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合成氨工業(yè)和硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
Ⅰ.(1)在合成氨工業(yè)中,原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進(jìn)入合成塔前需經(jīng)過銅氨液處理,目的是除去其中的CO其反應(yīng)為:[Cu(NH32]++CO+NH3?[Cu(NH33CO]+ΔH<0。吸收CO后的銅氨液經(jīng)過適當(dāng)處理可再生,恢復(fù)其吸收CO的能力,可循環(huán)使用。銅氨液再生適宜的生產(chǎn)條件是
高溫低壓
高溫低壓
。
(2)將等物質(zhì)的量的H2和N2通入絕熱恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH<0,下列選項(xiàng)表明反應(yīng)一定已達(dá)平衡狀態(tài)的是
A
A
(填標(biāo)號,下同)。
A.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化
B.相同時(shí)間內(nèi),斷開H-H鍵的數(shù)目和生成N-H鍵的數(shù)目相等
C.容器內(nèi)氣體的濃度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
D.N2的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化
Ⅱ.接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化,二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng)。SO2的催化氧化熱化學(xué)方程式為:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)ΔH=akJ?mol-1其催化機(jī)理分為三步:
第1步:SO2(g)+V2O5(s)?SO3(g)+V2O4(s)ΔH=bkJ?mol-1
第2步:V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)?2VOSO4(s)ΔH=ckJ?mol-1
第3步:
4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol
4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol
。
(3)第3步熱化學(xué)方程式
4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol
4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol
(ΔH的值用a、b、c的代數(shù)式表示)。
(4)T℃時(shí),將3molSO2和1molO2通入體積為2L的恒溫恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)。3min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)測得O2還剩余0.1mol。則達(dá)平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為
60%
60%
;從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡,用SO3表示反應(yīng)速率為
0.3mol/(L?min)
0.3mol/(L?min)
。
(5)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度,繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是
BD
BD
。
A.溫度越高,反應(yīng)速率越大
B.可根據(jù)不同α下的最大速率,選擇最佳生產(chǎn)溫度
C.α=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率
D.α越大,反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低
菁優(yōu)網(wǎng)?
(6)為提高釩催化劑的綜合性能,我國科學(xué)家對其進(jìn)行了改良。不同催化劑下,溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖所示,催化性能最佳的是
d
d
(填標(biāo)號)。
(7)設(shè)O2的平衡分壓為p,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α,用含p和α的代數(shù)式表示上述催化氧化反應(yīng)的Kp=
a
0
1
-
a
0
p
1
2
a
0
1
-
a
0
p
1
2
(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)。
【答案】高溫低壓;A;4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol;4VOSO4(s)+O2(g)?4SO3(g)+V2O5(s)ΔH=(3a-2b-3c)kJ/mol;60%;0.3mol/(L?min);BD;d;
a
0
1
-
a
0
p
1
2
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/10/13 15:0:1組卷:10引用:1難度:0.6
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  • 1.合成氨對人類生存具有重大意義,反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH菁優(yōu)網(wǎng)
    (1)科學(xué)家研究在催化劑表面合成氨的反應(yīng)機(jī)理,反應(yīng)步驟與能量的關(guān)系如圖所示(吸附在催化劑表面的微粒用*標(biāo)注,省略了反應(yīng)過程中部分微粒)。
    ①寫出步驟c的化學(xué)方程式
     
    。
    ②由圖像可知合成氨反應(yīng)的ΔH
     
    0(填“>”、“<”或“=”)。
    (2)恒溫下,往一個(gè)4L的密閉容器中充入5.2molH2和2molN2,反應(yīng)過程中對NH3的濃度進(jìn)行檢測,得到的數(shù)據(jù)如下表所示:
    時(shí)間/min 5 10 15 20 25 30
    c(NH3)/(mol?L-1 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
    ①此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
     
    。
    ②若維持容器容積不變,溫度不變,往原平衡體系中加入H2、N2和NH3各4mol,化學(xué)平衡將向
     
    反應(yīng)方向移動(填“正”或“逆”)。
    發(fā)布:2024/10/23 6:0:3組卷:3引用:1難度:0.5
  • 2.在一定條件下,將2molSO2與1molO2加入到1L的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),充分反應(yīng)后,測得平衡時(shí)SO3的濃度為1mol?L-1。此條件下平衡常數(shù)K為( ?。?/div>
    發(fā)布:2024/10/23 11:0:2組卷:19引用:3難度:0.5
  • 3.氫能是一種綠色能源,也是重要的還原劑。目前有多種方法可以制氫并儲氫。催化加氫反應(yīng)可以用于重要化工原料的轉(zhuǎn)化。
    Ⅰ.電解法制氫
    (1)甲醇電解可制得H2,其原理如圖1所示。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    。菁優(yōu)網(wǎng)
    Ⅱ.催化重整法制氫
    (2)已知:反應(yīng)1:CH3OH(g)═CO(g)+2H2(g)ΔH1=+90.6kJ?mol-1
    反應(yīng)2:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.2kJ?mol-1
    則反應(yīng)3:CH3OH(g)+H2O(g)═CO2(g)+3H2(g)ΔH3=
     
    kJ?mol-1
    (3)以CuO-ZnO-Al2O3催化劑進(jìn)行甲醇重整制氫時(shí),固定其它條件不變,改變水、甲醇的物質(zhì)的量比,甲醇平衡轉(zhuǎn)化率及CO選擇性的影響如圖2所示。[CO的選擇性=
    n
    生成
    CO
    n
    生成
    C
    O
    2
    +
    n
    生成
    CO
    ×100%]
    菁優(yōu)網(wǎng)
    當(dāng)水、甲醇比大于0.8時(shí),CO選擇性下降的原因是
     
    。
    (4)銅基催化劑(Cu/CeO2)能高效進(jìn)行甲醇重整制氫,但因原料中的雜質(zhì)或發(fā)生副反應(yīng)生成的物質(zhì)會使催化劑失活。甲醇中混有少量的甲硫醇(CH3SH),重整制氫時(shí)加入ZnO可有效避免銅基催化劑失活且平衡產(chǎn)率略有上升,其原理用化學(xué)反應(yīng)方程式表示為
     
    。
    Ⅲ.催化加氫還原反應(yīng)的應(yīng)用
    H2能將4-硝基苯乙烯菁優(yōu)網(wǎng)在特定條件下轉(zhuǎn)化為4-乙烯基苯胺菁優(yōu)網(wǎng)。兩種不同催化劑將4-硝基苯乙烯還原加氫的過程如圖3所示。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (5)已知Mo單原子位點(diǎn)對4-硝基苯乙烯有較好吸附效果。
    ①使用雙單原子催化劑可以大大提高4-乙烯基苯胺的產(chǎn)率,原因是
     
    。
    ②請描述4-硝基苯乙烯菁優(yōu)網(wǎng)在單原子催化劑下與H2發(fā)生反應(yīng)的過程
     
    。
    發(fā)布:2024/10/23 5:0:2組卷:9引用:1難度:0.5
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