1 . 我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。我国科学家研究加氢制备甲醇方面取得一定进展。在一定温度和压强下,加氢制备甲醇的过程中主要发生如下三个反应,请回答以下问题:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
(1)反应Ⅱ的___________
(2)下列措施有利于提高甲醇平衡产率的是___________(填字母)。
(3)反应III的平衡常数,的变化关系应为下图的曲线___________ (填“①”或“②”)(4)时,往某密闭容器中按投料比充入和,反应达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。①图中X代表___________ (填化学式)。
②体系中的物质的量分数受温度的影响变化不大,说明升高温度有利于反应Ⅱ的___________ 反应和反应Ⅲ的___________ 反应(填“正向”或“逆向”)。
(5)T℃时,将的混合气体充入压强为6MPa的恒压密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应Ⅱ和反应Ⅲ:(已知:为用气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。)
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应达到平衡状态时,和的分压相等,甲醇的选择性(产率)是CO的2倍,则的平衡转化率为___________ ,反应Ⅲ的___________ (列出计算式即可)。
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
(1)反应Ⅱ的
(2)下列措施有利于提高甲醇平衡产率的是___________(填字母)。
A.加入适量CO | B.使用催化剂 |
C.循环利用原料气 | D.升高温度 |
(3)反应III的平衡常数,的变化关系应为下图的曲线
②体系中的物质的量分数受温度的影响变化不大,说明升高温度有利于反应Ⅱ的
(5)T℃时,将的混合气体充入压强为6MPa的恒压密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应Ⅱ和反应Ⅲ:(已知:为用气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。)
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
反应达到平衡状态时,和的分压相等,甲醇的选择性(产率)是CO的2倍,则的平衡转化率为
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2 . 已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示,回答下列问题。(1)已知1mol氨气发生反应②,完全反应生成NO和水蒸气时放出226kJ的热,该反应的热化学方程式是_______ 。
(2)反应④的离子方程式为_______ 。理论上如图N2合成1mol硝酸,至少需要氧气共_______ mol。
(3)汽车尾气净化装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,该过程的总反应化学方程式为_______ 。(4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2,可用NaOH溶液吸收。发生的反应有:2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O,2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O,用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气,关系如下图:(α表示尾气里NO、NO2中NO2的含量)
①根据上图得知_______ (填字母)。
A.NaOH溶液浓度越大,氮氧化物的吸收率越大
B.NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大
②当α小于50%时,加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率,原因是_______ 。
(2)反应④的离子方程式为
(3)汽车尾气净化装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,该过程的总反应化学方程式为
①根据上图得知
A.NaOH溶液浓度越大,氮氧化物的吸收率越大
B.NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大
②当α小于50%时,加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率,原因是
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3 . 工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、CO、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
(1)I.脱硝:已知:H2的燃烧热为285.8 kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H= +133 kJ/mol
H2O(g)=H2O(l) H=- 44 kJ/mol
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为___________ 。
(2)II.脱碳:
向2L恒容密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应 CO2(g) + 3H2(g) =CH3OH(l) + H2O(l)。下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___________ 。
A.混合气体的平均式量保持不变
B.CO2和H2的体积分数保持不变
C.CO2和H2的转化率相等
D.混合气体的密度保持不变
E.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂
(3)III.脱硫:
如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH和SO。物质A的化学式为___________ ,阴极的电极反应式是___________ 。
(1)I.脱硝:已知:H2的燃烧热为285.8 kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H= +133 kJ/mol
H2O(g)=H2O(l) H=- 44 kJ/mol
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为
(2)II.脱碳:
向2L恒容密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应 CO2(g) + 3H2(g) =CH3OH(l) + H2O(l)。下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是
A.混合气体的平均式量保持不变
B.CO2和H2的体积分数保持不变
C.CO2和H2的转化率相等
D.混合气体的密度保持不变
E.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂
(3)III.脱硫:
如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH和SO。物质A的化学式为
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4 . CO2资源化利用备受关注,研究CO2资源化综合利用有重要意义。已知:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H1=+41.2kJ/mol
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) H2=-122.5kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=___________ kJ/mol。
(2)将4molCO、6molH2置于某密闭容器中,控制适当条件使其发生反应:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),测得CO的某种平衡量值(x)在不同压强下随温度的变化如图1所示:①x表示___________ (填“体积分数”或“转化率”),为了提高反应速率的同时能提高H2的转化率,可采取的措施有___________ (填字母)。
a.使用高效催化剂 b.缩小容器的体积
c.升高温度 d.增大H2的浓度
②若p1=6MPa,B点表示反应从开始进行到10min时达到平衡状态,则v(H2)=___________ MPa·min-1,Kp=___________ MPa-4(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③若对D点状态的反应同时进行降温、缩小体积的操作,重新达到平衡状态可能是图中A~G点中的___________ 点。
(3)在恒压密闭容器中投入xmolCO2和ymolH2,发生上述反应Ⅰ和Ⅱ。测得CO2的平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=×100%)随温度的变化曲线如图2所示。
①T℃达到平衡时,反应Ⅱ理论上消耗CO2的物质的量为___________ mol。
②合成二甲醚的适宜温度为260℃,其原因是___________ 。
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H1=+41.2kJ/mol
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) H2=-122.5kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=
(2)将4molCO、6molH2置于某密闭容器中,控制适当条件使其发生反应:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),测得CO的某种平衡量值(x)在不同压强下随温度的变化如图1所示:①x表示
a.使用高效催化剂 b.缩小容器的体积
c.升高温度 d.增大H2的浓度
②若p1=6MPa,B点表示反应从开始进行到10min时达到平衡状态,则v(H2)=
③若对D点状态的反应同时进行降温、缩小体积的操作,重新达到平衡状态可能是图中A~G点中的
(3)在恒压密闭容器中投入xmolCO2和ymolH2,发生上述反应Ⅰ和Ⅱ。测得CO2的平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=×100%)随温度的变化曲线如图2所示。
①T℃达到平衡时,反应Ⅱ理论上消耗CO2的物质的量为
②合成二甲醚的适宜温度为260℃,其原因是
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5 . 工业上常用合成气(主要成分为CO、)在一定条件下制备甲醇,其涉及反应如下:
反应Ⅰ. ;
反应Ⅱ. ;
反应Ⅲ. 。
回答下列问题:
(1)在催化剂作用下也可以由CO2制备甲醇: ,则______ ;该反应在______ (填“高温”“低温”或“任意温度”)下可自发进行。
(2)向容积为2 L的刚性密闭容器中充入2 mol CO和4 mol发生上述反应,测得不同温度下,CO的平衡转化率、的选择性如图所示。①表示甲醇的选择性曲线是______ (填“”或“”)。
②下,2 min时达到平衡,此时体系压强为aPa,。用的分压变化表示的化学反应速率为______ ,反应Ⅲ的______ (,指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压的物质的量分数)。
(3)维持CO和的物质的量之和为3 mol,若在1 L恒容密闭容器中只发生上述反应Ⅰ,调整进气比不同,温度不同时,测得相应的CO平衡转化率如图所示。则A和B两点的温度:______ (填“<”“>”或“=”),其判断依据是______ 。
反应Ⅰ. ;
反应Ⅱ. ;
反应Ⅲ. 。
回答下列问题:
(1)在催化剂作用下也可以由CO2制备甲醇: ,则
(2)向容积为2 L的刚性密闭容器中充入2 mol CO和4 mol发生上述反应,测得不同温度下,CO的平衡转化率、的选择性如图所示。①表示甲醇的选择性曲线是
②下,2 min时达到平衡,此时体系压强为aPa,。用的分压变化表示的化学反应速率为
(3)维持CO和的物质的量之和为3 mol,若在1 L恒容密闭容器中只发生上述反应Ⅰ,调整进气比不同,温度不同时,测得相应的CO平衡转化率如图所示。则A和B两点的温度:
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6 . (1)已知:
写出催化氢化合成甲醇和水的热化学方程式:___________ ;
(2)恒温条件下,可逆反应:在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志的是___________ ;
A.单位时间内生成的同时生成
B.混合气体的密度不再改变的状态
C.混合气体的压强不再改变的状态
D.混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态
E.、、浓度之比为的状态。
(3)工业上在恒容密闭容器中用下列反应合成甲醇:
①该反应的平衡常数表达式为___________ ;
②如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数()
a.由表中数据判断该反应的___________ 0(填“>”、“=”或“<”);
b.某温度下,将和充入的密闭容器中,充分反应后达到平衡时测得,则的转化率为___________ ,此时的温度为___________ ;
③要提高的转化率,可以采取的措施是___________ ;
a.升温 b.加入催化剂 c.增加的浓度 d.恒容充入 e.分离出甲醇
写出催化氢化合成甲醇和水的热化学方程式:
(2)恒温条件下,可逆反应:在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志的是
A.单位时间内生成的同时生成
B.混合气体的密度不再改变的状态
C.混合气体的压强不再改变的状态
D.混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态
E.、、浓度之比为的状态。
(3)工业上在恒容密闭容器中用下列反应合成甲醇:
①该反应的平衡常数表达式为
②如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数()
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
2.041 | 0.270 | 0.012 |
b.某温度下,将和充入的密闭容器中,充分反应后达到平衡时测得,则的转化率为
③要提高的转化率,可以采取的措施是
a.升温 b.加入催化剂 c.增加的浓度 d.恒容充入 e.分离出甲醇
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7 . 甲烷()在生产生活中用途广泛,常用作燃料。利用、与在催化剂作用下可以合成甲烷。回答下列问题:
(1)实验测得与反应生成和的反应中,每生成(标准状况),放出热量,则该反应的热化学方程式为______________________ 。
(2)已知有关物质的化学键键能数据如下:
试计算反应的焓变等于___________ 。
(3)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:反应I的化学方程式为_______________ 。
(液)分解成气态物质需要吸收的能量是,硫的燃烧热为,则反应Ⅱ的热化学方程式为___________ 。
(4)将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。下图为通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出光电转化过程的化学反应方程式:______________ 。
(1)实验测得与反应生成和的反应中,每生成(标准状况),放出热量,则该反应的热化学方程式为
(2)已知有关物质的化学键键能数据如下:
化学链 | |||||
键能/ | 436 | 343 | 805 | 413 | 465 |
(3)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:反应I的化学方程式为
(液)分解成气态物质需要吸收的能量是,硫的燃烧热为,则反应Ⅱ的热化学方程式为
(4)将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。下图为通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出光电转化过程的化学反应方程式:
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8 . 科学研究表明:存储能量的能力是的12000倍左右,在大气中的寿命可达740年,如表所示是几种化学键的键能(断裂或形成1mol化学键时吸收或释放的热量)
回答下列问题:
(1)①过程___________ (填“吸收”或“放出”)能量。
②反应 =___________ 。
(2)已知:
① ;
② 。
现有2mol由炭粉和氢气组成的悬浮气,在足量氧气中完全燃烧生成(g)和(l),共放出679.0kJ的热量,则2mol悬浮气中C与的物质的量之比为___________ 。
(3)电石()可通过下列反应制备:
① ;
② 。
若不考虑热量损耗,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO。则为了维持热量平衡,每生产64g ,投料的量为56g CaO及___________ mol C、___________ mol 。
化学键 | N≡N | F—F | N—F |
键能() | 946 | 154 | 283 |
(1)①过程
②反应 =
(2)已知:
① ;
② 。
现有2mol由炭粉和氢气组成的悬浮气,在足量氧气中完全燃烧生成(g)和(l),共放出679.0kJ的热量,则2mol悬浮气中C与的物质的量之比为
(3)电石()可通过下列反应制备:
① ;
② 。
若不考虑热量损耗,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO。则为了维持热量平衡,每生产64g ,投料的量为56g CaO及
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9 . 化学反应过程中都伴随能量变化,吸热或放热是化学反应中能量变化的重要形式。回答下列问题:
(1)化学反应中伴随热量变化的本质原因是反应过程中形成化学键___________ ,断裂化学键___________ 。
(2)已知拆开1mol H—H键、1mol Cl—Cl键、1mol H—Cl键分别需要的能量是436kJ、243kJ、432kJ,则反应的=___________ 。
(3)已知: ;
。
则(l)不完全燃烧生成CO和(l)的热化学方程式为___________ 。
(4)已知常温常压下,稀的强酸与稀的强碱溶液生成1mol (l)的反应热。
①表示稀硫酸与稀烧碱溶液生成1mol (l)的热化学方程式为___________ 。
②若用98%浓硫酸代替稀硫酸与稀烧碱溶液进行中和反应反应热测定,则所测得的___________ (填“偏大”或“偏小”)。
(1)化学反应中伴随热量变化的本质原因是反应过程中形成化学键
(2)已知拆开1mol H—H键、1mol Cl—Cl键、1mol H—Cl键分别需要的能量是436kJ、243kJ、432kJ,则反应的=
(3)已知: ;
。
则(l)不完全燃烧生成CO和(l)的热化学方程式为
(4)已知常温常压下,稀的强酸与稀的强碱溶液生成1mol (l)的反应热。
①表示稀硫酸与稀烧碱溶液生成1mol (l)的热化学方程式为
②若用98%浓硫酸代替稀硫酸与稀烧碱溶液进行中和反应反应热测定,则所测得的
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10 . 乙烯是重要的工业原料,可用下列方法制备。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
已知:的燃烧热分别为:;
(1)该反应___________ 。
(2)将和按物质的量之比为2:3充入恒容密闭容器中,分别在不同催化剂条件下发生反应,测得相同时间的转化率与温度的关系如图所示:一定温度下,下列有关说法正确的是___________ 。
A.达平衡时,一定为2:3
B.向反应体系中加入少量无水固体,可提高的产率
C.b、d两状态下,化学反应速率一定相等
D.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能比使用催化剂Ⅱ时低
E.温度下,向容器中加入稀有气体,可提高的转化率
Ⅱ.工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:。
(3)温度T时,向2L的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示:实验测得:,,为速率常数,只与温度有关,T温度时,___________ (用含有x的代数式表示);当温度升高时,增大m倍,增大n倍,则m___________ (填“>”“<”或“=”)n。
Ⅲ.氧化制乙烯:
主反应为:
(4)某催化剂催化过程中,在催化剂表面发生了一系列反应:
①,
②,
③,
④___________。
则:④的反应式为___________ 。
(5)在与反应制的过程中,
还会发生副反应:
①其他条件相同时,与经相同反应时间测得如表实验数据:
相同温度时,催化剂2催化下产率更高的原因是___________ 。
②在容器体积为1.0L,充入和同时发生主、副反应,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性()与温度、压强的关系如图所示。M点主反应的平衡常数为___________ (结果保留2位有效数字)。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
已知:的燃烧热分别为:;
(1)该反应
(2)将和按物质的量之比为2:3充入恒容密闭容器中,分别在不同催化剂条件下发生反应,测得相同时间的转化率与温度的关系如图所示:一定温度下,下列有关说法正确的是
A.达平衡时,一定为2:3
B.向反应体系中加入少量无水固体,可提高的产率
C.b、d两状态下,化学反应速率一定相等
D.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能比使用催化剂Ⅱ时低
E.温度下,向容器中加入稀有气体,可提高的转化率
Ⅱ.工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:。
(3)温度T时,向2L的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示:实验测得:,,为速率常数,只与温度有关,T温度时,
Ⅲ.氧化制乙烯:
主反应为:
(4)某催化剂催化过程中,在催化剂表面发生了一系列反应:
①,
②,
③,
④___________。
则:④的反应式为
(5)在与反应制的过程中,
还会发生副反应:
①其他条件相同时,与经相同反应时间测得如表实验数据:
实验 | 温度/K | 催化剂 | 的产率% |
实验1 | 400 | 催化剂1 | 55.0 |
400 | 催化剂2 | 62.3 | |
实验2 | 500 | 催化剂1 | 68.5 |
500 | 催化剂2 | 80.1 |
②在容器体积为1.0L,充入和同时发生主、副反应,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性()与温度、压强的关系如图所示。M点主反应的平衡常数为
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