1 . 甲醇既可用于基本有机原料,又可作为燃料用于替代矿物燃料。
(1)以下是工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H,下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
由表中数据判断反应为___________ 热反应(填“吸”或“放”);某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为___________ ,此时的温度为___________ (从表中选择)。
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H1kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H3kJ/mol
则CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=___________ kJ/mol(用△H1、△H2、△H3表示)
(3)现以甲醇燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有)时,实验室利用如图装置模拟该法:N电极的电极反应式为___________ 。
(4)处理废水时,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去,当c(Cr3+)=1×10-5mol·L-1时,Cr3+沉淀完全,此时溶液的pH=___________ 。(已知,Ksp=6.4×10-31,lg2=0.3)
(1)以下是工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H,下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H1kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H3kJ/mol
则CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=
(3)现以甲醇燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有)时,实验室利用如图装置模拟该法:N电极的电极反应式为
(4)处理废水时,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去,当c(Cr3+)=1×10-5mol·L-1时,Cr3+沉淀完全,此时溶液的pH=
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2 . 反应:,可减少排放,并合成清洁能源。
(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
②,
已知反应①的v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(H2O)c(CO)(k正、k逆为速率常数,与温度、催化剂有关),计算___________ (写出数值);若平衡后升高温度,则___________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)对于反应,将和以一定的比例在密闭容器中通过两种不同的催化剂(I、Ⅱ)进行反应,相同时间内,的转化率随温度变化曲线如图乙所示。①温度下M点的反应速率___________ 温度下N点反应速率(填“>”、“<”或“=”)。
②催化剂Ⅱ条件下,当温度低于时,转化率随温度升高而升高的原因可能是:___________ 。
(3)利用电化学法还原二氧化碳制乙烯,在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图丙所示:阴极电极反应式为___________ ,该装置中使用的是___________ (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
②,
已知反应①的v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(H2O)c(CO)(k正、k逆为速率常数,与温度、催化剂有关),计算
(2)对于反应,将和以一定的比例在密闭容器中通过两种不同的催化剂(I、Ⅱ)进行反应,相同时间内,的转化率随温度变化曲线如图乙所示。①温度下M点的反应速率
②催化剂Ⅱ条件下,当温度低于时,转化率随温度升高而升高的原因可能是:
(3)利用电化学法还原二氧化碳制乙烯,在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图丙所示:阴极电极反应式为
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3 . 下列关于如图所示转化关系(X代表),说法正确 的是
A. | B. |
C.是该反应的活化能 | D.若X分别是,则过程Ⅲ放出的热量依次减少 |
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4 . 工业上可用来生产甲醇等燃料,这一技术的应用对构建生态文明社会具有重要意义。
(1)和在催化剂作用下可发生以下两个反应:
Ⅰ
Ⅱ
则反应的_______ 。
(2)在压强、和的起始投料一定的条件下,发生反应Ⅰ、Ⅱ,实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。
已知:的选择性
①曲线表示的是_______ 。(填“的平衡转化率”或“的选择性”)
②温度高于280℃时,曲线N随温度升高而升高的原因是_______ 。
③要同时提高的平衡转化率和的选择性,应选择的反应条件为_______ (填标号)。
A.低温、低压 B.低温、高压 C.高温、高压 D.高温、低压
(3)在一定条件下,向体积为的恒容密闭容器中,充入和,只反应Ⅰ、Ⅱ,tmin后达到平衡,转化率及和选择性如上图所示。
①Q点时,生成物质的量为_______ mol。
②点时,从反应开始到平衡,的反应速率_______ mol·L-1·min-1。
③写出点时反应的化学平衡常数_______ (写计算式)。
(1)和在催化剂作用下可发生以下两个反应:
Ⅰ
Ⅱ
则反应的
(2)在压强、和的起始投料一定的条件下,发生反应Ⅰ、Ⅱ,实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。
已知:的选择性
①曲线表示的是
②温度高于280℃时,曲线N随温度升高而升高的原因是
③要同时提高的平衡转化率和的选择性,应选择的反应条件为
A.低温、低压 B.低温、高压 C.高温、高压 D.高温、低压
(3)在一定条件下,向体积为的恒容密闭容器中,充入和,只反应Ⅰ、Ⅱ,tmin后达到平衡,转化率及和选择性如上图所示。
①Q点时,生成物质的量为
②点时,从反应开始到平衡,的反应速率
③写出点时反应的化学平衡常数
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5 . Ⅰ.将氮氧化物进行无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。
(1)的氧化性强于,能更有效地氧化NO。已知:
则______ 。
(2)在汽车排气管上安装催化转化器,能有效消除尾气对环境的污染:
① ,反应能自发进行所需温度条件_______ (填“高温”或“低温”)。
②已知:反应 ,和CO在作用下发生的反应分两步进行:
第一步;
第二步:
反应过程的能量变化如图所示:
决定总反应速率的是________ (填“第一步”或“第二步)
(3)某温度下,在催化剂的作用下发生反应:,测得密闭容器中不同时间时CO和NO的浓度如表。
①温度下,该反应的平衡常数为______ 。
②该恒温恒容条件下,下列能说明该反应达到化学平衡状态的是________ (填序号)。
a.体系的压强保持不变 b.
c.混合气体的密度不变 d.NO的转化率保持不变
③恒容条件下,上述反应中若NO和CO的起始浓度一定,催化反应相同时间,测得NO的转化率随温度的变化如图所示,当温度超过700℃时,随温度的升高,NO的转化率下降明显,原因是________ 。
Ⅱ.由于亚硝酸钠和食盐性状相似,曾多次发生过将误当食盐食用的事件。欲测定某样品中的含量,某同学设计如下实验:①称取样品ag,加水溶解,配制成100mL溶液。②取25.00mL溶液于锥形概中,用标准溶液(酸性)进行滴定,滴定结束后消耗溶液VmL。
(4)在进行滴定操作时,溶液盛装在_____ (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。当滴入最后半滴溶液,_______ 时达到滴定终点。
(5)以下操作造成测定结果偏高的是________。
(6)滴定过程中发生反应的离子方程式是,测得该样品中的质量分数为______ 。(的摩尔质量)
(1)的氧化性强于,能更有效地氧化NO。已知:
则
(2)在汽车排气管上安装催化转化器,能有效消除尾气对环境的污染:
① ,反应能自发进行所需温度条件
②已知:反应 ,和CO在作用下发生的反应分两步进行:
第一步;
第二步:
反应过程的能量变化如图所示:
决定总反应速率的是
(3)某温度下,在催化剂的作用下发生反应:,测得密闭容器中不同时间时CO和NO的浓度如表。
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
36.0 | 30.5 | 28.5 | 27.5 | 27.0 | 27.0 | |
10.0 | 4.5 | 2.5 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
②该恒温恒容条件下,下列能说明该反应达到化学平衡状态的是
a.体系的压强保持不变 b.
c.混合气体的密度不变 d.NO的转化率保持不变
③恒容条件下,上述反应中若NO和CO的起始浓度一定,催化反应相同时间,测得NO的转化率随温度的变化如图所示,当温度超过700℃时,随温度的升高,NO的转化率下降明显,原因是
Ⅱ.由于亚硝酸钠和食盐性状相似,曾多次发生过将误当食盐食用的事件。欲测定某样品中的含量,某同学设计如下实验:①称取样品ag,加水溶解,配制成100mL溶液。②取25.00mL溶液于锥形概中,用标准溶液(酸性)进行滴定,滴定结束后消耗溶液VmL。
(4)在进行滴定操作时,溶液盛装在
(5)以下操作造成测定结果偏高的是________。
A.滴定管未用标准溶液润洗 |
B.盛装标准溶液的滴定管,滴定前尖端有气泡,滴定后气泡消失 |
C.盛装标准溶液的滴定管,滴定前仰视凹液面最低处,滴定后俯视读数 |
D.若滴定过程中刚出现颜色变化就停止滴定 |
(6)滴定过程中发生反应的离子方程式是,测得该样品中的质量分数为
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6 . 党的二十大报告指出,要积极稳妥推进碳达峰、碳中和。二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)已成为科学家研究的重要课题。
I.工业上用和在一定条件下可以合成乙烯:
已知:①
②
③
(1)__________ (用、、表示)。
(2)恒温恒容下,向密闭容器按投料比通入原料气,能判断该反应处于平衡状态的是_______(填标号)。
(3)向密闭容器按投料比通入原料气(,不同温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,则压强__________ ,原因是:__________ 。
Ⅱ.催化加氢可以直接合成二甲醚。涉及以下主要反应:
①
②
恒压条件下,、起始量相等时,的平衡转化率和的选择性随温度变化如下图所示。
已知:的选择性%
(4)300℃时,通入、各,平衡时的选择性、的平衡转化率均为30%,则此温度下反应①的平衡常数__________ (保留2位有效数字)。
(5)温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因可能是__________ 。
Ⅲ.电化学法也可还原二氧化碳制乙烯,原理如下图所示。
(6)该电池的阴极电极反应式为:__________ 。
I.工业上用和在一定条件下可以合成乙烯:
已知:①
②
③
(1)
(2)恒温恒容下,向密闭容器按投料比通入原料气,能判断该反应处于平衡状态的是_______(填标号)。
A. |
B.混合气体的密度保持不变 |
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变 |
D.保持不变 |
(3)向密闭容器按投料比通入原料气(,不同温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,则压强
Ⅱ.催化加氢可以直接合成二甲醚。涉及以下主要反应:
①
②
恒压条件下,、起始量相等时,的平衡转化率和的选择性随温度变化如下图所示。
已知:的选择性%
(4)300℃时,通入、各,平衡时的选择性、的平衡转化率均为30%,则此温度下反应①的平衡常数
(5)温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因可能是
Ⅲ.电化学法也可还原二氧化碳制乙烯,原理如下图所示。
(6)该电池的阴极电极反应式为:
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7 . 资源化利用,不仅可以减少温室气体的排放,还可以获得燃料或重要的化工产品.回答下列问题.
(1)理论研究表明,在和下,异构化反应过程的能量变化如图所示:计算可得_____________ ,与稳定性较强的是_____________ .(2)豪合离子液体是目前广泛研究的吸附剂.结合下图 分析聚合离子液体吸附的有利条件是_____________ .(3)生产尿素:
工业上以为原料生产尿素,该反应分为二步进行:
第一步:
第二步:
①写出上述合成尿素的热化学方程式_____________ .
②某实验小组模拟工业上合成尿素,在一定体积的密闭容器中投入和,实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如下图所示:已知总反应的快慢由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应的快慢由第_____________ 步反应决定,总反应进行到_____________ 时到达平衡.
(4)合成乙酸:
中国科学家首次以和为原料高效合成乙酸,其反应路径如下图所示:根据图示 ,写出总反应的化学方程式_____________ .
(1)理论研究表明,在和下,异构化反应过程的能量变化如图所示:计算可得
工业上以为原料生产尿素,该反应分为二步进行:
第一步:
第二步:
①写出上述合成尿素的热化学方程式
②某实验小组模拟工业上合成尿素,在一定体积的密闭容器中投入和,实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如下图所示:已知总反应的快慢由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应的快慢由第
(4)合成乙酸:
中国科学家首次以和为原料高效合成乙酸,其反应路径如下图所示:
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解题方法
8 . 工业上通过与共转化生成合成气,助力实现“碳达峰”。
其主反应ⅰ ;
副反应主要有:ⅱ ;
ⅲ (积碳反应);
ⅳ (积碳反应);
ⅴ (积碳反应)
Ⅰ.若只考虑主反应
(1)___________ 。
(2)该反应在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的是___________。
(3)不同压强下,按照投料,实验测得平衡转化率和平衡产率随温度变化关系如下图所示,纵坐标可表示平衡转化率的为___________ (填“甲”或“乙”),压强由大到小的顺序为___________ 。
(4)一定条件下,向真空密闭容器中通入和,使总压为。反应达到平衡时,容器中气体压强为原来的倍。已知容器中气体的分压,用气体的分压计算得到的平衡常数称为分压平衡常数。则该反应的平衡常数为___________ 。
Ⅱ.若考虑副反应
在、CH4和总物质的量为的条件下,温度及投料比[]对或平衡转化率的影响如图所示。
(5)根据的曲线,推断表示的平衡转化率的曲线是___________ (填“①”或“②”)。
(6)在投料比下平衡转化率明显大于的原因为___________ 。
(7)为了提高合成气的产量和消除积碳,可以往反应体系中加入适量的___________ 。
其主反应ⅰ ;
副反应主要有:ⅱ ;
ⅲ (积碳反应);
ⅳ (积碳反应);
ⅴ (积碳反应)
Ⅰ.若只考虑主反应
(1)
(2)该反应在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的是___________。
A.升高温度,反应平衡常数增大 |
B.增大压强有利于反应平衡正向移动 |
C.增大浓度,正、逆反应速率均增大 |
D.增大浓度,可以提高的平衡转化率 |
(3)不同压强下,按照投料,实验测得平衡转化率和平衡产率随温度变化关系如下图所示,纵坐标可表示平衡转化率的为
(4)一定条件下,向真空密闭容器中通入和,使总压为。反应达到平衡时,容器中气体压强为原来的倍。已知容器中气体的分压,用气体的分压计算得到的平衡常数称为分压平衡常数。则该反应的平衡常数为
Ⅱ.若考虑副反应
在、CH4和总物质的量为的条件下,温度及投料比[]对或平衡转化率的影响如图所示。
(5)根据的曲线,推断表示的平衡转化率的曲线是
(6)在投料比下平衡转化率明显大于的原因为
(7)为了提高合成气的产量和消除积碳,可以往反应体系中加入适量的
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9 . 铁及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。
(1)中科院兰州化学物理研究所用催化加氢合成低碳烯烃反应,反应过程如图,催化剂中添加助剂(也起催化作用)后可改变反应的选择性。
下列说法正确的是___________ 。
a.第1步所发生的反应为:
b.第1步反应的活化能低于第2步
c.使加氢合成低碳烯烃的减小
d.添加不同助剂后,各反应的平衡常数不变
(2)纳米铁是重要的储氢材料,可用反应制得。在恒容密闭容器中加入足量铁粉和,在不同温度下进行反应,测得与温度、时间的关系如图所示。
___________ 0(填“>”或“<”);
(3)温度下,平衡时体系的压强为,反应的标准平衡常数___________ (已知:标准平衡常数,其中为标准压强为各组分的平衡分压。)
(4)高铁酸钾被称为“绿色化学”净水剂,在酸性至弱碱性条件下不稳定。
①电解法可制得,装置如图,阳极电极反应式为___________ 。
②在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与的关系如图所示,向的溶液中加入溶液,发生反应的离子方程式为___________ 。
(5)复合氧化物铁酸锰可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①
②
③
则:与、的关系为___________
(1)中科院兰州化学物理研究所用催化加氢合成低碳烯烃反应,反应过程如图,催化剂中添加助剂(也起催化作用)后可改变反应的选择性。
下列说法正确的是
a.第1步所发生的反应为:
b.第1步反应的活化能低于第2步
c.使加氢合成低碳烯烃的减小
d.添加不同助剂后,各反应的平衡常数不变
(2)纳米铁是重要的储氢材料,可用反应制得。在恒容密闭容器中加入足量铁粉和,在不同温度下进行反应,测得与温度、时间的关系如图所示。
(3)温度下,平衡时体系的压强为,反应的标准平衡常数
(4)高铁酸钾被称为“绿色化学”净水剂,在酸性至弱碱性条件下不稳定。
①电解法可制得,装置如图,阳极电极反应式为
②在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与的关系如图所示,向的溶液中加入溶液,发生反应的离子方程式为
(5)复合氧化物铁酸锰可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①
②
③
则:与、的关系为
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解题方法
10 . 空间站内搭载萨巴蒂尔装置将转化为,再通过电解水装置回收氧元素.其系统原理如图:
萨巴蒂尔装置内发生反应为
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)已知,则_________ .
(2)在“高温反应器”中以为催化剂,一段时间内不同温度转化率如图.已知反应Ⅰ的速率方程:,.
①250℃前,实际转化率随温度变化不大的主要原因是___________ .
②300℃时__________ (填“>”“<”或“=”).
③达到平衡后,升高温度,增大的倍数_________ 增大的倍数(填“>”“<”或“=”).
(3)在“低温反应器”中达平衡时,各组分物质的量分数随温度变化如图.已知原料气中含有及.
①物质的量分数随温度变化的曲线为____________ (填标号).
②300~500℃,物质的量分数随温度升高而上升的原因是___________ .
③某温度下达平衡时,总压为,剩余和,则反应Ⅰ的为___________ (列出计算式,为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数);
此时氧元素的回收率为____________ [回收率].
(4)从平衡与速率角度分析萨巴蒂尔装置采用高温和低温反应器串联的优点是___________ .
萨巴蒂尔装置内发生反应为
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)已知,则
(2)在“高温反应器”中以为催化剂,一段时间内不同温度转化率如图.已知反应Ⅰ的速率方程:,.
①250℃前,实际转化率随温度变化不大的主要原因是
②300℃时
③达到平衡后,升高温度,增大的倍数
(3)在“低温反应器”中达平衡时,各组分物质的量分数随温度变化如图.已知原料气中含有及.
①物质的量分数随温度变化的曲线为
②300~500℃,物质的量分数随温度升高而上升的原因是
③某温度下达平衡时,总压为,剩余和,则反应Ⅰ的为
此时氧元素的回收率为
(4)从平衡与速率角度分析萨巴蒂尔装置采用高温和低温反应器串联的优点是
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