1 . 乙醇水蒸气重整制氢是生物质制氢的重要方法,有关反应如下:
ⅰ. (主反应)
ⅱ.
ⅲ.
ⅳ.
(1)反应ⅳ的_________ 。
(2)A.Akande等研究了以Ni/为催化剂的乙醇水蒸气重整反应。下列说法正确的是_________ (填标号)。
A.Ni/能改变重整反应的历程,增大活化分子百分数
B.使用适宜的催化剂提高的选择性,从而提高的平衡产率
C.Ni/能降低重整反应的活化能,大幅增大反应的速率常数
(3)在2L刚性容器中,充入1mol (g)和若干(g),平衡时产生物质的量与温度、水-乙醇比(水与乙醇物质的量比)的关系如图1所示(曲线上标注的数字为物质的量/mol)。900K时,与的关系如图2所示。①温度一定,乙醇的转化率随水-乙醇比的增大而增大,原因是_________________ 。水-乙醇比=7:1时,产生氢气的量随温度升高的变化趋势是_______________ 。
②降低温度,图2中Q点不可能变为点_________ (填“A”或“B”)。
③900K,在2L刚性容器中,充入1mo (g)和7mol (g),以Ni/为催化剂,40min达到平衡,测得,且在含碳产物中的体积分数为b%,则反应ⅱ平衡常数=__________ ,0~40min用(g)表示的反应速率为_________ (用含a、b的式子表示,下同),_________ 。
ⅰ. (主反应)
ⅱ.
ⅲ.
ⅳ.
(1)反应ⅳ的
(2)A.Akande等研究了以Ni/为催化剂的乙醇水蒸气重整反应。下列说法正确的是
A.Ni/能改变重整反应的历程,增大活化分子百分数
B.使用适宜的催化剂提高的选择性,从而提高的平衡产率
C.Ni/能降低重整反应的活化能,大幅增大反应的速率常数
(3)在2L刚性容器中,充入1mol (g)和若干(g),平衡时产生物质的量与温度、水-乙醇比(水与乙醇物质的量比)的关系如图1所示(曲线上标注的数字为物质的量/mol)。900K时,与的关系如图2所示。①温度一定,乙醇的转化率随水-乙醇比的增大而增大,原因是
②降低温度,图2中Q点不可能变为点
③900K,在2L刚性容器中,充入1mo (g)和7mol (g),以Ni/为催化剂,40min达到平衡,测得,且在含碳产物中的体积分数为b%,则反应ⅱ平衡常数=
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2 . 一碳化学是化学反应过程中反应物只含一个碳原子的反应,一碳化学是从一碳氢化反应开始的,甲烷、一氧化碳是常见的一碳化学的原料。已知反应:
i.
ii.
iii.
(1)工业制取炭黑的方法之一是将甲烷隔绝空气加热到1300℃进行裂解,该反应的热化学方程式为___________ ;反应i的正反应活化能为,则逆反应的活化能为___________ 。
(2)向容积固定为的密闭容器内充入和,保持250℃发生反应iii,用压力计监测反应过程中容器内压强的变化如表:
①从开始到时,以CO浓度变化表示的平均反应速率___________ 。
②反应达到平衡的时间段是___________ (填“”或“”)min;该温度下,反应iii的平衡常数___________ 。
③平衡后,下列措施中能使增大的有___________ (填字母)。
a.升高温度 b.充入氦气 c.再充入 d.使用催化剂
(3)电喷雾电离等方法得到的(、等)与反应可得。与反应能高选择性地生成,体系的能量随反应进程的变化如图所示:①已知:直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢。则与反应的能量变化应为图中曲线___________ (填“a”或“b”)。
②若与反应,生成的氘代甲醇有___________ 种。
i.
ii.
iii.
(1)工业制取炭黑的方法之一是将甲烷隔绝空气加热到1300℃进行裂解,该反应的热化学方程式为
(2)向容积固定为的密闭容器内充入和,保持250℃发生反应iii,用压力计监测反应过程中容器内压强的变化如表:
反应时间 | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
压强 | p | x |
②反应达到平衡的时间段是
③平衡后,下列措施中能使增大的有
a.升高温度 b.充入氦气 c.再充入 d.使用催化剂
(3)电喷雾电离等方法得到的(、等)与反应可得。与反应能高选择性地生成,体系的能量随反应进程的变化如图所示:①已知:直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢。则与反应的能量变化应为图中曲线
②若与反应,生成的氘代甲醇有
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3 . 化学反应过程不仅发生了物质变化,还存在能量的变化,最主要的能量形式为热能和电能,根据题目要求回答以下问题:
(1)工业合成氨的反应是一个可逆反应,反应条件是高温、高压,并且需要合适的催化剂,已知断裂1mol相应化学键需要的能量如下,若反应生成1.5mol (g),可___________ (填“吸收”或“放出”)热量___________ kJ。
(2)在100℃时,将0.4mol 放入2L的真空容器中发生反应:。测得容器内气体的物质的量随时间变化如下表:
①上述条件下。前20s内以表示的平均化学反应速率为___________ ;达到平衡状态时,的转化率是___________ 。
②___________ (填“>”、=”、“<”)。
(3)铅蓄电池是常用的化学电源。汽车中的电瓶使用的就是铅酸电池,工作时电池总反应为,下列说法正确的是___________(请用相应字母填空)
(4)甲醇()—空气燃料电池是一种高效能、轻污染的车载电池,以KOH为电解质溶液。通入氧气的电极为感料电池的___________ (填“正”或“负”)极,负极发生的电极反应式为___________ 。
(1)工业合成氨的反应是一个可逆反应,反应条件是高温、高压,并且需要合适的催化剂,已知断裂1mol相应化学键需要的能量如下,若反应生成1.5mol (g),可
化学键 | H—H | N—H | N≡N |
能量 | 436kJ | 391kJ | 946kJ |
时间/s | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
0.4 | 0.26 | ||||
0 | 0.05 | 0.08 | 0.08 |
②
(3)铅蓄电池是常用的化学电源。汽车中的电瓶使用的就是铅酸电池,工作时电池总反应为,下列说法正确的是___________(请用相应字母填空)
A.放电时,负极的电极反应式为: |
B.放电时,正极附近溶液pH增大 |
C.充电时,理论上每消耗30.3g硫酸铅,外电路中转移的电子为0.2mol |
D.放电时,电池两电极的质量均增加 |
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解题方法
4 . 利用生产高能燃料和高附加值化学品,有利于实现碳资源的有效循环。
Ⅰ.催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术,该过程主要发生如下反应:
i
ii
iii
回答下列问题:
(1)反应iii的_______ 。
(2)将和的混合气体充入一恒容密闭容器,加入催化剂发生反应。平衡时,转化率、产率及选择性随温度的变化如图。
已知:选择性①图中代表平衡产率随温度变化的曲线为_______ (填“a”或“b”)。
②图中转化率随温度升高而增大的原因可能是_______ 。
③已知反应i的正反应速率,逆反应速率(、为速率常数,为物质的量分数)。温度下,平衡时,温度下,平衡时。由此推知,_______ (填“>”“<”或“=”)。
④原料气的平均相对分子质量为26,270℃时,平衡产率为12.5%,反应i的,平衡时反应i的_______ (保留三位有效数字);反应ii的_______ 。
Ⅱ.催化加氢制备低碳烯烃(2~4个C的烯烃)
某研究小组使用双功能催化剂实现了合成低碳烯烃,其可能的反应历程如图。在表面解离产生的参与的还原过程,SAPO-34将催化生成的甲醇转化为低碳烯烃(无催化活性,形成氧空位后有助于的活化)。注:□表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(3)理论上,反应历程中消耗的与的物质的量之比为_______ 。
(4)若原料气中比例过低会减弱催化剂活性,原因是_______ 。
Ⅰ.催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术,该过程主要发生如下反应:
i
ii
iii
回答下列问题:
(1)反应iii的
(2)将和的混合气体充入一恒容密闭容器,加入催化剂发生反应。平衡时,转化率、产率及选择性随温度的变化如图。
已知:选择性①图中代表平衡产率随温度变化的曲线为
②图中转化率随温度升高而增大的原因可能是
③已知反应i的正反应速率,逆反应速率(、为速率常数,为物质的量分数)。温度下,平衡时,温度下,平衡时。由此推知,
④原料气的平均相对分子质量为26,270℃时,平衡产率为12.5%,反应i的,平衡时反应i的
Ⅱ.催化加氢制备低碳烯烃(2~4个C的烯烃)
某研究小组使用双功能催化剂实现了合成低碳烯烃,其可能的反应历程如图。在表面解离产生的参与的还原过程,SAPO-34将催化生成的甲醇转化为低碳烯烃(无催化活性,形成氧空位后有助于的活化)。注:□表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(3)理论上,反应历程中消耗的与的物质的量之比为
(4)若原料气中比例过低会减弱催化剂活性,原因是
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5 . 回答下列问题:
I.硫酸是重要的化工原料,工业制硫酸的其中一步重要反应是
放热反应
一定条件下,恒容密闭容器中发生该反应,各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示。(1)反应开始至10分钟,的平均反应速率为_______ 。
(2)图中a点,正反应速率_______ 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。
(3)当反应达到平衡时,的转化率为_______ %。
(4)下列能说明反应一定已达平衡的是_______(填标号)。
(5)下列说法错误的是_______(填标号)。
II.燃料电池能有效提高能源利用率。
(6)写出甲醇空气燃料电池在碱性条件(KOH溶液)中的负极电极反应式_______ 。
I.硫酸是重要的化工原料,工业制硫酸的其中一步重要反应是
放热反应
一定条件下,恒容密闭容器中发生该反应,各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示。(1)反应开始至10分钟,的平均反应速率为
(2)图中a点,正反应速率
(3)当反应达到平衡时,的转化率为
(4)下列能说明反应一定已达平衡的是_______(填标号)。
A.混合气体的密度不再变化 | B.质量保持不变 |
C. | D.、和的物质的量之比为2:1:2 |
(5)下列说法错误的是_______(填标号)。
A.提高反应时的温度,正反应的速率加快,逆反应的速率减慢 |
B.提高反应时的温度,可以实现的完全转化 |
C.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度 |
D.使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率 |
II.燃料电池能有效提高能源利用率。
(6)写出甲醇空气燃料电池在碱性条件(KOH溶液)中的负极电极反应式
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6 . 甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
(1)电催化释氢
催化电解含较低浓度的混合溶液,可获得与(如图所示)、其中电极b表面覆盖一种与P形成的化合物(晶胞结构如图所示)作催化剂。①催化剂可由与混合物与高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变),该反应的化学方程式为___________ 。
②电解时,电极b上同时产生与的物质的量之比为、则电极b上的电极反应式为___________ ,此种情况下,电解过程中每产生,通过阴离子交换膜的为___________ 。
(2)水化释氧
45℃时,碱性条件下作催化剂可将甲醛转化为,反应的机理如图所示:使用时将纳米颗粒负载在表面以防止纳米团聚,其他条件不变,反应相同时间,浓度对氢气产生快慢的影响如图所示:①若将甲醛中的氢用D原子标记为,得到的氢气产物为___________ (填化学式)。
②若浓度过大,的产生迅速减慢的原因可能是___________ 。
(3)氢气在化学工业中应用广泛,一定条件下,在某恒容密闭容器中,按投料比发生如下反应:
①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是___________ (填标号)。
A. B.混合气体的密度不再变化
C.容器内总压强不再变化 D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
②研究表明该反应速率方程式为,其中k为速率常数。与温度、活化能有关,若投料比时的初始速率为,当转化率为时,反应速率为,由此可知___________ ;设此时反应的活化能为,不同温度条件下对应的速率常数分别为,存在关系:(R为常数),据此推测:升高一定温度,活化能越大,速率常数增大倍数___________ (填“越大”“越小”或“不变”)。
(1)电催化释氢
催化电解含较低浓度的混合溶液,可获得与(如图所示)、其中电极b表面覆盖一种与P形成的化合物(晶胞结构如图所示)作催化剂。①催化剂可由与混合物与高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变),该反应的化学方程式为
②电解时,电极b上同时产生与的物质的量之比为、则电极b上的电极反应式为
(2)水化释氧
45℃时,碱性条件下作催化剂可将甲醛转化为,反应的机理如图所示:使用时将纳米颗粒负载在表面以防止纳米团聚,其他条件不变,反应相同时间,浓度对氢气产生快慢的影响如图所示:①若将甲醛中的氢用D原子标记为,得到的氢气产物为
②若浓度过大,的产生迅速减慢的原因可能是
(3)氢气在化学工业中应用广泛,一定条件下,在某恒容密闭容器中,按投料比发生如下反应:
①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是
A. B.混合气体的密度不再变化
C.容器内总压强不再变化 D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
②研究表明该反应速率方程式为,其中k为速率常数。与温度、活化能有关,若投料比时的初始速率为,当转化率为时,反应速率为,由此可知
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7 . 具备高储氢密度和低成本优势,被认为是极具应用潜力的储氢材料。请回答:
(1)通过水解反应可高效制氢,反应有:
反应1:
反应2:
反应3:
则:________
(2)等质量的在不同环境下发生反应I的产氢率如下图所示:①在下发生水解,前3min放出(已换算为标准状况),则水解反应中消耗速率为________ (计算结果保留3位小数)。
②在溶液中的产氢率明显快于纯水,已知该现象只与有关。溶液能加快产氢速率的原因是________ 。
(3)在300-400℃和2.4~4MPa氢气压强下,Mg可与反应:。
①恒容密闭容器中加入及足量,在四种温度下反应5min,的转化率如下表所示:
400℃时,压强平衡常数________ (是用组分的平衡压强代替浓度而求得的平衡常数),下列说法正确的是________ (填序号)。
A.与的总能量低于的能量
B.若在350℃下反应5min,转化率大于50%
C.若360℃时反应持续至10min,转化率增大
D.将中的化学能转化为电能时,参与负极反应
②贮氢合金中氢镁原子个数比为,当氢镁原子个数比为时恒温压缩容器,请画出气体压强p与x的变化曲线_________ 。
(1)通过水解反应可高效制氢,反应有:
反应1:
反应2:
反应3:
则:
(2)等质量的在不同环境下发生反应I的产氢率如下图所示:①在下发生水解,前3min放出(已换算为标准状况),则水解反应中消耗速率为
②在溶液中的产氢率明显快于纯水,已知该现象只与有关。溶液能加快产氢速率的原因是
(3)在300-400℃和2.4~4MPa氢气压强下,Mg可与反应:。
①恒容密闭容器中加入及足量,在四种温度下反应5min,的转化率如下表所示:
温度/℃ | 300 | 330 | 360 | 400 |
转化率 | 10% | 50% | 50% | 33.3% |
A.与的总能量低于的能量
B.若在350℃下反应5min,转化率大于50%
C.若360℃时反应持续至10min,转化率增大
D.将中的化学能转化为电能时,参与负极反应
②贮氢合金中氢镁原子个数比为,当氢镁原子个数比为时恒温压缩容器,请画出气体压强p与x的变化曲线
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8 . 完成下列问题:
(1)下图表示氢气燃烧生成水蒸气的物质及能量变化,已知氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量。则图中x为________ 。
(2)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池的示意图如图所示,①电极1为该燃料电池的________ 极(填“正”或“负”),电极反应式为________ 。
②该电池反应一段时间后,溶液中变化为________ (填“增大”或“减小”或“不变”)。
(3)在容积为的恒温密闭容器中,充入和,一定条件下发生反应,测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。
①下列说法正确的是________ 。
A.反应达到平衡后,反应不再进行 B.使用催化剂可以增大反应速率,提高生产效率
C.改变条件,可以转化为 D.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
②内,________ 。第时________ (填“>”“<”或“=”)第时。
③为提高此反应的速率,下列措施可行的是________ (填字母)。
A.充入氦气 B.降低温度 C.使用适合催化剂 D.移出
(1)下图表示氢气燃烧生成水蒸气的物质及能量变化,已知氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量。则图中x为
(2)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池的示意图如图所示,①电极1为该燃料电池的
②该电池反应一段时间后,溶液中变化为
(3)在容积为的恒温密闭容器中,充入和,一定条件下发生反应,测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。
时间 | |||||
0 | 0.50 | 0.65 | 0.75 | 0.75 | |
1 | 0.50 | 0.35 | a | 0.25 |
A.反应达到平衡后,反应不再进行 B.使用催化剂可以增大反应速率,提高生产效率
C.改变条件,可以转化为 D.通过调控反应条件,可以提高该反应进行的程度
②内,
③为提高此反应的速率,下列措施可行的是
A.充入氦气 B.降低温度 C.使用适合催化剂 D.移出
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解题方法
9 . 乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,乙烯工业是石油化工产业的核心,乙烯产品占石化产品的75%以上,在国民经济中占有重要的地位。利用乙烷裂解制乙烯的反应为C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)△H。
(1)298K时,乙烷的裂解反应历程如图1所示,可能发生反应的平衡常数的对数值(lgK)与温度的倒数()的关系如图2所示。①图1反应的决速步骤是_____ (填“反应a”或“反应b”),乙烷裂解制乙烯的△H=_____ 。
②工业上一般选择温度在1000K左右裂解乙烷,可能的原因是_____ 。
(2)在恒温恒容条件下,下列情况表明反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)达到平衡状态的是_____(填标号)。
(3)在106kPa下,分别按照反应气组成n(C2H6):n(H2O)为1:1、1:4、1:9投料,C2H6的平衡转化率随反应温度的变化关系如图:①图中表示n(C2H6):n(H2O)=1:1的曲线是_____ (填曲线标号)。
②图中Y点正反应速率和Z点逆反应速率的大小关系为v(Y)_____ (填“>”、“=”或“<”)v(Z)。
③在T4℃,按n(C2H6):n(H2O)=1:9投料时,若达到平衡所需要的时间为20min,则乙烷分压平均变化速率为_____ kPa/min,该反应的平衡常数Kp=_____ kPa(Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数)。
(1)298K时,乙烷的裂解反应历程如图1所示,可能发生反应的平衡常数的对数值(lgK)与温度的倒数()的关系如图2所示。①图1反应的决速步骤是
②工业上一般选择温度在1000K左右裂解乙烷,可能的原因是
(2)在恒温恒容条件下,下列情况表明反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)达到平衡状态的是_____(填标号)。
A.混合气体密度保持不变 | B.气体总压强保持不变 |
C.气体平均摩尔质量保持不变 | D.产物浓度之比保持不变 |
(3)在106kPa下,分别按照反应气组成n(C2H6):n(H2O)为1:1、1:4、1:9投料,C2H6的平衡转化率随反应温度的变化关系如图:①图中表示n(C2H6):n(H2O)=1:1的曲线是
②图中Y点正反应速率和Z点逆反应速率的大小关系为v(Y)
③在T4℃,按n(C2H6):n(H2O)=1:9投料时,若达到平衡所需要的时间为20min,则乙烷分压平均变化速率为
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解题方法
10 . 含碳化合物的合成与转化具有重要的研究价值。
(1)热力学规定,在标准压强和指定温度下,由元素最稳定的单质生成化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓。常温下,、的标准摩尔生成焓分别为、,则表示标准摩尔生成焓的热化学反应方程式为___________ 。
(2)与在某催化剂作用下的反应如图所示:
该反应的热化学反应方程式为___________ 。
(3)汽车尾气中的和在催化转化器中可反应生成两种无毒无害的气体(该反应为放热反应),若该反应在恒温、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到时刻达到平衡状态的是___________(填标号)。
(4)与可发生反应:,2L密闭容器中通入和,在不同催化剂(A、B)作用下,进行相同时间后,的产率随反应温度的变化如图所示:①在催化剂A、B作用下,正、逆反应活化能差值分别用、表示,则___________ (填“>”“<”或“=”,下同)。
②y点对应的v(逆)___________ z点对应的v(正)。
③若w点的时间为5min,则的平均反应速率为___________ 。此温度下的化学平衡常数为___________ 。
(1)热力学规定,在标准压强和指定温度下,由元素最稳定的单质生成化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓。常温下,、的标准摩尔生成焓分别为、,则表示标准摩尔生成焓的热化学反应方程式为
(2)与在某催化剂作用下的反应如图所示:
化学键 | |||||
键能/() | 438 | 326 | 802 | 464 | 414 |
(3)汽车尾气中的和在催化转化器中可反应生成两种无毒无害的气体(该反应为放热反应),若该反应在恒温、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到时刻达到平衡状态的是___________(填标号)。
A. | B. |
C. | D. |
②y点对应的v(逆)
③若w点的时间为5min,则的平均反应速率为
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