有效转化是研究“碳中和”的重要方向。

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。

【考点】

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;

【答案】

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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

2. 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

3. 我国科学家研制出催化剂将CO₂转化为烃的效率提高1000倍。已知：在某催化剂作用下，CO₂和H₂发生反应如下：4CO₂(g) +13H₂(g) $\text{[math]}$ C₄H₁₀(g) +8H₂O(g) △H

(1) 已知C₄H₁₀(g)、H₂(g)的燃烧热△H分别为-2900 kJ·mol^-1、-285.8 kJ·mol^-1 ， H₂O(I)=H₂O(g) △H₃= +44 kJ·mol^-1.则△H=kJ·mol^-1。

(2) 在恒容恒温条件下，向密闭容器中充入CO₂、H₂ ，加入合适催化剂发生上述反应，下列情况表明反应达到平衡状态的是____(填字母)。 A. 混合气体密度保持不变 B. 气体总压强保持不变 C. 气体平均摩尔质量保持不变 D. 混合气体中C₄H₁₀体积分数保持不变

(3) 在密闭容器中充入适量CO₂和H₂ ，发生上述反应，单位时间内CO₂的转化率与温度、催化剂的关系如图1所示。

①催化效率，Cat2(填“>”、“<”或“=”)Catl。

②a点(填 “达到”或 “未达到”)平衡，理由是。b点之后CO₂的转化率降低，可能的原因是。

(4) 在密闭容器中充入0.4 mol CO₂和1.3 mol H₂发生上述反应，测得CO₂的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。

①p₂ (填 “>”、 “<”或 “=”)p₁ ，随着温度升高，不同压强下，CO₂的平衡转化率接近相等，其主要原因是。

②已知M点对应的容器体积为1 L，则在300℃下平衡常数K=(只列计算式)。

综合题普通

催化剂	t=350℃		t=400℃
催化剂	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
催化剂Ⅰ	10.8	12722	345.2	42780
催化剂Ⅱ	9.2	10775	34	38932