世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，一碘甲烷属于三类致癌物。用化学反应原理研究一碘甲烷具有重要意义，一碘甲烷热裂解时主要发生如下反应：反应I：反应Ⅱ：(丁烯) 反应Ⅲ：回答下列问题：

1. 世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，一碘甲烷 $\text{[math]}$ 属于三类致癌物。用化学反应原理研究一碘甲烷具有重要意义，一碘甲烷热裂解时主要发生如下反应：

反应I： $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$ (丁烯) $\text{[math]}$

反应Ⅲ： $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 几种化学键的键能数据如表所示：

化学键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
键能/ $\text{[math]}$	413	612	348

则反应Ⅱ的 $\text{[math]}$ ，若反应I正反应活化能 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ，则逆反应活化能 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 的代数式表示)。

(2) 在恒容密闭容器中投入 $\text{[math]}$ ，实验测得平衡体系中乙烯、碘化氢和丁烯的物质的量分数与反应温度的关系如图所示：

①随着体系温度升高， $\text{[math]}$ 的物质的量分数先增大后减小的原因可能是．

② $\text{[math]}$ 条件下， $\text{[math]}$ 的平衡转化率为，若起始压强为 $\text{[math]}$ ，则反应Ⅱ的标准平衡常数 $\text{[math]}$ (已知：分压 $\text{[math]}$ 总压 $\text{[math]}$ 该组分的物质的量分数，对于反应 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为各组分的平衡分压)。

(3) 研究反应Ⅱ对提高反应I中 $\text{[math]}$ 的平衡转化率有重要意义。 $\text{[math]}$ 时，反应Ⅱ的正、逆反应速率与浓度的关系为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 是速率常数)，正、逆反应速率方程分别对应图中曲线 $\text{[math]}$ 、曲线 $\text{[math]}$ 。

① $\text{[math]}$ 时，向 $\text{[math]}$ 的密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，此时 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。

②图中曲线 $\text{[math]}$ 变为曲线 $\text{[math]}$ 改变的条件可能是。

【考点】

化学平衡的计算;

【答案】

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综合题普通

运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义。合成氨的工业生产主要包括造气、净化与合成三个步骤。

（1）生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气： $\text{[math]}$ 。

该反应在常温下________（填“能”或“不能”）自发进行。

（2）水煤气转化反应 $\text{[math]}$ 在一定温度下达到化学平衡。现将不同量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下两组数据：

实验编号	温度 $\text{[math]}$	起始量 $\text{[math]}$		平衡量 $\text{[math]}$		达到平衡所需时间 $\text{[math]}$
实验编号	温度 $\text{[math]}$	CO	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	CO	达到平衡所需时间 $\text{[math]}$
1	650	4	2	1.6	2.4	5
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①平衡常数 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ （填“大于”，“小于”或“等于”）

②若将实验2中CO和 $\text{[math]}$ 的物质的量加倍，则平衡时 $\text{[math]}$ 物质的量浓度为________ $\text{[math]}$ 。

（3）工业上也用甲烷制取氢气。向体积为2L的恒容密闭容器中，按 $\text{[math]}$ 投料，发生反应 $\text{[math]}$ 。其他条件相同时，在不同催化剂（I、II、III）作用下，反应经过 $\text{[math]}$ 的转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是______。

A. 由于该反应一定条件下可达极高的转化率，故制得的氢气可经简单干燥处理后直接用于生产

B. c点处于化学平衡状态

C. a点 $\text{[math]}$ 的体积分数约为 $\text{[math]}$

D. 改用适当催化剂可使该过程的转化率在 $\text{[math]}$ 时就大于 $\text{[math]}$

（4）合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行试验，所得结果如图所示（其他条件相同）；

则生产中适宜选择的催化剂是________（填“A”或“B”或“C”），简述理由：________。

$\text{[math]}$ 时，向体积为2L的密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 合成氨，实验中测得 $\text{[math]}$ 随时间的变化如下表所示：

时间 $\text{[math]}$	5	10	15	20	25	30
$\text{[math]}$	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

（5） $\text{[math]}$ 的平衡转化率为________，平衡时 $\text{[math]}$ 的体积分数为________（保留三位有效数字）。

（6）下列措施能加快反应速率，缩短达到平衡所用时间的有______（不定项）。

（7）已知合成氨反应 $\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 时的平衡常数 $\text{[math]}$ 。在 $\text{[math]}$ 时，测得某时刻 $\text{[math]}$ ，此时刻该反应的 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ （填“>”“=”或“<”）。

（8）关于合成氨工业的说法，错误的是______。

A. 可通过热交换器有效利用反应产生的热量，预热反应前的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$

B. 选择 $\text{[math]}$ 左右的温度进行，可使催化剂活性好，但高温不利于提高平衡转化率

C. 从合成塔中出来的气体中氨含量低，通过分离氨后，将未反应的气体循环使用，提高原料气体的利用率

D. 反应物 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 物质的量之比维持在 $\text{[math]}$ ，以便让平衡混合物中氨的含量最大

综合题困难

Ⅰ.一定条件下，在容积为5L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图甲所示。已知达平衡后，降低温度，A的体积分数减小。

（1）该反应的化学方程式为。

（2）该反应的反应速率v随时间t的关系如图乙所示。

①根据图乙判断，在t₃时刻改变的外界条件是。

②a、b、c对应的平衡状态中，C的体积分数最大的是状态。

③各阶段的平衡常数如下表所示：

$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
K₁	K₂	K₃

K₁、K₂、K₃之间的大小关系为(用“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”连接)。

Ⅱ．高温下，CO₂与足量的碳在密闭容器中实现反应： $\text{[math]}$ 。

（3）向压强为p，体积可变的恒压容器中充入一定量CO₂ ， 650℃时反应达平衡，CO的体积分数为40.0%，则CO₂的转化率为。气体分压(p_分)=气体总压(p_总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)，此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=(用含p的代数式表示)，若向平衡体系中再充入 $\text{[math]}$ 的混合气体，平衡(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。

综合题普通

3. $\text{[math]}$ 催化重整对温室气体的减排具有重要意义，其反应为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。回答下列问题：

(1) 将原料按初始组成 $\text{[math]}$ 充入密闭容器中，保持体系压强为 $\text{[math]}$ 发生反应，达到平衡时 $\text{[math]}$ 体积分数与温度的关系如下图所示。

① $\text{[math]}$ 下， $\text{[math]}$ (平衡时气体) $\text{[math]}$ 初始气体 $\text{[math]}$ ；该温度下，此反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (以分压表示，列出计算式)。

②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时 $\text{[math]}$ 的体积分数，点对应的平衡常数最小，理由是；点对应压强最大，理由是。

(2) $\text{[math]}$ 下，将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合气体(投料比 $\text{[math]}$ )按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得 $\text{[math]}$ 的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如下图所示。(注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小)

由图可知， $\text{[math]}$ 后 $\text{[math]}$ 转化率与炭催化剂目数的关系为，原因是。

综合题普通

时间段/ $\text{[math]}$	产物Z的平均生成速率/ $\text{[math]}$
0～2	0.20
0～4	0.15
0～6	0.10

催化剂	t=350℃		t=400℃
催化剂	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
催化剂Ⅰ	10.8	12722	345.2	42780
催化剂Ⅱ	9.2	10775	34	38932