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1 . 由与制备甲醇是当今研究的热点之一,也是我国科学家2021年发布的由人工合成淀粉(节选途径见下图)中的重要反应之一,
已知:
反应②:
反应③:
(1)反应①的热化学方程式为___________ ;若过程Ⅱ中O得到4mol电子,则理论上可生成___________ molHCHO。
(2)反应①在有、无催化剂条件下的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注,TS为过渡态。
该反应历程中决速步骤的化学方程式为,催化剂使该步骤的活化能降低___________ eV。
(3)某研究小组采用上述催化剂,向密闭容器中通入3mol和1mol,只发生反应①和反应②,在不同条件下达到平衡,在T=300℃下甲醇的体积分数(CHOH)随压强p的变化、在p-600kPa下 (CHOH)随温度T的变化,如下图所示。
①X点对应的温度和压强为___________ ℃,___________ kPa。
②M点的分压为___________ kPa,此时容器中为,CO为,反应的压强平衡常数___________ (压强平衡常数K是以分压代替浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
已知:
反应②:
反应③:
(1)反应①的热化学方程式为
(2)反应①在有、无催化剂条件下的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注,TS为过渡态。
该反应历程中决速步骤的化学方程式为,催化剂使该步骤的活化能降低
(3)某研究小组采用上述催化剂,向密闭容器中通入3mol和1mol,只发生反应①和反应②,在不同条件下达到平衡,在T=300℃下甲醇的体积分数(CHOH)随压强p的变化、在p-600kPa下 (CHOH)随温度T的变化,如下图所示。
①X点对应的温度和压强为
②M点的分压为
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解题方法
2 . 是石油化工行业产生的污染性气体,工业上采取多种方式进行处理。
(1)常温下可用空气直接氧化脱除:;已知、S的燃烧焓分别为akJ/mol、bkJ/mol,则___________ 。
(2)电化学溶解-沉淀法回收利用的工艺原理如图所示:
已知:Zn能与强碱溶液反应产生;在强碱溶液中以形式存在。
①锌棒连接直流电源的___________ (填“正极”或“负极”)。
②“反应器”中反应的离子方程式为___________ 。
③“电解槽”中没接通电源时已经有产生,用化学用语解释原因___________ ;
(3)间接电解法脱硫过程的装置图如图所示:
①溶液X的主要溶质是___________ 。
②简述在电解反应器中溶液再生的原理:___________ 。
③不考虑其他副反应,理论上5mol反应能生成___________ 。
(1)常温下可用空气直接氧化脱除:;已知、S的燃烧焓分别为akJ/mol、bkJ/mol,则
(2)电化学溶解-沉淀法回收利用的工艺原理如图所示:
已知:Zn能与强碱溶液反应产生;在强碱溶液中以形式存在。
①锌棒连接直流电源的
②“反应器”中反应的离子方程式为
③“电解槽”中没接通电源时已经有产生,用化学用语解释原因
(3)间接电解法脱硫过程的装置图如图所示:
①溶液X的主要溶质是
②简述在电解反应器中溶液再生的原理:
③不考虑其他副反应,理论上5mol反应能生成
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3 . 磷酸是重要的化学试剂和工业原料。回答下列问题:
(1)已知:25℃时,磷酸和氢氟酸的电离常数如下表所示。
向NaF溶液中滴加少量溶液,反应的离子方程式为___________ 。
(2)已知:
Ⅰ. CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l)
Ⅱ.
①工业上用和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为___________ 。
②一定条件下,在密闭容器中只发生反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率___________ (填“增大”“减小”“不变”,下同);HF的平衡浓度___________ 。
(3)工业上用磷尾矿制备时生成的副产物CO可用于制备,原理为
①一定温度下,向10L密闭容器中充入0.5molCO和,2min达到平衡时,测得0~2min内用表示的反应速率,则CO的平衡转化率___________ ,该反应的平衡常数K=___________ 。
②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的,CO的平衡体积分数与温度(T)的关系如图所示。
则:该反应的___________ 0(填“>”“<”或“=”,下同),a___________ 1。
(1)已知:25℃时,磷酸和氢氟酸的电离常数如下表所示。
物质 | ||
电离常数 |
(2)已知:
Ⅰ. CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l)
Ⅱ.
①工业上用和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为
②一定条件下,在密闭容器中只发生反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率
(3)工业上用磷尾矿制备时生成的副产物CO可用于制备,原理为
①一定温度下,向10L密闭容器中充入0.5molCO和,2min达到平衡时,测得0~2min内用表示的反应速率,则CO的平衡转化率
②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的,CO的平衡体积分数与温度(T)的关系如图所示。
则:该反应的
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解答题-原理综合题
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适中(0.65)
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解题方法
4 . 用学过的化学知识解决以下问题。
(1)一定条件下,在水溶液中、(、2、3等)的相对能量(kJ)大小如图所示:
①C和D比较不稳定的离子是___________ (填离子符号)。
②在水溶液中发生反应,C和D的物质的量之比为2:1,写出该反应的热化学方程式:___________ (用离子符号表示)。
(2)已知:①
②
③
___________ ,___________ 。
(3)已知断裂化学键所需的能量如下:
①COS的分子结构与相似,COS的电子式为___________ 。
②已知CO分子中有三对共用电子对,还原COS发生的反应为,该反应的___________ 。
(4)在标准状态下,由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓()。(已知:单质的标准生成焓有)。几种物质的标准摩尔生成焓如下:
写出由与反应生成与的热化学方程式:___________ 。
(5)根据以下三个热化学方程式:
a、b、c最大的是___________ 。
(1)一定条件下,在水溶液中、(、2、3等)的相对能量(kJ)大小如图所示:
①C和D比较不稳定的离子是
②在水溶液中发生反应,C和D的物质的量之比为2:1,写出该反应的热化学方程式:
(2)已知:①
②
③
(3)已知断裂化学键所需的能量如下:
化学键 | H-H | C=O | C=S | H-S | |
436 | 745 | 577 | 339 | 1072 |
②已知CO分子中有三对共用电子对,还原COS发生的反应为,该反应的
(4)在标准状态下,由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓()。(已知:单质的标准生成焓有)。几种物质的标准摩尔生成焓如下:
物质 | |||
(5)根据以下三个热化学方程式:
a、b、c最大的是
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5 . 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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解题方法
6 . 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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7 . 目前,大规模和低成本制取氢能实质上都是通过烃重整实现的,该过程主要是甲烷水蒸气重整,包括以下两步气相化学催化反应:
反应Ⅰ: CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H=+206 kJ·mol-1
反应Ⅱ: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H=-41 kJ·mol-1
(1)反应:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ∆H=___________
(2)将2molCO和lmolH2O充入某容积不变的绝热密闭容器中,发生反应Ⅱ,下列说法正确的是___________ 。
A.断2个O-H键同时 断2个C=O键,能判断反应Ⅱ达到平衡
B.混合气体的密度保持不变,能判断反应Ⅱ达到平衡
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变,能判断反应Ⅱ达到平衡
D.容器内温度不再变化,能判断反应Ⅱ达到平衡
E.反应Ⅱ平衡后,充入氮气,压强增大,平衡不移动
(3)甲烷水蒸气重整得到的CO2与H2,可以催化重整制备CH3OCH3,制备的过程中存在反应:
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ∆H<0;
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H>0。
向密闭容器中以物质的量之比为1:3充入CO2与H2,实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示,P1、P2、 P3由大到小的顺序为___________ ;T2°C时主要发生反应___________ 。(填“①”或“②”),CO2平衡转化率随温度变化先降后升的原因为___________ 。
(4)甲烷水蒸气重整得到的CO2和H2, 也可用来制备甲醇,反应方程式CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0, 某温度下,将1 mol CO2和1 mol H2充入体积不变的2L密闭容器中,初始总压为8MPa,发生上述反应,测得不同时刻反应后与反应前的压强关系如表:
①用CO2表示前2h的平均反应速率v(CO2)=___________ mol/(L·h)。
②该条件下的分压平衡常数为Kp=___________ (MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
反应Ⅰ: CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H=+206 kJ·mol-1
反应Ⅱ: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H=-41 kJ·mol-1
(1)反应:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ∆H=
(2)将2molCO和lmolH2O充入某容积不变的绝热密闭容器中,发生反应Ⅱ,下列说法正确的是
A.断2个O-H键同时 断2个C=O键,能判断反应Ⅱ达到平衡
B.混合气体的密度保持不变,能判断反应Ⅱ达到平衡
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变,能判断反应Ⅱ达到平衡
D.容器内温度不再变化,能判断反应Ⅱ达到平衡
E.反应Ⅱ平衡后,充入氮气,压强增大,平衡不移动
(3)甲烷水蒸气重整得到的CO2与H2,可以催化重整制备CH3OCH3,制备的过程中存在反应:
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ∆H<0;
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H>0。
向密闭容器中以物质的量之比为1:3充入CO2与H2,实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示,P1、P2、 P3由大到小的顺序为
(4)甲烷水蒸气重整得到的CO2和H2, 也可用来制备甲醇,反应方程式CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0, 某温度下,将1 mol CO2和1 mol H2充入体积不变的2L密闭容器中,初始总压为8MPa,发生上述反应,测得不同时刻反应后与反应前的压强关系如表:
时间/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
0.92 | 0.85 | 0.79 | 0.75 | 0.75 |
②该条件下的分压平衡常数为Kp=
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8 . 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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9 . 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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10 . 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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