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解题方法
1 . 在化工生产中有重要作用.天然气法合成相关反应如下:
反应I
反应Ⅱ
(1)、随温度变化不大。温度不同时,反应体系中不同。合成总反应的随温度T变化如图。
①________ 。
②为提高平衡转化率,控制温度范围在________ (填标号),理由是________ 。
A. B. C. D.以上
(2)合成总反应中硫蒸气达到饱和时,反应时间t与初始浓度和转化率满足关系,式中k为速率常数。
①、时,测得、,则________ 。
②时,计划在内转化率达,应控制初始浓度大于________ 。
(3)利用工业废气替代硫磺矿生产的反应为。反应物投料比采用,维持体系压强为,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图。
①图中表示的曲线是________ (填“a”“b”“c”或“d”)。
②时,该反应的________ (以分压表示,分压总压物质的量分数)。
③相比以硫磺矿为原料,使用的优点是________ ,缺点是________ 。
反应I
反应Ⅱ
(1)、随温度变化不大。温度不同时,反应体系中不同。合成总反应的随温度T变化如图。
①
②为提高平衡转化率,控制温度范围在
A. B. C. D.以上
(2)合成总反应中硫蒸气达到饱和时,反应时间t与初始浓度和转化率满足关系,式中k为速率常数。
①、时,测得、,则
②时,计划在内转化率达,应控制初始浓度大于
(3)利用工业废气替代硫磺矿生产的反应为。反应物投料比采用,维持体系压强为,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图。
①图中表示的曲线是
②时,该反应的
③相比以硫磺矿为原料,使用的优点是
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2023-03-08更新
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885次组卷
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3卷引用:福建省厦门市2023届高三毕业班3月第二次质量检测化学试题
2 . 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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3 . 甲醚是重要的有机合成原料,甲醇制备甲醚的反应:;工业上常用CO2或CO催化氢化法合成CH3OH。回答下列问题:
(1)CO2和H2在某催化剂表面合成CH3OH:,反应历程如图甲所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。该反应历程中活化能最小步骤的化学方程式为___________ 。已知(△H、△S随温度的变化不大),随温度的变化关系如图乙所示,图中表示该反应的直线是___________ (填代号)。
(2)CO催化加氢法合成CH3OH,进而制备CH3OCH3的过程中涉及如下反应:
反应I:
反应II:
反应III:
①在298K,101kPa时,CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的摩尔燃烧焓如下表:
则△H2=___________ 。
②一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入2molCO(g)和4molH2(g)制备,初始压强为p0Pa,5min达到平衡时CO(g)的转化率为70%,c(CH3OH)=2c(CH3OCH3),且c(H2)=0.9mol⋅L-1.则0~5min内,v(CO)=___________ mol。L-1.min-1;反应I的平衡常数Kp=___________ (用p0表示);平衡后,保持温度和容器体积不变,向容器中再充入1molCO(g)和2molH2(g),重新达到平衡后,CH3OCH3(g)的物质的量分数___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(1)CO2和H2在某催化剂表面合成CH3OH:,反应历程如图甲所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。该反应历程中活化能最小步骤的化学方程式为
(2)CO催化加氢法合成CH3OH,进而制备CH3OCH3的过程中涉及如下反应:
反应I:
反应II:
反应III:
①在298K,101kPa时,CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的摩尔燃烧焓如下表:
物质 | CO(g) | H2(g) | CH3OH(g) |
摩尔燃烧焓(△H)/(kJ·mol-1) | -283.0 | -285.8 | -726.5 |
②一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入2molCO(g)和4molH2(g)制备,初始压强为p0Pa,5min达到平衡时CO(g)的转化率为70%,c(CH3OH)=2c(CH3OCH3),且c(H2)=0.9mol⋅L-1.则0~5min内,v(CO)=
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4 . 化学反应伴随能量变化,获取反应能量变化有多条途径。
(1)下列反应中,属于吸热反应的是___________(填字母)。
(2)获取能量变化的途径
①通过化学键的键能计算。已知:
计算可得: ∆H=___________ kJ/mol
②通过盖斯定律可计算。已知在25℃、101kPa时:
I.
II.
写出Na2O2与Na反应生成Na2O的热化学方程式:___________ 。
(3)以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如下图所示。
该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的∆H___________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
则M、N相比,较稳定的是___________ 。
(1)下列反应中,属于吸热反应的是___________(填字母)。
A.NaOH与盐酸反应 | B.甲烷的燃烧反应 |
C.Ba(OH)2∙8H2O与氯化铵反应 | D.锌与盐酸反应 |
(2)获取能量变化的途径
①通过化学键的键能计算。已知:
化学键种类 | |||
键能(kJ/mol) | 436 | 247 | 434 |
②通过盖斯定律可计算。已知在25℃、101kPa时:
I.
II.
写出Na2O2与Na反应生成Na2O的热化学方程式:
(3)以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如下图所示。
该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的∆H
(4)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
则M、N相比,较稳定的是
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解题方法
5 . 捕集转化为合成气(和),再转化为烃类及含氧化合物等高附加值化学品(即费-托合成),有利于实现碳循环利用。
(1)捕集涉及下列反应:
①
②
有关物质能量变化如图1所示,设稳定单质的焓(H)为0,则_______ 。
(2)保持总压恒定,初始和的物质的量之比,发生上述①②反应,不同温度下平衡组分物质的量分数如图2,在600℃以下时,含量高于的原因为_______ ;某温度下,平衡体系中和的物质的量分数均为10%,则反应①的平衡常数_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)在恒温恒压条件下,和按一定体积比投料,通过费-托合成反应生成甲烷和气态水,假设副反应忽略不计。
(ⅰ)反应的热化学方程式为_______ 。
(ⅱ)下列措施可以增大平衡转化率的是_______ (填标号)。
A.适当升高温度
B.降低温度
C.增大原料气中的体积分数
D.选择更高效的催化剂
(ⅲ)和反应达平衡时,的转化率为,则反应的平衡常数_______ (写出含有的计算式;对于反应,,x为体积分数)。
(1)捕集涉及下列反应:
①
②
有关物质能量变化如图1所示,设稳定单质的焓(H)为0,则
(2)保持总压恒定,初始和的物质的量之比,发生上述①②反应,不同温度下平衡组分物质的量分数如图2,在600℃以下时,含量高于的原因为
(3)在恒温恒压条件下,和按一定体积比投料,通过费-托合成反应生成甲烷和气态水,假设副反应忽略不计。
(ⅰ)反应的热化学方程式为
(ⅱ)下列措施可以增大平衡转化率的是
A.适当升高温度
B.降低温度
C.增大原料气中的体积分数
D.选择更高效的催化剂
(ⅲ)和反应达平衡时,的转化率为,则反应的平衡常数
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解题方法
6 . 氢能是一种理想的绿色能源,一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢原理合成示意图如下:
(1)第I步:。总反应可表示为:。写出第II步反应的热化学方程式:___________ 。
(2)实验测得分步制氢比直接利用和反应具有更高的反应效率,原因是________ 。
(3)第I、II步反应的图像如下。
由图像可知a___________ b(填“大于”或“小于”),时第I步反应平衡时的平衡分压,则平衡混合气体中的体积分数为___________ (保留一位小数)。
(4)第I步反应产生的合成气(CO和的混合气体)可用于F—T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应:,如下图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内的分数,据此应选择的催化剂是___________ (填“I”或“II”),选择的依据是___________ 。
(1)第I步:。总反应可表示为:。写出第II步反应的热化学方程式:
(2)实验测得分步制氢比直接利用和反应具有更高的反应效率,原因是
(3)第I、II步反应的图像如下。
由图像可知a
(4)第I步反应产生的合成气(CO和的混合气体)可用于F—T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应:,如下图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内的分数,据此应选择的催化剂是
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解题方法
7 . 近年来,碳中和、碳达峰成为热点。以CO2、H2为原料生产甲醇是一种有效利用二氧化碳的途径。
途径一:涉及的反应有
I.
Ⅱ.
III.
(1)关于反应I,下列描述正确的是___________(填字母序号)。
(2)根据反应I~Ⅲ,计算 ΔH=___________ 。
(3)工业中,对于反应I,通常同时存在副反应IV: ΔH4。在一定条件下,在合成塔中充入一定量CO2和H2。不同压强时,CO2的平衡转化率如图a所示。当气体总压强恒定为1MPa时,平衡时各物质的物质的量分数如图b所示。
①图a中,相同温度下,压强越大,CO2的平衡转化率越大,其原因是___________ 。
②由图b可知,ΔH4___________ 0(填“>”、“<”或“=”);H2的物质的量分数随温度升高而增大,原因是___________ 。
(4)在一定条件下(温度为T1℃),往恒容密闭容器中充入1.0molCO2和4.0molH2,发生反应I,初始压强为p0,5min达到平衡,压强为0.8p0,则CO2的平衡转化率为___________ 。
途径二:涉及的反应有
I.
Ⅱ.
III.
(5)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平行时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,反应Ⅲ的平衡常数为___________ (用含a、b、V的代数式表示)。
途径一:涉及的反应有
I.
Ⅱ.
III.
(1)关于反应I,下列描述正确的是___________(填字母序号)。
A.恒容下达平衡状态时,再充入少量氦气,正逆反应速率不变 |
B.当混合气体的平均摩尔质量不再发生变化时,反应达平衡状态 |
C.当反应达平衡状态时,2V正(H2)=V逆(H2O) |
D.恒温下缩小容器体积,反应物的活化分子百分数增大 |
(3)工业中,对于反应I,通常同时存在副反应IV: ΔH4。在一定条件下,在合成塔中充入一定量CO2和H2。不同压强时,CO2的平衡转化率如图a所示。当气体总压强恒定为1MPa时,平衡时各物质的物质的量分数如图b所示。
①图a中,相同温度下,压强越大,CO2的平衡转化率越大,其原因是
②由图b可知,ΔH4
(4)在一定条件下(温度为T1℃),往恒容密闭容器中充入1.0molCO2和4.0molH2,发生反应I,初始压强为p0,5min达到平衡,压强为0.8p0,则CO2的平衡转化率为
途径二:涉及的反应有
I.
Ⅱ.
III.
(5)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平行时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,反应Ⅲ的平衡常数为
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8 . 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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9 . Ⅰ.对温室气体二氧化碳的处理是化学工作者实现“碳中和”重点研究的课题。一种新的循环利用方案是用Bosch反应
(1)①已知:和的生成焓为和。则___________ 。(生成焓是一定条件下,由其对应最稳定单质生成1mol化合物时的反应热)
②若要此反应自发进行,___________ (填“高温”或“低温”)更有利。
③Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是___________ 。
(2)350℃时,向体积为2L的恒容密闭容器中通入8mol和4mol发生Bosch反应,若反应起始和平衡时温度相同(均为350℃),测得反应过程中压强随时间的变化如表所示(其中P为大气压):
①350℃时Bosch反应的___________ 。(用含P的表达式表示)(为用气体的分压表示的平衡常数,分压=气体的体积分数×体系总压)
②已知Bosch反应的速率方程:,。30min时,___________ (填“>”、“<”或“=”,下同);升高温度,增大倍数___________ 增大倍数。
Ⅱ.和是两种重要的温室气体,通过和反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。和在催化剂表面发生反应:。
(3)T℃时,向1L密闭容器中投入1mol和1mol,5小时后测得反应体系达到平衡状态,此时,计算该温度下平衡常数___________ ,该温度下达到平衡时的平均生成速率为___________ 。平衡时的转化率为___________ 。
(4)T℃时,若再向容器中同时充入2.0mol、6.0mol、4.0mol CO和8.0mol,则上述平衡向___________ (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(5)在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如图所示。250~300℃时,温度升高而CO的生成速率降低的原因是___________ (△代表CO的生成速率,■代表催化剂的催化效率)
(6)为了提高该反应中的平衡转化率,可以采取的措施是(写一点即可)___________ 。
(7)以为原料可以合成多种物质。以KOH水溶液作电解质进行电解,在铜电极上可转化为甲烷,该电极的电极反应式为___________ 。
(1)①已知:和的生成焓为和。则
②若要此反应自发进行,
③Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是
(2)350℃时,向体积为2L的恒容密闭容器中通入8mol和4mol发生Bosch反应,若反应起始和平衡时温度相同(均为350℃),测得反应过程中压强随时间的变化如表所示(其中P为大气压):
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
压强 | 6.00P | 5.60P | 5.30P | 5.15P | 5.06P | 5.00P | 5.00P |
②已知Bosch反应的速率方程:,。30min时,
Ⅱ.和是两种重要的温室气体,通过和反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。和在催化剂表面发生反应:。
(3)T℃时,向1L密闭容器中投入1mol和1mol,5小时后测得反应体系达到平衡状态,此时,计算该温度下平衡常数
(4)T℃时,若再向容器中同时充入2.0mol、6.0mol、4.0mol CO和8.0mol,则上述平衡向
(5)在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如图所示。250~300℃时,温度升高而CO的生成速率降低的原因是
(6)为了提高该反应中的平衡转化率,可以采取的措施是(写一点即可)
(7)以为原料可以合成多种物质。以KOH水溶液作电解质进行电解,在铜电极上可转化为甲烷,该电极的电极反应式为
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2023-11-15更新
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191次组卷
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2卷引用:福建省厦门第一中学2023-2024学年高二上学期期中考试化学试题
10 . 二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。结合所学知识回答下列问题:
Ⅰ.利用太阳能实现制取某些物质是一种非常理想的减排途径。
(1)在太阳能的作用下,以为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为___________ 。
(2)以稀硫酸为电解质溶液,利用太阳能将转化为低碳烯烃,工作原理如图:
①b是电源的___________ (填“正”或“负”)极。
②生成乙烯()的电极反应式为___________ 。
③电场作用下,氢离子从___________ (填:“从左到右”或“从右到左”)移动。
Ⅱ.通过化学的方法实现的资源化利用也是一种非常理想的减排途径。
(3)工业上用和反应合成二甲醚。已知:
;
。
则反应的___________ 。
(4)已知该反应,在恒温恒压下进行,以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是___________(填序号)。
(5)工业上用和反应合成甲醇
,在2L刚性密闭容器中,不同温度、不同投料比时,的平衡转化率如图所示。温度下,将和充入该密闭容器中,后反应达到平衡状态,则0-5min内的用甲醇表示的平均反应速率为___________ ;反应的平衡常数___________ ,从图中可知:___________ (填>或<或=,判断的依据是___________ ,、、三者之间的大小关系为___________ 。
Ⅰ.利用太阳能实现制取某些物质是一种非常理想的减排途径。
(1)在太阳能的作用下,以为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为
(2)以稀硫酸为电解质溶液,利用太阳能将转化为低碳烯烃,工作原理如图:
①b是电源的
②生成乙烯()的电极反应式为
③电场作用下,氢离子从
Ⅱ.通过化学的方法实现的资源化利用也是一种非常理想的减排途径。
(3)工业上用和反应合成二甲醚。已知:
;
。
则反应的
(4)已知该反应,在恒温恒压下进行,以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是___________(填序号)。
A.和的物质的量浓度之比是 |
B.容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 |
C.容器中混合气体的体积保持不变 |
D.的消耗速率等于的生成速率的3倍 |
(5)工业上用和反应合成甲醇
,在2L刚性密闭容器中,不同温度、不同投料比时,的平衡转化率如图所示。温度下,将和充入该密闭容器中,后反应达到平衡状态,则0-5min内的用甲醇表示的平均反应速率为
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