甲醇水蒸气重整制氢已经成为工业上制取氢气的重要工艺，甲醇水蒸气重整过程中可能出现以下反应：反应Ⅰ：反应Ⅱ：反应Ⅲ：回答下列问题：

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1. 甲醇水蒸气重整制氢已经成为工业上制取氢气的重要工艺，甲醇水蒸气重整过程中可能出现以下反应：

反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应Ⅲ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，反应Ⅲ可在(填“高温”或“低温”或“任意温度”)下可自发进行。

(2) 一定温度下，将1mol甲醇与3mol水蒸气投入密闭容器中发生反应，一段时间后达到平衡，测得甲醇的转化率为80%，水蒸气体积分数为 $\text{[math]}$ ，则

①该反应中水蒸气的转化率为。

②反应Ⅰ的压强平衡常数 $\text{[math]}$ 。

③若对体系增大压强，反应Ⅰ平衡(填“移动”或“不移动”)。

(3) 某科研团队对光催化还原 $\text{[math]}$ 转化为甲醇进行研究(原理如图)，取得了一定进展。

①电极1的电势(填“高于”或“低于”)电极2的电势。

②该光催化过程的总反应方程式为。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学反应速率与化学平衡的综合应用;

【答案】

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综合题普通

1. 异丙醇 $\text{[math]}$ 可由生物质转化得到，催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯 $\text{[math]}$ 的工业化技术已引起人们的关注，其主要反应如下：

Ⅰ. $\text{[math]}$

Ⅱ. $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 已知 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 燃烧生成 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的热化学方程式为。

(2) 在 $\text{[math]}$ 下，刚性密闭容器中的反应体系内水蒸气浓度与反应时间关系如下表：

反应时间 $\text{[math]}$	0	4	8	12	t	20
$\text{[math]}$ 浓度 $\text{[math]}$	0	2440	3200	3600	4000	4100

① $\text{[math]}$ 内， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

②t16(填“>”“<”或“=”)。

(3) 在恒温刚性密闭容器中，反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡的判据是(填标号)。

a. $\text{[math]}$ 的分压不变 b.混合气体密度不变

c. $\text{[math]}$ d. $\text{[math]}$

(4) 在一定条件下，若反应Ⅰ、Ⅱ的转化率分别为98%和40%，则丙烯的产率为。

(5) 下图为反应Ⅰ、Ⅱ达到平衡时 $\text{[math]}$ 与温度的关系曲线。

(已知：对于可逆反应 $\text{[math]}$ ，任意时刻 $\text{[math]}$ ，式中 $\text{[math]}$ )表示物质×的分压)

①在 $\text{[math]}$ 恒压平衡体系中充入少量水蒸气时，反应Ⅰ的的状态最有可能对应图中的点(填“甲”“乙”或“丙”)，判断依据是。

② $\text{[math]}$ 时，在密闭容器中加入一定量的 $\text{[math]}$ ，体系达到平衡后，测得 $\text{[math]}$ 的分压为 $\text{[math]}$ ，则水蒸气的分压为 $\text{[math]}$ (用含x的代数式表示)。

综合题困难

2. 近几年经济发展迅速，汽车数量越来越多，在方便我们的工作和生活的同时，也带来了严重的环境问题，为了消除汽车尾气对大气环境和人体健康造成的影响，科学家们想了很多处理尾气的方法。

(1) 活性炭可用于处理汽车尾气中的NO，有关反应为C(s)＋2NO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)＋CO₂(g)。

①判断该反应达到平衡的标志为。(填标号)

A．容器内气体的物质的量恒定 B．NO、N₂、CO₂的物质的量之比为2：1：1

C．v_正(NO)=2v_逆(CO₂) D．容器内气体密度恒定

②某温度时，向4L体积恒定的密闭容器中充入一定量N₂和CO₂发生反应：N₂(g)＋CO₂(g) $\text{[math]}$ C(s)＋2NO(g)；其中CO₂、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：

a.图中A点v_正v_逆(填“>”“<”或“=”)。

b.0～20min内的N₂平均反应速率v=；在此过程中，气体的平均相对分子质量 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

c.第20min时，外界改变的条件可能是。

(2) CO可以与NO₂反应：4CO(g)＋2NO₂(g) $\text{[math]}$ N₂(g)＋4CO₂(g)，如图为该反应中CO的平衡转化率在不同压强下随温度变化的图像，根据图像分析：△H0(填“>”或“<”，下同)；p₁p₂_。

(3) 在汽车排气管上安装催化转化器可以有效降低汽车尾气中的NO和CO，反应方程式为：2CO(g)＋2NO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)＋2CO₂(g)，若在密闭的容积不变的容器中进行该反应，起始加入的CO和NO的物质的量之比为3：2，起始压强为p，达到平衡时总压强为起始压强的85%，则该反应的化学平衡常数K_p=。(K_p为以分压表示的平衡常数，分压=总压×某物质的物质的量分数)

综合题普通

3. 乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。羟基氮化硼可高效催化乙烷氧化脱氢制乙烯。

主反应： $\text{[math]}$

副反应： $\text{[math]}$

(1) $\text{[math]}$ 的燃烧热 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的燃烧热 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 。

(2) 主反应的部分反应历程如下图所示(图中IS表示起始态，TS表示过渡态，FS表示终态)。这一部分反应中慢反应的活化能 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(3) 提高乙烯平衡产率的方法是(任写两条)，提高乙烯单位时间产量的关键因素是。

(4) 工业上催化氧化制乙烯时，通常在乙烷和氧气的混合气体中掺入惰性气体，即将一定比例的 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 混合气体以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测得乙烯的产率如下图所示。

①曲线Ⅰ中，a点右侧乙烯产量随温度升高而降低的原因是。

②两种催化剂比较，催化剂Ⅱ的优点与不足是。

(5) 一定温度下，维持压强为 $\text{[math]}$ ，向反应装置中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 的混合气体，经过 $\text{[math]}$ 后，反应达到平衡，此时乙烷的转化率为 $\text{[math]}$ ，乙烯选择性为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ )。反应速率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，该温度下反应 $\text{[math]}$ 的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

综合题普通