解题方法
1 . 大气中含量的控制和资源化利用具有重要意义。
(1)还原是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
Ⅰ:
Ⅱ:
反应___________
(2)工业上可利用制备:
①时,该反应的平衡常数,该温度下某时刻测得体系内四种物质的浓度均为,则此时___________ (填“>”“=”或“<”)。
②提高反应速率且增大的平衡产率,可采取的措施___________ 。
A.升高反应温度
B.使用合适的催化剂
C.增大体系压强
D.从平衡体系中及时分离出
(3)一种捕获并实现资源利用的反应原理如图1所示。反应Ⅰ完成之后,以为载气,将恒定组成的混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到,在催化剂上有积碳,推测发生了副反应(反应Ⅲ):。①反应Ⅱ的化学方程式为___________ 。
②时间段内,反应Ⅱ速率减小至0的原因___________ 。
③时刻,反应II和反应Ⅲ生成的速率之比为___________ 。
(4)在铜基配合物的催化作用下,利用电化学原理可将转化为碳基燃料(包括、烷烃和羧酸等),其装置原理如图所示。①图中生成甲酸的电极反应式为___________ 。
②当有通过质子交换膜时,理论上最多生成的质量为___________ 。
(1)还原是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
Ⅰ:
Ⅱ:
反应
(2)工业上可利用制备:
①时,该反应的平衡常数,该温度下某时刻测得体系内四种物质的浓度均为,则此时
②提高反应速率且增大的平衡产率,可采取的措施
A.升高反应温度
B.使用合适的催化剂
C.增大体系压强
D.从平衡体系中及时分离出
(3)一种捕获并实现资源利用的反应原理如图1所示。反应Ⅰ完成之后,以为载气,将恒定组成的混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到,在催化剂上有积碳,推测发生了副反应(反应Ⅲ):。①反应Ⅱ的化学方程式为
②时间段内,反应Ⅱ速率减小至0的原因
③时刻,反应II和反应Ⅲ生成的速率之比为
(4)在铜基配合物的催化作用下,利用电化学原理可将转化为碳基燃料(包括、烷烃和羧酸等),其装置原理如图所示。①图中生成甲酸的电极反应式为
②当有通过质子交换膜时,理论上最多生成的质量为
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2 . 的转化有助于实现碳循环和碳减排。
(1)工业用和在一定条件下分两步反应生产尿素,其能量变化示意图如下:
合成尿素总反应的热化学方程式是___________ 。
(2)近年科学家提出“绿色自由”构想。与在300℃、的条件下可生成甲醇,不同温度下,在恒容密闭容器中充入和,相同时间内测得的转化率随温度的变化如图所示:
①阶段温度升高的转化率下降,该反应的_____ 0(填“”或“”),理由是_______ 。
②计算温度为时a点的平衡常数为_______ 。
(3)利用电催化可将同时转化为多种有机燃料,其原理如图所示。
①铜电极上产生的电极反应式为_______ 。
②若铜电极上只生成,则有____ 通过质子交换膜。
③在实际生产中当过低时,有机燃料产率降低,可能的原因是________ 。
(1)工业用和在一定条件下分两步反应生产尿素,其能量变化示意图如下:
合成尿素总反应的热化学方程式是
(2)近年科学家提出“绿色自由”构想。与在300℃、的条件下可生成甲醇,不同温度下,在恒容密闭容器中充入和,相同时间内测得的转化率随温度的变化如图所示:
①阶段温度升高的转化率下降,该反应的
②计算温度为时a点的平衡常数为
(3)利用电催化可将同时转化为多种有机燃料,其原理如图所示。
①铜电极上产生的电极反应式为
②若铜电极上只生成,则有
③在实际生产中当过低时,有机燃料产率降低,可能的原因是
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解题方法
3 . CO2减排能有效降低温室效应,同时,CO2也是一种重要的资源,因此CO2捕集与转化技术研究备受关注。
I.CO2催化加氢制甲醇
(1)已知:
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ•mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-90kJ•mol-1
则CO2催化加氢制甲醇的热化学方程式为_______ 。若反应①为慢反应(活化能高),下列图中能体现上述能量变化的是_______ 。
(2)已知离子液体聚合物在不同温度和不同CO2流速下,CO2吸附容量随时间的变化如图1和图2。结合图1和图2分析:
①离子液体聚合物捕集CO2的反应为_______ (填“吸热”或“放热”)反应。
②离子液体聚合物捕集CO2的有利条件是_______ 。
Ⅲ:Me-CO2电池捕集CO2
图3是一种基于Na超离子导体固体电解质的钠-二氧化碳电池,该电池以饱和氯化钠溶液作为水系电解液,以氮掺杂单壁碳纳米角(N-SWCNH)为催化剂,其主要放电产物为NaHCO3和C。(3)A极为该电池的极_______ (填“正”或“负”)。
(4)B极的电极反应为_______ 。
I.CO2催化加氢制甲醇
(1)已知:
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ•mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-90kJ•mol-1
则CO2催化加氢制甲醇的热化学方程式为
Ⅱ.离子液体聚合物捕集CO2
(2)已知离子液体聚合物在不同温度和不同CO2流速下,CO2吸附容量随时间的变化如图1和图2。结合图1和图2分析:
①离子液体聚合物捕集CO2的反应为
②离子液体聚合物捕集CO2的有利条件是
Ⅲ:Me-CO2电池捕集CO2
图3是一种基于Na超离子导体固体电解质的钠-二氧化碳电池,该电池以饱和氯化钠溶液作为水系电解液,以氮掺杂单壁碳纳米角(N-SWCNH)为催化剂,其主要放电产物为NaHCO3和C。(3)A极为该电池的极
(4)B极的电极反应为
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4 . 氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ.制取氢气
(1)甲醇和水蒸气制取氢气的过程中有下列反应:
kJ·mol
kJ·mol
写出以甲醇为原料制取氢气的热化学方程式___________ 。
(2)理论上,能提高平衡产率的措施有___________ (写出一条即可)。
Ⅱ.储存氢气
硼氢化钠()是研究最广泛的储氢材料之一
已知:
i.B的电负性为2.0,H的电负性为2.1
ii.25℃下在水中的溶解度为55 g,在水中的溶解度为0.28 g
(3)在配制溶液时,为了防止发生水解反应,可以加入少量的___________ (填写化学式)。
(4)向水溶液中加入催化剂Ru/NGR后,能够迅速反应,生成偏硼酸钠()和氢气。写出该反应的化学方程式___________ 。
(5)在研究浓度对催化剂Ru/NGR活性的影响时,发现B点后(见图1)增加的浓度,制氢速率反而下降,推断可能的原因是___________ 。
(6)用惰性电极电解溶液可制得,实现物质的循环使用,制备装置如图2所示。
①钛电极的电极反应式是___________ 。
②电解过程中,阴极区溶液pH___________ (填“增大”“减小”或“不变”)
Ⅰ.制取氢气
(1)甲醇和水蒸气制取氢气的过程中有下列反应:
kJ·mol
kJ·mol
写出以甲醇为原料制取氢气的热化学方程式
(2)理论上,能提高平衡产率的措施有
Ⅱ.储存氢气
硼氢化钠()是研究最广泛的储氢材料之一
已知:
i.B的电负性为2.0,H的电负性为2.1
ii.25℃下在水中的溶解度为55 g,在水中的溶解度为0.28 g
(3)在配制溶液时,为了防止发生水解反应,可以加入少量的
(4)向水溶液中加入催化剂Ru/NGR后,能够迅速反应,生成偏硼酸钠()和氢气。写出该反应的化学方程式
(5)在研究浓度对催化剂Ru/NGR活性的影响时,发现B点后(见图1)增加的浓度,制氢速率反而下降,推断可能的原因是
(6)用惰性电极电解溶液可制得,实现物质的循环使用,制备装置如图2所示。
①钛电极的电极反应式是
②电解过程中,阴极区溶液pH
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5 . 的综合利用具有重要意义。回答下列问题:
(1)我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程。该历程示意图如下。
用化学方程式表示该过程_______ ,该反应为_______ 反应。(填“吸热”或“放热”)
(2)与经催化重整,制得合成气:
已知:
①该催化重整反应的_______
②有利于提高平衡转化率的条件是_______ (填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
(3)将和的混合气体在固态金属氧化物电解池中电解可制备和,是一种新的能源利用方式,基本原理如下图所示。
①X是电源的_______ (填“正极”或“负极”),a电极上发生的电极反应式为:和_______ 。
②a和b两电极生成的气体的物质的量之比_______ 。
(1)我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程。该历程示意图如下。
用化学方程式表示该过程
(2)与经催化重整,制得合成气:
已知:
①该催化重整反应的
②有利于提高平衡转化率的条件是
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
(3)将和的混合气体在固态金属氧化物电解池中电解可制备和,是一种新的能源利用方式,基本原理如下图所示。
①X是电源的
②a和b两电极生成的气体的物质的量之比
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6 . 氨对人类的生存和发展有着重要意义,1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨,实现了人工固氮。
(1)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的化学平衡常数表达式为_______ 。在一定条件下氨的平衡含量如表:
①该反应为_______ (填“吸热”或“放热”)反应。
②哈伯选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,可能的原因是_______ 。
(2)实验室研究是工业生产的基石。如图中的实验数据是在其它条件不变时,不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下,平衡混合物中NH3的物质的量分数的变化情况。
①曲线a对应的温度是____________ 。
②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是______________ 。
(3)尽管哈伯的合成氨法被评为“20世纪科学领域中最辉煌的成就”之一,但仍存在耗能高、产率低等问题。因此,科学家在持续探索,寻求合成氨的新路径。如图为电解法合成氨的原理示意图,阴极的电极反应式为_______ 。
(4)NH3转化为NO是工业制取硝酸的重要一步。已知:100kPa、298K时:
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH=—1268kJ/mol
2NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH=—180.5kJ/mol
请写出NH3转化为NO的热化学方程式_______ 。
(1)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的化学平衡常数表达式为
温度/℃ | 压强/MPa | 氨的平衡含量 |
200 | 10 | 81.5% |
550 | 10 | 8.25% |
②哈伯选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,可能的原因是
(2)实验室研究是工业生产的基石。如图中的实验数据是在其它条件不变时,不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下,平衡混合物中NH3的物质的量分数的变化情况。
①曲线a对应的温度是
②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是
(3)尽管哈伯的合成氨法被评为“20世纪科学领域中最辉煌的成就”之一,但仍存在耗能高、产率低等问题。因此,科学家在持续探索,寻求合成氨的新路径。如图为电解法合成氨的原理示意图,阴极的电极反应式为
(4)NH3转化为NO是工业制取硝酸的重要一步。已知:100kPa、298K时:
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH=—1268kJ/mol
2NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH=—180.5kJ/mol
请写出NH3转化为NO的热化学方程式
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2022-12-01更新
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194次组卷
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6卷引用:北京市房山区2022届高三第二次模拟测试化学试题
7 . 工业上利用 CO2和 H2反应生成甲醇,也是减少CO2的一种方法。在容积为1 L的恒温密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.0 kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)反应达到平衡的时刻是第_______ min(填“3”或“10”)。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______。
(3)达平衡后,H2的转化率是_______ 。为了提高H2的转化率,可采取_______ (填“增大”或“减小”)CO2浓度的措施。
(4)工业上也可用CO和H2合成甲醇
已知:①CO(g)+O2(g)=CO2(g) H1=-283.0 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) H2=-241.8 kJ·mol-1
③CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H3=-192.2 kJ·mol-1
则反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) H=_______ kJ·mol-1
(1)反应达到平衡的时刻是第
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______。
A.容器内压强不再变化 | B.混合气体中c(CO2)不变 |
C.反应停止,不再进行 | D.c(CH3OH)=c(H2O) |
(4)工业上也可用CO和H2合成甲醇
已知:①CO(g)+O2(g)=CO2(g) H1=-283.0 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) H2=-241.8 kJ·mol-1
③CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H3=-192.2 kJ·mol-1
则反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) H=
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8 . 工业尾气H2S对环境和人体健康产生危害,必须经过处理才可排放。依据题意回答下列问题:
(1)生物脱硫可处理含H2S的烟气,过程中使用的硫杆菌是一种微生物。
①反应的=_______ 。
②若反应温度过高,反应速率下降(如图),其原因是_______ 。
(2)科研工作者利用微波法处理尾气中的H2S并回收H2和S,反应为:,一定条件下,H2S的转化率随温度变化的曲线如图。
①H2S分解生成H2和S的反应为_______ 反应(填“吸热”或“放热”)。
②微波的作用是_______ 。
(3)利用电化学法也可处理尾气H2S。为避免硫磺沉积在阳极,将氧化吸收和电解制氢过程分开进行,装置如下图所示。氧化吸收器中为Fe2(SO4)3溶液,电解反应器中,以石墨为阳极,以为阴极,中间用质子交换膜隔开。
①氧化吸收器中反应的离子方程式为_______ 。
②电解反应器中,阴极的电极反应式为_______ 。
③电解反应器的作用是_______ (写出2点)。
(1)生物脱硫可处理含H2S的烟气,过程中使用的硫杆菌是一种微生物。
①反应的=
②若反应温度过高,反应速率下降(如图),其原因是
(2)科研工作者利用微波法处理尾气中的H2S并回收H2和S,反应为:,一定条件下,H2S的转化率随温度变化的曲线如图。
①H2S分解生成H2和S的反应为
②微波的作用是
(3)利用电化学法也可处理尾气H2S。为避免硫磺沉积在阳极,将氧化吸收和电解制氢过程分开进行,装置如下图所示。氧化吸收器中为Fe2(SO4)3溶液,电解反应器中,以石墨为阳极,以为阴极,中间用质子交换膜隔开。
①氧化吸收器中反应的离子方程式为
②电解反应器中,阴极的电极反应式为
③电解反应器的作用是
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2022-09-01更新
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178次组卷
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3卷引用:北京市房山区2021-2022学年高三上学期期末考试化学试题
北京市房山区2021-2022学年高三上学期期末考试化学试题新疆维吾尔自治区塔城地区第二中学2022-2023学年高三上学期11月月考化学试题(B)(已下线)2023年北京卷高考真题变式题(原理综合题)
解题方法
9 . 回收利用是目前解决空间站供氧问题的有效途径,其物质转化如图:
(1)反应A为,是回收利用的关键步骤。
已知:
反应A的___________
(2)将原料气按置于恒容密闭容器中发生反应A,在相同时间内测得的物质的量分数与温度的变化曲线如图所示(虚线为平衡时的曲线)。
①理论上,能提高平衡转化率的措施有___________ (写出一条即可)。
②温度过高或温度过低均不利于该反应的进行,原因是___________ 。
(3)下列关于空间站内物质和能量变化的说法中,不正确的是___________ (填字母)。
a.反应B的能量变化是电能→化学能或光能→化学能
b.物质转化中O、H原子的利用率均为100%
c.不用作供氧剂的原因可能是不易实现循环利用
(4)用代替反应A,可实现氢、氧元素完全循环利用,缺点是使用一段时间后催化剂的催化效果会明显下降,其原因是___________ 。
(1)反应A为,是回收利用的关键步骤。
已知:
反应A的
(2)将原料气按置于恒容密闭容器中发生反应A,在相同时间内测得的物质的量分数与温度的变化曲线如图所示(虚线为平衡时的曲线)。
①理论上,能提高平衡转化率的措施有
②温度过高或温度过低均不利于该反应的进行,原因是
(3)下列关于空间站内物质和能量变化的说法中,不正确的是
a.反应B的能量变化是电能→化学能或光能→化学能
b.物质转化中O、H原子的利用率均为100%
c.不用作供氧剂的原因可能是不易实现循环利用
(4)用代替反应A,可实现氢、氧元素完全循环利用,缺点是使用一段时间后催化剂的催化效果会明显下降,其原因是
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10 . NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=-116.1 kJ·mol-1
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=+75.9 kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=_______ kJ·mol-1。
(2)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式:_______ 。
(3)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2,当有1 mol NH3参与反应时,去除NO2_______ mol。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(如图1所示)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线(如图2所示)。
请回答:
i.在50~250 ℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______ ;
ii.当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是_______ 。
(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=-116.1 kJ·mol-1
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=+75.9 kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=
(2)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式:
(3)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2,当有1 mol NH3参与反应时,去除NO2
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(如图1所示)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线(如图2所示)。
请回答:
i.在50~250 ℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是
ii.当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是
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264次组卷
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3卷引用:北京市房山区2021届高三二模化学试题