汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。模拟汽车的“催化转化器”，将和充入2L的密闭容器中，发生反应，测得随温度、催化剂的表面积和时间的变化曲线，如下图所示。据此判断：

1. 汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。模拟汽车的“催化转化器”，将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 充入2L的密闭容器中，发生反应 $\text{[math]}$ ，测得 $\text{[math]}$ 随温度 $\text{[math]}$ 、催化剂的表面积 $\text{[math]}$ 和时间 $\text{[math]}$ 的变化曲线，如下图所示。据此判断：

(1) 该反应的△H0(填“＞”或“＜”)。

(2) 欲提高CO的平衡转化率且加快反应速率，下列措施有效的是_______(填标号)。 A. 降低温度并及时分离出产物 B. 加入合适的催化剂并分离出产物 C. 再向容器中充入 $\text{[math]}$ D. 适当增大压强并加入合适的催化剂

(3) 在T₁温度下，NO的平衡转化率=；该温度下，改变投料，某时刻容器内 $\text{[math]}$ ，则此时 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。

(4) 当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积 $\text{[math]}$ ，在图中画出 $\text{[math]}$ 在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。

【考点】

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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填空题普通

1. 甲醇是重要的化工原料，发展前景广阔。研究表明CO₂加氢可以合成甲醇。CO₂和H₂可发生如下两个反应：

Ⅰ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ <0

Ⅱ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ >0

(1) 有利于提高反应 Ⅰ 中CO₂的平衡转化率的措施有(填序号)。

a．使用催化剂 b．增大CO₂和H₂的初始投料比 c．加压

(2) 研究温度对于甲醇产率的影响。在210℃~290℃，保持原料气中CO₂和H₂的投料比不变，按一定流速通过催化剂甲，主要发生反应 Ⅰ ，得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如图。(注：产率是指生成目标产物所消耗的原料的物质的量与初始加入原料的物质的量的比值)

①温度升高，甲醇的平衡产率逐渐降低，可能的原因是(考虑主副反应)。

②其他条件相同时，温度不高于270℃时，随温度升高实际产率逐渐增大的可能原因是(写出2点)。

(3) 某实验控制压强一定，CO₂和H₂初始投料比一定，按一定流速通过催化剂乙，经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态)

T(K)	CO₂实际转化率(%)	甲醇选择性(%)
543	12.3	42.3
553	15.3	39.1

(注：甲醇选择性是指生成甲醇所消耗的CO₂的物质的量与转化的CO₂的物质的量的比值)

表中实验数据表明，升高温度，CO₂的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其可能的原因是。

填空题普通

2. 纳米碗 $\text{[math]}$ 是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下， $\text{[math]}$ 可以由 $\text{[math]}$ 分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 $\text{[math]}$ 的反应机理和能量变化如下：

回答下列问题：

(1) 图示历程中包含个基元反应。

(2) $\text{[math]}$ 纳米碗中五元环结构的数目为。

(3) $\text{[math]}$ 时，假定体系内只有反应 $\text{[math]}$ 发生，反应过程中压强恒定为 $\text{[math]}$ (即 $\text{[math]}$ 的初始压强)，平衡转化率为 $\text{[math]}$ ，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 为(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

填空题普通

3. ₂O₂为底物研究化学反应的反应速率及其反应历程。回答下列问题：

(1) 以Fe/Cu/沸石非均相Fenton催化剂，通过与H₂O₂作用产生强氧化性的·OH自由基和·HO₂自由基，能够有效去除水体中污染物，其反应机理如图所示。其中·OH是降解污染物的主要反应活性物质。

①过程I、Ⅱ的总反应为。

②产生·OH的催化剂是(填离子符号，下同)；产生·HO₂的催化剂是。

③反应VI的离子方程式为。

(2) H₂O₂分解速率受多种因素影响。下图甲、乙、丙、丁是实验测得70℃时不同条件下H₂O₂浓度随时间的变化情况。

①图甲、丁研究了H₂O₂分解速率的影响因素分别是、(pH除外)。

②图乙研究了溶液的pH对H₂O₂分解速率的影响，由图可知，其他条件相同时，。

③对比图乙、丙，得出的结论是。

填空题普通