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1 . I.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,反应为,。请回答下列问题:
(1)常温下,合成氨反应________ (填“能”或“不能”)自发进行,其平衡常数表达式K=________ 。
(2)________ 温(填“高”或“低”)有利于提高反应速率,________ 温(填“高”或“低”)有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂活性等因素,工业常采用400∼500℃。
(3)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了解决方案:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2·xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,Fe的温度为547℃,而TiO2·xHy的温度为415℃)。(纵坐标为反应达平衡时NH3的浓度)该方案的优势:________________ 。
Ⅱ.合成氨工艺可以进一步优化,实现尿素的合成,简易流程图如下:(4)步骤Ⅱ中制氢气原理如下:,,恒容容器中,对于以上反应,能加快反应速率的是________ 。
A.升高温度 B.充入He C.加入催化剂
(5)已知,整个合成尿素的流程中,甲烷的利用率为80%,100吨甲烷为原料能够合成________ 吨尿素。
Ⅲ.NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。室温时,向100mL0.1mol/LNH4HSO4溶液中滴加0.1mol/LNaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:(6)试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是________ ;
(7)在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是________ ;
(8)在cd段发生反应的离子方程式为________ 。
(1)常温下,合成氨反应
(2)
(3)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了解决方案:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2·xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,Fe的温度为547℃,而TiO2·xHy的温度为415℃)。(纵坐标为反应达平衡时NH3的浓度)该方案的优势:
Ⅱ.合成氨工艺可以进一步优化,实现尿素的合成,简易流程图如下:(4)步骤Ⅱ中制氢气原理如下:,,恒容容器中,对于以上反应,能加快反应速率的是
A.升高温度 B.充入He C.加入催化剂
(5)已知,整个合成尿素的流程中,甲烷的利用率为80%,100吨甲烷为原料能够合成
Ⅲ.NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。室温时,向100mL0.1mol/LNH4HSO4溶液中滴加0.1mol/LNaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:(6)试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是
(7)在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是
(8)在cd段发生反应的离子方程式为
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2 . 国家主席习近平提出了中国应对气候变化的两个目标:二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,于2060年前实现碳中和。杭州亚运会火炬使用的燃料为“零碳甲醇”,是利用焦炉气中的H2与从工业尾气中捕集的二氧化碳反应合成,实现废碳再生、循环内零碳排放。
(1)已知:某温度下物质的相对能量如下图1所示,在In2O3催化下用CO2(g)和H2(g)制备CH3OH(g)的反应原理如图2。___________ 。
①该反应在___________ (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
②向一绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的H2和CO2进行反应,下面不能判断该反应已达到平衡状态的是___________ 。
A混合气体的密度保持不变 B.总压强不变
C.平衡常数不变 D.H2的转化率保持不变
(2)煤制甲醇的生产工艺中,由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)可直接制备甲醇,主要包括以下三个反应:
ⅰ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.1kJ/mol
ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=+90.1kJ/mol
ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
t℃、100kPa下,将3molH2(g)、1molCO2(g)和6molKr(g)投入一恒容密闭容器中发生反应。反应达到平衡时,测得容器中CH3OH(g)为0.5mol、CO(g)为0.2mol。
①CO2的平衡转化率为___________ 。
②反应ⅱ的平衡常数Kx=___________ (保留位小数)[对于反应aM(g)+bN(g)cZ(g)+dQg),Kx=,x为物质的量分数]。
(3)2023年11月20日,福岛核电站第三批次核污水排放结束,从8月24日正式开启排污,不到三个月的时间,己有超2.3万吨核污水流入太平洋,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料,核废料中+6价的铀[]可以通过电化学还原法处理,+6价的铀被还原为U4+的电化学装置如图所示:①阴极的电极反应为:___________ 。
②阴极上可能发生副反应:+3H++2e-=HNO2+H2O、2HNO2+U4+=+2NO↑+2H+,为了减少副反应造成的影响,可向阴极区溶液中加入N2H5NO3,发生的反应为:2HNO2+=N2O↑+N2↑+3H2O+H+,溶液中加入N2H5NO3的具体作用是___________ 。
③电还原处理+6价的铀转移1rnole-,阴极区H+减少___________ mol(不考虑副反应)。
(1)已知:某温度下物质的相对能量如下图1所示,在In2O3催化下用CO2(g)和H2(g)制备CH3OH(g)的反应原理如图2。
请写出制备甲醇的热化学方程式为:
①该反应在
②向一绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的H2和CO2进行反应,下面不能判断该反应已达到平衡状态的是
A混合气体的密度保持不变 B.总压强不变
C.平衡常数不变 D.H2的转化率保持不变
(2)煤制甲醇的生产工艺中,由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)可直接制备甲醇,主要包括以下三个反应:
ⅰ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.1kJ/mol
ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=+90.1kJ/mol
ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
t℃、100kPa下,将3molH2(g)、1molCO2(g)和6molKr(g)投入一恒容密闭容器中发生反应。反应达到平衡时,测得容器中CH3OH(g)为0.5mol、CO(g)为0.2mol。
①CO2的平衡转化率为
②反应ⅱ的平衡常数Kx=
(3)2023年11月20日,福岛核电站第三批次核污水排放结束,从8月24日正式开启排污,不到三个月的时间,己有超2.3万吨核污水流入太平洋,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料,核废料中+6价的铀[]可以通过电化学还原法处理,+6价的铀被还原为U4+的电化学装置如图所示:①阴极的电极反应为:
②阴极上可能发生副反应:+3H++2e-=HNO2+H2O、2HNO2+U4+=+2NO↑+2H+,为了减少副反应造成的影响,可向阴极区溶液中加入N2H5NO3,发生的反应为:2HNO2+=N2O↑+N2↑+3H2O+H+,溶液中加入N2H5NO3的具体作用是
③电还原处理+6价的铀转移1rnole-,阴极区H+减少
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3 . 已知,生产甲醇过程主要发生以下反应:
反应I.
反应II.
反应III.
(1)反应III中,H=_____________ ,该反应在_______ 条件下能自发进行。
A.在低温条件下自发进行 B.在高温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(2)反应III中,的平衡转化率与温度的关系如图所示:①两点压强大小关系是pA_____________ pB(填“、、”)。
②三点平衡常数的大小关系为_____________ 。时,由D点到A点过程中正、逆反应速率之间的关系:v正_____________ v逆。(填“”、“”或“”)。
(3)完成下列问题。
①向某恒温恒压密闭容器中充入和,下列能说明反应III达到平衡的是_______ 。
A.
B.两种反应物转化率的比值不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.容器内混合气体的密度不再改变
②在恒容密闭容器中充入和,在和条件下经达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=_______ 。
(4)已知:的选择性,不考虑催化剂活性温度,为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是_______ ,说明其原因_____________________ 。
A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压
反应I.
反应II.
反应III.
(1)反应III中,H=
A.在低温条件下自发进行 B.在高温条件下自发进行
C.在任何条件下都能自发进行 D.在任何条件下都不能自发进行
(2)反应III中,的平衡转化率与温度的关系如图所示:①两点压强大小关系是pA
②三点平衡常数的大小关系为
(3)完成下列问题。
①向某恒温恒压密闭容器中充入和,下列能说明反应III达到平衡的是
A.
B.两种反应物转化率的比值不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.容器内混合气体的密度不再改变
②在恒容密闭容器中充入和,在和条件下经达到平衡状态。在该条件下,v(H2)=
(4)已知:的选择性,不考虑催化剂活性温度,为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性,应选择的反应条件是
A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压
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4 . 汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车家装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。
已知
(1)该反应在___________ (填“高温、低温或任何温度”)下能自发进行。
(2)对于该反应,改变某一反应条件(温度),下列图象正确的是___________(填标号)。
(3)某实验小组模拟上述净化过程,一定温度下,在的恒容密闭容器中,起始时按照甲、乙两种方式进行投料。甲:乙:,经过一段时间后达到平衡状态。
①的平衡体积分数:甲___________ 乙(填“>、=、<或不确定”,下同)。
②的平衡浓度:甲___________ 乙。
③甲中的转化率为,该反应的平衡常数为___________ 。
已知
(1)该反应在
(2)对于该反应,改变某一反应条件(温度),下列图象正确的是___________(填标号)。
A. | B. | C. | D. |
(3)某实验小组模拟上述净化过程,一定温度下,在的恒容密闭容器中,起始时按照甲、乙两种方式进行投料。甲:乙:,经过一段时间后达到平衡状态。
①的平衡体积分数:甲
②的平衡浓度:甲
③甲中的转化率为,该反应的平衡常数为
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5 . 2024年2月国家工业和信息化部指出到2025年初步建立工业领域碳达峰碳中和标准体系,有效转化是研究“碳中和”的重要方向。实现有效转化的一种常见途径是捕集转化为合成气(和),再转化为烃类及含氧化合物等高附加值化学品(即费-托合成)。
捕集涉及下列反应:
i.
ii.
(1)有关物质能量变化如图所示,设稳定单质的焓(H)为0,则_____________ ,利于该反应自发进行的条件是_____________ (填“高温”或“低温”)。
(2)在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应i:。调整和初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应的平衡转化率如图所示。
已知:是以物质的量分数表示的化学平衡常数;对于反应,,x为物质的量分数);反应速率,分别为正、逆反应速率常数。
①下列关于i反应说法不正确的是_____________ ;
a.催化剂参与了反应,改变了反应的活化能和
b.某温度反应达到平衡状态,升高温度,正反应速率提高的幅度更大
c.恒温恒压,混合气体密度不变可以作为反应达到平衡状态的标志
d.将液化,及时分离,有利于提高反应物的转化率
②B、E、F三点反应温度最高的是_____________ 点;
③计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当转化率达到时,_____________ (用分数表示)。
(3)保持总压为恒定,初始和的物质的量之比,发生上述i、ii反应,不同温度下平衡组分物质的量分数如图。
①在以下时,含量高于的原因为_____________ ;
②某温度下平衡体系中和的物质的量分数均为10%,此时反应i的平衡常数_____________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
捕集涉及下列反应:
i.
ii.
(1)有关物质能量变化如图所示,设稳定单质的焓(H)为0,则
(2)在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应i:。调整和初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应的平衡转化率如图所示。
已知:是以物质的量分数表示的化学平衡常数;对于反应,,x为物质的量分数);反应速率,分别为正、逆反应速率常数。
①下列关于i反应说法不正确的是
a.催化剂参与了反应,改变了反应的活化能和
b.某温度反应达到平衡状态,升高温度,正反应速率提高的幅度更大
c.恒温恒压,混合气体密度不变可以作为反应达到平衡状态的标志
d.将液化,及时分离,有利于提高反应物的转化率
②B、E、F三点反应温度最高的是
③计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当转化率达到时,
(3)保持总压为恒定,初始和的物质的量之比,发生上述i、ii反应,不同温度下平衡组分物质的量分数如图。
①在以下时,含量高于的原因为
②某温度下平衡体系中和的物质的量分数均为10%,此时反应i的平衡常数
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6 . 汽车尾气净化反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8 kJ/mol,ΔS=-197.5J/(mol·K)。为了探究其转化效率,某小组利用传感器测定一定温度下投入NO、CO的物质的量浓度与时间关系如图所示:下列说法正确的是
A.上述正反应在较高温度下能自发进行 |
B.b→c段反应速率v(NO)=0.1 mol/(L·s) |
C.单位时间内消耗NO和消耗CO2浓度相等时达到平衡状态 |
D.该温度下,上述反应的平衡常数K=500 |
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2024-03-18更新
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484次组卷
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4卷引用:江西省宜春市宜丰中学2023-2024学年高二下学期3月月考化学试题
江西省宜春市宜丰中学2023-2024学年高二下学期3月月考化学试题河北省2023-2024学年高三下学期3月省级联测化学试题(已下线)题型7 化学反应速率与化学平衡 水溶液中的离子反应与平衡(25题)-2024年高考化学常考点必杀300题(新高考通用)湖南省衡阳市衡阳县第一中学2023-2024学年高三下学期4月月考化学试题
7 . 为了实现“碳中和”,研发的利用技术成为热点。
反应I:
反应Ⅱ:
请回答:
(1)反应I能够自发进行的条件是__________ 。
(2)向的恒容密闭容器中充入和(起始压强为),在不同温度下同时发生上述反应I和反应Ⅱ,得到平衡时各含碳物质的物质的量与温度的关系如下图所示。
①写出曲线Y表示的含碳元素物质的化学式__________ 。
②时,反应Ⅱ的平衡常数__________ [对于气相反应,用某组分的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数,记作,如,为平衡总压强,为平衡系统中的物质的量分数]。
(3)可用与催化加氢制乙醇,反应原理为:。经实验测定在不同投料比、、时的平衡转化率与温度的关系如图所示:
①上述反应的活化能(正)__________ (逆)(填“”、“”或“”)。
②、、由大到小的顺序是__________ 。
③从平衡角度分析,随温度升高,不同投料比时的平衡转化率趋于相近的原因__________ 。
(4)科学家提出由制取的太阳能工艺如图。已知“重整系统”发生的反应中,则的化学式为__________ 。
(5)水系可逆电池可吸收利用,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液充、放电时,复合膜间的解离成和,工作原理如图所示:
①放电时复合膜中向极移动的离子是__________ 。
②充电时多孔纳米片电极的电极反应式为__________ 。
反应I:
反应Ⅱ:
请回答:
(1)反应I能够自发进行的条件是
(2)向的恒容密闭容器中充入和(起始压强为),在不同温度下同时发生上述反应I和反应Ⅱ,得到平衡时各含碳物质的物质的量与温度的关系如下图所示。
①写出曲线Y表示的含碳元素物质的化学式
②时,反应Ⅱ的平衡常数
(3)可用与催化加氢制乙醇,反应原理为:。经实验测定在不同投料比、、时的平衡转化率与温度的关系如图所示:
①上述反应的活化能(正)
②、、由大到小的顺序是
③从平衡角度分析,随温度升高,不同投料比时的平衡转化率趋于相近的原因
(4)科学家提出由制取的太阳能工艺如图。已知“重整系统”发生的反应中,则的化学式为
(5)水系可逆电池可吸收利用,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液充、放电时,复合膜间的解离成和,工作原理如图所示:
①放电时复合膜中向极移动的离子是
②充电时多孔纳米片电极的电极反应式为
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8 . 我国科研人员设计将脱除的反应与制备相结合的协同转化装置如图。在电场作用下,双极膜中间层的解离为和,并向两极迁移。已知:①单独制备,不能自发进行;②单独脱除:能自发进行。下列说法不正确 的是
A.②单独脱除反应的 |
B.协同转化工作时,透过双极膜向左侧移动 |
C.正极的电极反应式: |
D.协同转化总反应: |
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9 . 随着温室效应越来越严重,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点,回答下列问题。
将二氧化碳转化为甲醇是目前重要的碳中和方法,体系中发生如下反应:
主反应:①
副反应:②
已知:
(1)反应①的___________ (用含、的代数式表示),该反应在___________ (填“高温”“低温”或“任何温度下”)下有利于自发进行。
(2)密闭容器中通入CO2和H2仅发生反应①,仅改变以下一个条件,能提高H2平衡转化率的措施有___________(填正确答案的编号)。
(3)某温度下,1L恒容密闭容器中加入1molCO2(g)和3molH2(g),发生反应①和反应②,平衡时CO2的转化率为α,CO(g)的物质的量为bmol,计算反应①的平衡常数K=___________ (用含有α、b的计算式表示)。
(4)副反应②在Cu催化时,反应历程如下(*表示吸附在催化剂表面),请写出步骤iv的方程式。
i:
ii:
iii:
iv:___________
v:
(5)选择不同的温度和催化剂(a、b、c)都对甲醇产率有影响,根据下图,最佳反应条件为___________ 。
(6)电解还原二氧化碳也能实现碳中和,图2为电解还原CO2制备CO,同时获得两种副产物的装置:
①请写出阳极的电极反应式:___________ 。
②产物2为___________ 。
将二氧化碳转化为甲醇是目前重要的碳中和方法,体系中发生如下反应:
主反应:①
副反应:②
已知:
(1)反应①的
(2)密闭容器中通入CO2和H2仅发生反应①,仅改变以下一个条件,能提高H2平衡转化率的措施有___________(填正确答案的编号)。
A.恒温恒容时增加CO2(g)用量 | B.恒温恒压下通入惰性气体 |
C.升高温度 | D.加入催化剂 |
(3)某温度下,1L恒容密闭容器中加入1molCO2(g)和3molH2(g),发生反应①和反应②,平衡时CO2的转化率为α,CO(g)的物质的量为bmol,计算反应①的平衡常数K=
(4)副反应②在Cu催化时,反应历程如下(*表示吸附在催化剂表面),请写出步骤iv的方程式。
i:
ii:
iii:
iv:
v:
(5)选择不同的温度和催化剂(a、b、c)都对甲醇产率有影响,根据下图,最佳反应条件为
(6)电解还原二氧化碳也能实现碳中和,图2为电解还原CO2制备CO,同时获得两种副产物的装置:
①请写出阳极的电极反应式:
②产物2为
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10 . 我国的能源消费结构以燃煤为主,将煤气化可减少环境污染。
(1)将煤与水蒸气在恒容密闭容器中反应,可制合成气。制备过程中的主要反应(a)、(b)的(为以分压表示的平衡常数)与温度T的关系如图所示。回答下列问题:
①下列能说明反应(a) 已达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A. B.混合气体的总压强不再变化
C.不再变化 D.混合气体的密度不再变化
②在容积为1L的密闭容器中充入、只发生反应(b),反应5 min到达图中M点,请计算0~5 min内,平均反应速率___________ ;已知反应速率,、分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数,N处的___________ 。
(2)一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
副反应:
Ⅴ.
Ⅵ.
已知反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数,随温度的变化如图1、图2所示。
①由反应Ⅴ和反应Ⅵ可知,___________ ;反应Ⅰ的___________ (填“>”或“<”)0。
②温度小于800℃时,,原因是___________ 。
③为提高反应Ⅱ中CO的转化率,可采取的措施是___________ (写一条)。
④时,向密闭容器中充入和,只发生反应Ⅱ,此时该反应的平衡常数,CO的平衡转化率为___________ 。
⑤从环境保护角度分析,该制氢工艺中设计反应Ⅲ的优点是___________ 。
(1)将煤与水蒸气在恒容密闭容器中反应,可制合成气。制备过程中的主要反应(a)、(b)的(为以分压表示的平衡常数)与温度T的关系如图所示。回答下列问题:
①下列能说明反应(a) 已达到平衡状态的是
A. B.混合气体的总压强不再变化
C.不再变化 D.混合气体的密度不再变化
②在容积为1L的密闭容器中充入、只发生反应(b),反应5 min到达图中M点,请计算0~5 min内,平均反应速率
(2)一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
副反应:
Ⅴ.
Ⅵ.
已知反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数,随温度的变化如图1、图2所示。
①由反应Ⅴ和反应Ⅵ可知,
②温度小于800℃时,,原因是
③为提高反应Ⅱ中CO的转化率,可采取的措施是
④时,向密闭容器中充入和,只发生反应Ⅱ,此时该反应的平衡常数,CO的平衡转化率为
⑤从环境保护角度分析,该制氢工艺中设计反应Ⅲ的优点是
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