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1 . 还原CO2是实现“双碱”经济的有效途径之一,涉及反应如下:
Ⅰ:
Ⅱ:
回答下列问题:
(1)物质的标准生成焓是指在标态和某温度下,由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的焓变。一些物质298K时的标准生成焓()
______
(2)有利于提高CO平衡产率的条件是______(填标号)。
(3)反应Ⅰ的正、逆反应速率方程为:、,、符合阿伦尼乌斯公式(为活化能:T为温度:R、c为常数),实验测得的实验数据如图所示,则正反应的活化能______ ,升高温度的值______ (填“增大”“减小”或“不变”)。(4)一定温度和压强下,重整反应中会因发生副反应而产生积碳,从而导致催化剂活性降低。若向容器中通入过量水蒸气可以清除积碳.反应的化学方程式为______ ,的值______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)在101kPa时,工业上按投料加入刚性密闭容器中,只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应,和的平衡转化率与温度的关系如图所示.温度高于1200 K时,和的平衡转化率趋于相等的原因可能是______ ;计算1000 K时反应Ⅱ的压强平衡常数______ (计算结果保留3位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
Ⅰ:
Ⅱ:
回答下列问题:
(1)物质的标准生成焓是指在标态和某温度下,由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的焓变。一些物质298K时的标准生成焓()
物质 | |||||
/ | -74.8 | -110 | -393.5 | -286 | 0 |
(2)有利于提高CO平衡产率的条件是______(填标号)。
A.低温低压 | B.低温高压 | C.高温低压 | D.高温高压 |
(3)反应Ⅰ的正、逆反应速率方程为:、,、符合阿伦尼乌斯公式(为活化能:T为温度:R、c为常数),实验测得的实验数据如图所示,则正反应的活化能
(5)在101kPa时,工业上按投料加入刚性密闭容器中,只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应,和的平衡转化率与温度的关系如图所示.温度高于1200 K时,和的平衡转化率趋于相等的原因可能是
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2024-06-02更新
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205次组卷
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3卷引用:2024届山东省菏泽市高三下学期二模化学试题
解题方法
2 . 利用为原料合成的主要反应如下。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ的平衡常数,写出反应Ⅲ的热化学方程式___________ 。
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。①表示选择性的曲线是___________ (填“”或“”);平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是___________ 。
②生成的最佳条件是___________ (填标号)。
(3)一定温度下,向恒压密闭容器中通入和,充分反应后,测得平衡转化率为选择性为,该温度下反应Ⅰ的平衡常数___________ (为以物质的量分数表示的平衡常数)。
(4)向压强恒为的密闭容器中通入反应混合气,在催化作用下只发生反应Ⅰ,测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是___________ 。
②时,的平均反应速率___________ 。
③反应Ⅰ的速率方程可表示为,其中为速率常数,(单位:)为各物质的起始分压,分别为的反应级数。实验结果表明速率常数与反应级数均受温度影响,当反应温度由升高到,则___________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ的平衡常数,写出反应Ⅲ的热化学方程式
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。①表示选择性的曲线是
②生成的最佳条件是
(3)一定温度下,向恒压密闭容器中通入和,充分反应后,测得平衡转化率为选择性为,该温度下反应Ⅰ的平衡常数
(4)向压强恒为的密闭容器中通入反应混合气,在催化作用下只发生反应Ⅰ,测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是
②时,的平均反应速率
③反应Ⅰ的速率方程可表示为,其中为速率常数,(单位:)为各物质的起始分压,分别为的反应级数。实验结果表明速率常数与反应级数均受温度影响,当反应温度由升高到,则
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3 . 甲烷蒸汽重整是制氢的主要途径,涉及反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)标准摩尔生成焓()是指标准状态下,由稳定的单质生成1mol该物质的焓变。稳定单质的。根据下表数据计算a=________ 。
(2)向恒容密闭容器中按投料,初始总压强为,测得平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。①图中表示CO的物质的量分数随温度变化的曲线是________ 。
②温度低于600℃时,d的物质的量分数随温度升高而增大,原因是________ 。
③600℃时,的平衡转化率为________ (保留两位有效数字),反应Ⅱ的________ 。
(3)镍基复合催化剂可作为重整的催化剂和吸收剂。
①在催化剂()表面和发生反应,生成CO、和的反应机理如下。
a.
b.________
c.
d.
e.
补充b反应的方程式:________ 。
②镍基复合催化剂可吸收部分。某温度下,向恒容密闭容器中按投料,初始总压强为,平衡后总压强为p,的转化率为50%,。则________ (用含、p的表达式表示)。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)标准摩尔生成焓()是指标准状态下,由稳定的单质生成1mol该物质的焓变。稳定单质的。根据下表数据计算a=
物质 | |||
-74.8 | -110.5 | -241.8 |
(2)向恒容密闭容器中按投料,初始总压强为,测得平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。①图中表示CO的物质的量分数随温度变化的曲线是
②温度低于600℃时,d的物质的量分数随温度升高而增大,原因是
③600℃时,的平衡转化率为
(3)镍基复合催化剂可作为重整的催化剂和吸收剂。
①在催化剂()表面和发生反应,生成CO、和的反应机理如下。
a.
b.________
c.
d.
e.
补充b反应的方程式:
②镍基复合催化剂可吸收部分。某温度下,向恒容密闭容器中按投料,初始总压强为,平衡后总压强为p,的转化率为50%,。则
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2024-05-28更新
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190次组卷
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2卷引用:山东省德州市2024届高三下学期高考适应性练习(二)化学试题
4 . 乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺,该过程中发生下列反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)已知和的燃料热分别为、,18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量,则______ ,反应Ⅰ在______ 条件下能自发进行。
(2)已知:水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值,水碳比(S/C)分别为2和4时,反应温度对平衡产率的影响如图所示:表示水碳比的曲线是______ (填“a”或“b”),水碳比时,平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小,平衡产率逐渐减小的原因可能是______ 。
(3)已知:S表示选择性,;在时,1MPa下,平衡时和随温度的变化;350℃下,平衡时和随压强的变化均如图2所示。平衡常数随温度变化如图3所示。
①350℃下,选择性随压强变化的曲线是______ (填字母)。
②图中B、C、D、M、N、P、Q7个点中与A点处于相同化学平衡状态的点有______ 个。
③在一定温度和压强下,向容积可变的密闭容器中通入2mol和1mol,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡点C,测得平衡时体系中气体物质的量增加40%,则反应Ⅱ的______ (保留2位有效数字)。
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)已知和的燃料热分别为、,18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量,则
(2)已知:水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值,水碳比(S/C)分别为2和4时,反应温度对平衡产率的影响如图所示:表示水碳比的曲线是
(3)已知:S表示选择性,;在时,1MPa下,平衡时和随温度的变化;350℃下,平衡时和随压强的变化均如图2所示。平衡常数随温度变化如图3所示。
①350℃下,选择性随压强变化的曲线是
②图中B、C、D、M、N、P、Q7个点中与A点处于相同化学平衡状态的点有
③在一定温度和压强下,向容积可变的密闭容器中通入2mol和1mol,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡点C,测得平衡时体系中气体物质的量增加40%,则反应Ⅱ的
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解题方法
5 . 甲烷干重整(DRM)是利用和在催化剂的作用下制备合成气,作为可持续替代燃料。DRM的主要反应为:
Ⅰ.
Ⅱ.
该过程中还伴随积碳反应的发生。
(1)一定压强下,由最稳定单质生成化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知、的摩尔生成焓分别为、。则的摩尔生成焓为_______ 。
(2)甲烷和二氧化碳的起始物质的量均为,实验测得在下,平衡时各组分的量随温度变化如图所示。①625℃达到平衡时,积碳的物质的量为_______ mol,反应Ⅱ的压强平衡常数_______ 。
②为了消除积碳带来的影响,反应选择在_______ (填“高温”或“低温”)下进行。
(3)在不同压强下,按照投料,假设只发生反应Ⅰ和Ⅱ。的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①A、B、C三点,反应Ⅰ对应的平衡常数分别为、、,三者由大到小顺序为________ 。
②压强、、、由小到大的顺序为________ 。
③,四条曲线几乎交于一点的原因是________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
该过程中还伴随积碳反应的发生。
(1)一定压强下,由最稳定单质生成化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知、的摩尔生成焓分别为、。则的摩尔生成焓为
(2)甲烷和二氧化碳的起始物质的量均为,实验测得在下,平衡时各组分的量随温度变化如图所示。①625℃达到平衡时,积碳的物质的量为
②为了消除积碳带来的影响,反应选择在
(3)在不同压强下,按照投料,假设只发生反应Ⅰ和Ⅱ。的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①A、B、C三点,反应Ⅰ对应的平衡常数分别为、、,三者由大到小顺序为
②压强、、、由小到大的顺序为
③,四条曲线几乎交于一点的原因是
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6 . 利用反应由1-甲基萘制备四氢萘类物质(MTLs,包括)和),过程中伴有生成十氢萘的副反应如图:
回答下列问题:
(1)根据和的结构及命名方式,和的一种同分异构体的名称为_____ -MTL。
(2)已知一定条件下反应的焓变分别为,则反应的焓变为_____ (用含的代数式表示)。
(3)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。
c、d分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化曲线为_____ 。已知反应的速率方程,(分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。温度下反应达到平衡时,温度下反应达到平衡时。由此推知,_____ (填“>”“<”或“=”)。
(4)1-MN在的高压氛围下反应(压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物i的物质的量与消耗1-MN的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随1-MN平衡转化率y的变化关系如图乙所示,平衡转化率y大于65%时。逐渐下降的原因是_____ ,y为80%时,的产率=_____ ;y为65%时反应的平衡常数_____ (列出计算式)。
回答下列问题:
(1)根据和的结构及命名方式,和的一种同分异构体的名称为
(2)已知一定条件下反应的焓变分别为,则反应的焓变为
(3)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。
c、d分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化曲线为
(4)1-MN在的高压氛围下反应(压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物i的物质的量与消耗1-MN的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随1-MN平衡转化率y的变化关系如图乙所示,平衡转化率y大于65%时。逐渐下降的原因是
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7 . 碘及碘的化合物在人类活动中占有重要的地位。将和置于预先抽真空的恒容密闭容器中加热到,体系达平衡后总强为。体系中存在如下反应:
①
②
③
④
部分物质的键能如下表
回答下列问题
(1)反应④的焓变___________ 。
(2)反应开始时的分压,平衡后的分压___________ 。
(3)一定条件下,可将溶液中的氧化为。下图体现的是体系吸光度在不同值下随时间的变化关系[吸光度越高表明该体系中越大]
①不同条件下反应进行时,用曲线序号表示从大到小的顺序是___________ 。
②时,体系的吸光度很快达到最大值,之后快速下降。吸光度快速下降的可能原因是___________ 。
(4)某研究小组为提高HI分解率,在恒容密闭容器a基础上设计了一种膜反应器b,在反应器内发生分解反应,能以恒定速率透过膜并迅速脱离体系。反应开始时两容器中均通入气体,保持压强为,膜反应器中的逸出速率为。时反应器a中剩余的物质的量为,反应器b中的分解率是反应器a中分解率的3倍,则时容器a与容器b中的物质的量之比为___________ 。
①
②
③
④
部分物质的键能如下表
共价键 | H-H | I-I | H-I |
键能 | 436 | 151 | 299 |
(1)反应④的焓变
(2)反应开始时的分压,平衡后的分压
(3)一定条件下,可将溶液中的氧化为。下图体现的是体系吸光度在不同值下随时间的变化关系[吸光度越高表明该体系中越大]
①不同条件下反应进行时,用曲线序号表示从大到小的顺序是
②时,体系的吸光度很快达到最大值,之后快速下降。吸光度快速下降的可能原因是
(4)某研究小组为提高HI分解率,在恒容密闭容器a基础上设计了一种膜反应器b,在反应器内发生分解反应,能以恒定速率透过膜并迅速脱离体系。反应开始时两容器中均通入气体,保持压强为,膜反应器中的逸出速率为。时反应器a中剩余的物质的量为,反应器b中的分解率是反应器a中分解率的3倍,则时容器a与容器b中的物质的量之比为
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8 . 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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解题方法
9 . Ⅰ.在“碳达峰”、“碳中和”的国家战略下,工业生产废气和汽车尾气中的NOx和CO的减排及有效处理,显得尤为重要。在汽车上安装三元催化转化器可将NO和CO转化为无污染的气体。
(1)已知:
则三元转化器转化的热化学方程式为:___________ ,该反应在___________ (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
Ⅱ.环氧乙烷(,简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。出乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。
(2)阳极室产生Cl2后发生的反应有:___________ 、。
(3)一定条件下,反应物按一定流速通过该装置。电解效率和选择性S的定义:,。
①若η(EO)=100%,则溶液b的溶质为___________ 。
②当乙烯完全消耗时,测得η(EO)≈70%,S(EO)≈97%,推测n(EO)≈70%的原因:
Ⅰ.阳极有H2O放电
Ⅱ.阳极有乙烯放电
Ⅲ.阳极室流出液中含有Cl2和HClO
i.检验电解产物,推测Ⅰ不成立。需要检验的物质是___________ 。
ii.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2,η(CO2)≈___________ %。经检验阳极放电产物没有CO2。
iii.实验证实推测Ⅲ成立,所用试剂及现象是___________ 。(可选试剂:AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。)
(1)已知:
则三元转化器转化的热化学方程式为:
Ⅱ.环氧乙烷(,简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。出乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。
(2)阳极室产生Cl2后发生的反应有:
(3)一定条件下,反应物按一定流速通过该装置。电解效率和选择性S的定义:,。
①若η(EO)=100%,则溶液b的溶质为
②当乙烯完全消耗时,测得η(EO)≈70%,S(EO)≈97%,推测n(EO)≈70%的原因:
Ⅰ.阳极有H2O放电
Ⅱ.阳极有乙烯放电
Ⅲ.阳极室流出液中含有Cl2和HClO
i.检验电解产物,推测Ⅰ不成立。需要检验的物质是
ii.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2,η(CO2)≈
iii.实验证实推测Ⅲ成立,所用试剂及现象是
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解题方法
10 . 甲醇合成丙烯有“一步法”和“两步法”两种合成方式,“一步法”是在催化剂的作用下由甲醇直接合成丙烯;“两步法”则分两步合成,其热化学方程式如下:
反应I:甲醇醚化反应(DME)
反应Ⅱ:含氧化合物制丙烯反应(OTP)
已知部分键能数据如下:
回答下列问题:
(1)“一步法”合成丙烯的热化学方程式为___________ 。合成丙烯时有乙烯等副产物,若选择作载气时,保持总压不变,调控甲醇和的不同分压,各产物的选择性如下表所示(其他产物略):
分析表中数据:要合成得到更多的丙烯,应控制甲醇的最佳分压为___________ MPa。
(2)已知:。温度为500K时,在密闭反应器中加入2mol ,若只发生反应Ⅰ,达平衡状态时,体系中的物质的量分数为___________(填序号)。
(3)“两步法”中,在恒容密闭容器中通入甲醇,初始压强为,反应达到平衡时压强为,则平衡混合体系中,丙烯的体积分数为___________ (用含、的式子表示,下同),若平衡时甲醇的转化率为60%,则反应Ⅱ(OTP)的平衡常数___________ 。
(4)“两步法”中存在反应Ⅲ: △H,同时也会有芳香烃等副产品,其中丙烯和芳香烃选择性与不同温度下反应I进行的程度的关系如图所示。要提高丙烯的选择性,可采取的措施是___________ ,当温度高于285℃后,丙烯的选择性降低,其原因是___________ 。
反应I:甲醇醚化反应(DME)
反应Ⅱ:含氧化合物制丙烯反应(OTP)
已知部分键能数据如下:
化学键 | C-C | C=C | C-H | H-H | O-H | C=O | C-O |
键能/ | 356 | 615 | 413 | 436 | 462 | 745 | 360 |
(1)“一步法”合成丙烯的热化学方程式为
分压/MPa | 分压/MPa | 丙烯选择性/% | 乙烯选择性/% |
0.10 | 0 | 30.9 | 7.51 |
0.08 | 0.02 | 32.0 | 7.42 |
0.04 | 0.06 | 34.8 | 7.03 |
0.02 | 0.08 | 36.7 | 6.48 |
0.01 | 0.09 | 39.4 | 5.43 |
(2)已知:。温度为500K时,在密闭反应器中加入2mol ,若只发生反应Ⅰ,达平衡状态时,体系中的物质的量分数为___________(填序号)。
A. | B. | C. | D. |
(3)“两步法”中,在恒容密闭容器中通入甲醇,初始压强为,反应达到平衡时压强为,则平衡混合体系中,丙烯的体积分数为
(4)“两步法”中存在反应Ⅲ: △H,同时也会有芳香烃等副产品,其中丙烯和芳香烃选择性与不同温度下反应I进行的程度的关系如图所示。要提高丙烯的选择性,可采取的措施是
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