1 . 2023年9月杭州亚运会开幕式首次使用废碳再生的绿色甲醇作为主火炬塔燃料,实现循环内的零排放,助力打造首届碳中和亚运会。二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为 。
(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
②
总反应的_________________ 。
(2)根据以上信息判断 与 制取甲醇的反应在 (填字母)条件下可自发进行。
(3)在恒温恒容的密闭容器中,能说明该反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
(4)在 密闭容器中充入 和 合成 测得一定时间内混合气体中 的体积分数 与温度的关系如图所示。
①若温度为 时,反应15分钟,,则 分钟内的平均反应速率_____________________ 。
②点 ,则反应的平衡常数_____________________ 。
(5)使用惰性电极通过电解原理也可以制取甲醇,其反应装置如图所示:
电极a接电源的_________ 极(填“正”或“负”);生成甲醇的电极反应式为_____________________________ 。
(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
②
总反应的
(2)根据以上信息判断 与 制取甲醇的反应在 (填字母)条件下可自发进行。
A.高温 | B.低温 | C.任何温度 |
(3)在恒温恒容的密闭容器中,能说明该反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.和 的物质的量之比保持不变 |
B.气体的平均相对分子质量保持不变 |
C.单位时间内断裂 键同时断裂 键 |
D. |
(4)在 密闭容器中充入 和 合成 测得一定时间内混合气体中 的体积分数 与温度的关系如图所示。
①若温度为 时,反应15分钟,,则 分钟内的平均反应速率
②点 ,则反应的平衡常数
(5)使用惰性电极通过电解原理也可以制取甲醇,其反应装置如图所示:
电极a接电源的
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解题方法
2 . 能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
(1)已知:
则______ 。
(2)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_____ 。
A. B.
C. D.
若以 KOH 溶液为电解质溶液,依据所选反应可以设计成一个原电池,请写出该原电池的电极反应,负极:________ ,正极:________ 。
(3)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水。实验室以 NH4Cl 溶液、盐酸、NaClO2溶液为原料制备 ClO2 的流程如下:
已知:电解过程中发生的反应为,NCl3 中氮元素为+3 价。写出电解时阴极的电极反应:___________ 。
(1)已知:
则
(2)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是
A. B.
C. D.
若以 KOH 溶液为电解质溶液,依据所选反应可以设计成一个原电池,请写出该原电池的电极反应,负极:
(3)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水。实验室以 NH4Cl 溶液、盐酸、NaClO2溶液为原料制备 ClO2 的流程如下:
已知:电解过程中发生的反应为,NCl3 中氮元素为+3 价。写出电解时阴极的电极反应:
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3 . I.利用CO2合成淀粉是实现碳中和的有效途径,其成果已经被我国科学家发表在Nature杂志上。其涉及的关键反应如下:已知:
①
②
③
(1)反应①中∆H =________ ;该反应的自发条件是______ (填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
(2)对于反应①,,。其中、分别为正逆反应速率常数,p为气体分压,(分压=物质的量分数×总压)。
①升高温度,________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
在540K下,按初始投料比、、,得到不同压强条件下CO2的平衡转化率关系图:
②比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为___________ (用字母表示)。
③计算540K下压强平衡常数Kp=___________ (MPa)-2(用分压代替浓度)。
(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:
CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300 ℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是________ 。
②220 ℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有______ 。
①
②
③
(1)反应①中∆H =
(2)对于反应①,,。其中、分别为正逆反应速率常数,p为气体分压,(分压=物质的量分数×总压)。
①升高温度,
在540K下,按初始投料比、、,得到不同压强条件下CO2的平衡转化率关系图:
②比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为
③计算540K下压强平衡常数Kp=
(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:
CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300 ℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是
②220 ℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有
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4 . 甲烷化反应即为氢气和碳氧化物反应生成甲烷,有利于实现碳循环利用。已知涉及的反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)_____ 。
(2)反应Ⅱ为水煤气变换反应,在恒定总压和水碳比投料,在不同条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表:
①在条件1下,水煤气变换反应的平衡常数_____ (用分压表示)。
②对比条件1,条件2中产率下降是因为发生了一个副反应,该副反应为反应_____ (填“I”或“Ⅲ”)。
③水煤气反应:。工业生产水煤气时,通常交替通入适量的空气和水蒸气与煤炭反应,其理由是_____ 。
(3)时,在固定容积的容器中充入一定量的和进行上述反应I、Ⅱ、Ⅲ,平衡时和的转化率及和的产率随变化的情况如图所示:
①图中表示转化率、产率变化的曲线分别是_____ 、_____ (填字母),A、C两点的值相同,C点通过改变温度达到A点,则A、B、C三点温度由大到小的顺序是_____ 。
②一定温度下,向恒容容器内充入和,初始压强为,发生上述3个反应,达到平衡时的分压为,的分压为,则的选择性=_____ [的选择性,用含的代数式表示,下同],反应Ⅱ的_____ 。
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)
(2)反应Ⅱ为水煤气变换反应,在恒定总压和水碳比投料,在不同条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表:
条件1 | 0.40 | 0.40 | 0 |
条件2 | 0.42 | 0.36 | 0.02 |
②对比条件1,条件2中产率下降是因为发生了一个副反应,该副反应为反应
③水煤气反应:。工业生产水煤气时,通常交替通入适量的空气和水蒸气与煤炭反应,其理由是
(3)时,在固定容积的容器中充入一定量的和进行上述反应I、Ⅱ、Ⅲ,平衡时和的转化率及和的产率随变化的情况如图所示:
①图中表示转化率、产率变化的曲线分别是
②一定温度下,向恒容容器内充入和,初始压强为,发生上述3个反应,达到平衡时的分压为,的分压为,则的选择性=
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5 . 工业上制硫酸的主要反应之一为:,反应过程中能量的变化如下图所示。
(1)向反应体系中加入催化剂后,图中___________ (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),___________ 。
(2)已知: ; ;若与反应产生和,则该反应的热化学方程式为___________ 。
(3)在接触室中,某温度下,反应的起始浓度,,达到平衡后,的转化率为50%,则此温度下该反应的平衡常数K的数值为___________ 。
(4)在温度时,该反应的平衡常数K=,若在此温度下,向1L的恒容密闭容器中,充入0.03mol、0.16mol,和0.03mol,则反应开始时向___________ (填“正反应方向”或“逆反应方向”)进行,正反应速率___________ (填“>”、“=”或“<”)逆反应速率。
(5)恒温恒容条件下,下列叙述能证明该反应已达化学平衡状态的是___________。(填字母)
(6)若以如图所示装置生产硫酸,将、以一定压强喷到活性电极上反应。负极的电极反应式为___________ 。
(1)向反应体系中加入催化剂后,图中
(2)已知: ; ;若与反应产生和,则该反应的热化学方程式为
(3)在接触室中,某温度下,反应的起始浓度,,达到平衡后,的转化率为50%,则此温度下该反应的平衡常数K的数值为
(4)在温度时,该反应的平衡常数K=,若在此温度下,向1L的恒容密闭容器中,充入0.03mol、0.16mol,和0.03mol,则反应开始时向
(5)恒温恒容条件下,下列叙述能证明该反应已达化学平衡状态的是___________。(填字母)
A.的体积分数不再发生变化 |
B.恒容时,容器内压强不再发生变化 |
C.容器内,气体原子总数不再发生变化 |
D.相同时间内消耗的同时生成 |
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6 . 我国向国际社会承诺2030年“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。为了实现这些目标,对的研究成为科技界关注的重点,下面是一些可使转化为高附加值化学品的反应,请回答相关问题:
(1)工业上以、为原料生产尿素,反应实际分两步进行:
Ⅰ:
Ⅱ:
已知:
①请写出以、为原料,合成尿素和液态水的热化学方程式:___________ 。
②时,在的密闭容器中充入和模拟工业生产,,如图是平衡转化率()与的关系。计算图中点的平衡转化率___________ (填分数)。
(2)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用的热点研究领域。
①在恒温恒容的密闭容器中通入一定量的和发生反应: ,下列能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.容器内的压强不再发生变化
B.生成的乙烯和水蒸气物质的量之比为
C.断裂键的同时生成键
D.混合气体的总质量不随时间改变
②理论计算表明,原料初始组成,在体系压强为,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数(x)随温度(T)的变化如图所示。表示变化的曲线是___________ 。催化加氢合成反应的___________ 0(填“>”或“<”)。
(3)在催化剂下可与同时发生如下反应Ⅰ、Ⅱ,得到燃料。
Ⅰ.
Ⅱ.
①若要提高反应Ⅰ的选择性,最佳措施是___________ (填字母)。
A.缩小容器体积 B.降低温度 C.升高温度 D.使用合适的催化剂
②在存在的条件下,保持温度不变,在一刚性密闭容器中充入一定量的及,发生上面两个反应,起始及达平衡时,容器内各气体物质的量如下表:
若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时,,则表中 ___________ ;若此时,则反应Ⅱ的平衡常数 ___________ 。[已知:气体各组分的分压=总压×其体积分数]
(1)工业上以、为原料生产尿素,反应实际分两步进行:
Ⅰ:
Ⅱ:
已知:
①请写出以、为原料,合成尿素和液态水的热化学方程式:
②时,在的密闭容器中充入和模拟工业生产,,如图是平衡转化率()与的关系。计算图中点的平衡转化率
(2)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用的热点研究领域。
①在恒温恒容的密闭容器中通入一定量的和发生反应: ,下列能说明该反应达到平衡状态的是
A.容器内的压强不再发生变化
B.生成的乙烯和水蒸气物质的量之比为
C.断裂键的同时生成键
D.混合气体的总质量不随时间改变
②理论计算表明,原料初始组成,在体系压强为,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数(x)随温度(T)的变化如图所示。表示变化的曲线是
(3)在催化剂下可与同时发生如下反应Ⅰ、Ⅱ,得到燃料。
Ⅰ.
Ⅱ.
①若要提高反应Ⅰ的选择性,最佳措施是
A.缩小容器体积 B.降低温度 C.升高温度 D.使用合适的催化剂
②在存在的条件下,保持温度不变,在一刚性密闭容器中充入一定量的及,发生上面两个反应,起始及达平衡时,容器内各气体物质的量如下表:
状态 | 总压 | |||||
起始 | 5 | 7 | 0 | 0 | 0 | |
平衡 |
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7 . 化学反应都伴随有能量变化。
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知: kJ⋅mol-1
kJ⋅mol-1
kJ⋅mol-1
与反应生成和的热化学方程式为___________ 。
(2)如图所示为常温常压下,1mol和1mol完全反应生成和过程中的能量变化。
①曲线II表示___________ (填“有”或“无”)催化剂作用时的能量变化。
②若能量变化如曲线I所示,该反应逆反应的活化能为___________ kJ⋅mol-1。
③若常温常压下,1mol完全燃烧放出的热量为kJ,则
___________ kJ⋅mol-1。
(3)工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。键能如下表所示,反应的___________ kJ⋅mol-1。
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知: kJ⋅mol-1
kJ⋅mol-1
kJ⋅mol-1
与反应生成和的热化学方程式为
(2)如图所示为常温常压下,1mol和1mol完全反应生成和过程中的能量变化。
①曲线II表示
②若能量变化如曲线I所示,该反应逆反应的活化能为
③若常温常压下,1mol完全燃烧放出的热量为kJ,则
(3)工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。键能如下表所示,反应的
化学键 | |||||
键能/(kJ·mol-1) | 413 | 615 | 463 | 348 | 351 |
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解题方法
8 . 作为自然界丰富的“碳源”化合物,将转化为CO、等燃料,不仅能缓解碳排放带来的环境问题,还将成为理想的能源补充形式。
(1)已知,25℃和101kPa时
①的燃烧热;
②的燃烧热;
③ 。
则__________ 。
(2)催化制氢是大规模制氢气的方法: ΔH2=-41.0kJ/mol。
在时,将0.10mol CO与0.40mol 充入体积为5L的密闭容器中,反应达到平衡后,测得的体积分数。
①反应平衡常数K=___________ (计算表达式)。
②保持K不变,提高CO平衡转化率的措施有___________ (任意一条)。
⑧由时上述实验数据计算得到(体积分数,下同)和的关系可用如图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,表示的点是___________ (填字母,下同),表示的点是___________ 。
(3)近年来,生物电催化技术运用微生物电解池实现了的甲烷化,其工作原理如图所示。
微生物电解池实现甲烷化的电极名称是___________ ,该电极反应式为___________ 。
(1)已知,25℃和101kPa时
①的燃烧热;
②的燃烧热;
③ 。
则
(2)催化制氢是大规模制氢气的方法: ΔH2=-41.0kJ/mol。
在时,将0.10mol CO与0.40mol 充入体积为5L的密闭容器中,反应达到平衡后,测得的体积分数。
①反应平衡常数K=
②保持K不变,提高CO平衡转化率的措施有
⑧由时上述实验数据计算得到(体积分数,下同)和的关系可用如图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,表示的点是
(3)近年来,生物电催化技术运用微生物电解池实现了的甲烷化,其工作原理如图所示。
微生物电解池实现甲烷化的电极名称是
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解题方法
9 . 氮的化合物是重要的工业原料,也是主要的大气污染来源,研究氮的化合物的反应具有重要意义,回答下列问题:
(1)工业上利用NH3与金属镓(Ga)在高温条件下合成固体半导体材料氮化镓(GaN),反应的热化学方程式为2Ga(s)+ 2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8kJ/mol。下列说法正确的是___________(填标号)。
(2)肼(N2H4,液态)与四氧化二氮(N2O4)分别是火箭发射器中最常用的燃料与氧化剂,涉及的反应有:
Ⅰ.N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) ΔH= +66.4kJ/mol;
Ⅱ.N2H4(l) +O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ/mol;
Ⅲ.2NO2(g)=N2O4(g) ΔH=-56.9kJ/mol;
①常温下,表示肼燃烧热的热化学方程式为___________ [已知: H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44kJ/mol]。
②N2H4(l)和四氧化二氮(N2O4)反应生成N2和H2O(g)的热化学方程式为___________ 。
③反应Ⅰ的能量变化与下列物质间的能量变化相符的是___________ (填标号)。
A.铝热反应 B.氯化铵与氢氧化钡晶体的反应
C. C与二氧化碳生成一氧化碳的反应 D.金属钠与水的反应
(3)可利用如图电解装置将硝酸工业尾气中的NO转化为NH4NO3(假设两电极均为惰性电极)。
①N电极上发生___________ (填“氧化”或“还原”)反应,判断的理由为___________ 。
②M电极上的电极反应式为___________ 。
③常温下,0.1mol/L的NH4NO3溶液的pH约为___________ (保留2位有效数字),该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为___________ [Kb(NH3·H2O)≈2×10-5,lg2≈0.3]
(1)工业上利用NH3与金属镓(Ga)在高温条件下合成固体半导体材料氮化镓(GaN),反应的热化学方程式为2Ga(s)+ 2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8kJ/mol。下列说法正确的是___________(填标号)。
A.每断裂6 mol N- H键,同时放出 30.8 kJ热量 |
B.每生成0.2 mol GaN(s),同时生成6.72 L H2(g) |
C.该反应的反应物的总能量大于生成物的总能量 |
D.当ΔH的大小不再随时间而改变时,该反应达到平衡状态 |
(2)肼(N2H4,液态)与四氧化二氮(N2O4)分别是火箭发射器中最常用的燃料与氧化剂,涉及的反应有:
Ⅰ.N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) ΔH= +66.4kJ/mol;
Ⅱ.N2H4(l) +O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ/mol;
Ⅲ.2NO2(g)=N2O4(g) ΔH=-56.9kJ/mol;
①常温下,表示肼燃烧热的热化学方程式为
②N2H4(l)和四氧化二氮(N2O4)反应生成N2和H2O(g)的热化学方程式为
③反应Ⅰ的能量变化与下列物质间的能量变化相符的是
A.铝热反应 B.氯化铵与氢氧化钡晶体的反应
C. C与二氧化碳生成一氧化碳的反应 D.金属钠与水的反应
(3)可利用如图电解装置将硝酸工业尾气中的NO转化为NH4NO3(假设两电极均为惰性电极)。
①N电极上发生
②M电极上的电极反应式为
③常温下,0.1mol/L的NH4NO3溶液的pH约为
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2024-01-14更新
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58次组卷
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3卷引用:陕西省西安市黄河中学2023-2024学年高二上学期12月月考化学试题
解题方法
10 . 硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药,防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题。
(1)在气氛中,()的脱水热分解情况如表所示:
根据上述实验结果,可知_______ 。
(2)已知下列热化学方程式:
则的_______ 。
(3)将置入抽空的刚性容器中,升高温度发生分解反应:。平衡时的关系如图所示。720K时,该反应的平衡总压_______ kPa,平衡常数_______ 。随反应温度升高而_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度,上述容器中进一步发生反应:(Ⅱ),平衡时_______ (用、表示)。在929K时,,,则_______ kPa。
(1)在气氛中,()的脱水热分解情况如表所示:
加热温度/℃ | 失重比/% | 物质组成 |
100 | 19.4 | |
200 | 38.8 | |
300 | 45.3 |
(2)已知下列热化学方程式:
则的
(3)将置入抽空的刚性容器中,升高温度发生分解反应:。平衡时的关系如图所示。720K时,该反应的平衡总压
(4)提高温度,上述容器中进一步发生反应:(Ⅱ),平衡时
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