2024·黑龙江·模拟预测
1 . 甲烷干重整(DRM)以温室气体和为原料在催化条件下生成合成气CO和。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)起始投入和各1 kmol,DRM反应过程中所有物质在100 kPa下的热力学平衡数据如图1所示。①950℃时,向反应器中充入作为稀释气,的平衡转化率___________ (填“升高”、“不变”或“降低”),理由是___________ 。
②625℃时,起始投入、、、CO、各0.5 kmol,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α。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α的表达式表示,列计算式即可)。
(4)在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径,图2为不同解离路径的能量变化,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式___________ 。(5)对催化剂载体改性,使其形成氧空位,可减少积碳。取干燥在Ar气条件下加热,热重分析显示样品一直处于质量损失状态;X射线衍射分析结果表明随着温度升高,该晶胞边长变长,但铈离子空间排列没有发生变化。①加热过程中,被还原为。写出该反应化学方程式___________ 。
②加热后,当失重率(损失的质量/总质量)为2.01%时,每个晶胞拥有的的个数为___________ 。
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
ⅳ.
(1)
(2)
(3)起始投入和各1 kmol,DRM反应过程中所有物质在100 kPa下的热力学平衡数据如图1所示。①950℃时,向反应器中充入作为稀释气,的平衡转化率
②625℃时,起始投入、、、CO、各0.5 kmol,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α。0~t min生成CO的平均速率为
(4)在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径,图2为不同解离路径的能量变化,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式
②加热后,当失重率(损失的质量/总质量)为2.01%时,每个晶胞拥有的的个数为
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2 . 肼()是一种应用广泛的化工原料,具有强还原性,可用于镜面镀银,在塑料和玻璃上镀金属膜。还可以用作制药原料,如合成氨基脲、异烟肼、呋喃西林,并用作喷气式发动机燃料、火箭燃料、显影剂、抗氧剂等。已知相关物质的键能数据如下表:
回答下列问题:
(1)一定温度下,利用催化剂可以将分解为和,则反应的________ 。
(2)向1L恒容密闭容器中加入肼,在353K、Pt催化下发生反应。测得容器中随时间的变化情况如图所示:①下列能表明该反应达到平衡状态的是________ (填字母序号)。
a.相同时间内,断裂键的同时,生成键
b.与的物质的量之比不再随时间而变化
c.容器内混合气体的压强不再变化
d.容器内混合气体的密度不再变化
②0~4min内用表示的平均反应速率为________ ,该温度下反应的________ 。
(3)已知液态肼()为二元弱碱:,,其在水中的电离方程式与氨气相似。
①请写出的计算表达式_____________ 。
②溶液显酸性原因(用离子方程式表示)________________ 。
③请判断盐酸肼水溶液中离子浓度的大小关系(填“<”或“>”或“=”):
a、________ b、________
(4)肼加热催化分解的机理如下图所示。下列说法正确的是________。
化学键 | ||||
键能() | 436 | 391 | 946 | 190 |
(1)一定温度下,利用催化剂可以将分解为和,则反应的
(2)向1L恒容密闭容器中加入肼,在353K、Pt催化下发生反应。测得容器中随时间的变化情况如图所示:①下列能表明该反应达到平衡状态的是
a.相同时间内,断裂键的同时,生成键
b.与的物质的量之比不再随时间而变化
c.容器内混合气体的压强不再变化
d.容器内混合气体的密度不再变化
②0~4min内用表示的平均反应速率为
(3)已知液态肼()为二元弱碱:,,其在水中的电离方程式与氨气相似。
①请写出的计算表达式
②溶液显酸性原因(用离子方程式表示)
③请判断盐酸肼水溶液中离子浓度的大小关系(填“<”或“>”或“=”):
a、
(4)肼加热催化分解的机理如下图所示。下列说法正确的是________。
A.肼分解过程中没有氮氮键的断裂 |
B.氢气仅在第⑤步反应中生成 |
C.肼分解最先断裂的是键 |
D.改进催化剂,可以提高肼分解的转化率 |
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解题方法
3 . 在催化剂作用下,发生如下反应:
①
②
回答下列问题:
(1)___________ 。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和发生反应①,达到平衡时转化率为20%。下列叙述正确的是___________(填标号)。
(3)和在催化剂作用下能发生反应: 。在1L恒容密闭容器中充入和,测定平衡转化率、催化效率与温度的关系如图1所示。①该反应___________ (填“>”“<”或“=”)0。
②温度高于400℃,催化效率降低的原因是___________ 。T点平衡常数K___________ (填“>”“<”或“=”)0.5。
(4)在恒温条件下,向反应器充入和发生反应①,测得平衡时和的物质的量浓度与平衡总压强的关系如图2所示。表示平衡时的物质的量浓度与平衡总压强的关系的是曲线___________ (填“”或“”)。M点时该反应的压强平衡常数___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。(5)科学家开发催化电极,在酸性介质中电解制备乙炔,其阴极的电极反应式为___________ 。
①
②
回答下列问题:
(1)
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和发生反应①,达到平衡时转化率为20%。下列叙述正确的是___________(填标号)。
A.当体积分数不随时间变化时达到平衡状态 |
B.上述反应达到平衡时放出热量为131.2kJ |
C.平衡时向容器充入氩气,逆反应速率大于正反应速率 |
D.加入催化剂,正反应速率等于逆反应速率且都增大 |
(3)和在催化剂作用下能发生反应: 。在1L恒容密闭容器中充入和,测定平衡转化率、催化效率与温度的关系如图1所示。①该反应
②温度高于400℃,催化效率降低的原因是
(4)在恒温条件下,向反应器充入和发生反应①,测得平衡时和的物质的量浓度与平衡总压强的关系如图2所示。表示平衡时的物质的量浓度与平衡总压强的关系的是曲线
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解题方法
4 . 除去废水中Cr(Ⅵ)的方法有多种。请按要求回答下列问题。
(1)室温下,含Cr(Ⅵ)的微粒在水溶液中存在如下平衡:
H2CrO4(aq)H+(aq)+(aq) ΔH1
(aq)H+(aq)+(aq) ΔH2
2(aq)H2O(l)+(aq) ΔH3
①室温下,反应2(aq)+2H+(aq)(aq)+H2O(l)的ΔH=___________ (用含ΔH1、ΔH2或ΔH3的代数式表示)。
②室温下,初始浓度为1.0mol/L的Na2CrO4溶液中c()随c(H+)的变化如图。根据A点数据计算反应2+2H++H2O的K=___________ ,下列关于该反应的说法正确的是___________ 。
A.加水稀释,平衡正向移动
B.若达到A点的时间为5s,则v()=0.1mol/(L·s)
C.若升高温度,溶液中的平衡转化率减小,则该反应的ΔH>0
(2)NaHSO3与熟石灰除Cr(Ⅵ)法:向酸性废水中加入NaHSO3,再加入熟石灰,使Cr3+沉淀。
①实验中的NaHSO3作用是___________ 。
②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图1所示。当pH>12时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为___________ 。(3)微生物法:
①用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)的废水时,Cr(Ⅵ)去除率随温度的变化如图2所示。55℃时,Cr(Ⅵ)的去除率很低的原因是___________ 。②水体中,Fe合金在SRS存在条件下腐蚀的机理如图3所示,Fe腐蚀后生成FeS的过程可描述为:Fe失去电子转化为Fe2+,H2O得到电于转化为H,___________ 。
(1)室温下,含Cr(Ⅵ)的微粒在水溶液中存在如下平衡:
H2CrO4(aq)H+(aq)+(aq) ΔH1
(aq)H+(aq)+(aq) ΔH2
2(aq)H2O(l)+(aq) ΔH3
①室温下,反应2(aq)+2H+(aq)(aq)+H2O(l)的ΔH=
②室温下,初始浓度为1.0mol/L的Na2CrO4溶液中c()随c(H+)的变化如图。根据A点数据计算反应2+2H++H2O的K=
A.加水稀释,平衡正向移动
B.若达到A点的时间为5s,则v()=0.1mol/(L·s)
C.若升高温度,溶液中的平衡转化率减小,则该反应的ΔH>0
(2)NaHSO3与熟石灰除Cr(Ⅵ)法:向酸性废水中加入NaHSO3,再加入熟石灰,使Cr3+沉淀。
①实验中的NaHSO3作用是
②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图1所示。当pH>12时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为
①用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)的废水时,Cr(Ⅵ)去除率随温度的变化如图2所示。55℃时,Cr(Ⅵ)的去除率很低的原因是
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99次组卷
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3卷引用:湖北省武昌实验中学2023届高三下学期高考适应性考试化学试题
5 . 从衣食住行到探索浩瀚宇宙,都有氮及其化合物的参与,但同时有毒含氮化合物的排放,也对环境产生污染。如何实现环境保护与资源利用的和谐统一,已成为我们的重要研究课题。回答下列问题:
(1)在25℃,101 kPa时,利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去NO的主要反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
根据信息,写出NO(g)与NH3(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式:__________ ;该反应自发进行的条件是__________ (填“高温”或“低温”)。
(2)活性炭还原法是消除氮氧化物污染的有效方法。在三个反应器中分别加入C、CaO/C、La2O3/C,通入NO使其浓度达到0.1 mol/L,不同温度下,测得反应2小时NO去除率如图所示:①据图分析,温度在500℃以内,三种情况下反应的活化能最小的是__________ (填“C”“ CaO/C”或“La2O3/C”),该情况下,A点__________ (填“是”或“不是”)平衡点。
②400℃时,CaO/C催化下反应速率v(NO)=__________ mol/(L·h)。
(3)臭氧脱硝存在如下两个反应:
a.;
b.。
T℃时,将2 mol NO2和1 mol O3混合气体充入一个1 L恒容密闭容器中发生上述反应,测得NO2的物质的量浓度随时间变化关系如下表:
若起始压强为p0,T℃下反应达到平衡时,N2O4的分压与N2O5的分压相等,则O3的体积分数=__________ (保留两位有效数字),反应b平衡常数Kp=__________ (用含p0式子表示,Kp为用平衡分压表示的平衡常数,即用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)工业上还可以利用原电池原理处理氮氧化合物,工作原理如图所示,则正极的电极反应式为__________ 。
(1)在25℃,101 kPa时,利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去NO的主要反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
根据信息,写出NO(g)与NH3(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式:
(2)活性炭还原法是消除氮氧化物污染的有效方法。在三个反应器中分别加入C、CaO/C、La2O3/C,通入NO使其浓度达到0.1 mol/L,不同温度下,测得反应2小时NO去除率如图所示:①据图分析,温度在500℃以内,三种情况下反应的活化能最小的是
②400℃时,CaO/C催化下反应速率v(NO)=
(3)臭氧脱硝存在如下两个反应:
a.;
b.。
T℃时,将2 mol NO2和1 mol O3混合气体充入一个1 L恒容密闭容器中发生上述反应,测得NO2的物质的量浓度随时间变化关系如下表:
t/h | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
c(NO2)/(mol/L) | 2.0 | 1.4 | 1.0 | 0.70 | 0.50 | 0.40 | 0.40 |
(4)工业上还可以利用原电池原理处理氮氧化合物,工作原理如图所示,则正极的电极反应式为
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6 . 一定温度下,反应的机理第1步为,理论计算后续步骤可能的反应机理如图所示,TS1和TS2表示过渡态。下列说法错误的是
A.该反应的 | B.机理a、b均表示2步基元反应 |
C.机理a、b决速步的能垒: | D.由机理a可知键能大小:Cl-Si<H-Si |
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解题方法
7 . 甲醇是重要的化工原料,应用前景广阔。工业上一般采用以下方法合成:
(1)反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
则反应Ⅲ:的________
(2)在催化剂M的作用下,反应Ⅱ的微观反应历程和相对能量(E)如下表所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。已知;●表示C,·表示O,○表示H。
①历程c对应的反应________ 。
②决定反应Ⅱ总反应速率的是历程________ (填“a”、“b”或“c”)。
(3)将和按物质的量之比1:3充入一恒容密闭容器中
①若只发生反应Ⅲ,下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是________ 。
A.和的转化率相等
B.生成3molO-H键的同时生成3molH-H键
C.时
D.混合气体的密度保持不变
②若同时发生反应Ⅱ和反应Ⅲ,测得的平衡转化率随温度、压强变化的情况如图所示。i.压强、、的大小关系为________ 。
ii.A点、B点的化学反应速率大小:________ (填“<”、“=”或“>”)。
③图中M点对应的温度下,已知CO的选择性(生成的CO与转化的的百分比)为50%,该温度下反应Ⅱ的平衡常数为________ (结果保留3位小数)。
(1)反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
则反应Ⅲ:的
(2)在催化剂M的作用下,反应Ⅱ的微观反应历程和相对能量(E)如下表所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。已知;●表示C,·表示O,○表示H。
历程 | 反应 |
历程a | |
历程b | |
历程c | ________ |
②决定反应Ⅱ总反应速率的是历程
(3)将和按物质的量之比1:3充入一恒容密闭容器中
①若只发生反应Ⅲ,下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是
A.和的转化率相等
B.生成3molO-H键的同时生成3molH-H键
C.时
D.混合气体的密度保持不变
②若同时发生反应Ⅱ和反应Ⅲ,测得的平衡转化率随温度、压强变化的情况如图所示。i.压强、、的大小关系为
ii.A点、B点的化学反应速率大小:
③图中M点对应的温度下,已知CO的选择性(生成的CO与转化的的百分比)为50%,该温度下反应Ⅱ的平衡常数为
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解题方法
8 . 一氧化碳脱硝是碳和氮氧化物综合处理的重要方式,其中涉及如下反应:
ⅰ、 ;
ⅱ、 ;
ⅲ、 。
标准生成焓是指由最稳定的单质合成该物质的反应焓变;已知部分物质的标准生成焓如下表:
回答下列问题:
(1)向某恒温刚性密闭容器中通入和只发生反应ⅱ,平衡时体系向外界吸收(或放出)的热量为,此时容器内总压强为;若向该容器中通入和,平衡时,体系向外界吸收(或放出)的热量为_____ ,此时容器内的压强_____ (填“>”“=”或“<”);该温度下用压强表示反应ⅱ的平衡常数_____ (用含的代数式表示)。
(2)一定温度下,向某容积可变的密闭容器中投入一定量的和只发生反应ⅲ,平衡时的体积分数随二者投料比的变化如图所示。①图像中的取值为_____ (填字母)。
A. B.25 C. D.50 E.
(2)_____ 1(填“>”“=”或“<”,下同);_____ 。
(3)一定温度下,向某刚性密闭容器中通入和,发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,当容器内压强变为原来的后不再发生变化,此时的转化率为。
①平衡时的体积分数_____ (结果保留3位有效数字)。
②平衡时的转化率_____ 。
(4)从结构的角度分析,的沸点高于的原因为_____ 。
ⅰ、 ;
ⅱ、 ;
ⅲ、 。
标准生成焓是指由最稳定的单质合成该物质的反应焓变;已知部分物质的标准生成焓如下表:
物质 | |||||
33.9 | 89.9 | 0 |
(1)向某恒温刚性密闭容器中通入和只发生反应ⅱ,平衡时体系向外界吸收(或放出)的热量为,此时容器内总压强为;若向该容器中通入和,平衡时,体系向外界吸收(或放出)的热量为
(2)一定温度下,向某容积可变的密闭容器中投入一定量的和只发生反应ⅲ,平衡时的体积分数随二者投料比的变化如图所示。①图像中的取值为
A. B.25 C. D.50 E.
(2)
(3)一定温度下,向某刚性密闭容器中通入和,发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,当容器内压强变为原来的后不再发生变化,此时的转化率为。
①平衡时的体积分数
②平衡时的转化率
(4)从结构的角度分析,的沸点高于的原因为
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9 . 甲醇是一种可再生的清洁能源,二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于实现“碳达峰”、“碳中和”。已知有关的热化学方程式如下:
Ⅰ.,;
Ⅱ.,;
Ⅲ.,;
Ⅳ.,;
请回答下列问题:
(1)_______ 。
(2)在体积一定的密闭容器中按物质的量比1:2充入CO和,发生上述反应Ⅰ,充分反应达平衡后,如图是平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度变化的平衡曲线。①压强为,温度为300℃时,反应Ⅰ的压强平衡常数_______ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
②反应Ⅰ达平衡后,下列措施能提高产率的是_______ (填字母)。
A.加入适量一氧化碳 B.升高温度 C.使用高效催化剂 D.增大压强
(3)一定温度下,向容积为1L的恒容密闭容器中,充入和,发生上述反应Ⅱ,测得各物质的物质的量浓度变化如图所示:则b曲线表示的是_______ 的浓度随时间的变化;内,的平均反应速率为_______ 。
(4)对于反应Ⅲ,其速率方程式为,,,为速率常数且只与温度有关,则该反应的平衡常数_______ (用含、的代数式表示)。
已知某温度下,上述反应平衡常数,在密闭容器中充入一定物质的量的,反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
此时正、逆反应速率的大小:_______ 。
Ⅰ.,;
Ⅱ.,;
Ⅲ.,;
Ⅳ.,;
请回答下列问题:
(1)
(2)在体积一定的密闭容器中按物质的量比1:2充入CO和,发生上述反应Ⅰ,充分反应达平衡后,如图是平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度变化的平衡曲线。①压强为,温度为300℃时,反应Ⅰ的压强平衡常数
②反应Ⅰ达平衡后,下列措施能提高产率的是
A.加入适量一氧化碳 B.升高温度 C.使用高效催化剂 D.增大压强
(3)一定温度下,向容积为1L的恒容密闭容器中,充入和,发生上述反应Ⅱ,测得各物质的物质的量浓度变化如图所示:则b曲线表示的是
(4)对于反应Ⅲ,其速率方程式为,,,为速率常数且只与温度有关,则该反应的平衡常数
已知某温度下,上述反应平衡常数,在密闭容器中充入一定物质的量的,反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
物质 | |||
物质的量/mol | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
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解题方法
10 . 氢能是一种重要的绿色能源,在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。
Ⅰ.甲醇-水催化重整可获得氢气。
(1)表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓数据(标准摩尔生成焓是指在298.15K、100kPa下由稳定态单质生成1mol化合物时的焓变)。
则 _______ ,该反应在_______ (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
Ⅱ.乙醇-水催化重整亦可获得,主要反应如下:
反应①:
反应②:
(2)向恒容密闭容器中充入1mol 和3mol 发生上述反应①和②,初始时体系压强为100kPa.平衡时的分布分数、的产率随温度的变化曲线如图所示。①为提高氢气的平衡产率,可采取的措施为_______ (写出2条)。
②200℃以后,解释曲线a随温度变化趋势的原因:_______ 。
③温度为500℃时,反应经10min达到平衡,此时乙醇的转化率为60%,则0~10min内___ ,该温度下,反应②的_______ (保留小数点后两位)。
(3)乙醇燃料电池(电极材料a和b均为惰性电极)广泛应用于微型电源、能源汽车、家用电源、国防等领域,工作原理如图所示,写出负极的电极反应式:_______ ,当转移1.2mol电子时,正极消耗的氧气的体积为_______ L(标准状况下)。
Ⅰ.甲醇-水催化重整可获得氢气。
(1)表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓数据(标准摩尔生成焓是指在298.15K、100kPa下由稳定态单质生成1mol化合物时的焓变)。
物质 | ||||
0 | -393.5 | -241.8 | -200.7 |
Ⅱ.乙醇-水催化重整亦可获得,主要反应如下:
反应①:
反应②:
(2)向恒容密闭容器中充入1mol 和3mol 发生上述反应①和②,初始时体系压强为100kPa.平衡时的分布分数、的产率随温度的变化曲线如图所示。①为提高氢气的平衡产率,可采取的措施为
②200℃以后,解释曲线a随温度变化趋势的原因:
③温度为500℃时,反应经10min达到平衡,此时乙醇的转化率为60%,则0~10min内
(3)乙醇燃料电池(电极材料a和b均为惰性电极)广泛应用于微型电源、能源汽车、家用电源、国防等领域,工作原理如图所示,写出负极的电极反应式:
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63次组卷
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2卷引用:辽宁省凌源市2024届高三下学期第三次模拟考试化学试卷