1 . 乙烯是合成多种塑料的单体。我国科学家开发的特殊催化剂用制备,有利于实现“双碳”目标。
主反应:放热反应
(1)在容积为2L的恒容密闭容器中充和,若只发生主反应,反应时间2.0min,的转化率为20%,在这段时间内的平均反应速率为___________ 。
(2)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,若只发生主反应,下列情况不能说明反应达到平衡的是___________ (填编号)。
A.混合气体总压强保持不变 B.混合气体密度保持不变
C.乙烯体积分数保持不变 D.平均摩尔质量保持不变
达到平衡后能提高平衡转化率的措施是___________ (任填一条)。
(3)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是_______。
(4)下图表示反应放热反应在某段时间里的反应速率与反应过程的关系图,则C的百分含量最高的一段是_______。
主反应:放热反应
(1)在容积为2L的恒容密闭容器中充和,若只发生主反应,反应时间2.0min,的转化率为20%,在这段时间内的平均反应速率为
(2)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,若只发生主反应,下列情况不能说明反应达到平衡的是
A.混合气体总压强保持不变 B.混合气体密度保持不变
C.乙烯体积分数保持不变 D.平均摩尔质量保持不变
达到平衡后能提高平衡转化率的措施是
(3)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是_______。
A.反应(放热反应),升高温度平衡向逆反应方向移动 |
B.采用高压有利于合成氨反应: |
C.使用催化剂有利于合成氨反应: |
D.氯水中有下列平衡:,当加入溶液后溶液颜色变浅 |
(4)下图表示反应放热反应在某段时间里的反应速率与反应过程的关系图,则C的百分含量最高的一段是_______。
A. | B. | C. | D. |
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2 . 乙醇是一种清洁的替代能源,催化加氢制备乙醇技术是当前的研究热点。
(1)催化加氢制备乙醇的反应为。
①若要计算上述反应的,须查阅的两个数据是的燃烧热和___________ 。
②某金属有机骨架负载的铜基催化剂上,加氢生成的部分反应机理如图所示。过程中两个均参与反应,画出的结构式(注明电荷)___________ 。
(2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在其他条件不变时,将的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的反应管,测得转化率、选择性选择性]随温度的变化如图所示。①铜基催化剂须含合适物质的量之比的与的晶胞如图所示(立方体),晶体的密度可表示为___________ (用含的代数式表示,表示阿伏加德罗常数的值)。②下均有,其原因是___________ 。
③范围内,转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是___________ 。
④温度高于时,催化剂的催化活性下降,其原因可能是___________ 。
(1)催化加氢制备乙醇的反应为。
①若要计算上述反应的,须查阅的两个数据是的燃烧热和
②某金属有机骨架负载的铜基催化剂上,加氢生成的部分反应机理如图所示。过程中两个均参与反应,画出的结构式(注明电荷)
(2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在其他条件不变时,将的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的反应管,测得转化率、选择性选择性]随温度的变化如图所示。①铜基催化剂须含合适物质的量之比的与的晶胞如图所示(立方体),晶体的密度可表示为
③范围内,转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是
④温度高于时,催化剂的催化活性下降,其原因可能是
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3 . 异丁烯是一种重要的化工原料,主要用于制备甲基叔丁基醚、丁基橡胶、甲基丙烯腈等。将异丁烷脱氢制备异丁烯,可提高异丁烷的附加值,具有良好的经济与社会效益。回答下列问题。
(1)利用下列燃烧热数据,计算异丁烷直接脱氢生成异丁烯反应的∆H:
∆H=____________ kJ·mol-1。
(2)在恒温853K、恒压100kPa条件下,初始反应气体组成(异丁烷)或(异丁烷)与平衡时异丁烷的物质的量分数x的关系如下图所示。其中为曲线_________ (填“M”或“N”),催化剂易被副反应产生的加聚产物__________ (填写结构简式)影响而失活。
(3)有人提出在恒温恒压条件下加入适量空气,采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯。比较异丁烷直接脱氢制备异丁烯,从平衡产率角度分析该方法的优点是_____________ ,若生产过程中加入的空气过多,产生的主要问题是_____________ 。
(4)有人提出加入适量CO2,采用MgFe2O4催化CO2氧化异丁烷脱氢的方法制备异丁烯。催化过程中,反应物异丁烷、CO2先各自被催化剂上的不同位点吸附。催化剂中电负性较大的金属_____________ (填元素符号)是酸性位点;而电负性较小的金属是碱性位点,吸附________________ (填“异丁烷”或“CO2”)。
(1)利用下列燃烧热数据,计算异丁烷直接脱氢生成异丁烯反应的∆H:
∆H=
物质 | 异丁烷(g) | 异丁烯(g) | 氢气(g) |
燃烧热/(kJ·mol-1) | 2868 | 2700 | 286 |
(2)在恒温853K、恒压100kPa条件下,初始反应气体组成(异丁烷)或(异丁烷)与平衡时异丁烷的物质的量分数x的关系如下图所示。其中为曲线
(3)有人提出在恒温恒压条件下加入适量空气,采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯。比较异丁烷直接脱氢制备异丁烯,从平衡产率角度分析该方法的优点是
(4)有人提出加入适量CO2,采用MgFe2O4催化CO2氧化异丁烷脱氢的方法制备异丁烯。催化过程中,反应物异丁烷、CO2先各自被催化剂上的不同位点吸附。催化剂中电负性较大的金属
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解题方法
4 . 聚丙烯是生产N95口罩和医用无纺布口罩防护服材料,而丙烯是制造聚丙烯的单体。工业上,生成丙烯的方法有多种。
Ⅰ.以异丙醇为原料制备丙烯。已知:
① ;
② ;
③ 。
(1)为___________ 。
(2)反应③在___________ (填“较高”“较低”或“任意”)温度下能自发进行。
Ⅱ.近日,中国石油大学(华东)代鹏程副教授课题组开发富含硼氧活性位点的热稳定层柱状框架类材料助力丙烷氧化脱氢。有关反应如下:
反应1:
反应2: 。
(3)向密闭反应器中充入,发生上述反应1,测得平衡时的丙烯的体积分数与温度、压强的关系如图1所示。
①其他条件相同,增大压强,丙烯体积分数减小的原因是___________ 。
②已知G点为某条件下的平衡状态,若将G点对应反应容器降温同时缩小容器体积使体系压强增大,重新达到平衡状态可能是图中a、b、c、d中的___________ 点。
③下列物理量中,图中c点大于d点的是___________ (填字母)。
A.正反应速率 B.对应温度的平衡常数 C.逆反应速率 D.平均摩尔质量
(4)一定温度下,若向密闭反应器中充入,发生上述两个反应,达到平衡时,丙烯的体积分数为,丙烯、乙烯体积之比为,丙烷的平衡转化率为___________ (用百分数表示,结果保留3位有效数字)。
(5)一定温度下,总压保持为时,向反应器中充入和,发生上述两个反应。测得丙烷平衡转化率与投料比的关系如图2所示。
①向反应器充入的目的是___________ 。
②该温度下,点丙烯的选择性为,此时反应1的平衡常数为___________ 。
提示:(i)用分压计算的平衡常数为,分压总压物质的量分数;(ii)丙烯的选择性。
Ⅰ.以异丙醇为原料制备丙烯。已知:
① ;
② ;
③ 。
(1)为
(2)反应③在
Ⅱ.近日,中国石油大学(华东)代鹏程副教授课题组开发富含硼氧活性位点的热稳定层柱状框架类材料助力丙烷氧化脱氢。有关反应如下:
反应1:
反应2: 。
(3)向密闭反应器中充入,发生上述反应1,测得平衡时的丙烯的体积分数与温度、压强的关系如图1所示。
①其他条件相同,增大压强,丙烯体积分数减小的原因是
②已知G点为某条件下的平衡状态,若将G点对应反应容器降温同时缩小容器体积使体系压强增大,重新达到平衡状态可能是图中a、b、c、d中的
③下列物理量中,图中c点大于d点的是
A.正反应速率 B.对应温度的平衡常数 C.逆反应速率 D.平均摩尔质量
(4)一定温度下,若向密闭反应器中充入,发生上述两个反应,达到平衡时,丙烯的体积分数为,丙烯、乙烯体积之比为,丙烷的平衡转化率为
(5)一定温度下,总压保持为时,向反应器中充入和,发生上述两个反应。测得丙烷平衡转化率与投料比的关系如图2所示。
①向反应器充入的目的是
②该温度下,点丙烯的选择性为,此时反应1的平衡常数为
提示:(i)用分压计算的平衡常数为,分压总压物质的量分数;(ii)丙烯的选择性。
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5 . 利用页岩气中丰富的丙烷制丙烯已成为化工原料丙烯生产的重要渠道。
Ⅰ.丙烷直接脱氢法:
总压分别为100kPa、10kPa时发生该反应,平衡体系中和的体积分数随温度、压强的变化如下图。
(1)丙烷直接脱氢反应的化学平衡常数表达式为_________ 。
(2)总压由10kPa变为100kPa时,化学平衡常数_________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)图中,曲线Ⅰ、Ⅲ表示的体积分数随温度的变化,判断依据是_________ 。
(4)图中,表示100kPa时的体积分数随温度变化的曲线是___________ (填“Ⅱ”或“Ⅳ”)。
Ⅱ.丙烷氧化脱氢法:
我国科学家制备了一种新型高效催化剂用于丙烷氧化脱氢。在催化剂作用下,相同时间内,不同温度下的转化率和C3H6的产率如下:
(5)表中,C3H8的转化率随温度升高而上升的原因是_________ (答出1点即可)。
(6)已知:C3H6选择性。随着温度升高,C3H6的选择性_________ (填“升高”“降低”或“不变”)。
Ⅰ.丙烷直接脱氢法:
总压分别为100kPa、10kPa时发生该反应,平衡体系中和的体积分数随温度、压强的变化如下图。
(1)丙烷直接脱氢反应的化学平衡常数表达式为
(2)总压由10kPa变为100kPa时,化学平衡常数
(3)图中,曲线Ⅰ、Ⅲ表示的体积分数随温度的变化,判断依据是
(4)图中,表示100kPa时的体积分数随温度变化的曲线是
Ⅱ.丙烷氧化脱氢法:
我国科学家制备了一种新型高效催化剂用于丙烷氧化脱氢。在催化剂作用下,相同时间内,不同温度下的转化率和C3H6的产率如下:
反应温度/℃ | 465 | 480 | 495 | 510 |
C3H8的转化率/% | 5.5 | 12.1 | 17.3 | 28.4 |
C3H6的产率/% | 4.7 | 9.5 | 12.8 | 18.5 |
(5)表中,C3H8的转化率随温度升高而上升的原因是
(6)已知:C3H6选择性。随着温度升高,C3H6的选择性
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6 . 羰基硫(COS)作为一种粮食熏蒸剂广泛应用于农药工业。利用工厂废气中的H2S和CO反应可以合成COS,回答下列问题:
(1)已知:①CO的燃烧热为283kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-484kJ•mol-1
③COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) ΔH2=-18kJ•mol-1
④CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) ΔH3
则ΔH3=_______ kJ•mol-1。
(2)以FeOOH作催化剂,由H2S和CO合成COS的反应分两步进行。下列示意图能正确体现上述反应能量变化的是_______ (填“甲”或“乙”)。
关于该反应的下列叙述正确的是_______ (填标号)。
A.步骤①是慢反应,活化能较大 B.总反应的速率由步骤②决定
C.反应进程中S2属于中间产物 D.更换催化剂可改变E和ΔH
(3)在240℃,将等物质的量H2S和CO充入恒压(100kPa)的密闭容器中发生反应:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)。已知正反应速率v正=k正×p(CO)×p(H2S),v逆=k逆×p(COS)×p(H2),其中p为分压,该温度下k正=5.0×10-4kPa-1•s-1,反应达平衡时v逆=kPa-1•s-1测得,则H2S的转化率为______ ,COS的体积分数为______ 。在240℃下,要同时提高CO和H2S的转化率,可采取的措施是______ 。
(4)在两个密闭容器中都加入CO、H2S、COS、H2四种气体,起始时气体体积分数φ(CO)=φ(H2S),φ(COS)=p(H2),分别在300℃和320℃时反应,容器中H2S(g)和COS(g)的体积分数(φ)随时间(t)的变化关系如图所示。
320℃时,φ(COS)随时间变化关系的曲线是______ ,判断的理由是_______ 。
(1)已知:①CO的燃烧热为283kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-484kJ•mol-1
③COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) ΔH2=-18kJ•mol-1
④CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) ΔH3
则ΔH3=
(2)以FeOOH作催化剂,由H2S和CO合成COS的反应分两步进行。下列示意图能正确体现上述反应能量变化的是
关于该反应的下列叙述正确的是
A.步骤①是慢反应,活化能较大 B.总反应的速率由步骤②决定
C.反应进程中S2属于中间产物 D.更换催化剂可改变E和ΔH
(3)在240℃,将等物质的量H2S和CO充入恒压(100kPa)的密闭容器中发生反应:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)。已知正反应速率v正=k正×p(CO)×p(H2S),v逆=k逆×p(COS)×p(H2),其中p为分压,该温度下k正=5.0×10-4kPa-1•s-1,反应达平衡时v逆=kPa-1•s-1测得,则H2S的转化率为
(4)在两个密闭容器中都加入CO、H2S、COS、H2四种气体,起始时气体体积分数φ(CO)=φ(H2S),φ(COS)=p(H2),分别在300℃和320℃时反应,容器中H2S(g)和COS(g)的体积分数(φ)随时间(t)的变化关系如图所示。
320℃时,φ(COS)随时间变化关系的曲线是
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2024-03-20更新
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211次组卷
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2卷引用:四川省南充高级中学2023-2024学年高三下学期第二次模拟考试化学
名校
解题方法
7 . 天然气经催化重整转化成合成气后再合成其他化工产品,既可缓解能源浪费,又能生产高附加值产品。以甲烷、二氧化碳为原料催化重整制合成气,体系中可发生如下二个反应:
反应I:
反应Ⅱ:
(1)反应I可分为如下两步:
裂解:
重整:
则_____ 。反应I能够自发进行的条件是_____ ,判断依据是_____ 。
(2)T℃时,向容器中通入,发生反应I、Ⅱ。后平衡,体系中,压强为p。
①此温度下,反应I的平衡常数_____ [对于气相反应,用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数,记作,如,p为平衡总压强,为平衡系统中B的物质的量分数]。
②请在图中画出时段,随时间变化曲线并标出的平衡浓度_____ 。
(3)二甲醚是重要的有机化工原料,可通过上述原料制备,反应方程式为:
①在恒温恒压条件进行此反应,下列能说明反应已达到平衡的是_____ 。
A.的反应速率之比为
B.的物质的量之比为
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.容器中气体的密度保持不变
②时,在容积为的恒容容器中按体积比充入总物质的量为和的混合物,发生上述制备反应,平衡时的体积分数对应下图甲中的a点,若调节起始时物质的量之比为,则的平衡体积分数可能对应下图甲中的_____ (填“b”“c”或“d”)点。
③某温度下,将和充入容积为的密闭容器中,反应达到平衡时,改变压强和温度,平衡体系中的物质的量分数变化情况如上图乙所示,关于温度和压强的关系判断正确的是_____ (填序号)。
A. B. C. D.
反应I:
反应Ⅱ:
(1)反应I可分为如下两步:
裂解:
重整:
则
(2)T℃时,向容器中通入,发生反应I、Ⅱ。后平衡,体系中,压强为p。
①此温度下,反应I的平衡常数
②请在图中画出时段,随时间变化曲线并标出的平衡浓度
(3)二甲醚是重要的有机化工原料,可通过上述原料制备,反应方程式为:
①在恒温恒压条件进行此反应,下列能说明反应已达到平衡的是
A.的反应速率之比为
B.的物质的量之比为
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.容器中气体的密度保持不变
②时,在容积为的恒容容器中按体积比充入总物质的量为和的混合物,发生上述制备反应,平衡时的体积分数对应下图甲中的a点,若调节起始时物质的量之比为,则的平衡体积分数可能对应下图甲中的
③某温度下,将和充入容积为的密闭容器中,反应达到平衡时,改变压强和温度,平衡体系中的物质的量分数变化情况如上图乙所示,关于温度和压强的关系判断正确的是
A. B. C. D.
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解题方法
8 . 实现碳的氧化物循环利用在工业上占有重要的地位。一氧化碳加氢制甲醇的原理为。回答下列问题;
(1)用甲醇燃料电池作为外接电源按图1所示电解硫酸铜溶液,起始时盛有的硫酸铜溶液(25℃,足量)。
①电解的总反应方程式为______ ,此时可观察到的现象是______ 。
②一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入______ (填物质名称),其质量约为______ g。
(2)在不同条件下,向体积可变的密闭容器中充入0.50molCO(g)和1.00molH2(g)的混合气体,实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图2所示。
则温度:______ (填“>”“<”或“=”)三点对应的平衡常数由大到小关系为______ 。
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和混合气体,测得初始压强为。反应至时,恢复到原来温度,测得的转化率为。已知正反应速率为分压(分压=总压物质的量分数)。若该条件下,则时,______ 。若升高温,k正______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)用甲醇燃料电池作为外接电源按图1所示电解硫酸铜溶液,起始时盛有的硫酸铜溶液(25℃,足量)。
①电解的总反应方程式为
②一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入
(2)在不同条件下,向体积可变的密闭容器中充入0.50molCO(g)和1.00molH2(g)的混合气体,实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图2所示。
则温度:
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和混合气体,测得初始压强为。反应至时,恢复到原来温度,测得的转化率为。已知正反应速率为分压(分压=总压物质的量分数)。若该条件下,则时,
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解题方法
9 . 回答下列问题
(1)某温度下,的平衡常数为9,反应开始时和的浓度都是,达平衡时的转化率为_______ ;该温度下,若起始时c(CO)=0.01 mol∙L-1,c(H2O)=0.02 mol∙L-1,反应一段时间后,测得c(H2)=0.005mol∙L-1,则此时该反应_______ (填“>”“<”或“=”)。
(2)关于反应 △H<0,在一定条件下,反应过程中的速率变化曲线如图:其它条件不变,只改变一种条件,则t1时刻改变的外界条件可能是_______ (填选项,下同),t2时刻改变的外界条件又可能是_______ 。
A.加入催化剂 B.压缩容器体积 C.升温 D.降温 E.扩大容器体积 F.恒容下,减少CO的用量 G.恒容下,移走部分CO2
(3)甲酸甲酯()是一种重要的有机合成中间体,可通过甲醇催化脱氢法制备,其工艺过程包含以下反应:
反应Ⅰ: K1
反应Ⅱ: K2
回答下列问题:
①反应的△H3=_______ kJ∙mol-1,K3=_______ (用K1、K2表示)。
②在400kPa、铜基催化剂存在下,向密闭容器中通入CH3OH进行Ⅰ、Ⅱ两个反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
a.随温度升高,CH3OH的平衡组成比例呈现如图所示趋势的原因是_______ 。
b.550K时,反应的平衡常数Kp=_______ ,CH3OH的平衡转化率为_______ 。(物质的摩尔分数,气体分压)
c.研究表明,在700K以后升高体系温度,HCOOCH3的产率下降,可能的原因是_______ 。
(1)某温度下,的平衡常数为9,反应开始时和的浓度都是,达平衡时的转化率为
(2)关于反应 △H<0,在一定条件下,反应过程中的速率变化曲线如图:其它条件不变,只改变一种条件,则t1时刻改变的外界条件可能是
A.加入催化剂 B.压缩容器体积 C.升温 D.降温 E.扩大容器体积 F.恒容下,减少CO的用量 G.恒容下,移走部分CO2
(3)甲酸甲酯()是一种重要的有机合成中间体,可通过甲醇催化脱氢法制备,其工艺过程包含以下反应:
反应Ⅰ: K1
反应Ⅱ: K2
回答下列问题:
①反应的△H3=
②在400kPa、铜基催化剂存在下,向密闭容器中通入CH3OH进行Ⅰ、Ⅱ两个反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
a.随温度升高,CH3OH的平衡组成比例呈现如图所示趋势的原因是
b.550K时,反应的平衡常数Kp=
c.研究表明,在700K以后升高体系温度,HCOOCH3的产率下降,可能的原因是
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解题方法
10 . 二氧化碳资源化利用是科研的热点,甲烷化技术是重要途径之一,其相关反应如下:
ⅰ.
ⅱ. ;
ⅲ.积炭反应: ;
ⅳ. 。
(1)CO歧化积炭反应在低温下能自发进行,则______ 0(填“>”或“<”)。
(2)研究表明三种双金属合金团簇均可用于催化反应ⅰ,在催化剂表面涉及多个基元反应,其中在不同催化剂作用下裂解的反应历程如图甲所示。
①该历程分______ 步进行,甲烷逐步脱氢过程中活化能最大的反应步骤是:______ (用化学方程式表示)。
②双金属合金团簇具有良好的抗积碳作用,有效抑制碳积沉对催化剂造成的不良影响,请结合图甲解释原因:______ 。
(3)加氢制甲醇也是资源化利用的重要途径之一,其反应原理为 。投料比时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在时随压强变化关系及在时随温度()的曲线变化如图乙所示:
①图中对应等温过程的曲线为______ 。
②图中两点的速率______ (填“>”、“<”或“=”)
③当时,的平衡转化率为______ ;为210℃时,各物质的平衡分压表示反应的平衡常数______ (列出计算式)。
ⅰ.
ⅱ. ;
ⅲ.积炭反应: ;
ⅳ. 。
(1)CO歧化积炭反应在低温下能自发进行,则
(2)研究表明三种双金属合金团簇均可用于催化反应ⅰ,在催化剂表面涉及多个基元反应,其中在不同催化剂作用下裂解的反应历程如图甲所示。
①该历程分
②双金属合金团簇具有良好的抗积碳作用,有效抑制碳积沉对催化剂造成的不良影响,请结合图甲解释原因:
(3)加氢制甲醇也是资源化利用的重要途径之一,其反应原理为 。投料比时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在时随压强变化关系及在时随温度()的曲线变化如图乙所示:
①图中对应等温过程的曲线为
②图中两点的速率
③当时,的平衡转化率为
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