专题化学反应原理试题
更新时间:2023-04-06 12:04:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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【反应原理】
1.
二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应。
甲醇合成反应:
(Ⅰ) CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1= kJ·mol-1
(Ⅱ) CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2= kJ·mol-1
水煤气变换反应:
(Ⅲ) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3= kJ·mol-1
二甲醚合成反应:
(Ⅳ) 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4= kJ·mol-1
回答下列问题:
(1) 分析二甲醚合成反应(Ⅳ)对于CO转化率的影
响: 。?
(2) 由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式
为。?
根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影
响: 。?
(3) 有研究者在催化剂(含Cu Zn Al O和Al2O3)、压强为 MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因
是。?
(4) 二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池kW·h·kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应式为。?
1 mol二甲醚分子经过电化学氧化,转移电子的物质的量为。?
2. 研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
(1) I2O5可使H2S、CO、HCl等被氧化,常用于定量测定CO的含量。已知:
2I2(s)+5O2(g)2I2O5(s) ΔH= kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH= kJ·mol-1
写出CO(g)与I2O5(s)反应生成I2(s)和CO2(g)的热化学方程
式: 。
(2) 一定条件下,NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是(填字母)。
A. 体系压强保持不变
B. 混合气体的颜色保持不变
C. SO3和NO的体积比保持不变
D. 每消耗1 mol SO2的同时生成1 mol NO
测得上述反应平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6,则平衡常数K= 。
(3) 新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为(写出一种即可)。
(4) 右图是一种碳酸盐燃料电池(MCFC),以水煤气(CO、H2)为燃料,一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质。写出B极的电极反应式: 。
(5) 工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO2的混合物为例)。已知:NO不能与Na2CO3溶液反应。
NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2
2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2
①用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物,每产生 L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44 g,则混合气体中NO和NO2的体积比为。
②用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物存在的缺点
是。
3. “氢能”将是未来最理想的新能源。
(1) 实验测得,1g H2(g)燃烧生成液态水时放出 kJ热量,则氢气燃烧热的热化学方程式为。?
(2) 某化学家根据“原子经济”的思想,设计了如下制备H2的反应步骤:
①CaBr2+H2O CaO+2HBr
②2HBr+Hg HgBr2+H
2
③HgBr2+
?
250℃
+ ?
④2HgO2Hg+O2↑
请你根据“原子经济”的思想完成上述步骤③的化学方程
式: 。?
根据“绿色化学”的思想评估该方法制H2的主要缺点
是。?
(3) 氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在850℃时,K=1。
①若升高温度到950℃时,达到平衡时K (填“>”、“<”或“=”)1。?
②850℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入 mol CO、 mol H2O、 mol CO2和x mol H2,若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是。?
(4) 工业生产中,常用氢氧化钠溶液吸收排放废气中的二氧化硫,并将吸收产物电解,可以产生氢气、硫酸等物质,装置如图1所示。该电解过程中阳极的电极反应式
为。?
图1
图2 碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物的排放量与空燃比的关系
(5) 一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物是汽车尾气的主要成分。已知空燃比(空气、燃料体积之比)与尾气中各成分排放量关系如图2所示,B物质的名称是。?
4. 甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。
(1) 工业生产甲醇的常用方法是CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1= kJ·mol-1。
已知:2H2(g)+O2(g)2H2O (l) ΔH2= kJ·mol-1
H2(g)+
1
2O
2(g)H2O(g) ΔH3= kJ·mol
-1
①H2的燃烧热为kJ·mol-1。?
②CH3OH(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)的反应热ΔH= 。?
③若在恒温恒容的容器内进行反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有(填字母)。?
A. CO百分含量保持不变
B. 容器中H2浓度与C O浓度相等
C. 容器中混合气体的密度保持不变
D. CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等
(2) 工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种:
①甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是。
②甲醇部分氧化法。在一定温度下,以Ag/CeO2ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性
(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如右图所示。则当
2
3
(O)
(CH OH)
n
n
=时,CH3OH 与O2发生的主要反应的化学方程式为;在制备H2时最好
控制
2
3
(O)
(CH OH)
n
n= 。?
(3) 在稀硫酸介质中,甲醇燃料电池负极发生的电极反应式
为。?
5. 在汽车上安装催化转化器可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NO x、碳氢化合物)相互反应
生成无毒害物质,减少汽车尾气污染。
(1) N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+ kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH= kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH= kJ·mol-1
写出NO(g)与CO(g)反应的热化学方程
式: 。?
(2) 某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时按下列流程探究催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
汽车尾气尾气分析仪催化反应器尾气分析仪
时间/s012345 c(NO)/×10-4mol·L-1
c(CO)/×10-3mol·L-1
①前2s内的平均反应速率v(N2)= 。?
②该温度下,反应的平衡常数K= 。
③对于该可逆反应,下列叙述正确的是(填字母)。?
A. 该反应在一定条件下能自发进行
B. 该反应能有效减少有害气体的排放
C. 该反应一旦发生将在很短的时间内完成
D. 该反应达到平衡时CO、N O的转化率相等
(3) CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如右图所示,该电池中电解质为氧化钇氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。
下列叙述错误的是(填字母)。?
A. 负极的电极反应式为CO+O2--2e-CO2
B. 工作时O2-在固体介质中由电极a流向电极b
C. 工作时电子由电极a通过电流计流向电极b
D. 电流计中显示的电流越大,汽车尾气中CO的含量越高
6. 镁及其合金广泛应用于航空航天、交通、电池等行业,金属镁的制备方法主要有:
①电解无水氯化镁法 ②碳或碳化钙热还原法 ③皮江法 已知:MgCl 2(l)Mg(l)+Cl 2(g) ΔH=+642kJ ·mol -1
MgO(s)+C(s)CO(g)+Mg(g) ΔH=+·mol -1
CaO(s)+3C(s)
CaC 2(s)+CO(g) ΔH=+·mol
-1
(1) 写出MgO(s)与CaC 2(s)作用生成Mg(g)、CaO(s)、C(s)的热化学方程
式: 。? (2) 碳化钙还原氧化镁的文献资料如下表:
2(CaC )(MgO)n n
还原温度/℃
恒温时间/h 还原率/%
1110 65 1150 80 1150 85 1000 33 1150 84 1150 88 1150 86
1150
88
实际生产中只采取恒温2h ,其主要原因是 ;采用
2(CaC )
(MgO)n n 配比为,而不是,其主要原因是 。?
(3) 用电解法制取镁时,若原料氯化镁含有水时,在电解温度下,原料会形成Mg(OH)Cl ,并
发生电离反应:Mg(OH)Cl Mg(OH)++Cl -。电解时在阴极表面会产生氧化镁钝化膜,此时阴
极的反应式为 。实验室由MgCl 2·6H 2O 制取无水氯化镁可采用的方法是 。?
(4) 我国目前生产金属镁主要用皮江法生产,其原料为白云石(MgCO 3·CaCO 3)的煅烧产物和硅铁(含75%Si)。其生产原理如下:
2CaO+2MgO(s)+Si(s)
2Mg(g)+Ca 2SiO 4(s)
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