解题方法
1 . 近年,甲醇的制取与应用在全球引发了关于“甲醇经济”的广泛探讨。
.在催化加氢制的反应体系中,发生的主要反应如下:
反应a:
反应b:
反应c:
(1)已知反应b中相关化学键键能数据如下表:
计算:x=___________ ,___________ 。
(2)恒温恒容时,下列能说明反应a一定达到平衡状态的是___________(填标号)。
(3)在催化剂作用下,将物质的量之比为1:2的和的混合气体充入一恒容密闭容器中发生反应a、b,已知反应b的反应速率,,、为速率常数,x为物质的量分数。
①平衡时,转化率为60%,和的物质的量之比为1:1,若反应b的,则平衡___________ 。
②Arrhenius经验公式为,其中为活化能,T为热力学温度,k为速率常数,R和C为常数,则___________ (用含、、T、R的代数式表示)。
(4)其他条件相同时,反应温度对选择性的影响如下图所示。由图可知,温度相同时选择性的实验值略高于其平衡值,可能的原因是___________ 。(已知的选择性).利用甲醇分解制取烯烃,涉及如下反应:
a.
b.
c.
(5)恒压条件下,平衡体系中各物质的量分数随温度变化如图所示。已知650K时,,平衡体系总压强为p,则650K反应c的平衡常数___________ 。
.在催化加氢制的反应体系中,发生的主要反应如下:
反应a:
反应b:
反应c:
(1)已知反应b中相关化学键键能数据如下表:
化学键 | H-H | C=O | C≡O | H-O |
x | 803 | 1076 | 465 |
(2)恒温恒容时,下列能说明反应a一定达到平衡状态的是___________(填标号)。
A. |
B. |
C.混合气体的密度不再发生变化 |
D.混合气体中的百分含量保持不变 |
①平衡时,转化率为60%,和的物质的量之比为1:1,若反应b的,则平衡
②Arrhenius经验公式为,其中为活化能,T为热力学温度,k为速率常数,R和C为常数,则
(4)其他条件相同时,反应温度对选择性的影响如下图所示。由图可知,温度相同时选择性的实验值略高于其平衡值,可能的原因是
a.
b.
c.
(5)恒压条件下,平衡体系中各物质的量分数随温度变化如图所示。已知650K时,,平衡体系总压强为p,则650K反应c的平衡常数
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2 . 某小组利用不同膜反应器(可选择性地让某些气体通过而离开体系)研究HI的分解率,工作原理如图所示。图a、b和c反应区温度维持恒定且相等,仅发生反应且在反应区内进行。投料均为1mol的,反应同时开始,80s时图b反应区处于瞬时平衡状态,其化学平衡常数。
下列说法正确的是
图a装置 | 图b装置 | 图c装置 | |
80s时反应区的物质的量/mol | 0.10 | 0.30 | x |
A.图a装置的化学平衡常数 |
B.图a装置中,80s时分解率为10% |
C.图c装置中,x一定大于0.3 |
D.图b装置中,前80s内的平均渗透速率约为mol·s |
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3 . 过硫酸钠(),易溶于水,加热至65℃分解。作为强氧化剂,广泛应用于蓄电池工业、造纸工业、食品工业等。某化学小组对制备和性质及用途进行探究。
Ⅰ.实验室制备工业制备过硫酸钠的反应原理:
主反应:
副反应:
实验室设计如图实验装置:(1)过硫酸钠中硫元素的化合价为
(2)装置b的作用是
(3)上述反应过程中,d装置中主要发生的化学反应方程式为
Ⅱ.探究的性质与用途
(4)用于废水中苯酚的降解
已知:a.具有强氧化性,浓度较高时会导致淬灭。
b.可将苯酚氧化,但反应速率较慢,加入可加快反应。
过程为ⅰ.
ⅱ.将苯酚氧化为气体
①氧化苯酚的离子方程式是
②将含的溶液稀释后加入苯酚的废水处理器中,调节溶液总体积为1L,pH=1,测得在相同时间内,不同条件下苯酚的降解率如图甲。用等物质的量的铁粉代替,可明显提高苯酚的降解率,主要原因是
(5)工业上利用能有效处理燃煤锅炉烟气中的NO气体。一定条件下,将含一定浓度NO的烟气以一定的速率通过含的处理液中,NO去除率随温度变化的关系如图乙所示,80℃时,NO去除率为92%。若NO初始浓度为,达到最大去除率,NO去除的平均反应速率:
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4 . 化学兴趣小组同学用0.20 、0.1 、0.2%淀粉溶液、0.50mol/L KI等试剂探究影响化学反应速率的因素。
已知:
(慢)
(快)
(1)向KI、与淀粉的混合溶液中加入一定量的溶液,当溶液中的___________ (填化学式)耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色,与物质的量需满足的关系为___________ (填“>”、“<”或“=”)2∶1.出现蓝色之前,在反应中起到的作用是___________ 。
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计如下实验方案:
①表中的___________ ,理由是___________ 。
②若实验①中观察到溶液变蓝的时间为10s,则用的浓度变化表示的平均反应速率___________ mol/(L·s)。
(3)已知某条件下,随反应时间(t)的变化曲线如图,若保持其它条件不变,分别画出降低反应温度和加入催化剂时随反应时间(t)的变化曲线示意图(进行相应的标注)。___________
已知:
(慢)
(快)
(1)向KI、与淀粉的混合溶液中加入一定量的溶液,当溶液中的
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计如下实验方案:
实验序号 | 溶液体积/mL | ||||
溶液 | KI溶液 | 溶液 | 淀粉溶液 | ||
① | 10.0 | 0.0 | 4.0 | 4.0 | 2.0 |
② | 9.0 | 4.0 | 2.0 | ||
③ | 8.0 | 2.0 |
②若实验①中观察到溶液变蓝的时间为10s,则用的浓度变化表示的平均反应速率
(3)已知某条件下,随反应时间(t)的变化曲线如图,若保持其它条件不变,分别画出降低反应温度和加入催化剂时随反应时间(t)的变化曲线示意图(进行相应的标注)。
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5 . 2023年杭州亚运会主火炬使用了零碳甲醇燃料,其制备共消耗了16万吨CO2。该甲醇的制备反应及副反应如下:
ⅰ.(放热反应)
ⅱ.(吸热反应)
(1)键能是指断裂1mol化学键生成气态原子吸收的热量,几种化学键的键能如表所示。
若CO2与足量H2发生反应转化为1molCO和水蒸气时吸收热量为42kJ,则______ 。
(2)在某温度下,向体积为1L的恒容密闭容器中充入3molH2和1molCO2,发生反应ⅰ,其中CO2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如下图所示:①从反应开始至反应平衡时,用H2O(g)表示的化学反应速率v(H2O)=______ 。
②下列措施一定可以提高甲醇生成速率的是______ 。
A.降低反应温度 B.缩小容器的容积
C.将产生的水蒸气及时移走 D.使用合适的催化剂
③下列选项能作为判断该反应达到平衡状态的依据的是______ 。
A.容器中CO2的体积分数不变
B.容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
E.单位时间内,断裂3molH-H键,同时生成2molH-O键
(3)以甲醇为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。A极为电池______ 极,B极的电极反应式为____________ 。
ⅰ.(放热反应)
ⅱ.(吸热反应)
(1)键能是指断裂1mol化学键生成气态原子吸收的热量,几种化学键的键能如表所示。
化学键 | H-O | C=O(CO2) | H-H | |
键能/ | 462.8 | 803.0 | 436.0 | x |
(2)在某温度下,向体积为1L的恒容密闭容器中充入3molH2和1molCO2,发生反应ⅰ,其中CO2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如下图所示:①从反应开始至反应平衡时,用H2O(g)表示的化学反应速率v(H2O)=
②下列措施一定可以提高甲醇生成速率的是
A.降低反应温度 B.缩小容器的容积
C.将产生的水蒸气及时移走 D.使用合适的催化剂
③下列选项能作为判断该反应达到平衡状态的依据的是
A.容器中CO2的体积分数不变
B.容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
E.单位时间内,断裂3molH-H键,同时生成2molH-O键
(3)以甲醇为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。A极为电池
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解题方法
6 . 研究氮氧化物 (NOₓ)的还原处理方法是环保领域的主要方向之一。回答下列问题:
.用H2还原NO的反应为
(1)该反应的正反应速率方程可表示为,某温度下,测得正反应速率v正与c(NO)或c(H)的变化关系如图1所示。则___________ ,___________ 。
(2)研究表明上述反应历程分两步基元反应:
i.;
ii.。
根据 (1)所给信息判断,H 还原 NO 总反应的速率由反应___________ (填“ i”或“ii” ) 决定。
(3)将一定量的H和NO置于以下条件下发生反应(起始容器的体积、温度、压强均相同),到达平衡时,H的平衡转化率最大的是___________ 。
a. 恒温恒容 b.恒温恒压 c. 恒容绝热
.脱除汽车尾气中 NO 和CO包括以下两个反应:
反应i.;
反应ii.。
反应过程中各物质相对能量如图 2 (TS表示过渡态):(4)CO和NO 反应生成N的热化学方程式为___________ 。
将恒定组成的NO和CO混合气体通入不同温度的反应器,相同时间内检测物质浓度,结果如图3。(5)NO和CO的脱除应选择___________ (填“高温”或者“低温”)。
(6)实验过程中,高于340℃后NO浓度逐渐减小,试分析发生该变化的原因是___________ 。
(7)450℃时, 该时间段内NO的脱除率=___________ (保留2位有效数字, NO的脱除率
.用H2还原NO的反应为
(1)该反应的正反应速率方程可表示为,某温度下,测得正反应速率v正与c(NO)或c(H)的变化关系如图1所示。则
(2)研究表明上述反应历程分两步基元反应:
i.;
ii.。
根据 (1)所给信息判断,H 还原 NO 总反应的速率由反应
(3)将一定量的H和NO置于以下条件下发生反应(起始容器的体积、温度、压强均相同),到达平衡时,H的平衡转化率最大的是
a. 恒温恒容 b.恒温恒压 c. 恒容绝热
.脱除汽车尾气中 NO 和CO包括以下两个反应:
反应i.;
反应ii.。
反应过程中各物质相对能量如图 2 (TS表示过渡态):(4)CO和NO 反应生成N的热化学方程式为
将恒定组成的NO和CO混合气体通入不同温度的反应器,相同时间内检测物质浓度,结果如图3。(5)NO和CO的脱除应选择
(6)实验过程中,高于340℃后NO浓度逐渐减小,试分析发生该变化的原因是
(7)450℃时, 该时间段内NO的脱除率=
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解题方法
7 . 酯化反应可用通式表示为。在酸性条件下,,。假设整个过程中无环酯生成,不出现分层现象。
将投入反应容器中,发生如下反应:
二聚:
n聚:
聚:以上反应中每一步的速率常数近似认为相同,记平衡常数。
Ⅰ.反应平衡体系分析
(1)按系统命名法命名为______ 。
(2)定义反应程度,其中为时刻t时反应体系中-OH或者-COOH的数目,为初始反应体系中-OH或-COOH的数目。若,则______ 。
(3)最终产物中存在多种聚合度的缩聚产物,平均聚合度与平衡常数K的关系______ 。
(4)为了使平均聚合度增大,下列方法可行的是______ (填标号)。
A.及时移去 B.升高温度()
C.提高浓度 D.提高浓度
E.先将单体预聚合成低聚物,然后将低聚物进一步聚合
Ⅱ.在实际生产过程中,通常会将反应生成的水及时移去。
(5)加入少量催化与不加入催化两种情况下,初始阶段酯基的生成速率v与c(-COOH)的理论关系如图[图示为与的关系]。
a、b两条曲线的理论斜率之比更接近______ 。A. B. C. D.
当温度升高时,b线斜率将______ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(6)加入少量催化时,实验测得反应过程中平均聚合度与反应时间t的关系为:,其中为反应初始时浓度,k为常数。0~t时,酯基生成的平均速率______ (用k、、t表示,忽略移去水对溶液体积的影响)。
将投入反应容器中,发生如下反应:
二聚:
n聚:
聚:以上反应中每一步的速率常数近似认为相同,记平衡常数。
Ⅰ.反应平衡体系分析
(1)按系统命名法命名为
(2)定义反应程度,其中为时刻t时反应体系中-OH或者-COOH的数目,为初始反应体系中-OH或-COOH的数目。若,则
(3)最终产物中存在多种聚合度的缩聚产物,平均聚合度与平衡常数K的关系
(4)为了使平均聚合度增大,下列方法可行的是
A.及时移去 B.升高温度()
C.提高浓度 D.提高浓度
E.先将单体预聚合成低聚物,然后将低聚物进一步聚合
Ⅱ.在实际生产过程中,通常会将反应生成的水及时移去。
(5)加入少量催化与不加入催化两种情况下,初始阶段酯基的生成速率v与c(-COOH)的理论关系如图[图示为与的关系]。
a、b两条曲线的理论斜率之比更接近
当温度升高时,b线斜率将
(6)加入少量催化时,实验测得反应过程中平均聚合度与反应时间t的关系为:,其中为反应初始时浓度,k为常数。0~t时,酯基生成的平均速率
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8 . Ⅰ.汽车尾气中含有CO、NO等有害气体,某新型催化剂能促使NO、CO转化为两种无毒气体。一定温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中加入等物质的量的NO和CO,测得部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。(1)a点正反应速率___________ 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。
(2)该反应的化学方程式为___________ 。
(3)从反应开始到达到平衡,___________ ;该条件下,设起始压强为P,平衡时压强为,则的值为___________ 。
(4)、和熔融可制作燃料电池,其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y可循环使用,则正极反应式为___________ 。Ⅱ.利用CO可以合成亚要的化工原料甲醇,反应如下:,反应过程中的能量变化如图所示。(5)该反应为___________ (填“放热”或“吸热”)反应,生成1mol 吸收或放出的热量为___________ kJ(用a,b表示)。
(6)在恒容条件下进行该反应,下列叙述能说明反应达到平衡状态的是___________ (请用相应字母填空);
a.CO和的浓度保持不变
b.
c.每生成1mol 的同时有2mol H-H键形成
d.容器内气体密度保持不变
e.容器内质量保持不变
(2)该反应的化学方程式为
(3)从反应开始到达到平衡,
(4)、和熔融可制作燃料电池,其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y可循环使用,则正极反应式为
(6)在恒容条件下进行该反应,下列叙述能说明反应达到平衡状态的是
a.CO和的浓度保持不变
b.
c.每生成1mol 的同时有2mol H-H键形成
d.容器内气体密度保持不变
e.容器内质量保持不变
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9 . 一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入1mol (g)和3mol (g),发生合成氨反应。10min末,测得的物质的量为1.5mol。在铁触媒催化剂的表面上合成氨反应的反应历程和能量变化如图所示,其中吸附在铁触媒表面上的物质用·标注。下列说法错误的是
A.催化剂能改变反应历程,影响化学反应速率 |
B.过渡态Ⅱ比过渡态Ⅰ更稳定 |
C.10min时, |
D.0~10min内, |
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10 . 化学在生产生活中无处不在。
.某汽车安全气囊的气体发生剂主要含有叠氮化钠()、三氧化二铁()、硝酸铵等物质。当汽车发生碰撞时,气体发生剂产生大量气体使气囊迅速膨胀,从而起到保护作用。
(1)汽车受到猛烈碰撞时,点火器点火引发迅速分解,生成氮气和金属钠,同时释放大量的热。下列关于该反应过程中的能量变化示意图正确的是___________ (填字母),生成氮气的电子式为___________ 。
(2)将2.0 mol和4.0 mol 通入容积为4 L的反应器,保持容器容积不变,在一定温度下发生反应,测得在5 min时,CO的物质的量为0.8 mol,则0~5 min内,用表示该反应的平均反应速率为___________ 。
(3)一定条件下,将1.0 mol与2.0 mol 充入密闭容器中发生反应,下列措施可以提高化学反应速率的是___________ (填字母)。
a.恒容条件下充入He b.增大体积 c.升高温度 d.保持恒容投入更多的 e.加入合适的催化剂
(4)用设计燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔碳棒),电池总反应为。①实验测得向B电极定向移动,则___________ (填“A”或“B”)电极入口通甲烷,该电极反应的离子方程式为___________ 。
②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为___________ 。
.某汽车安全气囊的气体发生剂主要含有叠氮化钠()、三氧化二铁()、硝酸铵等物质。当汽车发生碰撞时,气体发生剂产生大量气体使气囊迅速膨胀,从而起到保护作用。
(1)汽车受到猛烈碰撞时,点火器点火引发迅速分解,生成氮气和金属钠,同时释放大量的热。下列关于该反应过程中的能量变化示意图正确的是
A. B. C.
.、(甲醇)既是重要的化工原料,又是重要的能源物质。(2)将2.0 mol和4.0 mol 通入容积为4 L的反应器,保持容器容积不变,在一定温度下发生反应,测得在5 min时,CO的物质的量为0.8 mol,则0~5 min内,用表示该反应的平均反应速率为
(3)一定条件下,将1.0 mol与2.0 mol 充入密闭容器中发生反应,下列措施可以提高化学反应速率的是
a.恒容条件下充入He b.增大体积 c.升高温度 d.保持恒容投入更多的 e.加入合适的催化剂
(4)用设计燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔碳棒),电池总反应为。①实验测得向B电极定向移动,则
②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为
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