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解题方法
1 . 我国力争2030年前完成碳达峰,2060年前实现碳中和,含碳化合物的合成与转化具有重要意义。
(1)催化加氢可以合成甲醇,该过程主要发生下列反应:
i.
ii.
iii.CO和也可合成甲醇,其热化学方程式为___________ 。
(2)若在绝热条件下,将、按体积比1∶2充入恒容密闭容器中只发生反应ii,下列能判断反应ii达到平衡状态的是___________。
(3)若在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入3mol和5mol同时发生反应i和ii,达到平衡时的总转化率为80%,体系压强减小了25%,则的选择性为___________ (的选择性),该温度下,反应i的化学平衡常数数值___________ 。
(4)向容积可变的密闭容器中充入一定量的CO和发生反应iii,在图中画出在压强和下(),CO的平衡转化率随温度的变化图。___________ ___________ 。(填写a或b)(2)电极a上发生的电极反应式为___________ 。
(1)催化加氢可以合成甲醇,该过程主要发生下列反应:
i.
ii.
iii.CO和也可合成甲醇,其热化学方程式为
(2)若在绝热条件下,将、按体积比1∶2充入恒容密闭容器中只发生反应ii,下列能判断反应ii达到平衡状态的是___________。
A.容器内混合气体的密度不变 | B.容器内混合气体的压强不变 |
C.不变 | D. |
(3)若在一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入3mol和5mol同时发生反应i和ii,达到平衡时的总转化率为80%,体系压强减小了25%,则的选择性为
(4)向容积可变的密闭容器中充入一定量的CO和发生反应iii,在图中画出在压强和下(),CO的平衡转化率随温度的变化图。
(5)电解法也可以将转化为甲醇,原理如图所示。若右侧溶液中溶液浓度不变(忽略体积的变化)且溶液中不产生,则①阴极反应为电极
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2 . 随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
I.以和为原料合成尿素 。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是___________(填序号)。
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如下图所示:
第一步:
第二步: ①图中___________ 。
②决定该反应速率是___________ 反应(填“第一步”或“第二步”),理由是___________ 。
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是___________ (填序号)。
A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率: D.同时断裂键和键
②由图可知,压强___________ (填“>”“<”或“=”,下同);点速率___________ 。
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则点对应温度下的___________ (用含的代数式表示)。
Ⅲ.电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示:(4)阴极电极反应式为___________ 。
I.以和为原料合成尿素 。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是___________(填序号)。
A.高温低压 | B.低温高压 | C.高温高压 | D.低温低压 |
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如下图所示:
第一步:
第二步: ①图中
②决定该反应速率是
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率: D.同时断裂键和键
②由图可知,压强
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则点对应温度下的
Ⅲ.电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示:(4)阴极电极反应式为
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3 . 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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4 . 为探究能否氧化,某兴趣小组用0.1的溶液(pH≈7)和0.1的溶液(pH≈1)进行如下操作并记录现象。
已知:
①(紫色)
②遇无明显现象
③能显著减慢的紫色褪去
④在水溶液中能自发的发生反应
(1)分析实验Ⅰ:若向紫色溶液中加入酸,会使体系Ⅰ中___________ (填离子符号)浓度增大,导致平衡___________ (填“正向”或“逆向”)移动;出现淡黄色浑浊是因为与发生了反应,该反应的离子方程式为___________ 。
(2)分析实验Ⅱ:溶液紫色褪去,是因为被___________ (填“氧化”或“还原”)生成,该反应的离子方程式为___________ 。
(3)实验Ⅰ中出现淡黄色浑浊,而实验Ⅱ中未出现淡黄色浑浊的原因是___________ 。
已知:
①(紫色)
②遇无明显现象
③能显著减慢的紫色褪去
④在水溶液中能自发的发生反应
实验编号 | Ⅰ | Ⅱ |
实验操作 | ||
实验现象 | 溶液呈紫色,静置后紫色迅速褪去,久置后出现淡黄色浑浊 | 溶液呈紫色,静置后紫色较快褪去,久置后未出现淡黄色浑浊 |
(1)分析实验Ⅰ:若向紫色溶液中加入酸,会使体系Ⅰ中
(2)分析实验Ⅱ:溶液紫色褪去,是因为被
(3)实验Ⅰ中出现淡黄色浑浊,而实验Ⅱ中未出现淡黄色浑浊的原因是
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5 . 工业上利用锌焙砂(主要成分为,含有少量、、等)生产高纯的流程示意图如下。
①“浸出”前,锌焙砂预先粉碎的目的是_____ 。
②通过“浸出”步骤,锌焙砂中的转化为,该反应的离子方程式为_____ 。
(2)“浸出”时转化为。“除砷”步骤①中用作氧化剂。
i.指出中与的化合价:_____ 。
ii.步骤①的离子方程式为_____ 。
(3)“除重金属”时加入溶液。滤渣Ⅱ中含有的主要物质是_____ 和。
(4)“蒸氨”时会出现白色固体,运用平衡移动原理解释原因:_____ 。
(5)“沉锌”步骤①中加入足量溶液将白色固体转化为的离子方程式为_____ 。
(6)“煅烧”步骤中,不同温度下,分解的失重曲线和产品的比表面积变化情况如图甲、图乙所示。
已知:i.固体失重质量分数=
ii.比表面积指单位质量固体所具有的总面积;比表面积越大,产品的活性越高。①280℃时煅烧,300min后固体失重质量分数为33.3%,则的分解率为_____ %(保留到小数点后一位)。
②根据图1和图2,获得高产率(分解率)、高活性(比表面积)产品的最佳条件是_____ (填字母序号)。
a.恒温280℃,60~120min
b.恒温300℃,240~300min
c.恒温350℃,240~300min
d.恒温550℃,60~120min
(7)该流程中可循环利用的物质有_____ 。
已知:结构如图所示
(1)用足量溶液和氨水“浸出”锌焙砂。①“浸出”前,锌焙砂预先粉碎的目的是
②通过“浸出”步骤,锌焙砂中的转化为,该反应的离子方程式为
(2)“浸出”时转化为。“除砷”步骤①中用作氧化剂。
i.指出中与的化合价:
ii.步骤①的离子方程式为
(3)“除重金属”时加入溶液。滤渣Ⅱ中含有的主要物质是
(4)“蒸氨”时会出现白色固体,运用平衡移动原理解释原因:
(5)“沉锌”步骤①中加入足量溶液将白色固体转化为的离子方程式为
(6)“煅烧”步骤中,不同温度下,分解的失重曲线和产品的比表面积变化情况如图甲、图乙所示。
已知:i.固体失重质量分数=
ii.比表面积指单位质量固体所具有的总面积;比表面积越大,产品的活性越高。①280℃时煅烧,300min后固体失重质量分数为33.3%,则的分解率为
②根据图1和图2,获得高产率(分解率)、高活性(比表面积)产品的最佳条件是
a.恒温280℃,60~120min
b.恒温300℃,240~300min
c.恒温350℃,240~300min
d.恒温550℃,60~120min
(7)该流程中可循环利用的物质有
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6 . 合成气(CO+H2)在煤化工和天然气化工中有着十分重要的地位,由合成气可合成多种有机基础原料和产品。
(1)煤化工中生产合成气的反应为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5kJ·mol-1
①判断该反应的自发性条件___________ ;
②在恒温恒容下,同时放入C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)四种物质,下列事实能够说明反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)已达到平衡的是___________ 。
A.反应体系中,混合气体的密度不再改变
B.反应体系中,各组分的物质的量相等
C.反应体系中,当有2molH—O键断裂的同时有1molH—H键断裂
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(2)天然气化工中生产合成气的主要反应为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) ΔH=akJ·mol-1,在恒容容器中按物质的量之比1︰2加入一定量的CH4和O2,在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示:
①请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线________ 。
②现有实验测得反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)在750℃下,以不同碳氧比[n(CH4)/n(O2)]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性,所测数据如表所示。(已知:选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率)
最佳碳氧比[n(CH4)/n(O2)]为___________ 。
(1)煤化工中生产合成气的反应为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5kJ·mol-1
①判断该反应的自发性条件
②在恒温恒容下,同时放入C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)四种物质,下列事实能够说明反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)已达到平衡的是
A.反应体系中,混合气体的密度不再改变
B.反应体系中,各组分的物质的量相等
C.反应体系中,当有2molH—O键断裂的同时有1molH—H键断裂
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(2)天然气化工中生产合成气的主要反应为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) ΔH=akJ·mol-1,在恒容容器中按物质的量之比1︰2加入一定量的CH4和O2,在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示:
①请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线
②现有实验测得反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)在750℃下,以不同碳氧比[n(CH4)/n(O2)]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性,所测数据如表所示。(已知:选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率)
碳氧比[n(CH4)/n(O2)] | 1︰0.25 | 1︰0.5 | 1︰1 | 1︰1.25 |
CH4转化率 | 0.40 | 0.88 | 0.98 | 0.99 |
H2选择性 | 0.98 | 0.93 | 0.67 | 0.40 |
CO选择性 | 0.99 | 0.94 | 0.65 | 0.32 |
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解题方法
7 . 化工生产和汽车尾气中排放的氮氧化物严重影响空气质量,通过化学方法有效减少污染,推广使用清洁能源,对环境保护有着重要的意义。回答下列问题:
I.以氨气作为还原剂,可除去烟气中的氮氧化物。已知下列反应:
①
②
③
(1)请写出300℃时,氨气还原气体的热化学方程式:_______ 。
Ⅱ.氢能是一种清洁能源,可由甲烷与水蒸气催化重整制得,该反应原理为:。
(2)有利于该反应自发进行的条件是_______ (填“高温”“低温”或“任何温度”)。
(3)既能提高该反应的反应速率,也能使平衡正向移动的措施是_______ (答出1点即可)。
(4)恒温条件下,向密闭容器中通入和,反应时,若的转化率是,则用表示的反应速率为_______ ,下列能判断该反应达到平衡状态的是_______ (填标号)。
A.混合气体的密度不变 B.混合气体的平均摩尔质量不变
C.容器内的总压不变 D.
Ⅲ.汽车尾气中氮氧化物的催化转化涉及反应:,恒压条件下,按投料,反应达到平衡状态时,四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示:
(5)图中表示和的曲线分别是_______ (填上图字母),该反应的正反应是_______ (填“吸热”或“放热”)反应。
(6)图中点的纵坐标为,则用物质的量分数计算该反应的平衡常数_______ (结果保留2位小数)。
I.以氨气作为还原剂,可除去烟气中的氮氧化物。已知下列反应:
①
②
③
(1)请写出300℃时,氨气还原气体的热化学方程式:
Ⅱ.氢能是一种清洁能源,可由甲烷与水蒸气催化重整制得,该反应原理为:。
(2)有利于该反应自发进行的条件是
(3)既能提高该反应的反应速率,也能使平衡正向移动的措施是
(4)恒温条件下,向密闭容器中通入和,反应时,若的转化率是,则用表示的反应速率为
A.混合气体的密度不变 B.混合气体的平均摩尔质量不变
C.容器内的总压不变 D.
Ⅲ.汽车尾气中氮氧化物的催化转化涉及反应:,恒压条件下,按投料,反应达到平衡状态时,四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示:
(5)图中表示和的曲线分别是
(6)图中点的纵坐标为,则用物质的量分数计算该反应的平衡常数
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8 . 酚类化合物在医疗、环保、工业等方面有着广泛的用途。
(1)苯酚可用于外科器械消毒、皮肤杀菌与止痒,可通过磺化法制备。该工艺具体流程如下:
反应③的化学方程式为___________ 。
(2)石油加工、造纸等企业易产生含有苯酚的工业废水,可通过O3-H2O2氧化法进行处理,其原理为C6H5OH+H2O2+O3→CO2+H2O(非可逆反应,反应未配平)。在T1℃和T2℃时,分别向含有苯酚的水样中加入等量的30%H2O2溶液,再以相同的流速向水样中通入O3,测得水样中苯酚的含量随时间变化的曲线如图所示。
①在T1℃时,0~10min内,C6H5OH的平均反应速率为___________ 。
②请判断T1和T2的大小:T1___________ (填“>”“<”或“=”)T2,T1℃时对工业废水中苯酚的去除率低于T2℃时的原因可能是___________ (写一种即可)。
(3)利用FeCl3溶液与苯酚的显色反应,可定性检测工业废水中的苯酚,其反应原理为Fe3++6C6H5OH[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+。反应到达平衡时,下列说法正确的有___________(填标号)。
(4)邻苯二酚钠类配体(L)与金属离子(M)形成的配合物可应用于医药、水处理等领域。其溶液中存在平衡:
M+LML K1
ML+LML2 K2
某研究小组配制了M与L起始浓度比不同的系列溶液,其中L的起始浓度c0(L)=0.02mol/L。
测得平衡时L、ML、ML2的与的变化关系如图所示。
①表示与变化关系的曲线为___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②当=0.6时,c平(ML2)=___________ ,K1=___________ 。
(1)苯酚可用于外科器械消毒、皮肤杀菌与止痒,可通过磺化法制备。该工艺具体流程如下:
反应③的化学方程式为
(2)石油加工、造纸等企业易产生含有苯酚的工业废水,可通过O3-H2O2氧化法进行处理,其原理为C6H5OH+H2O2+O3→CO2+H2O(非可逆反应,反应未配平)。在T1℃和T2℃时,分别向含有苯酚的水样中加入等量的30%H2O2溶液,再以相同的流速向水样中通入O3,测得水样中苯酚的含量随时间变化的曲线如图所示。
①在T1℃时,0~10min内,C6H5OH的平均反应速率为
②请判断T1和T2的大小:T1
(3)利用FeCl3溶液与苯酚的显色反应,可定性检测工业废水中的苯酚,其反应原理为Fe3++6C6H5OH[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+。反应到达平衡时,下列说法正确的有___________(填标号)。
A.加水稀释,溶液pH减小 |
B.滴入几滴浓盐酸,增大 |
C.加入少量NaOH固体,反应平衡常数增大 |
D.加入少量Cu粉,溶液紫色变浅 |
(4)邻苯二酚钠类配体(L)与金属离子(M)形成的配合物可应用于医药、水处理等领域。其溶液中存在平衡:
M+LML K1
ML+LML2 K2
某研究小组配制了M与L起始浓度比不同的系列溶液,其中L的起始浓度c0(L)=0.02mol/L。
测得平衡时L、ML、ML2的与的变化关系如图所示。
①表示与变化关系的曲线为
②当=0.6时,c平(ML2)=
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9 . 回答下列问题:
(1)常温常压下,已知的燃烧热为。写出表示燃烧热的热化学方程式_____________ ;
(2)科技工作者运用DFT计算研究在甲醇钯基催化剂表面上制氢的反应历程如图所示。其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
该历程中最大能垒活化能______ ,该步骤的化学方程式为________ 。
(3)一定条件下,利用甲烷可将还原为。在一密闭容器中充入、气体各,发生反应 。测得的平衡转化率随温度、压强的变化曲线如图所示,______ 0(填“>”“<”或“=”),_____ (填“>”“<”或“=”);点的压强平衡常数_______ (用平衡分压代替平衡浓度计算,气体的分压=气体总压强该气体的物质的量分数)。
(4)利用强氧化剂可以对烟气进行脱硫脱硝。在某工厂中,用溶液作氧化剂,控制,将烟气中和转化为高价含氧酸根离子。测得溶液在不同温度时,脱除率如下表:
请写出脱除原理的离子方程式___________ ;温度高于50℃时,脱除率逐渐降低,原因是___________ 。
(1)常温常压下,已知的燃烧热为。写出表示燃烧热的热化学方程式
(2)科技工作者运用DFT计算研究在甲醇钯基催化剂表面上制氢的反应历程如图所示。其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
该历程中最大能垒活化能
(3)一定条件下,利用甲烷可将还原为。在一密闭容器中充入、气体各,发生反应 。测得的平衡转化率随温度、压强的变化曲线如图所示,
(4)利用强氧化剂可以对烟气进行脱硫脱硝。在某工厂中,用溶液作氧化剂,控制,将烟气中和转化为高价含氧酸根离子。测得溶液在不同温度时,脱除率如下表:
温度/℃ | 10 | 20 | 40 | 50 | 60 | 80 | |
脱除率% | 91.6 | 97.5 | 98.9 | 99.9 | 99.1 | 97.2 | |
NO | 76.5 | 77.2 | 78.9 | 80.1 | 79.9 | 78.8 |
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10 . 与反应合成HCOOH,是实现“碳中和”的有效途径。回答下列问题:
(1)HCOOH中碳原子的杂化类型为______ 。
(2)已知:______ 。
(3)在催化作用下,温度为时,将一定量和充入密闭容器中发生如下反应:
主反应Ⅰ:
副反应Ⅱ: 。
①下图是不同催化剂电化学还原生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图所示(带“*”表示物质处于吸附态)。电化学还原生产HCOOH,使用______ 作催化剂较优。
②实验测得反应Ⅰ:,,、为速率常数。温度为时,,则______ (填“大于”“小于”“等于”),判断依据是______ 。
③实验测得平衡时的转化率及HCOOH和CO的选择性(产物的选择性:生成的HCOOH或CO与转化的的比值)随温度变化如图所示。曲线b表示______ ,200℃~360℃,升高温度曲线b对应纵坐标值减小的原因是______ 。240℃时,平衡体系中氢气的分压为kPa,主反应Ⅰ的______ (用x、y、表示)。
(1)HCOOH中碳原子的杂化类型为
(2)已知:
(3)在催化作用下,温度为时,将一定量和充入密闭容器中发生如下反应:
主反应Ⅰ:
副反应Ⅱ: 。
①下图是不同催化剂电化学还原生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图所示(带“*”表示物质处于吸附态)。电化学还原生产HCOOH,使用
②实验测得反应Ⅰ:,,、为速率常数。温度为时,,则
③实验测得平衡时的转化率及HCOOH和CO的选择性(产物的选择性:生成的HCOOH或CO与转化的的比值)随温度变化如图所示。曲线b表示
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2024-04-01更新
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248次组卷
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2卷引用:江西省九江市2024届高三下学期二模考试化学试题