甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。

1. 甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。

(1) 利用光能和催化剂， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 可转化为 $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ ，图1为在恒温、紫外光照射、不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下，在体积为 $\text{[math]}$ 的密闭容器中， $\text{[math]}$ 的量随光照时间(单位： $\text{[math]}$ )的变化。

①反应开始后的16小时内，在第种催化剂作用下，收集的 $\text{[math]}$ 较多。

② $\text{[math]}$ 内，在第Ⅰ种催化剂作用下， $\text{[math]}$ 的平均生成速率 $\text{[math]}$ 。实验测得当温度高于 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的平均生成速率明显下降，原因可能是。

(2) 工业上常用 $\text{[math]}$ 和水蒸气在一定条件下的恒温恒容密闭容器中制取 $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$

已知：a. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

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

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

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

②下列说法中，无法说明该反应达到平衡状态的是(填标号)。

a. $\text{[math]}$ 体积分数不再变化

b.气体的压强不再变化

c.体系的密度保持不变

d.消耗 $\text{[math]}$ 同时消耗 $\text{[math]}$

③一定温度时，在体积为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器中，充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 水蒸气发生以上反应。测得 $\text{[math]}$ 平衡时的转化率与温度、压强的关系如图2所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)；温度为 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 点的浓度平衡常数 $\text{[math]}$ 。

【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; 化学反应速率和化学计量数的关系;

【答案】

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综合题普通

1. 氨的催化氧化过程是当下研究的重要课题。

(1) $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 在一定压强和800℃条件下发生催化氧化反应时，可发生不同反应：

反应i： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应ii： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

①该条件下 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应生成NO的热化学方程式为。

②在恒温恒容密闭容器中，下列说法可以证明反应i已达到平衡状态的是(填序号)。

A． $\text{[math]}$

B．n个 $\text{[math]}$ 键断裂的同时，有n个 $\text{[math]}$ 键形成

C．混合气体的密度不变

D．容器内压强不变

③反应i与反应ii有关物质产率与温度的关系如图。下列说法正确的是。

A．氨催化氧化生成 $\text{[math]}$ 时，温度应控制在400℃左右

B．对反应升温可提高反应物转化率

C．提高物料比 $\text{[math]}$ 的值，主要目的的是提高反应速率

D.840℃后，NO产率下降的主要原因是以反应(ii)为主

(2) 在两个恒压密闭容器中分别充入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，仅发生反应ii，测得 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化如图所示。

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)，理由是。

②若容器的初始体积为2.0L，则在A点状态下平衡时容器中 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

③B点的平衡常数 $\text{[math]}$ 。(用分压表示，气体分压=气体总压 $\text{[math]}$ 气体的物质的量分数。写出代数式，无需计算具体结果)

④若温度为 $\text{[math]}$ ，压强为 $\text{[math]}$ ，容器的初始体积为2.0L时，分别充入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、0.2molAr发生反应ii，此时 $\text{[math]}$ 的平衡转化率为图中的点(选填“E”、“B”或“F”)。

综合题普通

2. 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。