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1 . 氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,是人类的战略能源发展方向。目前,制备氢气有多种途径:途径一:甲醇产生氢气的反应为:
(1)已知相关物质的标准熵数值如下表:
该反应能自发进行的最低温度为___________ K。(保留小数点后1位)
途径二:乙酸制氢的反应为:
反应I:
反应Ⅱ:(2)已知反应:
①由图1可得,___________ kJ·mol-1;
②恒温恒容下发生上述反应,下列说法正确的是___________ 。
A.混合气体密度不变时,反应达到平衡
B.充入CO2,可提高CH4的转化率
C.加入催化剂,可提高H2的平衡产率
D.充入Ar,对H2的产率不产生影响
(3)一定条件下,在密闭容器中加入一定量的乙酸,只发生反应I和反应Ⅱ。
①在相同时间,测得温度与气体产率的关系如上图2所示。约650℃之前,氢气产率低于甲烷的可能原因是___________ 。
②设达到平衡时,体系总压强为p,乙酸体积分数为20%,反应I消耗的乙酸占投入量的20%,则反应Ⅱ的平衡常数为___________ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算)
途径三:热分解H2S制氢的反应为:
(4)不同温度和压强下,H2S的平衡转化率变化如图。生成物S2的状态为___________ (填“气态”或“非气态”),P1___________ P2(填“>”或“<”)。
(1)已知相关物质的标准熵数值如下表:
化学式 | |||
标准熵 | 126.8 | 130.7 | 197.7 |
途径二:乙酸制氢的反应为:
反应I:
反应Ⅱ:(2)已知反应:
①由图1可得,
②恒温恒容下发生上述反应,下列说法正确的是
A.混合气体密度不变时,反应达到平衡
B.充入CO2,可提高CH4的转化率
C.加入催化剂,可提高H2的平衡产率
D.充入Ar,对H2的产率不产生影响
(3)一定条件下,在密闭容器中加入一定量的乙酸,只发生反应I和反应Ⅱ。
①在相同时间,测得温度与气体产率的关系如上图2所示。约650℃之前,氢气产率低于甲烷的可能原因是
②设达到平衡时,体系总压强为p,乙酸体积分数为20%,反应I消耗的乙酸占投入量的20%,则反应Ⅱ的平衡常数为
途径三:热分解H2S制氢的反应为:
(4)不同温度和压强下,H2S的平衡转化率变化如图。生成物S2的状态为
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2024-05-01更新
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234次组卷
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2卷引用:东北三省四城市联考暨沈阳市高三下学期质量监测(二)化学试题
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解题方法
2 . 完成下列问题。
(1)氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2∶1的和混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡: ,反应过程中氨气质量与时间关系如图所示:
A点正反应速率___________ B点逆反应速率(填“>”、“<”或“=”),上述反应达平衡状态后降低体系温度,新平衡体系中的体积分数与原平衡相比___________ (填“下降”、“不变”或“升高”)
(2)温度为T℃,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1mol,发生反应:,反应相同时间,测得各容器中的转化率与容器体积的关系如下图所示。
下列说法正确的是___________ 。
A.容器内的压强:
B.图中c点所示条件下,
C.向a点平衡体系中充入一定量的,达到平衡时,的转化率比原平衡大
(3)电解法制取,同时可获得氢气:,工作原理如图1所示。已知:若NaOH溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质:只在强碱性条件下稳定。
①电解时,Fe电极发生的电极反应式为___________ 。
②随初始的变化如图2,则分别分析M、N点均低于最高值的可能的原因:M点___________ ;N点___________ 。
(4)甲醚()是重要的化工原料,制取原理如下:
主反应①:。
副反应②:。
选择合适的催化剂。在不同温度和5MPa压强下,测得甲醚的选择性如下图所示。的选择性=(2×的物质的量/反应的的物质的量)×100%
图中,温度高于265℃后甲醚选择性降低,从平衡的角度分析,其可能的原因是___________ 。
(1)氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2∶1的和混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡: ,反应过程中氨气质量与时间关系如图所示:
A点正反应速率
(2)温度为T℃,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1mol,发生反应:,反应相同时间,测得各容器中的转化率与容器体积的关系如下图所示。
下列说法正确的是
A.容器内的压强:
B.图中c点所示条件下,
C.向a点平衡体系中充入一定量的,达到平衡时,的转化率比原平衡大
(3)电解法制取,同时可获得氢气:,工作原理如图1所示。已知:若NaOH溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质:只在强碱性条件下稳定。
①电解时,Fe电极发生的电极反应式为
②随初始的变化如图2,则分别分析M、N点均低于最高值的可能的原因:M点
(4)甲醚()是重要的化工原料,制取原理如下:
主反应①:。
副反应②:。
选择合适的催化剂。在不同温度和5MPa压强下,测得甲醚的选择性如下图所示。的选择性=(2×的物质的量/反应的的物质的量)×100%
图中,温度高于265℃后甲醚选择性降低,从平衡的角度分析,其可能的原因是
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解题方法
3 . Ⅰ.25℃时,制备亚硝酰氯所涉及的热化学方程式和平衡常数如下表。
(1)则该温度下,___________ ;K3=___________ (用和表示)。
Ⅱ.完成下列问题
(2)25℃时,在体积为2L的恒容密闭容器中通入0.08molNO和0.04mol发生上述反应③,若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ实线所示,则___________ (填“>”“<”或“=”)0;
(3)若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图Ⅰ虚线所示,则改变的条件是___________ ;
(4)5min时,再充入0.08molNO和0.04mol,则达平衡后NO的体积分数将___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值()与温度的变化关系图,其中正确的曲线是___________ (填“甲”或“乙”)。
Ⅲ.在300℃下,将和按物质的量之比为1:3通入一恒容密闭容器中,容器压强为8MPa,发生反应,达到平衡时,测得的平衡转化率为50%,
(6)该反应条件下的平衡常数为___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
热化学方程式 | 平衡常数 | |
① | ||
② | ||
③ |
(1)则该温度下,
Ⅱ.完成下列问题
(2)25℃时,在体积为2L的恒容密闭容器中通入0.08molNO和0.04mol发生上述反应③,若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ实线所示,则
(3)若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图Ⅰ虚线所示,则改变的条件是
(4)5min时,再充入0.08molNO和0.04mol,则达平衡后NO的体积分数将
(5)图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值()与温度的变化关系图,其中正确的曲线是
Ⅲ.在300℃下,将和按物质的量之比为1:3通入一恒容密闭容器中,容器压强为8MPa,发生反应,达到平衡时,测得的平衡转化率为50%,
(6)该反应条件下的平衡常数为
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4 . 填空。
(1)下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是___________ 。
A.高压有利于氢气与氮气合成氨
B.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
C.工业上生产硫酸时,充入过量的空气以提高SO2的转化率
D.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深
E.压缩NO2与N2O4混合气,气体颜色变深
F.500℃左右比常况下更有利于合成氨
G.开启啤酒后,瓶中马上泛起大量泡沫
(2)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应的化学平衡状态的影响,得到如图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量)
根据图像得出的结论,若正反应吸热,则T1___________ T2(填“>”“<”或“=”)。对于a、b、c三点:AB3的物质的量由大到小为___________ ,A2的平衡转化率由大到小为___________ ,B2的平衡转化率由大到小为___________ 。
(3)根据以下3个热化学方程式:
△H1
△H2
△H3
△H1、△H2、△H3三者由大到小的顺序是___________ 。
(4)已知(NH4)2CO3捕碳的反应:。将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体,保持其它初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图。
I.c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为___________ 。(填“>”“=”或“<”)。
Ⅱ.b、c、d三点的平衡常数、、从大到小的顺序为___________ (填“>”、“=”或“<”)。
(1)下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是
A.高压有利于氢气与氮气合成氨
B.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2
C.工业上生产硫酸时,充入过量的空气以提高SO2的转化率
D.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深
E.压缩NO2与N2O4混合气,气体颜色变深
F.500℃左右比常况下更有利于合成氨
G.开启啤酒后,瓶中马上泛起大量泡沫
(2)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应的化学平衡状态的影响,得到如图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量)
根据图像得出的结论,若正反应吸热,则T1
(3)根据以下3个热化学方程式:
△H1
△H2
△H3
△H1、△H2、△H3三者由大到小的顺序是
(4)已知(NH4)2CO3捕碳的反应:。将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体,保持其它初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图。
I.c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为
Ⅱ.b、c、d三点的平衡常数、、从大到小的顺序为
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5 . 硝酸广泛用于化肥、化纤、医药、染料、橡胶等的制造,在国防工业、冶金工业、印染工业以及其他工业部门中,也是不可缺少的重要的化学试剂。
(1)工业生产中未直接在一个设备中将催化氧化至,而设计了两步氧化,中间经过热交换器降温,这样做的目的除了节约能源,还有_____ 目的;
(2)实验发现,单位时间内的氧化率[]会随着温度的升高先增大后减小(如图所示),分析1000℃后的氧化率减小的可能原因_____
(3)的反应历程如下:
反应Ⅰ:(快)
反应Ⅱ:(慢)
①一定条件下,反应达到平衡状态,平衡常数_____ (用含、、、的代数式表示);
②已知反应速率常数k随温度升高而增大,则升高温度后增大的倍数_____ 增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。
(Ⅱ)工业上也可以直接由合成,其中最关键的步骤为,利用现代手持技术传感器可以探究压强对该平衡的影响。
在恒定温度和标准压强条件下,往针筒中充入一定体积的气体后密封并保持活塞位置不变。分别在、时迅速移动活塞后并保持活塞位置不变,测定针筒内气体压强变化如图所示。
(4)有关该过程说法正确的是_____
a.E、H两点对应的的体积分数较大的为E点
b.B向里快速推注射器活塞,E向外快速拉注射器活塞
c.B、C、D三点正反应速率最大的是B点
d.C点时体系的颜色比D点深X
(5)下列表述能表示该反应已达平衡的是_____ (填序号)
a.活塞位置不变时,针管中的压强不再改变
b.针管内各物质的物质的量相等
c.针管内气体的平均摩尔质量不再改变
d.针管中温度、压强不变时,管内气体的密度不再改变
(6)求D点_____ (不必化成小数)
(7)图像中C、E两点气体平均摩尔质量最大的点为_____ (填代号)。
(1)工业生产中未直接在一个设备中将催化氧化至,而设计了两步氧化,中间经过热交换器降温,这样做的目的除了节约能源,还有
(2)实验发现,单位时间内的氧化率[]会随着温度的升高先增大后减小(如图所示),分析1000℃后的氧化率减小的可能原因
(3)的反应历程如下:
反应Ⅰ:(快)
反应Ⅱ:(慢)
①一定条件下,反应达到平衡状态,平衡常数
②已知反应速率常数k随温度升高而增大,则升高温度后增大的倍数
(Ⅱ)工业上也可以直接由合成,其中最关键的步骤为,利用现代手持技术传感器可以探究压强对该平衡的影响。
在恒定温度和标准压强条件下,往针筒中充入一定体积的气体后密封并保持活塞位置不变。分别在、时迅速移动活塞后并保持活塞位置不变,测定针筒内气体压强变化如图所示。
(4)有关该过程说法正确的是
a.E、H两点对应的的体积分数较大的为E点
b.B向里快速推注射器活塞,E向外快速拉注射器活塞
c.B、C、D三点正反应速率最大的是B点
d.C点时体系的颜色比D点深X
(5)下列表述能表示该反应已达平衡的是
a.活塞位置不变时,针管中的压强不再改变
b.针管内各物质的物质的量相等
c.针管内气体的平均摩尔质量不再改变
d.针管中温度、压强不变时,管内气体的密度不再改变
(6)求D点
(7)图像中C、E两点气体平均摩尔质量最大的点为
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6 . 党的二十大报告指出,要积极稳妥推进碳达峰、碳中和。二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)已成为科学家研究的重要课题。
I.工业上用和在一定条件下可以合成乙烯:
已知:
①
②
③
(1)________ ,该反应能够自发进行的条件是________ (填“低温”、“高温”或“任何温度”)。
(2)恒温恒容下,向密闭容器按投料比通入原料气,能判断该反应处于平衡状态的是________(填标号)。
(3)向密闭容器按投料比通入原料气,不同温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,则压强P(M)________ P(N),原因是:________ 。
II.催化加氢可以直接合成二甲醚。涉及以下主要反应:
①
②
恒压条件下,、起始量相等时,的平衡转化率和的选择性随温度变化如图所示。已知:的选择性
(4)300℃时,通入、各0.5mol,平衡时的选择性、的平衡转化率均为30%,则此温度下反应①的平衡常数________ (保留2位有效数字)。
(5)温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因可能是________ 。
III.电化学法也可还原二氧化碳制乙烯,原理如图所示。
(6)该电池的阴极电极反应式为:________ 。
I.工业上用和在一定条件下可以合成乙烯:
已知:
①
②
③
(1)
(2)恒温恒容下,向密闭容器按投料比通入原料气,能判断该反应处于平衡状态的是________(填标号)。
A. |
B.混合气体的密度保持不变 |
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变 |
D.保持不变 |
II.催化加氢可以直接合成二甲醚。涉及以下主要反应:
①
②
恒压条件下,、起始量相等时,的平衡转化率和的选择性随温度变化如图所示。已知:的选择性
(4)300℃时,通入、各0.5mol,平衡时的选择性、的平衡转化率均为30%,则此温度下反应①的平衡常数
(5)温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因可能是
III.电化学法也可还原二氧化碳制乙烯,原理如图所示。
(6)该电池的阴极电极反应式为:
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2023-08-08更新
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471次组卷
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2卷引用:辽宁省丹东市等2地大石桥市第三高级中学等2校2022-2023学年高三上学期1月期末考试化学试题
解题方法
7 . 化学固定、催化活化循环利用的研究,备受重视。铜基催化剂上加氢合成甲醇是重要的利用途径。该工艺主要发生合成甲醇的反应Ⅰ和逆水汽变换反应Ⅱ。
I.
II.
已知甲醇的选择性
(1)反应I能自发进行的条件是___________ 。(填“低温”或“高温”或“任意温度”)
(2)根据下表中的键能数据,计算___________ 。
(3)恒温恒容条件下,原料气以物质的量浓度1∶3投料,甲醇的选择性为50%。已知初始,平衡转化率为50%,则该条件下反应I的平衡常数_______ 。
(4)已知催化剂表面金属能吸附分子,反应I和II发生在催化剂表面的不同活性位点。在、条件下,将原料气按照a、b、c、d四种方式以相同流速通过催化剂,测得各组分转化率(X)和选择性(S)如下表所示。
原料气组成与转化率和选择性的关系
①由上表数据可知,其他条件一定时,原料气中体积分数越大,生成的甲醇___________ 越多(填“一定”或“不一定”)
②根据上表数据,推测随着原料气中掺杂体积分数的增大,转化率迅速降低的原因是___________ 。
③在催化剂作用下发生上述反应I、II,达平衡时的转化率随温度和压强的变化如右图所示,则由大到小的顺序为___________ ,当压强一定时,的平衡转化率呈现如图变化的原因是___________ 。
I.
II.
已知甲醇的选择性
(1)反应I能自发进行的条件是
(2)根据下表中的键能数据,计算
化学键 | ||||
键能/ | 436 | 1071 | 464 | 803 |
(4)已知催化剂表面金属能吸附分子,反应I和II发生在催化剂表面的不同活性位点。在、条件下,将原料气按照a、b、c、d四种方式以相同流速通过催化剂,测得各组分转化率(X)和选择性(S)如下表所示。
原料气组成与转化率和选择性的关系
原料气(体积分数)(%) | ||||
(a)16∶0∶84 | 18 | 0 | 43 | 56 |
(b)16∶0.6∶83.4 | 12 | 0 | 61 | 38 |
(c)16∶2∶82 | 11 | 0 | 89 | 11 |
(d)16∶4∶80 | 9 | 6.0 | 99 | 0 |
②根据上表数据,推测随着原料气中掺杂体积分数的增大,转化率迅速降低的原因是
③在催化剂作用下发生上述反应I、II,达平衡时的转化率随温度和压强的变化如右图所示,则由大到小的顺序为
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解题方法
8 . 含碳化合物的合成与转化具有重要的研究价值和现实意义。由合成气(主要成分为,和)制甲醇,涉及的原理为:
①
②
③
(1)反应①的___________ ,该反应自发进行的条件为___________ 。(填“高温”或“低温”)
(2)在的恒压反应器中,按照投料,测得体系中平衡时和的选择性[,]及的平衡转化率随温度的变化如图a所示。
①曲线Ⅰ代表___________ 的选择性随温度变化曲线。
②反应③在时的平衡常数___________ 。(用分数表示)
(3)不同压强下,按照投料,实验测得的平衡转化率和的平衡产率随温度变化如图所示:
已知:的平衡产率
①其中纵坐标表示的平衡产率的是图___________ (填“b”或“c”),该图中由大到小的顺序是___________ 。
②图c中,温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________ 。
①
②
③
化学键 | |||||
436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
(2)在的恒压反应器中,按照投料,测得体系中平衡时和的选择性[,]及的平衡转化率随温度的变化如图a所示。
①曲线Ⅰ代表
②反应③在时的平衡常数
(3)不同压强下,按照投料,实验测得的平衡转化率和的平衡产率随温度变化如图所示:
已知:的平衡产率
①其中纵坐标表示的平衡产率的是图
②图c中,温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是
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解题方法
9 . 为实现碳中和,将在一定条件下转化为化工原料,其中和可发生如下两个平行反应:
①
②
(1)根据所给信息,若要反应②自发进行,需要控制温度范围为_______ K(保留一位小数)。
(2)为了提高的产率,理论上可采用的措施是_______ (填标号)。
A.低温低压 B.高温低压 C.合适的催化剂 D.高温高压 E.低温高压
(3)将和按物质的量之比通入刚性密闭容器中,在催化剂作用下发生反应①和反应②,在相同的时间内的选择性和产率随温度的变化如下表所示。已知:X代表的选择性 Y代表甲醇的产率%
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是_______ 。
A.483K B.503K C.催化剂 D.催化剂
②503K以上,升高温度导致的转化率增大,甲醇的产率降低。可能的原因是_______ 。
(4)在容器体积不变的条件下,下列说法中,能判断反应②达到平衡状态的有_______ (填标号)。
A.混合气体总压强不再变化
B.断裂3molH—H键的同时断裂2molO—H键
C.和的物质的量之比不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.混合气体的密度不再变化
F.保持不变
(5)若体积不变的密闭容器中只发生上述反应①,在进气比不同、温度不同时,测得相应的平衡转化率如图所示。则B和D两点的温度_______ (选填“<”,“>”,或“=”),其原因是_______ 。
①
②
(1)根据所给信息,若要反应②自发进行,需要控制温度范围为
(2)为了提高的产率,理论上可采用的措施是
A.低温低压 B.高温低压 C.合适的催化剂 D.高温高压 E.低温高压
(3)将和按物质的量之比通入刚性密闭容器中,在催化剂作用下发生反应①和反应②,在相同的时间内的选择性和产率随温度的变化如下表所示。已知:X代表的选择性 Y代表甲醇的产率%
温度/K | 催化剂 | 催化剂 | ||
X(甲醇选择性) | Y(甲醇产率) | X(甲醇选择性) | Y(甲醇产率) | |
483 | 38 | 2 | 19 | 0.9 |
503 | 26 | 4.5 | 33 | 2.2 |
523 | 23 | 3.9 | 30 | 1.9 |
543 | 18 | 3 | 25 | 1.8 |
563 | 16 | 3 | 25 | 1.6 |
A.483K B.503K C.催化剂 D.催化剂
②503K以上,升高温度导致的转化率增大,甲醇的产率降低。可能的原因是
(4)在容器体积不变的条件下,下列说法中,能判断反应②达到平衡状态的有
A.混合气体总压强不再变化
B.断裂3molH—H键的同时断裂2molO—H键
C.和的物质的量之比不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.混合气体的密度不再变化
F.保持不变
(5)若体积不变的密闭容器中只发生上述反应①,在进气比不同、温度不同时,测得相应的平衡转化率如图所示。则B和D两点的温度
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2023-05-06更新
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549次组卷
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2卷引用:辽宁省2023届高三第二次全省统考化学试题
10 . 化学链燃烧(CLC)是利用载氧体(OC)将空气中的氧传输至燃料的新技术,CLC原理如图所示。回答下列问题:
已知:①
②
(1)___________ (用含、的代数式表示)。相对传统的燃烧方式,化学链燃烧的优点是___________ ,有助于实现碳达峰、碳中和目标。
(2)在密闭容器中加入足量的、和,在总压强保持不变的条件下,仅发生反应②,测得在不同温度下的平衡转化率与起始投料比的关系如图所示。
①其他条件不变,x的值增大,的平衡转化率减小的原因是___________ 。
②T1___________ (填“>”、“<”或“=”)T2。
③T2℃时,该反应的平衡常数________ (只列计算式,不带单位)。提示:分压=总压×气体物质的量分数。
(3)一定温度下,在恒压密闭容器中充入足量的、,仅发生反应②,达到平衡后,再充入少量,平衡___________ (填“正向”、“逆向”或“不”)移动,再次达到平衡时,丁烷的平衡转化率___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
已知:①
②
(1)
(2)在密闭容器中加入足量的、和,在总压强保持不变的条件下,仅发生反应②,测得在不同温度下的平衡转化率与起始投料比的关系如图所示。
①其他条件不变,x的值增大,的平衡转化率减小的原因是
②T1
③T2℃时,该反应的平衡常数
(3)一定温度下,在恒压密闭容器中充入足量的、,仅发生反应②,达到平衡后,再充入少量,平衡
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