解题方法
1 . 我国提出2060年前实现碳中和,降低大气中CO2含量是当今世界重要科研课题之一,以CO2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。问答下列问题:
(1)CO2在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.1kJ·mol-1
①已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-395.6kJ·mol-1,则CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=___________
②加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,其原因为该温度下有较高的化学反应速率和___________
③500℃时,向1L恒容密闭容器中充入4molCO2和12molH2,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得c(H2O)=5mol·L-1,体系压强为,则0~20min内v(CH4)=___________ mol·L-lmin-1,平衡时CH4选择性=___________ (CH4选择性=)。
(2)我国科研人员将CO2和H2在Na-Fe3O4/HZSM-5催化下转变为汽油(C5~C11的烃),反应过程如下图所示。
①若CO2在该条件下转化为戊烷(C5H12),则该反应的化学方程式为___________
②催化剂中的Fe3O4可用电解法制备。电解时以Fe做电极,电解质溶液为稀硫酸,其阳极反应式为___________
(3)甲醇催化制取乙烯的过程中发生如下反应:
反应1:3CH3OH⇌C3H6(g)+H2O(g);
反应2:2CH3OH(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)
反应I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Rlnk=(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能(10K)Ea=___________ kJ·mol-1。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___________
(1)CO2在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.1kJ·mol-1
①已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-395.6kJ·mol-1,则CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=
②加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,其原因为该温度下有较高的化学反应速率和
③500℃时,向1L恒容密闭容器中充入4molCO2和12molH2,初始压强为p,20min时主、副反应都达到平衡状态,测得c(H2O)=5mol·L-1,体系压强为,则0~20min内v(CH4)=
(2)我国科研人员将CO2和H2在Na-Fe3O4/HZSM-5催化下转变为汽油(C5~C11的烃),反应过程如下图所示。
①若CO2在该条件下转化为戊烷(C5H12),则该反应的化学方程式为
②催化剂中的Fe3O4可用电解法制备。电解时以Fe做电极,电解质溶液为稀硫酸,其阳极反应式为
(3)甲醇催化制取乙烯的过程中发生如下反应:
反应1:3CH3OH⇌C3H6(g)+H2O(g);
反应2:2CH3OH(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)
反应I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Rlnk=(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能(10K)Ea=
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2022-02-02更新
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893次组卷
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4卷引用:安徽省马鞍山市 2021-2022学年高三第一次教学质量监测理综化学试题
安徽省马鞍山市 2021-2022学年高三第一次教学质量监测理综化学试题(已下线)押江苏卷第18题 化学反应原理综合题 -备战2022年高考化学临考题号押题(江苏卷)四川省成都附属实验中学2021-2022学年高三下学期第一次模拟考试理科综合化学试题(已下线)题型26 多反应体系中的化学平衡
名校
2 . 甲醇是一种可再生能源,CO和CO2催化加氢制甲醇,是极具前景的温室气体资源化研究领域。
(1)已知在25℃,101kPa下:甲醇(l)的燃烧热为akJ·mol-1,CO(g)的燃烧热为bkJ·mol-1,H2O(g)=H2O(l) ΔH=+ckJ·mol-1。则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为___________ 。
(2)恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中加入一定量的CO和H2发生反应
i.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=-90.2 kJ·mol-1制备甲醇,测得平衡时CO的转化率(α)随温度、压强的变化如图所示:
则P1___________ P2,M点的正反应速率___________ N点的逆反应速率。(填“>”、“<”或“=”)
(3)在某催化剂作用下,CO2和H2发生反应
ii: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0 kJ·mol-1
iii:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3=41.2 kJ·mol-1
①维持压强不变,按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂,经过相同时间测得实验数据:
注:甲醇的选择性是指发生反应的CO2中转化为甲醇的百分比。
表中数据说明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,其原因是:___________ 。为减少副反应的发生,同时不降低CO2生成CH3OH的反应速率和平衡转化率,可采取的措施是___________ 。
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,只发生反应ⅱ和反应ⅲ,初始压强为P0,在300℃发生反应,反应达平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小25%,反应ⅱ的平衡常数Kp=___________ (kPa)-2(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(5)以甲醇为原料,通过电化学法可以合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO],工作原理如图所示。
①阳极的电极反应式为___________ 。
②若以铅蓄电池为电源,B应与铅蓄电池的___________ (填“Pb”或“PbO2” )相连。
(1)已知在25℃,101kPa下:甲醇(l)的燃烧热为akJ·mol-1,CO(g)的燃烧热为bkJ·mol-1,H2O(g)=H2O(l) ΔH=+ckJ·mol-1。则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为
(2)恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中加入一定量的CO和H2发生反应
i.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=-90.2 kJ·mol-1制备甲醇,测得平衡时CO的转化率(α)随温度、压强的变化如图所示:
则P1
(3)在某催化剂作用下,CO2和H2发生反应
ii: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0 kJ·mol-1
iii:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3=41.2 kJ·mol-1
①维持压强不变,按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂,经过相同时间测得实验数据:
T(℃) | CO2实际转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
243 | 12.3 | 42.3 |
253 | 15.3 | 39.1 |
表中数据说明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,其原因是:
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,只发生反应ⅱ和反应ⅲ,初始压强为P0,在300℃发生反应,反应达平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小25%,反应ⅱ的平衡常数Kp=
(5)以甲醇为原料,通过电化学法可以合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO],工作原理如图所示。
①阳极的电极反应式为
②若以铅蓄电池为电源,B应与铅蓄电池的
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2021-06-04更新
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1188次组卷
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8卷引用:安徽省安庆市第一中学2021届高三第三次模拟考试理综化学试题
安徽省安庆市第一中学2021届高三第三次模拟考试理综化学试题(已下线)2021年秋季高三化学开学摸底考试卷03(广东专用)河北省实验中学2022届高三年级上学期开学考试化学试题河北省石家庄市第二中学2022届高三补偿诊断性考试新疆克拉玛依克拉玛依市独山子第二中学2021-2022学年高三上学期12月月考化学试题(已下线)专题12 化学反应原理综合题—2022年高考化学二轮复习讲练测(全国版)-讲义陕西省西安工业大学附属中学2021-2022学年高三下学期第七次适应性训练理综化学试题新疆维吾尔自治区阿克苏地区第二中学2022-2023学年高三上学期第一次月考化学试题
3 . 醋酸由于成本较低,在生产中被广泛应用。
(1)近年来化学家研究开发出用乙烯和乙酸为原料、杂多酸作催化剂合成乙酸乙酯的新工艺,不必生产乙醇或乙醛作中间体,使产品成本降低,具有明显经济优势。其合成的基本反应如下:CH2=CH2(g)+CH3COOH(l)CH3COOC2H5(l)下列描述能说明恒温恒容条件下乙烯与乙酸合成乙酸乙酯的反应已达化学平衡的是________ (填字母)。
A.乙烯、乙酸、乙酸乙酯的浓度相同
B.酯化合成反应的速率与酯分解反应的速率相等
C.乙烯断开1mol碳碳双键的同时乙酸恰好消耗 1 mol
D.整个体系中乙烯的质量分数一定
E.气体的总压强不变
F.气体的摩尔质量不变
(2)在n(乙烯)与n(乙酸)物料比为1的条件下,某研究小组在不同压强下进行了在相同时间乙酸乙酯的产率随温度变化的测定实验,实验结果如图所示。回答下列问题:
①根据上图判断压强大到小的顺序是________ ,分析其原因_____ 。
②压强为p1、温度为60℃时,若乙酸的转化率为40%,则此时乙烯的转化率为____ 。
③在压强为p1、温度超过80℃时,分析乙酸乙酯产率下降的原因:_____
④根据测定实验结果分析,较适宜的生产条件是________ (填出合适的压强和温度)。为提高乙酸乙酯的合成速率和产率,可以采取的措施有___________ (任写出一条)。
(1)近年来化学家研究开发出用乙烯和乙酸为原料、杂多酸作催化剂合成乙酸乙酯的新工艺,不必生产乙醇或乙醛作中间体,使产品成本降低,具有明显经济优势。其合成的基本反应如下:CH2=CH2(g)+CH3COOH(l)CH3COOC2H5(l)下列描述能说明恒温恒容条件下乙烯与乙酸合成乙酸乙酯的反应已达化学平衡的是
A.乙烯、乙酸、乙酸乙酯的浓度相同
B.酯化合成反应的速率与酯分解反应的速率相等
C.乙烯断开1mol碳碳双键的同时乙酸恰好消耗 1 mol
D.整个体系中乙烯的质量分数一定
E.气体的总压强不变
F.气体的摩尔质量不变
(2)在n(乙烯)与n(乙酸)物料比为1的条件下,某研究小组在不同压强下进行了在相同时间乙酸乙酯的产率随温度变化的测定实验,实验结果如图所示。回答下列问题:
①根据上图判断压强大到小的顺序是
②压强为p1、温度为60℃时,若乙酸的转化率为40%,则此时乙烯的转化率为
③在压强为p1、温度超过80℃时,分析乙酸乙酯产率下降的原因:
④根据测定实验结果分析,较适宜的生产条件是
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2019-11-21更新
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197次组卷
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3卷引用:安徽省合肥市一六八中学2019-2020学年高二上学期期中考试化学试题
4 . 碳单质及其化合物在生产生活中用途广泛。
I.单质碳经常应用于化学反应中。回答以下问题:
(1)炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*),活化氧可以快速氧化SO2,从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图所示,则生成活化氧的△H=______ 0(填“>”、“<”或“=”),活化过程中有水时的活化能降低了______ eV。
(2)以焦炭为原料,在高温下与水蒸气反应可制得水煤气,涉及反应如下:
a.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH1
b.C(s)+2H20(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2=+90.3kJ·mol-1
c.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.0kJ·mol-1
①ΔH1=______ kJ·mol-1。
②对于反应a,测得在不同温度下H2O(g)的转化率如图所示,图中T1、T2、T3的大小关系为______ 。用物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应的平衡常数(Kp),在T1℃、50 MPa时,反应a的平衡常数Kp=______ MPa(已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数,结果保留两位小数)。
II.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,合成甲醇的主要反应为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。原料气的加工过程中常常混有一定量CO2,为了研究不同温度下CO2对该反应的影响,以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验,结果表明,原料气各组分含量不同时,反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。实验数据见下表:
(3)在一定条件下,反应温度越高,碳转化率______ 。
(4)CO2对甲醇合成的影响是______ 。
Ⅲ.甲醇可以制备二甲醚:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)。经查阅资料:该反应压强平衡常数的计算式为:lnKp=-2.205+(T为热力学温度:热力学温度=摄氏度+273)。
(5)在一定温度范围内,随温度升高,甲醇生成二甲醚的倾向______ 。(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(6)200℃时,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应达到平衡状态时,体系中二甲醚的物质的量分数是______ 。
A.> B. C. ~ D. E.<
I.单质碳经常应用于化学反应中。回答以下问题:
(1)炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*),活化氧可以快速氧化SO2,从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图所示,则生成活化氧的△H=
(2)以焦炭为原料,在高温下与水蒸气反应可制得水煤气,涉及反应如下:
a.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH1
b.C(s)+2H20(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2=+90.3kJ·mol-1
c.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.0kJ·mol-1
①ΔH1=
②对于反应a,测得在不同温度下H2O(g)的转化率如图所示,图中T1、T2、T3的大小关系为
II.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,合成甲醇的主要反应为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。原料气的加工过程中常常混有一定量CO2,为了研究不同温度下CO2对该反应的影响,以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验,结果表明,原料气各组分含量不同时,反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。实验数据见下表:
CO2%-CO%-H2% (体积分数) | 0-30-70 | 4-26-70 | 8-22-70 | 20-10-70 | |||||||||
反应温度/℃ | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | |
碳转化率(%) | CH3OH | 4.9 | 8.8 | 11.0 | 19.0 | 33.1 | 56.5 | 17.7 | 33.4 | 54.4 | 8.0 | 12.0 | 22.6 |
CH4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.8 | 2.8 | 2.8 |
(3)在一定条件下,反应温度越高,碳转化率
(4)CO2对甲醇合成的影响是
Ⅲ.甲醇可以制备二甲醚:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)。经查阅资料:该反应压强平衡常数的计算式为:lnKp=-2.205+(T为热力学温度:热力学温度=摄氏度+273)。
(5)在一定温度范围内,随温度升高,甲醇生成二甲醚的倾向
(6)200℃时,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应达到平衡状态时,体系中二甲醚的物质的量分数是
A.> B. C. ~ D. E.<
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名校
解题方法
5 . 研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题:
Ⅰ.CO可用于高炉炼铁,已知
Fe3O4(s)+4CO(g)====3Fe(s)+4CO2 △H1=akJ/mol
3Fe2O3(s)+ CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g) △H2=bkJ/mol
则反应Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的△H3=___________ kJ/mol(用含a、b的代数式表示)
Ⅱ.光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途。工业上常利用废气CO2通过反应:C(s)+CO2(g)+2CO(g) △H>0,制取合成光气的原料气CO。在体积可变的恒压(pa)密闭容器中充入1 mol CO2与足量的碳发生上述反应,在平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:
(1)①T℃时,在容器中若充入稀有气体,平衡___________ 移动(填“正向”“逆向”或“不”,下同);若充入等体积的CO2和CO,平衡___________ 移动。
②CO体积分数为80%时,CO2的转化率为___________ 。
③已知:气体分压(p分)=气体总压×体积分数。T℃时用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数Kp=___________ (用含p总的代数式表示)。
(2)研究表明,温度、压强对反应“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g)△H”中乙苯的平衡转化率影响如下图所示:
则△H___________ 0(填“>”“<”或“=”),压强p1、p2、p3从大到小的顺序是___________ 。
Ⅰ.CO可用于高炉炼铁,已知
Fe3O4(s)+4CO(g)====3Fe(s)+4CO2 △H1=akJ/mol
3Fe2O3(s)+ CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g) △H2=bkJ/mol
则反应Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的△H3=
Ⅱ.光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途。工业上常利用废气CO2通过反应:C(s)+CO2(g)+2CO(g) △H>0,制取合成光气的原料气CO。在体积可变的恒压(pa)密闭容器中充入1 mol CO2与足量的碳发生上述反应,在平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:
(1)①T℃时,在容器中若充入稀有气体,平衡
②CO体积分数为80%时,CO2的转化率为
③已知:气体分压(p分)=气体总压×体积分数。T℃时用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数Kp=
(2)研究表明,温度、压强对反应“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g)△H”中乙苯的平衡转化率影响如下图所示:
则△H
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11-12高三上·安徽·阶段练习
解题方法
6 . 为解决大气中CO2的含量增大的问题,某科学家提出“绿色自由”构想:把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇。“绿色自由”构想的部分技术流程如下:
(1)合成塔中反应的化学方程式为______________________ ;已知△H<0,从平衡移动原理分析,低温有利于提高原料气的平衡转化率。而实际生产中采用300℃的温度,除考虑温度对反应速率的影响外,还主要考虑了 ____________________________________ 。
(2)从合成塔分离出甲醇的原理与下列_______ 操作的原理比较相符(填字母)。
A.过滤 B.分液 C.蒸馏 D.结晶
(3)工业流程中一定包括“循环利用”,“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施。“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的,除K2CO3溶液和CO2、H2外,还包括________________ 。
(4)在体积为2L的合成塔中,充入2 mol CO2和6 mol H2,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡,v(H2) =______________ ;能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的措施有 _______________________ 。
(5)如将CO2与H2以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。
已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ/mol
2H2 (g)+ O2(g)= 2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ/mol
写出CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式________________ 。
(1)合成塔中反应的化学方程式为
(2)从合成塔分离出甲醇的原理与下列
A.过滤 B.分液 C.蒸馏 D.结晶
(3)工业流程中一定包括“循环利用”,“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施。“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的,除K2CO3溶液和CO2、H2外,还包括
(4)在体积为2L的合成塔中,充入2 mol CO2和6 mol H2,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡,v(H2) =
(5)如将CO2与H2以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。
已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ/mol
2H2 (g)+ O2(g)= 2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ/mol
写出CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式
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