探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 回答下列问题：

1. 探究CH₃OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH₃OH的产率。以CO₂、H₂为原料合成CH₃OH涉及的主要反应如下：

Ⅰ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

Ⅱ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

Ⅲ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1 mol CO₂和3 mol H₂发生上述反应，达到平衡时，容器中CH₃OH(g)为ɑ mol，CO为b mol，此时H₂O(g)的浓度为mol﹒L^-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为。

(3) 不同压强下，按照n(CO₂)：n(H₂)=1：3投料，实验测定CO₂的平衡转化率和CH₃OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。

已知：CO₂的平衡转化率= $\text{[math]}$

CH₃OH的平衡产率= $\text{[math]}$

其中纵坐标表示CO₂平衡转化率的是图(填“甲”或“乙”)；压强p₁、p₂、p₃由大到小的顺序为；图乙中T₁温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是。

(4) 为同时提高CO₂的平衡转化率和CH₃OH的平衡产率，应选择的反应条件为_________(填标号)。 A. 低温、高压 B. 高温、低压 C. 低温、低压 D. 高温、高压

【考点】

化学平衡的调控; 化学平衡转化过程中的变化曲线; 化学反应速率与化学平衡的综合应用; 化学平衡的计算; 有关反应热的计算;

【答案】

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综合题困难

1. $\text{[math]}$ 有效转化是研究“碳中和”的重要方向。

(1) $\text{[math]}$ 可用于人工合成淀粉，其中前两步的反应如下图所示。

已知 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

则 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ (用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示)。

(2) CO₂催化加氢可合成乙烯，反应为2CO₂(g)+6H₂(g) $\text{[math]}$ C₂H₄(g)+4H₂O(g) ΔH<0，在恒压密闭容器中，起始充入2molCO₂(g)和6molH₂(g)发生反应，不同温度下达到平衡时各组分的体积分数随温度的变化如图所示。

①下列说法正确的是

A．b点时：2v_正(H₂)=3v_逆(H₂O)

B．a、b、c三点的平衡常数：Ka>Kc>Kb

C．将H₂O(g)液化分离可提高C₂H₄的产率

D．活性更高的催化剂可提高CO₂的平衡转化率

②表示C₂H₄体积分数随温度变化的曲线是(填“k”“l”“m”或“n”)

③若d点表示240℃某时刻H₂的体积分数，保持温度不变，则反应向(填“正”或“逆”)反应方向进行。

④205℃，反应达b点所用时间为tmin，则此过程中用CO₂表示的反应速率是mol/min。若平衡时b点总压为P，则平衡常数Kp=(列出计算式，以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

⑤其他条件相同，分别在催化剂X、Y作用下发生该反应，测得相同时间CO₂的转化率与温度的关系如下图所示。使用催化剂X，当温度高于302℃，CO₂转化随着温度升高而下降的原因是。

综合题普通

(1) I. $\text{[math]}$ 是化学活动性极强的气体。高温下，将一定量的 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 充入2.5L的空钢瓶中，发生反应： $\text{[math]}$ 。相关数据如下表。

温度(K)	起始反应物的量(mol)		平衡时 $\text{[math]}$ 的物质的量分数
温度(K)	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	平衡时 $\text{[math]}$ 的物质的量分数
500	0.40	0.10	0.02
600	0.40	0.10	0.03

该反应是(选填“吸热”或“放热”)反应；500K时，反应5min时达到平衡，则0～5min内， $\text{[math]}$ 的平均反应速率 $\text{[math]}$ ；600K时，达到平衡所需时间(选填“大于”“小于”或“等于”)5min。

(2) 向反应器中再分别充入下列气体，能使 $\text{[math]}$ 平衡转化率增大的是。(选填编号)

a. $\text{[math]}$ b. $\text{[math]}$ c.COS d. $\text{[math]}$

(3) II. $\text{[math]}$ 可在氧气中燃烧，反应式为： $\text{[math]}$ 。研究人员对影响产率的反应条件进行了研究：保持其他条件不变，测定反应至相同时间时产率随温度的变化。所得结果如图所示。

请解释 $\text{[math]}$ 产率先增大后减小的原因。

(4) III.另一种 $\text{[math]}$ 吸收效率更高的工艺是：将 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 分别缓慢通入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的混合溶液中反应回收S，其物质转化如图所示。

请写出 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应的离子方程式；在上述吸收过程中，理论上无需添加的物质是。

(5) 已知常温下CuS不与 $\text{[math]}$ 发生反应，则过程中通入 $\text{[math]}$ 的作用是；为保证 $\text{[math]}$ 全部转化为S，通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的体积比至少为。

综合题普通

3. 利用1－甲基萘(1－MN)制备四氢萘类物质(MTLs，包括1－MTL和5－MTL)。反应过程中伴有生成十氢茶(1－MD)的副反应，涉及反应如图：

回答下列问题：

(1) 已知一定条件下反应R₁、R₂ ， R₃的焓变分别为△H₁ ， △H₂、△H₃ ，则反应R₄的焓变为(用含△H₁、△H₂、△H₃的代数式表示)。

(2) 四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。

①c、d分别为反应R₁和R₃的平衡常数随温度变化的曲线，则表示反应R₂的平衡常数随温度变化曲线为。

②已知反应R₁的速率方程v_正=k_正•c(1－MN)•c²(H₂)，v_逆=k_逆•c(5－MTL)(k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度、催化剂有关)。温度T₁下反应达到平衡时k_正=1.5k_逆，温度T₂下反应达到平衡时k_正=3k_逆。由此推知，T₁T₂(填“>”，“<”或“=”)。

③下列说法错误的是。

A．四个反应均为放热反应 B．压强越大，温度越低越有利于生成四氢萘类物质

C．反应体系中1－MD最稳定 D．由上述信息可知，400K时反应R₄速率最快

(3) 1－MN在6.0×10³kPa的高压H₂氛围下反应(H₂压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性S_i(某生成物i的物质的量与消耗1－MN的物质的量之比)和物质的量分数x_i(x_i表示物种i与除H₂外其他各物种总物质的量之比)随1－MN平衡转化率y的变化关系如图乙所示，1－MN平衡转化率y为80%时，1－MTL的产率=；y为65%时反应R₁的平衡常数K_p=kPa^-2。四氢萘类物质的物质的量分数x_i随1－MN平衡转化率先增大后减小，结合平衡移动原理解释原因。

综合题普通