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1 . CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径。回答下列问题。
I.利用CO2合成淀粉涉及的关键反应如下:
①
②
③
(1)反应③中ΔH3=___________ ,该反应的自发条件是___________ (填“高温自发”、“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
(2)在催化剂作用下,按的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气只发生①②两个反应。维持压强为,测得不同温度下,反应经过相同时间时,CO2的转化率、甲醇的选择性如图1所示:
已知:甲醇的选择性=。
①从图中曲线的变化趋势也可以判断出反应①是放热的,判断的依据是___________ 。
②在实际工业生产中压强不能过高也不能过低的原因是___________ 。
③T1K时,若反应从开始到达到a点所用时间为,则H2的分压=___________ MPa,反应②的
Kp=___________ (Kp指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压=A的物质的量分数,最终结果用分数表示)。
Ⅱ.Al-CO2电池电容量大,能有效捕获利用CO2,其工作原理如图2所示。其中,离子液体是具有导电性的优良溶剂,O2是电极反应的催化剂,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
(3)该电池的正极反应式为___________ 。
I.利用CO2合成淀粉涉及的关键反应如下:
①
②
③
(1)反应③中ΔH3=
(2)在催化剂作用下,按的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气只发生①②两个反应。维持压强为,测得不同温度下,反应经过相同时间时,CO2的转化率、甲醇的选择性如图1所示:
已知:甲醇的选择性=。
①从图中曲线的变化趋势也可以判断出反应①是放热的,判断的依据是
②在实际工业生产中压强不能过高也不能过低的原因是
③T1K时,若反应从开始到达到a点所用时间为,则H2的分压=
Kp=
Ⅱ.Al-CO2电池电容量大,能有效捕获利用CO2,其工作原理如图2所示。其中,离子液体是具有导电性的优良溶剂,O2是电极反应的催化剂,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
(3)该电池的正极反应式为
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2023-12-31更新
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119次组卷
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2卷引用:湖北省荆荆襄宜七校考试联盟2023-2024学年高二上学期期中联考化学试题
解题方法
2 . “碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一,以、为原料合成甲醇是实现“双碳”经济的有效途径之一,回答下列问题:
已知:①
②
(1)以、为原料合成甲醇:。该反应的___________ ,_____ 0(填“>”“<”“=”),该反应在,该反应在______ 自发进行(填“高温”“低温”“任意温度”)。
(2)℃时,向容积为2L的密闭容器中充入6mol和8mol,并加入催化剂合成甲醇:,容器中的物质的量随时间变化如图中实线所示,图中虚线表示仅改变某一反应条件时,的物质的量随时间的变化。
①该反应在0~8min内,的平均反应速率是___________ 。
②T℃时,该反应的化学平衡常数K=___________ 。
③曲线Ⅰ、Ⅱ改变的条件分别可能是___________ 、___________ 。
(3)在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明达到平衡状态的是___________ (填字母)。
a.容器中混合气体的密度不再改变 b.容器中的压强不再改变
c.和的浓度之比为3∶1 d.
e.断裂3mol H−H键同时断裂3mol H−O键
已知:①
②
(1)以、为原料合成甲醇:。该反应的
(2)℃时,向容积为2L的密闭容器中充入6mol和8mol,并加入催化剂合成甲醇:,容器中的物质的量随时间变化如图中实线所示,图中虚线表示仅改变某一反应条件时,的物质的量随时间的变化。
①该反应在0~8min内,的平均反应速率是
②T℃时,该反应的化学平衡常数K=
③曲线Ⅰ、Ⅱ改变的条件分别可能是
(3)在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明达到平衡状态的是
a.容器中混合气体的密度不再改变 b.容器中的压强不再改变
c.和的浓度之比为3∶1 d.
e.断裂3mol H−H键同时断裂3mol H−O键
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解题方法
3 . “绿水青山就是金山银山”,近年来,绿色发展、生态保护成为中国的新名片。
Ⅰ.已知25℃和101kPa下:
①
②
③
(1)表示燃烧热的热化学方程式为___________ 。
Ⅱ.和在一定条件下反应可制得合成气,在1L密闭容器中分别通入和,发生反应: 。
(2)该反应在___________ (填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。
(3)下列能判断达到平衡状态的是___________(填序号)。
Ⅲ.已知催化加氢合成乙醇的反应原理为:,设m为起始时的投料比,即。
(4)图1中m1、m2、m3从大到小的顺序为___________ 。
(5)图2表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系,则曲线d代表的物质为___________ (填化学式)。
Ⅳ.工业上可用丙烯加成法制备1,2-二氯丙烷(),主要副产物为3-氯丙烯(),反应原理为:
①
②
一定温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的和发生反应,容器内气体的压强随时间的变化如表所示:
(6)用单位时间内气体分压的变化表示反应①的反应速率,即,则前120min内平均反应速率___________ 。
(7)该温度下,若平衡时HCl的体积分数为12.5%,反应①的平衡常数___________ (为以分压表示的平衡常数,保留小数点后2位)。
Ⅰ.已知25℃和101kPa下:
①
②
③
(1)表示燃烧热的热化学方程式为
Ⅱ.和在一定条件下反应可制得合成气,在1L密闭容器中分别通入和,发生反应: 。
(2)该反应在
(3)下列能判断达到平衡状态的是___________(填序号)。
A.一定温度下,容积固定的容器中,密度保持不变 |
B.容积固定的绝热容器中,温度保持不变 |
C.一定温度和容积固定的容器中,平均相对分子质量不变 |
D.和的物质的量之比不再改变 |
Ⅲ.已知催化加氢合成乙醇的反应原理为:,设m为起始时的投料比,即。
(4)图1中m1、m2、m3从大到小的顺序为
(5)图2表示在总压为5MPa的恒压条件下,且m=3时,平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系,则曲线d代表的物质为
Ⅳ.工业上可用丙烯加成法制备1,2-二氯丙烷(),主要副产物为3-氯丙烯(),反应原理为:
①
②
一定温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的和发生反应,容器内气体的压强随时间的变化如表所示:
时间/min | 0 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 |
压强/kPa | 80 | 74.2 | 69.2 | 65.2 | 61.6 | 57.6 | 57.6 |
(6)用单位时间内气体分压的变化表示反应①的反应速率,即,则前120min内平均反应速率
(7)该温度下,若平衡时HCl的体积分数为12.5%,反应①的平衡常数
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解题方法
4 . 萘类物质的加成反应,可以合成多种环状结构的异构体,并在工业中有重要应用,利用1-甲基萘()制备四氢萘类物质(,包括和)。反应过程中伴有生成十氢萘()的副反应,涉及反应如图:
请回答下列问题:
(1)已知一定条件下反应的焓变分别为,则反应的焓变______ (用含的代数式表示)。
(2)根据和的结构及命名方式,和的一种同分异构体的名称为______ 。
(3)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图所示。
①,,中最稳定的是______ 。
②不考虑生成,从反应进行程度上考虑,利于生成的条件是______ 。
③若曲线c、d分别代表反应、的平衡常数随温度的变化,则表示反应的平衡常数随温度变化的曲线为______ 。
(4)某温度下,将一定量的、投入一密闭容器中,检测到四种有机物的物质的量随时间的变化关系如图乙所示。
在此温度下,如何更多的得到______ 。
a.延长反应时间
b.增大压强
c.使用选择性更高的催化剂
d反应初期生成较多时,及时分离出
(5)时,在体积恒定的密闭容器中投入一定量的,假定只发生过程,足量,且反应过程中氢气的浓度恒定为,当的转化率为a时,反应的平衡常数为______ 。
请回答下列问题:
(1)已知一定条件下反应的焓变分别为,则反应的焓变
(2)根据和的结构及命名方式,和的一种同分异构体的名称为
(3)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图所示。
①,,中最稳定的是
②不考虑生成,从反应进行程度上考虑,利于生成的条件是
③若曲线c、d分别代表反应、的平衡常数随温度的变化,则表示反应的平衡常数随温度变化的曲线为
(4)某温度下,将一定量的、投入一密闭容器中,检测到四种有机物的物质的量随时间的变化关系如图乙所示。
在此温度下,如何更多的得到
a.延长反应时间
b.增大压强
c.使用选择性更高的催化剂
d反应初期生成较多时,及时分离出
(5)时,在体积恒定的密闭容器中投入一定量的,假定只发生过程,足量,且反应过程中氢气的浓度恒定为,当的转化率为a时,反应的平衡常数为
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2023-12-08更新
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396次组卷
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2卷引用:湖北省十一校2023-2024学年高三上学期第一次联考化学试题
名校
解题方法
5 . 第19届亚洲运动会开幕式于2023年9月23日晚在浙江省杭州市举行。采用甲醇燃料点燃杭州亚运会主火炬塔,这是人类历史上第一次碳废再生、零碳甲醇点燃亚运圣火。近年来,我国大力加强CO2氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,利用反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),可减少CO2排放并合成清洁能源实现可持续发展。
(1)一般认为该反应通过如下两个步骤反应来实现:
反应①
反应②
总反应的__________ ;若反应①为决速步,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是__________
(2)在一定温度和恒容条件下,下列叙述能表明总反应达到平衡状态的是__________
(3)合成总反应在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在下的、在下的如图所示。
①图中对应等温过程的曲线是__________ (填写a或b),判断的理由是____________________ 。
②从反应初始到平衡点M耗时2min,计算分压的平均变化率为__________ kPa·min-1
③有关工业合成甲醇条件选择的说法正确的是__________ (选填序号)
A.温度越低,越有利于工业生产CH3OH
B.适当增大CO2的浓度,可以提高H2的平衡转化率
C.增大压强既加快反应速率又提高转化率,所以压强越大越好
D.使用选择性高的催化剂可以减少副反应的发生,提高产率
(1)一般认为该反应通过如下两个步骤反应来实现:
反应①
反应②
总反应的
(2)在一定温度和恒容条件下,下列叙述能表明总反应达到平衡状态的是__________
A.混合气体的密度保持不变 | B.容器中浓度与浓度之比为1∶3 |
C.容器中气体压强保持不变 | D. |
(3)合成总反应在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在下的、在下的如图所示。
①图中对应等温过程的曲线是
②从反应初始到平衡点M耗时2min,计算分压的平均变化率为
③有关工业合成甲醇条件选择的说法正确的是
A.温度越低,越有利于工业生产CH3OH
B.适当增大CO2的浓度,可以提高H2的平衡转化率
C.增大压强既加快反应速率又提高转化率,所以压强越大越好
D.使用选择性高的催化剂可以减少副反应的发生,提高产率
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2023-12-05更新
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152次组卷
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2卷引用:湖北省部分省级示范高中2023-2024学年高二上学期期末考试化学试题
6 . 合成氨工艺是氮肥工业的基础,影响了人类的生存和发展。
(1)甲烷水蒸气重整是传统的主要的制氢方法,发生的反应为 。已知:甲烷和氢气的燃烧热分别是893 kJ∙mol-1和286 kJ∙mol-1, 。回答下列问题:
①△H1=___________ 。
②容器中通入物质的量之比为1∶2的甲烷和水蒸气,在一定条件下发生上述反应,平衡时H2的体积分数为φ,CH4的体积分数=___________ 。
(2)N2、H2在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附:(ⅰ);(ⅱ);
表面反应:(ⅲ);(ⅳ);(ⅴ)
脱附:(ⅵ)
回答下列问题:
①反应(ⅰ)决定了合成氨的整体反应速率。在上述历程中,(ⅰ)的反应速率最_____ (填“大”、“小”),原因是:_____ 。
②反应过程中,如果仅增多Fe催化剂的量(不改变比表面积),下列选项有变化的是_____ 。
A.反应热 B.化学平衡常数
C.单位时间内NH3的产量 D.活化能
(3)一定温度下发生合成氨反应时,反应物分子百分数和分子能量的关系如图,其中E表示分子的平均能量,是活化分子具有的最低能量。
回答下列问题:
①活化能=_____ (用含Ec、E的式子表示)。
②在上图中作出升高温度时,E~EC间分子百分数和能量的关系曲线______________ 。
(1)甲烷水蒸气重整是传统的主要的制氢方法,发生的反应为 。已知:甲烷和氢气的燃烧热分别是893 kJ∙mol-1和286 kJ∙mol-1, 。回答下列问题:
①△H1=
②容器中通入物质的量之比为1∶2的甲烷和水蒸气,在一定条件下发生上述反应,平衡时H2的体积分数为φ,CH4的体积分数=
(2)N2、H2在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附:(ⅰ);(ⅱ);
表面反应:(ⅲ);(ⅳ);(ⅴ)
脱附:(ⅵ)
回答下列问题:
①反应(ⅰ)决定了合成氨的整体反应速率。在上述历程中,(ⅰ)的反应速率最
②反应过程中,如果仅增多Fe催化剂的量(不改变比表面积),下列选项有变化的是
A.反应热 B.化学平衡常数
C.单位时间内NH3的产量 D.活化能
(3)一定温度下发生合成氨反应时,反应物分子百分数和分子能量的关系如图,其中E表示分子的平均能量,是活化分子具有的最低能量。
回答下列问题:
①活化能=
②在上图中作出升高温度时,E~EC间分子百分数和能量的关系曲线
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解题方法
7 . “碳储科学”主要研究方向涉及二氧化碳的捕获、转化等领域。回答下列问题:
(1)为了减少温室气体的排放,下列有利于固定的措施有___________(填序号)。
(2)高浓度的碳酸钾溶液可作为二氧化碳的捕获剂,为了更好的捕获二氧化碳,碳酸钾溶液的温度需要控制在90~110℃,压强采用___________ (填“常压”“低于常压”或“高于常压”)。
(3)目前将二氧化碳转化为甲醇的技术已经成熟,合成过程中涉及的反应如下:
主反应:
副反应:
已知:、CO燃烧热的分别为和,液态水汽化热的为,则副反应的___________ 。
(4)初始时,保持压强为合成甲醇。达到平衡时,的转化率、和CO的选择性随温度变化关系如图。
已知:的选择性;
CO的选择性。
①甲醇的选择性曲线是___________ (填“m”或“n”),写出判断的理由___________ 。
②270℃反应达到平衡,氢气的分压为___________ ,副反应的为___________ 。(均保留2位有效数字)
(5)某甲醇燃料电池能量转化效率为85%,则该甲醇燃料电池的比能量为___________ [计算结果保留1位小数,比能量,甲醇燃烧热的为,]。
(1)为了减少温室气体的排放,下列有利于固定的措施有___________(填序号)。
A.燃煤中添加生石灰 | B.大力植树造林 |
C.使用清洁能源可燃冰 | D.将重油裂解为轻质油 |
(2)高浓度的碳酸钾溶液可作为二氧化碳的捕获剂,为了更好的捕获二氧化碳,碳酸钾溶液的温度需要控制在90~110℃,压强采用
(3)目前将二氧化碳转化为甲醇的技术已经成熟,合成过程中涉及的反应如下:
主反应:
副反应:
已知:、CO燃烧热的分别为和,液态水汽化热的为,则副反应的
(4)初始时,保持压强为合成甲醇。达到平衡时,的转化率、和CO的选择性随温度变化关系如图。
已知:的选择性;
CO的选择性。
①甲醇的选择性曲线是
②270℃反应达到平衡,氢气的分压为
(5)某甲醇燃料电池能量转化效率为85%,则该甲醇燃料电池的比能量为
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解题方法
8 . 以钛铁矿(主要成分,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛,生产的工艺流程图如下,其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为:。
回答下列问题:
(1)钛铁矿和浓硫酸反应属于___________ (选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。
(2)上述生产流程中加入物质A的目的是防止被氧化,物质A是___________ ,上述制备的过程中,所得到的副产物和可回收利用的物质分别是___________ 、___________ 。
(3)反应在Ar气氛中进行的理由是___________ 。
(4)由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有:
反应的___________ 。
回答下列问题:
(1)钛铁矿和浓硫酸反应属于
(2)上述生产流程中加入物质A的目的是防止被氧化,物质A是
(3)反应在Ar气氛中进行的理由是
(4)由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有:
反应的
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46次组卷
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2卷引用:湖北省黄州中学(黄冈市外国语学校)2023-2024学年高二上学期9月月考化学试题
解题方法
9 . 合成氨工业和硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)在合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理,目的是除去其中的CO其反应为:[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+ △H<0。吸收CO后的铜氨液经过适当处理可再生,恢复其吸收CO的能力,可循环使用。铜氨液再生适宜的生产条件是_______ 。
(2)将等物质的量的H2和N2通入绝热恒容密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是_______(填标号,下同)。
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化,二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。SO2的催化氧化热化学方程式为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=akJ·mol-1其催化机理分为三步:
第1步:SO2(g)+V2O5(s)SO3(g)+V2O4(s) △H=bkJ·mol-1
第2步:V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)2VOSO4(s) △H=ckJ·mol-1
第3步:_______。
(3)第3步热化学方程式_______ (△H的值用a、b、c的代数式表示)。
(4)T℃时,将3molSO2和1molO2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中,发生反应。3min时反应达到平衡,此时测得O2还剩余0.1mol。则达平衡时SO2的转化率为_______ ;从反应开始至达到平衡,用SO3表示反应速率为_______ 。
(5)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是_______。
(6)为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如图所示,催化性能最佳的是_______ (填标号)。
(7)设O2的平衡分压为p,SO2的平衡转化率为α,用含p和α的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
(1)在合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理,目的是除去其中的CO其反应为:[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+ △H<0。吸收CO后的铜氨液经过适当处理可再生,恢复其吸收CO的能力,可循环使用。铜氨液再生适宜的生产条件是
(2)将等物质的量的H2和N2通入绝热恒容密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是_______(填标号,下同)。
A.容器内的压强不再变化 |
B.相同时间内,断开H-H键的数目和生成N-H键的数目相等 |
C.容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2 |
D.N2的体积分数不再发生变化 |
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化,二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。SO2的催化氧化热化学方程式为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=akJ·mol-1其催化机理分为三步:
第1步:SO2(g)+V2O5(s)SO3(g)+V2O4(s) △H=bkJ·mol-1
第2步:V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)2VOSO4(s) △H=ckJ·mol-1
第3步:_______。
(3)第3步热化学方程式
(4)T℃时,将3molSO2和1molO2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中,发生反应。3min时反应达到平衡,此时测得O2还剩余0.1mol。则达平衡时SO2的转化率为
(5)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是_______。
A.温度越高,反应速率越大 |
B.可根据不同α下的最大速率,选择最佳生产温度 |
C.α=0.88的曲线代表平衡转化率 |
D.α越大,反应速率最大值对应温度越低 |
(6)为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如图所示,催化性能最佳的是
(7)设O2的平衡分压为p,SO2的平衡转化率为α,用含p和α的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=
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10 . 碳酸二甲脂()是一种重要的化工原料,被广泛应用于制备锂离子电池和聚碳酸酯等。某科研小组以、、为原料合成碳酸二甲酯。
主反应:
副反应:
(1)在作用下,主反应可分两步进行:
ⅰ)
ⅱ)
则主反应_______ 。
(2)研究发理,合成时易生成则产物草酸二甲脂()。某温度下,在2L密闭容器中充入、、以及,达平衡后,和的体积分数相等且为体积分数的一半,则主反应的平衡常数_______ ;碳酸二甲酯()的选择性=_______ (的选择性)
(3)在200~300℃下,草酸二甲酯()容易被催化脱膜形成碳酸二甲酯(),某温度下,经过相同时间测得的部分数据如下表所示:
①由数据可知,催化效果最好的催化剂及其负载量是_______ 。
②将、和负载于活性炭上对其催化活性具有重要的促进作用,可能的原因是_______ 。
(4)早在20世纪已有科学家设计通过电化学氧化合成碳酸二甲酯(),阳极发生的反应分3步进行:
第一步:
第二步:
则第三步的方程式为_______ ;在总反应中的作用是_______ 。
主反应:
副反应:
(1)在作用下,主反应可分两步进行:
ⅰ)
ⅱ)
则主反应
(2)研究发理,合成时易生成则产物草酸二甲脂()。某温度下,在2L密闭容器中充入、、以及,达平衡后,和的体积分数相等且为体积分数的一半,则主反应的平衡常数
(3)在200~300℃下,草酸二甲酯()容易被催化脱膜形成碳酸二甲酯(),某温度下,经过相同时间测得的部分数据如下表所示:
催化剂 | /活性炭 | /活性炭 | /活性炭 | ||||||
负载量 | 5% | 10% | 15% | 5% | 10% | 15% | 5% | 10% | 15% |
转化率% | 64 | 70 | 56 | 87 | 84 | 82 | 30 | 95 | 89 |
选择性% | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 90 | 85 |
②将、和负载于活性炭上对其催化活性具有重要的促进作用,可能的原因是
(4)早在20世纪已有科学家设计通过电化学氧化合成碳酸二甲酯(),阳极发生的反应分3步进行:
第一步:
第二步:
则第三步的方程式为
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