二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：

1. 二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：

(1) 二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为： $\text{[math]}$ 。该反应一般认为通过如下步骤来实现：① $\text{[math]}$ 。② $\text{[math]}$ 。总反应的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是(填标号)。

A． B．

C． D．

(2) 合成总反应在起始物 $\text{[math]}$ 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为 $\text{[math]}$ ，在 $\text{[math]}$ ℃下的 $\text{[math]}$ 、在 $\text{[math]}$ 下的 $\text{[math]}$ 如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 $\text{[math]}$ 。

②图中对应等压过程的曲线是，判断的理由是。

③当 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的平衡转化率 $\text{[math]}$ ，反应条件可能为或。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡的计算;

【答案】

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综合题困难

1. 请应用化学反应原理的相关知识解决下列问题：

（1）已知NaCl的溶解过程：NaCl(s)=Na^＋(aq)＋Cl^－(aq) ΔH＝＋3.8kJ/mol

Na(s)－e^－=Na^＋(aq) ΔH＝－240kJ/mol，

$\text{[math]}$ Cl₂(g)＋e^－=Cl^－(aq) ΔH＝－167kJ/mol，写出钠在氯气中燃烧的热化学方程式。

（2）一定条件下，在2L恒容密闭容器中充入1.5molCO₂和3molH₂发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g)⇌CH₃OH(g)＋H₂O(g)，图是反应体系中CO₂的平衡转化率与温度的关系曲线。已知在温度为500K的条件下，该反应10min达到平衡；

①该反应是(填“吸热”或“放热”)反应。

②在0～10min时段反应速率v(H₂)为。

③若改充入2molCO₂和3molH₂ ，图中的曲线会(填“上移”或“下移”)。

（3）根据表数据回答问题：

表1　25℃时浓度为0.1mol/L两种溶液的pH

溶质	NaClO	Na₂CO₃
pH	9.7	11.6

表2　25℃时两种酸的电离平衡常数

	Ka₁	Ka₂
H₂SO₃	1.3×10^－²	6.3×10^－⁸
H₂CO₃	4.2×10^－⁷	5.6×10^－¹¹

①根据表1能不能判断出H₂CO₃与HClO酸性强弱？(填“能”或“不能”)。

②0.10mol·L－1Na₂SO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为。

③H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反应的离子方程式为。

（4）已知：t℃时，Ksp(AgCl)＝1.5×10^－¹⁰、Ksp(Ag₂CrO₄)＝2.0×10^－¹²；AgCl为白色沉淀，Ag₂CrO₄为砖红色沉淀，t℃时，向Cl^－和 $\text{[math]}$ 浓度均为0.1mol/L的混合溶液中逐滴加入AgNO₃溶液至过量且不断搅拌，实验现象为。

综合题普通

2. 邻苯二甲酸酐(

)是一种重要的化工原料。常使用邻二甲苯与氧气合成，其中存在的相关反应如下：

主反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

副反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

副反应Ⅱ： $\text{[math]}$ (该反应未配平) $\text{[math]}$

请回答：

(1) 当副反应Ⅱ中邻二甲苯的化学计量数为1时， $\text{[math]}$ 。

(2) 若某恒容容器中仅发生副反应Ⅱ。下列条件可以最大程度降低副反应Ⅱ中邻二甲苯的平衡转化率是___________。 A. 低温低压 B. 低温高压 C. 高温低压 D. 高温高压

(3) 在一定温度的恒压条件下，使用 $\text{[math]}$ 和钛的化合物作为催化剂。将邻二甲苯和空气以体积比1：100投料，进入轴向管式催化床反应器，示意图如图1所示。测得进料口温度为 $\text{[math]}$ ，相同时间内催化床轴向温度( $\text{[math]}$ )与催化床相对高度( $\text{[math]}$ )之间的关系如图2所示，邻苯二甲酸酐的收率与催化床相对高度( $\text{[math]}$ )的关系如图3所示。

①下列说法不正确的是。

A．催化床相对高度在一定范围内， $\text{[math]}$ 随高度增大而增加，可能因为存在强放热的副反应

B．进料口温度越高，副反应速率会越大，最终使邻苯二甲酸酐的收率减小

C． $\text{[math]}$ 和钛的化合物通过提高邻苯二甲酸酐的平衡转化率来提高其收率

D．工业生产中，该管式催化床反应器可能常通入烃类制冷剂不断交换热量

②其他条件不变，当进料口温度高于 $\text{[math]}$ 时，邻苯二甲酸酐的收率相比 $\text{[math]}$ 时大幅度下降。请解释其原因。

(4) 其他条件相同，维持进料口温度为 $\text{[math]}$ ，测得不同的空速(单位时间通过单位体积催化剂的反应物的质量)下邻苯二甲酸酐的收率，并绘制曲线图，如图所示。

①下列说法正确的是。

A．空速过小，原料气停留时间长，氧化程度可能加深，使邻苯二甲酸酐收率下降

B．空速过小，反应热无法及时移走，导致温度升高，使邻苯二甲酸酐的收率增大

C．对于含有强放热副反应的反应，选用较大且适宜的空速可以保障目标产物的收率

D．如图所示，在以上条件下选择空速 $\text{[math]}$ 左右进行工业生产较为合适

②当空速大于 $\text{[math]}$ 时，其收率随空速增加而下降。请解释其原因。

综合题困难

3. 烟气脱硝技术是环境科学研究的热点。实验室模拟 $\text{[math]}$ 将烟气中的 $\text{[math]}$ 深度氧化为 $\text{[math]}$ ，并进一步将 $\text{[math]}$ 转化获得含氮产品，流程示意图如下。

深度氧化器中发生的反应：

i． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

ii． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

iii． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) $\text{[math]}$ 被 $\text{[math]}$ 深度氧化，补全热化学方程式：

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

(2) 一定条件下，不同温度时， $\text{[math]}$ 的浓度随时间的变化如图所示。

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)。

②8s时， $\text{[math]}$ 的浓度不同的原因是。

(3) 一定条件下，NO的初始浓度为 $\text{[math]}$ 时，不同反应时间，深度氧化器中 $\text{[math]}$ 的浓度随 $\text{[math]}$ 的变化如图所示。反应过程中 $\text{[math]}$ 的浓度极低。

① $\text{[math]}$ 时，深度氧化器中发生的反应主要是(填“i”“ii”或“iii”)。

② $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的浓度随 $\text{[math]}$ 变化的原因是。

(4) $\text{[math]}$ 且恒压的条件下进行烟气处理，烟气达到排放标准所需深度氧化的时间仍较长。结合(3)，保持上述条件不变，解决这一问题可采取的措施及目的分别是。

(5) 深度氧化后的烟气通过吸收器完全转化为硝酸盐产品，产品浓度的测定方法如下。

已知 $\text{[math]}$ 的还原产物分别是 $\text{[math]}$ 。产品中 $\text{[math]}$ 的物质的量浓度为 $\text{[math]}$ 。

综合题困难