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解题方法
1 . 为了减少“温室效应”带来的负面影响,法国化学家Paul sabatier研究得出在催化剂作用下能够转化为甲烷,即Sabatier反应: ;副反应: ;回答下列问题
(1)若的燃烧热分别为, ,则Sabatier反应的_______ 。
(2)实际化工生产过程中,下列措施能提高转化效率的是_______ 。
a.合适的温度下,适当增大压强
b.增加反应物与的体积比
c.采用双温控制,前段加热,后段冷却
d.选取高效催化剂及增大催化剂的比表面积
(3)将原料气按置于密闭容器中在进行 Sabatier反应,测得平衡转化率与压强、温度的关系如图所示,x、y、z、w大小关系为_______ ,在压强为时,700~800℃范围内,随温度升高,的平衡转化率逐渐增大,其原因是_______ 。
(4)针对“”反应,实验测得正反应速率为,逆反应速率为,其中为速率常数,为平衡常数,则_______ (以和表示)。
(5)上图中,当温度为500℃、压强为时,针对 Sabatier反应,根据M点计算_______ (不考虑副反应,写出计算式即可,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(1)若的燃烧热分别为, ,则Sabatier反应的
(2)实际化工生产过程中,下列措施能提高转化效率的是
a.合适的温度下,适当增大压强
b.增加反应物与的体积比
c.采用双温控制,前段加热,后段冷却
d.选取高效催化剂及增大催化剂的比表面积
(3)将原料气按置于密闭容器中在进行 Sabatier反应,测得平衡转化率与压强、温度的关系如图所示,x、y、z、w大小关系为
(4)针对“”反应,实验测得正反应速率为,逆反应速率为,其中为速率常数,为平衡常数,则
(5)上图中,当温度为500℃、压强为时,针对 Sabatier反应,根据M点计算
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2 . 还原CO2是实现“双碱”经济的有效途径之一,涉及反应如下:
Ⅰ:
Ⅱ:
回答下列问题:
(1)物质的标准生成焓是指在标态和某温度下,由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的焓变。一些物质298K时的标准生成焓()
______
(2)有利于提高CO平衡产率的条件是______(填标号)。
(3)反应Ⅰ的正、逆反应速率方程为:、,、符合阿伦尼乌斯公式(为活化能:T为温度:R、c为常数),实验测得的实验数据如图所示,则正反应的活化能______ ,升高温度的值______ (填“增大”“减小”或“不变”)。(4)一定温度和压强下,重整反应中会因发生副反应而产生积碳,从而导致催化剂活性降低。若向容器中通入过量水蒸气可以清除积碳.反应的化学方程式为______ ,的值______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)在101kPa时,工业上按投料加入刚性密闭容器中,只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应,和的平衡转化率与温度的关系如图所示.温度高于1200 K时,和的平衡转化率趋于相等的原因可能是______ ;计算1000 K时反应Ⅱ的压强平衡常数______ (计算结果保留3位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
Ⅰ:
Ⅱ:
回答下列问题:
(1)物质的标准生成焓是指在标态和某温度下,由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的焓变。一些物质298K时的标准生成焓()
物质 | |||||
/ | -74.8 | -110 | -393.5 | -286 | 0 |
(2)有利于提高CO平衡产率的条件是______(填标号)。
A.低温低压 | B.低温高压 | C.高温低压 | D.高温高压 |
(3)反应Ⅰ的正、逆反应速率方程为:、,、符合阿伦尼乌斯公式(为活化能:T为温度:R、c为常数),实验测得的实验数据如图所示,则正反应的活化能
(5)在101kPa时,工业上按投料加入刚性密闭容器中,只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应,和的平衡转化率与温度的关系如图所示.温度高于1200 K时,和的平衡转化率趋于相等的原因可能是
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2024-06-02更新
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222次组卷
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3卷引用:福建省福州市八县市一中2024届高三下学期模拟联考化学试题
2024·上海·模拟预测
3 . 人类利用二氧化碳合成淀粉对社会的发展起着重要作用,合成过程首先是利用二氧化碳制备甲醇,合成甲醇的反应为 。回答下列问题:
(1)已知:
① ;
② ;
③a、b均为大于零的数,且a>b。
___________ (用含a、b的式子表示)。某研究小组设计合成的路线及的部分应用如图所示,图中熔融碳酸盐燃料电池的正极电极反应式为___________ 。(2)研究合成甲醇的催化剂时,在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下,对反应器出口产品进行成分分析,结果如图所示。在以上催化剂中,该反应应选择的最佳催化剂为___________ 。(3)在研究该反应历程时发现:反应气中水蒸气含量会影响的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响,我国学者利用计算机模拟,研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响(如图所示,吸附在催化剂表面的物种用*标注)。①依反应历程图所示,写出有水参与时反应的化学方程式:___________ 。
②结合图3及学过的知识推测,有水参与的历程,反应速率加快的原因是___________ 。
(4)在T℃时,将6mol (g)和12mol (g)充入容积为10L的恒容容器中,只发生 ,初始压强为 kPa,测得体系中剩余(g)的物质的量随时间变化如图中状态Ⅰ所示。①T℃时,0~1min内甲醇的反应速率v(CH3OH)=_______ mol/(L·min),该反应的平衡常数Kp=_______ kPa-2。(用平衡分压代替平衡浓度计算,列出计算式)
②保持投料量不变,仅改变某一个条件后,测得随时间变化如图中状态Ⅲ所示,与状态Ⅰ相比,状态Ⅲ改变的条件可能是___________ 。
(5)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为,部分晶体结构如图所示,其中为平面结构。下列说法错误的是__________。
(1)已知:
① ;
② ;
③a、b均为大于零的数,且a>b。
②结合图3及学过的知识推测,有水参与的历程,反应速率加快的原因是
(4)在T℃时,将6mol (g)和12mol (g)充入容积为10L的恒容容器中,只发生 ,初始压强为 kPa,测得体系中剩余(g)的物质的量随时间变化如图中状态Ⅰ所示。①T℃时,0~1min内甲醇的反应速率v(CH3OH)=
②保持投料量不变,仅改变某一个条件后,测得随时间变化如图中状态Ⅲ所示,与状态Ⅰ相比,状态Ⅲ改变的条件可能是
(5)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为,部分晶体结构如图所示,其中为平面结构。下列说法错误的是__________。
A.该晶体中存在氢键 |
B.中C原子为杂化 |
C.基态原子的未成对电子数: |
D.基态原子的第一电离能: |
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解题方法
4 . 研究氮氧化物 (NOₓ)的还原处理方法是环保领域的主要方向之一。回答下列问题:
.用H2还原NO的反应为
(1)该反应的正反应速率方程可表示为,某温度下,测得正反应速率v正与c(NO)或c(H)的变化关系如图1所示。则___________ ,___________ 。
(2)研究表明上述反应历程分两步基元反应:
i.;
ii.。
根据 (1)所给信息判断,H 还原 NO 总反应的速率由反应___________ (填“ i”或“ii” ) 决定。
(3)将一定量的H和NO置于以下条件下发生反应(起始容器的体积、温度、压强均相同),到达平衡时,H的平衡转化率最大的是___________ 。
a. 恒温恒容 b.恒温恒压 c. 恒容绝热
.脱除汽车尾气中 NO 和CO包括以下两个反应:
反应i.;
反应ii.。
反应过程中各物质相对能量如图 2 (TS表示过渡态):(4)CO和NO 反应生成N的热化学方程式为___________ 。
将恒定组成的NO和CO混合气体通入不同温度的反应器,相同时间内检测物质浓度,结果如图3。(5)NO和CO的脱除应选择___________ (填“高温”或者“低温”)。
(6)实验过程中,高于340℃后NO浓度逐渐减小,试分析发生该变化的原因是___________ 。
(7)450℃时, 该时间段内NO的脱除率=___________ (保留2位有效数字, NO的脱除率
.用H2还原NO的反应为
(1)该反应的正反应速率方程可表示为,某温度下,测得正反应速率v正与c(NO)或c(H)的变化关系如图1所示。则
(2)研究表明上述反应历程分两步基元反应:
i.;
ii.。
根据 (1)所给信息判断,H 还原 NO 总反应的速率由反应
(3)将一定量的H和NO置于以下条件下发生反应(起始容器的体积、温度、压强均相同),到达平衡时,H的平衡转化率最大的是
a. 恒温恒容 b.恒温恒压 c. 恒容绝热
.脱除汽车尾气中 NO 和CO包括以下两个反应:
反应i.;
反应ii.。
反应过程中各物质相对能量如图 2 (TS表示过渡态):(4)CO和NO 反应生成N的热化学方程式为
将恒定组成的NO和CO混合气体通入不同温度的反应器,相同时间内检测物质浓度,结果如图3。(5)NO和CO的脱除应选择
(6)实验过程中,高于340℃后NO浓度逐渐减小,试分析发生该变化的原因是
(7)450℃时, 该时间段内NO的脱除率=
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5 . 氮是自然界重要元素之一,氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。
已知:1 mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
(1)恒温下,将1 mol空气和的体积分数分别为0.78和0.21,其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中,假设体系中只存在如下两个反应:
ⅰ.
ⅱ. kJ⋅mol
①___________ kJ⋅mol。
②以下操作可以降低上述平衡体系中NO浓度的有___________ (填标号)。
A.升高温度 B.移除 C.降低浓度
③若上述平衡体系中mol⋅L:mol⋅L,则___________ mol⋅L用含a、b、V的计算式表示)。
(2)也是造成水体富营养化的重要原因之一,用NaClO溶液氧化可除去氨气。其反应机理如图1(其中和NaCl略去)。NaClO氧化的化学反应程式为___________ 。(3)改变对溶液中NaClO去除氨气效果与余氯(溶液中+1价氯元素的含量)的影响如图2所示,则除氨气过程中最佳的值约为___________ 。
(4)室温下,用水稀释0.1 mol⋅L氨水,溶液中随着水量的增加而减小的是___________。
(5)工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.和生成;ⅱ.分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化图3,下列说法正确的是___________ 。
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.
已知:1 mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
物质 | |||
能量/kJ·mol | 945 | 498 | 631 |
(1)恒温下,将1 mol空气和的体积分数分别为0.78和0.21,其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中,假设体系中只存在如下两个反应:
ⅰ.
ⅱ. kJ⋅mol
①
②以下操作可以降低上述平衡体系中NO浓度的有
A.升高温度 B.移除 C.降低浓度
③若上述平衡体系中mol⋅L:mol⋅L,则
(2)也是造成水体富营养化的重要原因之一,用NaClO溶液氧化可除去氨气。其反应机理如图1(其中和NaCl略去)。NaClO氧化的化学反应程式为
(4)室温下,用水稀释0.1 mol⋅L氨水,溶液中随着水量的增加而减小的是___________。
A. | B. |
C. | D. |
(5)工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.和生成;ⅱ.分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化图3,下列说法正确的是
a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.
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2024-05-23更新
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205次组卷
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2卷引用:福建省福州第一中学2024届高三下学期质量检测化学试题
解题方法
6 . 利用CO2催化加氢制二甲醚,可以实现CO2的再利用,该过程中涉及以下两个反应:
①
②
则反应的为
①
②
则反应的为
A. | B. | C. | D. |
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解题方法
7 . 空气中的氮氧化物主要来源:化石燃料燃烧、工业制硝酸尾气、汽车尾气。
I.请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题:(1)写出氧化炉中反应的化学方程式___________ 。
(2)用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成和,其离子方程式为___________ 。
(3)“吸收塔”尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出,为消除它们对环境的破坏作用,目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术是NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术。反应原理如图所示:当NO2与NO的物质的量之比为1:1时,与足量氨气在一定条件下发生反应。当有18mol电子发生转移时,则生成N2的物质的量为___________ 。
II.甲烷在一定条件下可以消除氮氧化物污染。
(4)已知25℃、101kPa时,1g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96kJ热量,则1mol甲烷不完全燃烧的热化学方程式为___________ 。
(5)甲烷与NO2发生的反应为,在体积固定的密闭容器中,每次实验均加入和,使、,在不同条件下进行反应,测得随时间的变化情况如下表:
①实验1中,在10~20min内,___________ ,40min时v(正)___________ v(逆)(填:“大于”、“小于”、“等于”)。
②0~20min内,实验2比实验1反应速率快的原因可能是___________ 。
I.请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题:(1)写出氧化炉中反应的化学方程式
(2)用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成和,其离子方程式为
(3)“吸收塔”尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出,为消除它们对环境的破坏作用,目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术是NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术。反应原理如图所示:当NO2与NO的物质的量之比为1:1时,与足量氨气在一定条件下发生反应。当有18mol电子发生转移时,则生成N2的物质的量为
II.甲烷在一定条件下可以消除氮氧化物污染。
(4)已知25℃、101kPa时,1g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96kJ热量,则1mol甲烷不完全燃烧的热化学方程式为
(5)甲烷与NO2发生的反应为,在体积固定的密闭容器中,每次实验均加入和,使、,在不同条件下进行反应,测得随时间的变化情况如下表:
实验序号 | 时间/min 浓度 温度/℃ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
1 | 800 | 0.80 | 0.67 | 0.57 | 0.50 | 0.50 |
2 | 800 | 0.60 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
②0~20min内,实验2比实验1反应速率快的原因可能是
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8 . 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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解题方法
9 . 以CO2和H2为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向。
(1)工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应:
反应I:
反应Ⅱ:
①已知几种化学键的键能如下表所示,则a=_____ kJ·mol-1.
②若反应Ⅱ逆反应活化能,则该反应的正反应的活化能_____ kJ·mol-1.
(2)向2L容器中充入1molCO2和2molH2,若只发生反应I,测得反应在不同压强下平衡混合物中甲醇体积分数随温度变化如图1所示,逆反应速率与容器中关系如图2所示:
①图1中P1_____ P2(填“>”、“<”或“=”);
②图2中x点平衡体系时升温,反应重新达平衡状态时新平衡点可能是_____ (填字母序号)。(3)若反应Ⅱ的正、逆反应速率分别可表示为、,k正、k逆分别表示正逆反应速率常数,只与温度有关。则图3中所示的甲、乙、丙、丁四条直线中,表示lgk正随温度T变化关系的直线是_____ ,表示lgk逆随温度T变化关系的直线是_____ 。
(4)已知一定温度下按照起始比,在一密闭容器中进行反应:,保持总压为2.1MPa不变,达到平衡时CO的平衡转化率为50%,则该条件下用平衡体系中各气体分压表示的平衡常数_____ MPa-2(保留2位有效数字)(各气体分压=平衡体系中各气体的体积分数×总压)。
(5) ,在四种不同容器中发生上述反应,若初始温度、压强和反应物用量均相同,则CO2的转化率最高的是_____(填字母)。
(1)工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH),过程中发生如下两个反应:
反应I:
反应Ⅱ:
①已知几种化学键的键能如下表所示,则a=
化学键 | C—H | C—O | H—O | H—H | C≡O |
键能/kJ·mol-1 | 406 | 351 | 465 | 436 | a |
(2)向2L容器中充入1molCO2和2molH2,若只发生反应I,测得反应在不同压强下平衡混合物中甲醇体积分数随温度变化如图1所示,逆反应速率与容器中关系如图2所示:
①图1中P1
②图2中x点平衡体系时升温,反应重新达平衡状态时新平衡点可能是
(4)已知一定温度下按照起始比,在一密闭容器中进行反应:,保持总压为2.1MPa不变,达到平衡时CO的平衡转化率为50%,则该条件下用平衡体系中各气体分压表示的平衡常数
(5) ,在四种不同容器中发生上述反应,若初始温度、压强和反应物用量均相同,则CO2的转化率最高的是_____(填字母)。
A.恒温恒容容器 | B.恒容绝热容器 |
C.恒压绝热容器 | D.恒温恒压容器 |
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10 . 一定条件下,1-苯基丙炔与HCl发生催化加成,反应如下:
反应Ⅰ:产物A:;
反应Ⅱ:产物B:;
反应Ⅲ:;
T℃,向密闭容器中通入2molPh-C≡C-CH3(g)和3molHCl(g),平衡时测得Ph-C≡C-CH3(g)的转化率为,反应Ⅲ的平衡常数,反应过程中有机物的物质的量分数随时间变化如图。下列说法错误的是
反应Ⅰ:产物A:;
反应Ⅱ:产物B:;
反应Ⅲ:;
T℃,向密闭容器中通入2molPh-C≡C-CH3(g)和3molHCl(g),平衡时测得Ph-C≡C-CH3(g)的转化率为,反应Ⅲ的平衡常数,反应过程中有机物的物质的量分数随时间变化如图。下列说法错误的是
A.活化能: |
B. |
C.T℃反应的平衡常数 |
D.若保持温度和压强不变,再向容器中通N2,反应I的化学平衡将逆向移动 |
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