天然气的主要成分为CH4 ，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。

1. 天然气的主要成分为CH₄ ，一般还含有C₂H₆等烃类，是重要的燃料和化工原料。

(1) 乙烷在一定条件可发生如下反应：C₂H₆(g)= C₂H₄(g)+H₂(g) ΔH ，相关物质的燃烧热数据如下表所示：

物质	C₂H₆(g)	C₂H₄(g)	H₂(g)
燃烧热ΔH/( kJ·mol⁻¹)	-1560	-1411	-286

①ΔH=kJ·mol⁻¹。

②提高该反应平衡转化率的方法有、。

③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数K_p=(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

(2) 高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH₄ $\text{[math]}$ C₂H₆+H₂。反应在初期阶段的速率方程为：r=k× $\text{[math]}$ ，其中k为反应速率常数。

①设反应开始时的反应速率为r₁ ，甲烷的转化率为α时的反应速率为r₂ ，则r₂= r₁。

②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是。

A．增加甲烷浓度，r增大 B．增加H₂浓度，r增大

C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小

(3) CH₄和CO₂都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：

①阴极上的反应式为。

②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH₄和CO₂体积比为。

【考点】

反应热和焓变; 化学平衡常数; 化学反应速率的影响因素; 化学平衡移动原理; 电解池工作原理及应用;

【答案】

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综合题普通

1. 氯乙烯是制备塑料的重要中间体，可通过乙炔选择性催化加氢制备。已知：

I． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

II． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

III． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

VI．部分化学键的键能如表所示。

化学键	C-C	C=C	C-H	C-Cl	H-Cl
键能(kJ/mol)	347.7	x	413.4	340.2	431.8

回答下列问题

(1) 表中 $\text{[math]}$ 。

(2) 在体积可变的密闭容器中以物质的量之比为1∶1充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，分别在不同压强下发生反应，实验测得乙炔的平衡转化率与温度的关系如图所示。 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 由大到小的顺序为。随温度升高，三条曲线逐渐趋于重合的原因为。

(3) —定温度下，向盛放催化剂的恒容密闭容器中以物质的量之比为1∶1充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，假设只发生反应I和II。实验测得反应前容器内压强为 $\text{[math]}$ ， 10min达到平衡时 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的分压分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。

①0~10min内，HCl的总消耗速率 $\text{[math]}$ Pa/min(用分压表示)。

②反应I的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的代数式表示)。

(4) 科学家发现反应I在催化剂Au/C作用下的反应历程如图所示。“2→3”的化学方程式可表示为： $\text{[math]}$

①“4→5”的化学方程式为。

②反应物在催化剂表面经历过程“扩散→吸附(活性位点)→表面反应→脱附”。若保持体系中 $\text{[math]}$ 分压不变，HCl分压过高时反应催化效率降低的可能原因是。

综合题普通

2. 工业生产中产生的烟气中常含有氮氧化物 $\text{[math]}$ ，为了防止污染大气，排放前需要经过适当处理脱除 $\text{[math]}$ 。

(1) 在一定条件下，可用CO还原NO，其原理为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

已知：标准摩尔生成焓指标准状态下由最稳定的单质合成1 mol该物质的焓变。一些物质的燃烧热或标准摩尔生成焓如下表所示。

物质	C(s)	CO(g)	NO(g)
燃烧热 $\text{[math]}$ (kJ/mol)	-393.5
标准摩尔生成焓 $\text{[math]}$ (kJ/mol)	0	-110.5	+90.5

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

②下列措施能够同时提高上述反应的速率和NO平衡转化率的是(填标号)。

A．使用催化剂 B．及时分离生成的 $\text{[math]}$ C．升高温度 D．提高CO的浓度

③一定温度下，在体积恒为2L的密闭容器中通入CO与NO各2 mol，初始压强为20 kPa．仅发生上述反应，达到平衡后， $\text{[math]}$ ，则此温度下该反应的压强平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。再向容器中通入2 mol $\text{[math]}$ 和1 mol $\text{[math]}$ ，达到新的平衡时，混合气体中NO的体积分数相比原平衡(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2) CO也可以还原 $\text{[math]}$ ，反应原理为： $\text{[math]}$ 。

研究发现，该反应分两步进行：

第一步： $\text{[math]}$ (慢反应)

第二步： $\text{[math]}$ (快反应)

已知：此条件下，该反应的化学反应速率 $\text{[math]}$ (k为速率常数，只与温度有关)。下列分析正确的是_________(填标号)。

A. 增大 $\text{[math]}$ 浓度，该反应速率增大 B. 增大CO浓度，该反应速率几乎不变 C. $\text{[math]}$ 是该反应的催化剂 D. 第一步反应的活化能小于第二步反应

(3) 工业烟气中的 $\text{[math]}$ 常常无法完全脱除，可用下图所示装置来测定工业烟气中 $\text{[math]}$ 的脱除率，其原理如下：

测定开始前，电解质溶液中 $\text{[math]}$ 。测定时，将含 $\text{[math]}$ 的烟气中通入电解质溶液中使 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应 $\text{[math]}$ 被还原为NO，烟气中其他成分均不参与反应)。此时电解池自动开始工作，直到 $\text{[math]}$ 重新变为n，电解自动结束。

①装置工作时，阴极反应的电极反应式为：， $\text{[math]}$ 被 $\text{[math]}$ 还原的离子方程式为。

②将某工业烟气分为等体积的两份，其中一份直接通入该装置，另一份脱除部分 $\text{[math]}$ 后再通入该装置，两次电解过程中转移的电子量分别为a mol、b mol，则本次 $\text{[math]}$ 脱除率为。

综合题普通

3. 钼和钒在炼钢、有机化工、高科技等领域有广泛应用。一种从炼油工业的废催化剂（主要成分为V₂O₅、MoO₃、Al₂O₃、硫化物和碳氢化合物）中回收钼、钒的工艺流程如图：

(1) “气体”除CO₂、H₂O外，还含有的主要成分是。

(2) “破碎”的目的是；缎烧中V₂O₅转化的化学方程式是。

(3) 加人物质X的目的是调节溶液pH除铝，X的化学式是。

(4) “沉钒”过程中控制pH为8.35，其他条件一定时，钒的沉淀率与加铵系数K_NH4Cl、温度的关系分别如图1、图2，则应选择的加铵系数是；温度超过80℃时，钒的沉淀率下降的原因是。

(5) 钼酸铵[（NH₄）₂MoO₄]在高温下通入H₂可制得单质钼，该过程的化学方程式是。

综合题困难