工业上以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：Ⅰ．C3H6(g)+NH3(g)+3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH1=-515kJ/molⅡ．C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) ΔH2=-353kJ/mol请回答：

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1. 工业上以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C₃H₃N)和副产物丙烯醛(C₃H₄O)的热化学方程式如下：

Ⅰ．C₃H₆(g)+NH₃(g)+3/2O₂(g)=C₃H₃N(g)+3H₂O(g) ΔH₁=-515kJ/mol

Ⅱ．C₃H₆(g)+O₂(g)=C₃H₄O(g)+H₂O(g) ΔH₂=-353kJ/mol

请回答：

(1) 两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是；

(2) 下列说法不正确的是___________ A. 降低压强、降低温度有利于提高丙烯腈平衡产率 B. 催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素 C. 反应放出的热量可以通过热交换器循环利用 D. 通入过量的氧气可以提高丙烯腈平衡产率

(3) 下图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460℃。

①低于460℃时，丙烯腈的产率随着时间变化温度升高而增大的原因是

②高于460℃时，丙烯腈产率随着温度升高而降低的可能原因是

A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大 C．副反应增多 D．反应活化能增大

(4) 丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如下图(b)所示。

由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为，理由是。

【考点】

化学平衡常数; 化学平衡移动原理;

【答案】

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综合题普通

1. 清洁能源的综合利用有效降低碳排放，是实现“碳中和碳达峰”的重要途径。

(1) 以环己烷为原料生产苯，同时得氢气。下图是该反应过程中几种物质间的能量关系。

反应：(g)→ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，利用该反应可减少 $\text{[math]}$ 排放，合成清洁能源。

①下列能说明反应达到平衡状态的是(填字母)。

A.单位时间内生成 $\text{[math]}$ 的同时消耗了 $\text{[math]}$

B.在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化

C.容器内 $\text{[math]}$

D.在恒温恒压的容器中，混合气体的密度不再变化

②一定条件下，在一密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生反应，下图表示压强为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 下 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化关系。

其中表示压强为 $\text{[math]}$ 下 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化曲线为(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，a点对应的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。(列出计算式即可， $\text{[math]}$ 为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)

③利用制备的甲醇可以催化制取丙烯，过程中发生如下反应： $\text{[math]}$ ，为探究M、N两种催化剂的催化效能，进行相关实验，依据实验数据获得如图所示曲线。

已知Arrhenius经验公式为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为活化能，假设受温度影响忽略不计，k为速率常数，R和C为常数)。在M催化剂作用下，该反应的活化能 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，从图中信息获知催化效能较低的催化剂是(“M”或“N”)。

综合题困难

2. 回答下列问题。

(1) 我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，大气中的CO₂主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，CH₄与CO₂重整是CO₂利用的研究热点之一、该重整反应体系主要涉及以下反应：

①CH₄(g) $\text{[math]}$ C(s)＋2H₂(g) K₁=a

②CO₂(g)＋H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)＋H₂O(g) K₂=b

③2CO(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)＋C(s) K₃=c

则反应CH₄(g)＋CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)＋2H₂(g)的平衡常数K=(可选用a，b，c表示)

(2) 以 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为： 2H₂(g)＋CO(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) $\text{[math]}$

①若将等物质的量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 混合气体充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应，下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是。

a.容器内气体密度保持不变 b.混合气体的平均相对分子质量不变

c.生成 $\text{[math]}$ 的速率与生成 $\text{[math]}$ 的速率相等 d. $\text{[math]}$ 的体积分数保持不变

②在容积为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器中，分别研究反应在300℃和400℃两种温度下合成甲醇的规律。下图是上述两种温度下不同的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的起始组成比(起始时 $\text{[math]}$ 的物质的量均为 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 平衡转化率的关系。请回答下列问题：

该反应在a、b和c三点对应化学平衡常数分别是 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，则其大小关系为(用“<”或“=”表示)。利用图中a点对应的数据，若反应 $\text{[math]}$ 中达到平衡，则氢气的反应速率为 $\text{[math]}$ ，计算出曲线Y对应温度下CO₂(g)＋2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)的平衡常数 $\text{[math]}$