解题方法
1 . I.含碳化合物甲烷、等是重要的化工原料,可生产氢气、甲醇、烯烃等物质。回答下列问题:
(1)一种甲烷催化氧化的反应历程如图所示,“*”表示微粒吸附在催化剂表面。下列叙述错误的是___________(填标号)。
Ⅱ.以氧化铟作催化剂,可实现催化加氢制甲醇。
已知:ⅰ.催化剂活化:(无活性)(有活性);
ⅱ.与在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
反应①
反应②
反应③:
(2)反应③中___________ 。
(3)工业上以原料气通过催化剂表面的方法生产甲醇,是造成催化剂失活的重要原因,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:___________ 。为了减少催化剂的失活,可以采用的方法是___________ 。
(4)按时只发生反应①,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t=250℃条件下的、在条件下的(温度)如图所示。i.图中对应等温过程的曲线是___________ (填“a”或“b”),判断理由是___________ 。
ii.A、B、C、D、E、F中可能表示220℃时的平衡状态的点是___________ 。
(5)将和按物质的量之比1:3混合通入刚性密闭容器中,在催化剂作用下只发生反应①和反应②。230℃时,容器内压强随时间的变化如下表所示:
反应①的速率可表示为(为常数),平衡时,已知在时的转化率为,则反应①的正向反应在时的___________ (用含的式子表示)。
(1)一种甲烷催化氧化的反应历程如图所示,“*”表示微粒吸附在催化剂表面。下列叙述错误的是___________(填标号)。
A.的过程中,放出能量 |
B.产物从催化剂表面脱附的速率慢会降低总反应速率 |
C.适当提高分压会降低的反应速率 |
D.与反应生成均涉及极性键、非极性键的断裂和生成 |
Ⅱ.以氧化铟作催化剂,可实现催化加氢制甲醇。
已知:ⅰ.催化剂活化:(无活性)(有活性);
ⅱ.与在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
反应①
反应②
反应③:
(2)反应③中
(3)工业上以原料气通过催化剂表面的方法生产甲醇,是造成催化剂失活的重要原因,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:
(4)按时只发生反应①,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t=250℃条件下的、在条件下的(温度)如图所示。i.图中对应等温过程的曲线是
ii.A、B、C、D、E、F中可能表示220℃时的平衡状态的点是
(5)将和按物质的量之比1:3混合通入刚性密闭容器中,在催化剂作用下只发生反应①和反应②。230℃时,容器内压强随时间的变化如下表所示:
时间/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
压强/MPa |
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2 . 回答下列问题
(1)制玻璃的原材料是石英、纯碱和大理石,写出碳酸钠在玻璃熔炉中反应的化学方程式为___________ 。建筑装饰中常在玻璃上雕刻图案或花纹,用于刻蚀玻璃的化学试剂是___________ (填化学式)。往Na2SiO3溶液中通入足量CO2气体发生的化学方程式为:___________ 。用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作___________ 。
(2)①是一种无色气体,在空气中能发生爆炸性自燃生成固态和液态。已知室温下自燃放出热量713.5kJ。写出室温下自燃的热化学方程式___________ 。
②在25℃、101kPa下,一定质量的无水乙醇(C2H6O)完全燃烧时放出热量,燃烧生成的用过量饱和石灰水吸收可得沉淀,则在此条件下,1mol乙醇的燃烧热方程式为:___________ 。
(3)某温度时,在2L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题:
①由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为___________ 。
②反应从开始至2min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)=___________ 。
(1)制玻璃的原材料是石英、纯碱和大理石,写出碳酸钠在玻璃熔炉中反应的化学方程式为
(2)①是一种无色气体,在空气中能发生爆炸性自燃生成固态和液态。已知室温下自燃放出热量713.5kJ。写出室温下自燃的热化学方程式
②在25℃、101kPa下,一定质量的无水乙醇(C2H6O)完全燃烧时放出热量,燃烧生成的用过量饱和石灰水吸收可得沉淀,则在此条件下,1mol乙醇的燃烧热方程式为:
(3)某温度时,在2L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题:
①由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为
②反应从开始至2min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)=
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3 . 储存还原技术法(NSR)利用催化剂消除汽车尾气中的,其原理: 。
(1)已知:①;② 用含和的代数式表示________ 。
(2)NSR反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态):
反应过程中,速率最慢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图1所示。
①曲线a和b中,表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线________ (填“a”或“b”)。
②曲线b中前10min内CO的平均反应进率v(CO)=________ ,此温度下该反应的平衡常数K=________ 。
③在一恒温恒容的密闭容器中发生反应,下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是________ (填字母)。
aA.体系的压强保持不变 B.混合气体的密度保持不变
C. D.的浓度保持不变
④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________ (填“A、B、C、D或E”)。
(4)催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图2可知工业使用的最佳催化剂和相应的温度分别为________ 、________ 。
(1)已知:①;② 用含和的代数式表示
(2)NSR反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态):
反应过程中,速率最慢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图1所示。
①曲线a和b中,表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线
②曲线b中前10min内CO的平均反应进率v(CO)=
③在一恒温恒容的密闭容器中发生反应,下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是
aA.体系的压强保持不变 B.混合气体的密度保持不变
C. D.的浓度保持不变
④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
(4)催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图2可知工业使用的最佳催化剂和相应的温度分别为
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4 . 甲烷化是绿色低碳前沿技术研发的热点方向之一,在环境保护方面显示出较大潜力。涉及反应如下:
主反应:
副反应: ,
回答下列问题:
(1)向密闭容器中充入反应合成,平衡时混合气体中含碳物质的物质的量随温度的变化如图所示。
①工业上,常选用作为合成温度,原因是__________ 。
②时,经过t分钟反应达平衡,t分钟内用表示的反应速率为______ ;该温度下对甲烷的选择性=________ 。(已知:选择性)
(2)在体积相等的多个恒容密闭容器中,分别充入和发生上述主反应(忽略副反应),已知该反应的速率方程为,,其中为速率常数,只受温度影响。在不同温度下反应相同时间,测得转化率与温度关系如图所示。
①c点______ (填“达平衡”或“未平衡”)。
②主反应活化能(正)___ (逆)(填“>”或“<”),代表的曲线是______ (填“”或“”)。
③温度下达平衡时总压为p,该反应的________ (列出计算式)。
(3)生物电化学系统可实现合成甲烷。阴极功能微生物可以直接从阴极表面获得电子还原二氧化碳生产甲烷。酸性环境下该过程的电极反应式________ 。
主反应:
副反应: ,
回答下列问题:
(1)向密闭容器中充入反应合成,平衡时混合气体中含碳物质的物质的量随温度的变化如图所示。
①工业上,常选用作为合成温度,原因是
②时,经过t分钟反应达平衡,t分钟内用表示的反应速率为
(2)在体积相等的多个恒容密闭容器中,分别充入和发生上述主反应(忽略副反应),已知该反应的速率方程为,,其中为速率常数,只受温度影响。在不同温度下反应相同时间,测得转化率与温度关系如图所示。
①c点
②主反应活化能(正)
③温度下达平衡时总压为p,该反应的
(3)生物电化学系统可实现合成甲烷。阴极功能微生物可以直接从阴极表面获得电子还原二氧化碳生产甲烷。酸性环境下该过程的电极反应式
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解题方法
5 . 在容积为的密闭容器中,进行如下反应:,最初加入和,在不同温度下,D的物质的量和时间t的关系如图。试回答下列问题:
(1)时,内,以B表示的平均反应速率为___________ 。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据有___________ 。
a.容器中压强不变 b.混合气体中不变
c. d.
(3)利用图中数据计算:时A物质的平衡转化率为___________ ,时的平衡常数___________ ,该反应为___________ 反应(填“吸热”或“放热”)。
(4)下列措施既能提高反应物A(g)的平衡转化率,又能增大反应速率的是___________ (填标号)
a.升高温度 b.恒容条件充入氩气
c.加入催化剂 d.增大初始投料比
(5)时,某时刻测得体系中各物质的量如下:,则此时该反应___________ (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
(1)时,内,以B表示的平均反应速率为
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据有
a.容器中压强不变 b.混合气体中不变
c. d.
(3)利用图中数据计算:时A物质的平衡转化率为
(4)下列措施既能提高反应物A(g)的平衡转化率,又能增大反应速率的是
a.升高温度 b.恒容条件充入氩气
c.加入催化剂 d.增大初始投料比
(5)时,某时刻测得体系中各物质的量如下:,则此时该反应
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6 . 甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、和)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)在恒容密闭容器进行反应Ⅰ,测得其化学平衡常数K和温度t的关系如表:
①__________ 0,其理由是__________ 。
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________ 。
A. B.容器内的体积分数保持不变
C.容器内气体密度保持不变 D.容器中压强保持不变
③若1200℃时,在某时刻平衡体系中、、CO(g)、的浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L,此时__________ (填大于、小于或等于),其理由是__________ 。
(2)某温度时在另一2L的恒容密闭容器中进行反应Ⅱ,若开始时通入CO1mol,2mol,5min时反应达到平衡,测得平衡时CO的转化率为60%,平衡时总压强为PkPa.
①0-5min,用CO表示的化学反应速率为__________ 。
②平衡时,所占的物质的量分数为__________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)在恒容密闭容器进行反应Ⅰ,测得其化学平衡常数K和温度t的关系如表:
t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
A. B.容器内的体积分数保持不变
C.容器内气体密度保持不变 D.容器中压强保持不变
③若1200℃时,在某时刻平衡体系中、、CO(g)、的浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L,此时
(2)某温度时在另一2L的恒容密闭容器中进行反应Ⅱ,若开始时通入CO1mol,2mol,5min时反应达到平衡,测得平衡时CO的转化率为60%,平衡时总压强为PkPa.
①0-5min,用CO表示的化学反应速率为
②平衡时,所占的物质的量分数为
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7 . 运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机有重要意义。
Ⅰ.已知:∆H=akJ·molK1
∆H=bkJ·molK2
∆H=ckJ·molK3
(1)写出CO还原NO反应的热化学方程式______ (∆H用含a、b、c表达式表示),并写出该反应的平衡常数表达式______ (用)K1、K2、K3表示)。
Ⅱ.用H2还原CO2在一定条件下合成CH3OH;∆H<0
(2)某温度下,在恒容密闭容器中发生可逆反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是______(填字母序号)。
(3)T1℃下,在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2合成CH3OH(g),测得5分钟后反应达平衡,平衡后压强是初始压强的,求v(H2)=______ 。
(4)用还原CO2合成CH3OH反应中在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH),在T=250℃时,x(CH3OH)随压强(p)的变化及在Pa时x(CH3OH)随温度(T)的变化,如图所示。
①图中对应等压过程的曲线是______ (填“a”或“b”),判断的理由是____________ 。
②恒温时(T=250℃),x(CH3OH)=0.1时,CO2的平衡转化率______ (保留小数点后一位),此条件下该反应的Kp=______ Pa-2(保留小数点后一位)(分压=总压×物质的量分数)。
Ⅰ.已知:∆H=akJ·molK1
∆H=bkJ·molK2
∆H=ckJ·molK3
(1)写出CO还原NO反应的热化学方程式
Ⅱ.用H2还原CO2在一定条件下合成CH3OH;∆H<0
(2)某温度下,在恒容密闭容器中发生可逆反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是______(填字母序号)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 |
B.混合气体的密度不再变化 |
C.体系的压强不再发生变化 |
D. CO2、H2、CH3OH的物质的量之比为1∶2∶1 |
(3)T1℃下,在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2合成CH3OH(g),测得5分钟后反应达平衡,平衡后压强是初始压强的,求v(H2)=
(4)用还原CO2合成CH3OH反应中在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH),在T=250℃时,x(CH3OH)随压强(p)的变化及在Pa时x(CH3OH)随温度(T)的变化,如图所示。
①图中对应等压过程的曲线是
②恒温时(T=250℃),x(CH3OH)=0.1时,CO2的平衡转化率
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8 . 2023年9月23日晚,随着亚运会主火炬的点燃,第19届亚运会在杭州正式开幕。开幕式主火炬燃料创新使用零碳甲醇燃料,彰显了中国打造碳中和亚运会的成果。
I.甲醇作为火炬燃料亮相世界,为甲醇产业迎来了高光时刻,甲醇技术路线有望成为中国绿色能源重要组成部分。
目前,工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)
(1)在一定条件下将和充入的密闭容器中发生反应Ⅰ,5分钟后达到平衡,测得,此段时间的反应速率(用表示)为___________ 。若此时再向容器中加入、、各,则化学平衡___________ (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(2)若容器容积不变,下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是___________ 。
a.充入CO b.将从体系中分离 c.升高温度 d.选用新型高效催化剂
(3)一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生反应Ⅱ,下列能判断反应达到平衡状态的是___________ 。
a.容器中的压强不再改变 b.混合气体的密度不再改变
c.混合气体的平均摩尔质量不再改变 d.消耗的同时生成
Ⅱ.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,二氧化碳加氢制甲醇为零碳甲醇的重要来源,在某催化加氢制的反应体系中,发生的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(4)在催化剂作用下,将平均相对分子质量为16的和的混合气体充入一恒容密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ,已知反应Ⅱ的反应速率v(正)(正),v(逆)(逆),k(正)、k(逆)为速率常数,x为物质的量分数。
①当转化率达到时,反应达到平衡状态,这时和的平均相对分子质量为23,若反应Ⅱ的k(正),平衡时反应速率v(逆)___________ ;
②由实验测得,随着温度逐渐升高,混合气体的平均相对分子质量几乎又变回16,原因是___________ 。
(5)其他条件相同时,反应温度对选择性(转化为的在总转化量中的占比)的影响如图所示:
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___________ 。
I.甲醇作为火炬燃料亮相世界,为甲醇产业迎来了高光时刻,甲醇技术路线有望成为中国绿色能源重要组成部分。
目前,工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
(1)在一定条件下将和充入的密闭容器中发生反应Ⅰ,5分钟后达到平衡,测得,此段时间的反应速率(用表示)为
(2)若容器容积不变,下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是
a.充入CO b.将从体系中分离 c.升高温度 d.选用新型高效催化剂
(3)一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生反应Ⅱ,下列能判断反应达到平衡状态的是
a.容器中的压强不再改变 b.混合气体的密度不再改变
c.混合气体的平均摩尔质量不再改变 d.消耗的同时生成
Ⅱ.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,二氧化碳加氢制甲醇为零碳甲醇的重要来源,在某催化加氢制的反应体系中,发生的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(4)在催化剂作用下,将平均相对分子质量为16的和的混合气体充入一恒容密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ,已知反应Ⅱ的反应速率v(正)(正),v(逆)(逆),k(正)、k(逆)为速率常数,x为物质的量分数。
①当转化率达到时,反应达到平衡状态,这时和的平均相对分子质量为23,若反应Ⅱ的k(正),平衡时反应速率v(逆)
②由实验测得,随着温度逐渐升高,混合气体的平均相对分子质量几乎又变回16,原因是
(5)其他条件相同时,反应温度对选择性(转化为的在总转化量中的占比)的影响如图所示:
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
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解题方法
9 . Ⅰ.分别取盐酸与氢氧化钠溶液进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。请回答下列问题:
(1)本实验除烧杯、量筒、温度计外还缺少的玻璃仪器名称为___________ 。
(2)若某同学通过该实验测定出中和热偏大,请分析可能的原因是___________ (填序号)。
A.用量筒量取盐酸时仰视读数
B.分多次将溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.将盐酸错取为等浓度的醋酸
Ⅱ.某化学小组为了探究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
【实验原理】
【实验内容及记录】
回答下列问题:
(3)根据上表中的实验数据,可以得到的结论是___________ 。
(4)利用实验3中数据计算,此条件下的反应速率___________ 。
(5)该小组同学根据经验绘制了随时间变化趋势的示意图,如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中随时间变化的趋势应如图2所示。
该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设,并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设:生成的对该反应有催化作用。
②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白。
③现象及结论:依据现象___________ ,得出该小组同学提出的假设成立。
(1)本实验除烧杯、量筒、温度计外还缺少的玻璃仪器名称为
(2)若某同学通过该实验测定出中和热偏大,请分析可能的原因是
A.用量筒量取盐酸时仰视读数
B.分多次将溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.将盐酸错取为等浓度的醋酸
Ⅱ.某化学小组为了探究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
【实验原理】
【实验内容及记录】
实验编号 | 室温下,试管中所加试剂及其用量 | 室温下溶液褪色所需时间 | |||
1 | 1.0 | 4.0 | 3.0 | 2.0 | 6.4 |
2 | 2.0 | 3.0 | 3.0 | 2.0 | 5.2 |
3 | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 2.0 |
(3)根据上表中的实验数据,可以得到的结论是
(4)利用实验3中数据计算,此条件下的反应速率
(5)该小组同学根据经验绘制了随时间变化趋势的示意图,如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中随时间变化的趋势应如图2所示。
该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设,并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设:生成的对该反应有催化作用。
②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白。
实验编号 | 室温下,试管中所加试剂及其用量 | 再向试管中加入少量固体 | 室温下溶液褪色所需时间 | |||
4 | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | (填化学式) | t |
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解题方法
10 . 在反应中,表示该反应速率最快的是
A. | B. |
C. | D. |
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