1 . 以为原料在特定条件下可生产醇类、烷烃、碳酸酯等,实现二氧化碳资源化。科学家通过如下反应合成甲醇:
。
已知:
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变___________ 。
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果,在3MPa,时,不同Ni、Ga配比的催化剂下,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示,甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是___________ 。催化剂的最佳配比和反应温度是___________ 。(3)将等量和充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇,已知该温度下反应的化学平衡常数,下列事实说明该反应已达平衡的是___________。
(4)合成存在以下副反应:。5MPa,200℃时在1L容器中投入和,达成平衡时,二氧化碳转化率为0.5,甲醇选择率为0.8(甲醇选择率)。计算合成甲醇反应的化学平衡常数K(列出计算表达式)___________ 。
。
已知:
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果,在3MPa,时,不同Ni、Ga配比的催化剂下,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示,甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是
A.气体密度保持不变 |
B.与的生成速率相等 |
C.某时刻容器中,, |
D.混合气体的平均相对分子质量不变 |
(4)合成存在以下副反应:。5MPa,200℃时在1L容器中投入和,达成平衡时,二氧化碳转化率为0.5,甲醇选择率为0.8(甲醇选择率)。计算合成甲醇反应的化学平衡常数K(列出计算表达式)
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2 . 以、为原料生产尿素的反应历程与能量变化如图所示。(1)以、CO2为原料生产尿素的H=_____________ 。
(2)两步反应中,第_______ 步(填“一”或“二”)反应是快反应。
(2)两步反应中,第
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3 . 已知,生产甲醇过程主要发生以下反应:
反应I.
反应II.
反应III.
(1)反应III中,H=_____________ ,该反应在_______ 条件下能自发进行。
A.在低温条件下自发进行 B.在高温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(2)反应III中,的平衡转化率与温度的关系如图所示:①两点压强大小关系是pA_____________ pB(填“、、”)。
②三点平衡常数的大小关系为_____________ 。时,由D点到A点过程中正、逆反应速率之间的关系:v正_____________ v逆。(填“”、“”或“”)。
(3)完成下列问题。
①向某恒温恒压密闭容器中充入和,下列能说明反应III达到平衡的是_______ 。
A.
B.两种反应物转化率的比值不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.容器内混合气体的密度不再改变
②在恒容密闭容器中充入和,在和条件下经达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=_______ 。
(4)已知:的选择性,不考虑催化剂活性温度,为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是_______ ,说明其原因_____________________ 。
A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压
反应I.
反应II.
反应III.
(1)反应III中,H=
A.在低温条件下自发进行 B.在高温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(2)反应III中,的平衡转化率与温度的关系如图所示:①两点压强大小关系是pA
②三点平衡常数的大小关系为
(3)完成下列问题。
①向某恒温恒压密闭容器中充入和,下列能说明反应III达到平衡的是
A.
B.两种反应物转化率的比值不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.容器内混合气体的密度不再改变
②在恒容密闭容器中充入和,在和条件下经达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=
(4)已知:的选择性,不考虑催化剂活性温度,为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是
A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压
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4 . 还原是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
反应的___________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
反应的
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5 . 中国科学家在国际知名杂质《焦耳》上发表文章,首次在国际上提出“液态阳光”一词,并被国际社会广泛认可。把太阳能装进瓶子里,随处携带,随时取用,是人类一直以来的美好梦想。近年来,人类终于找到了太阳能的最佳载体——甲醇。“液态阳光”,即“清洁甲醇”和“绿色甲醇”,是指生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。人们利用太阳能电解水产生氢气,然后将二氧化碳与氢气转化为甲醇,以实现碳中和的目的。生产甲醇过程主要发生以下反应(温度恒为):
①
②
③
回答下列问题:
(1)反应③活化能E(正)_____ E(逆)(填“>”、“<”或“=”),该反应在_____ (填“高温”或“低温”)条件下自发进行。
(2)当只发生以上反应时,单位时间内反应物投料与转化率、产率之间关系如下表:
根据资料,氢气12000元/吨,二氧化碳1200元/吨,甲醇的选择率=甲醇的产率/二氧化碳转化率。若单纯从选择率角度看,上表中氢气与二氧化碳的最佳投料比应为_____ (填字母标号);若从生产甲醇所需成本角度考虑,实际生产中氢气与二氧化碳的最佳投料比应接近_____ (填字母标号)。
A. B. C. D.
(3)工业生产对催化剂进行选择的时候,除了要考虑催化剂的效宰以外,催化剂的稳定性也是很重要的参考条件,一般工业生产所用催化剂更换间隔为半年到一年,请根据下图信息,选出最适合的催化剂_____。
(4)在恒温()密闭容器中,往容器中注入一定量和发生以上反应,_____ ;若反应达到平衡时和浓度相等,则平衡时的浓度_____ 。
(5)甲醇除了可以用作燃料外,还可以用于燃料电池中。燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
①标况下,液态甲醇的燃烧热为。请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:_____ 。
②在甲醇燃料电池中,将甲醇和空气分别通入两个电极,电解质溶液为溶液,则负极的电极反应式为:_____ 。
①
②
③
回答下列问题:
(1)反应③活化能E(正)
(2)当只发生以上反应时,单位时间内反应物投料与转化率、产率之间关系如下表:
转化率% | 11.6 | 13.7 | 15.9 | 18.7 |
产率% | 3.0 | 4.1 | 5.3 | 6.9 |
A. B. C. D.
(3)工业生产对催化剂进行选择的时候,除了要考虑催化剂的效宰以外,催化剂的稳定性也是很重要的参考条件,一般工业生产所用催化剂更换间隔为半年到一年,请根据下图信息,选出最适合的催化剂_____。
A. | B. | C. | D. |
(5)甲醇除了可以用作燃料外,还可以用于燃料电池中。燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
①标况下,液态甲醇的燃烧热为。请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:
②在甲醇燃料电池中,将甲醇和空气分别通入两个电极,电解质溶液为溶液,则负极的电极反应式为:
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6 . 苯乙烯是重要的有机化工原料,可用乙苯为原料制备苯乙烯。常见的方法有直接脱氢法和氧化脱氢法。反应原理表示如下:
反应①(氧化脱氢):
反应②(直接脱氢):
(1)H2的燃烧反应:的焓变__________ 。
(2)判断反应①能否自发进行,并说明理由。______________
(3)欲提高反应①中乙苯平衡转化率,可采用的措施有_____________ 、_____________ 。
(4)某温度下,向2L容器中通入2mol气态乙苯与2mol O2发生反应①,10min后反应达到平衡,此时混合气体中乙苯和苯乙烯的物质的量相等。
①可以判断反应①达到化学平衡状态的标志是_____________
A.正反应与逆反应不再进行 B.气体密度不再改变
C.体系压强不再改变 D.与之和保持不变
②从开始反应至达到平衡时间段内平均反应速率_____________ 。
(5)中国化学家提出了在某催化剂表面反应②的机理(Ph-代表苯基,*代表吸附态):①虚线框内反应历程共包含___________ 步反应。
A.1 B.2 C.3 D.4
②虚线框内化学反应速率最慢的一步活化能的值为_____________ kJ·mol-1。
A.11.5 B.17.3 C.63.5 D.102.1
③关于上述反应历程说法正确的是___________ (不定项)。
A.物质吸附在催化剂表面时通常比其形成的过渡态稳定
B.使用催化剂后,有效提升了乙苯的平衡转化率
C.状态ⅱ→状态ⅲ过程中形成了π键
D.状态ⅲ→状态ⅳ的能量变化说明形成H-H键是吸热过程
④若工业上采用反应②来生产苯乙烯,常伴有乙苯的裂解副反应,且一般情况下,该副反应的反应速率与程度都比反应②大。生产中可____________ (填措施名称)来提高反应②的选择性。
反应①(氧化脱氢):
反应②(直接脱氢):
(1)H2的燃烧反应:的焓变
(2)判断反应①能否自发进行,并说明理由。
(3)欲提高反应①中乙苯平衡转化率,可采用的措施有
(4)某温度下,向2L容器中通入2mol气态乙苯与2mol O2发生反应①,10min后反应达到平衡,此时混合气体中乙苯和苯乙烯的物质的量相等。
①可以判断反应①达到化学平衡状态的标志是
A.正反应与逆反应不再进行 B.气体密度不再改变
C.体系压强不再改变 D.与之和保持不变
②从开始反应至达到平衡时间段内平均反应速率
(5)中国化学家提出了在某催化剂表面反应②的机理(Ph-代表苯基,*代表吸附态):①虚线框内反应历程共包含
A.1 B.2 C.3 D.4
②虚线框内化学反应速率最慢的一步活化能的值为
A.11.5 B.17.3 C.63.5 D.102.1
③关于上述反应历程说法正确的是
A.物质吸附在催化剂表面时通常比其形成的过渡态稳定
B.使用催化剂后,有效提升了乙苯的平衡转化率
C.状态ⅱ→状态ⅲ过程中形成了π键
D.状态ⅲ→状态ⅳ的能量变化说明形成H-H键是吸热过程
④若工业上采用反应②来生产苯乙烯,常伴有乙苯的裂解副反应,且一般情况下,该副反应的反应速率与程度都比反应②大。生产中可
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7 . Ⅰ.甲醇是一种理想的储氢载体,我国科学家研发的全球首套太阳能燃料合成项目被称为“液态阳光”计划,可利用太阳能电解水产生H2,再将CO2与H2转化为甲醇,以实现碳中和。
(1)下列关于甲醇(CH3OH)的说法中,正确的是___________
Ⅱ.已知,CO2生产甲醇过程主要发生以下反应:
反应Ⅰ.CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ∆H1= −48.97kJ·mol−1
反应Ⅱ.CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) ∆H2= +41.17 kJ·mol−1
反应Ⅲ.CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) ∆H3
(2)反应Ⅲ中,①活化能E(正)___________ E (逆) (填“>”、“<”或“=”);
②该反应在___________ 条件下能自发进行;
A.在高温条件下自发进行 B.在低温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(3)反应III中,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示:①A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系为___________ 。T1时,由D点到B点过程中,正、逆反应速率之间的关系:v正 ___________ v逆。(填“>”、“<”或“=”)
②向某恒温恒压密闭 容器中充入1mol CO(g)和2mol H2(g),下列能说明反应III达到平衡的是___________ ;
A.容器内混合气体的密度不再改变
B.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.两种反应物转化率的比值不再改变
D.v正(CO)=2 v逆(H2)
③在2L恒容密闭 容器中充入2mol CO和4mol H2,在p2和T1条件下经10min达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=___________ mol·L−1·min−1。
(4)在CO2加氢合成甲醇的体系中,①下列说法不正确的是___________ ;
A.若在绝热恒容 容器,反应I的平衡常数K保持不变,说明反应I、II都已达平衡
B.若气体的平均相对分子质量不变,说明反应I、II都已达平衡
C.体系达平衡后,若压缩体积,反应I平衡正向移动,反应II平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
②已知:CH3OH的选择性=×100%,不考虑催化剂活性温度,为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是___________ ,并说明其原因
A.高温高压 B.高温低压 C.低温低压 D.低温高压
原因:___________
(5)我国科学家设计了离子液体电还原CO2合成CH3OH工艺,写出碱性条件下CO2生成甲醇的电极反应式___________ 。
(1)下列关于甲醇(CH3OH)的说法中,正确的是___________
A.甲醇在一定条件下可被氧化生成CO2 | B.甲醇储氢符合“相似相溶”原理 |
C.甲醇官能团的电子式: | D.甲醇分子是含有极性键的非极性分子 |
Ⅱ.已知,CO2生产甲醇过程主要发生以下反应:
反应Ⅰ.CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ∆H1= −48.97kJ·mol−1
反应Ⅱ.CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) ∆H2= +41.17 kJ·mol−1
反应Ⅲ.CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) ∆H3
(2)反应Ⅲ中,①活化能E(正)
②该反应在
A.在高温条件下自发进行 B.在低温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(3)反应III中,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示:①A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系为
②向某
A.容器内混合气体的密度不再改变
B.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.两种反应物转化率的比值不再改变
D.v正(CO)=2 v逆(H2)
③在2L
(4)在CO2加氢合成甲醇的体系中,①下列说法不正确的是
A.若在
B.若气体的平均相对分子质量不变,说明反应I、II都已达平衡
C.体系达平衡后,若压缩体积,反应I平衡正向移动,反应II平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
②已知:CH3OH的选择性=×100%,不考虑催化剂活性温度,为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是
A.高温高压 B.高温低压 C.低温低压 D.低温高压
原因:
(5)我国科学家设计了离子液体电还原CO2合成CH3OH工艺,写出碱性条件下CO2生成甲醇的电极反应式
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8 . 已知:①2H2(g)+O2(g) =2H2O(l),ΔH1=-572 kJ·mol-1
②2H2O2(l) = 2H2O(l)+O2(g),ΔH2=-196 kJ·mol-1
1.请写出生产H2O2总反应的热化学方程式___________ 。
2.反应①中的ΔH1___________ (选填: A.是 B.否)为H2的燃烧热,原因为___________ 。
3.H2O2沸点为150.2℃,受热容易分解。某试剂厂欲将7%的过氧化氢溶液浓缩成30%的溶液,以下方法中可以采用的是___________。
②2H2O2(l) = 2H2O(l)+O2(g),ΔH2=-196 kJ·mol-1
1.请写出生产H2O2总反应的热化学方程式
2.反应①中的ΔH1
3.H2O2沸点为150.2℃,受热容易分解。某试剂厂欲将7%的过氧化氢溶液浓缩成30%的溶液,以下方法中可以采用的是___________。
A.常压蒸馏 | B.减压蒸馏 | C.加热蒸发 | D.加氧化钙除水 |
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9 . 自然界中的砷以雄黄和雌黄等形式存在,工业上常用雌黄制成浆状,通入氧化,生成和单质硫。
1.该反应需要在加压下进行,原因是___________ 。
2.已知
则反应的___________ 。
3.用去除酸性废水中的机理如下(“HS·”为自由基,“。”表示孤电子),方框中的化学式为___________ 。
1.该反应需要在加压下进行,原因是
2.已知
则反应的
3.用去除酸性废水中的机理如下(“HS·”为自由基,“。”表示孤电子),方框中的化学式为
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10 . Ⅰ.随着碳中和目标的提出,CO2回收技术已成为科学研究热点问题,其中逆水煤气变换反应引起了广泛关注。该反应是将CO2加氢转化为CH3OH等高附加值化学品的关键步骤。
在催化剂作用下,逆水煤气变换体系中存在以下反应:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);∆H1= ‒ 49.5 kJ∙mol-1;K1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);∆H2= 41.2 kJ∙mol-1;K2
③CO2(g)+2H2(g)CH3OH(g);∆H3= ‒ 90.7 kJ∙mol-1;K3
(1)K1=___________ (用K2、K3表示)。
Ⅱ.将6 mol CO2和8 mol H2充入容积为2L的密闭容器中,分别在T1、T2温度下发生反应①,H2的物质的量变化如表所示:
(2)T1温度下,5~10min内以CO2表示该反应速率v(CO2)=___________ 。该温度下,若各物质的起始量n(CO2) = n(H2) = n(CH3OH) = n(H2O) = 2 mol,则v(正)___________ v(逆)。
A.> B.= C.<
(3)下列说法正确的是___________。
Ⅲ.一定条件下,将原料气n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料,在恒容密闭容器中模拟上述三个反应,CO和CH3OH在含碳产物(CH3OH和CO)中物质的量分数及CO2的平衡转化率随温度变化的情况如图所示(4)CO2平衡转化率随温度升高先减小后增大的原因是___________ 。曲线___________ 代表CH3OH在含碳产物中物质的量分数。
A.m B.n
(5)有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有___________。
Ⅳ.光催化CO2也可以制备甲醇、甲烷等燃料,反应原理示意图如下图所示:(6)下列描述正确的是___________。
(7)写出a区的电极反应式___________ 。
在催化剂作用下,逆水煤气变换体系中存在以下反应:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);∆H1= ‒ 49.5 kJ∙mol-1;K1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);∆H2= 41.2 kJ∙mol-1;K2
③CO2(g)+2H2(g)CH3OH(g);∆H3= ‒ 90.7 kJ∙mol-1;K3
(1)K1=
Ⅱ.将6 mol CO2和8 mol H2充入容积为2L的密闭容器中,分别在T1、T2温度下发生反应①,H2的物质的量变化如表所示:
物质的量/mol | T1/℃ | T2/℃ | |||||
0 | 5min | 10min | 15min | 20min | 25min | 30min | |
H2 | 8.0 | 3.5 | 2.0 | 2.0 | 1.7 | 1.5 | 1.5 |
(2)T1温度下,5~10min内以CO2表示该反应速率v(CO2)=
A.> B.= C.<
(3)下列说法正确的是___________。
A.T1 < T2 |
B.混合气体的密度保持不变时,反应已达到平衡 |
C.平衡后向容器中充入稀有气体,平衡不发生移动 |
D.加入合适的催化剂可以降低反应的活化能,∆H减小 |
Ⅲ.一定条件下,将原料气n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料,在恒容密闭容器中模拟上述三个反应,CO和CH3OH在含碳产物(CH3OH和CO)中物质的量分数及CO2的平衡转化率随温度变化的情况如图所示(4)CO2平衡转化率随温度升高先减小后增大的原因是
A.m B.n
(5)有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有___________。
A.使用催化性能好的催化剂 | B.降低反应温度 |
C.投料比不变,增加反应物的浓度 | D.增大CO2和H2的初始投料比 |
Ⅳ.光催化CO2也可以制备甲醇、甲烷等燃料,反应原理示意图如下图所示:(6)下列描述正确的是___________。
A.H+由a区向b区移动 |
B.b区电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+ |
C.CH4是氧化产物 |
D.该装置实现了电能转化为化学能 |
(7)写出a区的电极反应式
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