1 . 碳中和作为一种新型环保形式,已经被越来越多的大型活动和会议采用。回答下列有关问题:
(1)利用合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:涉及以下主要反应:
Ⅰ.甲醇的合成:
Ⅱ.逆水汽变换:
Ⅲ.甲醇脱水:
工艺2:利用直接加氢合成 (反应Ⅳ)
据上述信息可知反应Ⅳ的热化学方程式为________________ ,反应Ⅰ_____________ 低温自发进行(填“能”、“不能”)。
(2)工艺1需先合成甲醇。在不同压强下,按照投料合成甲醇,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图甲、乙所示。①下列说法正确的是___________________ 。
A.图甲纵坐标表示的平衡产率
B.
C.为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度压强下,提高的平衡转化率的主要方向是寻找活性更高的催化剂
②图乙中,某温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是_______________ 。
(3)对于合成甲醇的反应: ,一定条件下,单位时间内不同温度下测定的转化率如图丙所示。温度高于时,随温度的升高转化率降低的原因可能是:________________ 。(4)和都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如图丁所示,两电极均为惰性电极。①电极M为电源的极____________ ;
②电极R上发生的电极反应为___________ 。
(1)利用合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:涉及以下主要反应:
Ⅰ.甲醇的合成:
Ⅱ.逆水汽变换:
Ⅲ.甲醇脱水:
工艺2:利用直接加氢合成 (反应Ⅳ)
据上述信息可知反应Ⅳ的热化学方程式为
(2)工艺1需先合成甲醇。在不同压强下,按照投料合成甲醇,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图甲、乙所示。①下列说法正确的是
A.图甲纵坐标表示的平衡产率
B.
C.为了同时提高的平衡转化率和的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度压强下,提高的平衡转化率的主要方向是寻找活性更高的催化剂
②图乙中,某温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是
(3)对于合成甲醇的反应: ,一定条件下,单位时间内不同温度下测定的转化率如图丙所示。温度高于时,随温度的升高转化率降低的原因可能是:
②电极R上发生的电极反应为
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解题方法
2 . 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
3 . 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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4 . 回答下列问题
(1)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g) ΔH3
反应③的ΔH3=___________ (用ΔH1,ΔH2表示)。
(2)用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液一段时间后,若要恢复到电解前的浓度,须向所得的溶液中加入0.3molCu(OH)2。此电解过程中两个电极共放出气体为___________ mol,若要恢复到电解前的浓度,还可加入0.3mol___________ 和0.3molH2O。
(3)用Na2CO3熔融盐作电解质,CO、O2为原料组成的新型电池示意图如图:
为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环。该电池负极电极反应为___________ 。
(4)用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,其装置如乙图。理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(体积为标准状况下的体积)。
①写出在t1后,石墨电极上的电极反应:___________ ;原NaCl溶液物质的量浓度为___________ mol·L-1(假设溶液体积不变)。
②当向上述甲装置中通入标准状况下的氧气336mL时,理论上在铁电极上可析出铜的质量为___________ g。
(1)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g) ΔH3
反应③的ΔH3=
(2)用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液一段时间后,若要恢复到电解前的浓度,须向所得的溶液中加入0.3molCu(OH)2。此电解过程中两个电极共放出气体为
(3)用Na2CO3熔融盐作电解质,CO、O2为原料组成的新型电池示意图如图:
为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环。该电池负极电极反应为
(4)用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,其装置如乙图。理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(体积为标准状况下的体积)。
①写出在t1后,石墨电极上的电极反应:
②当向上述甲装置中通入标准状况下的氧气336mL时,理论上在铁电极上可析出铜的质量为
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5 . 回答下列问题:
(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH= -271 kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH= -937 kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_______ 。
(2)已知:25℃时,常温下,将pH和体积均相同的和溶液分别稀释,溶液pH随加水体积的变化如图:
①曲线I代表_______ 溶液(填“”或“”)。
②a、b两点对应的溶液中,水的电离程度a_______ b(填“”、“”或“”)。
③向上述溶液和溶液分别滴加等浓度的溶液,当恰好中和时,消耗溶液体积分别为和,则_______ (填“”、“”或“”)。
④酸度()也可表示溶液的酸碱性,。常温下,的硝酸溶液AG=_______ 。
(3)雪碧是一款柠檬味汽水饮料,其中所含酸性物质包括:碳酸、柠檬酸、苯甲酸。25℃时,上述三种酸的电离常数如表所示:
①三种酸的酸性由强到弱的顺序为_______ (填标号)。
a.苯甲酸 b.碳酸 c.柠檬酸
②欲使水的平衡向右移动,且溶液显碱性,下列符合条件的方法是_______ (填标号)。
A.通入氨气 B.加入Na C.加入苯甲酸钠固体 D.加热至90℃
(4)亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸,可用作还原剂、尼龙增白剂、亚磷酸盐原料、农药中间体以及有机磷水处理药剂的原料。常温下,已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为0.1mol·L-1,溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
①写出亚磷酸H3PO3的第一步电离方程式_______ 。
②随溶液pH的变化用曲线_______ (填“1”、“2”或“3”)表示。
③反应的平衡常数K=_______ 。
(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH= -271 kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH= -937 kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是
(2)已知:25℃时,常温下,将pH和体积均相同的和溶液分别稀释,溶液pH随加水体积的变化如图:
①曲线I代表
②a、b两点对应的溶液中,水的电离程度a
③向上述溶液和溶液分别滴加等浓度的溶液,当恰好中和时,消耗溶液体积分别为和,则
④酸度()也可表示溶液的酸碱性,。常温下,的硝酸溶液AG=
(3)雪碧是一款柠檬味汽水饮料,其中所含酸性物质包括:碳酸、柠檬酸、苯甲酸。25℃时,上述三种酸的电离常数如表所示:
化学式 | 苯甲酸 | 碳酸 | 柠檬酸 |
电离常数 |
a.苯甲酸 b.碳酸 c.柠檬酸
②欲使水的平衡向右移动,且溶液显碱性,下列符合条件的方法是
A.通入氨气 B.加入Na C.加入苯甲酸钠固体 D.加热至90℃
(4)亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸,可用作还原剂、尼龙增白剂、亚磷酸盐原料、农药中间体以及有机磷水处理药剂的原料。常温下,已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为0.1mol·L-1,溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
①写出亚磷酸H3PO3的第一步电离方程式
②随溶液pH的变化用曲线
③反应的平衡常数K=
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解题方法
6 . 我国力争于2030年前做到碳达峰,CO2和CH4催化重整制备合成气(主要成分为CO、H2)是CO2利用的研究热点之一,其中部分反应如下:
反应Ⅰ积碳反应:CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH1=+74.8kJ/mol
反应Ⅱ消碳反应:C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH2=+172kJ/mol
回答下列问题:
(1)催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=_________ 。
(2)催化重整反应中催化剂的活性会因积碳而降低,消碳反应则使积碳量减少。
①投料比___________ (填“增大”或“减小”)有助于减少积碳。
②使用不同催化剂时,反应Ⅰ、Ⅱ活化能如下表所示:
由表中数据判断,使用催化剂___________ (填“X”或“Y”)催化重整反应速率较快。
(3)一定条件下,催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示(不考虑副反应),则T1___________ T2(填“大于,小于或等于”);A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为___________ 。
(4)恒温下,往2L密闭容器中加入2molCH4、2molCO2进行该催化重整反应。
①2min后测得CO2的转化率为40%,则2min内平均反应速率v(CH4)=___________ mol·L-1·min-1。
②下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填序号)。
A.容器中混合气体的密度保持不变
B.容器中混合气体的压强保持不变
C.v正(CO2)=2v逆(CO)
D.断裂2mol C-H键的同时断裂1mol H-H键
(5)在恒温、体系总压恒定为P0kPa下,往密闭容器中加入2molCH4、2molCO2进行该催化重整反应,达到平衡状态时,CO2的转化率为50%。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,则该温度下的平衡常数Kp=___________ (kPa)2(用含P0的代数式表示)。
反应Ⅰ积碳反应:CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH1=+74.8kJ/mol
反应Ⅱ消碳反应:C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH2=+172kJ/mol
回答下列问题:
(1)催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=
(2)催化重整反应中催化剂的活性会因积碳而降低,消碳反应则使积碳量减少。
①投料比
②使用不同催化剂时,反应Ⅰ、Ⅱ活化能如下表所示:
反应 | Ⅰ | Ⅱ |
催化剂X 活化能/kJ/mol | 33 | 91 |
催化剂Y活化能/kJ/mol | 43 | 72 |
(3)一定条件下,催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示(不考虑副反应),则T1
(4)恒温下,往2L密闭容器中加入2molCH4、2molCO2进行该催化重整反应。
①2min后测得CO2的转化率为40%,则2min内平均反应速率v(CH4)=
②下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度保持不变
B.容器中混合气体的压强保持不变
C.v正(CO2)=2v逆(CO)
D.断裂2mol C-H键的同时断裂1mol H-H键
(5)在恒温、体系总压恒定为P0kPa下,往密闭容器中加入2molCH4、2molCO2进行该催化重整反应,达到平衡状态时,CO2的转化率为50%。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,则该温度下的平衡常数Kp=
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7 . 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=akJ•mol-1,反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2(g)完全转化为1molSO3(g)放热99kJ。请回答:
(1)a=_____ kJ•mol-1.
(2)该反应常用V2O5作催化剂使图中ΔH_____ (填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)已知单质硫的燃烧热为296kJ•mol-1,写出反应的热化学方程式:_____ 。
(4)工业上用H2和Cl2反应制HCl,各键能数据为:H—H:436kJ/mol,Cl—Cl:243kJ/mol,H—Cl:431kJ/mol。该反应的热化学方程式是_____ 。
(5)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=ΔH1;②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=ΔH2;③TiO2(g)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=ΔH3;则TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=_____ 。(列出关于ΔH1、ΔH2、ΔH3的表达式)
(1)a=
(2)该反应常用V2O5作催化剂使图中ΔH
(3)已知单质硫的燃烧热为296kJ•mol-1,写出反应的热化学方程式:
(4)工业上用H2和Cl2反应制HCl,各键能数据为:H—H:436kJ/mol,Cl—Cl:243kJ/mol,H—Cl:431kJ/mol。该反应的热化学方程式是
(5)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=ΔH1;②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=ΔH2;③TiO2(g)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=ΔH3;则TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=
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8 . 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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解答题-原理综合题
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适中(0.65)
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解题方法
9 . 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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10 . 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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