反应,平衡体系中C2H4(g)和C3H6(g)的体积分数随温度(T)的变化如图所示。解释300℃后,C3H6(g)的体积分数随温度(T)的变化的原因为___________ ;甲醇的作用为___________ 。
I.C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH1=+124.20kJ/mol
Ⅱ.C3H8(g)CH4(g)+C2H4(g) ΔH2=+81.25 kJ/mol
Ⅲ.CH4(g)+C2H4(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH3
Ⅳ.CH3OH(g)+H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH4=-115.93 kJ/mol
(1)ΔH3=
(2)630℃时,向盛有催化剂的真空容器中充入1molC3H8(g),保持容器压强为0.1MPa,进行反应,当反应达到平衡时,C3H8(g)的转化率为60%,C2H4(g)的平衡分压为0.0125MPa。
①此时p(C3H6)=
②若向上述平衡体系中充入N2(g),再次达到平衡时C3H8(g)的转化率
(3)若向盛有催化剂的真空容器中按物质的量之比4:1:1充入C3H8(g)、CH3OH(g)和H2O(g),仍在容器压强为0.1MPa下进行反应,平衡体系中C2H4(g)和C3H6(g)的体积分数随温度(T)的变化如图所示。解释300℃后,C3H6(g)的体积分数随温度(T)的变化的原因为
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9 . 丙烷脱氢制丙烯是较为理想的丙烯生产渠道。
(1)丙烷直接催化脱氢。在催化剂作用下,丙烷直接脱氢制丙烯反应历程中的相对能量变化如图所示(*表示催化剂表面吸附位点,如表示吸附在催化剂表面的)。①丙烷直接催化脱氢制丙烯反应的_______ 。
②该反应历程共分五步,其中速率控制步骤为第_______ 步。
③研究表明,实际生产中除使用催化剂外,还需控制反应温度在选择温度为的原因是_______ 。
(2)氧化丙烷脱氢。下,将不同组分的原料混合气以相同流速通过装有催化剂的反应床,测得转化率和选择性(选择性)随时间的变化关系如图所示,图中分别代表、的两种原料气。①随着反应的进行,4小时前A组分原料气中转化率和选择性均有所提升,且在反应床出口检测到。研究表明,氧化丙烷脱氢经历了以下两个反应:Ⅰ.;Ⅱ._______ 。(填化学方程式)
②反应进行至4小时后,B组分原料气的反应几乎无法进行,而A组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定性,其可能原因是_______ 。
(3)丙烷燃料电池脱氢。一种质子导体燃料电池采用材料作阳极催化层,在阳极侧注入燃料气,阴极侧直接暴露于空气中,在下可实现丙烷高效脱氢制丙烯,装置如图所示。①电池工作时,负极发生主要反应的电极反应式为_______ 。
②与氧化丙烷脱氢相比,丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是_______ 。
(1)丙烷直接催化脱氢。在催化剂作用下,丙烷直接脱氢制丙烯反应历程中的相对能量变化如图所示(*表示催化剂表面吸附位点,如表示吸附在催化剂表面的)。①丙烷直接催化脱氢制丙烯反应的
②该反应历程共分五步,其中速率控制步骤为第
③研究表明,实际生产中除使用催化剂外,还需控制反应温度在选择温度为的原因是
(2)氧化丙烷脱氢。下,将不同组分的原料混合气以相同流速通过装有催化剂的反应床,测得转化率和选择性(选择性)随时间的变化关系如图所示,图中分别代表、的两种原料气。①随着反应的进行,4小时前A组分原料气中转化率和选择性均有所提升,且在反应床出口检测到。研究表明,氧化丙烷脱氢经历了以下两个反应:Ⅰ.;Ⅱ.
②反应进行至4小时后,B组分原料气的反应几乎无法进行,而A组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定性,其可能原因是
(3)丙烷燃料电池脱氢。一种质子导体燃料电池采用材料作阳极催化层,在阳极侧注入燃料气,阴极侧直接暴露于空气中,在下可实现丙烷高效脱氢制丙烯,装置如图所示。①电池工作时,负极发生主要反应的电极反应式为
②与氧化丙烷脱氢相比,丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是
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10 . 草酸二甲酯的热催化加氢是生产乙二醇、乙醇酸甲酯的重要工艺,主要反应如下:
.
.
.
回答下列问题:
(1)草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇反应的。
(2)计算表明,反应在研究的温度范围内平衡常数大于,可以认为反应Ⅲ几乎不可逆,为了限制反应对乙二醇产率的影响,可采取的最佳措施是___________(填标号)。
(3)在选定催化剂后研究投料比和压强对反应平衡的影响。测得在、的等温等压条件下,原料草酸二甲酯的转化率及产物的选择性投料比的变化关系如图甲所示()。当投料比大于80时,乙醇酸甲酯的选择性降低,原因是___________ ;当投料比为60时,若草酸二甲酯的转化率为,且该条件下不发生反应,则最终收集的流出气中甲醇蒸气的分压为___________ (保留小数点后两位)。
(4)在等压、投料比为50的条件下,及各产物的选择性随温度变化关系如图乙所示。当反应温度高于时,乙二醇的选择性降低,原因是___________ ;根据图乙数据,画出乙醇酸甲酯的产率随温度的变化图像___________ (标出产率最高时的数据)。
.
.
.
回答下列问题:
(1)草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇反应的。
(2)计算表明,反应在研究的温度范围内平衡常数大于,可以认为反应Ⅲ几乎不可逆,为了限制反应对乙二醇产率的影响,可采取的最佳措施是___________(填标号)。
A.升高反应体系的温度 | B.适当增大反应投料中氢气的比例 |
C.增大反应体系的压强 | D.选择合适的催化剂进行反应 |
(3)在选定催化剂后研究投料比和压强对反应平衡的影响。测得在、的等温等压条件下,原料草酸二甲酯的转化率及产物的选择性投料比的变化关系如图甲所示()。当投料比大于80时,乙醇酸甲酯的选择性降低,原因是
(4)在等压、投料比为50的条件下,及各产物的选择性随温度变化关系如图乙所示。当反应温度高于时,乙二醇的选择性降低,原因是
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昨日更新
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63次组卷
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2卷引用:山东省实验中学2024届高三下学期5月针对性考试化学试题