合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。

1. 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。

(1) 已知化学键相关数据如下：

化学键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
键能 $\text{[math]}$	436	946	391

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，该反应自发进行的条件是。

(2) 研究表明，合成氨反应在 $\text{[math]}$ 催化剂上可能通过如下机理进行( $\text{[math]}$ 表示催化剂表面吸附位， $\text{[math]}$ 表示被吸附于催化剂表面的 $\text{[math]}$ )。判断下述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为(填步骤前的标号)，理由是。

(i) $\text{[math]}$ 　　(ii) $\text{[math]}$ 　　(iii) $\text{[math]}$

(iv) $\text{[math]}$ 　　(v) $\text{[math]}$

(3) 为研究温度对合成氨效率的影响，在某温度T下，将一定量 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合气体置于恒容密闭容器中，在t时刻测得容器中 $\text{[math]}$ 的物质的量。然后分别在不同温度下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得 $\text{[math]}$ 的物质的量。在图中坐标系中，画出 $\text{[math]}$ 随温度变化的曲线示意图。

(4) 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为 $\text{[math]}$ ，另一种为 $\text{[math]}$ 。(物质i的摩尔分数： $\text{[math]}$ 总)

下列说法中不正确的是___________。

A. 当氨气的体积分数保持不变时可以判断反应已达平衡 B. 低温高压有利于提高合成氨的平衡产率 C. 压强由大到小的顺序为 $\text{[math]}$ D. 进料组成中含有惰性气体 $\text{[math]}$ 的是图3

(5) 某温度下，进料组成为 $\text{[math]}$ ，保持体系压强 $\text{[math]}$ 不变，当反应达到平衡时测得 $\text{[math]}$ ，则该温度下反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。( $\text{[math]}$ 表示用平衡分压代替平衡浓度求得的平衡常数，分压=总压×气体的摩尔分数)

【考点】

反应热和焓变; 化学平衡常数;

【答案】

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综合题普通

1. 世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，一碘甲烷( $\text{[math]}$ 属于三类致癌物。用化学反应原理研究一碘甲烷具有重要意义·一碘甲烷热裂解时主要发生如下反应：

反应I： $\text{[math]}$

反应II：2C₂H₄(g) $\text{[math]}$ C₄H₈(g)(丁烯) ΔH₂<0

反应Ⅲ： $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 已知 H—H 的键能为 $\text{[math]}$ ， I－I的键能为 $\text{[math]}$ ， H－I的键能为 $\text{[math]}$ 则反应Ⅲ的 $\text{[math]}$ ，若反应Ⅰ正反应活化能E正为akJ· mol-¹，则逆反应活化能E逆为kJ⋅mol^-¹(用含a的代数式表示)

(2) 研究反应II对提高反应I中CH₃I的平衡转化率有重要意义。 $\text{[math]}$ 时，反应II的正、逆反应速率与浓度的关系为v_正=k_正c²(C₂H₄)，v_逆=k_逆c(C₄H₈)(k_正、k_逆是速率常数)，正、逆反应速率方程分别对应图中曲线m、曲线 n。

①T℃时，向2L 的密闭容器中充 1mol C₂H₄和5mol C₄H₈此时 v正v逆 (填“>”“<”或“=”)。

②图中曲线m变为曲线p改变的条件可能是。

(3) 在恒容密闭容器中投入 1molCH₃I，实验测得平衡体系中乙烯、碘化氢和丁烯的物质的量分数与反应温度的关系如图所示：

①随着体系温度升高，HI的物质的量分数先增大后减小的原因可能是。

②715K条件下， $\text{[math]}$ 的平衡转化率为(以分数形式表示即可)。若起始压强为200kPa，则反应Ⅱ的标准平衡常数。 $\text{[math]}$ =。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为各组分的平衡分压)。

综合题困难

2. 丙酮蒸气热裂解可生产乙烯酮，反应为

(g)⇌O=C=CH₂(g)+CH₄(g) $\text{[math]}$ ，现对该热裂解反应进行研究，回答下列问题：

化学键	C−H	C−C	C=C
键能 $\text{[math]}$	412	348	612

(1) 根据表格中的键能数据，计算 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

(2) 丙酮的平衡转化率随温度、压强变化如图所示：

①图中X表示的物理量是；

②A、C两点化学平衡常数K_AK_C(填“>”、“<”或“=”)；

③恒容下，既可提高反应速率，又可提高丙酮平衡转化率的一条合理措施是。

(3) 在容积可变的恒温密闭容器中，充入丙酮蒸气维持恒压(110kPa)经过时间tmin，丙酮转化了10％。

①用单位时间内气体分压变化表示的反应速率v(丙酮)=kPa/min；

②该条件平衡时丙酮转化率为a，则K_P=(以平衡时分压代替浓度计算)(分压总压×物质的量分数)

(4) 其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下发生该反应，相同时间时丙酮的转化率与温度的关系如图所示。工业上选择催化剂(填“甲”或“乙”)。

综合题普通

“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 可发生如下三个反应：

① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ 。

（1）已知 $\text{[math]}$ ，则热化学方程式 $\text{[math]}$ ；

（2）在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，只发生反应②。

①测得在相同时间内，不同温度下 $\text{[math]}$ 的转化率如图1所示， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （填“>”、“<”或“=”）

②已知速率方程 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 是速率常数，只受温度影响。图2表示速率常数的对数 $\text{[math]}$ 与温度的倒数 $\text{[math]}$ 之间的关系，A、B、 $\text{[math]}$ 分别代表图1中a点、c点的速率常数，则点表示c点的 $\text{[math]}$ 。

（3）利用 $\text{[math]}$ 为原料合成 $\text{[math]}$ 会发生反应②和③。一定条件下，向恒压密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 混合气体， $\text{[math]}$ 平衡转化率和 $\text{[math]}$ 选择性 $\text{[math]}$ 随温度、投料比的变化曲线如图。表示 $\text{[math]}$ 选择性的曲线是 $\text{[math]}$ ，生成 $\text{[math]}$ 的最佳条件是。

a． $\text{[math]}$ b． $\text{[math]}$

c． $\text{[math]}$ d． $\text{[math]}$

（4）在 $\text{[math]}$ 下， $\text{[math]}$ ，用 $\text{[math]}$ 的混合气进行脱氢反应，达到平衡后， $\text{[math]}$ 的平衡转化率为 $\text{[math]}$ ，反应 $\text{[math]}$ （结果保留3位有效数字， $\text{[math]}$ 为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数）。在上述温度和压强下，请从平衡移动的角度解释通入水蒸气的作用：。

（5）甲烷、二氧化碳的催化重整反应过程非常复杂，其中的部分反应如下：

① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

催化剂一般多孔，催化重整反应②、③都易造成催化剂失去活性，可能的原因是。

综合题普通