1 . 应用(CO2催化加氢规模化生产甲醇是综合利用(CO2,实现“碳达峰”的有效措施之一、我国科学家研究发现二氧化碳电催化还原制甲醇的反应 ,需通过以下两步实现:
I.
II.
(1)反应过程中各物质的相对能量变化情况如图所示:=___________ ,反应是快反应___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)
(2)若 ,下列温度下反应能自发进行的是___________(填序号)。
(3)已知反应,在540K下,按初始投料、,,得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系图:①a、b、c各曲线所表示的投料比由小到大的顺序为___________ (用字母表示)。
②N点在b曲线上,540K时的压强平衡常数Kp=___________ (MPa)-2(用平衡分压计算)。
(4)恒压下,分别向无分子筛膜和有分子筛膜(能选择性分离出)H?O)的两个同体积容器中通入1mol CO2和3mol H2,温度相同时,有分子筛膜的容器中甲醇的产率大于无分子筛膜的原因为___________ 。
(5)通过设计燃料电池,可以将甲醇中蕴藏的能量释放出来,酸性电解质溶液中,甲醇在电极上反应,产生碳氧化物COx。请写出燃料电池负极反应方程式___________ 。
I.
II.
(1)反应过程中各物质的相对能量变化情况如图所示:=
(2)若 ,下列温度下反应能自发进行的是___________(填序号)。
A.0℃ | B.70℃ | C.150℃ | D.280°C |
(3)已知反应,在540K下,按初始投料、,,得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系图:①a、b、c各曲线所表示的投料比由小到大的顺序为
②N点在b曲线上,540K时的压强平衡常数Kp=
(4)恒压下,分别向无分子筛膜和有分子筛膜(能选择性分离出)H?O)的两个同体积容器中通入1mol CO2和3mol H2,温度相同时,有分子筛膜的容器中甲醇的产率大于无分子筛膜的原因为
(5)通过设计燃料电池,可以将甲醇中蕴藏的能量释放出来,酸性电解质溶液中,甲醇在电极上反应,产生碳氧化物COx。请写出燃料电池负极反应方程式
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2 . 元素铬在溶液中主要以(蓝紫色)、(绿色)、(橙红色)、(黄色)等形式存在。为难溶于水的灰蓝色固体,可与强酸、强碱反应。回答下列问题:
(1)在溶液中逐滴加入溶液直至过量,可观察到的现象是___________ 。
(2)和在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为的溶液中随的变化如图所示。
①由图可知,溶液酸性增强,的平衡转化率___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为___________ 。
②升高温度,溶液中的平衡转化率减小,则该反应的___________ 0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)+6价铬的化合物毒性较大,常用将废液中的还原成,该反应的离子方程式为___________ 。
(1)在溶液中逐滴加入溶液直至过量,可观察到的现象是
(2)和在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为的溶液中随的变化如图所示。
①由图可知,溶液酸性增强,的平衡转化率
②升高温度,溶液中的平衡转化率减小,则该反应的
(3)+6价铬的化合物毒性较大,常用将废液中的还原成,该反应的离子方程式为
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3 . I.二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过CH3OH分子间脱水制得:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ· mol-1。在t1℃,恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如图所示。
(1)在t1℃时,达到平衡时n(CH3OCH3) ∶n(CH3OH) ∶n(H2O)=___________ 。
(2)相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)=0.4 mol·L-1、c(H2O)=0.6 mol·L-1、c(CH3OCH3)=2.4 mol·L-1,此时正、逆反应速率的大小:v正___________ v逆(填“>”、“<”或“=”),反应向___________ 反应方向进行(填“正”或“逆”)。
II.已知可逆反应:M(g)+N(g)⇌P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(3)在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1.达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为___________ 。
(4)若反应温度升高,M的转化率___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=___________ 。
(1)在t1℃时,达到平衡时n(CH3OCH3) ∶n(CH3OH) ∶n(H2O)=
(2)相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)=0.4 mol·L-1、c(H2O)=0.6 mol·L-1、c(CH3OCH3)=2.4 mol·L-1,此时正、逆反应速率的大小:v正
II.已知可逆反应:M(g)+N(g)⇌P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(3)在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1.达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为
(4)若反应温度升高,M的转化率
(5)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=
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4 . 目前,处理烟气中常采用水煤气还原法。
已知:①
②
③CO的燃烧热
(1)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为__________________ 。
(2)反应②中,正反应活化能____________ (填“>”“<”或“=”)。
(3)在一定压强下,发生反应①。平衡时的转化率与投料的比值[]、温度T的关系如图所示。
比较平衡时CO的转化率α(CO):N__________ (填“>”“<”或“=”,下同)M,逆反应速率:N________ P。
(4)某温度下,向10L恒容密闭容器中充入2molH2、2molCO和2mol发生反应①、②,第5min时达到平衡,测得混合气体中、H2O(g)的物质的量分别为1.6mol、1.8mol。
①该温度下,反应②的平衡常数K为__________ 。
②其他条件不变,在第7min时缩小容器体积,的平衡浓度__________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
已知:①
②
③CO的燃烧热
(1)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为
(2)反应②中,正反应活化能
(3)在一定压强下,发生反应①。平衡时的转化率与投料的比值[]、温度T的关系如图所示。
比较平衡时CO的转化率α(CO):N
(4)某温度下,向10L恒容密闭容器中充入2molH2、2molCO和2mol发生反应①、②,第5min时达到平衡,测得混合气体中、H2O(g)的物质的量分别为1.6mol、1.8mol。
①该温度下,反应②的平衡常数K为
②其他条件不变,在第7min时缩小容器体积,的平衡浓度
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5 . 氮是地球上含量较丰富的一种元素,氮的化合物在工业生产和生活中有重要的作用。
I.已知298K时,发生反应:N2O4(g)2NO2(g)△H>0
(1)在密闭容器内,一定条件下该反应达到平衡,当分别改变下列条件时,填写下列空白:
①达到平衡时,升高温度,平衡将________ 移动。(填“正向”、“逆向”或“不”)
②达到平衡时,充入Ar气,并保持体积不变,平衡将_________ 移动。(填“正向”、“逆向"或“不”)
③保持容器容积不变,再通入一定量N2O4,,达到平衡时NO2的百分含量________ (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
④保持压强不变,通入氖气使体系的容积增大一倍,则达到平衡时N2O4的转化率_____ 。
(2)恒容密闭容器中发生上述反应,已知v正=k正·p(N2O4),v逆=k逆·p2(NO2),Kp=__________ (用k正、k逆表示)。若初始压强为100kPa,k正=2.7×104s-1,当NO2的物质的量分数为50%时,v正=_________ kPa·s-1。[其中Kp为平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算,p(N2O4)和p(NO2)分别是N2O4和NO2的分压,分压=p总×物质的量分数,k正、k逆为速率常数]
II.在催化剂作用下,H2可以还原NO消除污染,反应为:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)△H=-664kJ/mol
(3)将2molNO和1molH2充入一个恒容的密闭容器中,经相同时间测得N2的体积分数与温度的关系如图所示。
低于900K时,N2的体积分数_______ (填“是”或“不是")对应温度下平衡时的体积分数,原因是_______________________________ 。高于900K时,Nz的体积分数降低的可能原因是__________________________________________________________ (答出两点)。
I.已知298K时,发生反应:N2O4(g)2NO2(g)△H>0
(1)在密闭容器内,一定条件下该反应达到平衡,当分别改变下列条件时,填写下列空白:
①达到平衡时,升高温度,平衡将
②达到平衡时,充入Ar气,并保持体积不变,平衡将
③保持容器容积不变,再通入一定量N2O4,,达到平衡时NO2的百分含量
④保持压强不变,通入氖气使体系的容积增大一倍,则达到平衡时N2O4的转化率
(2)恒容密闭容器中发生上述反应,已知v正=k正·p(N2O4),v逆=k逆·p2(NO2),Kp=
II.在催化剂作用下,H2可以还原NO消除污染,反应为:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)△H=-664kJ/mol
(3)将2molNO和1molH2充入一个恒容的密闭容器中,经相同时间测得N2的体积分数与温度的关系如图所示。
低于900K时,N2的体积分数
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6 . 科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用, CO2可用来合成低碳烃。
CO2(g) +4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) ΔH= a kJ/mol
(1)已知:①4H2(g)+ 2O2(g)=4H2O(g) △H=-967.2kJ/mol.
②CH4(g) + 2O2(g) =CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-802.0 kJ/mol.
请回答:①②这两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是__________________ ; a=____________ kJ/mol。
(2)在体积为1L的密闭刚性容器中,充入4mol H2和1mol CO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。
①已知M点总压为1MPa,该反应在此温度下的平衡常数Kp=______ MPa-2。(Kp是用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数。)
②欲增加二氧化碳的平衡转化率,可采取的措施有__________ 。
A.通入惰性气体 B.提高温度
C.增加二氧化碳浓度 D.增加氢气浓度
③下列说法正确的是_________ 。
A.平衡常数大小:KN>KM
B.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃ 时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C.图1中M点时,甲烷的体积分数为12.5%
D.当压强或n( H2)/n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
(3)新型高效的甲烷燃料电池工作时总反应式:CH4+2O2=CO2+2H2O。
①该电池的负极是___________ (填a或b),②负极电极反应式为___________ ;
CO2(g) +4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) ΔH= a kJ/mol
(1)已知:①4H2(g)+ 2O2(g)=4H2O(g) △H=-967.2kJ/mol.
②CH4(g) + 2O2(g) =CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-802.0 kJ/mol.
请回答:①②这两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是
(2)在体积为1L的密闭刚性容器中,充入4mol H2和1mol CO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。
①已知M点总压为1MPa,该反应在此温度下的平衡常数Kp=
②欲增加二氧化碳的平衡转化率,可采取的措施有
A.通入惰性气体 B.提高温度
C.增加二氧化碳浓度 D.增加氢气浓度
③下列说法正确的是
A.平衡常数大小:KN>KM
B.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃ 时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C.图1中M点时,甲烷的体积分数为12.5%
D.当压强或n( H2)/n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
(3)新型高效的甲烷燃料电池工作时总反应式:CH4+2O2=CO2+2H2O。
①该电池的负极是
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7 . CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,1.0×10-3mol/L的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)随pH的变化如图所示。
(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的可逆反应________________ 。
(2)调节该溶液的酸碱性使pH减小,观察到实验现象为_______________ 根据图示中A点数据,计算出该转化反应的平衡常数________ ;
(3)温度升高,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的ΔH____ 0(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(4)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定待测液中的Cl-,利用Ag+与CrO42-生成砖红色沉淀,作为滴定终点标志。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5mol/L)时,溶液中c(Ag+)为____ mol/L,此时溶液中c(CrO42-)等于____ mol/L。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)。
(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的可逆反应
(2)调节该溶液的酸碱性使pH减小,观察到实验现象为
(3)温度升高,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的ΔH
(4)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定待测液中的Cl-,利用Ag+与CrO42-生成砖红色沉淀,作为滴定终点标志。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5mol/L)时,溶液中c(Ag+)为
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8 . (1)高温下,C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0,反应的化学平衡常数表达式K=____ ,该反应随温度升高,K值___ (填增大、减小或不变),该反应在高温下自发进行的原因是_____ 。
(2)向重铬酸钾溶液中加入氢氧化钠固体,溶液的颜色变化为____ ,原因是(请从平衡的角度用化学用语及必要的文字说明)____ 。
(3)密闭容器中充入N2O4达化学平衡,压缩体积达新平衡,整个过程的现象为____ 。
(4)多元弱酸的逐级电离平衡常数为K1、K2、K3……,则K1、K2、K3的大小关系为___ 。
(5)1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中的能量变化如图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式___ ,向上述可逆反应中加入催化剂,则E1____ (填增大、减小或不变,下同);此反应的ΔH____ 。
(2)向重铬酸钾溶液中加入氢氧化钠固体,溶液的颜色变化为
(3)密闭容器中充入N2O4达化学平衡,压缩体积达新平衡,整个过程的现象为
(4)多元弱酸的逐级电离平衡常数为K1、K2、K3……,则K1、K2、K3的大小关系为
(5)1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中的能量变化如图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式
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9 . 按要求回答下列问题:
(1)在25℃、101kPa下,1gCH3OH(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放热22.68kJ。则CH3OH燃烧的热化学方程式为_________________________ 。
(2)若以(1)中反应原理设计成甲醇燃料电池,电解质溶液为20%~30%的 KOH溶液,则该燃料电池的负极电极反应式为_________________________ 。
(3)将pH=3的CH3COOH溶液稀释100倍后,溶液的pH范围是____________ ;将pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,溶液显____ 性(填“酸”、“碱”或“中”)
(4)某温度下,反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)于恒容密闭容器中达到平衡状态。若某时刻向该容器内通入一定量氨气,则化学平衡________ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。若某时刻容器内所有物质的浓度均增加为原来的2倍,则化学平衡________ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(1)在25℃、101kPa下,1gCH3OH(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放热22.68kJ。则CH3OH燃烧的热化学方程式为
(2)若以(1)中反应原理设计成甲醇燃料电池,电解质溶液为20%~30%的 KOH溶液,则该燃料电池的负极电极反应式为
(3)将pH=3的CH3COOH溶液稀释100倍后,溶液的pH范围是
(4)某温度下,反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)于恒容密闭容器中达到平衡状态。若某时刻向该容器内通入一定量氨气,则化学平衡
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