甲醇是重要的化工原料，可以使用多种方法制备甲醇。

1. 甲醇是重要的化工原料，可以使用多种方法制备甲醇。

(1)

I．利用反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，若在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1：2充入CO和 $\text{[math]}$ ，测得平衡混合物中 $\text{[math]}$ 的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如如图所示。

该反应的 $\text{[math]}$ 0(填“>”“<”或“=”)

(2) 达到平衡时，反应速率：A点B点(填“>”“<”或“=”)。在C点时，CO的转化率为。

(3) 要提高CO的平衡转化率，可以采取的措施是____(填字母)。 A. 加入催化剂 B. 增大CO的浓度 C. 通入 $\text{[math]}$ D. 通入惰性气体 E. 分离出甲醇

(4) 关于该反应，下列说法正确的是____(填字母)。 A. 该反应在任何温度下都能自发进行 B. 使用催化剂，不能提高CO的平衡转化率 C. 升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D. 增大压强，该反应的化学平衡常数不变

(5) Ⅱ．利用 $\text{[math]}$ 与在催化剂的作用下合成甲醇。主反应： $\text{[math]}$ ，在温度为 T℃、压强为 $\text{[math]}$ 条件下，向容器中充入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，充分反应达平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率为 $\text{[math]}$ 。

求平衡时 $\text{[math]}$ 的物质的量为。

(6) 主反应的相对压力平衡常数 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。用含p的式子表示)。

【考点】

反应热和焓变; 化学平衡常数; 化学平衡的影响因素; 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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综合题困难

1. 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。

(1) 已知化学键相关数据如下：

化学键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
键能 $\text{[math]}$	436	946	391

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，该反应自发进行的条件是。

(2) 研究表明，合成氨反应在 $\text{[math]}$ 催化剂上可能通过如下机理进行( $\text{[math]}$ 表示催化剂表面吸附位， $\text{[math]}$ 表示被吸附于催化剂表面的 $\text{[math]}$ )。判断下述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为(填步骤前的标号)，理由是。

(i) $\text{[math]}$ 　　(ii) $\text{[math]}$ 　　(iii) $\text{[math]}$

(iv) $\text{[math]}$ 　　(v) $\text{[math]}$

(3) 为研究温度对合成氨效率的影响，在某温度T下，将一定量 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合气体置于恒容密闭容器中，在t时刻测得容器中 $\text{[math]}$ 的物质的量。然后分别在不同温度下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得 $\text{[math]}$ 的物质的量。在图中坐标系中，画出 $\text{[math]}$ 随温度变化的曲线示意图。

(4) 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为 $\text{[math]}$ ，另一种为 $\text{[math]}$ 。(物质i的摩尔分数： $\text{[math]}$ 总)

下列说法中不正确的是___________。

A. 当氨气的体积分数保持不变时可以判断反应已达平衡 B. 低温高压有利于提高合成氨的平衡产率 C. 压强由大到小的顺序为 $\text{[math]}$ D. 进料组成中含有惰性气体 $\text{[math]}$ 的是图3

(5) 某温度下，进料组成为 $\text{[math]}$ ，保持体系压强 $\text{[math]}$ 不变，当反应达到平衡时测得 $\text{[math]}$ ，则该温度下反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。( $\text{[math]}$ 表示用平衡分压代替平衡浓度求得的平衡常数，分压=总压×气体的摩尔分数)

综合题普通

2. 丙酮蒸气热裂解可生产乙烯酮，反应为

(g)⇌O=C=CH₂(g)+CH₄(g) $\text{[math]}$ ，现对该热裂解反应进行研究，回答下列问题：

化学键	C−H	C−C	C=C
键能 $\text{[math]}$	412	348	612

(1) 根据表格中的键能数据，计算 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

(2) 丙酮的平衡转化率随温度、压强变化如图所示：

①图中X表示的物理量是；

②A、C两点化学平衡常数K_AK_C(填“>”、“<”或“=”)；

③恒容下，既可提高反应速率，又可提高丙酮平衡转化率的一条合理措施是。

(3) 在容积可变的恒温密闭容器中，充入丙酮蒸气维持恒压(110kPa)经过时间tmin，丙酮转化了10％。

①用单位时间内气体分压变化表示的反应速率v(丙酮)=kPa/min；

②该条件平衡时丙酮转化率为a，则K_P=(以平衡时分压代替浓度计算)(分压总压×物质的量分数)

(4) 其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下发生该反应，相同时间时丙酮的转化率与温度的关系如图所示。工业上选择催化剂(填“甲”或“乙”)。

综合题普通

3. 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