杭州亚运会主火炬燃料是“零碳甲醇”，这是一种利用焦炉气中的和工业废气捕获的生产的绿色燃料。两者在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应：

1. 杭州亚运会主火炬燃料是“零碳甲醇”，这是一种利用焦炉气中的 $\text{[math]}$ 和工业废气捕获的 $\text{[math]}$ 生产的绿色燃料。两者在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应：

$\text{[math]}$

(1) ①则 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的代数式表示)；

②实验测得 $\text{[math]}$ (记作 $\text{[math]}$ )与温度 $\text{[math]}$ 的关系如下图所示，则该反应 $\text{[math]}$ 0(填“>”“<”或“=”)。

(2) $\text{[math]}$ ，在甲(容积为 $\text{[math]}$ )、乙(容积为 $\text{[math]}$ )两刚性容器中分别充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，在适宜的催化剂作用下发生合成甲醇的反应，容器内总压强随时间变化如图所示：

①其中B曲线对应容器中压强的变化情况(填“甲”或“乙”)；

②利用图中数据计算 $\text{[math]}$ 该反应的分压平衡常数 $\text{[math]}$ (结果用分数表示)。

(3) 研究合成甲醇的催化剂时，在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下，对反应器出口产品进行成分分析，结果如下图所示：

在以上催化剂中，该反应选择的最佳催化剂为。

(4) 在研究该反应历程时发现：反应气中水蒸气含量会影响 $\text{[math]}$ 的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响，我国学者利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响，如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)：

资料显示：水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测在反应气中添加水蒸气将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因(任答两点)。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡常数; 化学反应速率的影响因素; 化学平衡的影响因素;

【答案】

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综合题困难

1. 在煤化工领域主要涉及碳一化学，即研究以含有一个碳原子的物质(CO、CO₂、CH₄、CH₃OH等)为原料合成化工产品或液体燃料。回答下列问题：

(1) 已知物质之间转化能量关系如图所示：

写出CO(g)和H₂(g)生成CH₄(g)和H₂O(g)的热化学方程式。

(2) 煤化工业上主要利用CO和H₂反应制备甲醇(CH₃OH)，反应热化学方程式为：CO(g)＋2H₂(g)=CH₃OH(g) ΔH。已知CO的平衡转化率与温度的关系如图所示：

①A、B、C三点平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为，压强p₁p₂(填“>”“<”或“=”，下同)，在T₁和p₂条件下，D点正、逆反应速率之间的关系：v正v逆。

②若容器容积不变，则下列措施可提高CO平衡转化率的是(填字母)。

a．充入CO，使体系总压强增大

b．将CH₃OH(g)从体系中分离

c．充入He，使体系总压强增大

d．使用高效催化剂

③在2L恒容密闭容器中充入2molCO和6molH₂ ，在p₁和T₁条件下经10min达到平衡状态。在该条件下，v(H₂)=；平衡常数K=。

(3) 用H₂还原CO₂可以合成CH₃OH： $\text{[math]}$ 。恒压下，CO₂和H₂的起始物质的量之比为1：3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜(能选择性分离出H₂O)时甲醇的产率随温度的变化如图所示。

P点甲醇产率高于T点的原因为。

综合题普通

2. 乙烯是一种重要的基本化工原料，乙烯的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。工业上用H₂和CO₂在一定条件下合成乙烯，其反应为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。回答下列问题：

(1) 已知：① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

则 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的式子表示)； $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的式子表示)。

(2) 往4 L恒容密闭容器中充入0.3 mol $\text{[math]}$ 和0.1 mol $\text{[math]}$ ，仅发生反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，反应过程中 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化如图所示：

①(填“低温”“高温”或“任意温度”)条件下有利于该反应自发进行，判断的理由为。

②a→c的过程中， $\text{[math]}$ 的物质的量分数(填“增大”“减小”或“不变”)。

③平衡常数大小： $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ 。

④正反应速率大小： $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ 。

⑤250℃时，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (保留2位有效数字)。

综合题普通

3. 烟气脱硫脱硝技术是环境科学研究的热点。某小组模拟 $\text{[math]}$ 氧化结合 $\text{[math]}$ 溶液吸收法同时脱除 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的过程示意图如下。

(1) 气体反应器中的主要反应原理及相关数据如下表。

反应	平衡常数(25℃)	活化能/(kJ/mol)
反应a： $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	24.6
反应b： $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	3.17
反应c： $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	58.17

①已知： $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$ 则 $\text{[math]}$ 。

②其他条件不变时，高于150℃，在相同时间内 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的转化率均随温度升高而降低，原因是。

③其他条件不变， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 初始的物质的量浓度相等时，经检测装置1分析，在相同时间内， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的转化率随 $\text{[math]}$ 的浓度的变化如图。结合数据分析 $\text{[math]}$ 的转化率高于 $\text{[math]}$ 的原因。

(2) 其他条件不变， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 初始的物质的量浓度相等时，经检测装置2分析，在相同时间内， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的物质的量之比对 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 脱除率的影响如图。

① $\text{[math]}$ 的浓度很低时， $\text{[math]}$ 的脱除率超过97%，用化学用语解释原因。

②在吸收器中， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应生成 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的离子方程式是。

③在吸收器中，随着吸收过程的进行，部分 $\text{[math]}$ 被转化为 $\text{[math]}$ ，反应中 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的物质的量之比为1∶1，该反应的离子方程式是。

综合题困难