甲醇是重要的化工原料，广泛应用于有机合成、医药生产等领域。在一定条件下，用和可以合成甲醇，这对于减少排放，实现“碳中和”具有重要意义。合成甲醇的反应为：。

1. 甲醇是重要的化工原料，广泛应用于有机合成、医药生产等领域。在一定条件下，用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 可以合成甲醇，这对于减少 $\text{[math]}$ 排放，实现“碳中和”具有重要意义。合成甲醇的反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(1) 已知① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

③CO和 $\text{[math]}$ 的燃烧热分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，该反应在(填“高温”或“低温”)下有利于自发进行。

(2) $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在某催化剂表面合成甲醇的反应历程如图所示，其中“*”表示吸附在催化剂表面的物质，“TS”表示过渡状态，该反应历程中反应速率最快步骤的化学方程式为。

(3) 恒温条件下，在一体积固定的密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 进行反应(初始容器内总压强为 $\text{[math]}$ )， $\text{[math]}$ 的分压随时间的变化曲线如图所示，则图中 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 时的反应平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为以分压表示的平衡常数，列出计算式即可)。

(4) 下列能说明上述容器内反应达到平衡状态的是(填标号)。

A． $\text{[math]}$

B．氢氢键不再断裂

C．容器内气体压强不再变化

D．容器内气体的平均相对分子质量不再变化

E．容器内气体的密度不再变

【考点】

焓变和熵变; 化学平衡常数; 化学反应速率的影响因素; 化学平衡状态的判断;

【答案】

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综合题普通

1. $\text{[math]}$ 、硫酸等含硫物质均是重要的化学原料。回答下列小题：

(1) 热解 $\text{[math]}$ 制 $\text{[math]}$ 的反应分如下两步：

i． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

ii． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

①反应i能自发进行的反应条件是（高温或低温）。

②假设在某温度下反应i达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，该温度下平衡常数 $\text{[math]}$ ；达平衡后，其他条件不变，把容器的容积减小到原来的 $\text{[math]}$ 时，结合题中浓度数据用Q与K的大小关系解释平衡移动方向及其理由。

(2) $\text{[math]}$ 生物转化与利用

①先将 $\text{[math]}$ 通入 $\text{[math]}$ 溶液中，产生淡黄色沉淀和浅绿色溶液（已知FeS是黑色难溶物）。写出该反应的离子方程式：。

②再在硫杆菌存在下通入 $\text{[math]}$ ，在硫杆菌存在下 $\text{[math]}$ 被氧化的速率是无菌时的 $\text{[math]}$ 倍。

i．硫杆菌的作用是。

ii．由下图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为。

iii．若反应温度过高，反应速率下降，其原因是。

综合题普通

2. 甲醇是重要的化工原料之一，也可用作燃料。利用合成气(主要成分为CO和 $\text{[math]}$ ，含少量 $\text{[math]}$ )可以合成甲醇，涉及的反应如下：

反应ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应ⅲ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 反应ⅰ的反应热 $\text{[math]}$ 为kJ/mol，该反应在(填“较低”或“较高”)温度下才能自发进行。

(2) 在某催化剂作用下，反应ⅰ的反应历程如下图所示：(图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量，*表示吸附在催化剂上)。反应ⅰ中生成甲醇的决速步骤的反应方程式为。

(3) 反应ⅰ的Arrhenius经验公式 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为活化能，k为速率常数，R和C均为常数，T为温度)，实验数据如图中曲线M所示。当改变外界条件时，实验数据如图中曲线N所示，则实验可能改变的外界条件是。

(4) 将一定量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 充入密闭容器中并加入合适的催化剂，只发生反应ⅱ和ⅲ。在相同温度、不同压强下，测得 $\text{[math]}$ 的平衡转化率、 $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ 和CO的选择性 $\text{[math]}$ 随压强的变化曲线如下图所示。图中表示 $\text{[math]}$ 的平衡转化率的曲线是(填“m”“n”或“p”)，简述判断方法：。

(5) 在某催化剂作用下，反应ⅱ可以通过反应ⅰ、ⅲ来实现。保持温度T不变，向恒容密闭容器中充入4mol $\text{[math]}$ 和8mol $\text{[math]}$ ，经5min达到平衡，测得 $\text{[math]}$ 的物质的量为3mol，起始及达平衡时容器的总压强分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，则反应ⅱ的压强平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为用分压代替浓度计算的平衡常数)。

综合题困难

3. 某反应的化学方程式为：M(l)+N(l) $\text{[math]}$ P(l)+Q(l)，已知v_正= k_正χ(M)·χ(N)，v_逆= k_逆χ(P)·χ(Q)，其中v_正、v_逆为正、逆反应速率，k_正、k_逆为速率常数，χ为各组分的物质的量分数。反应开始时，M和N按物质的量之比1：1投料，测得348K、343K、338K三个温度下M转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。

(1) 该反应的ΔH0(填>或<)。在曲线①、②、③中，曲线③的环境温度是。A、B、C、D四点中，v_正最大的是，v_逆最大的是。348K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数K_x=(保留2位有效数字)。

(2) 343K时，M和N按物质的量之比1：1、1：2和2：1进行初始投料。则达到平衡后，初始投料比时，M转化率最大。与按1：2投料相比，按2：1投料时化学平衡常数K_x(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3) 该反应使用离子交换树脂作催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是。

a．参与了醇解反应，但并不改变反应历程 b．使k_正和k_逆增大相同倍数

c．降低了反应的活化能 d．提高M的平衡转化率

综合题普通