以CO2、CO、H2为原料可合成C2H5OH、HCHO等有机物，其中以CO2、H2为原料制备乙醇时涉及如下两个反应：① ΔH1=-172.6kJ·mol–1② ΔH2=+41.2kJ·mol

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1. 以CO₂、CO、H₂为原料可合成C₂H₅OH、HCHO等有机物，其中以CO₂、H₂为原料制备乙醇时涉及如下两个反应：

① $\text{[math]}$ ΔH₁=-172.6kJ·mol^–1

② $\text{[math]}$ ΔH₂=+41.2kJ·mol^–1

(1) 反应 $\text{[math]}$ 的ΔH=，该反应在(填“高温”或“低温”)下自发。

(2) 在适当条件下，将一定量的CO₂、H₂混合于恒容密闭容器中，二者可发生反应：

I． $\text{[math]}$ ΔH₃=-135kJ·mol^–1

Ⅱ． $\text{[math]}$ ΔH₂=+41.2kJ·mol^–1(副反应)

测得不同温度下平衡时HCHO、CO的选择性[HCHO的选择性 $\text{[math]}$ ×100%、CO的选择性 $\text{[math]}$ ×100%]及CO₂的转化率随温度的变化如图所示。

①图中三条曲线，表示平衡时CO选择性的曲线是(填字母)。

②下列一定能说明反应I(不考虑反应Ⅱ)达到平衡状态的是(填字母)。

a．气体密度保持不变　　b．K不变　　c．混合气体总物质的量保持不变

(3) 一定温度下，将5molCO₂和amolH₂通入密闭容器中，在Cu/ZrO催化剂作用下发生反应： $\text{[math]}$ ，维持容器压强为6MPa，10min时反应达到平衡状态，测得平衡时容器的容积为开始时的60%。

①当a15(填“>”或“<”)时，CO₂的平衡转化率小于H₂的平衡转化率。

②当a=15时，该反应0～10min内，υ(H₂)=MPa·min^–1 ，压强平衡常数K_p=MPa^–4(保留一位小数)。

【考点】

化学平衡常数;

【答案】

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综合题普通

1. 乙酸水蒸气重整制氢包括的反应如下：

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

Ⅱ。 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

副反应为：

Ⅲ。 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

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

(2) 在恒容密闭容器中进行乙酸重整制氢，下列说法正确的是___________。 A. 增大 $\text{[math]}$ 的浓度，有利于提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率 B. 一定温度下，增大 $\text{[math]}$ 的浓度可以提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率 C. 若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡 D. 升温可以使反应Ⅰ的正反应速率加快，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动

(3) 乙酸重整时，水碳比[ $\text{[math]}$ ]对 $\text{[math]}$ 、CO、 $\text{[math]}$ 平衡产率Y的影响如图1所示(不考虑副反应)：

图中b代表的物质是(填化学式)。

(4) 水碳比为 $\text{[math]}$ 时，温度对平衡时反应产物中各气体含量的影响如图2所示，随温度的升高， $\text{[math]}$ 的含量减小的原因是；600℃后，随温度的升高， $\text{[math]}$ 的含量开始减小的原因是。

(5) 在T℃下，在恒容密闭容器中充入1mol乙酸(g)和 $\text{[math]}$ ，若只发生反应 $\text{[math]}$ ，起始时压强为pPa，反应达到平衡时，压强为1.3pPa．平衡时， $\text{[math]}$ 的转化率为%，反应的平衡常数Kp=Pa³(列出含p的计算式，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

综合题困难

2. 某温度下，利用CO₂生产甲醇主要涉及以下反应。

反应Ⅰ．CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁=-49.4kJ/mol K₁

反应Ⅱ．CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)ΔH₂ K₂

反应Ⅲ．CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)ΔH₃= ^_90.6 kJ/mol

回答下列问题：

(1) ΔH₂=kJ/mol。

(2) 恒压条件下发生反应Ⅰ和Ⅱ，平衡后再充入惰性气体，反应Ⅱ平衡将移动(填“正向”“逆向”或“不”)。

(3) 将1 mol CO₂(g)和3 mol H₂(g)充入密闭容器发生反应Ⅰ和Ⅱ，并达到平衡状态。相同温度下，在不同压强下测得CO₂的平衡转化率、CH₃OH(g)的选择性[ $\text{[math]}$ ] 和CO的选择性[ $\text{[math]}$ ] 随压强变化曲线如图所示，图中表示CO₂的平衡转化率的曲线是(填“m”“n”或“p”)，A点时H₂的转化率为。

(4) 在恒压密闭容器中充入6 mol H₂(g)、2 mol CO₂(g)，分别在1 MPa和10 MPa下反应，分析温度对平衡体系中CO₂、CO、CH₃OH的影响，设这三种气体物质的量分数之和为1，CO和CH₃OH的物质的量分数与温度变化关系如图：

①表示10 MPa时CH₃OH的物质的量分数随温度变化关系的曲线是(填标号)。

②200~400℃b、d曲线基本重合的原因是。

③590℃时，反应Ⅱ的K_p为。

综合题困难

3. 处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：

(1) CO用于处理大气污染物N₂O的反应为CO(g) + N₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g) +N₂(g)。在Zn*作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。

总反应： CO(g) + N₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g) + N₂(g) ∆H= kJ·mol^-1；该总反应的决速步是反应 (填 “①"或“②”)，该判断的理由是．

(2) 已知： CO(g) + N₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g) + N₂(g)的速率方程为v=k·c(N₂O)， k为速率常数，只与温度有关。为提高反应速率，可采取的措施是_____ (填字母序号)。 A. 升温 B. 恒容时，再充入CO C. 恒压时，再充入N₂O D. 恒压时，再充入N₂

(3) 在总压为100kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N₂O(g)发生上述反应，在不同条件下达到平衡时，在T₁K时N₂O的转化率与 $\text{[math]}$ 的变化曲线以及在 $\text{[math]}$ 时N₂O的转化率与 $\text{[math]}$ 的变化曲线如图3所示：

①表示N₂O的转化率随 $\text{[math]}$ 的变化曲线为曲线(填“I”或“II”)；

②T₁T₂ (填“>”或“<")，该判断的理由是

③已知：该反应的标准平衡常数 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 为标准压强 (100kPa)，p(CO₂)、p(N₂)、 p(N₂O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T₄时，该反应的标准平衡常数 $\text{[math]}$ = ( 计算结果保留两位有效数字，p_分=p_总 ×物质的量分数)。

综合题普通

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