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解题方法
1 . 为实现“碳中和”“碳达峰”,碳的循环利用是重要措施。利用氢气和CO反应生成甲烷,涉及的反应如下:
i.
ii.
iii.
回答下列问题:
(1)在25℃和101kPa下,转变为时放出44.0kJ热量,的燃烧热为,CO的燃烧热为,的燃烧热为,则________ 。
(2)一定温度下,在恒容的密闭容器中进行上述反应,平衡时CO的转化率及的选择性随变化的情况如图所示[已知的选择性]。①图中表示选择性变化的曲线是________ (填“甲”或“乙”),保持不变,曲线甲由B点达到A点需要的条件为________ 。
②相同温度下,向恒容容器内加入和1molCO,初始压强为10MPa,平衡时的物质的量为________ mol,反应ii的________ (保留小数点后一位)。
(3)催化加氢制甲醇也是碳循环的重要途径。在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如图所示。催化循环中产生的中间体微粒共________ 种,催化加氢制甲醇总反应的化学方程式为________ 。
i.
ii.
iii.
回答下列问题:
(1)在25℃和101kPa下,转变为时放出44.0kJ热量,的燃烧热为,CO的燃烧热为,的燃烧热为,则
(2)一定温度下,在恒容的密闭容器中进行上述反应,平衡时CO的转化率及的选择性随变化的情况如图所示[已知的选择性]。①图中表示选择性变化的曲线是
②相同温度下,向恒容容器内加入和1molCO,初始压强为10MPa,平衡时的物质的量为
(3)催化加氢制甲醇也是碳循环的重要途径。在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如图所示。催化循环中产生的中间体微粒共
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217次组卷
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7卷引用:2024届陕西省安康市安康市高新中学,安康中学高新分校高三下学期模拟预测理综试题-高中化学
解题方法
2 . 石油化工生产过程中,将石油分馏产物中长链烃的裂解产物进行分离,就可以得到合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等重要的短链烃化工原料。
(1)已知:正丁烷和异丁烷之间转化的能量变化如图1所示。正丁烷气体转化成异丁烷气体的热化学方程式为___________ 。
(2)已知:、、的键能分别为:、、。
反应1:
反应2:
①裂解反应1在___________ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行;
②裂解反应2的正反应活化能___________ (填“”或“”)逆反应活化能。
(3)向密闭容器中投入一定量的正丁烷,发生反应1和反应2,测得正丁烷的平衡转化率与压强和温度的关系如图2所示。①、、由大到小的顺序为___________ 。
②随着温度升高,三种不同压强下正丁烷的平衡转化率趋向相等,原因是___________ 。
(4)温度T°C下,向2L密闭容器中投入正丁烷,同时发生反应1和反应2.6min达到平衡,测得部分物质的浓度与时间的关系如图3所示,平衡时体系的压强为51MPa。 图3
①0~6min内,利用表示的平均反应速率为___________ 。
②7min时改变的条件可能是___________ (填字母)。
A.缩小容器的体积 B.降低温度 C.增大正丁烷的浓度 D.加入催化剂
③温度T°C下,反应2的分压平衡常数___________ MPa。
(1)已知:正丁烷和异丁烷之间转化的能量变化如图1所示。正丁烷气体转化成异丁烷气体的热化学方程式为
(2)已知:、、的键能分别为:、、。
反应1:
反应2:
①裂解反应1在
②裂解反应2的正反应活化能
(3)向密闭容器中投入一定量的正丁烷,发生反应1和反应2,测得正丁烷的平衡转化率与压强和温度的关系如图2所示。①、、由大到小的顺序为
②随着温度升高,三种不同压强下正丁烷的平衡转化率趋向相等,原因是
(4)温度T°C下,向2L密闭容器中投入正丁烷,同时发生反应1和反应2.6min达到平衡,测得部分物质的浓度与时间的关系如图3所示,平衡时体系的压强为51MPa。 图3
①0~6min内,利用表示的平均反应速率为
②7min时改变的条件可能是
A.缩小容器的体积 B.降低温度 C.增大正丁烷的浓度 D.加入催化剂
③温度T°C下,反应2的分压平衡常数
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3 . 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,我国目前氨的生产能力位居世界首位。合成氨反应为 。回答下列问题:
(1)已知和的燃烧热分别为和,则合成氨反应的______ ;合成氨反应的逆过程能自发进行的最低温度为______ 。
(2)在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为______ 。(填字母)。
A.有利于平衡正向移动 B.防止催化剂中毒 C.提高正反应速率
(3)某温度下,在容积为的恒容密闭容器中模拟工业合成氨,充入和的总物质的量为,容器内起始压强为标准压强,容器内各组分的物质的量分数与反应时间的关系如图所示:①曲线表示______ (填物质名称)的物质的量分数的变化情况。
②内,平均反应速率______ 。
③达平衡时容器内压强为,则标准平衡常数______ [对于反应,标准平衡常数,其中为标准压强,、、、为各组分的平衡分压,分压总压物质的量分数]。
(4)利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。该电池的工作原理如图所示,甲、乙两室均预加相同的电镀废液,向甲室中加入足量氨气后电池开始工作。
①乙室中铜极为______ (填“正极”或“负极”)。
②理论上每转移电子,乙室中溶液的质量变化为______ 。
(1)已知和的燃烧热分别为和,则合成氨反应的
(2)在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为
A.有利于平衡正向移动 B.防止催化剂中毒 C.提高正反应速率
(3)某温度下,在容积为的恒容密闭容器中模拟工业合成氨,充入和的总物质的量为,容器内起始压强为标准压强,容器内各组分的物质的量分数与反应时间的关系如图所示:①曲线表示
②内,平均反应速率
③达平衡时容器内压强为,则标准平衡常数
(4)利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。该电池的工作原理如图所示,甲、乙两室均预加相同的电镀废液,向甲室中加入足量氨气后电池开始工作。
①乙室中铜极为
②理论上每转移电子,乙室中溶液的质量变化为
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解题方法
4 . 近日,我国科学家根据Co3O4在HZSM-5载体上的单层分散行为设计催化剂用于NH3选择性还原NOx。
已知:①
②
回答下列问题:
(1)反应的_____ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,发生反应①。下列叙述正确的是_____(填字母)。
(3)在恒容密闭容器中充入1molNO、2molNO2和4molNH3,在不同组成的催化剂作用下发生上述反应,相同时间内氮氧化物的转化率与温度关系如图所示。①最佳反应温度为_____ 。
②段变化的原因是_____ 。
③M点_____ (填“达到”或“未达到”)平衡状态,判断依据是_____ 。段变化的原因可能是_____ 。
(4)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,在催化剂作用下发生反应:①;②。达到平衡时,的转化率为,的选择性为50%[的选择性]。则平衡时,的浓度为_____ ,该温度下,反应①的平衡常数_____ (只列计算式即可):
已知:①
②
回答下列问题:
(1)反应的
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,发生反应①。下列叙述正确的是_____(填字母)。
A.混合气体的压强不随时间变化时达到平衡状态 |
B.达到平衡后,充入,平衡逆向移动,平衡常数减小 |
C.达到平衡时,反应放出的热量为 |
D.加入高效催化剂,达到平衡前,单位时间内NO的转化率增大 |
(3)在恒容密闭容器中充入1molNO、2molNO2和4molNH3,在不同组成的催化剂作用下发生上述反应,相同时间内氮氧化物的转化率与温度关系如图所示。①最佳反应温度为
②段变化的原因是
③M点
(4)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,在催化剂作用下发生反应:①;②。达到平衡时,的转化率为,的选择性为50%[的选择性]。则平衡时,的浓度为
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2024-06-04更新
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77次组卷
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2卷引用:2024届陕西省安康市高新中学高三下学期5月模拟预测理综试题-高中化学
解题方法
5 . 将转化为等燃料有助于降低大气中浓度,还能获得乙醇等高附加值化学品,是实现“碳中和”目标的一种有效途径。
(1)已知下列反应的热化学方程式:
Ⅰ.2CO2(g)+2H2O(g)⇌2C2H4(g)+3O2(g) K1 ΔH1=+1323kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) K2 ΔH2=+41kJ/mol
Ⅲ.C2H4(g)+H2O(g)⇌C2H5OH(g) K3 ΔH3=-45.5kJ/mol
反应2CO(g)+5H2O(g)⇌2C2H5OH(g)+3O2(g)+2H2(g)的___________ ,平衡常数K=___________ (用和表示)。
(2)将5mol和20mol通入起始压强为p的某恒容密闭容器中发生反应Ⅳ:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) K4 ΔH4=-165kJ/mol(主反应)和反应Ⅱ(副反应),平衡时容器中含碳物质的物质的量随温度的变化如图1所示。①为了提高的产率,理论上应采用的措施是___________ (填“低”或“高”,后同)温___________ 压。
②800K时,反应Ⅱ的平衡常数___________ (用平衡分压代替物质的量浓度计算,保留两位有效数字)。
③500K时,若只发生反应Ⅳ,下列说法能判断反应达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.消耗1mol的同时生成2mol
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.的体积分数不再变化
D.体系的温度不再发生变化
(3)我国科学家提出了一种用双催化剂协同催化合成的路径。先利用催化剂将转化为*CO(*表示吸附态)和游离态的CO,再经过一系列的反应形成,该过程能量与反应进程的关系如图2所示。①该过程的决速步骤是___________ (用“→”表示含碳物质间的转化)。
②游离态CO的自由能___________ (填“大于”或“小于”) *CO的自由能。
(1)已知下列反应的热化学方程式:
Ⅰ.2CO2(g)+2H2O(g)⇌2C2H4(g)+3O2(g) K1 ΔH1=+1323kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) K2 ΔH2=+41kJ/mol
Ⅲ.C2H4(g)+H2O(g)⇌C2H5OH(g) K3 ΔH3=-45.5kJ/mol
反应2CO(g)+5H2O(g)⇌2C2H5OH(g)+3O2(g)+2H2(g)的
(2)将5mol和20mol通入起始压强为p的某恒容密闭容器中发生反应Ⅳ:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) K4 ΔH4=-165kJ/mol(主反应)和反应Ⅱ(副反应),平衡时容器中含碳物质的物质的量随温度的变化如图1所示。①为了提高的产率,理论上应采用的措施是
②800K时,反应Ⅱ的平衡常数
③500K时,若只发生反应Ⅳ,下列说法能判断反应达到平衡状态的是
A.消耗1mol的同时生成2mol
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.的体积分数不再变化
D.体系的温度不再发生变化
(3)我国科学家提出了一种用双催化剂协同催化合成的路径。先利用催化剂将转化为*CO(*表示吸附态)和游离态的CO,再经过一系列的反应形成,该过程能量与反应进程的关系如图2所示。①该过程的决速步骤是
②游离态CO的自由能
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解题方法
6 . 乙醇是燃料,也是重要的有机化工原料,二氧化碳加氢还原制乙醇已成为研究热点,相关的反应如下:
反应i:
反应ii:
反应iii:
请回答下列问题:
(1)已知的燃烧热()为,表示燃烧热的热化学方程式为________ 。
(2)在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入和,在某催化剂作用下发生上述反应,测得含碳元素物质占比[如]与时间的关系如图所示。已知:反应i为快反应,其平衡的建立可认为不受慢反应ii、iii的影响,即可认为反应i建立平衡后始终处于平衡状态。
①表示乙烯占比的曲线是________ (填“a”“b”或“c”)。
②若选择对反应i催化效果更好的催化剂,则A点可能移向________ (填“E”“E点上方”或“E点下方”)。
③已知C点、D点均为平衡点,则反应iii的平衡常数K=________ (保留小数点后一位)。
④设反应i和反应ii的化学平衡常数分别为、,适当升温后,________ (填“增大”“减小”或“无法判断”),理由是________ 。
(3)近日,中国科学技术大学某课题组以Pd掺杂的原子层为原型,在温和条件下,通过光还原合成乙酸,获得选择性近100%的好成绩。草酸钴是制备钻的氧化物的重要原料,二水合草酸钴()()在空气中受热时固体质量随温度变化的曲线如图所示。写出B点对应的物质的化学式:________ ,CD段发生反应的化学方程式为________ 。
反应i:
反应ii:
反应iii:
请回答下列问题:
(1)已知的燃烧热()为,表示燃烧热的热化学方程式为
(2)在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入和,在某催化剂作用下发生上述反应,测得含碳元素物质占比[如]与时间的关系如图所示。已知:反应i为快反应,其平衡的建立可认为不受慢反应ii、iii的影响,即可认为反应i建立平衡后始终处于平衡状态。
①表示乙烯占比的曲线是
②若选择对反应i催化效果更好的催化剂,则A点可能移向
③已知C点、D点均为平衡点,则反应iii的平衡常数K=
④设反应i和反应ii的化学平衡常数分别为、,适当升温后,
(3)近日,中国科学技术大学某课题组以Pd掺杂的原子层为原型,在温和条件下,通过光还原合成乙酸,获得选择性近100%的好成绩。草酸钴是制备钻的氧化物的重要原料,二水合草酸钴()()在空气中受热时固体质量随温度变化的曲线如图所示。写出B点对应的物质的化学式:
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解题方法
7 . 二氧化碳催化加氢制甲烷的反应受到人们广泛关注。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲烷的过程中主要发生以下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
反应的_______ ,该反应在_______ (填“低温”“高温”或“任意温度”)条件下能自发进行。
(2)以Ni作催化剂,可选择、、为载体。在密闭容器中,控制、加入和,使用不同的催化剂载体,发生反应Ⅰ、Ⅱ,的转化率及其平衡转化率随温度变化的情况如图所示。①低温活性最高的催化剂载体是_______ 。
②在图中所示温度范围内,随温度升高,的平衡转化率减小,原因可能是_______ 。研究表明,当温度升至600℃以上,的平衡转化率随温度升高而增大,此时的产率随温度升高而_______ (填“升高”“降低”或“不变”)。
③525℃下达到平衡时,的转化率为80%,的转化率为57.5%,的物质的量为_______ mol,反应Ⅰ用摩尔分数表示的平衡常数_______ (列出计算式,用摩尔分数代替平衡浓度计算,物质i的摩尔分数)。
(3)若反应物中混入,会导致Ni催化剂失活。原因是吸附在Ni活性位点,阻止了与的反应。在Ni催化剂中添加Mn和Zn助剂,可避免Ni催化剂失活,其机理可能是_______ 。
(1)二氧化碳加氢制甲烷的过程中主要发生以下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
反应的
(2)以Ni作催化剂,可选择、、为载体。在密闭容器中,控制、加入和,使用不同的催化剂载体,发生反应Ⅰ、Ⅱ,的转化率及其平衡转化率随温度变化的情况如图所示。①低温活性最高的催化剂载体是
②在图中所示温度范围内,随温度升高,的平衡转化率减小,原因可能是
③525℃下达到平衡时,的转化率为80%,的转化率为57.5%,的物质的量为
(3)若反应物中混入,会导致Ni催化剂失活。原因是吸附在Ni活性位点,阻止了与的反应。在Ni催化剂中添加Mn和Zn助剂,可避免Ni催化剂失活,其机理可能是
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8 . 的资源化途径有多种,其中包括甲烷化、碳酸二甲酯化等。回答下列问题:
(1)甲烷化:利用与合成,主要涉及以下反应:
ⅰ.;
ⅱ.;
ⅲ.。
①上述反应的(为平衡常数)随温度的变化如图1所示,其中属于吸热反应的有_______ (填序号),_______ (用、表示)。②一定温度下,向某恒容、密闭容器中通入一定量的、,仅发生反应ⅰ。下列说法正确的是_______ (填字母)。
A升高温度,反应速率加快,活化能降低
B.使用高效的催化剂能提高单位时间内的产率
C.当混合气体的压强保持不变时,反应达到平衡状态
D.反应达到平衡后,其他条件不变,向该容器通入Ar,平衡正向移动
(2)向恒压(pMPa)、密闭容器中通入1mol和4mol,在催化剂的作用下仅发生反应ⅰ、ⅱ,平衡时、CO、的物质的量随温度的变化如图2所示。①图中曲线A代表的是_______ (填化学式);当温度高于℃,B物质的量随温度升高而减少的主要原因是_______ 。
②在℃时,平衡体系中_______ mol,反应ⅱ的压强平衡常数_______ (保留分数形式,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)碳酸二甲酯化:由催化合成碳酸二甲酯(DMC)的反应过程如图3所示。无O-H键断裂的步骤是_______ (填“a”“b”或“c”),合成DMC的总反应的化学方程式为_______ (标注同位素原子)。
(1)甲烷化:利用与合成,主要涉及以下反应:
ⅰ.;
ⅱ.;
ⅲ.。
①上述反应的(为平衡常数)随温度的变化如图1所示,其中属于吸热反应的有
A升高温度,反应速率加快,活化能降低
B.使用高效的催化剂能提高单位时间内的产率
C.当混合气体的压强保持不变时,反应达到平衡状态
D.反应达到平衡后,其他条件不变,向该容器通入Ar,平衡正向移动
(2)向恒压(pMPa)、密闭容器中通入1mol和4mol,在催化剂的作用下仅发生反应ⅰ、ⅱ,平衡时、CO、的物质的量随温度的变化如图2所示。①图中曲线A代表的是
②在℃时,平衡体系中
(3)碳酸二甲酯化:由催化合成碳酸二甲酯(DMC)的反应过程如图3所示。无O-H键断裂的步骤是
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解题方法
9 . 和共活化处理的研究既有利于实现碳中和,又有利于处理某些环境中的有害气体.该研究过程主要涉及如下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ的反应热________ ,该反应在________ (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行;
(2)向某密闭容器中投入等物质的量的和,发生上述反应.其中的平衡转化率随温度或压强变化如图.L,X可分别代表压强或温度;X代表的物理量是________ ,原因为________ ;
②若在恒温恒容密闭容器中发生上述反应,下列条件能说明上述反应均达到平衡状态的是________ (填字母);
A. 和的物质的量之比不再发生变化时
B. 和的物质的量之比不再发生变化时
C. 混合气体密度不再发生变化时
D. 容器内压强不再发生变化时
(3)下,向起始压强为的恒容密闭容器中通入等物质的量的和混合气体,发生上述反应,时达到平衡状态,测得此时体系总压强为,;
①平衡时________ ;
②的平均生成速率为________ ;
③下反应Ⅲ的压力平衡常数________ ;
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ的反应热
(2)向某密闭容器中投入等物质的量的和,发生上述反应.其中的平衡转化率随温度或压强变化如图.L,X可分别代表压强或温度;X代表的物理量是
②若在恒温恒容密闭容器中发生上述反应,下列条件能说明上述反应均达到平衡状态的是
A. 和的物质的量之比不再发生变化时
B. 和的物质的量之比不再发生变化时
C. 混合气体密度不再发生变化时
D. 容器内压强不再发生变化时
(3)下,向起始压强为的恒容密闭容器中通入等物质的量的和混合气体,发生上述反应,时达到平衡状态,测得此时体系总压强为,;
①平衡时
②的平均生成速率为
③下反应Ⅲ的压力平衡常数
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10 . 2023年杭州亚运会主火炬塔首次使用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料,实现了循环内的零排放。“零碳甲醇”作为公认的新型清洁可再生能源,不易爆炸、储运安全便捷。
甲醇的制备方法有二氧化碳加氢法、电催化法、甲烷催化氧化法等。回答下列问题:
Ⅰ.二氧化碳加氢制甲醇:
① kJ/mol
② kJ/mol
③
已知:甲醇的选择性
(1)___________ ,该反应自发进行的条件是___________ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭反应器中,反应③达到平衡,下列措施中能使平衡体系中增大且加快化学反应速率的是___________ (填字母)。
(3)恒温恒容条件下,原料气、以物质的量浓度之比为1∶3投料时,控制合适条件(不考虑反应③),甲醇的选择性为60%。已知初始压强为4MPa,,达到平衡时,mol/L,则该过程中的平衡转化率为___________ %,该条件下反应②的___________ (保留三位有效数字)。
Ⅱ.电催化法
一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原制备甲醇的装置如左下图所示。控制其他条件相同,将一定量的通入该电催化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如右下图所示。(4)电极生成的电极反应式为___________ 。
(5)控制电压为0.8V,电解时转移电子的物质的量为___________ mol。
Ⅲ.甲烷催化氧化法
主反应:
副反应:
科学家将、和(是活性催化剂)按一定体积比在催化剂表面合成甲醇,部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS代表过渡态)。(6)该历程中正反应的最大活化能为___________ kJ·mol,写出该步骤反应的化学方程式:___________ 。
甲醇的制备方法有二氧化碳加氢法、电催化法、甲烷催化氧化法等。回答下列问题:
Ⅰ.二氧化碳加氢制甲醇:
① kJ/mol
② kJ/mol
③
已知:甲醇的选择性
(1)
(2)一定温度下,在恒容密闭反应器中,反应③达到平衡,下列措施中能使平衡体系中增大且加快化学反应速率的是___________ (填字母)。
A.升高温度 | B.充入,使体系压强增大 |
C.再充入1 mol | D.将从体系中分离出去 |
(3)恒温恒容条件下,原料气、以物质的量浓度之比为1∶3投料时,控制合适条件(不考虑反应③),甲醇的选择性为60%。已知初始压强为4MPa,,达到平衡时,mol/L,则该过程中的平衡转化率为
Ⅱ.电催化法
一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原制备甲醇的装置如左下图所示。控制其他条件相同,将一定量的通入该电催化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如右下图所示。(4)电极生成的电极反应式为
(5)控制电压为0.8V,电解时转移电子的物质的量为
Ⅲ.甲烷催化氧化法
主反应:
副反应:
科学家将、和(是活性催化剂)按一定体积比在催化剂表面合成甲醇,部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS代表过渡态)。(6)该历程中正反应的最大活化能为
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