和CO是常见的环境污染气体。

1. $\text{[math]}$ 和CO是常见的环境污染气体。

(1) 对于反应 $\text{[math]}$ 来说，“ $\text{[math]}$ ”可作为此反应的催化剂。其总反应分两步进行：第一步为 $\text{[math]}$ ；则第二步为(写方程式)。已知第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间，由此推知，第一步反应的活化能(填“大于”“小于”或“等于”)第二步反应的活化能。

(2) 在四个不同容积的恒容密闭容器中按图甲充入相应的气体，发生反应： $\text{[math]}$ ，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中 $\text{[math]}$ 的平衡转化率如图乙所示：

①该反应的 $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)0。

②若容器Ⅰ的体积为 $\text{[math]}$ ，反应在370℃下进行， $\text{[math]}$ 后达到平衡，则 $\text{[math]}$ 内容器Ⅰ中用 $\text{[math]}$ 表示的反应速率为，B点对应的平衡常数 $\text{[math]}$ (保留两位有效数字)。

③图中A、C、D三点容器内气体密度由大到小的顺序是。

④若容器Ⅳ体积为 $\text{[math]}$ ，反应在370℃下进行，则起始时反应(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)进行。

(3) 采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒，在发展非金属催化剂实现 $\text{[math]}$ 电催化还原制备甲醇方向取得重要进展，该反应历程如图所示：

容易得到的副产物有CO和 $\text{[math]}$ ，其中相对较少的副产物为；上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，主要降低下列变化中 (填字母)的能量变化。

A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$

C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

【考点】

活化能及其对化学反应速率的影响; 化学平衡常数;

【答案】

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综合题困难

1. 由CO₂与H₂制备甲醇是当今研究的热点之一，也是我国科学家2021年发布的由CO₂人工合成淀粉(节选途径见图)中的重要反应之一，已知：

反应②： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应③： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) 反应①： $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 。

(2) 反应①在有无催化剂条件下的反应历程如下图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注，TS为过渡态。

该反应历程中，催化剂使决速步骤的活化能降低eV。

(3) “茚垂四烃”小组采用上述催化剂，向密闭容器中通入3molH₂和1molCO₂ ，只发生反应①和反应②，曲线a和b表示在不同条件下达到平衡：在T=300℃下甲醇的物质的量分数 $\text{[math]}$ 随压强p的变化，在p=600kPa下 $\text{[math]}$ 随温度T的变化，如图所示。

X点对应的温度和压强为℃、kPa。M点时，容器中CO₂为 $\text{[math]}$ ， CO为 $\text{[math]}$ ，则H₂的分压为kPa，反应①的压强平衡常数K_p=kPa^-2。图中M点的 $\text{[math]}$ 高于N点的原因是。

综合题困难

2. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨： $\text{[math]}$ ，实现了人工固氮。

(1) 该反应的化学平衡常数表达式为。

(2) 测得在一定条件下氨的平衡含量如下表。

温度/℃	压强/MPa	氨的平衡含量
200	10	81.5%
550	10	8.25%

①该反应为放热反应，结合表中数据说明理由。

②哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是。

(3) 某温度下，将N₂和H₂按一定比例充入1L恒容容器中，平衡后测得数据如下表：

	N₂	H₂	NH₃
平衡时各物质的物质的量/(mol)	1.00	3.00	1.00

①此条件下H₂的平衡转化率=。(保留一位小数)

②若平衡后，再向平衡体系中加入N₂、H₂和NH₃各1.00 mol，此时反应向方向(填“正反应”或“逆反应”)，结合计算说明理由：。

(4) 合成氨生产流程示意图如下。

①流程中，有利于提高原料利用率的措施是；有利于提高单位时间内氨的产率的措施有。(每空至少答出两点)

②“干燥净化”中，有一步操作是用铜氨液除去原料气中的CO，其反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。对吸收CO后的铜氨废液应该怎样处理？请提出你的建议：。

(5) 实验室研究是工业生产的基石。下图中的实验数据是在其他条件不变时，不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下，平衡混合物中NH₃的物质的量分数的变化情况。

①曲线a对应的温度是。

②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是。

综合题普通

3. 工业上，可以用 $\text{[math]}$ 还原NO，发生反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。回答下列问题：

(1) 研究发现，总反应分两步进行：① $\text{[math]}$ ；② $\text{[math]}$ 。相对能量与反应历程如图所示。

加入催化剂，可降低(填序号)反应的活化能。

(2) 已知共价键的键能：

共价键	N=O	H—H	$\text{[math]}$	H—O
键能 $\text{[math]}$	607	436	946	463

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

(3) $\text{[math]}$ 的速率方程为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为速率常数，只与温度、催化剂有关)。一定温度下，不同初始浓度与正反应速率关系相关数据如下表。

实验	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
a	0.1	0.1	v
b	0.2	0.1	$\text{[math]}$
c	0.1	0.2	$\text{[math]}$
d	0.2	x	$\text{[math]}$

① $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

②已知：速率常数(k)与活化能( $\text{[math]}$ )、温度(T)的关系式为 $\text{[math]}$ (R为常数)。总反应在催化剂Cat1、Cat2作用下， $\text{[math]}$ 与T关系如图所示。相同条件下，催化效能较高的是，简述理由：。

(4) 体积均为 $\text{[math]}$ 的甲、乙反应器中都充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，发生上述反应。测得 $\text{[math]}$ 的物质的量与反应时间的关系如图所示。

仅一个条件不同，相对于甲、乙改变的条件是。甲条件下平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

综合题普通