1 . 甲醇(CH3OH)是重要的化工原料,应用前景广阔。回答下列问题:
Ⅰ.某温度下,二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),将8 mol CO2和8 mol H2充入2 L的恒温刚性密闭容器中,测得氢气物质的量随时间变化如图所示。(1)下列说法能表明该反应达到平衡状态的是___ (填序号)。
A.容器内气体的压强保持不变 B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.υ逆(CO2)=3υ正(H2) D.混合气体的密度不变
E.n(CO2):n(H2)保持不变 F.CO2的物质的量分数不变
(2)a点正反应速率_______ (填“大于”、“等于”或“小于”)b点逆反应速率。
(3)前12min,用CH3OH表示的反应速率为_____ 。平衡时CO2 的转化率为___ 。(计算结果均保留两位有效数字)
Ⅱ.甲醇是优质的清洁燃料,可制作碱性甲醇燃料电池,工作原理如下图所示;_____ (填“正”或“负”)极,该电极反应式为_____ 。
(5)当电路中通过2mol电子时,消耗O2的体积为_____ L(标准状况);电极B附近溶液的碱性_____ (填“增强”、“减弱”或“不变”)。
Ⅰ.某温度下,二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),将8 mol CO2和8 mol H2充入2 L的恒温刚性密闭容器中,测得氢气物质的量随时间变化如图所示。(1)下列说法能表明该反应达到平衡状态的是
A.容器内气体的压强保持不变 B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.υ逆(CO2)=3υ正(H2) D.混合气体的密度不变
E.n(CO2):n(H2)保持不变 F.CO2的物质的量分数不变
(2)a点正反应速率
(3)前12min,用CH3OH表示的反应速率为
Ⅱ.甲醇是优质的清洁燃料,可制作碱性甲醇燃料电池,工作原理如下图所示;
(4)电极A为燃料电池的
(5)当电路中通过2mol电子时,消耗O2的体积为
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2 . “液态阳光”,即“清洁甲醇”,指生产过程中碳排放量极低或为零时制得的甲醇。加氢的实际化学过程包括下面三个主要的平衡反应:
反应1:
反应2:
反应3:
(1)已知反应3的反应体系能量变化如图所示,下列说法正确的是 (填标号)。
(2)恒容绝热密闭容器中进行反应2,下列说法表明反应达到了平衡的是 (填标号)。
(3)相关化学键的键能(常温常压下,断裂或形成1mol化学键需要吸收或放出的能量)数据如表所示:
反应1中,每生成1mol (g),会________ (填“吸收”或“放出”)________ kJ能量。
(4)一定条件下,向1L密闭容器中加入1mol 和3mol 发生上述三个反应,t s后达到平衡,容器中各物质浓度如表所示:
①a=________ 。
②t s时,的转化率为________ (保留三位有效数字)%。
③0~t s内,用CO表示的反应速率________ 。
反应1:
反应2:
反应3:
(1)已知反应3的反应体系能量变化如图所示,下列说法正确的是 (填标号)。
A.该反应涉及极性键和非极性键的断裂和形成 |
B.若反应生成的为液态,则放出的能量大于90.77kJ |
C.1mol CO(g)和2mol (g)的总键能低于1mol (g)的总键能 |
D.1mol CO(g)和2mol (g)在容器中充分反应,放出的能量为90.77kJ |
(2)恒容绝热密闭容器中进行反应2,下列说法表明反应达到了平衡的是 (填标号)。
A.体系压强不再发生变化 |
B.的转化率不再变化 |
C.混合气体的密度不再发生变化 |
D.每断裂n mol的H—H键时,形成2n mol H—O键 |
(3)相关化学键的键能(常温常压下,断裂或形成1mol化学键需要吸收或放出的能量)数据如表所示:
化学键 | C=O() | H—H | C—H | C—O | H—O |
键能E/() | 803 | 436 | 414 | 326 | 464 |
(4)一定条件下,向1L密闭容器中加入1mol 和3mol 发生上述三个反应,t s后达到平衡,容器中各物质浓度如表所示:
物质 | CO | ||||
浓度() | a | b | 0.48 | 0.8 | c |
②t s时,的转化率为
③0~t s内,用CO表示的反应速率
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3 . 某温度下,在一个的密闭容器中,、、三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,填写下列空白:(1)从开始至的平均反应速率为___________ 。
(2)该反应的化学方程式为___________ 。
(3)时,___________ (填“”、“”或“”下同),时,转化率___________ 。
(4)若时向容器中通入氩气(容器体积不变),的化学反应速率将___________ (填“增大”、“减小”或“不变”。下同),时,压缩容器体积,反应速率会___________ 。
(5)若均为气体(容器体积不变),下列能说明反应已达平衡的是___________。
(6)某合成氨速率方程为:,根据表中数据,___________ ;
(2)该反应的化学方程式为
(3)时,
(4)若时向容器中通入氩气(容器体积不变),的化学反应速率将
(5)若均为气体(容器体积不变),下列能说明反应已达平衡的是___________。
A.三种气体的浓度相等 |
B.气体的体积分数不随时间变化 |
C.混合气体的总压强不随时间变化 |
D.反应速率 |
(6)某合成氨速率方程为:,根据表中数据,
实验 | ||||
1 | ||||
2 | ||||
3 | ||||
4 |
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4 . 一定温度下,在2L的恒容密闭容器中充入1 mol CO和2mol H2,发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),
测得CO(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图1所示,反应过程中的能量变化如图2所示。(1)1 min到3 min内,以CO表示的平均反应速率v(CO)=___________ mol/(L·min)。
(2)改变下列条件对反应速率无影响的是___________ (填标号)。
(3)下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
(4)平衡时H2的转化率为___________ ,平衡时压强与起始时压强之比为___________ 。
(5)已知断开1 mol CO(g)和2 mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量为1944 kJ,则断开1 mol CH3OH(g)中的化学键所需要吸收___________ kJ的能量。
(6)CH3OH和O2形成的燃料电池的结构如下图所示。则电极c的反应式为___________ ,若转移2 mol电子,则消耗的O2在标准状况下的体积为___________ L。
测得CO(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图1所示,反应过程中的能量变化如图2所示。(1)1 min到3 min内,以CO表示的平均反应速率v(CO)=
(2)改变下列条件对反应速率无影响的是___________ (填标号)。
A.升高温度 | B.加入合适的催化剂 |
C.保持压强不变,充入氩气 | D.保持体积不变,充入氩气 |
A.混合气体的密度不随时间的变化而变化 |
B.混合气体的压强不随时间的变化而变化 |
C.单位时间内消耗2 mol H2的同时生成1 mol CH3OH |
D.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 |
(5)已知断开1 mol CO(g)和2 mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量为1944 kJ,则断开1 mol CH3OH(g)中的化学键所需要吸收
(6)CH3OH和O2形成的燃料电池的结构如下图所示。则电极c的反应式为
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5 . 草酸锰晶体()是一种常见的化工产品,其在生产、生活中均有一定的运用。回答下列问题:
已知:①
②
③
(1)___________ 。(用含a、b、c的代数式表示)
(2)在时,向密闭真空容器中加入足量粉末,只发生反应③,达到平衡时测得浓度为。保持温度不变,将容器体积变为原来的2倍并保持体积不变,达到新平衡时测得,浓度等于___________(填标号)。
(3)草酸锰在不同催化剂(和)作用下分解速率与温度的关系如图所示。已知:速率常数与温度的关系式为(为活化能)。催化效率较高的是___________ (填“”或“”),判断的依据是___________ 。
(4)下,向恒容密闭容器中加入足量的粉末及充入氧气,起始压强为,发生反应: ,经达到平衡,此时测得混合气体平均相对分子质量为41。
①内O2分压变化率为___________ 。
②此温度下,该反应的压强平衡常数___________ 。
提示:用分压计算的平衡常数叫压强平衡常数,分压=总压×物质的量分数。
(5)研究发现,碳酸盐分解机理如下:①,②,稳定性强弱决定分解温度,即越稳定,越容易发生反应②,分解温度越低。已知:、的半径依次为、,、的分解温度依次为、。试用结构理论解释的分解温度远低于的原因:___________ 。
(6)一定质量的在空气中灼烧,固体质量与温度的关系如图。①e点对应的固体为纯净物,它的化学式为___________ 。
②de段的化学方程式为___________ 。
已知:①
②
③
(1)
(2)在时,向密闭真空容器中加入足量粉末,只发生反应③,达到平衡时测得浓度为。保持温度不变,将容器体积变为原来的2倍并保持体积不变,达到新平衡时测得,浓度等于___________(填标号)。
A. | B. | C. | D. |
(3)草酸锰在不同催化剂(和)作用下分解速率与温度的关系如图所示。已知:速率常数与温度的关系式为(为活化能)。催化效率较高的是
(4)下,向恒容密闭容器中加入足量的粉末及充入氧气,起始压强为,发生反应: ,经达到平衡,此时测得混合气体平均相对分子质量为41。
①内O2分压变化率为
②此温度下,该反应的压强平衡常数
提示:用分压计算的平衡常数叫压强平衡常数,分压=总压×物质的量分数。
(5)研究发现,碳酸盐分解机理如下:①,②,稳定性强弱决定分解温度,即越稳定,越容易发生反应②,分解温度越低。已知:、的半径依次为、,、的分解温度依次为、。试用结构理论解释的分解温度远低于的原因:
(6)一定质量的在空气中灼烧,固体质量与温度的关系如图。①e点对应的固体为纯净物,它的化学式为
②de段的化学方程式为
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6 . CH4重整技术对温室气体的减排具有重要意义,不仅能缓解大气变暖,对日益枯竭的石油资源也有一定的补充作用。体系内发生了如下反应:
反应Ⅰ:CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) = a kJ·mol-1
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:_______。
(1)①断开(或形成)化学键的能量变化数据如表中所示,则a=_______ 。
②反应Ⅲ是由反应Ⅱ中的生成物转化成H2和CO2,写出该反应的热化学方程式:_______ 。
(2)反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ的平衡常数分别记作K1、K2、K3,,则K1=_______ (用含K2、K3,的表达式表达)
(3)T℃时,向2L恒容密闭容器中通入1mol CH4(g)和2mol H2O(g),仅发生反应Ⅰ,经过10min,反应达到平衡,此时c(CH4)=0.20 mol•L-1。
① 0~10min内,该反应的平均反应速率v(H2)=_______ 。
② 下列表述能说明该反应已达化学平衡状态的是_______ 。
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.反应速率v(CH4):v(H2)=1:3
D.断裂4mol C-H键的同时断裂3mol H-H键
(4)已知反应Ⅲ的正反应速率 v=k·c3(CO2) (k为正反应的速率常数),某温度时测得数据如表中所示。则此温度下表中b=_______ 。
反应Ⅰ:CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) = a kJ·mol-1
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:_______。
(1)①断开(或形成)化学键的能量变化数据如表中所示,则a=
化学键 | H-H | C-O | C=O | C≡O | C-H | O-H |
键能/ | 436 | 326 | 803 | 1072 | 414 | 465 |
(2)反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ的平衡常数分别记作K1、K2、K3,,则K1=
(3)T℃时,向2L恒容密闭容器中通入1mol CH4(g)和2mol H2O(g),仅发生反应Ⅰ,经过10min,反应达到平衡,此时c(CH4)=0.20 mol•L-1。
① 0~10min内,该反应的平均反应速率v(H2)=
② 下列表述能说明该反应已达化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.反应速率v(CH4):v(H2)=1:3
D.断裂4mol C-H键的同时断裂3mol H-H键
(4)已知反应Ⅲ的正反应速率 v=k·c3(CO2) (k为正反应的速率常数),某温度时测得数据如表中所示。则此温度下表中b=
1 | 0.01 | 0.01 | |
2 | 0.02 | 0.01 | b |
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7 . 合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破。
(1)合成氨反应,恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。
①在容器中发生反应,前内,__________ ,放出的热量为___________ 。
②时采取的措施是__________ 。
(2)已知初始时氮气、氢气的体积比为,在相同催化剂条件下,平衡混合物中氨的体积分数与温度、压强的关系如下图所示。
①A、B两点的化学反应速率_________ (填“>”“”成“=”)。
②在、下,的平衡转化率为___________ (计算结果保留小数点后1位)
③随着温度升高,单位时间内的产率增大,温度高于以后,单位时间内的产率开始下降的原因可能是(写两点)______________________ ,__________ 。
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某福度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率()。
不同催化剂存在下,氨气分解反应活化能最小的是___________ (填催化剂的化学式)。某温度下,作为催化剂,向恒容密闭容器中通入,此时压强为,若平衡时氨气分解的转化率为,该温度下反应的压强平衡常数__________ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)
(4)电厂烟气脱离氮的主反应①:,
副反应②:。测得平衡混合气中和含量与温度的关系如图。在时,平衡混合气中含量随福度的变化规律是______________________ ,导致这种变化规律的原因是___________ (任:答合理的一条原因)。
(1)合成氨反应,恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。
①在容器中发生反应,前内,
②时采取的措施是
(2)已知初始时氮气、氢气的体积比为,在相同催化剂条件下,平衡混合物中氨的体积分数与温度、压强的关系如下图所示。
①A、B两点的化学反应速率
②在、下,的平衡转化率为
③随着温度升高,单位时间内的产率增大,温度高于以后,单位时间内的产率开始下降的原因可能是(写两点)
(3)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某福度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率()。
催化剂 | ||||||
初始速率 | 7.9 | 4.0 | 3.0 | 2.2 | 1.8 | 0.5 |
(4)电厂烟气脱离氮的主反应①:,
副反应②:。测得平衡混合气中和含量与温度的关系如图。在时,平衡混合气中含量随福度的变化规律是
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解题方法
8 . 第19届亚洲运动会开幕式于2023年9月23日晚在浙江省杭州市举行。采用甲醇燃料点燃杭州亚运会主火炬塔,这是人类历史上第一次碳废再生、零碳甲醇点燃亚运圣火。近年来,我国大力加强CO2氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,利用反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),可减少CO2排放并合成清洁能源实现可持续发展。
(1)一般认为该反应通过如下两个步骤反应来实现:
反应①
反应②
总反应的__________ ;若反应①为决速步,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是__________
(2)在一定温度和恒容条件下,下列叙述能表明总反应达到平衡状态的是__________
(3)合成总反应在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在下的、在下的如图所示。
①图中对应等温过程的曲线是__________ (填写a或b),判断的理由是____________________ 。
②从反应初始到平衡点M耗时2min,计算分压的平均变化率为__________ kPa·min-1
③有关工业合成甲醇条件选择的说法正确的是__________ (选填序号)
A.温度越低,越有利于工业生产CH3OH
B.适当增大CO2的浓度,可以提高H2的平衡转化率
C.增大压强既加快反应速率又提高转化率,所以压强越大越好
D.使用选择性高的催化剂可以减少副反应的发生,提高产率
(1)一般认为该反应通过如下两个步骤反应来实现:
反应①
反应②
总反应的
(2)在一定温度和恒容条件下,下列叙述能表明总反应达到平衡状态的是__________
A.混合气体的密度保持不变 | B.容器中浓度与浓度之比为1∶3 |
C.容器中气体压强保持不变 | D. |
(3)合成总反应在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在下的、在下的如图所示。
①图中对应等温过程的曲线是
②从反应初始到平衡点M耗时2min,计算分压的平均变化率为
③有关工业合成甲醇条件选择的说法正确的是
A.温度越低,越有利于工业生产CH3OH
B.适当增大CO2的浓度,可以提高H2的平衡转化率
C.增大压强既加快反应速率又提高转化率,所以压强越大越好
D.使用选择性高的催化剂可以减少副反应的发生,提高产率
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2023-12-05更新
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153次组卷
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2卷引用:湖北省部分省级示范高中2023-2024学年高二上学期期末考试化学试题
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9 . 甲醇是一种基本的有机化工原料,用途十分广泛。应用催化加氢规模化生产甲醇是综合利用,实现“碳达峰”的有效措施之一、我国科学家研究发现二氧化碳电催化还原制甲醇的反应
,需通过以下两步实现:
I.
II.
反应过程中各物质的相对能量变化情况如图所示。
(1)___________ ,稳定性:过渡态1___________ 过渡态2(填“大于”“小于”或“等于”)
(2)为探究该反应,进行如下实验:在一恒温、体积为密闭容器中,充入和,进行该反应(不考虑其它副反应)。时测得和的体积分数之比为且比值不再随时间变化。回答下列问题:
①反应开始到平衡,___________ 。
②该温度下的平衡常数___________ (保留三位有效数字)。
③若上述反应过程中不断升高反应温度,下列图像正确的是___________ 。
A. B. C. D.
(3)基于催化剂的电催化制备甲酸盐同时释放电能的装置如图所示,该电池充电时,阳极的电极反应式为___________ ,若电池工作电极的质量变化为,则理论上消耗的物质的量为___________ 。
,需通过以下两步实现:
I.
II.
反应过程中各物质的相对能量变化情况如图所示。
(1)
(2)为探究该反应,进行如下实验:在一恒温、体积为密闭容器中,充入和,进行该反应(不考虑其它副反应)。时测得和的体积分数之比为且比值不再随时间变化。回答下列问题:
①反应开始到平衡,
②该温度下的平衡常数
③若上述反应过程中不断升高反应温度,下列图像正确的是
A. B. C. D.
(3)基于催化剂的电催化制备甲酸盐同时释放电能的装置如图所示,该电池充电时,阳极的电极反应式为
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2023-11-06更新
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226次组卷
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4卷引用:湖北省六校新高考联盟学校2023-2024学年高三上学期11月联考化学试题
10 . 空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。
(1)已知25℃、101下,在合成塔中,可通过二氧化碳和氢气合成甲醇,后续可制备甲酸。某反应体系中发生反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①几种化学键的键能如表所示,则___________ 。
②反应Ⅰ的速率方程为,其中x表示相应气体的物质的量分数,为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算),k为反应的速率常数。已知平衡后,此时反应Ⅰ的速率___________ (用含k的代数式表示)。
(2)向刚性密闭容器中通入一定量和,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,温度对和的物质的量分数影响如图所示。图中表示物质的量分数的为___________ (填“m”或“n”);为提高的选择性,可采取的措施有___________ (写出1条即可)。
(3)催化电解吸收的溶液可将转化为有机物。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图所示。
其中,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
①当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的为0,阴极主要还原产物为___________ (填化学式)。
②当电解电压为时,阴极由生成的电极反应式为___________ 。
③当电解电压为时,电解生成的和的物质的量之比为___________ 。
(1)已知25℃、101下,在合成塔中,可通过二氧化碳和氢气合成甲醇,后续可制备甲酸。某反应体系中发生反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①几种化学键的键能如表所示,则
化学键 | ||||
键能/ | 413 | a | 463 | 797.5 |
(2)向刚性密闭容器中通入一定量和,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,温度对和的物质的量分数影响如图所示。图中表示物质的量分数的为
(3)催化电解吸收的溶液可将转化为有机物。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图所示。
其中,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
①当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的为0,阴极主要还原产物为
②当电解电压为时,阴极由生成的电极反应式为
③当电解电压为时,电解生成的和的物质的量之比为
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