1 . 氨是重要的化工原料,我国目前氨的生产能力居世界首位。随着科技的发展,氨的合成途径越来越多。回答下列问题:
(1)有一种新的以载氮体的碳基化学链合成氨的方法,其原理为:
①该反应分两步进行:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
已知反应(Ⅰ):反应物总键能比生成物总键能多;反应(Ⅱ):正反应活化能比逆反应活化能小,则的___________ 。
②反应能自发进行的条件为:___________ 。
A.高温 B.低温 C.任何温度
(2)传统的合成氨反应为:,
①恒温条件下,将和按物质的量之比投入到恒容密闭容器中发生反应:,下列描述能说明达到化学平衡状态的有___________ (填序号)。
A.和的物质的量之比不变 B.容器的压强不再改变
C. D.断裂3个键的同时断裂6个键
②合成氨速率方程为,其中k为速率常数,根据表中数据分析:
则___________ ,___________ 。
③在恒温条件下,向恒容密闭容器中充入和,反应经过后达到平衡,压强减小了,则从开始到平衡,___________ 后再向里面加入和各,正逆反应速率的大小关系为:___________ (填“>”、“<”或“=”)。
(1)有一种新的以载氮体的碳基化学链合成氨的方法,其原理为:
①该反应分两步进行:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
已知反应(Ⅰ):反应物总键能比生成物总键能多;反应(Ⅱ):正反应活化能比逆反应活化能小,则的
②反应能自发进行的条件为:
A.高温 B.低温 C.任何温度
(2)传统的合成氨反应为:,
①恒温条件下,将和按物质的量之比投入到恒容密闭容器中发生反应:,下列描述能说明达到化学平衡状态的有
A.和的物质的量之比不变 B.容器的压强不再改变
C. D.断裂3个键的同时断裂6个键
②合成氨速率方程为,其中k为速率常数,根据表中数据分析:
实验 | |||
1 | m | n | q |
2 | n | ||
3 | m |
③在恒温条件下,向恒容密闭容器中充入和,反应经过后达到平衡,压强减小了,则从开始到平衡,
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2 . 甲醇是一种可再生的清洁能源,二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于实现“碳达峰”、“碳中和”。已知有关的热化学方程式如下:
Ⅰ.,;
Ⅱ.,;
Ⅲ.,;
Ⅳ.,;
请回答下列问题:
(1)_______ 。
(2)在体积一定的密闭容器中按物质的量比1:2充入CO和,发生上述反应Ⅰ,充分反应达平衡后,如图是平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度变化的平衡曲线。①压强为,温度为300℃时,反应Ⅰ的压强平衡常数_______ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
②反应Ⅰ达平衡后,下列措施能提高产率的是_______ (填字母)。
A.加入适量一氧化碳 B.升高温度 C.使用高效催化剂 D.增大压强
(3)一定温度下,向容积为1L的恒容密闭容器中,充入和,发生上述反应Ⅱ,测得各物质的物质的量浓度变化如图所示:则b曲线表示的是_______ 的浓度随时间的变化;内,的平均反应速率为_______ 。
(4)对于反应Ⅲ,其速率方程式为,,,为速率常数且只与温度有关,则该反应的平衡常数_______ (用含、的代数式表示)。
已知某温度下,上述反应平衡常数,在密闭容器中充入一定物质的量的,反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
此时正、逆反应速率的大小:_______ 。
Ⅰ.,;
Ⅱ.,;
Ⅲ.,;
Ⅳ.,;
请回答下列问题:
(1)
(2)在体积一定的密闭容器中按物质的量比1:2充入CO和,发生上述反应Ⅰ,充分反应达平衡后,如图是平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度变化的平衡曲线。①压强为,温度为300℃时,反应Ⅰ的压强平衡常数
②反应Ⅰ达平衡后,下列措施能提高产率的是
A.加入适量一氧化碳 B.升高温度 C.使用高效催化剂 D.增大压强
(3)一定温度下,向容积为1L的恒容密闭容器中,充入和,发生上述反应Ⅱ,测得各物质的物质的量浓度变化如图所示:则b曲线表示的是
(4)对于反应Ⅲ,其速率方程式为,,,为速率常数且只与温度有关,则该反应的平衡常数
已知某温度下,上述反应平衡常数,在密闭容器中充入一定物质的量的,反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
物质 | |||
物质的量/mol | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
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3 . CO2和CH4合成CH3COOH对实现“碳中和”目标具有重要意义。回答下列问题:
(1)25℃时,CH4和CH3COOH的燃烧热分别为890.3kJ·mol-1和873.7kJ·mol-1,写出CO2和CH4合成CH3COOH(l)的热化学方程式___________ 。
(2)在硫酸酸化的ZrO2催化剂表面发生反应时,涉及多个基元反应,反应经历pathA,pathB两个路径,其能量变化如下图所示。吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS1、TS2、TS3表示过渡态。①物质从催化剂表面脱附的过程___________ (填“放出热量”或“吸收热量”)。
②上述基元反应pathA路径中,速率最慢的一步的反应方程式为___________ 。
③pathA和pathB路径相比,___________ 更容易进行。
(3)已知能自发进行, ,下列说法正确的是___________。
(4)以CuO-ZrO2作催化剂,CO2、CH4投料比为1:1,300℃反应,平衡时CH4转化率为12%,CH3COOH选择性为95%,则CH3COOH的平衡产率为___________ 。(选择性指转化为目标产物的某反应物的质量与发生反应的该反应物的质量之比)
(5)立方ZrO2的晶胞如图,晶胞参数为apm,O2-和Zr4+间的最小距离为___________ pm,晶体密度为___________ g·cm-3。(列出计算式,阿伏加德罗常数的值用表示)
(1)25℃时,CH4和CH3COOH的燃烧热分别为890.3kJ·mol-1和873.7kJ·mol-1,写出CO2和CH4合成CH3COOH(l)的热化学方程式
(2)在硫酸酸化的ZrO2催化剂表面发生反应时,涉及多个基元反应,反应经历pathA,pathB两个路径,其能量变化如下图所示。吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS1、TS2、TS3表示过渡态。①物质从催化剂表面脱附的过程
②上述基元反应pathA路径中,速率最慢的一步的反应方程式为
③pathA和pathB路径相比,
(3)已知能自发进行, ,下列说法正确的是___________。
A.25℃时,该反应能自发进行 |
B.降低温度能提高CH4的平衡转化率 |
C.,反应达平衡状态 |
D.温度越高反应速率越快 |
(4)以CuO-ZrO2作催化剂,CO2、CH4投料比为1:1,300℃反应,平衡时CH4转化率为12%,CH3COOH选择性为95%,则CH3COOH的平衡产率为
(5)立方ZrO2的晶胞如图,晶胞参数为apm,O2-和Zr4+间的最小距离为
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2024-04-21更新
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169次组卷
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2卷引用:山西省平遥中学2023-2024学年高三二模考试化学试题
解题方法
4 . 1-丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料,可以利用正丁烷催化脱氢制备,催化脱氢又分为无氧催化脱氢和有氧催化脱氢。实际化工生产中需对反应条件(催化剂、温度等)进行探究,以获取最佳效益。
已知:I.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。
II.产物收率=生成某产物的原料量/投入的原料量×100%。
(1)利用正丁烷无氧催化脱氢制备1-丁烯反应原理如下:
CH3CH2CH2CH3H2C=CHCH2CH3+H2 ΔH
已知CH3 CH2CH2CH3、CH2 =CHCH2CH3、H2的燃烧热分别为2 878 kJ/mol、2 720 kJ/mol、286 kJ/mol,计算ΔH=___________ 。
(2)无氧催化脱氢用Pt系催化剂时,正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示。
①仅从1-丁烯选择性的角度考虑,应选择的催化剂为___________ (填催化剂序号,下同)。
②工业上,从1-丁烯单位时间收率的角度考虑,应选择的最佳催化剂为___________ 。
(3)其他条件相同,30 min时测得正丁烷转化率、1-丁烯收率随温度的变化关系如图所示。
温度高于590 ℃时1-丁烯收率降低的原因是_________________ 。
(4)有氧催化脱氢通常选择O2或CO2为氧化剂,VOx-MgO为催化剂,反应原理如下:
2CH3CH2CH2CH3+O2 2CH2 =CHCH2CH3 +2H2O i
CH3 CH2CH2CH3+CO2H2C=CHCH2CH3+H2O+CO ii
一定温度下,在体积为10 L的恒容密闭容器中,加入10 mol CH3CH2CH2CH3、7 mol O2、3 mol CO2进行反应i和ii.测得初始压强为20kPa,经过10h,反应达到平衡,此时压强变成25kPa,其中O2的体积分数为16%。回答下列问题:
①v(O2)=___________ kPa/h (用O2分压表示速率)。
②该温度下,反应ii的平衡常数Kp=___________ kPa。
③O2为氧化剂时,1-丁烯的选择性明显低于CO2为氧化剂时的选择性,分析可能原因:______________ 。
已知:I.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。
II.产物收率=生成某产物的原料量/投入的原料量×100%。
(1)利用正丁烷无氧催化脱氢制备1-丁烯反应原理如下:
CH3CH2CH2CH3H2C=CHCH2CH3+H2 ΔH
已知CH3 CH2CH2CH3、CH2 =CHCH2CH3、H2的燃烧热分别为2 878 kJ/mol、2 720 kJ/mol、286 kJ/mol,计算ΔH=
(2)无氧催化脱氢用Pt系催化剂时,正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示。
催化剂 | 单位时间转化率/% | 1-丁烯选择性/% |
催化剂1:PtSn/γ-Al2O3 | 23.0 | 92.0 |
催化剂2:PtSnSr0.2/γ-Al2O3 | 38.5 | 88.1 |
催化剂3:PtSn(0.3%)/MgAl2O4 | 27.0 | 98.9 |
②工业上,从1-丁烯单位时间收率的角度考虑,应选择的最佳催化剂为
(3)其他条件相同,30 min时测得正丁烷转化率、1-丁烯收率随温度的变化关系如图所示。
温度高于590 ℃时1-丁烯收率降低的原因是
(4)有氧催化脱氢通常选择O2或CO2为氧化剂,VOx-MgO为催化剂,反应原理如下:
2CH3CH2CH2CH3+O2 2CH2 =CHCH2CH3 +2H2O i
CH3 CH2CH2CH3+CO2H2C=CHCH2CH3+H2O+CO ii
一定温度下,在体积为10 L的恒容密闭容器中,加入10 mol CH3CH2CH2CH3、7 mol O2、3 mol CO2进行反应i和ii.测得初始压强为20kPa,经过10h,反应达到平衡,此时压强变成25kPa,其中O2的体积分数为16%。回答下列问题:
①v(O2)=
②该温度下,反应ii的平衡常数Kp=
③O2为氧化剂时,1-丁烯的选择性明显低于CO2为氧化剂时的选择性,分析可能原因:
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解题方法
5 . 乙二醇是一种重要的化工原料,可用于生产聚酯纤维、防冻剂、增塑剂等。由合成气直接法制乙二醇的主要反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
(1)已知298K、101kPa下,,,则_______ 。
(2)在恒压密闭容器中充入合成气,仅考虑发生反应Ⅰ,维持10%转化率,所需反应条件(温度、压强)如表:
则____________ (填“>”或“<”)0,随着温度升高所需压强增大的原因是_____________________ 。
(3)在2L刚性容器中充入合成气,总压,温度473K,催化剂(含)下进行反应。
①测得和的时空收率分别为和(时空收率是指催化剂中单位质量Rh在单位时间内所获得的产物量),则用表示的反应速率为_____________ 。
②平衡时,若和体积分数相等,的分压为,则的选择性为_______ ,反应Ⅰ的平衡常数___________ (用含x的式子表示)。(已知:的选择性;分压=总压×物质的量分数。)
(4)合成气直接法制乙二醇的反应Ⅰ、反应Ⅱ的反应历程(部分)如图1,一定条件下CO分压对选择性影响如图2所示。
图2
结合图1,图2,从速率角度解释CO分压增大选择性升高的原因_________________ 。
反应Ⅰ
反应Ⅱ
(1)已知298K、101kPa下,,,则
(2)在恒压密闭容器中充入合成气,仅考虑发生反应Ⅰ,维持10%转化率,所需反应条件(温度、压强)如表:
温度T/K | 298.15 | 300 | 354.7 | 400 |
压强P/kPa | 5.73 | 6.38 | 49.27 | 260.99 |
反应Ⅰ平衡常数K | 1 |
(3)在2L刚性容器中充入合成气,总压,温度473K,催化剂(含)下进行反应。
①测得和的时空收率分别为和(时空收率是指催化剂中单位质量Rh在单位时间内所获得的产物量),则用表示的反应速率为
②平衡时,若和体积分数相等,的分压为,则的选择性为
(4)合成气直接法制乙二醇的反应Ⅰ、反应Ⅱ的反应历程(部分)如图1,一定条件下CO分压对选择性影响如图2所示。
图1(TS表示过渡态,*表示吸附在催化剂表面)
图2
结合图1,图2,从速率角度解释CO分压增大选择性升高的原因
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2023-05-05更新
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423次组卷
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4卷引用:2024届山西省介休市定阳高级中学高三下学期模拟考试(九)理综试题-高中化学
解题方法
6 . 二甲醚又称甲醚,是一种十分重要的化工原料,在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。一定条件下,利用合成气(CO、H2)合成二甲醚,其中主要包括以下三个相互联系的反应:
i.合成气合成甲醇:CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g);
ii.甲醇脱水生成二甲醚:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g);
iii.水煤气变换反应:CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)。
请回答下列问题:
(1)已知相关物质变化的焓变如图1所示,写出CO直接加氢合成二甲醚的热化学方程式:_______ 。
(2)有研究者在催化剂(CuO/ZnO/Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由CO和H2直接制备二甲醚,结果如图2所示,其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_______ 。
(3)实验室模拟上述合成过程,在1 L恒容密闭容器中充入6 mol CO和6 mol H2,连续发生以上i、ii、iii反应,2 h后达到平衡,测得混合体系中各组分浓度如下表:
①平衡后,整个过程中CO的转化率为_______ ;v(CH3OCH3)=_______ mol· L-1· h-1。
②反应ii的K=_______ (保留两位小数)。
(4)合成气可做燃料电池的燃料。一种熔融盐燃料电池的工作原理如图所示,电极A上H2参与的电极反应为_______ ,假设催化炉产生的CO与H2的物质的量之比为2:1,电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为_______ 。
i.合成气合成甲醇:CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g);
ii.甲醇脱水生成二甲醚:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g);
iii.水煤气变换反应:CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)。
请回答下列问题:
(1)已知相关物质变化的焓变如图1所示,写出CO直接加氢合成二甲醚的热化学方程式:
(2)有研究者在催化剂(CuO/ZnO/Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由CO和H2直接制备二甲醚,结果如图2所示,其中CO转化率随温度升高而降低的原因是
(3)实验室模拟上述合成过程,在1 L恒容密闭容器中充入6 mol CO和6 mol H2,连续发生以上i、ii、iii反应,2 h后达到平衡,测得混合体系中各组分浓度如下表:
物质 | H2 | CH3OH | H2O | CO2 |
物质的量浓度/(mol·L-1) | l.44 | 0. 78 | 0. 12 | 0.84 |
②反应ii的K=
(4)合成气可做燃料电池的燃料。一种熔融盐燃料电池的工作原理如图所示,电极A上H2参与的电极反应为
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解题方法
7 . 碳中和目标背景下,我国加快低碳技术的发展和应用推广,其中二氧化碳碳捕集、利用与封存技术已经成为近期化学研究的热点,回答下列问题:
(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如图所示:
写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式:_______ 。
(2)CO2催化加氢制取甲醇,反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-49.5kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1
①在一定条件下,向某1L恒容密闭容器中充入1molCO2和amolH2发生主反应。图中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线_______ (填“m”或“n”),判断依据是_______ 。
②副反应的反应速率v=v正-v逆=k正c(CO2)·c(H2)k逆cm(CO)·cn(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数K=,则m=_______ ,升高温度时k正-k逆_______ (填“增大”减小”或“不变”)。
③在一定温度下,①中的起始总压强为21.2MPa。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示:
已知:CH3OH的选择性=×100%。图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为_______ (填“X”或“Y”),温度高于280°C时,曲线Y随温度升高而升高的原因是_______ 。240°C时,反应20min容器内达平衡状态,副反应的K,初始充入H2的物质的量a=_______ mol,主反应的平衡常数Kp=_______ (MPa)-2(①用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数;②计算结果保留1位小数)。
(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如图所示:
写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式:
(2)CO2催化加氢制取甲醇,反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-49.5kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1
①在一定条件下,向某1L恒容密闭容器中充入1molCO2和amolH2发生主反应。图中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线
②副反应的反应速率v=v正-v逆=k正c(CO2)·c(H2)k逆cm(CO)·cn(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数K=,则m=
③在一定温度下,①中的起始总压强为21.2MPa。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示:
已知:CH3OH的选择性=×100%。图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为
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8 . 李克强总理在十三届全国人民代表大会第四次会议上作政府工作报告时指出:优化产业结构和能源结构,扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。碳中和是指一个组织在一年内的二氧化碳排放通过二氧化碳去除技术达到平衡。
(1)科研人员借助太阳能用二氧化碳制备甲醇等燃料的催化转化是迄今为止最接近光合作用的方法,并且实现了二氧化碳的循环(如图所示),下列说法错误的是___________ (填字母)。
A.图中能量转化形式有两种
B.使用催化剂可以提高单位时间内反应物的转化率
C.利用太阳能开发甲醇等液态燃料有利于环境保护
D.该工艺中的H2目前只能由电解水获得
(2)CO2加氢还可制备甲酸(HCOOH)。
①工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示:
反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的焓变△H=___________ kJ·mol-1。
②温度为T1℃时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) K=2。
实验测得:v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。T1℃时,k逆=___________ k正。
③温度为T2℃时,k正=1.9k逆,则T2℃时平衡压强___________ (填“>”“<”或“=”)T1℃时平衡压强,理由是___________ 。
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧时产生的温室气体CO2,其产物之一是NH4HCO3。已知常温下碳酸的电离常数Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,写出NH4HCO3水解反应的化学方程式:___________ ,选用上述数据计算该反应的平衡常数Kh=___________ (保留三位有效数字)。
(4)某光电催化反应器如图所示,A极是Pt/CNT电极,B极是TiO2电极。写出A极由CO2制异丙醇的电极反应式:___________ 。
(1)科研人员借助太阳能用二氧化碳制备甲醇等燃料的催化转化是迄今为止最接近光合作用的方法,并且实现了二氧化碳的循环(如图所示),下列说法错误的是
A.图中能量转化形式有两种
B.使用催化剂可以提高单位时间内反应物的转化率
C.利用太阳能开发甲醇等液态燃料有利于环境保护
D.该工艺中的H2目前只能由电解水获得
(2)CO2加氢还可制备甲酸(HCOOH)。
①工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示:
反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的焓变△H=
②温度为T1℃时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) K=2。
实验测得:v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。T1℃时,k逆=
③温度为T2℃时,k正=1.9k逆,则T2℃时平衡压强
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧时产生的温室气体CO2,其产物之一是NH4HCO3。已知常温下碳酸的电离常数Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,写出NH4HCO3水解反应的化学方程式:
(4)某光电催化反应器如图所示,A极是Pt/CNT电极,B极是TiO2电极。写出A极由CO2制异丙醇的电极反应式:
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解题方法
9 . CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题。
已知:反应ICO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-58kJ·mol-1
反应ICO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41kJ·mol-1
(1)CO(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)的热化学方程式为______________ 。
(2)某实验过程中,控制压强一定,将CO2和H2按一定的初始投料比、一定流速通过催化剂,经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态):
表中实验数据表明,升高温度,CO2实际转化率提高而甲醇的选择性降低。其原因是____________________________ 。
(3)在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。调整CO2和H2初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同)。
已知:Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数。
①经分析,A、E和G三点对应的反应温度相同,结合数据说明判断理由_______________ 。
②已知反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O),k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。C、D、E三点中k正-k逆最大的是___________ ,A、B、F三点中v逆最大的是___________ 。计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当CO2转化率达到50%时,=___________ 。
(4)关于合成甲醇过程中用到的催化剂,下列说法错误的是___________ (填字母)。
A.参与了反应,改变了反应历程和△HB.使k正和k逆增大,但二者增大倍数不同
C.降低了反应的活化能D.提高了CO2的平衡转化率
已知:反应ICO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-58kJ·mol-1
反应ICO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41kJ·mol-1
(1)CO(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)的热化学方程式为
(2)某实验过程中,控制压强一定,将CO2和H2按一定的初始投料比、一定流速通过催化剂,经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态):
T/K | CO2实际转化率/% | 甲醇的选择性/% |
543 | 12.3 | 42.3 |
553 | 15.3 | 39.1 |
(3)在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。调整CO2和H2初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同)。
已知:Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数。
①经分析,A、E和G三点对应的反应温度相同,结合数据说明判断理由
②已知反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O),k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。C、D、E三点中k正-k逆最大的是
(4)关于合成甲醇过程中用到的催化剂,下列说法错误的是
A.参与了反应,改变了反应历程和△HB.使k正和k逆增大,但二者增大倍数不同
C.降低了反应的活化能D.提高了CO2的平衡转化率
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解题方法
10 . (1)在一定条件下氨气和氧气能发生反应生成氮气和水蒸气:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H
查阅资料可得有关的化学键键能数据如下:
由此计算上述反应的反应热△H=___________ kJ·mol-1。
(2)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3
注:K1、K2、K3分别为上述三个反应的平衡常数
回答下列问题:
①氨催化氧化反应(生成气态水)的平衡常数K为___________ (用K1、K2、K3表示)。
②一定条件下,将4molNH3和5.2molO2混合于容积为4L的恒容密闭容器中发生催化氧化反应,经过10s后达到平衡,测得NO的浓度为0.4mol/L则0到10s内,用NH3表示该反应的平均反应速率为___________ ,O2的转化率为___________ (用百分数表示,且保留小数点后一位),该反应的平衡常数为___________ (列出计算式即可)。
③若上述反应第一次达到平衡时,保持其他条件不变的情况下,只是将容器的体积扩大一倍,假定在25s后达到新的平衡。请在下图中用曲线表示15~30s这个阶段体系中NH3的浓度随时间变化的趋势。__________
(3)下列有关该反应的说法正确的是___________ (填字母)。
A.恒温恒容,再充入4molNH3和5.2molO2,再次达到平衡时,NH3的转化率增大
B.恒温恒容,当容器内的密度保持不变时,反应达到了平衡
C.当混合气体的平均摩尔质量不变时,反应达到了平衡
D.当2v正(NO)=3v逆(H2O)时,反应达到了平衡
(4)工业上常用氨水吸收SO2,可生成(NH4)2SO3,请判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并通过计算说明判断依据:_______________________________________________________ 。(已知:NH3·H2O的Kb=1.8×10-5;H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8)
查阅资料可得有关的化学键键能数据如下:
化学键 | N≡N | H-O | N-H | O=O |
E/ (kJ·mol-1) | 946 | 463 | 391 | 496 |
由此计算上述反应的反应热△H=
(2)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3
注:K1、K2、K3分别为上述三个反应的平衡常数
回答下列问题:
①氨催化氧化反应(生成气态水)的平衡常数K为
②一定条件下,将4molNH3和5.2molO2混合于容积为4L的恒容密闭容器中发生催化氧化反应,经过10s后达到平衡,测得NO的浓度为0.4mol/L则0到10s内,用NH3表示该反应的平均反应速率为
③若上述反应第一次达到平衡时,保持其他条件不变的情况下,只是将容器的体积扩大一倍,假定在25s后达到新的平衡。请在下图中用曲线表示15~30s这个阶段体系中NH3的浓度随时间变化的趋势。
(3)下列有关该反应的说法正确的是
A.恒温恒容,再充入4molNH3和5.2molO2,再次达到平衡时,NH3的转化率增大
B.恒温恒容,当容器内的密度保持不变时,反应达到了平衡
C.当混合气体的平均摩尔质量不变时,反应达到了平衡
D.当2v正(NO)=3v逆(H2O)时,反应达到了平衡
(4)工业上常用氨水吸收SO2,可生成(NH4)2SO3,请判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并通过计算说明判断依据:
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2019-02-07更新
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472次组卷
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3卷引用:【市级联考】山西省晋中市2019届高三上学期1月高考适应性考试理科综合化学试题