1 . 二氧化碳转化为甲醇有利于实现碳中和。
(1)二氧化碳合成甲醇经历以下两步:
则合成总反应_______ 。
(2)时,在体积为的刚性容器中,投入和,合成总反应达到平衡时,的平衡转化率为。
①该反应的平衡常数K=_______ (保留1位小数)。
②有利于提高平衡转化率的是_______ (填标号)。
A.降低温度 B.继续通入 C.及时将分离 D.使用合适催化剂
(3)我国科学家制备了一种催化剂,实现高选择性合成。气相催化合成过程中,转化常及选择性随温度及投料比的变化曲线如图。
①生成的最佳条件是_______ (填标号)。
A. B.
C. D.
②温度升高,转化率升高,但产物含量降低的原因:_______ 。
(4)甲醇进一步合成天然淀粉的路线如图,其中为生物酶。
①合成天然淀粉过程中加入过氧化氢酶的作用是_______ 。
②以为原料人工合成淀粉,为1个周期,每克催化剂能生产淀粉;自然界中玉米合成淀粉的效率为。该方法生产淀粉的效率是玉米的_______ 倍(保留1位小数)。
(1)二氧化碳合成甲醇经历以下两步:
则合成总反应
(2)时,在体积为的刚性容器中,投入和,合成总反应达到平衡时,的平衡转化率为。
①该反应的平衡常数K=
②有利于提高平衡转化率的是
A.降低温度 B.继续通入 C.及时将分离 D.使用合适催化剂
(3)我国科学家制备了一种催化剂,实现高选择性合成。气相催化合成过程中,转化常及选择性随温度及投料比的变化曲线如图。
①生成的最佳条件是
A. B.
C. D.
②温度升高,转化率升高,但产物含量降低的原因:
(4)甲醇进一步合成天然淀粉的路线如图,其中为生物酶。
①合成天然淀粉过程中加入过氧化氢酶的作用是
②以为原料人工合成淀粉,为1个周期,每克催化剂能生产淀粉;自然界中玉米合成淀粉的效率为。该方法生产淀粉的效率是玉米的
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2022-01-21更新
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559次组卷
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3卷引用:福建省四地市2022届高三上学期第一次质量检测化学试题
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解题方法
2 . Ⅰ.我国科学家利用CO2矿化反应释放能量设计出CO2矿化电池。不仅减碳发电,还能获得高附加值产品,其工作原理如图所示(Q是有机物;反应物和产物分别经过其它通道进入或排出电池容器)。
(1)通过离子交换膜的离子是___ ,正极区的电极反应式为:Q+2CO2+2H2O+2Na++2e—=2NaHCO3+QH2,在电极区溶液中可循环利用的物质是___ ,则电池的总反应方程式为____ 。
Ⅱ.以CO2为原料加氢合成二甲醚、甲醇有利于促进实现“碳中和”。在二氧化碳加氢制取二甲醚的合成塔中发生以下3个反应:
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=—49.01kJ·mol-1
ii.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=—24.52kJ·mol-1
iii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.17kJ·mol-1
(2)2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)的△H=___ kJ·mol-1。
(3)在压强3.0MPa、=4条件下,CO2的平衡转化率和产物的选择性与温度的关系如图所示(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)。
①当温度超过290℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___ 。除改变温度外,能提高二甲醚选择性的措施为____ (写一种即可)。
②根据图中的数据计算300℃上述反应达到平衡时CH3OCH3的物质的量分数为____ (保留三位有效数字)。
(4)在=3时,反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇物质的量分数为x(CH3OH),在t=250℃下的x(CH3OH)~P、在P=5×105Pa下的x(CH3OH)~t如图所示。当CO2的平衡转化率为时,反应条件可能为____ 。
(1)通过离子交换膜的离子是
Ⅱ.以CO2为原料加氢合成二甲醚、甲醇有利于促进实现“碳中和”。在二氧化碳加氢制取二甲醚的合成塔中发生以下3个反应:
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=—49.01kJ·mol-1
ii.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=—24.52kJ·mol-1
iii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.17kJ·mol-1
(2)2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)的△H=
(3)在压强3.0MPa、=4条件下,CO2的平衡转化率和产物的选择性与温度的关系如图所示(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)。
①当温度超过290℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
②根据图中的数据计算300℃上述反应达到平衡时CH3OCH3的物质的量分数为
(4)在=3时,反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇物质的量分数为x(CH3OH),在t=250℃下的x(CH3OH)~P、在P=5×105Pa下的x(CH3OH)~t如图所示。当CO2的平衡转化率为时,反应条件可能为
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2022-03-03更新
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714次组卷
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2卷引用:福建省龙岩第一中学2022届高三毕业班模拟训练(二)化学试题
3 . 我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值,2060年前达到“碳中和”。因此,二氧化碳的综合利用尤为重要。
(1)通过使用不同新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚(CH3OCH3)也有广泛的应用。
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①结合计算分析反应的自发性:_____ 。
②恒压、投料比的情况下,不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示:
当温度超过290℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是_____ 。
③工业实际设计温度一般在230∼270℃范围内变化,不能过高的原因是_____ 。
(2)研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
①CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_____ 。
②在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为_____ (用a、b、c字母排序)。
(3)CO2参与的乙苯脱氢机理如图所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置;A、B为催化剂的活性位点,其中A位点带部分正电荷,B1、B2位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤I可描述为:乙苯α-H带部分正电荷,被带部分负电荷的B1位点吸引,随后解离出H+并吸附在B1位点上;步骤Ⅱ可描述为:_____ 。
(1)通过使用不同新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚(CH3OCH3)也有广泛的应用。
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
①结合计算分析反应的自发性:
②恒压、投料比的情况下,不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示:
当温度超过290℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
③工业实际设计温度一般在230∼270℃范围内变化,不能过高的原因是
(2)研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
①CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为
②在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为
(3)CO2参与的乙苯脱氢机理如图所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置;A、B为催化剂的活性位点,其中A位点带部分正电荷,B1、B2位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤I可描述为:乙苯α-H带部分正电荷,被带部分负电荷的B1位点吸引,随后解离出H+并吸附在B1位点上;步骤Ⅱ可描述为:
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解题方法
4 . 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
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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6 . 甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料,在CO2加氢合成CH3OH的体系中,同时发生下列竞争反应:
(ⅰ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.3 kJ/mol
(ⅱ)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ/mol
由CO也能直接加氢合成甲醇:(iii) 2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H
(1)△H =_______ kJ/mol。
(2)反应(ⅱ) CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的正、逆反应平衡常数随温度变化曲线如图所示。
下列分析正确的是_______ 。
A.曲线甲为K(逆),曲线乙为K(正)
B.a点时,一定有v正=v逆
C.c点时,x=0.5
(3)催化剂M、N对CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)反应进程的能量影响如下图(a)所示,两种催化剂对应的1nk~关系如下图(b)所示(已知;lnk=-+C,其中Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。
①使用催化剂M时,逆反应的活化能为_______ kJ/mol。
②催化剂N对应曲线是图(b)中的_______ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)
(4)为进一步研究CO2与H2反应制CH3OH的过程中原料气组成对反应速率的影响,分别向三个压强恒定为P的密闭容器(装有等量催化剂,且在实验温度范围内催化剂活性变化不大)中通入相同碳氢比的三种混合气,相同时间内,测得甲醇生成速率与温度的关系如图所示。
①三个容器中,甲醇的生成速率达峰值后均随温度升高而下降的原因是_______ 。
②结合研究目的,参照图中三条曲线,你可得出的结论是_______ (写一条)。
(5)恒温下,在压强恒定为P的装置中,按n(CO2):n(H2)=1:3加入反应物,发生反应(ⅰ)、(ⅱ)。达到平衡时,若CO2转化率为20%,甲醇的选择性为50%。列出反应(ⅰ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数计算式:Kp=_______ (不必化简)。(已知:的选择性x=×100%;Kp为用分压代替浓度的平衡常数。)
(ⅰ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.3 kJ/mol
(ⅱ)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ/mol
由CO也能直接加氢合成甲醇:(iii) 2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H
(1)△H =
(2)反应(ⅱ) CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的正、逆反应平衡常数随温度变化曲线如图所示。
下列分析正确的是
A.曲线甲为K(逆),曲线乙为K(正)
B.a点时,一定有v正=v逆
C.c点时,x=0.5
(3)催化剂M、N对CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)反应进程的能量影响如下图(a)所示,两种催化剂对应的1nk~关系如下图(b)所示(已知;lnk=-+C,其中Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。
①使用催化剂M时,逆反应的活化能为
②催化剂N对应曲线是图(b)中的
(4)为进一步研究CO2与H2反应制CH3OH的过程中原料气组成对反应速率的影响,分别向三个压强恒定为P的密闭容器(装有等量催化剂,且在实验温度范围内催化剂活性变化不大)中通入相同碳氢比的三种混合气,相同时间内,测得甲醇生成速率与温度的关系如图所示。
①三个容器中,甲醇的生成速率达峰值后均随温度升高而下降的原因是
②结合研究目的,参照图中三条曲线,你可得出的结论是
(5)恒温下,在压强恒定为P的装置中,按n(CO2):n(H2)=1:3加入反应物,发生反应(ⅰ)、(ⅱ)。达到平衡时,若CO2转化率为20%,甲醇的选择性为50%。列出反应(ⅰ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数计算式:Kp=
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7 . 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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110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
8 . 甲醇是重要的化工原料,广泛应用于有机合成、医药生产等领域。在一定条件下,用和可以合成甲醇,这对于减少排放,实现“碳中和”具有重要意义。以和为原料合成甲醇主要发生反应Ⅰ和反应Ⅱ(不考虑其他反应):
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知: ,则反应Ⅱ的___________ 。
(2)和在某催化剂表面合成甲醇(反应I)的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用∗标注,“TS”表示过渡状态。
①气体在催化剂表面的吸附是___________ (填“吸热”或“放热”)过程。
②该反应历程中反应速率最快步骤的化学方程式为___________ 。
(3)往恒容密闭容器中按充入和,在催化剂作用下合成甲醇,平衡转化率和选择性随温度和压强的变化情况如图1、图2所示。
已知:的选择性
①据图可知,压强、、由小到大的顺序是___________ 。
②图2中选择性随温度变化的原因是___________ 。
③当温度为250℃、压强为时,平衡转化率和选择性如图中和点所示。若平衡时容器内,则反应I的平衡常数___________ (列计算式)。
(4)目前,科研人员在研究光电催化还原为甲醇的领域也取得了一定的进展,其原理如图所示,则生成甲醇的电极反应式为___________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知: ,则反应Ⅱ的
(2)和在某催化剂表面合成甲醇(反应I)的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用∗标注,“TS”表示过渡状态。
①气体在催化剂表面的吸附是
②该反应历程中反应速率最快步骤的化学方程式为
(3)往恒容密闭容器中按充入和,在催化剂作用下合成甲醇,平衡转化率和选择性随温度和压强的变化情况如图1、图2所示。
已知:的选择性
①据图可知,压强、、由小到大的顺序是
②图2中选择性随温度变化的原因是
③当温度为250℃、压强为时,平衡转化率和选择性如图中和点所示。若平衡时容器内,则反应I的平衡常数
(4)目前,科研人员在研究光电催化还原为甲醇的领域也取得了一定的进展,其原理如图所示,则生成甲醇的电极反应式为
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2022-03-09更新
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453次组卷
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2卷引用:福建省漳州市2022届高三毕业班第二次教学质量检测化学试题
解题方法
9 . 以、为原料合成可有效降低空气中二氧化碳的含量,其中涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知 ;则___________
(2)某小组在温度为T℃下,将1mol和3mol充入容积为5L的恒容密闭容器中。同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,体系中各组分分压(各组分分压=总压×各组分物质的量分数)随时间的变化情况如图所示。
①图中缺少了一种组分的分压变化,该组分是___________ (填化学式),该组分平衡时的分压为___________ MPa。
②0~15min内,反应Ⅰ的反应速率___________ ;达到平衡后,___________ 。
③反应开始时,容器的总压为___________ MPa,T℃时,反应Ⅱ的平衡常数___________ (用分压代替浓度)。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知 ;则
(2)某小组在温度为T℃下,将1mol和3mol充入容积为5L的恒容密闭容器中。同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,体系中各组分分压(各组分分压=总压×各组分物质的量分数)随时间的变化情况如图所示。
①图中缺少了一种组分的分压变化,该组分是
②0~15min内,反应Ⅰ的反应速率
③反应开始时,容器的总压为
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2022-02-12更新
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300次组卷
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2卷引用:福建省闽粤名校联盟2021-2022学年高三下学期2月联考化学试题
解题方法
10 . 工业合成尿素以NH3和CO2作为原料,在合成塔中存在如下转化:
回答下列问题:
(1)液相中,合成尿素总反应的热化学方程式为:∆H=_______
(2)在不同温度下,反应中CO2的转化率与时间的关系如图1。
①温度T1_______ T2(填“>”、“<”或“=”),原因是_______ 。
②保持容器体积不变,在反应初期,可以提高单位时间内CO2转化率措施有_______ 。
a.增大氨气的浓度b.通入惰性气体
c.升高温度d.增大水的分压(分压=总压×物质的量分数)
(3)在液相中,CO2的平衡转化率与温度、初始氨碳比、初始水碳比关系如图2。
①曲线A、B,W较大的曲线是_______ (填“A”或“B”)。
②其它条件不变时,随着温度的升高,平衡转化率下降的原因是_______ 。
③对于液相反应常用某组分M达到平衡时的物质的量分数x(M)表示平衡常数(记作Kx),195℃时,则该反应中N点的平衡常数Kx=_______ 。
回答下列问题:
(1)液相中,合成尿素总反应的热化学方程式为:∆H=
(2)在不同温度下,反应中CO2的转化率与时间的关系如图1。
①温度T1
②保持容器体积不变,在反应初期,可以提高单位时间内CO2转化率措施有
a.增大氨气的浓度b.通入惰性气体
c.升高温度d.增大水的分压(分压=总压×物质的量分数)
(3)在液相中,CO2的平衡转化率与温度、初始氨碳比、初始水碳比关系如图2。
①曲线A、B,W较大的曲线是
②其它条件不变时,随着温度的升高,平衡转化率下降的原因是
③对于液相反应常用某组分M达到平衡时的物质的量分数x(M)表示平衡常数(记作Kx),195℃时,则该反应中N点的平衡常数Kx=
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