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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷21
研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。
(1)俗称“笑气”,曾用作麻醉剂。一定温度下在某催化剂(cat)表面分解生成与催化剂面积、时间的关系如图所示:

①根据直线Ⅰ、Ⅱ可得出的结论是,其他条件相同时,___________
②在Ⅱ条件下,50min内平均分解速率为___________
③若起始浓度为0.400mol⋅L-1,比较不同起始浓度时的平均分解速率:v(mol⋅L-1)___________v(mol⋅L-1)。(填“>”“=”或“<”)
(2)在(Ⅲ)铁原子簇表面,反应   的反应机理如下:
ⅰ.   
ⅱ.   
ⅲ.   
ⅳ.   
___________O(填“>”或“<”)。
②该机理中,速率控制步骤为___________,理由是___________
(3)利用的还原性可以消除氮氧化物的污染,反应原理之一为   kJ⋅mol-1,当该反应转移3mol电子时,应放出热量___________kJ;已知该反应的kJ⋅mol-1⋅K-1,试通过计算说明该反应常温下(298K)能否自发?___________
23-24高二上·安徽滁州·期中
知识点:依据热化学方程式的计算化学反应速率计算催化剂对化学反应速率的影响 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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H2在化学工业中有重要用途,中国科学家在以H2为还原剂清除NO、CO的研究方面取得了显著成果。回答下列问题:
(1)以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水可以制H2
已知:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H1= +571.0 kJ·mol-1
2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) H2 = +313.2 kJ·mol-1
则3FeO(s)+H2O(l)=H2( g)+Fe3O4(s) H3=_______kJ·mol-1
(2)①H2还原NO的化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ∆H<0, 研究表明上述反应历程分两步:
I.2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(1) (慢反应)
II.H2O2(1)+H2(g)2H2O(g) (快反应)
该总反应的速率由反应_______(填“I”或“II”)决定,反应I的活化能比反应II的活化能_______(填“高”或“低”)。
②该反应常伴有副产物N2O和NH3.以Pt作催化剂,用H2还原某废气中的NO (其他气体不反应),270°C时H2的体积分数对H2-NO反应的影响如图所示。随着H2体积分数的增大,N2的体积分数呈下降趋势,原因是_______

(3)H2还原CO的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H<0,在密闭容器中,以浓度之比1:2通入CO和H2,反应经历相同时间,测得不同温度下CO的转化率如图所示,则160°C时,v(正)_______v(逆) (填“>”或“<”)。若起始时c(CO)= a mol·L-1,则380°C时该反应的化学平衡常数K=_______。(用含有a的式子表示)。

(4)某电解水制高纯氢工作示意图。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2
①制H2时,连接K1,产生H2的电极反应式是_______
②改变开关连接方式,可得制得O2,电极3发生的反应式_______
Ⅰ.碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g) + 4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·molˉ1
CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH2
若2 mol CH4 还原NO2 至N2,整个过程中放出的热量为1734 kJ,则ΔH2=______
(2)据报道,科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为:Fe2O3(s) + 3CH4(g) 2Fe(s)+3CO(g) + 6H2(g) ΔH>0
①若反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为_____
②若该反应在恒温恒容容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是_____
A.CH4的转化率等于CO的产率                                 B.混合气体的密度不变
C.v(CO)与v(H2)的比值为1:2                                D.固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示,当温度由T1升高到T2时,平衡常数KA_____KB(填“>”、“<”或“=”)。纵坐标可以表示的物理量有哪些_____

A.H2的逆反应速率                                                            B.CH4的的体积分数
C.混合气体的平均相对分子质量                            D.CO的体积分数
Ⅱ.已知2A2(g)+B2(g) 2C3(g) H=-Q1 kJ/mol (Q1>0),在一个有催化剂的容积不变的密闭容器中加入2 mol A2和1 mol B2,在500℃时充分反应,达平衡后C3的浓度为w mol·L-1,放出热量为Q2 kJ。
(1)下列措施可以同时提高反应速率和B2的转化率是___________(填选项序号)。
A.选择适当的催化剂
B.增大压强
C.及时分离生成的C3
D.升高温度
(2)达到平衡后,向原容器中通入少量的Ar,A2的转化率将___________(填“增大“、“减小”或“不变”)
(3)达到平衡时,A2的转化率为___________
(4)将上述容器改为恒压容器,起始时加入2 mol A2和1 mol B2,500℃时充分反应达平衡后,放出热量Q4 kJ,则Q2___________Q4(填“>”、“<”或“=”)。
(5)改变某一条件,得到如图的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),可得出的结论正确的是___________

A.反应速率c>b>a
B.达到平衡时A2的转化率大小为:b>a>c
C.T2>T1
D.b点A2和B2的物质的量之比为2:1
甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景。
(1)已知①CH3OH(g)+H2O(l)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+93.0kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1
③CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH=−38.19kJ/mol
写出表示甲醇CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式___________
(2)甲醇可采用煤的气化、液化制取(CO+2H2CH3OH ΔH<0)。在T1℃时,体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与的关系如图所示。

①当起始=2,经过5min达到平衡,0~5min内平均反应速率v(H2) = 0.1mol⋅L-1⋅min-1,则该条件CO的平衡转化率为___________;若其它条件不变,在T2℃(T2>T1)下达到平衡时CO的体积分数可能是___________(填标号)
A.33% B.30% C.25% D.20%
②当=3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的___________点(选填“y”、“z”或“w”)。
(3)制甲醇的CO和H2可用天然气来制取:。在某一密闭容器中有浓度均为0.1mol·L−1的CH4和CO2,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示,则该反应的ΔH___________0.(选填>、<或=,下同).当压强为p2时,在y点:V()___________V()。若p2=1.2Mpa,则T℃时该反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

(4)研究表明:CO2和H2在一定条件下也可以合成甲醇,反应方程式为[反应Ⅰ]。
①一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入2.0mol CO2和4.0mol H2,在不同催化剂作用下合成甲醇,相同时间内CO2的转化率随温度变化如下图所示,其中活化能最低的反应所用的催化剂是___________(填“A”、“B”或“C”)。

②在某催化剂作用下,CO2和H2除发生反应①外,还发生如下反应[反应Ⅱ]。维持压强不变,按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂,经过相同时间测得实验数据:
T(K)CO2实际转化率(%)甲醇选择性(%)
54312.342.3
55315.339.1
注:甲醇的选择性是指发生反应的CO2中转化为甲醇的百分比。
表中数据说明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,其原因是________

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