回收利用解决空间站供氧问题，物质转化如图所示：

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1. 回收利用 $\text{[math]}$ 解决空间站供氧问题，物质转化如图所示：

(1) 反应 $\text{[math]}$ 是回收利用 $\text{[math]}$ 的关键步骤。

已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应 $\text{[math]}$ 的热化学方程式为：。

(2) 将原料气按 $\text{[math]}$ 置于恒容密闭容器中发生反应 $\text{[math]}$ ，在相同时间内测得 $\text{[math]}$ 的物质的量分数与温度的变化曲线如图所示(虚线为平衡时的曲线)。

①理论上，能提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的措施有(写出两条)。

②空间站反应器内，通常采用反应器前段加热，后段冷却的分法来提高 $\text{[math]}$ 的转化效率，原因是。

(3) 用 $\text{[math]}$ 代替反应 $\text{[math]}$ ，可实现氢、氧元素循环利用，缺点是一段时间后催化剂的催化效果会明显下降，其原因是。

(4) 原料气 $\text{[math]}$ 还可通过反应 $\text{[math]}$ 获取。

① $\text{[math]}$ 时，向容积固定为 $\text{[math]}$ 的容器中充入 $\text{[math]}$ 水蒸气和 $\text{[math]}$ ，反应达平衡后，测得 $\text{[math]}$ 的浓度为 $\text{[math]}$ ，则该温度下反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 为。

②保持温度仍为 $\text{[math]}$ ，改变水蒸气和 $\text{[math]}$ 的初始物质的量之比，充入容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是(填序号)

a．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变 b．混合气体的密度不随时间改变

c．单位时间内生成 $\text{[math]}$ 的同时消耗 $\text{[math]}$ d．混合气体的百分含量不随时间而改变

③实验发现，其它条件不变，上述反应达平衡后，向反应体系中投入一定量的 $\text{[math]}$ ，相同时间内可以增大 $\text{[math]}$ 的体积分数，实验结果如图所示。

结合化学方程式及外界条件对平衡及速率的影响说明投入纳米 $\text{[math]}$ 比微米 $\text{[math]}$ 时 $\text{[math]}$ 体积分数更高的原因是。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡常数; 化学平衡状态的判断;

【答案】

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综合题困难

异丁烯 $\text{[math]}$ 是一种重要的有机化工原料，主要用于生产高辛烷值汽油调和剂、橡胶、汽油添加剂和润滑油等。

Ⅰ．可由异丁烷 $\text{[math]}$ 直接裂解脱氢制备异丁烯，反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）异丁烷、异丁烯、氢气的燃烧热数值如下表所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

物质	燃烧热 $\text{[math]}$ /(kJ/mol)
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

（2）异丁烷的转化率和异丁烯的选择性(选择性 $\text{[math]}$ )随温度的变化如图所示。当温度升高时，异丁烯的选择性变化的原因可能有(填标号)。

a．异丁烷在高温下裂解发生副反应

b．异丁烯在高温下发生聚合反应

c．催化剂的活性增大

d．平衡向逆反应方向移动

（3）研究人员对该合成方法进行改进，在一定条件下加入适量空气可以采用异丁烷氧化脱氢法来制备异丁烯，反应方程式为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，与异丁烷直接脱氢制备异丁烯相比，该方法更加节约能源，在较低温度下即可自发进行，原因是。

Ⅱ．甲醇与异丁烯在一定条件下可以发生加成反应生成甲基叔丁基醚(用X表示)，反应方程式为 $\text{[math]}$ ，在一容积固定为VL的容器中充入甲醇和异丁烯，甲醇和异丁烯的初始物质的量均为 $\text{[math]}$ ，分别在 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两个温度下发生该反应，异丁烯的转化率随时间的变化关系如图所示：