光气是有机合成的氯化剂，工业合成光气的原理是，回答下列问题：

1. 光气 $\text{[math]}$ 是有机合成的氯化剂，工业合成光气的原理是 $\text{[math]}$ ，回答下列问题：

(1) 已知：断裂 $\text{[math]}$ (g)中的化学键吸收的热量依次为 $\text{[math]}$ ，则形成 $\text{[math]}$ 中的化学键放出的热量为 $\text{[math]}$ 。

(2) 在催化剂作用下， $\text{[math]}$ 的速率方程式为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为速率常数， $\text{[math]}$ 为反应级数)，实验结果如下：

序号	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	速率
I	0.1	0.1	$\text{[math]}$
II	0.2	0.1	$\text{[math]}$
III	0.4	0.4	$\text{[math]}$

则 $\text{[math]}$ 。

(3) 在恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，仅发生上述反应， $\text{[math]}$ 的平衡转化率与投料比 $\text{[math]}$ 、温度的关系如图所示。

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

②平衡常数 $\text{[math]}$ 中最大的是。

(4) 在体积均为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器甲、乙中各充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，甲、乙两容器中的物质分别在恒温或绝热条件下进行上述反应，测得压强变化如图所示。

①在绝热条件下发生反应的是容器(填“甲”或“乙”)。

②气体总物质的量 $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ 。

③a点对应反应的浓度商Q=，甲容器中b点对应的反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)a点对应反应的浓度商Q。

【考点】

反应热和焓变; 化学平衡常数;

【答案】

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综合题困难

1. 异丙醇 $\text{[math]}$ 催化脱水生成丙烯 $\text{[math]}$ ，有关反应如下：

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

反应II： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) 已知几种共价键的键能如下

共价键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
键能 $\text{[math]}$	413	348	351	463	597

根据上述键能数据计算 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 在恒温恒容条件下，向反应器中充入 $\text{[math]}$ ，若仅发生反应I，则反应I达到平衡后，再充入一定量 $\text{[math]}$ ，平衡(填“正向”“逆向”或“不”)移动，该反应在(填“高温”“低温”或“任意温度”)下可自发进行。

(3) 在体积均为 $\text{[math]}$ 的I、II容器中充入 $\text{[math]}$ ，在不同条件下仅发生反应I，测得 $\text{[math]}$ 物质的量与时间关系如图1所示。

相对II容器，I容器只改变一个条件，该条件是，II容器中 $\text{[math]}$ 内 $\text{[math]}$ 的平均速率为 $\text{[math]}$ 。

②I容器中，反应进行 $\text{[math]}$ 时的正反应速率(填“大于”“小于”或“等于”) $\text{[math]}$ 时的逆反应速率。

(4) 一定温度下，保持总压强为 $\text{[math]}$ 下，向反应器中投入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为惰性气体)，发生上述反应I和反应II， $\text{[math]}$ 平衡转化率与起始投料比 $\text{[math]}$ 的关系如图2所示。

①其他条件相同，随着 $\text{[math]}$ 增大， $\text{[math]}$ 的平衡转化率增大的原因是。

②M点时， $\text{[math]}$ 的选择性为80%，此时水蒸气占体积分数为%(保留两位有效数字)，反应I的压强平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (列出计算式即可)。[已知 $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ]

综合题普通

2. 甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一。

甲烷水蒸气催化重整发生如下反应：

反应i． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应ⅱ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) 已知反应ⅱ中相关的化学键键能数据如下：

化学键	H―H	H―O	C―H	C=O
E/（ $\text{[math]}$ ）	436	465	413	745

由此计算 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 为了提高反应中甲烷的平衡转化率，理论上可采取的措施是______。 A. 恒容时通入氮气 B. 升高温度 C. 及时分离氢气 D. 选择合适的催化剂

(3) 把甲烷和水蒸气按物质的量之比1∶3通入反应器中，其他条件不变，在不同温度下探究CaO对平衡时干燥出口气中 $\text{[math]}$ 物质的量分数的影响，结果如下：

①反应ⅱ平衡常数：K（500℃）K（700℃）（填“大于”、“等于”或“小于”）。

②在400~600℃范围内，反应器中有CaO能大幅提高 $\text{[math]}$ 物质的量分数，原因是（用化学方程式表示）。

(4) 某温度下，在体积为1L的容器中加入1mol $\text{[math]}$ 、3mol水蒸气进行催化重整反应，达到平衡时 $\text{[math]}$ 的总转化率为80%，CO的浓度为 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 的平衡浓度为 $\text{[math]}$ ，反应i的平衡常数为 $\text{[math]}$ （保留一位小数）。

(5) 一种高性能甲烷燃料电池的工作原理如图所示。理论上当正极消耗气体的体积为44.8L（标准状况）时，电路中转移的电子数为 $\text{[math]}$ 。

综合题普通

已知：某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：CO₂(g) + 4H₂(g) $\text{[math]}$ 2H₂O(g) + CH₄(g)，该反应的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。回答问题：

（1）若反应为基元反应，且反应的 $\text{[math]}$ 与活化能(Ea)的关系为 $\text{[math]}$ 。在图2中补充完成该反应过程的能量变化示意图。

（2）某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1molCO₂和0.4molH₂ ，反应平衡后测得容器中n(CH₄)=0.05mol。则 $\text{[math]}$ 的转化率为。在上述平衡体系中各加入0.05mol的上述反应物、生成物，则加入后v正v逆(填“>”、“<”或“=”)。

在相同条件下， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 还会发生不利于氧循环的副反应：CO₂(g) + 3H₂(g) $\text{[math]}$ H₂O(g) + CH₃OH(g)，在反应器中按 $\text{[math]}$ 通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2min时，测得反应器中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 浓度( $\text{[math]}$ )如下表所示。

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

（3）在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应， $\text{[math]}$ 生成CH₃OH平均反应速率为 $\text{[math]}$ ；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是。

综合题困难