、经干气重整(DRM)的产物、CO(合成气)可用于合成清洁液体燃料，具有高效利用资源与保护环境的双重效益。DRM主要反应为：Ⅰ．，该过程中还可能发生一系列反应，如：Ⅱ．， Ⅲ．， Ⅳ．，设定压强0.1 MPa下，初始投料、各1 mol，经热力学计算得到其平衡状态数据如图1示：

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1. $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 经干气重整(DRM)的产物 $\text{[math]}$ 、CO(合成气)可用于合成清洁液体燃料，具有高效利用 $\text{[math]}$ 资源与保护环境的双重效益。DRM主要反应为：

Ⅰ． $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

该过程中还可能发生一系列反应，如：

Ⅱ． $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

Ⅲ． $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

Ⅳ． $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

设定压强0.1 MPa下，初始投料 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 各1 mol，经热力学计算得到其平衡状态数据如图1示：

(1) 分析在200℃之前体系物质变化的原因，其总反应的热化学方程式为。

(2) 625℃平衡数据图1，此时焦炭的物质的量为，反应Ⅲ的 $\text{[math]}$ MPa(计算结果保留两位有效数字)。

(3) 0.1MPa下，改变初始投料比，平衡时H₂的选择性(含氢产物占比)变化如图2，实际工业生产多选择投料比为1∶1，温度800～900℃，分析可能的原因为。

(4) 若合成气直接用于合成烯烃(单烯)类液体燃料，结合图分析，DRM反应时合适的温度条件应调节至约，原因。

(5) 实际生产中发现积碳会使镍基催化剂活性降低直至失活，积碳使催化剂失活的可能原因为，积碳量的多少与生产条件密切相关，结合图1分析，若想实现零积碳，应控制生产条件为。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡常数;

【答案】

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综合题困难

1. CO、 $\text{[math]}$ (主要指NO和 $\text{[math]}$ )是大气主要污染物之一。有效去除大气中的CO、 $\text{[math]}$ 是环境保护的重要课题。

已知：

反应1： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应2： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应3： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应4： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 计算 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，反应3自发进行的条件是(填“高温”“低温”或“任意温度”)。

(2) 已知反应4在某催化剂作用下的反应历程如图。

① $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)0。

②该反应历程的决速步骤为过程。

③为了提高该反应的速率和NO平衡转化率，可采取的措施有(填一条)。

(3) 向密闭容器中充入一定量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，保持总压为 $\text{[math]}$ ，发生反应4.当 $\text{[math]}$ 时NO的平衡转化率随温度T以及 $\text{[math]}$ K下NO的平衡转化率随投料比 $\text{[math]}$ 的变化关系如图。

①能表示此反应已经达到平衡状态的是(填标号)。

A．气体的密度保持不变

B．NO的浓度不变

C． $\text{[math]}$

D． $\text{[math]}$ 保持不变

②表示 $\text{[math]}$ 时NO的平衡转化率随温度T的变化关系的曲线是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，理由是。

③a、d两点对应的平衡常数大小比较为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。

④b点对应条件下的压强平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数，列出计算式即可)。

综合题普通

2. 我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。将 $\text{[math]}$ 转化为清洁能源是促进碳中和最直接有效的方法。

(1) $\text{[math]}$ 还原 $\text{[math]}$ 制取 $\text{[math]}$ 的部分反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 恒温条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO和2mol $\text{[math]}$ ，只发生如下反应： $\text{[math]}$ ，反应4min时，测得CO的物质的量为0.8mol，下列有关说法正确的是___________。 A. 利用合适的催化剂可增大该反应的平衡常数 B. 容器内气体的平均相对分子质量保持不变，说明该反应达到平衡状态 C. 用 $\text{[math]}$ 浓度的变化表示该反应4min内的平均速率为 $\text{[math]}$ D. 其他条件不变，升高温度，CO的平衡转化率降低

(3) 在一定条件下，向0.5L某恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，发生如下反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

①图甲中能表示该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 与温度 $\text{[math]}$ 之间的变化关系的是曲线 (填“m”或“n”)，判断依据是。

②若 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，测得在相同时间内，不同温度下 $\text{[math]}$ 的转化率如图乙所示， $\text{[math]}$ (a) (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ (c)； $\text{[math]}$ 时，起始压强为2.5MPa，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (保留两位小数； $\text{[math]}$ 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

③已知速率方程为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 是速率常数，只受温度影响。图丙表示速率常数的对数 $\text{[math]}$ 与温度的倒数 $\text{[math]}$ 之间的关系，A、B、D、E分别代表图乙中a点、c点的 $\text{[math]}$ ，其中表示c点的 $\text{[math]}$ 的是 (填“A”“B”“D”或“E”)。

综合题困难

$\text{[math]}$ 是一种重要的化工原料，常用于催化剂、媒染剂和消毒剂等。

I．以 $\text{[math]}$ 为催化剂制备 $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

已知：① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1） $\text{[math]}$ ________。

（2）在体积不变的密闭容器中，进料浓度比 $\text{[math]}$ 分别等于1、4、7时， $\text{[math]}$ 平衡转化率随温度变化的关系如图所示：

①曲线________(填“a”“b”或“c”)对应 $\text{[math]}$ 的平衡曲线。

②400℃时，按进料浓度比 $\text{[math]}$ 投料，设 $\text{[math]}$ 的初始浓度为 $\text{[math]}$ ，反应经 $\text{[math]}$ 达到平衡，在 $\text{[math]}$ 时段，反应速率 $\text{[math]}$ ________(用含 $\text{[math]}$ 的表达式表示)。