1 . 研究碳及其化合物的相互转化对能源的充分利用、低碳经济有着重要的作用。
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1kJ·mol−1
②2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH2=-128.3kJ·mol−1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-483.6kJ·mol−1
若某反应的平衡常数表达式为:K=,则此反应ΔH=___________ kJ·mol−1。
(2)CH4-CO2催化重整对温室气体的减排具有重要意义。催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247kJ·mol−1,平衡时CH4的转化率与温度和压强的关系如图所示。①图中P1、P2、P3、P4代表不同压强,压强最大的是___________ 。
②压强为P4时,在Y点:v正___________ v逆(填“>”、“<”或“=”)。
③图中W、X、Y、Z四点对应的反应的平衡常数K1、K2、K3、K4由大到小的顺序为___________ 。
(3)CO2加氢制备甲酸(HCOOH)可回收利用CO2,温度为T1时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) ΔH>0,化学平衡常数K=1,实验测得:v正=k正·c(CO2)·c(H2),v逆=k逆·c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。
①当HCOOH的体积分数为25%时,CO2的转化率为___________ 。
②温度为T1,反应达到平衡时,k逆=___________ (用k正表示)。改变温度至T2,若k逆=0.9k正,则T1___________ T2(填“>”、“<”或“=”)。
(4)采用电还原法也可将CO2转化为甲酸,在碳酸氢盐的水溶液中,CO2被还原成甲酸的原理如图所示。阴极的电极反应式是___________ 。
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1kJ·mol−1
②2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH2=-128.3kJ·mol−1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-483.6kJ·mol−1
若某反应的平衡常数表达式为:K=,则此反应ΔH=
(2)CH4-CO2催化重整对温室气体的减排具有重要意义。催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247kJ·mol−1,平衡时CH4的转化率与温度和压强的关系如图所示。①图中P1、P2、P3、P4代表不同压强,压强最大的是
②压强为P4时,在Y点:v正
③图中W、X、Y、Z四点对应的反应的平衡常数K1、K2、K3、K4由大到小的顺序为
(3)CO2加氢制备甲酸(HCOOH)可回收利用CO2,温度为T1时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) ΔH>0,化学平衡常数K=1,实验测得:v正=k正·c(CO2)·c(H2),v逆=k逆·c(HCOOH),k正、k逆为速率常数。
①当HCOOH的体积分数为25%时,CO2的转化率为
②温度为T1,反应达到平衡时,k逆=
(4)采用电还原法也可将CO2转化为甲酸,在碳酸氢盐的水溶液中,CO2被还原成甲酸的原理如图所示。阴极的电极反应式是
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2 . 某团队报道了高温富水环境下,催化丙烷氧化脱氢原理,涉及反应如下:
i.
ii.
回答下列问题:
(1)上述反应过程中涉及的C、N、O元素可以组成多种配体,如CO、、等,CO、的配位原子是C,而的配位原子是N,简述其原因___________ 。
(2)已知:丙烷、丙烯的燃烧热分别为、。18g液态水变为吸收热量44kJ。则___________ 。下列关于反应i自发性判断正确的是___________ (填标号)。
A.任何温度都能自发进行 B.任何温度都不能自发进行
C.在较高温度下能自发进行 D.在较低温度下能自发进行
(3)已知反应i速率方程为(k为速率常数只与温度、催化剂有关;α、β、γ、δ为反应级数,可以为正数、负数或分数)。
①一定温度下,反应速率与浓度()关系如下表所示:
根据数据计算,α+β+γ+δ=___________ 。
②速率常数与温度、活化能关系式为(R、C为常数,T为温度,为活化能且不随温度变化而变化)。在不同催化剂Cat1、Cat2作用下,Ink与关系如图:催化效率较大的催化剂是___________ (填“Cat1”或“Cat2”)。
(4)在密闭容器中充入和,仅发生上述反应i和ii,测得丙烷的平衡转化率与温度、压强关系如图所示:①随着温度升高,不同压强下丙烷转化率趋向相等,其主要原因可能是___________ 。
②下,A点丙烯的选择性为80%(选择性等于丙烯的物质的量与丙烷转化的总物质的量之比)。B点时,反应ii的压强平衡常数___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)在熔融碳酸钠中,丙烷-空气燃料电池的放电效率高。该燃料电池放电时,负极的电极反应式为___________ 。
i.
ii.
回答下列问题:
(1)上述反应过程中涉及的C、N、O元素可以组成多种配体,如CO、、等,CO、的配位原子是C,而的配位原子是N,简述其原因
(2)已知:丙烷、丙烯的燃烧热分别为、。18g液态水变为吸收热量44kJ。则
A.任何温度都能自发进行 B.任何温度都不能自发进行
C.在较高温度下能自发进行 D.在较低温度下能自发进行
(3)已知反应i速率方程为(k为速率常数只与温度、催化剂有关;α、β、γ、δ为反应级数,可以为正数、负数或分数)。
①一定温度下,反应速率与浓度()关系如下表所示:
序号 | v | ||||
Ⅰ | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | k |
Ⅱ | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 4k |
Ⅲ | 0.2 | 0.4 | 0.1 | 0.1 | 8k |
Ⅳ | 0.4 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 8k |
Ⅴ | 0.4 | 0.4 | 0.1 | 0.2 | 16k |
②速率常数与温度、活化能关系式为(R、C为常数,T为温度,为活化能且不随温度变化而变化)。在不同催化剂Cat1、Cat2作用下,Ink与关系如图:催化效率较大的催化剂是
(4)在密闭容器中充入和,仅发生上述反应i和ii,测得丙烷的平衡转化率与温度、压强关系如图所示:①随着温度升高,不同压强下丙烷转化率趋向相等,其主要原因可能是
②下,A点丙烯的选择性为80%(选择性等于丙烯的物质的量与丙烷转化的总物质的量之比)。B点时,反应ii的压强平衡常数
(5)在熔融碳酸钠中,丙烷-空气燃料电池的放电效率高。该燃料电池放电时,负极的电极反应式为
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3 . 其他条件不变时,向1L刚性密闭容器中充入。假定只发生下列三个反应:
①
②
③
体系中、、所占物质的量分数与温度关系如图所示:下列叙述正确的是
①
②
③
体系中、、所占物质的量分数与温度关系如图所示:下列叙述正确的是
A.根据图像可判断:, |
B.升温,反应②和③只向正反应方向移动 |
C.700K时,转化率为80% |
D.若700K时反应①处于平衡状态,则其物质的量分数平衡常数为6.4 |
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解题方法
4 . 羰基硫()可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将和混合加热并达到平衡: 。反应前的物质的量为,平衡后物质的量为,下列说法正确的是
A.时,说明反应已达到化学平衡状态 |
B.通入后,正反应速率逐渐增大 |
C.反应前物质的量为 |
D.的平衡转化率为 |
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5 . Ⅰ.在密闭容器中充入2molN2和6molH2,容器体积为5L,在一定温度下催化反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),NH3的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
(1)①前3min内平均反应速率:v(H2)=______ ;
②平衡时,N2的转化率为_______ ;反应前后压强之比P前:P后=______ 。
③在此温度下,上述反应平衡常数K=______ 。
Ⅱ.工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如下表所示:
请回答下列问题:
(2)根据反应①与②可推导出K3=________ (用K1、K2表示);△H3_____ 0(用“>”或“<”表示);
(3)下列图像符合反应③的是_______。
(1)①前3min内平均反应速率:v(H2)=
②平衡时,N2的转化率为
③在此温度下,上述反应平衡常数K=
Ⅱ.工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如下表所示:
化学反应 | 平衡常数符号 | 平衡常数值 | ||
500℃ | 700℃ | 800℃ | ||
①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) △H1 | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2 | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
③CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H3 | K3 |
(2)根据反应①与②可推导出K3=
(3)下列图像符合反应③的是_______。
A. | B. |
C. | D. |
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解题方法
6 . 一个化学反应在给定条件(通常指温度、压强)下能否自发进行以及在什么条件下有可能按预期的方向发生,需寻求一种客观的判据,用它来判断一个化学反应能否正向自发进行。研究表明,可逆反应在适当条件下进行一段时间后一定会达到化学平衡状态。在研究了大量实验的基础上,人们发现可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度。
(1)下列关于自发反应的叙述,正确的是___________。
(2)下列说法中正确的是___________。
(3)某温度下,可逆反应的平衡常数为K。下列对K的说法正确的是___________。
(4)在一定温度下,下列反应的化学平衡常数数值如下:
①
②
③
下列说法正确的是___________。
(5)在某密闭容器中把CO和的混合物加热到800℃,存在平衡:,且平衡常数。若在2L的密闭容器中充入1molCO和1mol的混合物并加热到800℃,则平衡时CO的转化率为___________。
(6)地下水中的氮污染主要是由引起的,人们对的转化进行了长时间的研究,目前主要有物理方法、化学方法和生物方法,其中化学方法主要包含活泼金属还原法和催化反硝化法。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法,其原理是在Pd/Cu双金属催化剂作用下,将硝酸盐还原成氮气:
①氮肥溶于水的过程中熵值___________ (填“增大”或“减小”),Pd/Cu双金属催化剂___________ (填“是”或“不是”)决定反应自发发生的决定因素。
②已知:的,(a、b均为正值),该反应___________ (填“能”“不能”或“无法判断是否能”)自发进行。
(7)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:,其化学平衡常数(K)和温度(T)的关系如下表所示:
①试判断___________ (填写“>”、“=”或“<”)
②T℃()的某时刻下,,,,此时该反应是否处于平衡状态___________ (选填“是”或“否”),此时反应速率是___________ (选择“>”、“=”或“<”),其原因是___________ 。
(1)下列关于自发反应的叙述,正确的是___________。
A.自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的 |
B.铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应 |
C.自发过程可以是物理过程,不一定是自发反应,而自发反应一定是自发过程 |
D.自发反应与外界条件无关 |
A.若,,化学反应在任何温度下都能自发进行 |
B.在室温下不能自发进行,则该反应的 |
C.在低温下能自发进行,则该反应的 |
D.加入合适的催化剂能降低反应的活化能,从而改变反应的焓变 |
A.温度越高,K一定越大 |
B.如果,则 |
C.若缩小反应器的容积,增大压强,则K增大 |
D.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大 |
①
②
③
下列说法正确的是___________。
A.该温度下,反应①的平衡常数表达式为 |
B.该温度下,反应的平衡常数的数值约为 |
C.该温度下,反应①、反应②的逆反应、反应③产生的倾向由大到小的顺序为 |
D.以上说法都不正确 |
A.40% | B.50% | C.60% | D.83.3% |
①氮肥溶于水的过程中熵值
②已知:的,(a、b均为正值),该反应
(7)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:,其化学平衡常数(K)和温度(T)的关系如下表所示:
T℃ | 25 | 125 | 225 |
K |
②T℃()的某时刻下,,,,此时该反应是否处于平衡状态
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7 . 工业合成NH3的反应,解决了世界约三分之一人的粮食问题。回答下列问题:
(1)氮气与氢气反应合成氨的能量变化如图所示,则热化学方程式___________ 。
(2)500℃时,向容积为2 L的密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2,模拟合成氨的反应,容器内的压强随时间的变化如下表所示:
①达到平衡时N2的转化率为___________ ,列举一条既能提高反应速率又能提高原料转化率的措施___________ 。
②该反应的平衡常数___________ (用分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如图所示,若升高温度再次达到平衡时,可能的点为___________ (填字母)。
(3)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示:
①a极连接的是电源的___________ 极,写出a电极上发生的电极反应式___________ 。
②阳极产物的化学式为___________ 。
③经检测氨的产量降低,原因是阴极表面发生了副反应,生成一种气体,写出该气体的化学式___________ 。
(1)氮气与氢气反应合成氨的能量变化如图所示,则热化学方程式
(2)500℃时,向容积为2 L的密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2,模拟合成氨的反应,容器内的压强随时间的变化如下表所示:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | +∞ |
压强/MPa | 20 | 17 | 15 | 13.2 | 11 | 11 |
②该反应的平衡常数
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如图所示,若升高温度再次达到平衡时,可能的点为
(3)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示:
①a极连接的是电源的
②阳极产物的化学式为
③经检测氨的产量降低,原因是阴极表面发生了副反应,生成一种气体,写出该气体的化学式
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解题方法
8 . 能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。
(1)焦炭可用于制取水煤气。实验测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时,吸收了131.6kJ热量。该反应的热化学方程式为___________ ;该反应在___________ 条件下能自发进行(选“高温”、“低温”或“任意温度”)。
(2)甲醇(CH3OH)广泛用作燃料电池的燃料,工业上可由CO和H2来合成,化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。如图是在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。
①T1___________ T2(填“>”、“<”或“=”)。T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1___________ (填“>”、“<”或“=”)K2。
②若容器容积不变,下列措施不能增加CO转化率的是___________ (填字母)。
a.降低温度 b.将CH3OH(g)从体系中分离 c.使用合适的催化剂 d.充入He,使体系总压强增大
③生成甲醇的化学反应速率(v)与时间(t)的关系如图所示。则图中t2时采取的措施可能是___________ ,t3时采取的措施是___________ 。
④若在T1℃时,往一密闭容器通入等物质的量CO和H2测得容器内总压强1MPa,40min达平衡时测得容器内总压强为0.6MPa,计算生成甲醇的压强平衡常数KP=___________ (MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)甲醇(CH3OH)燃料电池是以铂为电极,以KOH溶液为电解质溶液,在两极区分别加入CH3OH和O2即可产生电流。负极加入的物质是___________ ;正极的电极反应为:___________ 。
(1)焦炭可用于制取水煤气。实验测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时,吸收了131.6kJ热量。该反应的热化学方程式为
(2)甲醇(CH3OH)广泛用作燃料电池的燃料,工业上可由CO和H2来合成,化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。如图是在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。
①T1
②若容器容积不变,下列措施不能增加CO转化率的是
a.降低温度 b.将CH3OH(g)从体系中分离 c.使用合适的催化剂 d.充入He,使体系总压强增大
③生成甲醇的化学反应速率(v)与时间(t)的关系如图所示。则图中t2时采取的措施可能是
④若在T1℃时,往一密闭容器通入等物质的量CO和H2测得容器内总压强1MPa,40min达平衡时测得容器内总压强为0.6MPa,计算生成甲醇的压强平衡常数KP=
(3)甲醇(CH3OH)燃料电池是以铂为电极,以KOH溶液为电解质溶液,在两极区分别加入CH3OH和O2即可产生电流。负极加入的物质是
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9 . 在一定的温度和压强下,在恒容容器中充入一定量的N2和H2,发生反应:.达到平衡时,各物质的浓度分别是:,,.试求:
(1)该温度时的平衡常数表达式______ ;
(2)该温度时的平衡常数值______ ;
(3)N2的平衡转化率______ 。
(1)该温度时的平衡常数表达式
(2)该温度时的平衡常数值
(3)N2的平衡转化率
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解题方法
10 . 恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应:① ,② ΔH2,图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线。反应②的速率,,式中、为速率常数。图乙为②的速率常数曲线。
(1)表示的曲线为_____ 。
(2)从反应②用Y表示化学反应速率为_____ 。
(3)反应①与反应②到达平衡的时间_____ (填“相等”或“不相等”),该温度下,反应②的化学平衡常数_____ (用含、、的式子来表示)
(4)由图乙可知,_____ 0(填“>”或“<”),时_____
(1)表示的曲线为
(2)从反应②用Y表示化学反应速率为
(3)反应①与反应②到达平衡的时间
(4)由图乙可知,
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