1-09专题九　化学反应速率与化学平衡

高考

化学专题九化学反应速率与化学平衡新高考、新教材适用目录五年高考三年模拟考点1化学反应速率考点2化学平衡化学反应的方向考点3化学平衡常数及其相关计算类型1与方程式运算结合类型2与电化学结合类型3分压平衡常数类型4浓度/物质的量分数/标准平衡常数等题型强化练/题型1反应速率和平衡图像分析

题型2反分压平衡常数的计算

题型3涉及反应速率常数的解题

方法

题型4多重平衡体系分析综合拔高练五年高考考点1化学反应速率1.(2024江西,9,3分)温度T下,向1L真空刚性容器中加入1mol(CH3)2CHOH,反应达到平

衡时,c(Y)=0.4mol/L。下列说法正确的是

(

)(CH3)2CHOH(g)

(CH3)2CO(g)+H2(g)XYZA.再充入1molX和1molY,此时v正<v逆B.再充入1molX,平衡时,c(Y)=0.8mol/LC.再充入1molN2,平衡向右移动D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应ΔH<0A2.(2024黑、吉、辽,10,3分)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,150℃时

其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15h后异山梨醇浓度不再变化。下

列说法错误的是

(

)

AA.3h时,反应②正、逆反应速率相等B.该温度下的平衡常数:①>②C.0~3h平均速率v(异山梨醇)=0.014mol·kg-1·h-1D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率3.(2024安徽,12,3分)室温下,为探究纳米铁去除水样中Se

的影响因素,测得不同条件下Se

浓度随时间变化关系如下图。实验序号水样体积/mL纳米铁质量/mg水样初始pH①5086②5026③5028下列说法正确的是

(

)A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se

)=2.0mol·L-1·h-1B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+Se

+8H+

2Fe3++Se+4H2OC.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率D.其他条件相同时,水样初始pH越小,Se

的去除效果越好C4.(2023河北,12,3分)在恒温恒容密闭容器中充入一定量W(g),发生如下反应:

反应②和③的速率方程分别为v2=k2c2(X)和v3=k3c(Z),其中k2、k3分别为反应②和③的速

率常数,反应③的活化能大于反应②。测得W(g)的浓度随时间的变化如下表。t/min012345c(W)/(mol·L-1)0.1600.1130.0800.0560.0400.028下列说法正确的是

(

)A.0~2min内,X的平均反应速率为0.080mol·L-1·min-1B.若增大容器容积,平衡时Y的产率增大C.若k2=k3,平衡时c(Z)=c(X)D.若升高温度,平衡时c(Z)减小D5.(2022辽宁,12,3分)某温度下,在1L恒容密闭容器中2.0molX发生反应2X(s)

Y(g)+2Z(g),有关数据如下:时间段/min产物Z的平均生成速率/mol·L-1·min-10~20.200~40.150~60.10下列说法错误的是

(

)A.1min时,Z的浓度大于0.20mol·L-1B.2min时,加入0.20molZ,此时v正(Z)<v逆(Z)C.3min时,Y的体积分数约为33.3%D.5min时,X的物质的量为1.4molB6.(2022广东,15,4分)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X

2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则

(

)A.无催化剂时,反应不能进行DB.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化D.使用催化剂Ⅰ时,0~2min内,v(X)=1.0mol·L-1·min-1

7.(2022北京,14,3分)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。

反应①完成之后,以N2为载气,将恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,

单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终

未检测到CO2,在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是

(

)

C

A.反应①为CaO+CO2

CaCO3;反应②为CaCO3+CH4

CaO+2CO+2H2B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不变,推测有副反应CH4

C+2H2C.t2时刻,副反应生成H2的速率大于反应②生成H2的速率D.t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生8.(2021广东,14,4分)反应X

2Z经历两步:①X

Y;②Y

2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是

(

)A.a为c(X)随t的变化曲线B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)DC.t2时,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)考点2化学平衡化学反应的方向9.(2024浙江6月选考,11,3分)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:Ⅰ

C2H6(g)+CO2(g)

C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)

ΔH1>0ⅡC2H6(g)+2CO2(g)

4CO(g)+3H2(g)

ΔH2>0向容积为10L的密闭容器中投入2molC2H6和3molCO2,不同温度下,测得5min时(反

应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是

(

)D温度(℃)400500600乙烷转化率(%)2.29.017.8乙烯选择性(%)92.680.061.8注:乙烯选择性=

×100%A.反应活化能:Ⅰ<ⅡB.500℃时,0~5min反应Ⅰ的平均速率为v(C2H4)=2.88×10-3mol·L-1·min-1C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率D.其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷转化率10.(双选)(2024山东,15,4分)逆水气变换反应:CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)

ΔH>0。一定压力下,按CO2、H2物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料,T1,T2温度时反应物

摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2),T1、

T2温度时反应速率常数k分别为k1、k2。下列说法错误的是

(

)

CDA.k1>k2B.T1、T2温度下达平衡时反应速率的比值:

<

C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变D.T2温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同11.(双选)(2023海南,13,4分)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺:C6H5CH2CH3

(g)

C6H5CH

CH2(g)+H2(g)。某条件下无催化剂存在时,该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是

(

)A.曲线①表示的是逆反应的v-t关系BDB.t2时刻体系处于平衡状态C.反应进行到t1时,Q>K(Q为浓度商)D.催化剂存在时,v1、v2都增大12.(2023重庆,14,3分)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)在恒容条件下,按V(CO2)∶V(H2)=1∶1投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温

度的变化如图所示。下列说法正确的是

(

)CA.反应Ⅰ的ΔH<0,反应Ⅱ的ΔH>0B.M点反应Ⅰ的平衡常数K<1C.N点H2O的压强是CH4的3倍D.若按V(CO2)∶V(H2)=1∶2投料,则曲线之间交点位置不变13.(2022海南,8,2分)某温度下,反应CH2

CH2(g)+H2O(g)

CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是

(

)A.增大压强,v正>v逆,平衡常数增大B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动D.恒容下,充入一定量的CH2

CH2(g),CH2

CH2(g)的平衡转化率增大C14.(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g)

BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是

(

)A.该反应的ΔH<0B.a为n(H2O)随温度的变化曲线CC.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动D.向平衡体系中加入BaSO4,H2的平衡转化率增大15.(2022浙江1月选考,20,2分)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)

表示为AB(s)

An+(aq)+Bn-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的是

(

)A.ΔH和ΔS均大于零B.ΔH和ΔS均小于零C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零D16.(2024江西,16,14分)目前开采的天然气含有H2S,综合利用天然气制氢是实现“碳中

和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下:反应Ⅰ:CH4(g)+2H2S(g)

CS2(g)+4H2(g)

ΔH1=+260kJ/mol反应Ⅱ:CH4(g)

C(s)+2H2(g)

ΔH2=+90kJ/mol反应Ⅲ:2H2S(g)

S2(g)+2H2(g)

ΔH3=+181kJ/mol回答下列问题:(1)H2S分子的电子式为

。(2)反应Ⅳ:CS2(g)

S2(g)+C(s)

ΔH4=

+11

kJ/mol。(3)保持反应器进料口总压为100kPa。分别以8kPaCH4、24kPaH2S(He作辅气)与25

kPaCH4、75kPaH2S进料,CH4平衡转化率与温度的关系如图1,含有He的曲线为

M

,理由是

反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为气体分子数增大的反应,反应物分

压越小,平衡正向移动程度越大,CH4平衡转化率越高

。

(4)假设在10L的恒温刚性容器中,通入0.3molCH4和0.15molH2S发生反应Ⅰ、Ⅱ和

Ⅲ,起始总压为p0,CH4和H2S的转化率与时间的关系如图2,0~5min内H2的化学反应速

率为

1.2×10-3

mol/(L·min);5min时,容器内总压为

p0

。(5)假设H2S和CH4的混合气体在某固体催化剂上的吸附服从Langmuir等温吸附(吸附

分子彼此不发生相互作用,且气体分子为单分子层吸附)。吸附等温式为

=

,

=

其中a是气体的吸附系数,Vm是气体在固体表面的饱和吸附量(标态),p是气体的分压,V

是气体分压为p时的平衡吸附量(标态)。在一定温度下,H2S的吸附系数是CH4的4倍,当H2S的分压为2MPa及4MPa,CH4和H2S的

分压相同时,H2S平衡吸附量分别为0.6m3/kg和0.8m3/kg(已换算成标态),则H2S的吸附

系数为

0.4

MPa-1。(6)与传统天然气制氢中需要脱硫将H2S转化为硫黄和水相比,上述方法优点是

重整制氢,H原子全部转化为H2,原子利用率高

。17.(2024黑、吉、辽,18,13分)为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO2催化氧化法处

理HCl废气:2HCl(g)+

O2(g)

Cl2(g)+H2O(g)

ΔH1=-57.2kJ·mol-1

ΔS

K将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中,在360℃、400℃和440℃下反应,通过

检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线,如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡

转化率)。图1图2回答下列问题:(1)ΔS

<

0(填“>”或“<”);T3=

360

℃。(2)结合以下信息,可知H2的燃烧热ΔH=

-285.8

kJ·mol-1。H2O(l)

H2O(g)

ΔH2=+44.0kJ·mol-1H2(g)+Cl2(g)

2HCl(g)

ΔH3=-184.6kJ·mol-1(3)下列措施可提高M点HCl转化率的是

BD

(填标号)。A.增大HCl的流速B.将温度升高40℃C.增大n(HCl)∶n(O2)D.使用更高效的催化剂(4)图中较高流速时,α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是

温度低,反应速率慢,HCl

的转化率低

。(5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数K=

6

(用平

衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。(6)负载在TiO2上的RuO2催化活性高,稳定性强。TiO2和RuO2的晶体结构均可用下图表

示,二者晶胞体积近似相等,RuO2与TiO2的密度比为1.66,则Ru的相对原子质量为

101

(精确至1)。

18.(2024山东,20,12分)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及

主要反应如下:C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)

(Ⅰ)

ΔH1>0CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

(Ⅱ)

ΔH2<0CaO(s)+CO2(g)

CaCO3(s)

(Ⅲ)

ΔH3<0回答下列问题:(1)C(s)+CaO(s)+2H2O(g)

CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=

ΔH1+ΔH2+ΔH3

(用代数式表示)。(2)压力p下、C-H2O-CaO体系达平衡后,图示温度范围内C(s)已完全反应,CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示,则a线

对应物种为

H2

(填化学式)。当温度高于T1时,随温度升高c线对应物种摩

尔分数逐渐降低的原因是

随温度升高,反应(Ⅱ)平衡逆向移动,故CO2摩尔

分数逐渐降低

。

(3)压力p下、温度为T0时,图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则反应

CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)的平衡常数Kp=

;此时气体总物质的量为4.0mol,则CaCO3(s)的物质的量为

0.5

mol;若向平衡体系中通入少量

CO2(g),重新达平衡后,分压p(CO2)将

不变

(填“增大”“减小”或“不

变”),p(CO)将

不变

(填“增大”“减小”或“不变”)。19.(2023广东,19,14分)配合物广泛存在于自然界,且在生产和生活中都发挥着重要作

用。(1)某有机物R能与Fe2+形成橙红色的配离子[FeR3]2+,该配离子可被HNO3氧化成淡蓝色

的配离子[FeR3]3+。①基态Fe2+的3d电子轨道表示式为

。②完成反应的离子方程式:N

+2[FeR3]2++3H+

HNO2

+2[FeR3]3++H2O。(2)某研究小组对(1)中②的反应进行了研究。用浓度分别为2.0、2.5、3.0mol·L-1的

HNO3溶液进行了三组实验,得到c([FeR3]2+)随时间t的变化曲线如图。

①c(HNO3)=3.0mol·L-1时,在0~1min内,[FeR3]2+的平均消耗速率=

5×10-5mol·L-1·min-1

。②下列有关说法中,正确的有

AB

。A.平衡后加水稀释,

增大B.[FeR3]2+平衡转化率:αⅢ>αⅡ>αⅠC.三组实验中,反应速率都随反应进程一直减小D.体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间:tⅢ>tⅡ>tⅠ(3)R的衍生物L可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用M表示)与L存在平衡:M+L

ML

K1ML+L

ML2

K2研究组配制了L起始浓度c0(L)=0.02mol·L-1、M与L起始浓度比c0(M)/c0(L)不同的系列

溶液,反应平衡后测定其核磁共振氢谱。配体L上的某个特征H在三个物种L、ML、ML2中的化学位移不同,该特征H对应吸收峰的相对峰面积S(体系中所有特征H的总峰

面积计为1)如下表。c0(M)/c0(L)S(L)S(ML)S(ML2)01.0000ax<0.010.64b<0.010.400.60[注]核磁共振氢谱中相对峰面积S之比等于吸收峰对应H的原子数目之比;“<0.01”

表示未检测到。①c0(M)/c0(L)=a时,x=

0.36

。②c0(M)/c0(L)=b时,平衡浓度比c平(ML2)∶c平(ML)=

3∶4

。(4)研究组用吸收光谱法研究了(3)中M与L反应体系。当c0(L)=1.0×10-5mol·L-1时,测得

平衡时各物种c平/c0(L)随c0(M)/c0(L)的变化曲线如图。c0(M)/c0(L)=0.51时,计算M的平

衡转化率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。c0(M)=0.51c0(L)c平(L)=c平(ML)=0.40c0(L)由L守恒可得c平(ML2)=[c0(L)-c平(L)-c平(ML)]÷2=[c0(L)-0.40c0(L)-0.40c0(L)]÷2=0.10c0(L)c转(M)=c平(ML)+c平(ML2)=0.40c0(L)+0.10c0(L)=0.50c0(L)M的平衡转化率为

×100%=

×100%≈98%20.(2022重庆,17,14分)反应CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)在工业上有重要应用。(1)该反应在不同温度下的平衡常数如下表所示。温度/℃7008008301000平衡常数1.671.111.000.59①反应的ΔH

<

0(填“>”“<”或“=”)。②反应常在较高温度下进行,该措施的优缺点是

优点是升高温度,反应速

率较快;缺点是正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,转化率较低

。(2)该反应常在Pd膜反应器中进行,其工作原理如图所示。①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd膜时具有更高转化率的原因是

Pd膜能及时分离出H2,使平衡正向移动

。②某温度下,H2在Pd膜表面上的解离过程存在如下平衡:H2

2H,其正反应的活化能远小于逆反应的活化能。下列说法错误的是

BD

。A.Pd膜对气体分子的透过具有选择性B.过程2的ΔH>0C.加快Pd膜内H原子迁移有利于H2的解离D.H原子在Pd膜表面上结合为H2的过程为放热反应③同温同压下,等物质的量的CO和H2O通入无Pd膜反应器,CO的平衡转化率为75%;若换成Pd膜反应器,CO的平衡转化率为90%,则相同时间内出口a和出口b中H2的质量比

为

1∶8

。(3)该反应也可采用电化学方法实现,反应装置如图所示。①固体电解质采用

质子导体

(填“氧离子导体”或“质子导体”)。②阴极的电极反应式为

2H++2e-

H2↑

。③同温同压下,相同时间内,若进口Ⅰ处n(CO)∶n(H2O)=a∶b,出口Ⅰ处气体体积为进

口Ⅰ处的y倍,则CO的转化率为

×100%

(用a、b、y表示)。21.(2022辽宁,17,13分)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科

学家因其获得诺贝尔奖,其反应为N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1

ΔS=-200J·K-1·mol-1回答下列问题:(1)合成氨反应在常温下

能

(填“能”或“不能”)自发进行。(2)

高

温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,

低

温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500℃。针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。(3)方案一:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差

(如体系温度为495℃时,Fe的温度为547℃,而TiO2-xHy的温度为415℃)。

下列说法正确的是

ab

。a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率b.

在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率(4)方案二:M-LiH复合催化剂。下列说法正确的是

a

。a.300℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c.温度越高,复合催化剂活性一定越高(5)某合成氨速率方程为v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3),根据表中数据,γ=

-1

;实验

1mnpq22mnp2q3mn0.1p10q4m2np2.828q在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为

a

。a.有利于平衡正向移动b.防止催化剂中毒c.提高正反应速率(6)某种新型储氢材料的晶胞如图,八面体中心为M金属离子,顶点均为NH3配体;四面

体中心为硼原子,顶点均为氢原子。若其摩尔质量为188g·mol-1,则M元素为

Fe

(填元素符号);在该化合物中,M离子的价电子排布式为

3d6

。考点3化学平衡常数及其相关计算类型1与方程式运算结合22.(2023全国甲,28,15分)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答

下列问题:(1)已知下列反应的热化学方程式:①3O2(g)

2O3(g)

K1

ΔH1=285kJ·mol-1②2CH4(g)+O2(g)

2CH3OH(l)

K2

ΔH2=-329kJ·mol-1反应③CH4(g)+O3(g)

CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=

-307

kJ·mol-1,平衡常数K3=

(用K1、K2表示)。(2)电喷雾电离等方法得到的M+(Fe+、Co+、Ni+等)与O3反应可得MO+。MO+与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应MO++

CH4

M++CH3OH,结果如下图所示。图中300K的曲线是

b

(填“a”或“b”)。300K、60s时MO+的转化率为

1-10-0.1

(列出算式)。

(3)MO+分别与CH4、CD4反应,体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相

似,图中以CH4示例)。

(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是

Ⅰ

(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢,则MO+与

CD4反应的能量变化应为图中曲线

c

(填“c”或“d”)。(ⅲ)MO+与CH2D2反应,氘代甲醇的产量CH2DOD

<

CHD2OH(填“>”

“=”或“<”)。若MO+与CHD3反应,生成的氘代甲醇有

2

种。23.(2023福建,13,节选)探究甲醇对丙烷制丙烯的影响。丙烷制烯烃过程主要发生的反应有ⅰ.C3H8(g)

C3H6(g)+H2(g)

ΔH1=+124kJ·mol-1

ΔS1=127J·K-1·mol-1

ⅱ.C3H8(g)

C2H4(g)+CH4(g)

ΔH2=+82kJ·mol-1ΔS2=135J·K-1·mol-1

ⅲ.C3H8(g)+2H2(g)

3CH4(g)

ΔH3=-120kJ·mol-1ΔS3=27.5J·K-1·mol-1

已知:Kp为用气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。(1)比较反应自发进行(ΔG=ΔH-TΔS<0)的最低温度,反应ⅰ

>

反应ⅱ(填“>”或“<”)。(2)在0.1MPa,t℃下,丙烷单独进料时,平衡体系中各组分的体积分数φ见下表。组分C3H6C2H4CH4C3H8H2φ/%21.023.755.20.10.0②从初始进料到体系达平衡时,反应ⅰ、ⅱ、ⅲ消耗丙烷的平均速率从大到小的顺序

为反应

ⅱ

>反应

ⅰ

>反应

ⅲ

(填标号)。③平衡体系中检测不到H2,可认为存在反应:3C3H8(g)

2C3H6(g)+3CH4(g)

Kp。下列相关说法正确的是

ab

(填标号)。a.Kp=

·

b.Kp=

(MPa)2c.使用催化剂,可提高丙烯的平衡产率d.平衡后再通入少量丙烷,可提高丙烯的体积分数④由表中数据推算:丙烯选择性=

×100%=

×100%或

×100%(或其他合理答案)

(列出计算式)。(3)丙烷、甲醇共进料时,还发生反应:ⅳ.CH3OH(g)

CO(g)+2H2(g)

ΔH4=+91kJ·mol-1在0.1MPa、t℃下,平衡体系中各组分体积分数与进料比的关系如图所示。

①进料比n(丙烷)∶n(甲醇)=1时,体系总反应:C3H8(g)+CH3OH(g)

CO(g)+3CH4(g)

ΔH=

-29

kJ·mol-1②随着甲醇投料增加,平衡体系中丙烯的体积分数降低的原因是

随着甲醇投料增加,反应ⅳ生成H2,抑制反应ⅰ的进行,同时促进反应ⅲ的进行,造成丙烷过多消

耗,丙烯的生成量减少

。24.(2023湖南,16,14分)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。Ⅰ.苯乙烯的制备(1)已知下列反应的热化学方程式:①C6H5C2H5(g)+

O2(g)

8CO2(g)+5H2O(g)

ΔH1=-4386.9kJ·mol-1②C6H5CH

CH2(g)+10O2(g)

8CO2(g)+4H2O(g)

ΔH2=-4263.1kJ·mol-1③H2(g)+

O2(g)

H2O(g)

ΔH3=-241.8kJ·mol-1计算反应④C6H5C2H5(g)

C6H5CH

CH2(g)+H2(g)的ΔH4=

+118

kJ·mol-1;(2)在某温度、100kPa下,向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④,其平衡转化率为

50%,欲将平衡转化率提高至75%,需要向反应器中充入

5

mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应);(3)在913K、100kPa下,以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯

外,还会发生如下两个副反应:⑤C6H5C2H5(g)

C6H6(g)+CH2

CH2(g)⑥C6H5C2H5(g)+H2(g)

C6H5CH3(g)+CH4(g)以上反应体系中,芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S=

×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图所示,其中曲线b代表的产物是

甲苯

,理由是

随着反应④进行,c(H2)增大,导致

反应⑥速率加快,甲苯的选择性提高

;

(4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是

BD

;A.X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构B.Fe2O3可改变乙苯平衡转化率C.Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能D.改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率Ⅱ.苯乙烯的聚合苯乙烯聚合有多种方法,其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进C6H5CH2X

(引发剂,X表示卤素)生成自由基C6H5

H2,实现苯乙烯可控聚合。(5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是

C6H5CH2I

;(6)室温下,①Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+,其反应平衡常数为K;②CuBr在水中

的溶度积常数为Ksp。由此可知,CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为

K·Ksp

(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。类型2与电化学结合25.(2024湖南,18,15分)丙烯腈(

)是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产

的流程如下:已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定;②反应釜Ⅰ中发生的反应:ⅰ.HOCH2CH2COOC2H5(g)

+H2O(g)

ΔH1③反应釜Ⅱ中发生的反应:ⅱ.

+NH3(g)

+C2H5OH(g)

ΔH2ⅲ.

+H2O(g)

ΔH3④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。回答下列问题:(1)总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)

+C2H5OH(g)+2H2O(g)

ΔH=

ΔH1+ΔH2+ΔH3

(用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数式表示);(2)进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四种物质

(

、

、C2H5OH、H2O)的流量(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图:①表示

的曲线是

c

(填“a”“b”或“c”);②反应釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是

抑制酯类物质的水解

;③出料中没有检测到

的原因是

反应ⅲ为不可逆反应

;④反应11h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是催化剂TiO2的活性减弱

;(3)催化剂TiO2再生时会释放CO2,可用氨水吸收获得NH4HCO3。现将一定量的NH4

HCO3固体(含0.72g水)置于密闭真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分压为100

kPa,在27℃下进行干燥。为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于40

kPa[已知p(H2O)=2.5×102kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常数Kp=4×104(kPa)3];(4)以

为原料,稀硫酸为电解液,Sn作阴极,用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其阴极反应式为

Sn+4CH2

CHCN+4H++4e-

Sn(CH2CH2CN)4

。26.(2023重庆,17,14)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。(1)在银催化下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据下图所示,回答

下列问题:

①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为

83

kJ/mol。②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为

EO(g)

AA(g)

ΔH=-102kJ/mol

。(2)一定条件下,银催化剂表面上存在反应:Ag2O(s)

2Ag(s)+

O2(g)。该反应平衡压强pe与温度T的关系如下:T/K401443463pe/kPa1051100①463K时的平衡常数Kp=

10

(kPa

。②起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2,经下列过程达到各平衡状态:

已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,下列叙述正确的是

CDE

(填字母)。A.从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0B.pe(Ⅱ)>pe(Ⅲ)C.平衡常数:K(Ⅱ)>K(Ⅳ)D.若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ),则Q(Ⅰ)=

K(Ⅲ)E.逆反应的速率:v(Ⅰ)>v(Ⅱ)=v(Ⅲ)>v(Ⅳ)③某温度下,向恒容容器中加入Ag2O,分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为v(O2)

=k(1-

),k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时,逆反应速率最大。若转化率为14.5%,则v(O2)=

(用k表示)。(3)α-AgI可用作固体离子导体,能通过加热γ-AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如

图所示(为了简化,只画出了碘离子在晶胞中的位置)。

①测定晶体结构最常用的仪器是

D

(填字母)。A.质谱仪B.红外光谱仪C.核磁共振仪D.X射线衍射仪②γ-AgI与α-AgI晶胞的体积之比为

12∶7

。③测定α-AgI中导电离子类型的实验装置如下图所示。实验测得支管a中AgI质量不

变,可判定导电离子是Ag+而不是I-,依据是

如果导电离子是I-,则支管a中AgI

质量增加

。

27.(2023河北,17,15分)氮是自然界重要元素之一,研究氮及其化合物的性质以及氮的

循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。已知:1mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。物质N2(g)O2(g)NO(g)能量/kJ945498631回答下列问题:(1)恒温下,将1mol空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21,其余为惰性组分)置于容

积为VL的恒容密闭容器中,假设体系中只存在如下两个反应:ⅰ.N2(g)+O2(g)

2NO(g)

K1

ΔH1ⅱ.2NO(g)+O2(g)

2NO2(g)

K2

ΔH2=-114kJ·mol-1①ΔH1=

+181

kJ·mol-1。②以下操作可以降低上述平衡体系中NO浓度的有

CD

(填标号)。A.缩小体积B.升高温度C.移除NO2D.降低N2浓度③若上述平衡体系中c(NO2)=amol·L-1,c(NO)=bmol·L-1,则c(O2)=

-

mol·L-1,K1=

(写出含a、b、V的计算式)。(2)氢气催化还原NOx作为一种高效环保的脱硝技术备受关注。高温下氢气还原NO反

应的速率方程为v=kcx(NO)cy(H2),k为速率常数。在一定温度下改变体系中各物质浓度,

测定结果如下表。组号c(NO)/(mol·L-1)c(H2)/(mol·L-1)v/(mol·L-1·s-1)10.100.10r20.100.202r30.200.104r40.050.30?表中第4组的反应速率为

0.75r

mol·L-1·s-1。(写出含r的表达式)(3)①以空气中的氮气为原料电解合成氨时,N2在

阴

(填“阴”或“阳”)

极上发生反应,产生NH3。②氨燃料电池和氢燃料电池产生相同电量时,理论上消耗NH3和H2的质量比为17∶3,

则在碱性介质中氨燃料电池负极的电极反应式为

2NH3+6OH--6e-

N2+6H2O

。③我国科学家研究了水溶液中三种催化剂(a、b、c)上N2电还原为NH3(图1)和H2O电

还原为H2(图2)反应历程中的能量变化,则三种催化剂对N2电还原为NH3的催化活性由

强到弱的顺序为

bac

(用字母a、b、c排序)。图1图2类型3分压平衡常数28.(2024贵州,17,14分)在无氧环境下,CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值

的芳烃产品。一定温度下,CH4芳构化时同时存在如下反应:ⅰ.CH4(g)

C(s)+2H2(g)

ΔH1=+74.6kJ·mol-1ΔS=+80.84J·mol-1·K-1ⅱ.6CH4(g)

C6H6(l)+9H2(g)

ΔH2回答下列问题:(1)反应ⅰ在1000K时

能

(选填“能”或“不能”)自发进行。(2)已知25℃时有关物质的燃烧热数据如表,则反应ⅱ的ΔH2=

6a-b-9c

kJ·

mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。物质CH4(g)C6H6(l)H2(g)ΔH/(kJ·mol-1)abc(3)受反应ⅰ影响,随着反应进行,单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低,原因是

反应ⅰ有积炭生成,随着反应的进行,生成的积炭逐渐增多,覆盖在催化剂

表面,使催化剂催化性能逐渐降低,化学反应速率逐渐减小

。(4)对催化剂在不同的pH条件下进行处理,能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不

同pH条件下处理后分别用于催化CH4芳构化,相同反应时间内测定相关数据如下表,其

中最佳pH为

10.0

,理由是

pH=10.0时,产物中积炭平均含量最

低,CH4平均转化率最大,芳烃平均产率最高

。pHCH4平均转化率/%芳烃平均产率/%产物中积炭平均含量/%2.49.605.3540.754.09.804.6045.857.09.254.0546.8010.010.456.4533.1012.09.954.1049.45(5)973K、100kPa下,在某密闭容器中按n(C6H6)∶n(CH4)=1∶5充入气体,发生反应C6H

6(g)+CH4(g)

C7H8(g)+H2(g),平衡时C6H6与C7H8的分压比为4∶1,则C6H6的平衡转化率为

20%

,平衡常数Kp=

或

(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,列出计算式即可)。(6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯,反应如下:

(两个反应可视为同级数的平行反应)对于同级数的平行反应有

=

=

,其中v、k分别为反应速率和反应速率常数,Ea为反应活化能,A1、A2为定值,R为常数,T为温度,同一温度下

是定值。已知Ea,苯<Ea,二甲苯,若要提高苯的产率,可采取的措施有

适当降低温度,加入合适的催化

剂(合理即可)

。29.(2024新课标,29,14分)Ni(CO)4(四羰合镍,沸点43℃)可用于制备高纯镍,也是有机化

合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题:(1)Ni基态原子价电子的轨道表示式为

。镍

的晶胞结构类型与铜的相同,晶胞体积为a3,镍原子半径为

a

。(2)Ni(CO)4结构如图所示,其中含有σ键的数目为

8

,Ni(CO)4晶体的类型为

分子晶体

。

(3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下,Ni(s)和CO(g)反应达平衡时,Ni(CO)4体

积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)+4CO(g)

Ni(CO)4(g)的ΔH

小于

0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑,

增大压强、降低温度

有利于Ni(CO)4的生成(写出两点),p3、100℃时CO的平衡转化率α=

97.3%

,该温度下平衡常数Kp=

9×103

(MPa)-3。(4)对于同位素交换反应Ni(C16O)4+C18O

Ni(C16O)3C18O+C16O,20℃时反应物浓度随时间的变化关系为c1[Ni(C16O)4]=c0[Ni(C16O)4]e-kt(k为反应速率常数),则Ni(C16O)4反应一半所需时间

=

(用k表示)。30.(2023全国乙,28,14分)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小

麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:(1)在N2气氛中,FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示:

根据上述实验结果,可知x=

4

,y=

1

。(2)已知下列热化学方程式:FeSO4·7H2O(s)

FeSO4(s)+7H2O(g)

ΔH1=akJ·mol-1FeSO4·xH2O(s)

FeSO4(s)+xH2O(g)

ΔH2=bkJ·mol-1FeSO4·yH2O(s)

FeSO4(s)+yH2O(g)

ΔH3=ckJ·mol-1则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)

2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH=

a+c-2b

kJ·mol-1。(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中,升高温度发生分解反应:2FeSO4(s)

Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)平衡时

~T的关系如下图所示。660K时,该反应的平衡总压p总=

3.0

kPa,平衡常数Kp(Ⅰ)=

2.25

(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而

增大

(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)提高温度,上述容器中进一步发生反应2SO3(g)

2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ),平衡时

=

(用

、

表示)。在929K时,p总=84.6kPa,

=35.7kPa,则

=

46.26

kPa,Kp(Ⅱ)=

kPa(列出计算式)。31.(2023辽宁,18,14分)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现

代仪器分析,该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG(热重)曲线及DSC曲线(反映体系热

量变化情况,数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰,则此时分解生成的

氧化物有SO2、

CuO

和

SO3

(填化学式)。

(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下),副产物为亚硝基硫酸,主要反应如下:NO2+SO2+H2O

NO+H2SO42NO+O2

2NO2(ⅰ)上述过程中NO2的作用为

催化剂

。(ⅱ)为了适应化工生产的需求,铅室法最终被接触法所代替,其主要原因是

反应过程有NO、NO2参与,容易污染环境;制备的硫酸纯度不高,含有副产物亚硝基硫

酸等合理答案

(答出两点即可)。(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化:SO2(g)+

O2(g)

SO3(g)ΔH=-98.9kJ·mol-1。(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速

率(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是

cd

。

a.温度越高,反应速率越大b.α=0.88的曲线代表平衡转化率c.α越大,反应速率最大值对应温度越低d.可根据不同α下的最大速率,选择最佳生产温度(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和

转化率关系如下图所示,催化性能最佳的是

d

(填标号)。

(ⅲ)设O2的平衡分压为p,SO2的平衡转化率为αe,用含p和αe的代数式表示上述催化氧化

反应的Kp=

(用平衡分压代替平衡浓度计算)。32.(2023湖北,19,14分)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,C40H10可

以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g)

C40H18(g)+H2(g)的反应机理和能量变化如下:

回答下列问题:(1)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0kJ·mol-1和298.0kJ·mol-1,H—H键

能为436.0kJ·mol-1。估算C40H20(g)

C40H18(g)+H2(g)的ΔH=

128

kJ·mol-1。(2)图示历程包含

3

个基元反应,其中速率最慢的是第

3

个。(3)C40H10纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为

6

、

10

。(4)1200K时,假定体系内只有反应C40H12(g)

C40H10(g)+H2(g)发生,反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强),平衡转化率为α,该反应的平衡常数Kp为

p0

(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。(5)

40H19(g)

C40H18(g)+H·(g)及

40H11(g)

C40H10(g)+H·(g)反应的lnK(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下,lnK=-

+c(R为理想气体常数,c为截距)。图中两条线几乎平行,从结构的角度分析其原因是

两反应断键

和成键数目相同,故ΔH相同,则lnK随

变化率几乎相同

。

(6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成C40H10的反应速率的是

a

(填标号)。a.升高温度b.增大压强c.加入催化剂类型4

浓度/物质的量分数/标准平衡常数等33.(2024湖南,14,3分)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),发生如

下反应:主反应:CH3OH(g)+CO(g)

CH3COOH(g)

ΔH1副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g)

CH3COOCH3(g)+H2O(g)

ΔH2在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数δ[如δ(CH3COOH)=

]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是

(

)DA.投料比x代表

B.曲线c代表乙酸的分布分数C.ΔH1<0,ΔH2>0D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N)34.(2024全国甲,28,15分)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶

联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:(1)已知如下热化学方程式:CH4(g)+Br2(g)

CH3Br(g)+HBr(g)

ΔH1=-29kJ·mol-13CH3Br(g)

C3H6(g)+3HBr(g)

ΔH2=+20kJ·mol-1计算反应3CH4(g)+3Br2(g)

C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=

-67

kJ·mol-1。(2)CH4与Br2反应生成CH3Br,部分CH3Br会进一步溴化。将8mmolCH4和8mmolBr2通

入密闭容器,平衡时,n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只

有CH4、CH3Br和CH2Br2)。

(ⅰ)图中CH3Br的曲线是

a

(填“a”或“b”)。(ⅱ)560℃时,CH4的转化率α=

80%

,n(HBr)=

7.8

mmol。(ⅲ)560℃时,反应CH3Br(g)+Br2(g)

CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常数K=

10.92

。(3)少量I2可提高生成CH3Br的选择性。500℃时,分别在有I2和无I2的条件下,将8mmol

CH4和8mmolBr2通入密闭容器,溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下

图。

(ⅰ)在11~19s之间,有I2和无I2时CH3Br的生成速率之比

=

3∶2

。(ⅱ)从图中找出I2提高了CH3Br选择性的证据:

有I2时生成的CH3Br比无I2时

多,生成的CH2Br2比无I2时少

。(ⅲ)研究表明,I2参与反应的可能机理如下:①I2(g)

·I(g)+·I(g)②·I(g)+CH2Br2(g)

IBr(g)+·CH2Br(g)③·CH2Br(g)+HBr(g)

CH3Br(g)+·Br(g)④·Br(g)+CH4(g)

HBr(g)+·CH3(g)⑤·CH3(g)+IBr(g)

CH3Br(g)+·I(g)⑥·I(g)+·I(g)

I2(g)根据上述机理,分析I2提高CH3Br选择性的原因:

改变了反应机理,发生了反

应CH2Br2(g)+CH4(g)

2CH3Br(g)

。35.(2024安徽,17,15分)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,由乙烷制乙烯的研究备

受关注。回答下列问题:【乙烷制乙烯】(1)C2H6氧化脱氢反应:2C2H6(g)+O2(g)

2C2H4(g)+2H2O(g)ΔH1=-209.8kJ·mol-1C2H6(g)+CO2(g)

C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)

ΔH2=178.1kJ·mol-1计算:2CO(g)+O2(g)

2CO2(g)

ΔH3=

-566

kJ·mol-1(2)C2H6直接脱氢反应为C2H6(g)

C2H4(g)+H2(g)

ΔH4,C2H6的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示,则ΔH4

>

0(填“>”“<”或“=”)。结合下图,下

列条件中,达到平衡时转化率最接近40%的是

b

(填标号)。

a.600℃,0.6MPab.700℃,0.7MPac.800℃,0.8MPa(3)一定温度和压强下,反应ⅰC2H6(g)

C2H4(g)+H2(g)

反应ⅱ

C2H6(g)+H2(g)

2CH4(g)

(

远大于

)(Ka是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)①仅发生反应ⅰ时,C2H6的平衡转化率为25.0%,计算

=

。②同时发生反应ⅰ和ⅱ时,与仅发生反应ⅰ相比,C2H4的平衡产率

增大

(填“增大”“减小”或“不变”)。【乙烷和乙烯混合气的分离】(4)通过Cu+修饰的Y分子筛的吸附—脱附,可实现C2H4和C2H6混合气的分离。Cu+的

空轨道

与C2H4分子的π键电子形成配位键,这种配位键强弱介于范德华力

和共价键之间。用该分子筛分离C2H4和C2H6的优点是

选择性强,吸附效果好

。(5)常温常压下,将C2H4和C2H6等体积混合,以一定流速通过某吸附剂,测得两种气体出

口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是

BC

(填标号)。

A.前30min,两种气体均未被吸附B.p点对应的时刻,出口气体的主要成分是C2H6C.a-b对应的时间段内,吸附的C2H6逐渐被C2H4替代36.(2022海南,16,10分)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反

应:CO2(g)+4H2(g)

2H2O(g)+CH4(g)回答问题:(1)已知:电解液态水制备1molO2(g),电解反应的ΔH=+572kJ·mol-1。由此计算H2(g)的

燃烧热(焓)ΔH=

-286

kJ·mol-1。(2)已知:CO2(g)+4H2(g)

2H2O(g)+CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。图1图2①若反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过

程的能量变化示意图(图2,答案在图2下方)。

②某研究小组模拟该反应。温度t下,向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1mol

CO2和0.4molH2,反应平衡后测得容器中n(CH4)=0.05mol。则CO2的转化率为

50%

,反应温度t约为

660.2(或660.1或660.3,其他合理答案也可)

℃。(3)在相同条件下,CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应:CO2(g)+3H2(g)

H2O(g)+CH3OH(g)在反应器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应

进行到2min时,测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L-1)如下表所示。催化剂t=350℃

t=400℃

c(CH3OH)c(CH4)c(CH3OH)