1 . 研发二氧化碳的利用技术,将二氧化碳转化为能源是减轻环境污染和解决能源问题的方案之一、回答下列问题:
(1)利用CO2合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:
涉及以下主要反应:
反应Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ.逆水汽变换:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0kJ/mol
反应Ⅲ.甲醇脱水:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-23.5kJ/mol
工艺2:反应Ⅳ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H
①△H=___________ kJ/mol,反应Ⅳ在___________ (填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行。
②反应Ⅳ的活化能Ea(正)___________ (填“>”“<"或“=”)Ea(逆)。
③在恒温恒容的密闭容器中,下列说法能判断反应Ⅳ达到平衡的是___________ (填标号)。
A.气体物质中碳元素与氧元素的质量比不变
B.容器内CH3OCH3浓度保持不变
C.容器内气体密度不变
D.容器内气体的平均摩尔质量不变
(2)在不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇(反应Ⅰ),实验测得CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲、乙所示。①下列说法正确的是___________ (填标号)。
A.图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率
B.p1<p2<p3
C.为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度、压强下,提高CO2的平衡转化率的主要方向是寻找活性更高的催化剂
②图乙中,某温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________ 。
(3)在T1温度下,将3molCO2和7molH2充人2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅳ,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1mol和0.5mol。
①反应经过10min达到平衡,0~10min内CO2的平均反应速率v(CO2)=___________ mol/(L·min)。
②T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K=___________ 。
(1)利用CO2合成二甲醚有两种工艺。
工艺1:
涉及以下主要反应:
反应Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ.逆水汽变换:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0kJ/mol
反应Ⅲ.甲醇脱水:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-23.5kJ/mol
工艺2:反应Ⅳ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H
①△H=
②反应Ⅳ的活化能Ea(正)
③在恒温恒容的密闭容器中,下列说法能判断反应Ⅳ达到平衡的是
A.气体物质中碳元素与氧元素的质量比不变
B.容器内CH3OCH3浓度保持不变
C.容器内气体密度不变
D.容器内气体的平均摩尔质量不变
(2)在不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇(反应Ⅰ),实验测得CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲、乙所示。①下列说法正确的是
A.图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率
B.p1<p2<p3
C.为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择低温、高压条件
D.一定温度、压强下,提高CO2的平衡转化率的主要方向是寻找活性更高的催化剂
②图乙中,某温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是
(3)在T1温度下,将3molCO2和7molH2充人2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅳ,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1mol和0.5mol。
①反应经过10min达到平衡,0~10min内CO2的平均反应速率v(CO2)=
②T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K=
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2 . 我国提出2060年前实现碳中和,为有效降低大气中的含量,以为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应:
Ⅰ.主反应:
Ⅱ.副反应:
(1)已知:Ⅲ.
Ⅳ.___________ 。
(2)加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,其可能的原因为___________。
(3)500℃时,向1L恒容密闭容器中充入4mol和12mol,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得,体系压强为,则0~20min内___________ ,平衡时选择性=___________ (选择性,计算保留三位有效数字,下同),副反应的___________ 。
(4)以催化加氢合成的甲醇为原料,在催化剂作用下可以制取丙烯,反应的化学方程式为。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arhenius经验公式,(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是___________ 。(5)某种新型储氢材料的晶胞如图,八面体中心为M金属离子,顶点均为配体:四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。若其摩尔质量为,则M元素为___________ (填元素符号):在该化合物中,M离子的价电子排布式为___________ 。
Ⅰ.主反应:
Ⅱ.副反应:
(1)已知:Ⅲ.
Ⅳ.
(2)加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,其可能的原因为___________。
A.反应速率快 | B.平衡转化率高 |
C.催化剂活性高 | D.主反应催化剂选择性好 |
(3)500℃时,向1L恒容密闭容器中充入4mol和12mol,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得,体系压强为,则0~20min内
(4)以催化加氢合成的甲醇为原料,在催化剂作用下可以制取丙烯,反应的化学方程式为。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arhenius经验公式,(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是
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3 . 我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,在这种背景下,CO2的利用和转化成为研究重点。回答下列问题:
(1)2021年9月,我国科学家在《科学》杂志发表了二氧化碳人工合成淀粉的研究成果。合成淀粉的重要反应包括二氧化碳制备甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),该反应在有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种,TS为过渡态):___________ (填“甲”或“乙”),达到化学平衡后再降低温度,平衡___________ (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(2)一定条件下,向某密闭容器中通入x mol CO2,y mol H2,在催化剂存在下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。恒容条件下,当x=2,y=6,温度为T1K时,反应起始压强为8MPa,经10min,反应达到平衡状态,CO2的平衡转化率为50%。则T1K时平衡常数Kp=___________ (Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数),0~10 min内,v(H2)=___________ 。
(1)2021年9月,我国科学家在《科学》杂志发表了二氧化碳人工合成淀粉的研究成果。合成淀粉的重要反应包括二氧化碳制备甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),该反应在有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种,TS为过渡态):
使用催化剂的曲线是
(2)一定条件下,向某密闭容器中通入x mol CO2,y mol H2,在催化剂存在下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。恒容条件下,当x=2,y=6,温度为T1K时,反应起始压强为8MPa,经10min,反应达到平衡状态,CO2的平衡转化率为50%。则T1K时平衡常数Kp=
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4 . 国家主席习近平提出了中国应对气候变化的两个目标:二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,于2060年前实现碳中和。杭州亚运会火炬使用的燃料为“零碳甲醇”,是利用焦炉气中的H2与从工业尾气中捕集的二氧化碳反应合成,实现废碳再生、循环内零碳排放。
(1)已知:某温度下物质的相对能量如下图1所示,在In2O3催化下用CO2(g)和H2(g)制备CH3OH(g)的反应原理如图2。___________ 。
①该反应在___________ (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
②向一绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的H2和CO2进行反应,下面不能判断该反应已达到平衡状态的是___________ 。
A混合气体的密度保持不变 B.总压强不变
C.平衡常数不变 D.H2的转化率保持不变
(2)煤制甲醇的生产工艺中,由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)可直接制备甲醇,主要包括以下三个反应:
ⅰ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.1kJ/mol
ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=+90.1kJ/mol
ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
t℃、100kPa下,将3molH2(g)、1molCO2(g)和6molKr(g)投入一恒容密闭容器中发生反应。反应达到平衡时,测得容器中CH3OH(g)为0.5mol、CO(g)为0.2mol。
①CO2的平衡转化率为___________ 。
②反应ⅱ的平衡常数Kx=___________ (保留位小数)[对于反应aM(g)+bN(g)cZ(g)+dQg),Kx=,x为物质的量分数]。
(3)2023年11月20日,福岛核电站第三批次核污水排放结束,从8月24日正式开启排污,不到三个月的时间,己有超2.3万吨核污水流入太平洋,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料,核废料中+6价的铀[]可以通过电化学还原法处理,+6价的铀被还原为U4+的电化学装置如图所示:①阴极的电极反应为:___________ 。
②阴极上可能发生副反应:+3H++2e-=HNO2+H2O、2HNO2+U4+=+2NO↑+2H+,为了减少副反应造成的影响,可向阴极区溶液中加入N2H5NO3,发生的反应为:2HNO2+=N2O↑+N2↑+3H2O+H+,溶液中加入N2H5NO3的具体作用是___________ 。
③电还原处理+6价的铀转移1rnole-,阴极区H+减少___________ mol(不考虑副反应)。
(1)已知:某温度下物质的相对能量如下图1所示,在In2O3催化下用CO2(g)和H2(g)制备CH3OH(g)的反应原理如图2。
请写出制备甲醇的热化学方程式为:
①该反应在
②向一绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的H2和CO2进行反应,下面不能判断该反应已达到平衡状态的是
A混合气体的密度保持不变 B.总压强不变
C.平衡常数不变 D.H2的转化率保持不变
(2)煤制甲醇的生产工艺中,由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)可直接制备甲醇,主要包括以下三个反应:
ⅰ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.1kJ/mol
ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=+90.1kJ/mol
ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
t℃、100kPa下,将3molH2(g)、1molCO2(g)和6molKr(g)投入一恒容密闭容器中发生反应。反应达到平衡时,测得容器中CH3OH(g)为0.5mol、CO(g)为0.2mol。
①CO2的平衡转化率为
②反应ⅱ的平衡常数Kx=
(3)2023年11月20日,福岛核电站第三批次核污水排放结束,从8月24日正式开启排污,不到三个月的时间,己有超2.3万吨核污水流入太平洋,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料,核废料中+6价的铀[]可以通过电化学还原法处理,+6价的铀被还原为U4+的电化学装置如图所示:①阴极的电极反应为:
②阴极上可能发生副反应:+3H++2e-=HNO2+H2O、2HNO2+U4+=+2NO↑+2H+,为了减少副反应造成的影响,可向阴极区溶液中加入N2H5NO3,发生的反应为:2HNO2+=N2O↑+N2↑+3H2O+H+,溶液中加入N2H5NO3的具体作用是
③电还原处理+6价的铀转移1rnole-,阴极区H+减少
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解题方法
5 . 回答下列问题。
(1)一定条件下,在密闭容器中充入和,发生反应:。测得和的物质的量随时间变化如图所示。___________ ;内的平均反应速率___________ ,平衡时的转化率为___________ 。
(2)下列措施能提高正反应速率的是___________(填正确答案的字母)。
(3)工业上常以水煤气(和)为原料合成甲醇。已知: ; ,则与制备水煤气的热化学方程式为___________ 。
(1)一定条件下,在密闭容器中充入和,发生反应:。测得和的物质的量随时间变化如图所示。
(2)下列措施能提高正反应速率的是___________(填正确答案的字母)。
A.降低温度 | B.增加的量 | C.使用催化剂 | D.及时分离出甲醇 |
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解题方法
6 . 通过不同方式转化为高附加值化学品有利于实现“双碳目标”,其中加氢转化为二甲醚()是常见的一种方式,其反应过程如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为___________ 。
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①四条曲线对应压强、、和由大到小的顺序为___________ ,判断依据是___________ 。②压强为时,平衡转化率随温度升高先减小后增大,原因是___________ 。(3)上图中,当反应温度高于350℃时几条曲线重合,说明此时的转化率不受压强影响,原因是___________ 。
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为___________ (填“a”或“b”)。恒温恒压条件下,向体系中通入和,达到平衡时转化率为50%,为0.07mol,该条件下生成的CO可以忽略不计,则的物质的量为___________ mol,加氢制的反应用摩尔分数表示的平衡常数___________ (列出计算式)。(已知反应的,物质i的摩尔分数。)
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。①四条曲线对应压强、、和由大到小的顺序为
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为
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350次组卷
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3卷引用:河南省周口市2024届高三二模理综-化学试题
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7 . 煤的间接液化是煤的综合利用的一种重要方法。首先是煤燃烧生成,再在钼系催化剂的催化作用下与反应,最终生成过程中主要发生如下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
1.已知___________ 。
2.反应Ⅰ中属于共价化合物的电子式:___________ 。
为更好地研究煤的液化过程,某学习小组对反应Ⅱ进行了系统的研究。在一个的恒容容器中加入气体及水蒸气,在及钼系催化剂(固体)存在条件下只发生反应Ⅱ。
3.下列不能说明该反应已达到平衡状态的有___________(填标号)。
4.如图为四种组分的平衡时物质的量分数随温度的变化曲线。图中曲线表示的物质是___________ ,原因是___________ 。5.时,某同学在该容器中加入和,同时加入了和,达到平衡后各组分体积分数仍与图中所示相同,则___________ (用含的代数式表示)。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
1.已知
2.反应Ⅰ中属于共价化合物的电子式:
为更好地研究煤的液化过程,某学习小组对反应Ⅱ进行了系统的研究。在一个的恒容容器中加入气体及水蒸气,在及钼系催化剂(固体)存在条件下只发生反应Ⅱ。
3.下列不能说明该反应已达到平衡状态的有___________(填标号)。
A.的体积分数不再改变 | B.不再改变 |
C.容器的总压不再改变 | D.容器中气体的密度不再改变 |
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8 . 在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,甲容器中充入和,乙容器中充入和。下列叙述中,错误的是
A.化学反应速率:乙甲 | B.平衡后的浓度:乙甲 |
C.平衡常数 | D.平衡混合气中的体积分数:乙甲 |
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解题方法
9 . 若按初始时氮气、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、压强的关系如图所示。则:
1.两点的化学反应速率较大的是___________ (填“A点”或“B点”)。
A.A点 B.B点
2.时,Kp=___________ (kPa)-2 (填具体数值)[为平衡分压代替平衡浓度计算求得的平衡常数(分压总压物质的量分数)]。
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:升高温度催化剂活性降低;___________ 。
4.对于合成氨反应而言,下列有关图象一定正确的是(选填序号)___________ 。
A B. C.
1.两点的化学反应速率较大的是
A.A点 B.B点
2.时,Kp=
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:升高温度催化剂活性降低;
4.对于合成氨反应而言,下列有关图象一定正确的是(选填序号)
A B. C.
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解题方法
10 . I.甲醇()是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为、和)在催化剂的作用下合成甲醇,涉及的反应有:
①②
③与反应生成和
已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:(为)
化学键 | |||||
436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
(1)
(2)反应③的热化学方程式为
Ⅱ.亚硝酰氯()是有机合成中的重要试剂,可通过反应:获得。
(3)在恒温恒容的密闭容器中,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:
①
②
③
则
下列事实不能说明上述体系中反应③已达平衡状态的是
a.容器内气体的颜色不再变化 b.容器中气体的密度不再变化 c.不再发生变化
(4)300℃时,的正反应速率表达式为,测得速率和浓度的关系如表所示:
序号 | ||
① | 0.30 | 0.36 |
② | 0.60 | 1.44 |
③ | 0.90 | 3.24 |
(5)对于反应③按投料比把和加入到压强恒为p的密闭容器中发生反应,平衡时的转化率与温度T的关系如图所示:①M点时容器内的体积分数为
②M点的分压平衡常数
(6)一定条件下,在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入和,平衡时的体积分数随的变化图像如图所示,则A、B、C三状态中,的转化率最大的是
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