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解答题-原理综合题 困难0.15 引用2 组卷831
二氧化碳甲烷化助力我国2060年前实现“碳中和”,其中涉及的主要反应如下:
反应Ⅰ:CO(g)+4H(g)CH(g)+2HO(g)       H=-164.7kJ·mol¹
反应Ⅱ:CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g)       H=+41.2kJ·mol¹
回答下列问题:
(1)由热化学方程式可知,反应Ⅰ属于反应_______(填写序号)
A.高温自发B.低温自发C.恒自发D.恒不自发
(2)动力学研究:在多个1L恒容密闭装置中,分别充入1molCO发生上述反应Ⅰ,在不同温度下反应到10分钟时,测得H转化率与温度关系如图1所示。已知该反应的速率方程为,其中为速率常数,只受温度影响。

①图1中,至a点的H平均反应速率为_______
②图1中,v(a)逆_______v(c)逆(填“>”、“=”或“<”)。
③图1中c点的对应的是图2中的_______点。
④图1中a点的v正,v逆与a点的K(平衡常数)、Q(浓度商)的关系是______
(3)热动力学研究:向10L的恒压密闭装置中充入5mol CO和20mol H,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n(X)与温度T的关系如下图所示。

①当反应Ⅰ和反应Ⅱ均达到化学平衡状态时,维持温度不变,压缩装置体积,则反应Ⅱ的平衡移动方向是_______(填序号)。
A.正向移动                           B.逆向移动                           C.不移动                           D.无法确定
②曲线Z表示的是_______ (填写含碳元素物质的化学式)的物质的量与温度的关系,简述其在温度段500K~800K物质的量增大的原因_______
③800K时,反应Ⅱ的平衡常数为_______(计算结果保留两位有效数字)。
22-23高三上·湖北黄冈·期中
知识点:温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算与转化率变化有关图像的分析化学反应自发过程 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
I、工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:

(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为2NH3(1)+CO2(l)=H2O(l)+NH2CONH2(1) ΔH=_____kJ/mol。
(2)在恒容密闭容器中发生反应: 2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0。下列说法错误的是
A.反应在任何温度下都能自发进行
B.增大CO2的浓度,有利于NH3的转化率增大
C.当混合气体的密度不再发生改变时反应达平衡状态
D.充入He,压强增大,平衡向正反应移动

Ⅱ.由CO2与H2制备甲醇是当今研究的热点之一。
(3)在一定条件下,向0.5L恒容密闭容器中充入xmolCO2和ymolH2,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=- 50kJ·mol-1

①若x=1、y=3, 测得在相同时间内,不同温度下H2的转化率如图1所示,点a_____填“是”或“否”)达到平衡。T2时,若起始压强为10atm, Kp=_____atm-2(结果保留一位小数,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压 ×物质的量分数)。
②已知速率方程v =k c(CO2)·c3(H2), v =kc(CH3OH)·c(H2O), k、k 是速率常数,只受温度影响,图2表示速率常数k、k的对数lgk与温度的倒数之间的关系, A、B、D、E分别代表图1中a点、c点的速率常数,其中点_____(填A或B或D或E)表示c点的lgk

(4)我国科学家设计出如图装置实现CO2的转化,可有效解决温室效应及能源问题,总反应为CO2+NaCl CO+NaClO(忽略气体 在溶液中的溶解及溶液的体积变化)。
电极Ⅱ的电极反应式为_______。电解结束后,电极Ⅱ所在电极室溶液pH ___________(填“变大”或“变小”)
甲醇是一种重要的有机化工原料,在工业上有着重要的用途。
(1)已知:①C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)       H1=-akJ·mol-l
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)       H2=-bkJ·mol-1
③C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)       H3=+ckJ·mol-1
则1mol乙烯和水蒸气在上述条件下化合生成甲醇气体的热化学方程式的H=_______
(2)若在体积为1.0L的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2模拟工业合成甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),二氧化碳的平衡转化率和温度的关系如下图A曲线所示。

①下列有关说法正确的是_______
A该反应为放热反应
B.若加倍投料,曲线A可变为曲线B
C.当v(CO2)=3v(H2),该反应达到平衡状态
D.容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变,均可以说明该反应达到平衡状态
E.CO2和H2质量之比不变时,说明已达平衡状态
②计算a点该反应的化学平衡常数K=_______L2/mol2(计算结果保留一位小数)。其他条件不变,向a点平衡体系中再充入0.4molCO2和0.4molH2O,则平衡_______(填“正向”、“逆向”、或“不”)移动。
(3)一定条件下,往一密闭恒容容器中两次通入等量CO和H2的混和气合成甲醇[其中n(CO):n(H2)=1:2],其反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),测得容器内总压强(p)、温度(T)与反应时间(t)的关系如图所示。

①T1_______T2(填“>”、“<”或“=”)。C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系:vC(正)________vA(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②图中达平衡的B点(其起始压强为10Mpa)的压强平衡常数Kp=_______(Mpa)-2(只列出计算式即可)(Kp为压强平衡常数,用各气体物质平衡分压代替此物质平衡浓度计算,某气体物质分压=总压×此物质物质的量分数)。
资源化利用碳及其化合物具有重要意义。
(1)CO是高炉炼铁的重要还原剂,炼铁时发生的主要反应有:
ⅠFe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)   H=489kJ/mol
ⅡFe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H=-27kJ/mol
ⅢC(s)+CO2(g)2CO(g)H=X kJ/mol
试计算,X=___________。反应III中,正反应的活化能__________(填“大于”、“小于”或“等于”)逆反应的活化能。
(2)T1℃时,向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C,发生反应I,反应达到平衡后,在t1时刻改变某条件,v 随时间(t)的变化关系如图所示,则t1时刻改变的条件可能是_________(填序号)。

a.保持温度、体积不变,使用催化剂                  b.保持体积不变,升高温度
c.保持温度不变,压缩容器体积                         d.保持温度、体积不变,充入CO
(3)在一定温度下,向某体积可变的恒压5MPa密闭容器中加入1mol CO2与足量的碳发生反应III,平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。

①650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为_______
T℃时,该反应达到平衡时下列说法不正确的是___________(填序号);
a.气体密度保持不变
b.2v(CO2) =v(CO)
c.若保持其它条件不变再充入稀有气体,vv均减小,平衡不移动
d.若其他条件不变将容器体积压缩至一半并维持体积不变,再次达平衡时压强小于原平衡的2倍
e.若保持其它条件不变再充入等体积的CO2和CO,平衡向正反应方向移动
(4)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g) +N2(g)
①200KpPa时,在一个容积为2L的恒温密闭容器中充入1.5molNO和2.0molCO,开始反应至2min时测得CO转化率为30%,则用N2表示的平均反应速率为v (N2)=_______;反应达到平衡状态时,测得二氧化碳为0.8mol,则平衡时的压强为起始压强的_____倍(保留两位小数)。
②该反应在低温下能自发进行,该反应的ΔH__________0(填“>”、“<”)
③在某一绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应,测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示(已知:t2−t1=t3−t2)则下列说法不正确的是__(填编号)

A.反应在c点未达到平衡状态          B.反应速率a点小于b点
C.反应物浓度a点大于b点             D.NO的转化率:t1~t2>t2~t3

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