1 . 化学工业为世界能源消费生产了多种能源物质。
(1)在常温常压下,H2和C3H8的混合气体共3mol完全燃烧生成CO2和液态水放出2792kJ的热量。
已知:
则该混合气体中,H2和C3H8的体积比为___________ 。
(2)一种利用太阳能将甲烷重整制氢原理的示意图如下:①第I步反应的还原剂是___________ 。
②NiO·Fe2O3在整个反应过程中的作用是___________ 。
③反应每消耗1molCH4,理论上可生成标准状况下H2的体积为___________ 。
(3)在催化剂光照条件下,CO2和H2O可转化为CH3OH,该反应的化学方程式为:。一定条件下,在2L恒容密闭容器中充入0.50molCO2和1.00mol水蒸气进行上述反应,测得随时间的变化如下表所示:
①用H2O(g)表示0~3min内该反应的平均反应速率为___________ 。
②第4分钟时___________ (填“大于”“小于”或“等于”)第3分钟时。
③能说明该反应已达到平衡状态的是___________ 。
A. B.
C.容器内密度保持不变 D.容器内压强保持不变
④上述反应达到平衡时二氧化碳的转化率为___________ 。
(1)在常温常压下,H2和C3H8的混合气体共3mol完全燃烧生成CO2和液态水放出2792kJ的热量。
已知:
则该混合气体中,H2和C3H8的体积比为
(2)一种利用太阳能将甲烷重整制氢原理的示意图如下:①第I步反应的还原剂是
②NiO·Fe2O3在整个反应过程中的作用是
③反应每消耗1molCH4,理论上可生成标准状况下H2的体积为
(3)在催化剂光照条件下,CO2和H2O可转化为CH3OH,该反应的化学方程式为:。一定条件下,在2L恒容密闭容器中充入0.50molCO2和1.00mol水蒸气进行上述反应,测得随时间的变化如下表所示:
时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
0.00 | 0.040 | 0.070 | 0.090 | 0.100 | 0.100 | 0.100 |
②第4分钟时
③能说明该反应已达到平衡状态的是
A. B.
C.容器内密度保持不变 D.容器内压强保持不变
④上述反应达到平衡时二氧化碳的转化率为
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2 . 已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示,回答下列问题。(1)已知1mol氨气发生反应②,完全反应生成NO和水蒸气时放出226kJ的热,该反应的热化学方程式是_______ 。
(2)反应④的离子方程式为_______ 。理论上如图N2合成1mol硝酸,至少需要氧气共_______ mol。
(3)汽车尾气净化装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,该过程的总反应化学方程式为_______ 。(4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2,可用NaOH溶液吸收。发生的反应有:2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O,2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O,用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气,关系如下图:(α表示尾气里NO、NO2中NO2的含量)
①根据上图得知_______ (填字母)。
A.NaOH溶液浓度越大,氮氧化物的吸收率越大
B.NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大
②当α小于50%时,加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率,原因是_______ 。
(2)反应④的离子方程式为
(3)汽车尾气净化装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,该过程的总反应化学方程式为
①根据上图得知
A.NaOH溶液浓度越大,氮氧化物的吸收率越大
B.NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大
②当α小于50%时,加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率,原因是
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3 . 推动的综合利用实现碳中和是党中央作出的重大战略决策。
Ⅰ.催化加氢法:以下是催化加氢合成二甲醚发生的两个主要反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)反应___________ 。
(2)在恒压、和起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。其中:的选择性温度高于300℃平衡转化率随温度升高而上升的原因是___________ 。
②220℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为:(图中点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有:___________ 。(答1点即可)
Ⅱ.催化加氢法:高炉气中捕集制的综合利用示意图如图所示。已知:T℃时,。
(3)T℃时,当吸收池中溶液的时,此时该溶液中=___________ 。
(4)电解池中电催化还原为
①在铂电极反应方程式为___________ 。
②铂电极上的副反应除析氢外,没有其它放电过程。若生成的电解效率,当电路中转移时,阴极室溶液的质量增加___________ 。定义:
Ⅰ.催化加氢法:以下是催化加氢合成二甲醚发生的两个主要反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)反应
(2)在恒压、和起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。其中:的选择性温度高于300℃平衡转化率随温度升高而上升的原因是
②220℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为:(图中点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有:
Ⅱ.催化加氢法:高炉气中捕集制的综合利用示意图如图所示。已知:T℃时,。
(3)T℃时,当吸收池中溶液的时,此时该溶液中=
(4)电解池中电催化还原为
①在铂电极反应方程式为
②铂电极上的副反应除析氢外,没有其它放电过程。若生成的电解效率,当电路中转移时,阴极室溶液的质量增加
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4 . 有效去除大气中的NOx和水体中的氮是环境保护的重要课题。
(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);ΔH1=-566.0kJ·mol-1
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);ΔH2=+64kJ·mol-1
反应:2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g);ΔH3=________ 。
(2)近年研究发现,电催化CO2和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素,有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和,在电极上反应生成,电解原理如图所示。电解过程中生成尿素的电极反应为________ 。
(3)磷酸铵镁(MgNH4PO4)沉淀法可去除水体中的氨氮(NH和NH3)。实验室中模拟氨氮处理:1L的模拟氨氮废水(主要含NH),置于搅拌器上,设定反应温度为25℃。先后加入MgCl2和Na2HPO4溶液,用NaOH调节反应pH,投加絮凝剂;开始搅拌,反应30min后,取液面下2cm处清液测定氨氮质量浓度。
①生成磷酸铵镁沉淀的离子反应方程式为________ 。
②测得反应pH对氨氮去除率的影响如下图1所示,当pH从7.5增至9.0的过程中,水中氨氮的去除率明显增加,原因是________ 。(4)纳米零价铁(NZVI)/BC与(CuPd)/BC联合作用可去除水体中的硝态氮。在NZVI/BC和(CuPd)/BC复合材料联合作用的体系中,生物炭(BC)作为NZVI、Cu、Pb的载体且减少了纳米零价铁的团聚,纳米零价铁作为主要还原剂,Cu和Pd作为催化剂且参与吸附活性H。
①NZVI/BC和(CuPd)/BC复合材料还原硝酸盐的反应机理如下图2所示,转化为N2或的过程可描述为________ 。________ 。
(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);ΔH1=-566.0kJ·mol-1
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);ΔH2=+64kJ·mol-1
反应:2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g);ΔH3=
(2)近年研究发现,电催化CO2和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素,有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和,在电极上反应生成,电解原理如图所示。电解过程中生成尿素的电极反应为
(3)磷酸铵镁(MgNH4PO4)沉淀法可去除水体中的氨氮(NH和NH3)。实验室中模拟氨氮处理:1L的模拟氨氮废水(主要含NH),置于搅拌器上,设定反应温度为25℃。先后加入MgCl2和Na2HPO4溶液,用NaOH调节反应pH,投加絮凝剂;开始搅拌,反应30min后,取液面下2cm处清液测定氨氮质量浓度。
①生成磷酸铵镁沉淀的离子反应方程式为
②测得反应pH对氨氮去除率的影响如下图1所示,当pH从7.5增至9.0的过程中,水中氨氮的去除率明显增加,原因是
①NZVI/BC和(CuPd)/BC复合材料还原硝酸盐的反应机理如下图2所示,转化为N2或的过程可描述为
②实验测得体系初始pH对去除率的影响如上图3,前200min内,pH=9.88时的去除率远低于pH=4.05时,其可能的原因是
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5 . 我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。工业上在Cu-ZnO催化下利用CO2发生如下反应Ⅰ生产甲醇,同时伴有反应Ⅱ发生。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ∙mol-1
回答下列问题:
(1)①已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.6kJ∙mol-1,则ΔH1为___________ 。
②一定条件下反应Ⅱ能自发进行原因是___________ 。
(2)向密闭容器中加入CO2(g)和H2(g)合成CH3OH(g)。已知反应Ⅰ的正反应速率可表示为,逆反应速率可表示为,其中K正、K逆为速率常数。
①如图中能够代表k逆的曲线为___________ 。(填“L1”、“L2”、“L3”或“L4”)。
②温度为T1时,反应Ⅰ的化学平衡常数K=___________ 。
③对于上述反应体系,下列说法正确的是___________ 。
A.增大CO2的浓度,反应Ⅰ、Ⅱ的正反应速率均增加
B.加入催化剂,H2的平衡转化率不变
C.恒容密闭容器中当气体密度不变时,反应达到平衡状态
(3)不同条件下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,CO2的平衡转化率如下图所示。
①压强P1、P2、P3由大到小的顺序是___________ ,在P1压强下,200℃~550℃时反应以___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)为主,原因是___________ 。
②压强为P2时,温度高于660℃之后,随着温度升高CO2平衡转化率增大的原因___________ 。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ∙mol-1
回答下列问题:
(1)①已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.6kJ∙mol-1,则ΔH1为
②一定条件下反应Ⅱ能自发进行原因是
(2)向密闭容器中加入CO2(g)和H2(g)合成CH3OH(g)。已知反应Ⅰ的正反应速率可表示为,逆反应速率可表示为,其中K正、K逆为速率常数。
①如图中能够代表k逆的曲线为
②温度为T1时,反应Ⅰ的化学平衡常数K=
③对于上述反应体系,下列说法正确的是
A.增大CO2的浓度,反应Ⅰ、Ⅱ的正反应速率均增加
B.加入催化剂,H2的平衡转化率不变
C.恒容密闭容器中当气体密度不变时,反应达到平衡状态
(3)不同条件下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,CO2的平衡转化率如下图所示。
①压强P1、P2、P3由大到小的顺序是
②压强为P2时,温度高于660℃之后,随着温度升高CO2平衡转化率增大的原因
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6 . 下列实验方案不能达到实验目的的是
选项 | A | B | C | D |
实验方案 | 加热后溶液红色加深 | 测得ΔH为ΔH1、ΔH2的和 | ||
实验目的 | 用于在实验室测定中和反应的反应热 | 用已知浓度的HCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液 | 验证温度对水解平衡的影响 | 验证ΔH与物质的始末状态有关,与反应过程无关 |
A.A | B.B | C.C | D.D |
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7 . 我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,而研发CO2的碳捕捉和碳利用技术则是关键。
Ⅰ.常温下,以NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。
(1)用1L Na2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3,再过滤,所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为___________ mol/L。[已知:常温下;忽略溶液体积变化]
Ⅱ.CH4- CO2重整反应能够有效去除大气中CO2,是实现“碳中和”的重要途径之一,发生的反应如下:
重整反应
积炭反应Ⅰ:
积炭反应Ⅱ:
在恒压、起始投料比条件下,体系中含碳组分、H2平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。
(2)重整反应的反应热___________ 。
(3)曲线C物质的量随温度的升高先升高后降低的原因是___________ 。
Ⅲ.铜基催化剂(M为等)是CO2加氢制甲醇常用的催化剂,部分合成路线如图所示。
其中催化剂上有两个活动点位(位点、氧化物载体位点),CO2分别在中碱位、强碱位吸附发生反应。
(4)请写出中碱位上发生反应的总化学方程式___________ 。
Ⅳ.利用电化学可以将CO2有限转化为有机物。
(5)多晶是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如)的金属。如图所示,电解装置中分别以多晶和为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后浓度基本保持不变,温度控制在左右。阴极生成的电极反应式为___________ 。
(6)装置工作时,阴极主要生成,还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下,当阳极生成的体积为时,测得阴极区生成,则电解效率___________ 。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知:电解效率。
Ⅰ.常温下,以NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。
(1)用1L Na2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3,再过滤,所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
Ⅱ.CH4- CO2重整反应能够有效去除大气中CO2,是实现“碳中和”的重要途径之一,发生的反应如下:
重整反应
积炭反应Ⅰ:
积炭反应Ⅱ:
在恒压、起始投料比条件下,体系中含碳组分、H2平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。
(2)重整反应的反应热
(3)曲线C物质的量随温度的升高先升高后降低的原因是
Ⅲ.铜基催化剂(M为等)是CO2加氢制甲醇常用的催化剂,部分合成路线如图所示。
其中催化剂上有两个活动点位(位点、氧化物载体位点),CO2分别在中碱位、强碱位吸附发生反应。
(4)请写出中碱位上发生反应的总化学方程式
Ⅳ.利用电化学可以将CO2有限转化为有机物。
(5)多晶是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如)的金属。如图所示,电解装置中分别以多晶和为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后浓度基本保持不变,温度控制在左右。阴极生成的电极反应式为
(6)装置工作时,阴极主要生成,还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下,当阳极生成的体积为时,测得阴极区生成,则电解效率
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2024-03-04更新
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395次组卷
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2卷引用:江苏省扬州中学2023-2024学年高三下学期阶段练习化学试题
8 . 甲醇和水蒸气催化重整制取氢气的原理为.重整过程中的主要反应为:
反应1:
反应2:
反应3:
(1)反应的______________ .
(2)在时,密闭容器中发生反应1、2、3.随温度的升高,平衡时容器中的浓度先增大后减小.过程中浓度减小的原因是______________ .
(3)选择膜反应器可提高重整效率.膜反应器中金属膜允许通过,而气体等不能通过.膜反应器的作用是______________ .
(4)在催化剂表面上甲醇与水蒸气重整的机理如图所示.
其中“*”表示该微粒吸附在催化剂表面,为带有一定电性的吸附位点.表示微粒从催化剂表面脱附.
①用替换,生成氢气的化学式是______________ .
②从电负性的角度分析,均通过原子吸附在催化剂位点上的原因是______________ .
③从化学键断裂和形成以及微粒吸附与脱附的角度,步骤Ⅳ的反应过程可描述为______________ .
反应1:
反应2:
反应3:
(1)反应的
(2)在时,密闭容器中发生反应1、2、3.随温度的升高,平衡时容器中的浓度先增大后减小.过程中浓度减小的原因是
(3)选择膜反应器可提高重整效率.膜反应器中金属膜允许通过,而气体等不能通过.膜反应器的作用是
(4)在催化剂表面上甲醇与水蒸气重整的机理如图所示.
其中“*”表示该微粒吸附在催化剂表面,为带有一定电性的吸附位点.表示微粒从催化剂表面脱附.
①用替换,生成氢气的化学式是
②从电负性的角度分析,均通过原子吸附在催化剂位点上的原因是
③从化学键断裂和形成以及微粒吸附与脱附的角度,步骤Ⅳ的反应过程可描述为
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9 . 环氧乙烷(,简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。工业上用乙烯制备EO。
(1)一定条件下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)的过程中部分物料与能量变化如图所示。
①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为_______ kJ/mol。
②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为_______ 。
(2)一定条件下,用Ag作催化剂,氧气直接氧化乙烯制环氧乙烷(部分机理未配平)。
主反应:2CH2=CH2(g)+O2(g)=2EO(g) ΔH=-213.8kJ/mol
副反应:C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1323kJ/mol
催化机理:O2+Ag(助剂)→ (ads)+Ag+
(ads)+ CH2=CH2+Ag+→EO+ O(ads)+Ag
O(ads)+ CH2=CH2→CO2+H2O
实际生产采用220-260℃的可能原因是________ 。
(3)乙烯电解制备EO的原理示意如图。
阳极室产生Cl2后发生的反应有:Cl2+H2O=HCl+HClO、CH2=CH2+HClO=HOCH2CH2Cl。
法拉第效率FE的定义:FE(B)=×100%
①若FE(EO)=100%,则溶液b的溶质为________ (化学式)。
②一定条件下,反应物按一定流速通过该装置。当乙烯完全消耗时,测得FE(EO)≈70%,S(EO)≈97%。
推测FE(EO)≈70%的原因:若没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2,则生成CO2的电极反应方程式为______ ,FE(CO2)≈____ %。经检验阳极放电产物没有CO2,则S(EO)≈97%的可能原因是______ 。
(1)一定条件下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)的过程中部分物料与能量变化如图所示。
①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为
②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为
(2)一定条件下,用Ag作催化剂,氧气直接氧化乙烯制环氧乙烷(部分机理未配平)。
主反应:2CH2=CH2(g)+O2(g)=2EO(g) ΔH=-213.8kJ/mol
副反应:C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1323kJ/mol
催化机理:O2+Ag(助剂)→ (ads)+Ag+
(ads)+ CH2=CH2+Ag+→EO+ O(ads)+Ag
O(ads)+ CH2=CH2→CO2+H2O
实际生产采用220-260℃的可能原因是
(3)乙烯电解制备EO的原理示意如图。
阳极室产生Cl2后发生的反应有:Cl2+H2O=HCl+HClO、CH2=CH2+HClO=HOCH2CH2Cl。
法拉第效率FE的定义:FE(B)=×100%
①若FE(EO)=100%,则溶液b的溶质为
②一定条件下,反应物按一定流速通过该装置。当乙烯完全消耗时,测得FE(EO)≈70%,S(EO)≈97%。
推测FE(EO)≈70%的原因:若没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2,则生成CO2的电极反应方程式为
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10 . 催化剂能催化脱除烟气中的NO,反应为
(1)催化剂___________ 改变ΔH(填“能”或“不能”)
(2)催化剂的制备。将预先制备的一定量的粉末置于80℃的水中,在搅拌下加入一定量的溶液,经蒸发焙烧等工序得到颗粒状催化剂。在水溶液中水解为沉淀的离子方程式为___________ ;
(3)催化剂的应用。将一定物质的量浓度的NO、、(其余为)气体匀速通过装有催化剂的反应器,测得NO的转化率随温度的变化如题图所示。反应温度在50~150℃范围内,NO转化为的转化率迅速上升,原因是:___________
(4)废催化剂的回收。回收催化剂并制备的过程可表示为
①酸浸时,加料完成后,以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有___________ 。
②向pH=8的溶液中加入过量的溶液,生成沉淀。已知,加过量溶液的目的是___________ 。
(5) ΔH___________ (填“>”“<”或“=”)
(1)催化剂
(2)催化剂的制备。将预先制备的一定量的粉末置于80℃的水中,在搅拌下加入一定量的溶液,经蒸发焙烧等工序得到颗粒状催化剂。在水溶液中水解为沉淀的离子方程式为
(3)催化剂的应用。将一定物质的量浓度的NO、、(其余为)气体匀速通过装有催化剂的反应器,测得NO的转化率随温度的变化如题图所示。反应温度在50~150℃范围内,NO转化为的转化率迅速上升,原因是:
(4)废催化剂的回收。回收催化剂并制备的过程可表示为
①酸浸时,加料完成后,以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有
②向pH=8的溶液中加入过量的溶液,生成沉淀。已知,加过量溶液的目的是
(5) ΔH
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