丙烯()是合成高聚物的重要原料。由丙烷生产丙烯有以下两种方法。【方法I】丙烷直接脱氢制丙烯反应I：回答下列问题：（1）反应I在(选填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。（2）为提高丙烯的产率，设计了一种管状反应器，工作原理如图所示。图中选择性透过膜透过的一种产物分子X是，该反应器能提高丙烯产率的原因是。（3）以下是在某催化剂上丙烷脱氢的反应历程图(*表示吸附在催化剂上，TS表示过渡态)研究表明键的断裂是反应中的速控步骤(速率最慢的基元反应)，实验测得用和(注：D是氘，键能：)进行反应的速率近似相等。据此可知，上述反应历程图中速控步骤基元反应的方程式为。图中对应的能量：是(选填①或②)，“”是(选填③或④)。【方法Ⅱ】氧化丙烷脱氢制丙烯除发生反应I外，投入还会发生反应Ⅱ：（4）已知：则计算反应Ⅱ的。（5）在压强为P kPa条件下，下图分别是1mol丙烷单独投料和丙烷、各1mol一起投料时，丙烷的平衡转化率随温度变化的曲线。温度为900K时，由图计算反应I的压强平衡常数kPa；900K投入时，发生反应I和II，计算的平衡转化率%(保留一位小数)。

1. 利用催化转化反应 $\text{[math]}$ ，可有效地将汽车尾气中的CO和NO同时除去。已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。计算： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

填空题容易

2. 铁在生产生活中应用最广泛，炼铁技术和含铁新材料的应用倍受关注。

(1)高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应有：

反应	△H(kJ/mol)	K
i. Fe₂O₃(s)+3C(s) $\text{[math]}$ 2Fe(s)+3CO(g)	+489	K₁
ii. Fe₂O₃(s)+3CO(g) $\text{[math]}$ 2Fe(s)+3CO₂(g)	X	K₂
iii. C(s)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)	+172	K₃

试计算，X=，K₁、K₂与K₃之间的关系为K₁=。

(2)T₁℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe₂O₃和C，发生反应i，反应达到平衡后，在t₁时刻，改变某条件，υ₍_逆₎随时间(t)的变化关系如图1所示，则t₁时刻改变的条件可能是(填写字母)。

a.保持温度不变，压缩容器 b.保持体积不变，升高温度

c.保持体积不变，加少量碳粉 d.保持体积不变，增大CO浓度

(3)在一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(P KPa)加入1 molCO₂与足量的碳，发生反应ⅲ，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。

①T℃时，若向平衡体系中再充入一定量按V(CO₂)：V(CO) =5：4的混合气体，平衡(填“ 正向”、“ 逆向”或“ 不” )移动。

②925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_p为KPa。[气体分压(p_分)=气体总压(p) ×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数，记作K_p]

填空题容易

1. 丙烯是重要的有机化工原料，丙烷制丙烯是化工研究的热点。由丙烷 $\text{[math]}$ 在一定温度和催化剂条件下制丙烯 $\text{[math]}$ 的两种方法如下。

反应I（直接脱氢）： $\text{[math]}$ ；

反应Ⅱ（氧化脱氢）： $\text{[math]}$ 。

(1) 已知： $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ 。

(2) 一定温度下，向恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ ，初始压强为 $\text{[math]}$ ，仅发生反应I（直接脱氢）。欲提高 $\text{[math]}$ 的平衡产率，同时加快反应速率，应采取的措施是（填标号）。

A.升高温度 B.增大压强 C.再充入 $\text{[math]}$ D.及时分离出 $\text{[math]}$ E.加催化剂

(3) 反应I（直接脱氢）在催化剂 $\text{[math]}$ 表面上有两种反应路径，整个反应的能量变化如图所示。

$\text{[math]}$ 表示路径1的活化能， $\text{[math]}$ 表示路径2的活化能，TS表示过渡态。

路径2中决速步骤的反应式为。

(4) 在压强（117.5kPa）恒定条件下，以 $\text{[math]}$ 作为稀释气，不同水烃比 $\text{[math]}$ [ $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、15]时，催化 $\text{[math]}$ 直接脱氢（反应I）制备 $\text{[math]}$ 反应的平衡转化率随温度的变化如图所示。[副反应： $\text{[math]}$ ]

① $\text{[math]}$ 点对应条件下，若 $\text{[math]}$ 的选择性[ $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ]为80%，则反应I的分压平衡常数 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压 $\text{[math]}$ 物质的量分数）为 $\text{[math]}$ 。

②相同温度下，水烃比远大于 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的消耗速率明显下降，可能的原因是：i. $\text{[math]}$ 的浓度过低；ii.。

(5) 一定条件下，恒压密闭容器中仅发生反应Ⅱ（氧化脱氢）。

①已知该反应过程中， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为速率常数，与温度、活化能有关。升高温度， $\text{[math]}$ 的变化程度（填标号） $\text{[math]}$ 的变化程度。

A.大于 B.小于 C.等于 D.无法比较

②相比反应I（直接脱氢），反应Ⅱ（氧化脱氢）的优点有（任写一点）。

综合题普通

2.

随着我国2060年实现碳中和目标的提出， $\text{[math]}$ 的资源化利用对于碳中和目标的实现具有非常重要的现实意义。回答下列问题：

Ⅰ．将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在催化剂作用下实现二氧化碳甲烷化是有效利用 $\text{[math]}$ 资源的途径之一：

① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

（1）经计算，反应③在________（填“高温”、“低温”、“任何条件”）下可自发进行。

（2）一定温度条件下，利用不同催化剂，在相同反应时间内，测得产物的生成速率与催化剂的关系如图，则有利于获得甲烷的催化剂是________。

（3）在某温度下，向恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，初始压强为 $\text{[math]}$ ，上述反应达平衡时， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 的选择性=________[ $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ，用含 $\text{[math]}$ 、a、b的代数式表示，下同]，该温度下反应②的化学平衡常数 $\text{[math]}$ ________。

Ⅱ．光催化 $\text{[math]}$ 也可以制备甲醇、甲烷等燃料，反应原理示意图如下图所示：

（4）下列描述正确的是__________。

A. $\text{[math]}$ 由a区向b区移动	B. b区电极反应为 $\text{[math]}$
C. $\text{[math]}$ 是氧化产物	D. 该装置实现了电能转化为化学能

（5）写出a区的电极反应式________。

（6）以 $\text{[math]}$ 催化加氢合成的甲醇为原料，在催化剂作用下可以制取丙烯，反应的化学方程式为 $\text{[math]}$ 。该反应 $\text{[math]}$ 经验公式的实验数据如图中自线a所示，已知 $\text{[math]}$ 经验公式 $\text{[math]}$ ，（ $\text{[math]}$ 为活化能，k为速率常数。R和C为常数）。当改变外界条件时，实验数据如图②中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是________。

综合题普通

3. 工业上，可以用 $\text{[math]}$ 处理烟气中的NO、 $\text{[math]}$ ，总反应为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，有关反应的能量变化曲线如图所示。回答下列问题：

(1) NO和 $\text{[math]}$ 反应的热化学方程式为。 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 其他条件不变，仅增大 $\text{[math]}$ (NO)，对总反应速率几乎没有影响，其原因可能是。

(3) 一定条件下， $\text{[math]}$ 的速率方程为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为速率常数，只与温度有关)。阿伦尼乌斯公式： $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为常数； $\text{[math]}$ 为活化能，不随温度改变；T为温度)。 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在不同催化剂Cat1、Cat2作用下进行反应， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的关系如图1所示。

其他条件相同时，催化效能较高的是(填“Cat1”或“Cat2”)，判断依据是。

(4) 在恒容密闭容器中保持起始时反应物的总物质的量不变，充入NO和 $\text{[math]}$ ，发生反应 $\text{[math]}$ ， NO平衡转化率与温度(T)、投料比 $\text{[math]}$ [ $\text{[math]}$ ]的关系如图2所示。

① $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ 。平衡常数 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 由大到小的顺序为。

②若 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 下该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 。

(5) 在恒容密闭容器中充入1mol $\text{[math]}$ 和2mol $\text{[math]}$ ，发生反应 $\text{[math]}$ ，测得部分物质的浓度变化如图3所示。 $\text{[math]}$ 点对应的反应体系中 $\text{[math]}$ 的体积分数为。

综合题普通

1.

随着我国2060年实现碳中和目标的提出， $\text{[math]}$ 的资源化利用对于碳中和目标的实现具有非常重要的现实意义。回答下列问题：

Ⅰ．将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在催化剂作用下实现二氧化碳甲烷化是有效利用 $\text{[math]}$ 资源的途径之一：

① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

（1）经计算，反应③在________（填“高温”、“低温”、“任何条件”）下可自发进行。

（2）一定温度条件下，利用不同催化剂，在相同反应时间内，测得产物的生成速率与催化剂的关系如图，则有利于获得甲烷的催化剂是________。

（3）在某温度下，向恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，初始压强为 $\text{[math]}$ ，上述反应达平衡时， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 的选择性=________[ $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ，用含 $\text{[math]}$ 、a、b的代数式表示，下同]，该温度下反应②的化学平衡常数 $\text{[math]}$ ________。

Ⅱ．光催化 $\text{[math]}$ 也可以制备甲醇、甲烷等燃料，反应原理示意图如下图所示：

（4）下列描述正确的是__________。

A. $\text{[math]}$ 由a区向b区移动	B. b区电极反应为 $\text{[math]}$
C. $\text{[math]}$ 是氧化产物	D. 该装置实现了电能转化为化学能

（5）写出a区的电极反应式________。

（6）以 $\text{[math]}$ 催化加氢合成的甲醇为原料，在催化剂作用下可以制取丙烯，反应的化学方程式为 $\text{[math]}$ 。该反应 $\text{[math]}$ 经验公式的实验数据如图中自线a所示，已知 $\text{[math]}$ 经验公式 $\text{[math]}$ ，（ $\text{[math]}$ 为活化能，k为速率常数。R和C为常数）。当改变外界条件时，实验数据如图②中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是________。

综合题普通

2.

在催化剂作用下可将温室气体 $\text{[math]}$ 加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一。

I．通过以下反应可获得新型能源二甲醚。

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ 。

（2）上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________。

A. 增大 $\text{[math]}$ 浓度，反应①、②的正反应速率都增加

B. 移去部分 $\text{[math]}$ ，反应②、③的平衡均向右移动

C. 加入反应①的催化剂，可提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率

D. 降低反应温度，反应①②③的正、逆反应速率都减小

（3）我国科学者又进一步研究了在 $\text{[math]}$ 催化剂上 $\text{[math]}$ 加氢制甲醇的机理；其主反应历程如图所示( $\text{[math]}$ )。下列说法正确的是___________(填字母)。

A. 二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率达100%

B. 带*标记的物质是该反应历程中的中间产物

C. 第④步的反应式为 $\text{[math]}$

D. 反应历程中只有 $\text{[math]}$ 键断裂，没有 $\text{[math]}$ 键断裂

II．在 $\text{[math]}$ 下，将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在催化剂作用下仅发生上述反应①和②，平衡时 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 选择性S[ $\text{[math]}$ ]及 $\text{[math]}$ 的转化率a随温度的变化如图所示。

（4）表示平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率的曲线是________(填“x”“y”或“z”)， $\text{[math]}$ 转化率随温度改变呈现该曲线变化的原因：________。

（5）250℃时，平衡体系共有 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 的平衡转化率=________，反应②的 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为用分压表示的平衡常数，气体的分压=总压 $\text{[math]}$ 该气体的物质的量分数，列计算式)。

（6）p、q两点反应②的正反应速率大小： $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ 。(填“>”“=”或“<”)

综合题困难

3.

乙烯是一种重要的基本化工原料，乙烯的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。

Ⅰ．工业用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在一定条件下合成乙烯：

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

已知：① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1） $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$

（2）在刚性密闭容器中充入体积比为3∶1的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，在一定条件下模拟工业合成乙烯，不同温度对 $\text{[math]}$ 的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示，下列说法不正确的是___________。

A. 平衡常数： $\text{[math]}$

B. 消耗 $\text{[math]}$ 的速率： $\text{[math]}$ 可能小于 $\text{[math]}$

C. 为了提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率，选择温度越低越好

D. M点时的压强一定小于N点时的压强

Ⅱ．工业用甲烷催化法制取乙烯： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， T℃时，向3L的恒容反应器中充入6molCH₄ ，仅发生上述反应，反应过程中的物质的量随时间变化如图所示：

（3）实验测得 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为速率常数，只与温度有关，T℃时，平衡时容器内 $\text{[math]}$ 的物质的量为a mol，则 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的比值为________(用含a的代数式表示)；若将温度降低，速率常数减少的倍数： $\text{[math]}$ ________(填“>”“=”或“<”) $\text{[math]}$ 。

Ⅲ．乙烷裂解制乙烯： $\text{[math]}$ 。

（4）T℃时，将乙烷与氦气体积比3∶1混合后，通入一密闭容器中发生反应。平衡时容器压强为P₀kPa，若乙烷的平衡转化率为80%，反应的平衡常数 $\text{[math]}$ ________kPa(用分压表示，分压=总压x物质的量分数)。

Ⅳ．电解法还原二氧化碳制乙烯原理如图所示(AB表示直流电源)。

（5）阴极电极反应式为________。 $\text{[math]}$ 分子是________分子(填“极性”或“非极性”)。

综合题困难

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。