化学反应原理与实验.docx

1、化学反应原理与实验化学反应原理与实验1（14分）绿色化制氢技术是现代能源工业的方向，以CaO为吸收体，将生物质（以C计）与水蒸气反应制取H2。反应装置由气化炉和燃烧炉两个反应器组成，相关反应如下表所示：流程1：气化炉中产生H2流程2：燃烧炉中CaO再生通入水蒸气，主要化学反应： C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H= +131.6 kJ mol-1 CO(g)+ H2O(g) =CO2(g)+ H2(g) H= -41.2 kJ mol-1 CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) H= -178.3 kJ mol-1通入纯氧，主要化学反应： C(s) +O2(g)= CO2

2、(g) H= -393.8 kJ mol-1 CaCO3(s)=CaO(s) + CO2(g) K请回答下列问题：（1）气化炉中总反应：C(s)+2H2O(g)+CaO(s)= CaCO3(s) +2H2(g) H= kJ mol-1（2）燃烧炉中反应所需的能量由反应提供。如果再生1mol CaO，至少需通入纯氧 mol。（3）当只改变温度或压力时，反应有下图所示的变化： 图a推知T1 T2（填“”、“”、“”、“”），压强增大，CaCO3的分解率 （填“增大”、“减小”、“不变”）（4）在一定温度、不同压力时，气化炉中H2的变化量约等于CO的变化量（即n(H2)= n(CO)），当起始c(H

3、2):c(CO)=3:2时，请根据n(H2)变化，补充完整n(CO)图示变化。（5）一定条件下，气化炉中的各反应达到平衡状态，采取以下措施可以提高H2产量的是 （用相关编号填写） A反应中使用合适的催化剂 B.不断移走CaCO3，并升高气化炉内的温度 C. 适当增加水蒸气的通入量 D. 增加CaO的量，提高CO2的吸收率（6）写出一条这种制H2技术的优点 2. (14分)（ I ）在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2X(g) + Y(g) 2Z(g) ,已知将2molX和1molY充入该容器中，反应在绝热条件下达到平衡时，Z的物质的量为pmol。回答下列问题：若把2molX和1molY充

4、入该容器时，处于状态I，达到平衡时处于状态II（如图1），则该反应的H 0; 熵变S_0 ( 填：“ ，= ”)。该反应在 （填:高温或低温）条件下能自发进行。该反应的v-t图像如图2中左图所示。若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，则其v-t图像如图2中右图所示。以下说法正确的是 a1a2 b1t2 右图中阴影部分面积更大两图中阴影部分面积相等若该反应在容积可变的密闭容器中发生，在温度为T1、T2时，平衡体系中X的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是 。A A、C两点的反应速率：AC B A、C两点的气体密度：AC C B、C两点的气体的平均相对分子质量：BC D 由状态B

5、到状态A，可以用加热的方法（II）在容积可变的密闭容器中发生反应：mA(g) + nB(g) pC(g) ,在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表压强p/Pa210551051106c(A)/molL-10.080.200.44当压强从2105 Pa增加到5105 Pa时，平衡 移动（填：向左， 向右 ，不） 维持压强为2105 Pa，当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是 mol.当压强为1106 Pa时，此反应的平衡常数表达式： 。其他条件相同时，在上述三个压强下分别发生该反应。2105 P

6、a时，A的转化率随时间变化如下图，请在图中补充画出压强分别为5105 Pa 和1106 Pa时，A的转化率随时间的变化曲线（请在图线上标出压强）。3在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇，其过程如下图所示，试回答下列问题：(1)该合成路线对于环境保护的价值在于 。(2)1520%的乙醇胺（HOCH2CH2NH2）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO2吸收剂。用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因 。(3)CH3OH、H2的燃烧热分别为：H725.5kJ/mol、H285.8kJ/mol，写出工业上以CO2、H2合成CH3OH的热化学方程式：

7、。将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为：2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下表：投料比n(H2) / n(CO2)500 K600 K700 K800 K1.545%33%20%12%2.060%43%28%15%3.083%62%37%22%(4)该反应的焓变H 0，熵变S_0（填、或）。(5)用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式 。若以1.12 Lmin-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ），用该电池电解500 mL 2 molL-1

8、CuSO4溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜 g。1（14分）（1）87.9 （2分）（2）0.45 （2分）（3）（1分）； 增大（1分）； （1分）； 减小（1分）（4） （2分）（5） BC （2分）（6）实现了吸收剂CaO的循环，降低了能耗；实现了绿色化生产，原料为生物质；实现了能量自给，符合节能减排。（2分）2 （共14分）（ I ）（1分），（1分），低温（1分） （2分） B D（2分）（II）不（1分） a+b（2分） （2分）（2分）3. 有利于防止温室效应 HOCH2CH2NH2H2OHOCH2CH2NH3OH CO2(g)3H2(g)CH3OH(l)H2O(

9、l) H131.9kJ/mol（3分）(4) （1分），（1分） （5）CH3OCH3 12e 16OH2CO32 11H2O (6)9.6（3分）4（14分）氨气是重要的化工原料（1）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g） H= +1805kJmol-14NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g） H= -905kJmol-12H2（g）+O2（g）=2H2O（g） H= -4836kJmol-1写出氨气在高温高压催化剂条件下生成氮气和氢气的热化学方程式： ，如果在1L密闭容器中，3mol NH3 在等温条件下充分反应，平衡时的反应热为92.4kJ ，保持温度不变,将起始N

10、H3的物质的量调整为8mol，平衡时NH3的转化率为 （2）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式： ，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，则通入氨气的电极是 （填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为 。（3）一定条件下，某密闭容器中发生反应：4NH3（g）+5O2（g） 4NO（g）+6H2O（g）。在一定体积的密闭容器中，为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，下列措施中可采用的是 （填字母代号）。a增大压强 b适当升高温度 c增大O2的浓度 d选择高效催化剂 （4）如果某氨水的电离程度为1%，浓度为0.01 mol/LMg

11、Cl2溶液滴加氨水至开始产生沉淀时(不考虑溶液体积变化)，溶液中的NH3H2O的浓度为 已知KspMg(OH)2=4.010-125工业上生产硫酸的流程图如下： 请回答下列问题：（1）早期生产硫酸以黄铁矿为原料，但现在工厂生产硫酸以硫黄为原料，理由是 （2）在气体进入催化反应室前需净化的原因是 （3）在催化反应室中通常使用常压，在此条件下SO2的转化率为90%。但是部分发达国家采取高压条件下制取SO3，采取加压措施的目的除了加快反应速率外，还可以 ，从而提高生产效率（4）工业生产中常用氨酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染，废物利用的目的。用化学方程式表示其反应原理： （5）除硫酸工业外，还有许多

12、工业生产。下列相关的工业生产流程中正确的是 A海水提溴：海水浓缩溴蒸气液溴B海水提镁：海滩贝壳石灰水MgO镁C工业制硝酸：空气NO2硝酸尾气处理D工业合成氨：天然气氢气NH3、H2、N2氨6. （16分）氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、易水 解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组用模拟制备氨基 甲酸铵，反应的化学方程式如下：2 NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s) H0 （1）如用右图装置制取氨气，你所选择的试剂是 。（2）制备氨基甲酸铵的装置如下图所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化 碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。

13、当悬浮物较多时，停止制备。注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。发生器用冰水冷却的原因是_ _ _。液体石蜡鼓泡瓶的作用是_ _。从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是_（填写操作名称）。为了得到干燥产品，应采取的方法是_（填写选项序号）。a. 常压加热烘干 b. 高压加热烘干 c. 真空40 以下烘干尾气处理装置如右图所示。双通玻璃管的作用：_ ；浓硫酸的作用： 、_ _。（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.782 0 g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000 g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为_。Mr(NH2COONH

14、4)=78、Mr(NH4HCO3) =79、Mr(CaCO3)=1007. 课本介绍了乙醇催化氧化的实验。（1）甲同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现，该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是：_。（用所学的知识回答）（2）甲同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象，提出三种猜想：溴与乙醛发生取代反应；_；由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸。为探究哪种猜想正确，甲同学提出了如下两种实验方案：方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性；方案二：测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后溶液中Br离子的物质的量。（3）甲同学认为：假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol，若测得反应后n（Br）=_