催化加氢可以制HCOOH、等，在减少排放的同时可生产出高附加值的化学品。涉及的反应有：反应Ⅰ：反应Ⅱ：

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1. $\text{[math]}$ 催化加氢可以制HCOOH、 $\text{[math]}$ 等，在减少 $\text{[math]}$ 排放的同时可生产出高附加值的化学品。涉及的反应有：

反应Ⅰ： $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$

(1) 在某催化剂作用下， $\text{[math]}$ 催化加氢制 $\text{[math]}$ 的反应历程如下。

该历程中的最大能垒(活化能)为eV，对应步骤的反应为。

(2) 下列叙述能证明反应Ⅰ达到化学平衡状态的是 (填标号)。

A． $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的物质的量之比为1∶1且保持不变

B． $\text{[math]}$

C．单位时间内断裂3mol H―H键，同时生成2mol H―O键

D． $\text{[math]}$ 的体积分数在混合气体中保持不变

E．恒温恒容条件下，混合气体的密度保持不变

F．恒温恒容条件下，混合气体的平均相对分子质量保持不变

(3) T℃下，将1mol $\text{[math]}$ 和3mol $\text{[math]}$ 通入容积为2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅱ，经过5min，达到平衡状态，此时测得容器中 $\text{[math]}$ 。0~5min内， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，反应Ⅰ的平衡常数K=。

(4) 工业上也使用水煤气(CO与 $\text{[math]}$ 的混合气体)转化成甲醇，反应为 $\text{[math]}$ 。一定温度下，向一容积为2L的密闭容器内，充入0.3mol CO与0.4mol $\text{[math]}$ 发生反应，平衡时，CO的转化率为50%。

①平衡时 $\text{[math]}$ 的产率是；平衡后再加入1.0mol CO后重新到达平衡，CO与 $\text{[math]}$ 的浓度比 $\text{[math]}$ (填“增大”“不变”或“减小”)。

②若以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1mol、 $\text{[math]}$ ：0.2mol， $\text{[math]}$ ：0.2mol，此时 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。

【考点】

化学平衡常数; 化学平衡的计算; 化学反应速率和化学计量数的关系;

【答案】

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综合题困难

1. 一定温度下，将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 各 $\text{[math]}$ 充入 $\text{[math]}$ 密闭容器中，发生反应 $\text{[math]}$ ， 2分钟后达到平衡状态，测得 $\text{[math]}$ 。求：

(1) 2分钟内 $\text{[math]}$ 的平均反应速率为 $\text{[math]}$ 。

(2) $\text{[math]}$ 的平衡转化率为。

(3) 该温度下反应的平衡常数为。

综合题普通

2. 氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。

(1) 下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。

反应

大气固氮

$\text{[math]}$

工业固氮

$\text{[math]}$

温度/℃

2000

400

450

平衡常数K

$\text{[math]}$

0.1

$\text{[math]}$

0.507

0.152

①分析数据可知：大气固氮反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。

②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因：。

③下图是工业固氮反应达到平衡，混合气中 $\text{[math]}$ 的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L( $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ )、X分别代表温度或压强。其中X代表的是(填“温度”或“压强”)； $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)原因是。

(2) 实验室模拟工业固氮，在压强为PMPa的恒压容器中充入1mol $\text{[math]}$ 和3mol $\text{[math]}$ ，反应混合物中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。

①图中b点的转化率为； $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“=”或“<”)。

②475℃，反应达平衡时容器体积为V，则该反应的平衡常数K=。

综合题困难

3. 近年我国大力加强温室气体CO₂催化氢化合成甲醇技术的工业化研究，实现可持续发展。

(1) 已知：CO₂(g)+H₂(g)=H₂O(g)+CO(g) ∆H₁=+41.1kJ/mol

CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g) ∆H₂=-90.0kJ/mol

则CO₂催化氢化合成甲醇的热化学方程式为。

(2) 工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)，判断反应达到平衡状态的依据是___________(填字母序号)。 A. 生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等 B. CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化 C. 混合气体的平均相对分子质量不变 D. 混合气体的密度不变

(3) 在一定条件下， A(g)+3B(g) $\text{[math]}$ C(g)+D(g)∆H=-49.0kJ/mol，体系中A的平衡转化率(α)与L和X的关系如图所示，L和X分别表示温度或压强。

①X表示的物理量是。

②判断L₁与L₂的大小关系：L₁ L₂ (填“<”，“=”或“>”)。

(4) 向容积为 $\text{[math]}$ 的密闭容器中加入活性炭(足量)和 $\text{[math]}$ ，发生反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的物质的量变化如下表所示。

条件	保持温度为T/℃
时间	0	5min	10min	15min	20min	25min	30min
$\text{[math]}$ 物质的量 $\text{[math]}$	2.0	1.4	1.0	0.70	0.50	0.40	0.40
$\text{[math]}$ 物质的量 $\text{[math]}$	0	0.3	0.50	0.65	0.75	0.80	0.80

则 $\text{[math]}$ 内，以 $\text{[math]}$ 表示的该反应速率 $\text{[math]}$ ，最终达平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率 $\text{[math]}$ ，该温度T℃下的平衡常数 $\text{[math]}$ 。

综合题困难