=
=8.2×108,故答案为:
8.2×108或
×109。
3.(2019届广东省中山一中、仲元中学等七校高三第一次(8月)联考)氨催化分解既可防治氨气污染,又能得到氢能源,得到广泛研究。
(1)已知:
①反应I:
4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g)+6H2O(g)ΔH1=-1266.6kJ·mol-1,
②H2的燃烧热ΔH2=-285.8kJ.mol-1
③水的气化时ΔH3=+44.0kJ.mol-1
反应I热力学趋势很大(平衡常数很大)的原因为______________________________;NH3分解的热化学方程式________________________________。
(2)在Co-Al催化剂体系中,压强P0下氨气以一定流速通过反应器,得到不同催化剂下氨气转化率随温度变化曲线如下图,活化能最小的催化剂为_______,温度高时NH3的转化率接近平衡转化率的原因
_______________。
如果增大气体流速,则b点对应的点可能为______(填“a”、“c”、“d”、“e”或“f”);
(3)温度为T时,体积为1L的密闭容器中加入0.8molNH3和0.1molH2,30min达到平衡时,N2体积分数为20%,则T时平衡常数K=______,NH3分解率为_____;达到平衡后再加入0.8molNH3和0.1molH2,NH3的转化率________(填“增大”、“不变”、“减小”)。
(4)以KNH2为电解质溶液电解NH3,其工作原理如下图所示,则阳极电极反应为_________。
【答案】放热量很大的反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)△H=+92.1kJ·mol-190CoAl平衡转化率随温度升高而增大,此反应为吸热反应,温度升高,反应速率加快,转化率接近平衡转化率e7.575%减小
6NH2--6e-=N2↑+4NH3↑
(3)由题给数据可知,设氮气平衡时氮气的物质的量为xmol,则:
2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)
初始量(mol)0.800.1
变化量(mol)2xx3x
平衡量(mol)0.8-2xx0.1+3x
相同条件下气体的物质的量之比等于体积之比,所以达到平衡时N2的体积分数为:
,解得:
x=0.3mol,故平衡常数K=
,NH3分解率为
,达到平衡后再加入0.8molNH3和0.1molH2,容器中压强增大,反应向逆向移动,所以氨气的转化率减小;
(4)在电解池中,阳极失去电子,发生氧化反应,根据图示可知右侧为阳极,电极反应为:
6NH2--6e-=N2↑+4NH3↑。
4.(2018届山东省七校联合体高三第二次联考)
(1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能符合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。
已知:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH1=—aKJ/mol
C8H18
(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O
(1)ΔH2=—bKJ/mol
试写出25℃、101kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式________。
(2)利用CO2及H2为原料,在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反应有:
甲:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H=—53.7kJ·mol-1平衡常数K1
乙:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)△H=+41.2kJ·mol-1平衡常数K2
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的平衡常数K=______(用含K1、K2的表达式表示),该反应H_____0(填“大于”或“小于”)。
②提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有___________(填写两项)。
③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样,具有高度的选择性。
下列四组实验,控制CO2和H2初始投料比均为1:
2.2,经过相同反应时间(t1min)。
温度(K)
催化剂
CO2转化率(%)
甲醇选择性(%)
综合选项
543
Cu/ZnO纳米棒材料
12.3
42.3
A
543
Cu/ZnO纳米片材料
11.9
72.7
B
553
Cu/ZnO纳米棒材料
15.3
39.1
C
553
Cu/ZnO纳米片材料
12.0
70.6
D
由表格中的数据可知,相同温度下不同的催化剂对CO2的转化为CH3OH的选择性有显著影响,根据上表所给数据结合反应原理,所得最优选项为___________(填字母符号)。
(3)以CO、H2为原料合成甲醇的反应为:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分别都充入1molCO和2molH2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。
下图为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图,其中有一个容器反应一定达到平衡状态。
①0~5min时间内容器Ⅱ中用CH3OH表示的化学反应速率为_________________。
②三个容器中一定达到平衡状态的是容器________(填写容器代号)。
【答案】8CO2(g)+25H2(g)=C8H18
(1)+16H2O
(1)ΔH=—(25a-b)KJ/molK=
小于降低温度、减小产物浓度B0.0875mol/(L·min)Ⅲ
(3)①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
开始时的物质的量:
120
转化的物质的量:
a2aa
平衡时的物质的量:
1-a2-2aa
容器Ⅱ中0~5min内H2含量是20%,a=
,v(CH3OH)=0.0875mol/(L·min);②Ⅲ中温度高氢气含量高,说明达到平衡升高温度平衡逆向移动,氢气含量增加。
5.(2018届福建省漳州市高三考前模拟考试试卷二)科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。
Ⅰ.CO2可用FeO吸收获得H2。
i.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)△Hl=-76.0kJ·mol-1
ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)△H2=+113.4kJ·mol-1
(1)3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)△H3=_________。
(2)在反应i中,每放出38.0kJ热量,有______gFeO被氧化。
Ⅱ.CO2可用来生产燃料甲醇。
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0kJ·mol-1。
在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(3)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___________________mol·(L·min)-1。
(4)氢气的转化率=________________________。
(5)该反应的平衡常数为__________________________(保留小数点后2位)。
(6)下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_____________________。
A.升高温度B.充入He(g),使体系压强增大
C.再充入1molH2D.将H2O(g)从体系中分离出去
(7)当反应达到平衡时,H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2,则c1________c2的关系(填“>”、“<”或“=”)。
III.CO2可用碱溶液吸收获得相应的原料。
利用100mL3mol·L—1NaOH溶液吸收4.48LCO2(标准状况),得到吸收液。
(8)该吸收液中离子浓度的大小排序为___________________。
将该吸收液蒸干,灼烧至恒重,所得固体的成分是_________(填化学式)。
【答案】+18.7kJ·mol—11440.22575%5.33CD<c(Na+)>c(HCO3—)>c(CO32—)>c(OH—)>c(H+)Na2CO3
【解析】Ⅰ.
(1)i.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)△Hl=-76.0kJ·mol-1
ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)△H2=+113.4kJ·mol-1
两热化学方程式相加除以2得:
3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)△H=(-76.0kJ/mol+113.4kJ/mol)÷2=+18.7kJ/mol;
(2)6FeO(s)+CO2(g)═2Fe3O4(s)+C(g)△H=-76.0kJ•mol-1该反应中每生成6molFeO参与反应则有4molFeO被氧化,故在反应i中,每放出38.0kJ热量,有
=144gFeO被氧化;(3)根据图像可知,平衡时,甲醇的浓度变化量是0.75mol/L,所以氢气浓度的变化量就是0.75mol/L×3=2.25mol/L,则氢气的反应速率是2.25mol/L÷10min=0.225mol/(L·min);
移动,平衡移动的结果是减弱这种改变,而不能消除这种改变,即虽然平衡正向移动,氢气的物质的量在增加后的基础上减小,但是CO2(g)浓度较小、CH3OH(g)浓度增大、H2O(g)浓度增大,且平衡常数不变达到平衡时H2的物质的量浓度与加氢气之前相比一定增大,故c1<c2;(8)实验室中常用NaOH溶液来进行洗气和提纯,当100mL3mol/L的NaOH溶液吸收标准状况下4.48LCO2时,所得溶液为等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠的混合液,水解显碱性,且碳酸根的水解程度大于碳酸氢根,各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HCO3—)>c(CO32—)>c(OH—)>c(H+);将该吸收液蒸干,灼烧至恒重,由于碳酸氢钠分解生成碳酸钠,故所得固体的成分是Na2CO3。
6.(2019届江苏省盐城市田家炳中学高三上学期开学考试)“温室效应”是全球关注的环境问题之一。
CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。
因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
(1)下列措施中,有利于降低大气中CO2浓度的有:
_________。
(填字母)
a.减少化石燃料的使用b.植树造林,增大植被面积
c.采用节能技术d.利用太阳能、风能
(2)将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。
CO2转化成有机物的例子很多,如:
a.6CO2+6H2O
C6H12O6b.CO2+3H2
CH3OH+H2O
c.CO2+CH4
CH3COOHd.2CO2+6H2
CH2==CH2+4H2O
以上反应中,最节能的是_____________,原子利用率最高的是____________。
(3)文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下:
反应结束后,气体中检测到CH4和H2,滤液中检测到HCOOH,固体中检测到镍粉和Fe3O4。
CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示(仅改变镍粉用量,其他条件不变):
研究人员根据实验结果得出结论:
HCOOH是CO2转化为CH4的中间体,即:
CO2
HCOOH
CH4
①写出产生H2的反应方程式_______________________________________。
②由图可知,镍粉是_______。
(填字母)
a.反应Ⅰ的催化剂
b.反应Ⅱ的催化剂
c.反应ⅠⅡ的催化剂
d.不是催化剂
③当镍粉用量从1mmol增加到10mmol,反应速率的变化情况是__________。
(填字母)
a.反应Ⅰ的速率增加,反应Ⅱ的速率不变
b.反应Ⅰ的速率不变,反应Ⅱ的速率增加
c.反应ⅠⅡ的速率均不变
d.反应ⅠⅡ的速率均增加,且反应Ⅰ的速率增加得快
e.反应ⅠⅡ的速率均增加,且反应Ⅱ的速率增加得快
f.反应Ⅰ的速率减小,反应Ⅱ的速率增加
【答案】abcdac
ce
7.(2018届重庆市綦江中学高三高考适应性考试)氮的固定一直是科学家研究的重要课题,合成氨则是人工固氮比较成熟的技术,其原理为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H
(1)已知破坏1mol共价键需要的能量如表所示
H-H
N-H
N-N
N≡N
435.5kJ
390.8kJ
163kJ
945.8kJ
则△H=__________。
(2)在恒温、恒压容器中,按体积比1:
3加入N2和H2进行合成氨反应,达到平衡后,再向容器中充入适量氨气,达到新平衡时,c(H2)将__________(填“增大”、“减小”、或“不变”,后同);若在恒温、恒容条件下c(N2)/c(NH3)将________。
(3)在不同温度、压强和使用相同催化剂条件下,初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时,平衡混合物中氨的体积分数(φ)如图所示。
①其中,p1、p2和p3由大到小的顺序是_______,原因是___________________。
②若在250℃、p1条件下,反应达到平衡时的容器体积为1L,则该条件下合成氨的平衡常数K=____(结果保留两位小数)。
(4)H2NCOONH4是工业由氨气合成尿素的中间产物。
在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应H2NCOONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g),能说明该反应达到平衡状态的是_____(填序号)
①每生成34gNH3的同时消耗44gCO2②混合气体的密度保持不变
③NH3的体积分数保持不变④混合气体的平均相对分子质量不变⑤c(NH3):
c(CO2)=2:
1
(5)科学家发现,N2和H2组成的原电池合成氨与工业合成氨相比具有效率高,条件易达到等优点。
其装置如图所示、写出该原电池的电极反应:
________________、_____________,若N2来自于空气,当电极B到A间通过2molH+时理论上需要标况下空气的体积为_________(结果保留两位小数)。
【答案】-92.5kJ/mol(1分)不变减小p1>p2>p3该反应的正反应为气体体积减小的反应,相同温度下,增大压强平衡正