某科技小组对PCl3与Cl2间的反应进行了探究，将2 mol PCl3、2 mol Cl2分别置于多个容积为2 L的密闭容器中，然后在不同温度和压强下反应生成PCl5 ，反应一段时间后，测得Cl2的转化率如图1所示：

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1. 某科技小组对PCl₃与Cl₂间的反应进行了探究，将2 mol PCl₃、2 mol Cl₂分别置于多个容积为2 L的密闭容器中，然后在不同温度和压强下反应生成PCl₅ ，反应一段时间后，测得Cl₂的转化率如图1所示：

(1) 某容器内反应到A点所用时间为30 min，则此段时间内v(PCl₃)=。计算A点时该反应的平衡常数K=；

(2) P₁P₂(用“＞”、“＜”、“=”表示，后同)，假设A、B、C点对应于该反平衡状态，则对应的平衡常数K_A ， K_B和K_C相对大小关系为。

(3) 写出一种能提高PCl₃转化率的方法。

(4) 请在图2绘制体系中绘制PCl₅的百分量随反应温度(T)变化的图象(画出大概趋势即可)

【考点】

化学反应速率; 化学平衡常数; 化学平衡移动原理;

【答案】

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综合题普通

1. 近日，科学家开发新型催化剂实现一氧化二氮对 $\text{[math]}$ 馏分中2-丁烯的气相选择性氧化，反应原理如下：

反应1： $\text{[math]}$

反应2： $\text{[math]}$

(1) 某温度下，向恒压密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，发生上述反应1和反应2，测得平衡体系中 $\text{[math]}$ 的体积分数与起始投料比 $\text{[math]}$ 的关系如图所示，那么在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 三点中， $\text{[math]}$ 的转化率由小到大排序为（填字母）。

(2) 已知：阿伦尼乌斯经验公式为 $\text{[math]}$ （R、C为常数，T为热力学温度，k为速率常数， $\text{[math]}$ 为活化能）。测得反应1在不同催化剂Cat1、Cat2作用下，Rlnk与温度的倒数关系如图所示，以此判断催化效果较高的催化剂是（填“Cat1”或“Cat2”）。

(3) 在反应器中充入1mol 2-丁烯和 $\text{[math]}$ ，发生上述反应，测得2-丁烯的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，X点时丁酮 $\text{[math]}$ 的选择性为 $\text{[math]}$ 。

已知：[ $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ]。

①其他条件不变，升高温度，2-丁烯的平衡转化率降低的原因是。

②p31kPa（填“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）。

③Y点反应1的压强平衡常数Kp为（可用分数形式表达）。

综合题困难

2. 合理利用温室气体是当前能源与环境研究的热点。 $\text{[math]}$ 催化加氢可缓解 $\text{[math]}$ 对温室效应的影响，其原理为：

反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1

反应Ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) 反应Ⅰ的 $\text{[math]}$ 0(填“>”、“<”或“=”)，说明理由。

(2) 反应Ⅰ中， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 分别为正、逆反应速率， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 分别为正、逆反应速率常数， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 仅受温度影响。请在下图中画出 $\text{[math]}$ 随T的变化斜线。( $\text{[math]}$ ， T表示温度)

(3) 在0.1MPa下，将1mol $\text{[math]}$ 和4mol $\text{[math]}$ 充入2L刚性密闭容器中，假设只发生反应Ⅰ，当CO平衡产率为40%时，此时总压为P，计算该温度下反应Ⅰ的平衡常数 $\text{[math]}$ 。(计算结果用分数表示)

(4) 某实验室控制 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 初始投料比为1∶2.2，经过相同时间测得如下四组实验数据：

反应序号	T/K	催化剂	$\text{[math]}$ 转化率/%	甲醇选择性/%
①	543	Cu/ZnO纳米棒	12.3	42.3
②	543	Cu/ZnO纳米片	10.9	72.7
③	553	Cu/ZnO纳米棒	15.3	39.1
④	553	Cu/ZnO纳米片	12.0	71.6

结合实验数据，选择Cu/ZnO(填“纳米棒”或“纳米片”)更有利于提高甲醇产率。

(5) 下图为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在某催化剂M表面发生反应Ⅱ得到单分子甲醇的反应历程(*表示吸附态)， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1(“eV”表示电子伏特，指一个电子的电位差加速后所获得的动能，leV $\text{[math]}$ J， $\text{[math]}$ mol^-1)。

(6) 对于反应Ⅱ，下列说法正确的是___________。 A. 低温、高压有利于提高 $\text{[math]}$ 转化为甲醇的平衡转化率 B. 增大 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的初始投料比，有利于提高 $\text{[math]}$ 转化为甲醇的平衡转化率 C. 使用催化剂M生成甲醇的反应历程中， $\text{[math]}$ 是该反应的决速步 D. 及时分离出水可加快上述反应的反应速率

综合题普通

3. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨： $\text{[math]}$ ，实现了人工固氮。

(1) 该反应的化学平衡常数表达式为。

(2) 测得在一定条件下氨的平衡含量如下表。

温度/℃	压强/MPa	氨的平衡含量
200	10	81.5%
550	10	8.25%

①该反应为放热反应，结合表中数据说明理由。

②哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是。

(3) 某温度下，将N₂和H₂按一定比例充入1L恒容容器中，平衡后测得数据如下表：

	N₂	H₂	NH₃
平衡时各物质的物质的量/(mol)	1.00	3.00	1.00

①此条件下H₂的平衡转化率=。(保留一位小数)

②若平衡后，再向平衡体系中加入N₂、H₂和NH₃各1.00 mol，此时反应向方向(填“正反应”或“逆反应”)，结合计算说明理由：。

(4) 合成氨生产流程示意图如下。

①流程中，有利于提高原料利用率的措施是；有利于提高单位时间内氨的产率的措施有。(每空至少答出两点)

②“干燥净化”中，有一步操作是用铜氨液除去原料气中的CO，其反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。对吸收CO后的铜氨废液应该怎样处理？请提出你的建议：。

(5) 实验室研究是工业生产的基石。下图中的实验数据是在其他条件不变时，不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下，平衡混合物中NH₃的物质的量分数的变化情况。

①曲线a对应的温度是。

②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是。

综合题普通