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解题方法
1 . 2024年上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳素未来”为主题,重点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存(CCUS)等问题。回答下列问题:
Ⅰ.是典型的温室气体,Sabatier反应可实现转化为甲烷,实现的资源化利用。合成过程中涉及如下反应:
甲烷化反应(主反应):①
逆变换反应(副反应):②
(1)反应③___________ ,该反应在___________ (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A.断裂4mol 的同时断裂1mol
B.恒温恒容条件下,体系压强不再变化
C.恒温恒容条件下,气体的密度不再变化
D.
E.绝热恒容条件下,不再变化
(3)科研小组按进行投料,下面探究影响选择性的一些因素。
①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa),平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是___________ (填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”)。曲线1和曲线3交叉点处的平衡分压为___________ MPa(该空忽略副反应逆变换反应)。②积碳会使催化剂的活性降低,从而影响甲烷的选择性,各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示:
反应a:
反应b:
反应c:
由表中数据可知,积碳反应主要由反应___________ 引起(填“a”“b”或“c”)。
Ⅱ.完成下列问题
(4)一定条件下,向4L恒容密闭容器中充入2mol 和6mol ,发生反应。已知容器内起始压强为240kPa,反应达平衡时容器内压强为150kPa,该温度下反应的标准平衡常数___________ 。(该反应标准平衡常数的表达式为,其中p为分压,分压=总压×物质的量分数,)
Ⅰ.是典型的温室气体,Sabatier反应可实现转化为甲烷,实现的资源化利用。合成过程中涉及如下反应:
甲烷化反应(主反应):①
逆变换反应(副反应):②
(1)反应③
(2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是
A.断裂4mol 的同时断裂1mol
B.恒温恒容条件下,体系压强不再变化
C.恒温恒容条件下,气体的密度不再变化
D.
E.绝热恒容条件下,不再变化
(3)科研小组按进行投料,下面探究影响选择性的一些因素。
①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa),平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是
温度℃ | |||
800 | 21.60 | 0.136 | 0.133 |
850 | 33.94 | 0.058 | 0.067 |
900 | 51.38 | 0.027 | 0.036 |
反应b:
反应c:
由表中数据可知,积碳反应主要由反应
Ⅱ.完成下列问题
(4)一定条件下,向4L恒容密闭容器中充入2mol 和6mol ,发生反应。已知容器内起始压强为240kPa,反应达平衡时容器内压强为150kPa,该温度下反应的标准平衡常数
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2024-05-27更新
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198次组卷
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3卷引用:2024届湖南省岳阳市高三下学期三模化学试题
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解题方法
2 . 甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为、、)在催化剂作用下合成甲醇,主要发生的反应有:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
回答下列问题:
(1)_______ (填“低温”“高温”或“任意温度”)有利于反应Ⅰ自发进行,反应Ⅰ的_______ (用含和的代数式表示),_______ (用含和的代数式表示)。
(2)在某一密闭容器中充入、和,同时发生上述三个反应,且平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。①反应速率:_______ (填“”“”或“”)。
②氧元素的物质的量分数:点_______ (填“”“”或“”)点。
③平衡转化率随温度升高而降低,其原因_______ 。
④,点时,测得体系中,则此时的物质的量为_____ ,该温度下点反应Ⅲ的平衡常数____ (分压物质的量分数总压)。
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)在某一密闭容器中充入、和,同时发生上述三个反应,且平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。①反应速率:
②氧元素的物质的量分数:点
③平衡转化率随温度升高而降低,其原因
④,点时,测得体系中,则此时的物质的量为
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3 . 主要成分为的工业废气的回收利用有重要意义。
Ⅰ.可利用热分解制备
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①
②
③
计算热分解反应④
Ⅱ.可利用与反应制备
(2)根据文献,将和的混合气体导入石英管反应器热解,发生反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
总反应:
投料按体积之比,并用稀释;甲烷和硫化氢的混合气体以一定流速通过石英管;常压、不同温度下反应相同时间后,测得和体积分数如下表:
温度/℃ | 950 | 1000 | 1050 | 1100 | 1150 |
/V(%) | 0.5 | 1.5 | 3.6 | 5.5 | 8.5 |
/V(%) | 0.0 | 0.0 | 0.1 | 0.4 | 1.8 |
在1000℃、常压下,保持通入体积分数不变,提高投料比,的转化率不变,其原因是
(3)实验测定,在950~1150℃范围内(其他条件不变),的体积分数随温度升高先增大而后减小,其原因可能是
(4)理论计算表明,在压强为1.1MPa,原料初始组成,只发生反应:,达到平衡时四种组分的物质的量分数随温度T的变化如下图所示。
①图中表示、变化的曲线分别是
②800℃时,反应的
Ⅲ.可利用间接制备单质硫
(5)先用足量溶液吸收气体,再将吸收后的溶液用如下图所示的装置电解,碱性条件下,被氧化生成。取阳极区电解后的溶液,加入硫酸可得到单质硫。
①图中隔膜应使用
②阳极电极反应式为
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4 . Ⅰ.三甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂,对臭氧层无破坏作用。
(1)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①
②
③
总反应:的=______ 。一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的平衡转化率,下列选项中可以采取的措施是______ (填字母)。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度 d.分离出二甲醚
(2)已知上述(1)中反应②在某温度下的平衡常数为100。此温度下在10L密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得容器中各组分的物质的量如下:
①比较此时正、逆反应速率的大小:______ (填“>”“<”或“=”)。
②若在此密闭容器中开始时加入21molCH3OH,则达到平衡时c(CH3OH)=______ 。
Ⅱ.化学反应:常用于精盐中碘含量测定。
(3)某同学利用上述反应探究浓度对反应速率的影响。实验时均加入1mL淀粉溶液作指示剂,若不经计算,直接通过褪色时间的长短判断浓度与反应速率的关系,下列试剂中应选择______ (填序号)。
①1mL0.01mol/L的碘水
②1mL0.001mol/L的碘水
③4mL0.01mol/L的Na2S2O3溶液
④4mL0.001mol/L的Na2S2O3溶液
(4)若某同学选取(3)中试剂①③进行实验,测得褪色时间为2s,则______ (结果保留两位有效数字)。
Ⅲ.工业废水中常含有一定量的和,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理,
常用的处理方法有两种。
方法1:还原沉淀法
该法的工艺流程为
(5)流程第①步存在平衡,能说明第①步反应达平衡状态的是______ (填字母)。
A.和的浓度相同
B.
C.溶液的颜色不变
(6)流程第③步生成的在溶液中存在沉淀溶解平衡:。常温下的溶度积,当降至时溶液的pH为______ 。
方法2:电解法
该法用Fe做电极电解含的酸性废水,随着电解的进行,阴极附近溶液pH升高,产生沉淀。请用电极反应方程式解释下列问题:
(7)用Fe作电极的原因是______ ,阴极附近溶液pH升高的原因是______ 。
(1)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①
②
③
总反应:的=
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度 d.分离出二甲醚
(2)已知上述(1)中反应②在某温度下的平衡常数为100。此温度下在10L密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得容器中各组分的物质的量如下:
物质 | |||
物质的量/mol | 4.0 | 6.0 | 6.0 |
②若在此密闭容器中开始时加入21molCH3OH,则达到平衡时c(CH3OH)=
Ⅱ.化学反应:常用于精盐中碘含量测定。
(3)某同学利用上述反应探究浓度对反应速率的影响。实验时均加入1mL淀粉溶液作指示剂,若不经计算,直接通过褪色时间的长短判断浓度与反应速率的关系,下列试剂中应选择
①1mL0.01mol/L的碘水
②1mL0.001mol/L的碘水
③4mL0.01mol/L的Na2S2O3溶液
④4mL0.001mol/L的Na2S2O3溶液
(4)若某同学选取(3)中试剂①③进行实验,测得褪色时间为2s,则
Ⅲ.工业废水中常含有一定量的和,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理,
常用的处理方法有两种。
方法1:还原沉淀法
该法的工艺流程为
(5)流程第①步存在平衡,能说明第①步反应达平衡状态的是
A.和的浓度相同
B.
C.溶液的颜色不变
(6)流程第③步生成的在溶液中存在沉淀溶解平衡:。常温下的溶度积,当降至时溶液的pH为
方法2:电解法
该法用Fe做电极电解含的酸性废水,随着电解的进行,阴极附近溶液pH升高,产生沉淀。请用电极反应方程式解释下列问题:
(7)用Fe作电极的原因是
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5 . NOx储存还原技术法(NSR)利用催化剂消除汽车尾气中的NOx,其原理:△H。
(1)已知:①△H1;②△H2;用含△H1和△H2的代数式表示△H=___________ kJ⋅mol-1.汽车发动机工作时,会引发反应①,其能量变化如图所示。则△H1=___________ kJ⋅mol-1。
(2)NSR反应机理及相对能量如下图(TS表示过渡态):
反应过程中,决速步骤的热化学方程式为___________ 。
(3)在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO模拟NSR反应,反应过程中c(NO)随时间变化的曲线如下图所示。
线a和b中,表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线_________ (选填“a”或“b”)。线a中前5min内CO的平均反应速率v(CO)=________ ;此温度下该反应的平衡常数K=_________ 。
(4)保持其他条件不变,平衡后再向容器中充入CO和N2各0.8mol,则此时v(正)________ v(逆)(选填“>”“<”或“=”)。
(5)若保持其他条件不变,15min时将容器的体积压缩至1L,20min时反应重新达到平衡,NO的物质的量浓度对应的点可能是点___________ (选填“A”“B”“C”“D”或“E”)。
(1)已知:①△H1;②△H2;用含△H1和△H2的代数式表示△H=
(2)NSR反应机理及相对能量如下图(TS表示过渡态):
反应过程中,决速步骤的热化学方程式为
(3)在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO模拟NSR反应,反应过程中c(NO)随时间变化的曲线如下图所示。
线a和b中,表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线
(4)保持其他条件不变,平衡后再向容器中充入CO和N2各0.8mol,则此时v(正)
(5)若保持其他条件不变,15min时将容器的体积压缩至1L,20min时反应重新达到平衡,NO的物质的量浓度对应的点可能是点
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6 . 当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。其中用、为原料合成甲醇()过程主要涉及以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)根据盖斯定律,反应Ⅰ的_______ 。
(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了与在/Cu催化剂表面生成和的部分反应历程,如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。反应历程中反应速率最快一步的能垒(活化能)的_______ eV。并写出该历程的化学方程式_______ 。
(3)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______(填字母)。
(4)加压,甲醇产率将_______ (填“升高”“不变”“降低”或“无法确定”);若原料二氧化碳中掺混一氧化碳,随一氧化碳含量的增加,甲醇产率将_______ (填“升高”“不变”“降低”或“无法确定”)。
(5)加入新催化剂使1mol 和3mol 在1L密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率是指转化生成甲醇的物质的量分数)与温度的变化趋势如图所示。①由图可知,达到平衡时,最适宜的反应温度是_______ (填“473K”“513K”或“553K”)。
②553K时,若反应后体系的总压为p,反应Ⅰ的_______ (列出计算式)。(为压强平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中用气体分压代替浓度,气体的分压等于总压乘以物质的量分数。)
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)根据盖斯定律,反应Ⅰ的
(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了与在/Cu催化剂表面生成和的部分反应历程,如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。反应历程中反应速率最快一步的能垒(活化能)的
(3)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______(填字母)。
A.升高温度,反应Ⅱ正向移动,反应Ⅲ逆向移动 |
B.加入反应Ⅰ的催化剂,可以降低反应的活化能及反应热 |
C.增大的浓度,有利于提高的平衡转化率 |
D.及时分离出,可以使得反应Ⅰ的正反应速率增大 |
(4)加压,甲醇产率将
(5)加入新催化剂使1mol 和3mol 在1L密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率是指转化生成甲醇的物质的量分数)与温度的变化趋势如图所示。①由图可知,达到平衡时,最适宜的反应温度是
②553K时,若反应后体系的总压为p,反应Ⅰ的
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2023-09-30更新
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259次组卷
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5卷引用:湖南省平江县颐华高级中学2023-2024学年高三下学期入学考试化学试题
7 . 甲烷—二氧化碳重整和甲烷水蒸气—二氧化碳双重整技术(CSCRM)均能将和温室气体转化为高附加值的合成气,在环保、经济等方面均具有重大意义。
回答下列问题:
Ⅰ.甲烷—二氧化碳重整:重整的催化转化原理如图1所示。
(1)已知相关反应的能量变化如图2所示。
则过程i的热化学方程式为_______ 。
(2)过程ii的总反应可表示为_______ 。
(3)向一刚性密闭容器中,充入物质的量比为的和,总压为,加热到一定温度使其发生过程i的反应。
①达到平衡后测得体系压强是起始时的1.76倍,则该反应的平衡常数的计算式为_______ (用各物质的分压代替物质的量浓度计算)。
②其他条件不变,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应进行相同时间后,的转化率随反应温度的变化如图3所示。a点所代表的状态_______ (填“是”或“不是”)平衡状态;b点的转化率高于c点,原因是_______ 。
Ⅱ.甲烷水蒸气—二氧化碳双重整技术(CSCRM):在原料气中通入水蒸气来缓解积碳,发生的主要反应的与温度关系如图4,已知各反应原理如下,其中与为积碳反应。
(4)_______ 0(填“>”或“<”)。
(5)已知,综合分析进料气时制备合成气的最佳温度为_______ ;通入水蒸气能缓解积碳的原因为_______ 。
回答下列问题:
Ⅰ.甲烷—二氧化碳重整:重整的催化转化原理如图1所示。
(1)已知相关反应的能量变化如图2所示。
则过程i的热化学方程式为
(2)过程ii的总反应可表示为
(3)向一刚性密闭容器中,充入物质的量比为的和,总压为,加热到一定温度使其发生过程i的反应。
①达到平衡后测得体系压强是起始时的1.76倍,则该反应的平衡常数的计算式为
②其他条件不变,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应进行相同时间后,的转化率随反应温度的变化如图3所示。a点所代表的状态
Ⅱ.甲烷水蒸气—二氧化碳双重整技术(CSCRM):在原料气中通入水蒸气来缓解积碳,发生的主要反应的与温度关系如图4,已知各反应原理如下,其中与为积碳反应。
(4)
(5)已知,综合分析进料气时制备合成气的最佳温度为
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2022-11-15更新
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118次组卷
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2卷引用:湖南省常德市汉寿县第一中学2023-2024学年高二下学期3月月考化学试题
8 . 某科研组对气体深入研究,发现很不稳定,经过实践提出如下反应机理:
回答下列问题
(1)___________ 。
(2)①已知,起始时为35.8,分解的反应速率。恒温恒容时,测得体系中,则此时的分解的反应速率___________ 。
②T温度时,向2L密闭容器中加入,时完全分解,体系达平衡状态,气体压强是反应前的2倍,则该温度下的平衡常数K=___________ 。
③,在体积均为的容器中,不同温度下二氧化氮浓度变化与反应时间的关系如图所示,下列说法错误的是___________ (填标号)。
A.
B.a点逆反应速率小于c点正反应速率
c。℃ 10时二氧化氮速率为0.05
D.℃ 20时改变的条件可能是充入一定量的
(3)①氯气和硝酸银在无水环境中可制得,同时得到一种气态单质A,该反应的化学方程式是___________ 。
②Peter提出了一种用惰性电极作阳极硝酸电解脱水法制备,其原理如下图所示。阳极制得和A,其电极反应式为___________ 。每生成1,两极共产生气体___________ L(标准状况下)。
回答下列问题
(1)
(2)①已知,起始时为35.8,分解的反应速率。恒温恒容时,测得体系中,则此时的分解的反应速率
②T温度时,向2L密闭容器中加入,时完全分解,体系达平衡状态,气体压强是反应前的2倍,则该温度下的平衡常数K=
③,在体积均为的容器中,不同温度下二氧化氮浓度变化与反应时间的关系如图所示,下列说法错误的是
A.
B.a点逆反应速率小于c点正反应速率
c。℃ 10时二氧化氮速率为0.05
D.℃ 20时改变的条件可能是充入一定量的
(3)①氯气和硝酸银在无水环境中可制得,同时得到一种气态单质A,该反应的化学方程式是
②Peter提出了一种用惰性电极作阳极硝酸电解脱水法制备,其原理如下图所示。阳极制得和A,其电极反应式为
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2021-05-15更新
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238次组卷
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2卷引用:湖南省常德市临澧县第一中学2023-2024学年高二下学期入学考试化学试题