1 . 制造一次性医用口罩的原料之一丙烯是三大合成材料的基本原料,丙烷脱氢作为一条增产丙烯的非化石燃料路线具有极其重要的现实意义。丙烷脱氢技术主要分为直接脱氢和氧化脱氢两种。
(1)根据下表提供的数据,计算丙烷直接脱氢制丙烯的反应 C3H8(g)⇌C3H6(g) + H2(g)的∆H =
共价键 | C-C | C=C | C-H | H-H |
键能/(kJ∙mol-1) | 348 | 615 | 413 | 436 |
(2)如图为丙烷直接脱氢制丙烯反应中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中压强分别为1×104 Pa 和 1×105 Pa)
① 在恒容密闭容器中,下列情况能说明该反应达到平衡状态的是
A.∆H 保持不变
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内生成 1 mol H-H 键,同时生成 1 mol C=C 键
② 欲使丙烯的平衡产率提高,下列措施可行的是
A.增大压强B.升高温度C.保持容积不变充入氩气
③工业生产中为提高丙烯的产率,还常在恒压时向原料气中掺入水蒸气,其目的是
④ 1×104 Pa 时,图中表示丙烷体积分数的曲线分别是
⑤ 1×104 Pa、500 ℃时,该反应的平衡常数 Kp =
(3)利用 CO2的弱氧化性,科学家开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺,该工艺可采用铬的氧化物作催化剂,已知 C3H8 + CO2(g)C3H6(g) + CO(g) + H2O(l),该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂的活性,其原因是
(1)汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物是大气污染物。
①使用稀土等催化剂能将CO、NOx转化成无毒物质。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=a kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=b kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3= c kJ/mol
写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式
(2)汽车尾气中常含有NO,是因为高温下N2和O2发生反应,N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)。
①如图是在T1、T2两种不同温度下,一定量的NO发生分解过程中N2的体积分数随时间变化的图象,据此回答下列问题:N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)为
②2000℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入10 mol N2与5 mol O2,达到平衡后NO的物质的量为2mol,则此刻反应的平衡常数K=
(3)O3、醛类、PAN(过氧硝酸乙酰)等污染物气体和颗粒物所形成的烟买称为光化学烟雾。来研究性学习小组为模拟光化学烟雾的形成,用紫外线照射装在密闭容器内的被污染空气样品,所得物质的浓度随时间的变化如图所示。
则下列说法正确的是
A. O3具有强氧化性
B.200 min左右O3生成PAN的反应速率最快
C.二次污染物只有醛类物质
D.NO的消失速率比烃类快
(4)TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性自由基OH,OH能将NO、NO2氧化,如图所示,OH与NO2的反应为NO2+OH=HNO3。请根据图中给出的信息,写出OH与NO反应的化学方程式:
(5)如图所示的装置能吸收和转化NO2、NO和SO2。
则阳极区的电极反应式为
(1)写出高湿条件下,空气中的SO2转化成硫酸酸雨的化学方程式
(2)土壤中的微生物可将大气中的H2S分两步氧化成,两步反应的能量变化如图甲所示:
1 mol H2S(g)全部氧化成 (aq)的热化学方程式为
(3)科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图乙所示。电路中每通过2mol电子,负极消耗的H2S在标准状况下的体积为
(4)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生反应: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)。600°C时,在一容积为2 L的密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,在反应进行至10 min和20 min时,分别改变了影响反应的一个条件,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图丙所示。
①曲线
②根据图丙判断,10 min时改变的条件可能是
A.加入催化剂
B.分离出SO3
C.降低温度
D.增加O2的物质的量
③该条件下,反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数为
(1)丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程。
①为提供反应所需热量,恒压时若向原料气中掺入水蒸气,则K(主反应)
②温度升高,副反应更容易发生的主要原因是
(2)下图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为104 Pa和105 Pa)。
①104 Pa时,图中表示丙烯的曲线是
②104 Pa、500 ℃时,主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=
(3)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。
已知:CO和H2的燃烧热分别为△H =-283.0 kJ·mol-1、△H =-285.8 kJ·mol-1。
298 K 时,该工艺总反应的热化学方程式为
I.我国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,为全球碳达峰碳中和起到重大的支撑作用,其中关键的一步是利用化学催化剂将高浓度CO2还原成CH3OH。在某CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中,发生的主要反应有:
反应①CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H1=+41.1kJ/mol
反应②CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H2
反应③CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-57.9kJ/mol
(1)反应②活化能Ea(正)
(2)恒温恒容下,向密闭容器按投料比n(CO2):n(H2)=1:1通入原料气,若只发生主反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),能判断该反应处于平衡状态的是_______(填标号)。
A.v正(CO2)=3v逆(H2) |
B.体系内压强保持不变 |
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变 |
D.保持不变 |
II.上述反应①的逆反应是目前催化制氢的重要方法之一、在T1℃时,将0.10molCO与0.40molH2O充入5L的容器中,反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)=0.08。
(3)T1℃时该制氢反应平衡常数K=
(4)由T1℃时上述实验数据计算得到v正~x(CO)和v逆~x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为
(5)研究表明,该反应净速率(正逆反应速率之差)可表示为:V=k1·x(CO)x(H2O)÷Kp-k2·x(CO2)x(H2)式中x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示相应的物质的量分数,Kp为压强平衡常数,k1,k2为常数,温度升高时k1,k2值均增大。由上述条件分析温度升高时Kp减小的原因为
(6)当CO被H2O氧化的物质的量百分数为75%时,碳的氧化物中碳元素的质量与氧元素的质量之比为
III.中科院福建物质结构研究所基于CO2和甲酸(HCOOH)的相互转化设计并实现了一种可逆的水系金属二氧化碳电池,结构如图所示。
(7)该装置充电时,阳极的电极反应式为
(1)丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程。
①为提供反应所需热量,恒压时若向原料气中掺入水蒸气,则K(主反应)
②温度升高,副反应更容易发生的主要原因是
(2)如图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为104Pa和105Pa)。
①104Pa时,图中表示丙烯的曲线是
②104Pa、500℃时,主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=
(3)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。
已知:CO和H2的燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1。
①图中催化剂为
②298K时,该工艺总反应的热化学方程式为
③该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是
(1)已知:
计算反应的
A.
B.单位时间内断裂键的同时形成键
C.
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
(2)T℃时,在0.5L的恒容密闭器中充入与,于初始压强为160kPa下,进行反应:,时反应达到平衡,此时测得的物质的量分数为50%。则内的反应速率为
(3)费托合成反应生成的烃类化合物也可以设计成燃料电池,高温燃料电池通过在电解质中传导提供能量,排放尾气中只有水蒸气和二氧化碳,经简单冷凝后可获得高浓度二氧化碳,大幅降低了二氧化碳捕集成本。请写出烃在负极发生的电极反应:
(1)根据下表提供的数据,计算丙烷直接脱氢制丙烯的反应C3H8(g)C3H6(g) +H2(g)的∆H=
共价键 | C-C | C=C | C-H | H-H |
键能/(kJ∙mol-1) | 348 | 615 | 413 | 436 |
①在恒容密闭容器中,下列情况能说明该反应达到平衡状态的是
A.∆H保持不变
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内生成1molH-H键,同时生成1molC=C键
②欲使丙烯的平衡产率提高,下列措施可行的是
A.增大压强 B.升高温度 C.保持容积不变充入氩气
工业生产中为提高丙烯的产率,还常在恒压时向原料气中掺入水蒸气,其目的是
③1×104Pa时,图中表示丙烷和丙烯体积分数的曲线分别是
④1×104Pa、500℃时,该反应的平衡常数Kp=
(3)利用CO2的弱氧化性,科学家开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺,该工艺可采用铬的氧化物作催化剂,已知C3H8+CO2(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O(l),该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂的活性,其原因是
Ⅰ.Al2O3(s) + AlCl3(g) + 3C(s) 3AlCl(g) + 3CO(g) – 1486 kJ
Ⅱ.3AlCl(g) 2Al(l) + AlCl3(g) + 140 kJ
(1)写出反应Ⅰ的化学平衡常数表达式K=
(2)写出反应Ⅱ达到平衡状态的一个标志
(3)将1mol氧化铝与3mol焦炭的混合物加入2L反应容器中,加入2mol AlCl3气体,在高温下发生反应Ⅰ。若5min后气体总质量增加了27.6g,则AlCl的化学反应速率为
(4)Na2O2具有很强的氧化性。少量Na2O2与FeCl2溶液能发生反应:____Na2O2+ FeCl2+___H2O→____Fe(OH)3↓+_____FeCl3+____NaCl;已知FeCl2前面系数为6,配平上述化学方程式,并标出电子转移方向和数目
回答下列问题:
(1)在有催化剂作用下,CH3 OH与O2反应主要生成
(2)已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下:
温度(℃) | 250 | 300 | 350 |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
②某温度下,在体积固定的2L密闭容器中将1molCO和2molH2混合,使反应得到平衡,实验测得平衡时与起始时的气体压强比值为0 .7,则该反应的平衡常数为
(3)利用钠碱循环法可除去SO2。常温下,若吸收液吸收一定量SO2后的溶液中,n(SO32-):n(HSO3-) =3:2,则此时溶液呈
(4)利用电化学法处理工业尾气SO2的装置如图所示,写出Pt(2)电极反应式: