摘要:12.< 13.高温.低压
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甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应I和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇.

(1)将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)Ⅰ
CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1.①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均速率为
②图中的P1
③在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将
(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)Ⅱ.
④该反应的△H
⑤若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
A.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据.
B.根据反应Ⅱ的特点,在给出的坐标图中,画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图(如图2),并标明各曲线的压强.
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(1)将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)Ⅰ
CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1.①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均速率为
0.0030mol?L-1?min-1
0.0030mol?L-1?min-1
.②图中的P1
<
<
P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为2.25×10-4
2.25×10-4
.③在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将
减小
减小
(填“增大”“减小”或“不变”).(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)Ⅱ.
④该反应的△H
<
<
0,△S<
<
0(填“<”、“>”或“=”).⑤若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD
.A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
| 实验编号 | T(℃) | n(CO)/n(H2) | P(MPa) | ||||
| i | 150 |
|
0.1 | ||||
| ii | 150 150 |
|
5 | ||||
| iii | 350 |
|
5 |
B.根据反应Ⅱ的特点,在给出的坐标图中,画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图(如图2),并标明各曲线的压强.
(1)放热反应2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)是硫酸工业上的重要反应,在体积不变的条件下,下列措施有利于提高SO2平衡转化率的有
A、升高温度 B、降低温度 C、减小压强 D、加入催化剂 E.移出氧气
(2)氮是大气中含量最多的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用.用CH4将氮氧化物(用NOx表示)催化还原为N2可以消除氮氧化物带来的污染,该反应的化学方程式为
(3)如图是一定的温度和压强下,N2和H2反应生成1mol NH3过程中的能量变化图,请写出工业合成氨的热化学方程式
(4)在25℃下,将xmol/L的氨水与y mol/L的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,则c(NH4+ )
(5)已知:25℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10、Ksp(AgBr)=4.9×10 -13.现在向0.001mol/L KBr和0.01mol/L KCl混合溶液中滴加0.1mol/L AgNO3溶液(反应过程中溶液体积变化忽略不计),当出现AgCl沉淀时.c(Br-)=
氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.
(1)传统哈伯法合成氨工艺中,N2+3H2
2NH3△H<0
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=
②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1:3 )
表中数据,
③下列关于合成氨说法正确是
A、使用催化剂可以提高NH3的产率
B、寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C、由于△H<0,△S>0,故合成氨反应一定能自发进行
(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法.它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足.其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气.其电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O.写出负极电极反应式
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(1)传统哈伯法合成氨工艺中,N2+3H2
| 催化剂 |
| 高温 |
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=
=
| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(NH3) |
=
.升高温度,K值| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(NH3) |
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1:3 )
| 压强(Mpa) 氨的平衡含(%) 温度(摄氏度) |
0.1 | 10 | 20 | 30 | 60 | 100 |
| 200 | 15.3 | 81.5 | 86.4 | 89.9 | 95.4 | 98.8 |
| 300 | 2.2 | 52.0 | 64.2 | 71.0 | 84.2 | 92.6 |
| 400 | 0.4 | 25.1 | 38.2 | 47.0 | 65.2 | 79.8 |
| 500 | 0.1 | 10.6 | 19.1 | 26.4 | 42.2 | 57.5 |
| 600 | 0.05 | 4.5 | 9.1 | 13.8 | 23.1 | 31.4 |
200
200
℃100
100
MPa时H2的转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低
.③下列关于合成氨说法正确是
C
C
A、使用催化剂可以提高NH3的产率
B、寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C、由于△H<0,△S>0,故合成氨反应一定能自发进行
(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法.它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足.其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气.其电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O.写出负极电极反应式
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
,你认为电解质溶液应显碱
碱
性(填“酸性”、“中性”、“碱性”),其原因是NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
.