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1 . 甲基叔戊基醚(TAME,简写为T)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下,通过甲醇(简写为M)与2-甲基-2-丁烯(简写为A)的液相反应制得。通过控制条件,体系中主要发生如下反应(B为2-甲基-1-丁烯的简写,不考虑其他副反应):
反应ⅰ:反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)磷钼酸()可作为制备TAME反应催化剂的浸渍试剂。已知钼元素位于第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似。基态钼原子的价层电子排布式为
(2)比较
(3)我国学者团队对制备TAME反应的催化剂进行了研究。研究表明:用不同浓度(1~3%)的磷钼酸浸渍催化剂,浓度越大催化剂催化活性越好。用浓度分别为1%、2%、3%的磷钼酸浸渍催化剂进行了三组实验,得到随时间的变化曲线如图所示。①用3%的磷钼酸浸渍时,在4~6h内,T的平均生成速率为
②下列说法正确的有
A.三组实验中,反应速率都随反应进程一直增大
B.平衡后加入惰性溶剂四氢呋喃稀释,减小
C.催化剂可加快化学反应速率,提高甲醇的平衡转化率
D.降低温度,反应ⅰ和ⅱ的正、逆反应速率都减小
E.达到平衡后,加入M,不变
(4)研究团队继续研究其他条件不变时,不同醇烯比(甲醇M与烯烃A的起始物质的量浓度之比)对平衡的影响,当A起始浓度时,测得平衡时B和T的随的变化曲线如图。当时,计算反应i的平衡常数
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2 . 随着“碳达峰”、“碳中和”战略的提出,大气中含量的控制和回收利用已成为当今化学研究的主题,其过程包括的富集、的合成气化、的甲醇化、的甲烷化等。回答下列问题:
(1)的富集:含量较高的空气叫富碳空气,捕集其中的可通过如下途径实现。通入富碳空气后,饱和纯碱水变浑浊,其原因是___________ (用文字叙述)。
(2)的合成气化:反应原理为 。已知有关反应的热化学方程式: , 。
①___________ 。
②利于该反应自发进行的条件为___________ (填“高温”“低温”或“任意条件”)。
(3)的甲醇化:利用光解海水产生的将转化为甲醇 ],其转化过程如图1所示。①反应i的能量转化方式为___________ 。
②一定温度下,向体积为的密闭容器中充入和,发生反应后到达平衡,此时。前内,___________ ,该温度下反应的平衡常数___________ (用分数表示)。
③一定温度下,在一个固定体积的密闭容器中仅发生反应ii,下列不能说明反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.容器内气体的压强不变
B.容器内混合气体的总物质的量不变
C.和物质的量之比不变
D.单位时间内,每有键断裂,同时有键形成
(4)的甲烷化:科学家利用吸收后的纯碱水溶液,通过电解转化为及及的产率随电解电压变化曲线如图2所示。①电压较高时,转化为的电极反应式为___________ 。
②工业生产上常采用较高电压,其目的为___________ 。
(1)的富集:含量较高的空气叫富碳空气,捕集其中的可通过如下途径实现。通入富碳空气后,饱和纯碱水变浑浊,其原因是
(2)的合成气化:反应原理为 。已知有关反应的热化学方程式: , 。
①
②利于该反应自发进行的条件为
(3)的甲醇化:利用光解海水产生的将转化为甲醇 ],其转化过程如图1所示。①反应i的能量转化方式为
②一定温度下,向体积为的密闭容器中充入和,发生反应后到达平衡,此时。前内,
③一定温度下,在一个固定体积的密闭容器中仅发生反应ii,下列不能说明反应达到平衡状态的是
A.容器内气体的压强不变
B.容器内混合气体的总物质的量不变
C.和物质的量之比不变
D.单位时间内,每有键断裂,同时有键形成
(4)的甲烷化:科学家利用吸收后的纯碱水溶液,通过电解转化为及及的产率随电解电压变化曲线如图2所示。①电压较高时,转化为的电极反应式为
②工业生产上常采用较高电压,其目的为
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3 . 甲醇(CH3OH)在化学工业、农业生产等领域有着广泛应用。回答下列问题:
(1)CH3OH的电子式为___________ 。
(2)工业上可将煤先转化为CO(g)和H2(g),然后在催化剂作用下合成CH3OH(l),该过程称为煤的___________ 。已知相关物质的燃烧热数值如下表,则反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)的∆H=___________ 。
(3)常温下,将一定量CH3OH(1)放入真空的恒容密闭中,发生CH3OH(l)CH3OH(g) ∆H=+1109.0kJ·mol-1。
①某温度下,甲醇达到液气平衡状态时的压强称为甲醇在该温度下的饱和蒸气压,记为p*。p*与温度T的关系如图所示,B点蒸气压大于A点蒸气压的原因是___________ 。②拉乌尔定律表明,一定温度下的稀溶液中,溶剂的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数。
i.如图所示,甲烧杯中盛有甲醇,乙烧杯盛有NaOH的甲醇溶液,常温下将两烧杯置于真空密闭容器中,足够长的时间后,可能会观察到___________ (填字母)所示的现象。ii.已知甲醇的沸点为64.7℃,该温度下甲醇和纯水的饱和蒸气压见下表。现欲用蒸馏法分离含CH3OH物质的量分数为40%的甲醇水溶液,当控制蒸馏温度为64.7℃时,则蒸馏烧瓶中溶液上方的蒸汽总压p总=___________ kPa,馏分中甲醇的物质的量分数为___________ 。
(4)CH3OH可用于制备甲醇燃料电池。
①单位质量燃料所输出电能的多少称为燃料电池的比能量,若某甲醇燃料电池的输出电压为3.60V,其比能量为___________ kW⋅h⋅kg-1(结果保留一位小数)。已知:3.6×10⁶J,1mol电子的电量为96500C。
②在实验室中用甲醇燃料电池模拟铝制品在稀硫酸溶液中进行的表面钝化处理,Al电极应与甲醇燃料电池的___________ 极相连,Al电极上发生的电极反应方程式为___________ 。
(1)CH3OH的电子式为
(2)工业上可将煤先转化为CO(g)和H2(g),然后在催化剂作用下合成CH3OH(l),该过程称为煤的
物质 | CO(g) | H2(g) | CH3OH(l) |
燃烧热/kJ·mol-1 | -283.0 | -285.8 | -726.5 |
(3)常温下,将一定量CH3OH(1)放入真空的恒容密闭中,发生CH3OH(l)CH3OH(g) ∆H=+1109.0kJ·mol-1。
①某温度下,甲醇达到液气平衡状态时的压强称为甲醇在该温度下的饱和蒸气压,记为p*。p*与温度T的关系如图所示,B点蒸气压大于A点蒸气压的原因是
i.如图所示,甲烧杯中盛有甲醇,乙烧杯盛有NaOH的甲醇溶液,常温下将两烧杯置于真空密闭容器中,足够长的时间后,可能会观察到
物质 | CH3OH(l) | H2O(1) |
p*(64.7℃)/kPa | 101.30 | 23.90 |
(4)CH3OH可用于制备甲醇燃料电池。
①单位质量燃料所输出电能的多少称为燃料电池的比能量,若某甲醇燃料电池的输出电压为3.60V,其比能量为
②在实验室中用甲醇燃料电池模拟铝制品在稀硫酸溶液中进行的表面钝化处理,Al电极应与甲醇燃料电池的
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4 . 我国提出2060年前实现碳中和,为有效降低大气中的含量,以为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应:
Ⅰ.主反应:
Ⅱ.副反应:
(1)已知:Ⅲ.
Ⅳ.___________ 。
(2)加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,其可能的原因为___________。
(3)500℃时,向1L恒容密闭容器中充入4mol和12mol,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得,体系压强为,则0~20min内___________ ,平衡时选择性=___________ (选择性,计算保留三位有效数字,下同),副反应的___________ 。
(4)以催化加氢合成的甲醇为原料,在催化剂作用下可以制取丙烯,反应的化学方程式为。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arhenius经验公式,(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是___________ 。(5)某种新型储氢材料的晶胞如图,八面体中心为M金属离子,顶点均为配体:四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。若其摩尔质量为,则M元素为___________ (填元素符号):在该化合物中,M离子的价电子排布式为___________ 。
Ⅰ.主反应:
Ⅱ.副反应:
(1)已知:Ⅲ.
Ⅳ.
(2)加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,其可能的原因为___________。
A.反应速率快 | B.平衡转化率高 |
C.催化剂活性高 | D.主反应催化剂选择性好 |
(3)500℃时,向1L恒容密闭容器中充入4mol和12mol,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得,体系压强为,则0~20min内
(4)以催化加氢合成的甲醇为原料,在催化剂作用下可以制取丙烯,反应的化学方程式为。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arhenius经验公式,(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是
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解题方法
5 . 通过不同方式转化为高附加值化学品有利于实现“双碳目标”,其中加氢转化为二甲醚()是常见的一种方式,其反应过程如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为___________ 。
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①四条曲线对应压强、、和由大到小的顺序为___________ ,判断依据是___________ 。②压强为时,平衡转化率随温度升高先减小后增大,原因是___________ 。(3)上图中,当反应温度高于350℃时几条曲线重合,说明此时的转化率不受压强影响,原因是___________ 。
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为___________ (填“a”或“b”)。恒温恒压条件下,向体系中通入和,达到平衡时转化率为50%,为0.07mol,该条件下生成的CO可以忽略不计,则的物质的量为___________ mol,加氢制的反应用摩尔分数表示的平衡常数___________ (列出计算式)。(已知反应的,物质i的摩尔分数。)
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①四条曲线对应压强、、和由大到小的顺序为
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为
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376次组卷
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4卷引用:河南省周口市2024届高三二模理综-化学试题
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解题方法
6 . 、常用于制造农药等。磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。请回答下列问题:
(1)的VSEPR模型是______ 。已知中P原子的d能级参与杂化,分子呈三角双锥形(如图甲),由此推知中P的杂化类型为______ (填标号)。A. B. C. D.
(2)已知,① kJ⋅mol,
② kJ⋅mol()。
则______ (用含a、b、c的式子表示)kJ⋅mol。
(3)实验测得的速率方程为(k为速率常数,只与温度、催化剂有关),速率常数k与活化能的经验关系式为(R为常数,为活化能,T为绝对温度)。①一定温度下,向密闭容器中充入适量和,实验测得在催化剂Cat1、Cat2下与的关系如图乙所示。催化效能较高的是______ (填“Cat1”或“Cat2”),判断依据是____________ 。
②将2n mol和n mol充入体积不变的密闭容器中,一定条件下发生上述反应,达到平衡时,为a mol,如果此时移走n mol和0.5n mol ,在相同温度下再达到平衡时的物质的量为x,则x为______ (填标号)。
A.mol B.mol C.mol D.0.5a molmol
(4)向恒容密闭容器中投入0.2 mol 和0.2 mol ,发生反应:,在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图丙所示。①相对曲线b,曲线a改变的条件可能是____________ ;曲线c改变的条件可能是____________ 。
②曲线b条件下,该反应平衡常数()为______ 。[提示:用分压计算的平衡常数为压强平衡常数,分压=总压×物质的量分数。]
(1)的VSEPR模型是
(2)已知,① kJ⋅mol,
② kJ⋅mol()。
则
(3)实验测得的速率方程为(k为速率常数,只与温度、催化剂有关),速率常数k与活化能的经验关系式为(R为常数,为活化能,T为绝对温度)。①一定温度下,向密闭容器中充入适量和,实验测得在催化剂Cat1、Cat2下与的关系如图乙所示。催化效能较高的是
②将2n mol和n mol充入体积不变的密闭容器中,一定条件下发生上述反应,达到平衡时,为a mol,如果此时移走n mol和0.5n mol ,在相同温度下再达到平衡时的物质的量为x,则x为
A.mol B.mol C.mol D.0.5a molmol
(4)向恒容密闭容器中投入0.2 mol 和0.2 mol ,发生反应:,在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图丙所示。①相对曲线b,曲线a改变的条件可能是
②曲线b条件下,该反应平衡常数()为
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182次组卷
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3卷引用:2024届湘豫名校联考高三第二次模拟考试理综试题-高中化学
2024届湘豫名校联考高三第二次模拟考试理综试题-高中化学2024届江西省吉安市第一中学高三下学期一模化学试题(已下线)题型11 反应原理综合题(25题)-2024年高考化学常考点必杀300题(新高考通用)
7 . 以为原料在特定条件下可生产醇类、烷烃、碳酸酯等,实现二氧化碳资源化。科学家通过如下反应合成甲醇:
。
已知:
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变___________ 。
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果,在3MPa,时,不同Ni、Ga配比的催化剂下,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示,甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是___________ 。催化剂的最佳配比和反应温度是___________ 。(3)将等量和充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇,已知该温度下反应的化学平衡常数,下列事实说明该反应已达平衡的是___________。
(4)合成存在以下副反应:。5MPa,200℃时在1L容器中投入和,达成平衡时,二氧化碳转化率为0.5,甲醇选择率为0.8(甲醇选择率)。计算合成甲醇反应的化学平衡常数K(列出计算表达式)___________ 。
。
已知:
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果,在3MPa,时,不同Ni、Ga配比的催化剂下,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示,甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是
A.气体密度保持不变 |
B.与的生成速率相等 |
C.某时刻容器中,, |
D.混合气体的平均相对分子质量不变 |
(4)合成存在以下副反应:。5MPa,200℃时在1L容器中投入和,达成平衡时,二氧化碳转化率为0.5,甲醇选择率为0.8(甲醇选择率)。计算合成甲醇反应的化学平衡常数K(列出计算表达式)
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8 . 氮、碳化合物转化是环境科学研究热点课题之一。“双碳”目标大背景下,采取高效经济方式利用CO2对人类社会发展具有重要意义。
(1)CO2催化加氢可合成乙烯,反应为2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g) ΔH<0,在恒压密闭容器中,起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)发生反应,不同温度下达到平衡时各组分的体积分数随温度的变化如图所示。①a、b、c三点的平衡常数由大到小为:_______ (用Ka、Kb、Kc表示)。
②表示C2H4体积分数随温度变化的曲线是_______ (填“k”“l”“m”“n”)。
③若d表示240℃时某时刻H2的体积分数,保持温度不变,则反应向_______ (填“正”或“逆”)反应方向进行。
(2)低碳烯烃是基础有机化工原料,工业上可利用合成气间接或直接制取。其间接制取的主要反应方程式如下:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(l) ΔH1=-116kJ·mol-1
2CH3OH(l)⇌C2H4(g)+2H2O(l) ΔH2=-35kJ·mol-1
H2O(g)⇌H2O(l) ΔH3=-44kJ·mol-1
①写出用CO(g)和H2(g)直接制取低碳烯烃C2H4(g)和H2O(g)的热化学方程式:_______ 。
②将He、CO和H2以体积比为1∶1∶2充入密闭容器中直接制取乙烯,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示,则p1_______ p2(填“>”“<”或“=”),M点的正反应速率_______ N点的逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。在500K,压强为p1的条件下,该反应的Kp=_______ (列出计算式)。
(1)CO2催化加氢可合成乙烯,反应为2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g) ΔH<0,在恒压密闭容器中,起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)发生反应,不同温度下达到平衡时各组分的体积分数随温度的变化如图所示。①a、b、c三点的平衡常数由大到小为:
②表示C2H4体积分数随温度变化的曲线是
③若d表示240℃时某时刻H2的体积分数,保持温度不变,则反应向
(2)低碳烯烃是基础有机化工原料,工业上可利用合成气间接或直接制取。其间接制取的主要反应方程式如下:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(l) ΔH1=-116kJ·mol-1
2CH3OH(l)⇌C2H4(g)+2H2O(l) ΔH2=-35kJ·mol-1
H2O(g)⇌H2O(l) ΔH3=-44kJ·mol-1
①写出用CO(g)和H2(g)直接制取低碳烯烃C2H4(g)和H2O(g)的热化学方程式:
②将He、CO和H2以体积比为1∶1∶2充入密闭容器中直接制取乙烯,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示,则p1
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9 . 某温度下,利用CO2生产甲醇主要涉及以下两个反应。
反应I._______
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3=–90.6kJ·mol-1。反应I的转化原理如图所示。该反应的热化学方程式为_______ ,在_______ 条件下反应I可自发发生。(2)若在恒压条件下密闭容器中发生反应I和Ⅱ,平衡后再充入惰性气体,反应Ⅱ平衡将_______ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)将1molCO2(g)和3molH2(g)充入密闭容器发生反应I和Ⅱ,并达到平衡状态。相同温度下,在不同压强下测得CO2的平衡转化率、CH3OH(g)的选择性和CO的选择性随压强变化曲线如图所示。图中表示CO2的平衡转化率的曲线是_______ (填“m”、“n”或“p”),A点时H2的转化率为_______ ,CH3OH的平衡分压为_______ MPa(保留两位有效数字)。(4)研究表明,CO催化变换反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH=–41.2kJ·mol-1。此反应的速率方程为,式中x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示各组分的物质的量分数。Kp为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时,CO催化变换反应的Kp_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。根据速率方程分析,T>Tm时v逐渐减小的原因是_______ 。
反应I._______
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3=–90.6kJ·mol-1。反应I的转化原理如图所示。该反应的热化学方程式为
(3)将1molCO2(g)和3molH2(g)充入密闭容器发生反应I和Ⅱ,并达到平衡状态。相同温度下,在不同压强下测得CO2的平衡转化率、CH3OH(g)的选择性和CO的选择性随压强变化曲线如图所示。图中表示CO2的平衡转化率的曲线是
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解题方法
10 . 我国承诺在2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”,资源化利用具有重要意义,回答下列问题:
I.和在镍基催化作用下重整模型如图所示(已知:*表示催化剂活性位点,表示活性亚甲基)。(1)和在镍基催化作用下发生重整反应的化学方程式为_____ 。该反应在高温下才能自发进行,判断反应焓变_____ (填“大于”“小于”或“等于”)0,判断理由是_____ 。
(2)已知经验公式:(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),该反应的速率常数、活化能与温度的关系如图:该反应的活化能_____ 。(用含有的式子表示)
Ⅱ.已知二氧化碳和氢气合成甲醇可能发生如下反应:
i.
ii.
(3)为提高甲醇平衡产率,可采取的措施有_____ (至少答两条)。
(4)若以为催化剂,其活性温度范围通常为。向装有催化剂的密闭容器按投料比为通入反应物,保持压强为,若只发生反应i,其他条件相同,不同温度下。5分钟内,测得温度与甲醇的产率关系如图,实际产率呈现先升高后降低的原因是_____ 。(5)时的压强平衡常数_____ 。(写出计算式)
I.和在镍基催化作用下重整模型如图所示(已知:*表示催化剂活性位点,表示活性亚甲基)。(1)和在镍基催化作用下发生重整反应的化学方程式为
(2)已知经验公式:(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),该反应的速率常数、活化能与温度的关系如图:该反应的活化能
Ⅱ.已知二氧化碳和氢气合成甲醇可能发生如下反应:
i.
ii.
(3)为提高甲醇平衡产率,可采取的措施有
(4)若以为催化剂,其活性温度范围通常为。向装有催化剂的密闭容器按投料比为通入反应物,保持压强为,若只发生反应i,其他条件相同,不同温度下。5分钟内,测得温度与甲醇的产率关系如图,实际产率呈现先升高后降低的原因是
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