1 . 利用γ-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应,涉及反应如下:
已知:①反应Ⅰ为快速平衡,可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响;②反应均在高压氛围下进行,故压强始终近似等于总压。回答下列问题:
(1)以或BD为初始原料,在498K、能量的高压氛围下,分别在恒压容器中进行反应。达平衡时,以BL为原料,体系向环境放热akJ;以BD为原料,体系从环境吸热bkJ。忽略副反应热效应,在下图中画出由BD反应原料生成平衡混合物的反应过程能量变化图。反应Ⅰ:
(2)下图甲表示在总压为的恒压条件下且起始时与γ-丁内酯的物质的量之比为2时,反应1达到平衡时各物质的物质的量分数(y)与温度的变化关系图。图中表示的物质的量分数曲线是
(3)表示某物种i的物质的量与除外其他各物种总物质的量之比。498K、下,以BL为原料时,和随时间t变化关系如图乙所示。则时刻
(4)利用电解合成法也能在有机质子溶剂中实现BL→BD的转化,该转化发生在
I.回收利用CO2是一种减弱温室效应的有效途径。科学家研究发现可利用回收的CO2与H2反应制备甲醛。
已知:①甲醛的燃烧热为akJ/mol;②H2燃烧热为bkJ/mol;③H2O(g)=H2O(l) ∆H2=-ckJ/mol
(1)CO2和H2合成甲醛的反应为CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g) ∆H=
(2)在2L密闭容器中通入0.2molCO2和0.2molH2,在三种不同条件下发生(1)中反应,测得CO2的转化率与时间的关系如图1所示。
①由曲线Y到曲线X采取的措施可能是
Ⅱ.甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的一种新方法,该法得到无水甲醛的同时得到副产品氢气。
(3)在一个2L恒容密闭容器中投入2molCH3OH(g),在催化剂作用下发生反应:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ∆H>0,同时存在副反应:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ∆H>0.20min后,测得甲醇的转化率与甲醛的选择性分别与温度的关系如图2所示。温度高于650℃,甲醇的化率升高,甲醛的产率
(4)甲醛被称为室内污染“第一杀手”。室内甲醛的含量可以通过传感器来监测。一种燃料电池型甲醛气体传感器的工作原理如图3所示,则a电极反应式为
3 . 利用水煤气合成甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH1=−90.8kJ·mol−1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=−23.5kJ·mol−1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=−41.2kJ·mol−1
(1)总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=
(2)一定条件下,起始浓度分别为c(CO)=0.6mol·L−1、c(H2)=1.4mol·L−1,8min后反应①达到化学平衡,CO的平衡转化率为50%,则8min内H2的平均反应速率为
(3)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应②,当容器内气体的总压强不再变化时。下列说法正确的是_____。
A.该反应可能处于化学平衡状态 |
B.正、逆反应速率一定相等 |
C.CH3OH全部转化为CH3OCH3和H2O |
D.CH3OH、CH3OCH3、H2O的浓度一定相等 |
物质 | CH3OH | CH3OCH3 |
c/mol·L−1 | 0.44 | 0.60 |
比较此时正、逆反应速率的大小
A。υ(正)>υ(逆) B.υ(正)<υ(逆) C.υ(正)=υ(逆) D.无法判断
判断依据为
已知:,下列说法正确的是
A.中最多4个碳原子共线 |
B. |
C.产物Ⅱ比产物I稳定,两者互为立体异构体 |
D.反应I的活化能大于反应Ⅱ |
(1)氧化法(克劳斯法),其原理是:
H2SSO2S
已知:2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1172kJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g) ∆H=-297kJ·mol-1
第②步反应的热化学方程式为
(2)热分解法,其原理是:2H2S(g)S2(?)+2H2(g)。不同温度和压强下,H2S的平衡转化率变化如图。P1
(3)直接电解法,可回收S和H2。
资料:
ⅰ.H2S溶液中含硫微粒的物质的量分数随pH变化如图。
ⅱ.(x-1)S+S2−S(黄色溶液);S与酸反应生成S。
①直接电解H2S酸性溶液(pH≈5),容易出现电解反应不能持续进行的情况,结合电极反应式分析其可能的原因
②工业上,常用烧碱吸收H2S,将吸收后的溶液(pH=13.2)先进行电解,再用电解后的黄色溶液吸收H2S生成S。反应生成S的离子方程式是
(4)间接电解法。先用FeCl3溶液吸收含H2S的工业废气,所得溶液用惰性电极进行电解。
①反应池中发生反应的离子方程式是
②该装置实验有两个显著优点:a.H2S的原子利用率100%;b.
(5)碱性溶液吸收法。
已知:25℃时,H2S的电离常数Ka1=9.1×10-8、Ka2=1.1×10-12;H2CO3的电离常数Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11。用Na2CO3溶液吸收含H2S的工业废气,反应的离子方程式是
反应;
反应ii:。
(1)反应体系中存在反应,则
(2)将和通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,的体积分数变化趋势如图甲所示:
①平衡时,点的体积分数为,则的转化率为
(2)轴上点的数值比点
(3)在不同压强下,按照进行投料,在容器中发生上述三个反应,平衡时,和在含碳产物和中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图乙所示:
①压强由大到小的顺序为
②曲线
③在,压强为时,反应的浓度平衡常数
(4)光催化制甲醇技术也是研究热点。如图丙铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
①光催化原理与电解原理类似,写出高能导带的电极反应式:
②太阳光激发下,在导带和价带中除了产生电子和空穴外,还会生成
A.属于共价晶体 |
B.白磷中的P—P—P夹角为 |
C.白磷晶胞中,P—P键的作用弱于的分子间作用力 |
D.白磷(s)和红磷(s)在中充分燃烧生成等量,白磷放出的热量更多 |
8 . 油气开采、石油化工、煤化工等行业废气中普遍含有硫化氢,需要回收处理并加以利用。
I.已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ∆H1
②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g) ∆H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ∆H3
④2H2S(g)=S2(g)+2H2(g) ∆H4
(1)∆H4=
(2)已知∆H4>0,
A.低温 B.高温
(3)处理H2S普遍采用的方法是克劳斯工艺,即利用反应①和②生成S2;另一种方法是利用反应④分解H2S。相比克劳斯工艺,分解法的优点是
II.在1373K、100 kPa下,分别将n(H2S):n(Ar)为4:1、1:1、1:4、1:9的H2S-Ar混合气体置于密闭容器中发生反应④,反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示:
(4)n(H2S):n(Ar)=1:9对应图中曲线
A.a B.b C.c D.d
(5)n(H2S):n(Ar)=1:4的混合气体投料后,若将温度升高至1473K,达到平衡时混合气体中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为
III.在真空克劳斯法脱硫中,用K2CO3溶液吸收H2S。
电离平衡常数 | H2CO3 | H2S |
K1 | 4.2×10-7 | 5.6×10-8 |
K2 | 5.6×10-11 | 1.2×10-15 |
(6)下列关于K2CO3溶液中微粒关系正确的是___________。
A.c(OH-)>c(HCO) | B.c(H+)>c(HCO) |
C.c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3) | D.2c(K+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3) |
(7)K2CO3溶液吸收少量H2S的离子方程式为
(1)①在恒温恒容的密闭容器中充入1mol和3mol发生反应生成,下列能说明反应达到平衡状态的是
A. B.容器内压强不变
C.气体的密度不再改变 D.容器内气体的平均摩尔质量不变
②以为还原剂,在催化剂作用下选择性地与发生氧化还原反应生成和。已知:
则与NO反应的热化学方程式的=
(2)已知的反应历程分两步:
I.(快平衡)
Ⅱ.(慢反应)
决定NO氧化反应速率的步骤是
(3)将0.2molNO(g)、0.1(g)和0.2molHe(g)通入反应器,在温度T、压强条件下进行反应和(g)。tmin时达到化学平衡,NO的转化率为60%,且与的物质的量相等,则v=
(4)利用与反应构成电池,能消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,装置如图所示:
①电极B的电极反应式为
②当有2.4mol通过阴离子交换膜时,理论上生成的体积为
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应Ⅳ:
回答下列有关问题:
(1)反应Ⅳ的
(2)下列有关说法正确的是___________。
A.增压时,的物质的量分数一定增大 |
B.当甲醇的分压不再改变时,体系达到平衡 |
C.在恒容密闭容器中充入,反应Ⅲ速率不变 |
D.升温时,反应Ⅱ逆反应速率加快的程度大于正反应速率 |
(3)研究发现:在条件下,当起始,平衡时,的转化率、含碳产物的选择性(转化的中生成、或的百分比,如甲醇的选择性)与温度关系如图所示,回答下列问题。
①随着温度升高,甲醇选择性降低而的转化率却升高的原因可能是
②在T温度下,若的选择性为,计算此温度下反应Ⅱ的平衡常数K=
(4)一种在铜基催化剂上加氢制甲醇的机理如图所示,其中吸附在铜基催化剂表面上的物种用“*”标注。
①基态铜原子的价电子排布式为
②决速步的反应方程式为
(5)写出甲醇在生产或生活中的一种应用