1 . 2030年实现“碳达峰”,2060年达到“碳中和”的承诺,体现了我国的大国风范。二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为:
①
②
③
(1)根据上述反应求:④的___________ 。
(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上反应④的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
写出该历程中决速步骤的化学方程式:________ 。
(3)一体积可变的密闭容器中,在保持a MPa下,按照投料,平衡时,CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图所示:
①图中m曲线代表的物质为________ 。
②下列说法正确的是________ (填标号)。
A.180~380℃范围内,H2的平衡转化率始终低于CO2
B.温度越高,越有利于工业生产CH3OH
C.一定时间内反应,加入选择性高的催化剂,可提高CH3OH的产率
D.150~400℃范围内,随着温度的升高,CO2的反应速率先减小后增大
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,270℃时反应①的分压平衡常数为________ (保留2位有效数字)。
(4)在一定条件下,密闭容器中加入一定量的CO、H2O(g)和催化剂仅发生反应,其速率方程为,,其中、为正、逆反应速率,、分别为速率常数,p为气体的分压。已知降低温度时,增大,调整CO和H2O初始投料比,测得CO的平衡转化率如图,A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是________ ,在C点所示投料比下,当CO转化率达到40%时,________ 。
二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为:
①
②
③
(1)根据上述反应求:④的
(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上反应④的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
写出该历程中决速步骤的化学方程式:
(3)一体积可变的密闭容器中,在保持a MPa下,按照投料,平衡时,CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图所示:
①图中m曲线代表的物质为
②下列说法正确的是
A.180~380℃范围内,H2的平衡转化率始终低于CO2
B.温度越高,越有利于工业生产CH3OH
C.一定时间内反应,加入选择性高的催化剂,可提高CH3OH的产率
D.150~400℃范围内,随着温度的升高,CO2的反应速率先减小后增大
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,270℃时反应①的分压平衡常数为
(4)在一定条件下,密闭容器中加入一定量的CO、H2O(g)和催化剂仅发生反应,其速率方程为,,其中、为正、逆反应速率,、分别为速率常数,p为气体的分压。已知降低温度时,增大,调整CO和H2O初始投料比,测得CO的平衡转化率如图,A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是
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2023-06-29更新
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378次组卷
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2卷引用:湖北省咸宁市2022-2023学年高二下学期期末考试化学试题
解题方法
2 . 大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+ O3(g)=IO-(aq)+O2(g) ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)⇌HOI(aq) ΔH2
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)⇌I2(aq)+H2O(l) ΔH3
总反应的热化学方程式为_______ 。
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq)⇌I(aq),其平衡常数表达式为_______ 。
(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如下图1),某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH,结果见下图2和下表。
①图1中的A为Fe(OH)3,由于Fe(OH)3的生成能显著提高I-的转化率,原因是_______ 。
②第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是_______ 。
③第2组实验进行18s后,I浓度下降。导致下降的直接原因有_______ 。
A.c(H+)减小B.c(I-)减小C.c(Fe3+)增加D.I2(g)不断生成
(4)据图2,计算10~18 s内第2组实验中生成I的平均反应速率_______ 。
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+ O3(g)=IO-(aq)+O2(g) ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)⇌HOI(aq) ΔH2
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)⇌I2(aq)+H2O(l) ΔH3
总反应的热化学方程式为
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq)⇌I(aq),其平衡常数表达式为
(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如下图1),某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH,结果见下图2和下表。
编号 | 反应物 | 反应前pH | 反应后pH |
第1组 | O3+I- | 5.2 | 11.0 |
第2组 | O3+I-+Fe2+ | 5.2 | 4.1 |
①图1中的A为Fe(OH)3,由于Fe(OH)3的生成能显著提高I-的转化率,原因是
②第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是
③第2组实验进行18s后,I浓度下降。导致下降的直接原因有
A.c(H+)减小B.c(I-)减小C.c(Fe3+)增加D.I2(g)不断生成
(4)据图2,计算10~18 s内第2组实验中生成I的平均反应速率
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3 . 大气中NOx、SO2等污染物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题,目前采用的方法如下:
I.直接转化法:利用高效催化剂将汽车尾气直接转化为无毒物质。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180kJ·mol-1
(1)利用固体表面催化工艺将NO分解为N2、O2而消除污染。
用分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是________________________ (填字母序号)。
(2)利用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO直接转化成无毒物质N2、CO2。
①已知:C(s)、CO(g)的燃烧热分别为393kJ·mol-1、283kJ·mol-1,写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式________________________ 。
②为研究上述反应,某学习小组在密闭容器中充入10molCO和10molNO,发生上述①所写反应,实验测得平衡时NO的体积分数随温度、压强的关系如图。
a.某温度下的平衡状态D点,若同时采取缩小容器体积和降低温度,重新达到平衡状态时,可能到达图中A~G点中的________________________ 点。
b.当压强为10MPa、温度为T时的平衡常数Kp=________________________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;保留3位有效数字)。
II.催化还原法:利用还原剂在催化剂的作用下将氮氧化物转为无毒物质N2、CO2。
(3)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物。
某研究小组在2L的恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的固体活性炭,发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表:
①该反应的正反应为________________________ (填“吸热”或“放热”)反应。
②350℃时,反应达到平衡后向恒容容器中再充入0.100molNO,再次达到平衡后,N2的体积分数应为________________________ 。
A.0.5B.0.25C.介于0.25和0.5之间D.无法确定
III.电解法:利用电解的方法将氨氧化物转化为有用物质,从而达到资源的回收利用。
(4)如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO2、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用,回答下列问题:
①阴极的电极反应式为________________________ 。
②上图中A物质是________________________ 。
I.直接转化法:利用高效催化剂将汽车尾气直接转化为无毒物质。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180kJ·mol-1
(1)利用固体表面催化工艺将NO分解为N2、O2而消除污染。
用分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是
(2)利用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO直接转化成无毒物质N2、CO2。
①已知:C(s)、CO(g)的燃烧热分别为393kJ·mol-1、283kJ·mol-1,写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式
②为研究上述反应,某学习小组在密闭容器中充入10molCO和10molNO,发生上述①所写反应,实验测得平衡时NO的体积分数随温度、压强的关系如图。
a.某温度下的平衡状态D点,若同时采取缩小容器体积和降低温度,重新达到平衡状态时,可能到达图中A~G点中的
b.当压强为10MPa、温度为T时的平衡常数Kp=
II.催化还原法:利用还原剂在催化剂的作用下将氮氧化物转为无毒物质N2、CO2。
(3)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物。
某研究小组在2L的恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的固体活性炭,发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表:
T/℃ | m(固体活性炭) | n(NO)/mol | n(N2)/mol | n(CO2)/mol |
200 | 2.000 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
350 | 2.005 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
①该反应的正反应为
②350℃时,反应达到平衡后向恒容容器中再充入0.100molNO,再次达到平衡后,N2的体积分数应为
A.0.5B.0.25C.介于0.25和0.5之间D.无法确定
III.电解法:利用电解的方法将氨氧化物转化为有用物质,从而达到资源的回收利用。
(4)如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO2、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用,回答下列问题:
①阴极的电极反应式为
②上图中A物质是
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2020-06-23更新
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130次组卷
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3卷引用:湖北省咸宁市嘉鱼县第一中学2019-2020学年高二下学期期末考试化学试题