甲烷和甲醇既是重要的化工原料又是绿色的清洁能源，有如下制备方法。反应ⅰ 反应ⅱ 请回答下列问题：

1. 甲烷和甲醇既是重要的化工原料又是绿色的清洁能源，有如下制备方法。

反应ⅰ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应ⅱ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

请回答下列问题：

(1) 反应ⅰ能自发进行的条件是。

(2) 在某催化剂作用下，发生反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，其反应历程如下图所示(*表示吸附在催化剂上)。

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，决速步骤的反应式为。

(3) 一定条件下研究反应ⅰ时，下列可提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的措施是_______。 A. 将原料气加压 B. 采用适当的催化剂 C. 采用高温条件 D. 将甲烷液化，不断移去液态甲烷

(4) 研究反应ⅱ时，在体积均为1L的甲、乙两个真空密闭容器中，向甲容器中通入1 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 和2 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ ，达到平衡时，放出热量为a $\text{[math]}$ ，在相同条件下，向乙容器中通入1 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ ，达到平衡时吸收的热量为3a $\text{[math]}$ 。

①平衡时，甲、乙容器中 $\text{[math]}$ 的体积分数甲乙(填>、＜或=)。

②在该温度下，甲容器达到平衡时， $\text{[math]}$ 转化率；反应ⅱ的平衡常数 $\text{[math]}$ 。

【考点】

焓变和熵变; 化学平衡的影响因素;

【答案】

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综合题困难

1. 丙烯腈 $\text{[math]}$ 是重要的化工原料，其合成分两步进行。

I．丙烷脱氢制丙烯

丙烷脱氢过程中发生如下反应：

i． $\text{[math]}$

ii． $\text{[math]}$

(1) 升温时，测得丙烯平衡产率降低。

①升温时，丙烷的平衡转化率(填“提高”“降低”或“不变”)。

②丙烯平衡产率降低的可能原因是。

(2) 工业上，常在恒压条件下充入高温水蒸气使反应器再热。请分析充入高温水蒸气的作用：。

(3) 已知：i． $\text{[math]}$

ii． $\text{[math]}$ 在高温下脱氢时碳碳键易断裂，产生积炭后，催化剂活性降低

工业上，常在 $\text{[math]}$ 中加入一定量的 $\text{[math]}$ ，目的是。

Ⅱ．丙烯氨氧化制丙烯腈

丙烯在一定条件下生成丙烯腈 $\text{[math]}$ ，副产物为丙烯醛 $\text{[math]}$ ，反应如下：

i． $\text{[math]}$

ii． $\text{[math]}$

(4) 原料气中 $\text{[math]}$ 和丙烯的比例对产物收率的影响如图所示。

已知： $\text{[math]}$ 碱性条件下容易分解。

① $\text{[math]}$ 时产物主要为丙烯醛 $\text{[math]}$ ，原因是。

② $\text{[math]}$ 时，冷却吸收后丙烯腈收率略有降低，原因是。

综合题普通

哈伯在1905年发明了合成氨的方法。

Ⅰ.其合成原理为： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。请回答下列问题：

（1）合成氨反应在常温下（填“能”或“不能”）自发。

Ⅱ.实验如表所示，可推导出合成氨的速率方程： $\text{[math]}$ ，

实验	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
1	m	n	p	q
2	2m	n	p	2q
3	m	n	0.1p	10q
4	m	2n	p	2.828q

（2） $\text{[math]}$ ；

（3）根据已知信息，以下措施既能加快反应速率，又能提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的是（填序号）。

a.加压 b.改进催化剂性能 c.升温 d.将 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 浓度都变为原来的2倍

Ⅲ.合成氨反应 $\text{[math]}$ ，初始时进料体积比 $\text{[math]}$ ，在相同催化剂条件下平衡气体中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数与温度、压强的关系如图所示。

（4）a、b化学反应速率较大的是（填“a”或“b”）；

（5）在500℃、压强为10P₀时，N₂的转化率为，Kp=［Kp为平衡分压代替平衡浓度计算求得的平衡常数（分压 $\text{[math]}$ 总压 $\text{[math]}$ 物质的量分数），用含有 $\text{[math]}$ 的代数式表示］。

Ⅳ.如图为利用 $\text{[math]}$ 和空气中的 $\text{[math]}$ 以 $\text{[math]}$ 超薄纳米为催化剂在光照下合成氨的原理。

（6）已知. $\text{[math]}$ ，则上述合成氨的热化学方程式为。

综合题困难

3. 实现碳中和任务艰巨，二氧化碳加氢制甲醇将成为实现目标的有效路径。已知：

①CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₁=-49kJ·mol^-1

②CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g) △H₂

③CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) △H₃=-90kJ·mol^-1

回答下列问题：

(1) △H₂=kJ·mol^-1。

(2) 把1mol CO₂和1mol H₂充入体积为V的容器中进行上述反应。反应达到平衡时，测得各组分的物质的量随温度变化的曲线如下图所示。

①图中X代表(填化学式)。

②由图可知温度为T时，反应②的平衡常数K1(填“>”“<”或“=”)。

(3) 下列措施中，一定无法提高甲醇平衡产率的是____(填字母)。 A. 加入适量CO B. 使用高效催化剂 C. 循环利用原料气 D. 升高温度 E. 增大压强

(4) 一定条件下，向恒容密闭容器中以物质的量之比为1：1充入CO₂(g)和H₂(g)，测得总压强为P₀kPa；10min时反应达到平衡，测得H₂O(g)的分压为P₁kpa，CH₃OH(g)的分压为P₂kPa。

①平衡后，反应①的平衡常数K_p为kPa^-2(用平衡分压代替平衡浓度来表示)。

②实验表明：在二氧化碳和氢气的混合气体中掺混一氧化碳有助于提高甲醇产率。甲醇的平衡产率随着CO/(CO+CO₂)变化如图所示：

从平衡移动角度分析，甲醇平衡产率上升的原因；当CO/(CO+CO₂)为0.4时，改为在体积可变的容器中进行此反应，则甲醇的平衡产率最有可能是(填“a”、“b”、“c”或“d”)。

综合题普通