乙酸是基本的有机化工原料，研究乙酸制氢工艺具有重要的意义。已知制氢过程发生如下反应：热裂解反应：脱羧基反应：

1. 乙酸是基本的有机化工原料，研究乙酸制氢工艺具有重要的意义。已知制氢过程发生如下反应：

热裂解反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

脱羧基反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) 下图为热裂解反应和脱羧基反应过程中的能量变化情况。

①表示热裂解反应能量变化情况的是曲线，该反应的活化能为 $\text{[math]}$ 。

②两反应中，速率较快的是。

(2) 在恒容密闭容器中，加入一定量的乙酸蒸气并发生反应达到平衡状态，测得温度与气体产率的关系如下图所示。

①由图可知，升高反应温度时，H₂和CO的产率升高，而CO₂和CH₄的产率降低，原因是。

②图中H₂的产率始终低于CO，CO₂的产率始终低于CH₄ ，则该体系中可能存在的副反应的化学方程式为。

③已知②中副反应为吸热反应，下列措施可抑制该副反应的是（填标号）。

A．增大反应体系的压强 B．降低反应温度

C．向体系中通入H₂O(g) D．选择适当的催化剂

(3) 若体系中只发生热裂解反应和脱羧基反应，在某条件下达到平衡，体系的总压强为pkPa，乙酸体积分数为20%，其中热裂解反应消耗的乙酸占起始投料量的20%。

①平衡体系中，H₂的体积分数为。

②脱羧基反应的平衡常数Kp=kPa（Kp为以分压表示的平衡常数）。

【考点】

活化能及其对化学反应速率的影响; 化学平衡常数; 化学平衡的影响因素; 化学平衡移动原理; 化学平衡的计算;

【答案】

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综合题困难

1. 苯硫酚(C₆H₅SH，也写作PhSH)是一种用途广泛的有机合成中间体。工业上用常用氯苯(C₆H₅Cl)和硫化氢(H₂S)为主要原料制备苯硫酚，但会有副产物苯(C₆H₆ ，也写作PhH)生成。

I：C₆H₅Cl(g)+H₂S(g)→C₆H₅SH(g)+HCl(g) ΔH₁=-16.8 kJ·mol^-1

II：C₆H₅Cl(g)+H₂S(g)→C₆H₆(g)+ HCl(g)+1/8S₈(g) ΔH₂

反应II的焓变不易测量，现查表得如下数据：

III： C₆H₅SH(g)→C₆H₆(g)+1/8 S₈(g) ΔH₃=-29.0 kJ·mol^-1

现将一定量的氯苯和硫化氢置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应20min测定生成物的浓度，得到图二。

(1) 反应 I、II的能量变化如图一所示，则在相同条件下反应速率v(I)v(II)(填写“>”，“<”，“=”)。

(2) 图二可知，790K时所测生成物苯硫酚浓度减小，可能的原因为。(任写一种)

(3) 590K时，2mol氯苯和5mol硫化氢混合气体在V L的固定容积中进行反应I和II，达到平衡时，测得容器中苯硫酚的物质的量为1mol，苯的物质的量为0.5mol，则该温度下反应I的平衡常数为。(结果保留两位小数)

综合题普通

2. $\text{[math]}$ (主要来自汽车尾气，包含 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ )是大气主要污染物之一，有效去除大气中的 $\text{[math]}$ 是环境保护的重要课题。汽车尾气中的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 可以在三元催化器作用下转化为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。已知：

反应1： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应2： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应3： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 计算 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。分析反应3自发进行可能性为(填序号，下同)。

A．自发 B．非自发 C．高温自发 D．低温自发

已知该反应的净反应速率 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 分别为正、逆反应的速率常数(只与温度有关)。若政变温度后 $\text{[math]}$ 增大，则改变的条件为(填“升高”或“降低”)温度。

(2) 经研究发现，反应3需要 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 经吸附后在催化剂表面活性中心进行。向 $\text{[math]}$ 恒容密闭体系中加入 $\text{[math]}$ 、一定量的某种催化剂，并按不同起始投料比m发生反应 $\text{[math]}$ 的平衡转化率与温度、起始投料比m的关系如图1所示。[图中起始投料比 $\text{[math]}$ ]。

①图中 $\text{[math]}$ 三点对应的平衡常数 $\text{[math]}$ 相对大小关系是。

②关于该可逆反应的说法正确的是。

A．加入催化剂可提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率

B．对于同一催化剂，m不变时，充入的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 增多，反应速率一定增大

C．容器中 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 分压之比为 $\text{[math]}$ 时，反应达到平衡状态

D．投料比： $\text{[math]}$

③随着温度的升高，不同投料比下 $\text{[math]}$ 的平衡转化率趋于相近的原因为。

(3) 恒压密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，在不同催化剂(甲、乙)作用下发生反应3，测得相同时间内 $\text{[math]}$ 的转化率如图2所示。

①图中 $\text{[math]}$ 四点所对应的状态中一定未达平衡状态的有(填字母)，曲线 $\text{[math]}$ 变化趋势的原因是。

②一定温度下，若容器压强保持为 $\text{[math]}$ ，初始充入等物质的量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，平衡时 $\text{[math]}$ 转化率为 $\text{[math]}$ ，则该温度下平衡常数 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 的式子表示)。

综合题普通

3. 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”)。

综合题困难