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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷617
运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1中的相关化学键能如下:
化学键H-HC-OCCH-OC-H
E/(kJ·mol-1)436343x465413
则x=_________
(2)甲醇作为一种重要的化工原料,既可以作为燃料,还可用于合成其它化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应原理可表示为:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1kJ·mol-1。向体积为2L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g)和2mol CO,测得容器内的压强(p:kPa)随时间(min)的变化关系如下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:

①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是___________________
②反应Ⅰ在5min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(HCOOCH3)=_________
③反应Ⅱ在2min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ) =_________。在体积和温度不变的条件下,在上述反应达到平衡Ⅱ时,再往容器中加入1mol CO和2mol HCOOCH3后v()____v()(填“﹥”“﹤”“﹦”),原因是________________
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1_____T3(填“﹥”“﹤”“﹦”),判断的理由是_______________
(3)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应填空:
2NO+CON2+ CO2(有CO)
2NON2+ O2(无CO)

①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为___________________
②在n(NO)/ n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在_________左右。
2016·福建厦门·一模
知识点:化学反应原理综合考查化学反应的速率化学平衡的移动及其影响因素化学平衡的有关计算 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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运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)乙醇是一种重要的燃料,工业上利用乙烯制酒精:C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)   ΔH,已知乙烯、乙醇的燃烧热分别是1411.0kJ·mol-1、1366.8 kJ·mol-1,则ΔH=_____________
(2)用Cu2Al2O4作催化剂,一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g),温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率的关系如图,回答下列问题:

①200~250℃时,乙酸的生成速率升高的主要原因是____________________________
②300~400℃时,乙酸的生成速率升高的主要原因是____________________________
(3)甲醇作为一种重要的化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应原理可表示为CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)   ΔH=-29.1kJ/mol。向体积为1L的密闭容器中充入3mol CH3OH(g)和3mol CO(g),测得容器内的压强(p: kPa) 随时间(t: min) 的变化关系如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:

①Ⅱ和Ⅰ相比,Ⅱ中改变的反应条件是_______________________
②Ⅲ和Ⅰ相比,Ⅲ中改变的反应条件是_________________,判断的理由是________________________
③反应Ⅰ在5min 时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(CH3OH)= ________________
④反应Ⅱ在2min 时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ)= ______________。在体积和温度不变的条件下,在上述反应达到平衡Ⅱ时,再往容器中加入2mol CH3OH 和1mol HCOOCH3后,平衡_______移动(填“正向”“逆向”或“不”),原因是____________________________________________
氮的氧化物是主要的空气污染物,目前消除氯氧化物污染的方法有多种。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1(Ⅰ)
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1(Ⅱ)
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1(Ⅲ)
①写出CH4 (g)与NO2 (g)反应生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式:________
②为研究不同条件下对上述反应( Ⅱ )的影响,在恒温条件下,向2 L 的恒容密闭容器中加入0.2mol CH4和0.4mol NO2,10min反应(Ⅱ)达到平衡,测得l0min内v(NO)=5×10-3mol/(L·min),则平衡后n(CH4)=___mol,NO2的转化率a1=_________.其它条件不变,反应在恒压条件下进行,平衡时NO2的转化率a2____a1(填“大于” 小于”或“ 等于” )。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下
时间
浓度(mol/L)
物质
NON2CO2
00.10000
100.0580.0210.021
200.0400.0300.030
300.0400.0300.030
400.0320.0340.017
500.0320.0340.017

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据   _________
A.容器内CO2的浓度保持不变
B.v(N2)= v(NO)
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变   
D.混合气体的密度保持不变
E.容器内压强保持不变
②在T℃时.该反应的平衡常数为_______ (保留两位小数);
③在30   min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是________
(3)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2, 研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率.如图表示在其他条件不变时,反应:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) 中NO的浓度c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。

①该反应的ΔH____0(填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S1 >S2,在图中画出c(NO)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。____
Ⅰ.利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   △H1;②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)   △H2 ③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   △H3
化学键H-HC-OCOH-OC-H
E/(kJ·mol-14363431076465X

回答下列问题:
(1)已知△H2=-99 kJ·mol-1,则根据上表相关的化学键键能(“CO”表示CO的化学键)计算X=_______ kJ·mol-1
(2)反应①、②、③对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系式为___________
(3)根据化学反应原理,分析增大压强对反应③的影响为_______________。(提示:从对反应速率、平衡状态、转化率角度回答)
Ⅱ.清洁能源具有广阔的开发和应用前景,可减小污染解决雾霾问题,其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-99kJ•mol-1。向体积为2L的密闭容器中充入2molCO和4molH2,测得不同温度下容器内的压强(P:kPa)随时间(min)的变化关系如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:

①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是_________
②反应Ⅰ在6min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(CH3OH)=_________
③反应Ⅱ在2min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ)=_________
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1_____T3(填“>”“<”“=”),判断的理由是_________

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