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解题方法
1 . I.近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:___________ 。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
p2___________ p 1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是___________ 。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ii补充完整。
i.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
ii.________
I2+2H2O+___________=___________+___________+2 I-
(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
①B是A的对比实验,则a=___________ 。
②比较A、B、C,可得出的结论是___________ 。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因:___________
(5)一定温度下,反应I2(g)+H2(g)⇌2Hl(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11mmol•L-1,c(H2)=0.11mmol•L-1,c(HI)=0.78mmol•L-1.相同度温下,按下列4组初始浓度进行实验,反应逆向进行的是___________ 。
(注:1mmol•L-1=10-3mol•L-1)
Ⅱ.以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知:酸性条件下,MnO2的氧化性强于Fe3+。
“浸银”时,使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂,将Ag2S中的银以[AgCl2]-形式浸出。
(6)将“浸银”反应的离子方程式补充完整:_______
□Fe3+ + Ag2S + □ ___________ □ ___________ + 2[AgCl2]- + S
(7)结合平衡移动原理,解释浸出剂中Cl-、H+的作用:___________ 。
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
p2
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ii补充完整。
i.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
ii.
I2+2H2O+___________=___________+___________+2 I-
(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号 | A | B | C | D |
试剂组成 | 0.4 mol·L-1 KI | a mol·L-1 KI 0.2 mol·L-1 H2SO4 | 0.2 mol·L-1 H2SO4 | 0.2 mol·L-1 KI 0.0002 mol I2 |
实验现象 | 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 | 溶液变黄,出现浑浊较A快 | 无明显现象 | 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 |
②比较A、B、C,可得出的结论是
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因:
(5)一定温度下,反应I2(g)+H2(g)⇌2Hl(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11mmol•L-1,c(H2)=0.11mmol•L-1,c(HI)=0.78mmol•L-1.相同度温下,按下列4组初始浓度进行实验,反应逆向进行的是
A | B | C | D | |
c(I2)/mmol•L-1 | 1.00 | 0.22 | 0.44 | 0.11 |
c(H2)/mmol•L-1 | 1.00 | 0.22 | 0.44 | 0.44 |
c(HI)/mmol•L-1 | 1.00 | 1.56 | 4.00 | 1.56 |
Ⅱ.以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知:酸性条件下,MnO2的氧化性强于Fe3+。
“浸银”时,使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂,将Ag2S中的银以[AgCl2]-形式浸出。
(6)将“浸银”反应的离子方程式补充完整:
□Fe3+ + Ag2S + □ ___________ □ ___________ + 2[AgCl2]- + S
(7)结合平衡移动原理,解释浸出剂中Cl-、H+的作用:
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2 . 苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,可由乙苯催化脱氢获得。
I.直接催化脱氢
(1)已知:①C6H5C2H5(g)+O2(g)=8CO2(g)+5H2O(g) △H1=-4386.9kJ•mol-1
②C6H5CH=CH2(g)+10O2(g)=8CO2(g)+4H2O(g) △H2=-4263.1kJ•mol-1
③H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3=-241.8kJ•mol-1
反应C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g)的△H=______ kJ•mol-1。
(2)向密闭容器中充入乙苯蒸气和高温水蒸气,在0.1MPa和催化条件下,不同温度时乙苯的平衡转化率和苯乙烯的平衡选择性如图1所示。
(已知:高温水蒸气不参与乙苯催化脱氢反应;苯乙烯的平衡选择性指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数;乙苯可能会裂解产生积碳覆盖在催化剂表面,使催化剂“中毒”。)
①加入高温水蒸气的作用是______ 。
②实际生产中控制反应温度为600℃的理由是______ 。
II.CO2氧化乙苯脱氢
(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g) △H=+158.8kJ•mol-1
(3)CO2氧化乙苯脱氢反应的机理如下:
①晶格氧机理
Ar气氛围下,以高价态钒镁氧化物晶体作催化剂进行乙苯脱氢,并将CO2转化为CO,催化循环可表示为图2,图中物质为______ (填“MgVmOn+1”或“MgVmOn”)
图2
②酸碱位协同催化机理
由图可知,酸性位(A)和碱性位(B)都是反应的活性中心,酸性位上发生乙苯的吸附活化;弱碱性位(B1)参与脱去α-H,而强碱性位(B2)活化CO2,被活化的CO2很容易和β-H反应,生成苯乙烯。由于催化剂的碱性不同,在Al2O3上发生的是乙苯直接脱氢,而在Na2O/Al2O3上发生的基本上是CO2耦合乙苯脱氢的原因是______ 。
(4)从资源综合利用角度分析,CO2氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点是______ 。
I.直接催化脱氢
(1)已知:①C6H5C2H5(g)+O2(g)=8CO2(g)+5H2O(g) △H1=-4386.9kJ•mol-1
②C6H5CH=CH2(g)+10O2(g)=8CO2(g)+4H2O(g) △H2=-4263.1kJ•mol-1
③H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3=-241.8kJ•mol-1
反应C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g)的△H=
(2)向密闭容器中充入乙苯蒸气和高温水蒸气,在0.1MPa和催化条件下,不同温度时乙苯的平衡转化率和苯乙烯的平衡选择性如图1所示。
(已知:高温水蒸气不参与乙苯催化脱氢反应;苯乙烯的平衡选择性指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数;乙苯可能会裂解产生积碳覆盖在催化剂表面,使催化剂“中毒”。)
①加入高温水蒸气的作用是
②实际生产中控制反应温度为600℃的理由是
II.CO2氧化乙苯脱氢
(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g) △H=+158.8kJ•mol-1
(3)CO2氧化乙苯脱氢反应的机理如下:
①晶格氧机理
Ar气氛围下,以高价态钒镁氧化物晶体作催化剂进行乙苯脱氢,并将CO2转化为CO,催化循环可表示为图2,图中物质为
图2
②酸碱位协同催化机理
由图可知,酸性位(A)和碱性位(B)都是反应的活性中心,酸性位上发生乙苯的吸附活化;弱碱性位(B1)参与脱去α-H,而强碱性位(B2)活化CO2,被活化的CO2很容易和β-H反应,生成苯乙烯。由于催化剂的碱性不同,在Al2O3上发生的是乙苯直接脱氢,而在Na2O/Al2O3上发生的基本上是CO2耦合乙苯脱氢的原因是
(4)从资源综合利用角度分析,CO2氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点是
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解题方法
3 . 以为原料制备甲烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。回答下列问题:
(1)在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
①已知,则燃烧的热化学方程式_______ 。
②对于主反应,在一定条件下存在:或,相应的速率与温度关系如图所示。
则主反应的平衡常数_______ (用含的代数式表示);图中四个点中,能表示反应已达到平衡状态的是_______ 。
(2)某研究小组采用双合金团簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好的效果。通过大量的研究三种双金属合金团簇可用于催化反应,在催化剂表面涉及多个基元反应,分别为过程1:甲烷逐步脱氢,过程2:的活化(包括直接活化和氢诱导活化),过程3:和的氧化,过程4:扩散吸附反应。其反应机理如图所示。
则过程3的最终产物为_______ ,过程4发生扩散吸附反应的微粒为_______ 。
(3)光催化制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
光催化原理与电解原理类似,写出高能导带的电极反应式:_______ 。太阳光激发下,在导带和价带中除了产生电子和空穴外,还会生成_______ (填写微粒名称)参与的还原再生。
(1)在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
①已知,则燃烧的热化学方程式
②对于主反应,在一定条件下存在:或,相应的速率与温度关系如图所示。
则主反应的平衡常数
(2)某研究小组采用双合金团簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好的效果。通过大量的研究三种双金属合金团簇可用于催化反应,在催化剂表面涉及多个基元反应,分别为过程1:甲烷逐步脱氢,过程2:的活化(包括直接活化和氢诱导活化),过程3:和的氧化,过程4:扩散吸附反应。其反应机理如图所示。
则过程3的最终产物为
(3)光催化制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
光催化原理与电解原理类似,写出高能导带的电极反应式:
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23-24高三上·上海浦东新·阶段练习
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解题方法
4 . 化石燃料的合理开发利用。2023年3月,科研成果“温和压力条件下实现乙二醇合成”入选2022年度中国科学十大进展,该成果有望促进煤化工的绿色发展,降低我国乙二醇产业对石油的依赖。
(1)在实际工业生产中,乙二醇可通过环氧乙烷与水直接化合的方法合成,其合成路线如图所示,下列说法正确的是___________ 。
(2)乙二醛是一种重要的精细化工产品,主要用于纺织工业,做纤维处理剂能增加棉花、尼龙等纤维的纺缩和防皱性,可利用乙二醇气相氧化法进行工业制备。
已知: kJ/mol,
kJ/mol,
则乙二醇气相氧化反应的___________ ;相同温度下,该反应的化学平衡常数___________ (用含、的代数式表示)。
(3)对于上述乙二醇气相氧化反应,当原料气中氧醇比为1.35时,乙二醛和副产物的产率与反应温度的关系如下图所示,反应温度在450~495℃之间和超过495℃时,乙二醛产率降低的主要原因分别是___________ 、___________ 。
(4)在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,一定能说明乙二醇气相氧化反应达到平衡状态的是___________(填选项字母)。
(5)合成环已酮缩乙二醇的原理为 +HOCH2CH2OH+H2O,在反应体系中加入适量苯,利用如图装置(加热及夹持装置省略)制备环已酮缩乙二醇,下列说法正确的是___________ 。
(1)在实际工业生产中,乙二醇可通过环氧乙烷与水直接化合的方法合成,其合成路线如图所示,下列说法正确的是
A.乙二醇可用于生产汽车防冻液 | B.的结构简式为 |
C.乙二醇和甘油互为同系物 | D.上述合成路线的设计不符合“绿色化学”理念 |
已知: kJ/mol,
kJ/mol,
则乙二醇气相氧化反应的
(3)对于上述乙二醇气相氧化反应,当原料气中氧醇比为1.35时,乙二醛和副产物的产率与反应温度的关系如下图所示,反应温度在450~495℃之间和超过495℃时,乙二醛产率降低的主要原因分别是
(4)在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,一定能说明乙二醇气相氧化反应达到平衡状态的是___________(填选项字母)。
A.体系压强不再变化 | B.氧醇比保持不变 |
C.混合气体的密度保持不变 | D.气体平均相对分子质量保持不变 |
A.a是冷却水的进水口 |
B.苯可将反应产生的水及时带出,也可用替代苯 |
C.当苯即将回流至烧瓶中时,应将分水器中的水和苯放出 |
D.利用分水器分离出水,可提高环已酮缩乙二醇的产率 |
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5 . I.金属有机骨架化合物(MOFs)能高效选择性吸附NO2和N2O4,遇水后将氮氧化合物转化为HNO3.此过程在相同条件下存在如下平衡:
①
②
③
(1)___________ (用含、、的式子表示)
(2)反应②在恒温恒压体系中,下列选项中能说明其已达到平衡的是________
II. NaClO溶液脱硝时将氮元素氧化成最高价态
(3)在恒容体系内的不同温度下,尾气脱硝的反应中NO的平衡分压p如图1所示。由图分析可知,反应温度升高,脱硝反应的平衡常数___________ (填“增大”“不变”或“减小”)
NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH的变化如图2所示,NaClO溶液的初始pH越小,NO的转化率越高。其原因是___________ 。
III.臭氧脱硝存在如下两个反应:
a. ;
b. 。
(4)T℃时,将NO2和O3混合气体以物质的量之比2:1充入一个2L恒容密闭容器中发生上述反应,测得NO2的物质的量浓度随时间变化关系如下表。
若起始压强为P0,T℃下反应达到平衡时,N2O4的分压与N2O5的分压相等,则O3的体积分数=___________ (保留两位有效数字),反应b平衡常数Kp=___________ (用含P0式子表示,Kp为用平衡分压表示的平衡常数,即用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。
IV.电化学方法脱硝是将尾气脱硝反应设计成燃料电池,其原理如图。
(5)该电池在使用过程中石墨b电极上生成氧化物M,则石墨a电极上的电极反应方程式为___________ 。
①
②
③
(1)
(2)反应②在恒温恒压体系中,下列选项中能说明其已达到平衡的是________
A.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 |
B. |
C.颜色不再发生变化 |
D.混合气体的密度不变 |
II. NaClO溶液脱硝时将氮元素氧化成最高价态
(3)在恒容体系内的不同温度下,尾气脱硝的反应中NO的平衡分压p如图1所示。由图分析可知,反应温度升高,脱硝反应的平衡常数
NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH的变化如图2所示,NaClO溶液的初始pH越小,NO的转化率越高。其原因是
III.臭氧脱硝存在如下两个反应:
a. ;
b. 。
(4)T℃时,将NO2和O3混合气体以物质的量之比2:1充入一个2L恒容密闭容器中发生上述反应,测得NO2的物质的量浓度随时间变化关系如下表。
t/s | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
c(NO2)/() | 2.0 | 1.4 | 1.0 | 0.70 | 0.50 | 0.40 | 0.40 |
IV.电化学方法脱硝是将尾气脱硝反应设计成燃料电池,其原理如图。
(5)该电池在使用过程中石墨b电极上生成氧化物M,则石墨a电极上的电极反应方程式为
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6 . 有效去除大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。
(1)去除废气中H2S的相关热化学方程式如下:
2H2S(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2SO2(g);ΔH=akJ·mol-1
2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(l)+3S(s);ΔH=bkJ·mol-1
反应2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s)的ΔH=__ kJ·mol-1。
为了有效去除废气中的H2S,在燃烧炉中通入的H2S和空气(O2的体积分数约为20%)体积比一般控制在0.4,理由是__ 。
(2)电化学氧化法是一种高效去除废水中硫化物的方法,电解NaHS溶液脱硫的原理如图1所示。碱性条件下,HS-首先被氧化生成中间产物Sn2-,S n2-容易被继续氧化而生成硫单质。
①阳极HS-氧化为S n2-的电极反应式为___ 。
②电解一段时间后,阳极的石墨电极会出现电极钝化,导致电极反应不能够持续有效进行,其原因是___ 。
(3)用CO(NH2)2(N为-3价)水溶液吸收SO2,吸收过程中生成(NH4)2SO4和CO2。该反应中的氧化剂是__ 。
(4)在一定条件下,CO可以去除烟气中的SO2,其反应原理为2CO+SO2=2CO2+S。其他条件相同、以比表面积大的γ—Al2O3作为催化剂,研究表明,γ—Al2O3在240℃以上发挥催化作用。反应相同的时间,SO2的去除率随反应温度的变化如图2所示。240℃以前,随着温度的升高,SO2去除率降低的原因是__ 。240℃以后,随着温度的升高,SO2去除率迅速增大的主要原因是__ 。
(1)去除废气中H2S的相关热化学方程式如下:
2H2S(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2SO2(g);ΔH=akJ·mol-1
2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(l)+3S(s);ΔH=bkJ·mol-1
反应2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s)的ΔH=
为了有效去除废气中的H2S,在燃烧炉中通入的H2S和空气(O2的体积分数约为20%)体积比一般控制在0.4,理由是
(2)电化学氧化法是一种高效去除废水中硫化物的方法,电解NaHS溶液脱硫的原理如图1所示。碱性条件下,HS-首先被氧化生成中间产物Sn2-,S n2-容易被继续氧化而生成硫单质。
①阳极HS-氧化为S n2-的电极反应式为
②电解一段时间后,阳极的石墨电极会出现电极钝化,导致电极反应不能够持续有效进行,其原因是
(3)用CO(NH2)2(N为-3价)水溶液吸收SO2,吸收过程中生成(NH4)2SO4和CO2。该反应中的氧化剂是
(4)在一定条件下,CO可以去除烟气中的SO2,其反应原理为2CO+SO2=2CO2+S。其他条件相同、以比表面积大的γ—Al2O3作为催化剂,研究表明,γ—Al2O3在240℃以上发挥催化作用。反应相同的时间,SO2的去除率随反应温度的变化如图2所示。240℃以前,随着温度的升高,SO2去除率降低的原因是
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解题方法
7 . 苯乙烯是一种重要的化工原料,工业上可用乙苯催化脱氢方法制备苯乙烯
(1)①已知部分物质的燃烧热数据如表:
则+H2(g)的_______ kJ·mol-1。
②实际生产中常在恒压条件下掺入高温水蒸气,作用是_______ ,随着反应的进行,少量积碳会使催化剂活性减弱,水蒸气还有利于恢复催化剂活性,原因是_______ (用化学方程式表示)
③将乙苯蒸气物质的量分数组成为m%的乙苯蒸气和水蒸气的混合气体通入反应器,在温度t、压强p下进行反应,平衡时,乙苯的转化率为,则苯乙烯的分压为_______ ,平衡常数_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得。其反应历程如图:
请你解释为什么当PCO2为15kpa时,乙苯平衡转化率达到最大值________
(3)研究表明金属次卟啉二甲酯能够顺利地选择性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛,以该反应原理设计成酸性燃料电池,则电池负极的电极反应式为_______ 。
(1)①已知部分物质的燃烧热数据如表:
物质 | 乙苯 | 苯乙烯 | 氢气 |
燃烧热 | -4610.2 | -4441.8 | -285.8 |
②实际生产中常在恒压条件下掺入高温水蒸气,作用是
③将乙苯蒸气物质的量分数组成为m%的乙苯蒸气和水蒸气的混合气体通入反应器,在温度t、压强p下进行反应,平衡时,乙苯的转化率为,则苯乙烯的分压为
(2)苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得。其反应历程如图:
请你解释为什么当PCO2为15kpa时,乙苯平衡转化率达到最大值
(3)研究表明金属次卟啉二甲酯能够顺利地选择性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛,以该反应原理设计成酸性燃料电池,则电池负极的电极反应式为
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解题方法
8 . 中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,相关成果北京时间9月24日由国际知名学术期刊《科学》在线发表,因此的捕集及其资源化利用成为科学家研究的重要课题。
Ⅰ.二氧化碳合成“合成气”
(1)捕获的高浓度能与制备合成气,该过程主要涉及以下反应:
①
②
③
④
根据盖斯定律,反应①的___________ (写出代数式即可)。
Ⅱ.二氧化碳合成低碳烯烃
(2)用可再生能源电还原时,采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高乙烯的生成率,装置如图所示。阴极发生的反应为:_______ ;每转移电子,阳极生成___________ 气体(标准状况)(3)以为原料合成涉及的主要反应如下:
A.(主反应)
B.(副反应)
其中,反应的反应历程可分为如下两步:
a.(反应速率较快)
b.(反应速率较慢)
密闭容器中充入和合成,发生主反应,温度对催化剂性能的影响如图所示,工业生产综合各方面的因素,反应选择的原因是_______ 。Ⅲ.二氧化碳合成甲醇
主反应:
副反应:
某一刚性容器中充入和,在催化剂存在条件下进行反应,测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图所示。已知:选择性。(4)平衡时,生成的的物质的量是___________ 。
Ⅳ.新型二氧化碳固定法
(5)某课题组设计一种新型的固定方法,如图所示。若原料用,则产物为___________ 。
Ⅰ.二氧化碳合成“合成气”
(1)捕获的高浓度能与制备合成气,该过程主要涉及以下反应:
①
②
③
④
根据盖斯定律,反应①的
Ⅱ.二氧化碳合成低碳烯烃
(2)用可再生能源电还原时,采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高乙烯的生成率,装置如图所示。阴极发生的反应为:
A.(主反应)
B.(副反应)
其中,反应的反应历程可分为如下两步:
a.(反应速率较快)
b.(反应速率较慢)
密闭容器中充入和合成,发生主反应,温度对催化剂性能的影响如图所示,工业生产综合各方面的因素,反应选择的原因是
主反应:
副反应:
某一刚性容器中充入和,在催化剂存在条件下进行反应,测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图所示。已知:选择性。(4)平衡时,生成的的物质的量是
Ⅳ.新型二氧化碳固定法
(5)某课题组设计一种新型的固定方法,如图所示。若原料用,则产物为
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9 . 探索氮氧化合物反应的特征及机理对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。
(1)已知:恒容密闭容器中反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后,升高温度气体颜色加深。该反应的正反应速率方程为v正=k正·c2(NO2),逆反应速率方程为v逆=k逆·c(N2O4),k正、k逆分别为正逆反应的速率常数。
图中所示①、②、③、④四条斜线,能表示lgk正随 变化关系的斜线是_______ 。A、B、C、D点的坐标分别为(a + 1. 5)、(a+0.5)、(a-0.5)、(a-1.5),计算T1时该反应的化学平衡常数K=_______ L· mol-1.T1时,某时刻恒容密闭容器中NO2、N2O4浓度均为0.2 mol·L-1,此时 v正_______ v逆(填“>”“<”)。
(2)氢气选择性催化还原法(H2-SCR)是目前消除NOX的理想方法。
H2 - SCR的主反应:2NO(g) +2H2(g) N2(g) +2H2O(g) ΔH1
副反应:2NO(g)+H2(g) N2O(g)+ H2O(g) ΔH2
①已知H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3= - 241.5kJ·mol-1
N2(g) +O2(g)=2NO(g) ΔH4= +180. 5kJ·mol-1
计算ΔH1=_______ 。
②T℃、=3时,恒容容器中发生H2-SCR反应。平衡时N2物质的量分数为10% ,平衡压强与起始压强之比为3.6 : 4, NO的有效去除率为_______ %。(已知:NO的有效去除率=)
③H2-SCR法在富氧Pt-HY催化剂表面的反应机理如图所示:
下列说法正确的是_______ (填标号)。
A. Pt原子表面上发生的反应有N+NO= N2O、N+N=N2等
B.H2解离的H溢流至Pt-HY载体界面,被吸附的NO2还原
C.HY载体酸性越强,其吸附NO2能力就越强,Pt催化活性就越大
D.若HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4 : 1,反应中每生成1mol N2转移电子的物质的量为3mol
(3)用CO还原N2O也是消除氮氧化物污染的重要方法。500℃时,向一恒容密闭容器充入一定量N2O气体,起始压强为bkPa,再加入足量的CaC2O4固体,平衡时容器内总压强为c kPa,计算此温度下反应CO(g)+N2O(g) N2(g) +CO2(g)的平衡常数Kp=_______ [已知500℃时,反应CaC2O4(s) CaCO3(s)+CO (g)的Kp=e kPa]。
(1)已知:恒容密闭容器中反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后,升高温度气体颜色加深。该反应的正反应速率方程为v正=k正·c2(NO2),逆反应速率方程为v逆=k逆·c(N2O4),k正、k逆分别为正逆反应的速率常数。
图中所示①、②、③、④四条斜线,能表示lgk正随 变化关系的斜线是
(2)氢气选择性催化还原法(H2-SCR)是目前消除NOX的理想方法。
H2 - SCR的主反应:2NO(g) +2H2(g) N2(g) +2H2O(g) ΔH1
副反应:2NO(g)+H2(g) N2O(g)+ H2O(g) ΔH2
①已知H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3= - 241.5kJ·mol-1
N2(g) +O2(g)=2NO(g) ΔH4= +180. 5kJ·mol-1
计算ΔH1=
②T℃、=3时,恒容容器中发生H2-SCR反应。平衡时N2物质的量分数为10% ,平衡压强与起始压强之比为3.6 : 4, NO的有效去除率为
③H2-SCR法在富氧Pt-HY催化剂表面的反应机理如图所示:
下列说法正确的是
A. Pt原子表面上发生的反应有N+NO= N2O、N+N=N2等
B.H2解离的H溢流至Pt-HY载体界面,被吸附的NO2还原
C.HY载体酸性越强,其吸附NO2能力就越强,Pt催化活性就越大
D.若HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4 : 1,反应中每生成1mol N2转移电子的物质的量为3mol
(3)用CO还原N2O也是消除氮氧化物污染的重要方法。500℃时,向一恒容密闭容器充入一定量N2O气体,起始压强为bkPa,再加入足量的CaC2O4固体,平衡时容器内总压强为c kPa,计算此温度下反应CO(g)+N2O(g) N2(g) +CO2(g)的平衡常数Kp=
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2023-02-10更新
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383次组卷
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2卷引用:山东省德州市2022-2023学年高三上学期期末考试化学试题
10 . 2022年6月5日10时44分,神舟十四号载人飞船搭载3名航天员在酒泉卫星发射中心成功起航,航天员乘组将在空间站组合体工作生活6个月,空间站的水气整合系统利用“萨巴蒂尔反应”,将CO2转化为CH4和水蒸气,配合O2生成系统可实现O2的再生。回答下列问题:
Ⅰ.萨巴蒂尔反应为: CO2(g)+ 4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H1
(1)常温常压下,已知:①H2和CH4的燃烧热(△H)分别为一285.5 kJ·mol-1和一890.0kJ·mol-1;
②H2O(g)=H2O(l) △H= -44.0kJ·mol-1,则△H1=_______ kJ·mol-1。
(2)研究发现萨巴蒂尔反应的历程,前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“· ”标注,Ts表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会_______ (填“放出热量”或“吸收热量”):反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为_______ 。
Ⅱ.实验证明CO2在一定条件下与H2O发生氧再生反应:CO2(g)+ 2H2O(g) CH4(g)+2O2(g) △H1= +802.3kJ · mol-1
(3)恒压P0条件下,按c(CO2):c(H2O)=1:2投料,进行氧再生反应,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图。
350℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示A点的化学平衡常数Kp=_______ (填计 算结果)[气体分压(P分)=气体总压(p总) ×气体物质的量分数];为了提高CO2的转化率,除改变温度外,还可采取的措施为_______ 。
(4)氧再生反应可以通过酸性条件下半导体光催化转化实现:反应机理如图所示:
①光催化CO2转化为CH4时,其阴极的电极反应式为_______ 。
②催化剂的催化效率和CH4的生成速率随温度的变化关系如图所示。300℃到 400℃之间,CH4生成速率加快的原因是_______ 。
Ⅰ.萨巴蒂尔反应为: CO2(g)+ 4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H1
(1)常温常压下,已知:①H2和CH4的燃烧热(△H)分别为一285.5 kJ·mol-1和一890.0kJ·mol-1;
②H2O(g)=H2O(l) △H= -44.0kJ·mol-1,则△H1=
(2)研究发现萨巴蒂尔反应的历程,前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“· ”标注,Ts表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会
Ⅱ.实验证明CO2在一定条件下与H2O发生氧再生反应:CO2(g)+ 2H2O(g) CH4(g)+2O2(g) △H1= +802.3kJ · mol-1
(3)恒压P0条件下,按c(CO2):c(H2O)=1:2投料,进行氧再生反应,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图。
350℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示A点的化学平衡常数Kp=
(4)氧再生反应可以通过酸性条件下半导体光催化转化实现:反应机理如图所示:
①光催化CO2转化为CH4时,其阴极的电极反应式为
②催化剂的催化效率和CH4的生成速率随温度的变化关系如图所示。300℃到 400℃之间,CH4生成速率加快的原因是
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2022-07-13更新
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335次组卷
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3卷引用:原理综合题