甲烷和二氧化碳是两种主要的温室气体，工业上利用甲烷和二氧化碳催化重整为合成气，实现节能减排。重整过程中主要发生如下反应：Ⅰ．；Ⅱ．。回答下列问题：

1. 甲烷和二氧化碳是两种主要的温室气体，工业上利用甲烷和二氧化碳催化重整为合成气，实现节能减排。重整过程中主要发生如下反应：

Ⅰ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

Ⅱ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) 根据反应Ⅰ、Ⅱ，下列能提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的是________（填字母）。 A. 恒温恒容下增加 $\text{[math]}$ 的用量 B. 恒温恒压下通入惰性气体 C. 升高温度 D. 加入更高效催化剂

(2) 研究表明，反应Ⅰ的一种反应机理（ads指吸附在催化剂表面的中间物种）如下：

ⅰ． $\text{[math]}$ ；

ⅱ． $\text{[math]}$ ；

ⅲ．……

ⅳ． $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

则反应ⅲ的方程式为。

(3) 甲烷和二氧化碳催化重整反应体系中，催化剂失活主要是由于催化剂的表面积炭所致。催化剂表面积炭主要来自 $\text{[math]}$ 裂解： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的歧化： $\text{[math]}$ 。

①歧化反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 。

②研究表明，催化剂所用助剂碱性越强，抗积炭能力越强。用下列物质作助剂的催化剂抗积炭能力最强的是（填字母）。

A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$ C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

(4) 在恒压、反应物起始物质的量比 $\text{[math]}$ 条件下，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。

①表示 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度变化的曲线是（填“曲线A”或“曲线B”）。

②恒压、800K、初始 $\text{[math]}$ 条件下，要使 $\text{[math]}$ 转化率的值从X点提高到Y点，需要改变的条件可能是（答出1点即可）。

③已知图中940K时曲线A、B对应物质的平衡转化率分别为80%和60%，则平衡体系中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数为；此温度下，反应Ⅱ的平衡常数 $\text{[math]}$ 。

【考点】

化学反应速率的影响因素;

【答案】

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综合题普通

1. 研究 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的反应对减缓燃料危机和减弱温室效应具有重大意义。

$\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 发生反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；在反应过程中还发生反应Ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(1) 反应Ⅰ的 $\text{[math]}$ 0(填“>”或“<”)；反应Ⅰ在(填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。

(2) 将 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 按物质的量之比1：1投料时， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度变化关系如图所示。

①923K时，反应Ⅱ的化学平衡常数 $\text{[math]}$ (计算结果保留小数点后两位)。

②其他条件不变，若通过压缩体积增大容器的压强，反应的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3) 二氧化碳一定条件下可转化为甲醇，反应为： $\text{[math]}$ 。在某非金属催化剂催化下的反应历程如下图所示，容易得到的副产物有 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，其中相对较少的副产物为；上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快、主要降低下列变化中(填字母)的能量变化。

A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$

C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

(4) 下图左是一种新型燃料电池，以 $\text{[math]}$ 为燃料，一定比例的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的熔融混合物为电解质，下图右是粗铜精炼的装置图，现用该燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

①写出A极的电极反应式：。

②用该燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与(填“C”或“D”)极相连。

综合题困难

2. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为： $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) 合成氨反应在常温下(填“能”或“不能”)自发。

(2) 温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用 $\text{[math]}$ 。

(3) 传统催化剂用的是铁触媒，合成氨反应在 $\text{[math]}$ 催化剂上可能通过以下机理进行(*表示催化剂表面吸附位， $\text{[math]}$ 表示被吸附于催化剂表面的 $\text{[math]}$ )判断上述反应机理中，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) $\text{[math]}$

……

(…) $\text{[math]}$

(4) 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。

方案一：双温-双控-双催化剂。使用 $\text{[math]}$ 双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的温度为 $\text{[math]}$ ，而 $\text{[math]}$ 的温度为 $\text{[math]}$ )。