二氧化碳作为温室气体，是引发全球气候变化的元凶之一，但通过转化可以将其变成有用的化学品或燃料，有助于实现碳循环和碳减排。一定条件下将混合气体通过反应器，可得到甲醛。已知：反应器内发生的反应有：I．；；II．；。回答下列问题：

1. 二氧化碳作为温室气体，是引发全球气候变化的元凶之一，但通过转化可以将其变成有用的化学品或燃料，有助于实现碳循环和碳减排。一定条件下将 $\text{[math]}$ 混合气体通过反应器，可得到甲醛。

已知：反应器内发生的反应有：

I． $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ ；

II． $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) $\text{[math]}$ 分别是两反应正反应的活化能， $\text{[math]}$ 分别是两反应逆反应的活化能，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“大于”、“小于”或“等于”)

(2) 将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 组成的混合气体通入不同温度下体积均为2L的反应器，均经过10min后检测生成物的物质的量，结果如图所示：

①表示 $\text{[math]}$ 的浓度变化曲线的是(填“曲线A”、“曲线B”或“曲线C”)，图中 $\text{[math]}$ 五个点能表示反应I达到平衡状态的点是(填图中字母)，实验过程中，高于 $\text{[math]}$ 后物质C浓度逐渐减小，试分析发生该变化的原因是。

②计算 $\text{[math]}$ 内 $\text{[math]}$ 的平均反应速率 $\text{[math]}$ 。

③ $\text{[math]}$ 时，该时间段内 $\text{[math]}$ 的选择性=( $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ )； $\text{[math]}$ 时，反应Ⅰ的平衡常数 $\text{[math]}$ (保留两位有效数字)。

(3) 在体积恒定的容器中发生反应I，实验测得： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为速率常数，当温度升高时，则 $\text{[math]}$ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

【考点】

化学平衡常数; 化学平衡的影响因素;

【答案】

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综合题困难

1. 探索氮氧化合物反应的特征及机理对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。

(1) 已知：恒容密闭容器中反应2NO₂(g) $\text{[math]}$ N₂O₄(g)达到平衡后，升高温度气体颜色加深。该反应的正反应速率方程为v_正=k_正·c²(NO₂)，逆反应速率方程为v_逆=k_逆·c(N₂O₄)，k_正、k_逆分别为正逆反应的速率常数。

图中所示①、②、③、④四条斜线，能表示lgk_正随 $\text{[math]}$ 变化关系的斜线是。A、B、C、D点的坐标分别为(a + 1. 5)、(a+0.5)、(a-0.5)、(a-1.5)，计算T₁时该反应的化学平衡常数K=L· mol^-1.T₁时，某时刻恒容密闭容器中NO₂、N₂O₄浓度均为0.2 mol·L^-1 ，此时 v_正v_逆(填“>”“<”)。

(2) 氢气选择性催化还原法(H₂-SCR)是目前消除NO_X的理想方法。

H₂ - SCR的主反应：2NO(g) +2H₂(g) $\text{[math]}$ N₂(g) +2H₂O(g) ΔH₁

副反应：2NO(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ N₂O(g)+ H₂O(g) ΔH₂

①已知H₂(g)+ $\text{[math]}$ O₂(g)= H₂O(g) ΔH₃= - 241.5kJ·mol^-1

N₂(g) +O₂(g)=2NO(g) ΔH₄= +180. 5kJ·mol^-1

计算ΔH₁=。

②T℃、 $\text{[math]}$ =3时，恒容容器中发生H₂-SCR反应。平衡时N₂物质的量分数为10% ，平衡压强与起始压强之比为3.6 ： 4， NO的有效去除率为%。(已知：NO的有效去除率= $\text{[math]}$ )

③H₂-SCR法在富氧Pt-HY催化剂表面的反应机理如图所示：

下列说法正确的是(填标号)。

A. Pt原子表面上发生的反应有N+NO= N₂O、N+N=N₂等

B.H₂解离的H溢流至Pt-HY载体界面，被吸附的NO₂还原

C.HY载体酸性越强，其吸附NO₂能力就越强，Pt催化活性就越大

D.若HY载体表面发生反应的NO、O₂物质的量之比为4 ： 1，反应中每生成1mol N₂转移电子的物质的量为3mol

(3) 用CO还原N₂O也是消除氮氧化物污染的重要方法。500℃时，向一恒容密闭容器充入一定量N₂O气体，起始压强为bkPa，再加入足量的CaC₂O₄固体，平衡时容器内总压强为c kPa，计算此温度下反应CO(g)+N₂O(g) $\text{[math]}$ N₂(g) +CO₂(g)的平衡常数K_p= [已知500℃时，反应CaC₂O₄(s) $\text{[math]}$ CaCO₃(s)+CO (g)的K_p=e kPa]。

综合题困难

2. 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

3. 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)。

综合题普通