1 . 应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手,如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景。
(1)已知反应:① ;
②。
则③中的_______ (用含的式子表示),_______ (用含的式子表示),该反应中每消耗,此时转移的电子数为_______ 。
(2)一定条件下用和合成。在恒容密闭容器中充入和,在催化剂作用下充分反应,平衡时混合物中的体积分数随温度变化的曲线如图所示:①下列有关反应的说法正确的是_______ (填标号)。
A.该反应的反应物的键能总和小于生成物的键能总和
B.当混合气体的密度不再随时间改变时,该反应达到平衡
C.升高温度,有利于增大的平衡转化率
D.无论反应进行到何种程度,为某一定值
②平衡常数由大到小的顺序为_______ 。
③反应速率:_______ (填“>”“<”或“=”)。
④,b点的平衡常数_______ 。
(1)已知反应:① ;
②。
则③中的
(2)一定条件下用和合成。在恒容密闭容器中充入和,在催化剂作用下充分反应,平衡时混合物中的体积分数随温度变化的曲线如图所示:①下列有关反应的说法正确的是
A.该反应的反应物的键能总和小于生成物的键能总和
B.当混合气体的密度不再随时间改变时,该反应达到平衡
C.升高温度,有利于增大的平衡转化率
D.无论反应进行到何种程度,为某一定值
②平衡常数由大到小的顺序为
③反应速率:
④,b点的平衡常数
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2 . 研究含氮化合物对消除环境污染,能源结构的改变,食品添加剂的研究等有重要意义。
(1)甘氨酸锌常用于食品的添加剂,也可代替甘油作烟丝的加香、防冻。一水合甘氨酸锌结构简式如图所示。①在H、N、O、C、Zn元素中,不属于P区元素的有___________ 。
②N、O、C、Zn元素的第一电离能由大到小的顺序为___________ 。
(2)“中国制造2025”是中国政府实施制造强国战略第一个十年行动领。氮化铬在现代工业中发挥了重要作用。
①基态N原子的价层电子排布图为___________ 。
②基态Cr原子的价层电子排布式为___________ 。
(3)NO在空气中存在如下反应:,该反应分两步完成,其反应历程如图所示。决定总反应速率的这一步反应的热化学方程式为___________ 。(4)在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。发生以下反应:
I.
Ⅱ.
若CO的燃烧热为283.5kJ/mol,则反应I的___________ kJ/mol。
(5)室温下,用氨水将转化为,实验测得溶液中,则溶液的pH为___________ 。(已知:的,)
(6)若T℃时,pH=2的醋酸溶液中由水电离出的,将此温度下的HCl溶液与的NaOH溶液混合后pH=3,则___________ 。
(1)甘氨酸锌常用于食品的添加剂,也可代替甘油作烟丝的加香、防冻。一水合甘氨酸锌结构简式如图所示。①在H、N、O、C、Zn元素中,不属于P区元素的有
②N、O、C、Zn元素的第一电离能由大到小的顺序为
(2)“中国制造2025”是中国政府实施制造强国战略第一个十年行动领。氮化铬在现代工业中发挥了重要作用。
①基态N原子的价层电子排布图为
②基态Cr原子的价层电子排布式为
(3)NO在空气中存在如下反应:,该反应分两步完成,其反应历程如图所示。决定总反应速率的这一步反应的热化学方程式为
I.
Ⅱ.
若CO的燃烧热为283.5kJ/mol,则反应I的
(5)室温下,用氨水将转化为,实验测得溶液中,则溶液的pH为
(6)若T℃时,pH=2的醋酸溶液中由水电离出的,将此温度下的HCl溶液与的NaOH溶液混合后pH=3,则
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解题方法
3 . 硫、氮和磷是生物必须的营养元素,含硫、氮和磷的化合物在自然界中广泛存在。
(1)火山喷发产生H2S在大气中发生如下反应:
①
②
写出H2S(g)完全燃烧的热化学方程式_______ 。
(2)工业上可用NaClO碱性溶液吸收SO2.为了提高吸收效率,常用Ni2O3作为催化剂。反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可加快对SO2的吸收。该催化过程的示意图如下图所示。Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO更好,原因是_______ 。(3)氮的氧化物脱除可以利用电化学原理处理,利用下图所示装置可同时吸收SO2和NO。已知:H2S2O4是一种弱酸。_______ ;
②若无能量损失,相同条件下,SO2和NO的体积比为_______ 时,两种气体都能被完全处理。
(4)某含磷废水的主要成分是H3PO3.25℃时,向一定体积的亚磷酸(H3PO3,二元弱酸)溶液中滴加等物质的量浓度的NaOH溶液,混合液中含磷粒子的物质的量分数()与溶液pH的关系如下图所示。①NaH2PO3的pH_______ 7(填“<”或“>”或“=”)。
②Na2HPO3其水解平衡常数_______ (填数值)。
(5)太阳能光电催化——化学耦合分解H2S的装置如图所示。该太阳能光电催化——化学耦合分解H2S的过程可描述为_______ 。
(1)火山喷发产生H2S在大气中发生如下反应:
①
②
写出H2S(g)完全燃烧的热化学方程式
(2)工业上可用NaClO碱性溶液吸收SO2.为了提高吸收效率,常用Ni2O3作为催化剂。反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可加快对SO2的吸收。该催化过程的示意图如下图所示。Ca(ClO)2也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO更好,原因是
①阴极的电极反应式为
②若无能量损失,相同条件下,SO2和NO的体积比为
(4)某含磷废水的主要成分是H3PO3.25℃时,向一定体积的亚磷酸(H3PO3,二元弱酸)溶液中滴加等物质的量浓度的NaOH溶液,混合液中含磷粒子的物质的量分数()与溶液pH的关系如下图所示。①NaH2PO3的pH
②Na2HPO3其水解平衡常数
(5)太阳能光电催化——化学耦合分解H2S的装置如图所示。该太阳能光电催化——化学耦合分解H2S的过程可描述为
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4 . 将还原转化为有用的化学产品是目前研究的热点之一、回答下列问题:
Ⅰ.用铜铝催化剂可将加氢合成甲醇,已知过程中发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
(1)_____ (用含、的代数式表示),_____ (用含、的代数式表示)。
(2)查阅资料可知,,则_____ (填“低温"“商温”或“任意温度”)条件下有利于反应ⅲ自发进行。
Ⅱ.和以1:3的物质的量之比通入某密闭容器中,仅发生反应,的平衡转化率与温度、气体的总压强的关系如图所示:(3)反应速率:______ (填“>”“<”或“=”)。
(4)平衡常数:____ (填“>”“<”或“=”)。
(5)压强:______ (填“>”“<”或“=”)。
(6)b点时,该反应的平衡常数______ (分压=总压×物质的量分数,用含x、的代数式表示)。
Ⅲ.常温下,CH4和CO2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,其原理如图所示:(7)若生成乙烯和乙烷的体积比为6:5,则消耗的和的体积比为______ 。
Ⅰ.用铜铝催化剂可将加氢合成甲醇,已知过程中发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
(1)
(2)查阅资料可知,,则
Ⅱ.和以1:3的物质的量之比通入某密闭容器中,仅发生反应,的平衡转化率与温度、气体的总压强的关系如图所示:(3)反应速率:
(4)平衡常数:
(5)压强:
(6)b点时,该反应的平衡常数
Ⅲ.常温下,CH4和CO2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,其原理如图所示:(7)若生成乙烯和乙烷的体积比为6:5,则消耗的和的体积比为
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5 . 天然气、石油钻探过程会释放出、等气体。
Ⅰ.某种将和共活化的工艺涉及反应如下:
①
②
③
④
恒压密闭容器中,反应物的平衡转化率、部分生成物的选择性与温度关系如图所示。
已知:ⅰ.和的初始物质的量相等;
ⅱ.COS的选择性,的选择性;
ⅲ.产率=转化率×选择性。回答下列问题:
(1)_______ 。
(2)温度高于时,的转化率大于,原因是_______ 。
(3)达到平衡时,反应体系中_______ 。
(4)催化剂对反应②具有高选择性,通过理论计算得到反应的主要路径如下图。请在答题纸对应区域绘出 过渡态的示意图_______ 。Ⅱ.我国科学家设计了一种协同转化装置,实现对天然气中和的高效去除,其中电极分别为石墨烯(石墨烯包裹的)和石墨烯。过程如图所示:(5)出口气体组成为_______ 。
(6)阳极区发生反应为:
①;
②_______ 。
(7)工作时,石墨烯电极区的基本保持不变,原因是_______ 。
Ⅰ.某种将和共活化的工艺涉及反应如下:
①
②
③
④
恒压密闭容器中,反应物的平衡转化率、部分生成物的选择性与温度关系如图所示。
已知:ⅰ.和的初始物质的量相等;
ⅱ.COS的选择性,的选择性;
ⅲ.产率=转化率×选择性。回答下列问题:
(1)
(2)温度高于时,的转化率大于,原因是
(3)达到平衡时,反应体系中
(4)催化剂对反应②具有高选择性,通过理论计算得到反应的主要路径如下图。
(6)阳极区发生反应为:
①;
②
(7)工作时,石墨烯电极区的基本保持不变,原因是
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6 . 研发二氧化碳的利用技术,将二氧化碳转化为能源是减轻环境污染和解决能源问题的方案之一、回答下列问题:
(1)利用CO2合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:
涉及以下主要反应:
反应Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ.逆水汽变换:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0kJ/mol
反应Ⅲ.甲醇脱水:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-23.5kJ/mol
工艺2:反应Ⅳ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H
①△H=___________ kJ/mol,反应Ⅳ在___________ (填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行。
②反应Ⅳ的活化能Ea(正)___________ (填“>”“<"或“=”)Ea(逆)。
③在恒温恒容的密闭容器中,下列说法能判断反应Ⅳ达到平衡的是___________ (填标号)。
A.气体物质中碳元素与氧元素的质量比不变
B.容器内CH3OCH3浓度保持不变
C.容器内气体密度不变
D.容器内气体的平均摩尔质量不变
(2)在不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇(反应Ⅰ),实验测得CO2的平衡转化率和CH3OH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___________ (填标号)。
A.图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率
B.p1<p2<p3
C.为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度、压强下,提高CO2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)在T1温度下,将3molCO2和7molH2充人2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅳ,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1mol和0.5mol。
①反应经过10min达到平衡,0~10min内CO2的平均反应速率v(CO2)=___________ mol/(L·min)。
②T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K=___________ 。
(1)利用CO2合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:
涉及以下主要反应:
反应Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ.逆水汽变换:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0kJ/mol
反应Ⅲ.甲醇脱水:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-23.5kJ/mol
工艺2:反应Ⅳ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H
①△H=
②反应Ⅳ的活化能Ea(正)
③在恒温恒容的密闭容器中,下列说法能判断反应Ⅳ达到平衡的是
A.气体物质中碳元素与氧元素的质量比不变
B.容器内CH3OCH3浓度保持不变
C.容器内气体密度不变
D.容器内气体的平均摩尔质量不变
(2)在不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇(反应Ⅰ),实验测得CO2的平衡转化率和CH3OH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CH3OH的平衡产率
B.p1<p2<p3
C.为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度、压强下,提高CO2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)在T1温度下,将3molCO2和7molH2充人2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅳ,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1mol和0.5mol。
①反应经过10min达到平衡,0~10min内CO2的平均反应速率v(CO2)=
②T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K=
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解题方法
7 . 回答下列问题。
(1)一定条件下,在密闭容器中充入和,发生反应:。测得和的物质的量随时间变化如图所示。___________ ;内的平均反应速率___________ ,平衡时的转化率为___________ 。
(2)下列措施能提高正反应速率的是___________(填正确答案的字母)。
(3)工业上常以水煤气(和)为原料合成甲醇。已知: ; ,则与制备水煤气的热化学方程式为___________ 。
(1)一定条件下,在密闭容器中充入和,发生反应:。测得和的物质的量随时间变化如图所示。
(2)下列措施能提高正反应速率的是___________(填正确答案的字母)。
A.降低温度 | B.增加的量 | C.使用催化剂 | D.及时分离出甲醇 |
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8 . 已知胆矾晶体相关的焓变如图所示,则为
A. | B. |
C. | D. |
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解题方法
9 . I.甲醇()是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为、和)在催化剂的作用下合成甲醇,涉及的反应有:
①②
③与反应生成和
已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:(为)
化学键 | |||||
436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
(1)
(2)反应③的热化学方程式为
Ⅱ.亚硝酰氯()是有机合成中的重要试剂,可通过反应:获得。
(3)在恒温恒容的密闭容器中,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:
①
②
③
则
下列事实不能说明上述体系中反应③已达平衡状态的是
a.容器内气体的颜色不再变化 b.容器中气体的密度不再变化 c.不再发生变化
(4)300℃时,的正反应速率表达式为,测得速率和浓度的关系如表所示:
序号 | ||
① | 0.30 | 0.36 |
② | 0.60 | 1.44 |
③ | 0.90 | 3.24 |
(5)对于反应③按投料比把和加入到压强恒为p的密闭容器中发生反应,平衡时的转化率与温度T的关系如图所示:①M点时容器内的体积分数为
②M点的分压平衡常数
(6)一定条件下,在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入和,平衡时的体积分数随的变化图像如图所示,则A、B、C三状态中,的转化率最大的是
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10 . Ⅰ肼可作为火箭发动机的燃料,与N2O4反应生成N2和水蒸气。已知:
①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) ΔH1=−19.5 kJ· mol−1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=−534 kJ· mol−1
(1)写出肼(l)和N2O4(l)完全反应生成N2和水蒸气时的热化学方程式:__________ 。
(2)已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O=O为500、N—N为154,O—H为462,则断裂1 mol N—H键所需的能量是________ kJ。
Ⅱ.一定条件下铁可以和CO2发生反应Fe(s)+CO2 (g)FeO(s)+CO(g)。一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度变化与时间的关系如图所示。(3)t1 min时,反应速率的大小关系为v正 (CO2)_______ v逆 (CO2 )(填“>”“<”或“=”)。
(4)0~4min内,CO2的转化率为____________ ,CO的平均反应速率为_________________ 。
(5)下列选项能说明上述反应已达平衡状态的是_______(填字母)。
(6)燃料电池因具有发电效率高。环境污染少等优点而备受人们关注。用于笔记本电脑的甲醇(CH3OH)燃料电池示意图如下,d是_______ 极,此电极反应为_______ 。
①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) ΔH1=−19.5 kJ· mol−1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=−534 kJ· mol−1
(1)写出肼(l)和N2O4(l)完全反应生成N2和水蒸气时的热化学方程式:
(2)已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O=O为500、N—N为154,O—H为462,则断裂1 mol N—H键所需的能量是
Ⅱ.一定条件下铁可以和CO2发生反应Fe(s)+CO2 (g)FeO(s)+CO(g)。一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度变化与时间的关系如图所示。(3)t1 min时,反应速率的大小关系为v正 (CO2)
(4)0~4min内,CO2的转化率为
(5)下列选项能说明上述反应已达平衡状态的是_______(填字母)。
A.v(CO2)=v(CO) |
B.单位时间内生成n mol Fe的同时生成n mol FeO |
C.容器中气体压强不随时间的变化而变化 |
D.容器中CO2浓度不随时间的变化而变化 |
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