乙烷是一种重要的化工原料，可用作制冷剂、燃料、制备乙烯的原料。回答下列问题：已知：① ② ③

1. 乙烷是一种重要的化工原料，可用作制冷剂、燃料、制备乙烯的原料。回答下列问题：

已知：① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) 乙烷催化氧化裂解法是一种新型的制备乙烯的方法，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 1000℃时，在某刚性密闭容器内充入一定量的 $\text{[math]}$ ，只发生反应①，若平衡时容器中总压为pPa，乙烷的转化率为 $\text{[math]}$ ，则该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ Pa(用含p、 $\text{[math]}$ 的代数式表示， $\text{[math]}$ 为用分压表示的平衡常数)。达到平衡后，欲同时增大反应速率和乙烷的转化率，可采取的措施有(填选项字母)。

A．升高温度　　　B．通入惰性气体　　　C．增加乙烷浓度　　　D．加入催化剂

(3) 乙烷的氧化裂解反应产物中除了 $\text{[math]}$ 外，还存在 $\text{[math]}$ 、CO、C等副产物。图甲为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响，图乙为 $\text{[math]}$ 的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。

[乙烯选择性 $\text{[math]}$ ；乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]

下列说法正确的是___________。

A. 有利于提高乙烷平衡转化率的条件是高温低压 B. 乙烷的转化率随温度的升高而增大的原因是此时反应未达平衡，升高温度，反应速率加快，反应物的转化率增大 C. $\text{[math]}$ 较低时，生成乙烯的选择性较低的原因可能是氧气过量，乙烷发生深度氧化而导致乙烯的选择性降低 D. 反应的最佳温度为700℃左右

(4) 最新研究发现在乙烷的氧化裂解反应体系中充入一定量 $\text{[math]}$ 能更好的提高乙烷的转化率和乙烯的收率，请结合方程式说明原因。

(5) 科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究了乙烷在催化剂表面脱氢制乙烯的反应，其部分历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注，TS表示过渡态)。此部分历程中决速步骤的反应方程式为。

【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. 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

3. 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