甲醇是重要的化工原料，研究甲醇的制备及用途在工业上有重要的意义

1. 甲醇是重要的化工原料，研究甲醇的制备及用途在工业上有重要的意义

(1) 一种重要的工业制备甲醇的反应为

① $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

试计算 $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ 。

(2) 对于反应 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为正、逆反应速率常数， $\text{[math]}$ 为气体分压(分压 $\text{[math]}$ 物质的量分数 $\text{[math]}$ 总压)。在 $\text{[math]}$ 下，分别按初始投料比 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 进行反应，测得 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随压强变化的关系如图所示：

①投料比 $\text{[math]}$ 的曲线是。(填“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”)

②已知点 $\text{[math]}$ 在曲线 $\text{[math]}$ 上，计算该温度下压强平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算)

(3) 甲醇催化制取丙烯的反应为： $\text{[math]}$ 。已知Arrhenius经验公式为 $\text{[math]}$ (其中 $\text{[math]}$ 为活化能， $\text{[math]}$ 为速率常数， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 为常数)。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示：

①该反应的活化能 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

②当用更高效催化剂时，请在图中画出 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 关系的曲线。

(4) 目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇与 $\text{[math]}$ 反应来制备： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。在恒压密闭容器中通入一定量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 气体，测得甲醇的转化率随温度变化关系如图所示：

①温度为 $\text{[math]}$ 时，该反应的正反应速率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”，“=”或“<”)。

② $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 三点逆反应速率由大到小的顺序为。[用“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”、“ $\text{[math]}$ ”表示]

【考点】

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;

【答案】

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综合题普通

1. 研究海洋中珊瑚礁(主要成分CaCO₃)的形成机制及其影响具有重要意义，相关主要反应有：

反应Ⅰ：CO₂(aq)+H₂O(l) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (aq)+H⁺(aq) K₁=4.5×10^-7

反应Ⅱ： $\text{[math]}$ (aq) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (aq)+H⁺(aq) K₂= 4.7×10^-11

反应Ⅲ：CaCO₃(s) $\text{[math]}$ Ca²⁺(aq)+ $\text{[math]}$ (aq) K₃=3.4×10^-9

请回答：

(1) 珊瑚礁形成的总反应可表示为Ca²⁺(aq)+2 $\text{[math]}$ (aq)=CaCO₃(s)+CO₂(aq)+H₂O(l)。有利于珊瑚礁形成的环境是(填“温暖海域”或“冰冷海域”)，该反应的平衡常数K=(用K₁、K₂、K₃表示)。

(2) 海水的pH为8.0~8.3，下列有关珊瑚礁形成过程的叙述中正确的是____。 A. 海水中最主要的含碳微粒为 $\text{[math]}$ B. 海水中的c(Ca²⁺)>c( $\text{[math]}$ )+c( $\text{[math]}$ ) C. $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的水解反应是海水呈弱碱性的主要原因 D. 珊瑚礁形成的反应阻碍了 $\text{[math]}$ 的电离

(3) 温室气体CO₂的浓度上升，会导致海水酸化，促使珊瑚礁的溶解。科学家模拟海洋环境探究不同温度下海水中CO₂浓度与 $\text{[math]}$ 浓度间的关系。已知T₁℃下测得c(CO₂)与c( $\text{[math]}$ )的关系如图，请画出T₂℃(T₂>T₁)时c( $\text{[math]}$ )随c(CO₂)的变化趋势。

(4) 工业上可用(NH₄)₂CO₃溶液捕获CO₂以减少其排放：(NH₄)₂CO₃(aq)+H₂O(1)+CO₂(g)=2NH₄HCO₃(aq) △H。不同温度下，在同一密闭容器中充入同浓度的CO₂ ，加入同浓度同体积的(NH₄)₂CO₃溶液，经相同时间，测得CO₂浓度如图，则△H0(填“>”“<”或“=”)；随温度的升高，容器中CO₂的浓度在T₃温度下出现最低值的原因是。

综合题困难

2. 二氧化碳作为温室气体，是引发全球气候变化的元凶之一，但通过转化可以将其变成有用的化学品或燃料，有助于实现碳循环和碳减排。一定条件下将 $\text{[math]}$ 混合气体通过反应器，可得到甲醛。

已知：反应器内发生的反应有：

I． $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ ；

II． $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) $\text{[math]}$ 分别是两反应正反应的活化能， $\text{[math]}$ 分别是两反应逆反应的活化能，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“大于”、“小于”或“等于”)

(2) 将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 组成的混合气体通入不同温度下体积均为2L的反应器，均经过10min后检测生成物的物质的量，结果如图所示：

①表示 $\text{[math]}$ 的浓度变化曲线的是(填“曲线A”、“曲线B”或“曲线C”)，图中 $\text{[math]}$ 五个点能表示反应I达到平衡状态的点是(填图中字母)，实验过程中，高于 $\text{[math]}$ 后物质C浓度逐渐减小，试分析发生该变化的原因是。

②计算 $\text{[math]}$ 内 $\text{[math]}$ 的平均反应速率 $\text{[math]}$ 。

③ $\text{[math]}$ 时，该时间段内 $\text{[math]}$ 的选择性=( $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ )； $\text{[math]}$ 时，反应Ⅰ的平衡常数 $\text{[math]}$ (保留两位有效数字)。

(3) 在体积恒定的容器中发生反应I，实验测得： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为速率常数，当温度升高时，则 $\text{[math]}$ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

综合题困难

3. 探索氮氧化合物反应的特征及机理对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。

(1) 已知：恒容密闭容器中反应2NO₂(g) $\text{[math]}$ N₂O₄(g)达到平衡后，升高温度气体颜色加深。该反应的正反应速率方程为v_正=k_正·c²(NO₂)，逆反应速率方程为v_逆=k_逆·c(N₂O₄)，k_正、k_逆分别为正逆反应的速率常数。

图中所示①、②、③、④四条斜线，能表示lgk_正随 $\text{[math]}$ 变化关系的斜线是。A、B、C、D点的坐标分别为(a + 1. 5)、(a+0.5)、(a-0.5)、(a-1.5)，计算T₁时该反应的化学平衡常数K=L· mol^-1.T₁时，某时刻恒容密闭容器中NO₂、N₂O₄浓度均为0.2 mol·L^-1 ，此时 v_正v_逆(填“>”“<”)。