主觀題突破四

L(13分)氮及其化合物在工農業生產中有著重要應用，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環境保護的

重要內容之一。

I.一定條件下，用CH4催化還原可消除NO污染。

已知：

1

@CH4(g)+2NO2(g)^^N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-865.0kJ-mol

②2NO(g)+O2(g)^^2NC)2(g)AH=-112.5kJ-mol'1

⑴N2和O2完全反應,每生成2.24L(標準狀況)NO時，吸收8.9kJ的熱量，則CH4(g)+4NO(g)^

2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)NH=kJnoE;一定溫度下，往一容積不變的密閉容器中加入適量

的CH4和NO,下列條件能判斷該反應到達平衡狀態的有(填字母)。

A.混合氣體的平均相對分子質量不變

B.v消耗(NO)=4v消耗(CO2)

C.單位時間里有4?molC—H斷開同時有4”molO—H斷開

D.混合氣體的壓強不變

「E1混合氣體的密度不變

⑵將2molNO(g)、1molCh(g)和2molHe(g)通入反應器,在溫度T、壓強p條件下進行反應②和

2NO2(g)-N204(g)o平衡吐若O2、NCh與N2O4三者的物質的量相等測NO轉化率

為，反應②平衡常數勺(用含P的代數式表示)。

II.利用如圖所示原理去除NO:

(3)基態N原子中，電子占據的最高能級為能級,該能級軌道的形狀為；電解池中陰極

反應式為o

(4)A口每產生224mL。2(體積已換算成標準狀況,不考慮O2的溶解),可處理NO的物質的量為

molo

2.(13分)(2024.皖豫名校聯盟一模)甲醇是重要的化工原料之一，也可用作燃料，利用合成氣(主要成分

為CO、CO2和%)可以合成甲醇，涉及的反應如下：

反應i:CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)Aft

1

反應ii:CO2(g)+3H2(g)^^CH3OH(g)+H2O(g)A/72=-49.9kJ-mol

1

反應iii：CO2（g）+H2（g）=^CO（g）+H2O（g）AH3=+41.6kJ-mol

請回答下列問題：

（1）在某催化劑作用下，反應i的反應歷程如圖所示（圖中數據表示微粒數目以及微粒的相對總能量,*

表示吸附在催化劑上）：

⑨

AH

+

6

第

A)S

H*H

z:_?

oo._O

〔*

?+-+^_2HC

?&_H

_,iO

)_C。

第-0.w5t

*_/H"

o/O5

一

OH〕

;〕

aH一

0.9C*T1,V3

n田-1.

VI

反應歷程

①反應i在（填“較低”或“較高”）溫度下才能自發進行。

②結合反應歷程，寫出反應i中生成甲醇的決速步驟的反應方程式:o

22

③*（計算結果保留兩位有效數字，已知1eV=1.6xl0-kJ）o

（2）反應i的Arrhenius經驗公式Rn仁與+C因為活化能/為速率常數,R和C均為常數,T為溫度），實

驗數據如圖中曲線M所示。當改變外界條件時,實驗數據如圖中曲線N所示,則實驗可能改變的外

界條件是____________

⑶將一定量的COMg）和H2（g）充入密閉容器中并加入合適的催化劑，只發生反應五和出。相同溫度

下，在不同壓強下測得CO2的平衡轉化率、CH30H同的選擇性［贏職牌而xlOO%］和CO的選擇性

W湍吟JI。。％］隨壓強的變化曲線如圖所示。

圖中表示co2的平衡轉化率的曲線是(填“m”“n”或"P”),簡述判斷方

法:o

(4)有研究認為，在某催化劑作用下反應ii先后通過反應出、i來實現。保持溫度T不變，向一恒容密

閉容器中充入4molCO?和8molH2,在該催化劑作用下發生反應，經5min達到平衡，測得40年)的

物質的量為3mol,起始及達平衡時容器的總壓強分別為1.5AkPa、akPa,則從開始到平衡用比分壓

表示的平均反應速率為kPa.min」(用含a的式子表示，下同，分壓=總壓x物質的量分數);反應

ii的壓強平衡常數Kp=_(kPa)-2(品為用分壓代替濃度計算的平衡常數)。

3.(15分)(2024.湖南卷)丙烯廊CH2-CHCN)是一種重要的化工原料。工業上以用為載氣，用TQ作

催化劑生產CH2=CHCN的流程如下。

反應釜H出料

已知:①進料混合氣進入兩釜的流量恒定，兩釜中反應溫度恒定；

②反應釜I中發生的反應為

i:HOCH2CH2COOC2H5(g)—*CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)AH,

③反應釜II中發生的反應為

ii:CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)—*CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)AH2

iii：CH2=CHCONH2(g)—*CH2=CHCN(g)+H2O(g)AH3

④在此生產條件下，酯類物質可能發生水解。

回答下列問題。

(1)總反應HOCH2cH2coOC2H5(g)+NH3(g)—>CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)AH=

(用含AM、AH2和AH3的代數式表示)o

⑵進料混合氣中"(HOCH2cH2coOC2H5)：n(C2H5OH)=l：2,出料中四種物質

(CH2rHeOOC2H5、CH2=CHCN>C2H5OH、氏0)的流量(單位時間內出料口流出物質的物質的

量)隨時間變化關系如圖。

TzO

U

-

F

O1

I

U.O5

T

O1

I

)

/o

聊.O5

娼

2468

反應時間/h

①表示CH2=CHCN的曲線是(填“a”“b”或"c”)。

②反應釜I中加入C2H50H的作用是o

③出料中沒有檢測到CH2=CHCONH2的原因是o

④反應11h后,a、b、c曲線對應物質的流量逐漸降低的原因是=

(3)催化劑TiCh再生時會釋放C02,可用氨水吸收獲得NH4HCO3o現將一定量的NH4HCO3固體(含

0.72g水)置于密閉真空容器中，充入CO?和NH3,其中CO2的分壓為100kPa,在27℃下進行干燥。

2

為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應不低于kPa[已知p(H2O)=2.5xl0kPa-mor

ix”(H2O),NH4HCO3分解的平衡常數0=4x104(kPa)3]?

(4)以CH?-CHCN為原料，稀硫酸為電解液,Sn作陰極，用電解的方法可制得Sn(CH2cH?CN)4,其陰極

反應式為

4.(15分)(2024.江蘇南京一模)“碳中和”目標如期實現的關鍵技術之一是CCh的資源化再利用。

⑴氨的飽和食鹽水捕獲CO2是其利用的方法之一,反應原理為:NaCl(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)——

NaHCO3(s)+NH4Cl(aq)o該反應常溫下能自發進行的原因是一

O

(2)X0基摻雜Na2cCh形成XO-Na2cCh(X=Mg、Ca、Cd等)，能用于捕獲CO2,原理如圖所示。已知陽

離子電荷數越高、半徑越小，陰離子越易受其影響而分解。

XO-Na2co3合

①X=Ca時,再生的化學方程式為o

②X=Mg相比X=Ca,其優點有-

⑶催化電解吸收C02的K0H溶液可將CO2轉化為有機物。

①HCO3在陰極放電生成CH3coO的電極反應式為o

②堿性溶液有利于抑制陰極上副產物的產生,該副產物的化學式為o

(4)在催化劑作用下，以CO?和氏為原料合成CH3OH,主要反應為：

反應I:CO2(g)+3H2(g)——CH30H(g)+H2O(g)A//1=-49kJmol1

1

反應II:CO2(g)+H2(g)—CO(g)+H2O(g)A//2=+41kJ-mol-

保持壓強3MPa,將起始?(CO2)：?(H2)=1：3的混合氣體勻速通過裝有催化劑的反應管，測得出口處

n生成(C%OH)

CO2的轉化率和甲醇的選擇性丁X100%］與溫度的關系如圖1、圖2所示。

71反應儲°2)

20

15

12

150

260280300320340360

溫度1C

圖1

五50

當40

30

靴

姒

S2

黠1

旺1

260280300320340360

溫度/℃

圖2

①隨著溫度的升高,C02轉化率增大、但甲醇選擇性降低的原因是O

n(CH3OH)

②假設定義催化劑催化效率片成“、xlOO%,計算340℃時三種催化劑的催化效率之比

"投入"02)

>;(In2O3)://(Mg/In2O3):^(Mn/In2O3)=(寫出計算過程)。

5.(15分X2024.全國甲卷)甲烷轉化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷漠化再偶聯為丙烯

(C3H6)的研究所獲得的部分數據如下?；卮鹣铝袉栴}：

(1)已知如下熱化學方程式：

1

CH4(g)+Br2(g)^CH3Br(g)+HBr(g)AHi=-29kJ-mol

1

3cH3Br(g)^C3H6(g)+3HBr(g)A/f2=+20kJ-mol

1

計算反應3cH4(g)+3B3g)-C3H6(g)+6HBr(g)的NH=kJ.mol-o

(2)CH4與Bn反應生成CEBr,部分CI^Br會進一步澳化。將8mmolCH4和8mmolBr?通入密閉容

器，平衡時,”(CH。、"(CEBr)與溫度的關系見下圖(假設反應后的含碳物質只有CH4、Cl^Br和

CH2Br2)o

6

5.2

54.8

4

4.

0

o4.

W3.6

U

I3Z.2

/Z8

stZ4

L0

L6

2

3

(i)圖中CRBr的曲線是(填“a”或"b”)。

(ii)560℃時,CH4的轉化率a=，以HBr)=mmoL

(iii)560℃時，反應CH3Br(g)+Br2(g)-CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常數K=。

⑶少量上可提高生成CH3Br的選擇性。500。。時，分別在有L和無h的條件下，將8mmolCH4和8

mmolBn通入密閉容器，漠代甲烷的物質的量⑺隨時間⑺的變化關系見下圖。

.26

3.

3N.Cf^Br(有

.48

oz

UCHBr(XI)

H222

Uz

/.60CH2Br2?I2)

L

Ri

CHsBr(無坊

0.4

2468101214161820

t/s

(i)在11-19s之間，有12和無12時CH3Br的生成速率之比空當。

貝無12)

(ii)從圖中找出b提高了CHsBr選擇性的證據:。

(出)研究表明上參與反應的可能機理如下：

@I2(g)^=I(g)+I(g)

②I(g)+CH2Br2(g)一BIr(g)+CH2Br(g)

@CH2Br(g)+HBr(g)—CH3Br(g)+Br(g)

?Br(g)+CH4(g)—HBr(g)+CH3(g)

⑤CH3(g)+IBr(g)-CH3Br(g)+I(g)

@I(g)+I(g)^=I2(g)

根據上述機理，分析b提高CEBr選擇性的原因:o

6.(14分)(2024?安徽卷)乙烯是一種用途廣泛的有機化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關注。回答

下列問題：

【乙烷制乙烯】

⑴C2H6氧化脫氫反應：

2c2H6（g）+O2（g）^2c2H4（g）+2H2O（g）Aft=-209.8kJ-mol-1

1

C2H6（g）+CO2（g）—C2H4（g）+H2O（g）+CO（g）A/72=+178.1kJ-mol

1

計算:2CO（g）+O2（g）—2cO2（g）AH3=kJmol

（2）C2H6直接脫氫反應為C2H6（g）-C2H4（g）+H2（g）A“4,C2H6的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如

圖所示，則Aft（填或“="）0。結合圖。下列條件中，達到平衡時轉化率最接近

40%的是（填字母）o

77℃

a.600℃,0.6MPa

b.700℃,0.7MPa

c.800℃,0.8MPa

（3）一定溫度和壓強下，

反應iC2H6（g）0c2H4（g）+H2（g）Ka1

反應iiC2H6（g）+H2（g）=2cH4（g）治2（治2遠大于（J

（乂是以平衡物質的量分數代替平衡濃度計算的平衡常數）

①僅發生反應i時,C2H6的平衡轉化率為25.0%,計算必==

②同時發生反應i和五時,與僅發生反應i相比,C2H4的平衡產率（填“增大”“減小”或

“不變”）。

【乙烷和乙烯混合氣的分離】

⑷通過Cu+修飾的Y分子篩的吸附-脫附，可實現C2H4和C2H6混合氣的分離。Cu+的

與C2H4分子的兀鍵電子形成配位鍵，這種配位鍵強弱介于范德華力和共價鍵之間。用該分子篩分離

C2H4和C2H6的優點是_。

（5）常溫常壓下，將C2H4和C2H6等體積混合，以一定流速通過某吸附劑。測得兩種氣體出口濃度（C）與

進口濃度（Co）之比隨時間變化關系如圖所示。下列推斷合理的是（填字母）。

B.p點對應的時刻，出口氣體的主要成分是C2H6

(:?此對應的時間段內，吸附的C2H6逐漸被C2H4替代

主觀題突破四

1.(13分)氮及其化合物在工農業生產中有著重要應用，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環境保護的

重要內容之一。

I.一定條件下，用CH4催化還原可消除NO污染。

已知：

①CH4(g)+2NO2(g)^^N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△8=-865.0kJmol1

②AH=-112.5kJmol1

⑴N2和Ch完全反應,每生成2.24L(標準狀況)NO時，吸收8.9kJ的熱量，則CH4(g)+4NO(g)^

2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)NH=kJ.moE；一定溫度下，往一容積不變的密閉容器中加入適量

的CH4和NO,下列條件能判斷該反應到達平衡狀態的有(填字母)。

A.混合氣體的平均相對分子質量不變

B.v消耗(NO)=4v消耗(CO2)

C.單位時間里有4nmolC—H斷開同時有4〃molO—H斷開

D.混合氣體的壓強不變

「E1混合氣體的密度不變

⑵將2molNO(g)、1mol02(g)和2molHe(g)通入反應器.在溫度T、壓強p條件下進行反應②和

2N02(g)^N204(g)o平衡時若O2、NO2與N2O4三者的物質的量相等測NO轉化率

為，反應②平衡常數Kp=(用含P的代數式表示)。

II.利用如圖所示原理去除NO:

⑶基態N原子中，電子占據的最高能級為能級,該能級軌道的形狀為；電解池中陰極

反應式為o

(4)A口每產生224mL。2(體積已換算成標準狀況,不考慮O2的溶解),可處理NO的物質的量為

molo

答案⑴-1155.5BC(2)60%/

(3)2p啞鈴形2HSO3+2e+2H+^S2O亍+2H2。

(4)0.02

福樹⑴N2和Ch完全反應,每生成2.24L(標準狀況)NO時w(NO—0=01mol,吸收8.9kJ的熱

量,則生成2molNO吸收熱量。=8.9kJx20=178kJ,即熱化學方程式為③N2(g)+C)2(g)-2N0(g)

AH=+178klmo『,根據蓋斯定律，反應①+②-③整理可得CH4(g)+4NO(g)——2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

AH=-1155.5kJmol1;

反應前后氣體質量守恒,物質的量不變，故而平均相對分子質量一直不變，不能作為平衡的標志,A錯

誤。達到平衡時不同物質按計量數成比例,B正確。同理,C正確。整個反應過程氣體壓強不變，不能

作為平衡的標志,D錯誤。反應前后氣體質量守恒，體積不變,故而密度不變，不能作為平衡的標志,E錯

誤。

(2)由題目信息可知，設平衡時n(NO)=xmol,n(NO2)=?(O2)=n(N2O4)=^mol,根據N守恒可得x+3y=2,根

據O守恒可得x+8y=4;解得n(NO)=xmol=0.8mol,7i(NO2)=n(O2)=n(N2O4)=ymol=0.4moloNO轉化

率為等xl00%=60%;平衡時混合氣體總物質的量為0.8mol+0.4molx3+2mol=4mol,反應②平衡常

(3)基態N原子核外電子排布為Is22s22P3,基態N原子中，電子占據的最高能級為2P能級，該能級軌道

的形狀為啞鈴形。由圖可知，電解池中陰極的亞硫酸氫根離子得到電子發生還原反應生成S2。么反應

+

式為2HSO3+2e+2H===S20^+2H2Oo

(4)A口每產生224mL。2(體積已換算成標準狀況,不考慮。2的溶解)為0.01mol,NO得到電子生成0

價的氮氣，根據電子守恒可知,2NO~4e-~O2,則可處理NO的物質的量為0.02moL

2.(13分X2024.皖豫名校聯盟一模)甲醇是重要的化工原料之一，也可用作燃料，利用合成氣(主要成分

為CO、CO2和H2)可以合成甲醇，涉及的反應如下：

反應i:CO(g)+2H2(g)-CH3OH(g)A//i

i1

反應ii：CO2(g)+3H2(g)^=CH3OH(g)+H2O(g)AH2=-49.9kJmol-

反應iii：CC)2(g)+H2(g)^^CO(g)+H2O(g)Aft=+41.6kJ-mol-1

請回答下列問題：

(1)在某催化劑作用下，反應i的反應歷程如圖所示(圖中數據表示微粒數目以及微粒的相對總能量,*

表示吸附在催化劑上)：

?

Z

0.7H

n+

?

n

o0*3

怎?

0.(1,\AH

一

—

、8-

K受

H—z-Q

Z+-0.2H

?36?H

-O當

+§*?*/g

36Or

0O/

Ua;H7'a4

I0.n9WT3V-lM.

反應歷程

①反應i在(填“較低”或“較高”)溫度下才能自發進行。

②結合反應歷程，寫出反應i中生成甲醇的決速步驟的反應方程式:o

22

③*(計算結果保留兩位有效數字，已知1eV=1.6xl0-kJ)o

(2)反應i的Arrhenius經驗公式Rin仁系+C(Ea為活化能代為速率常數,R和C均為常數,T為溫度)，實

驗數據如圖中曲線M所示。當改變外界條件時,實驗數據如圖中曲線N所示,則實驗可能改變的外

界條件是____________

⑶將一定量的CO2(g)和田心)充入密閉容器中并加入合適的催化劑，只發生反應ii和造。相同溫度

下，在不同壓強下測得CO的平衡轉化率、CH30H(g)的選擇性［舄端蹤X100%］和CO的選擇性

2Tl(y.n^Urig)

.湍哪0)X100%］隨壓強的變化曲線如圖所示。

圖中表示C02的平衡轉化率的曲線是(填或"P”),簡述判斷方

法:。

(4)有研究認為，在某催化劑作用下反應ii先后通過反應出、i來實現。保持溫度T不變，向一恒容密

閉容器中充入4molCO2和8mol氏,在該催化劑作用下發生反應，經5min達到平衡，測得比0出)的

物質的量為3mol,起始及達平衡時容器的總壓強分別為1.5akPa、akPa,則從開始到平衡用比分壓

表示的平均反應速率為kPa-min-i(用含a的式子表示，下同，分壓=總壓x物質的量分數);反應

ii的壓強平衡常數Kp=(kPa)1(為用分壓代替濃度計算的平衡常數)。

客則(1)①較低②CO*(g)+2H2(g)—*HCO*(g)+|H2(g)③095

(2)加入更高效的催化劑

(3)n增大壓強，反應ii平衡正向移動，反應造平衡不移動，則CO2的平衡轉化率和CH30H的選擇性

均增大，且CO的選擇性和CH30H的選擇性之和為100%

鯉怵1)①由題干信息可知，反應苴-反應也即得反應i，故AHI=AH2-AH3=(-49.9kJmoE)-4L6kJmor

'=-91.5kJ-mo吐即反應i為氣體體積減小的放熱反應，即△HO.ASvO,故反應i在較低溫度下才能自

發進行;②已知反應活化能越大,反應速率越慢，活化能最大的一步反應速率最慢，是整個反應的決速

步驟，根據題干反應歷程圖信息可知,該反應的決速步驟為CO*(g)+2H2(g)―FCO*(g)+|H2(g);③由

上述分析可知，該反應的AH=-91.5卅2廣。95eV廁，片0.95;⑵由題干信

o.OzxiUX1.6X1UkJ

息可知，反應i的Arrhenius經驗公式Rin仁爭C(Ea為活化能能為速率常數,R和C均為常數,T為溫

度)，與M相比,N曲線的活化能降低，則實驗改變外界條件為加入更高效催化劑；

⑶已知反應ii：CC)2(g)+3H2(g)0cH30H(g)+H2O(g),反應iii：CO2(g)+H2(g)0co(g)+H2O(g)可知，增

大壓強，反應ii平衡正向移動，反應出平衡不移動，則CO2的平衡轉化率和CH30H的選擇性均增大，且

CO的選擇性和CH30H的選擇性之和為100%,結合題干圖像可知,m為CH30H的選擇性,p為CO的

選擇性,n為CO2的平衡轉化率曲線；

（4）有研究認為，在某催化劑作用下反應ii先后通過反應出、i來實現，保持溫度T不變,向一恒容密閉

容器中充入4molCCh和8molH2,在該催化劑作用下發生反應，經5min達到平衡，測得比04）的物

質的量為3mol,則進行三段式分析為：

+

CO2(g)H2(g)=tCO(g)+H2O(g)

起始量/mol4800

轉化量/mol3333

平衡量/mol1533

CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)

起始量/mol350

轉化量/molX2xX

平衡量/mol3-x5-2xX

起始及達平衡時容器的總壓強分別為1.5?kPa、akPa,則有:…=啜會,解得x=2mol,則

k~ro-X~ro~LX~rX~roCLKra

H2的平衡分壓為得會xakPa=^gxakPa=^kPa,則從開始到平衡用理分壓表示的平均反應速率為

1.Z-ZXJ.Z-ZXZO

8a

kX1.5akPa-dkPa71一”“….......................1

4~不?一=5akPa.min1平衡時CCh、玲、CH3OH>e。的平衡分壓分別為ex°

□min4,uiz-zx

kPa=^hXGkPa=ikP^kPa'（kPa、刊kPa;反應ii的壓強平衡常數KF黑黑鬻：）=

'kPax半kPa

gkPax(gkPa)3

3.（15分）（2024?湖南卷）丙烯礴（CH2-CHCN）是一種重要的化工原料。工業上以用為載氣，用TiCh作

催化劑生產CH2=CHCN的流程如下。

反應釜II出料

已知:①進料混合氣進入兩釜的流量恒定，兩釜中反應溫度恒定;

②反應釜I中發生的反應為

i:HOCH2cH2coOC2H5(g)—PH2yHec)OC2H5(g)+H2(D(g)A//i

③反應釜II中發生的反應為

ii:CH2rHeOOC2H5(g)+NH3(g)—PH2rHeONH2(g)+C2H50H(g)Aft

>

iii：CH2=CHCONH2(g)—CH2=CHCN(g)+H2O(g)AH3

④在此生產條件下，酯類物質可能發生水解。

回答下列問題。

(1)總反應HOCH2cH2coOC2H5(g)+NH3(g)—*CH2=CHCN(g)+C2H50H(g)+2H2(D(g)\H=

(用含AHi、NH2和Aft的代數式表示)o

⑵進料混合氣中”(HOCH2cH2coOC2H5)："(C2H5OH)=1：2,出料中四種物質

(CH2=CHCOOC2H5>CH2=CHCN>C2H5(DH、H2O)的流量(單位時間內出料口流出物質的物質的

量)隨時間變化關系如圖。

①表示CH2=CHCN的曲線是(填“a”“b”或"c”)。

②反應釜I中加入C2H50H的作用是o

③出料中沒有檢測到CH2=CHCONH2的原因是o

④反應11h后,a、b、c曲線對應物質的流量逐漸降低的原因是o

(3)催化劑TiCh再生時會釋放C02,可用氨水吸收獲得NH4HCO3o現將一定量的NH4HCO3固體(含

0.72g水)置于密閉真空容器中，充入CO2和NH3,其中CO2的分壓為100kPa,在27℃下進行干燥。

2

為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應不低于kPa[已知p(H2O)=2.5xl0kPamoF

ix〃(H2O),NH4HCO3分解的平衡常數6=4x10*kPa)3]o

⑷以CH2=CHCN為原料，稀硫酸為電解液,Sn作陰極，用電解的方法可制得Sn(CH2cH2CN)4淇陰極

反應式為

^g(l)AHi+AH2+A“3

⑵①c②降低HOCH2cH2coOC2H5的分壓，有利于反應i正向移動，同時增大乙醇的濃度可以使酯

的水解程度降低，從而提高

CH2=CHC00C2H5的產率③CH2=CHCONH2在反應釜II的溫度下可徹底分解④反應時間過

長，催化劑中毒活性降低,反應速率減小，故產物減少

⑶40

⑷Sn+4cH2=CHCN+4e-+4H+^Sn(CH2cH2CN)4

廨桐工業上以N?為載氣，用TiCh作催化劑，由HOCH2cH2coOC2H5和C2H50H為進料氣體生產

CH2-CHCN,在反應釜I中發生反應i:HOCH2cH2coOC2H5(g)—>CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g),

加入NH3后，在反應釜II中發生反應ii:CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)—>CH2y

CHCONH2(g)+C2H50H(g),反應iii：CH2=CHCONH2(g)—PH2rHeN(g)+H2(Xg),故產物的混合氣

體中有CH2-CHCN、C2H50H、未反應完的CH2rHec)0C2H5和水。

(1)卞艮據蓋斯定律,總反應HOCH2cH2coOC2H5(g)+NH3(g)--CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)

可以由反應i+反應ii+反應適得到，故AH=A//i+A/f2+A//3o

(2)①根據總反應HOCH2cH2coOC2H5(g)+NH3(g)—PH2=CHCN(g)+C2H50H(g)+2H2(Xg),設進料

混合氣中”(HOCH2cH2coOC2H5)=1mol,"(C2H5(DH)=2mol,出料氣中CH2=CHC00C2H5含量很少，

則生成CH2=CHCN(g)>C2H50H(g)的物質的量約為1mol,生成用0值)的物質的量約為2mol.故出

料氣中C2H50H(g)的物質的量共約3mol,出料氣中

CH2=CHCN>C2H5OH、H2O的物質的量之比約為1：3：2,因此曲線C表示CH2-CHCN的曲

線。

②已知進料混合氣進入兩釜的流量恒定,反應釜I中發生反應i是氣體體積增大的反應,故加入

C2H50H降低HOCH2cH2coOC2H5的分壓有利于反應i正向移動，同時增大乙醇的濃度可以使酯的

水解程度降低從而提高CH2=CHCOOC2H5的產率。

③丙烯酰胺(CH2=CHCONH2)的分解溫度為160~170℃，出料中沒有檢測到CH2=CHCONH2

因是CH2-CHCONH2在反應釜II的溫度下可徹底分解。

④反應11h后,a、b、c曲線對應物質的流量逐漸降低的原因是反應時間過長，催化劑中毒活性降低,

反應速率減小，故產物減少。

21

(3)0.72g水的物質的量為0.04mol,故XH2O)=2.5xl0kPamorXH(H2O)=10kPa,NH4HCC)3分解的化

學方程式為NH4HCO3(s)0NH3(g)+CO2(g)+H2O(g),故NH4HCO3分解的平衡常數

品=0(NH3)D(CO2)必H2O)=4xl()4(kPa)3,解得p(NH3)=40kPa,故為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓

應不低于40kPao

⑷Sn(CH2cH2CN)4是有機化合物，在水中不電離，以CH2=CHCN為原料，稀硫酸為電解液,Sn作陰極,

+

用電解的方法可制得Sn(CH2cH2CN)%故陰極的電極反應式為Sn+4CH2=CHCN+4e+4H—

Sn(CH2CH2CN)4o

4.(15分)(2024.江蘇南京一模)“碳中和”目標如期實現的關鍵技術之一是CO2的資源化再利用。

⑴氨的飽和食鹽水捕獲CO?是其利用的方法之一，反應原理為:NaCl(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)—

NaHC03(s)+NH4Cl(aq)o該反應常溫下能自發進行的原因是一

(2)X0基摻雜Na2cCh形成XO-Na2c03(X=Mg、Ca、Cd等)，能用于捕獲CCh,原理如圖所示。已知陽

離子電荷數越高、半徑越小，陰離子越易受其影響而分解。

XO-Na2cO3第Na^CO^-^CO,

I吸附冉生I

①X=Ca時,再生的化學方程式為o

②X=Mg相比X=Ca,其優點有-

⑶催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉化為有機物。

①HCO3在陰極放電生成CH3coO的電極反應式為-

②堿性溶液有利于抑制陰極上副產物的產生,該副產物的化學式為。

(4)在催化劑作用下，以CO2和比為原料合成CH3OH,主要反應為：

反應I:CO2(g)+3H2(g)^CH30H(g)+H20(g)A//i=-49kJmoF1

1

反應II:CO2(g)+H2(g)—CO(g)+H2O(g)AH2=+41kJmol

保持壓強3MPa,將起始n(CO2)：?(H2)=1：3的混合氣體勻速通過裝有催化劑的反應管，測得出口處

n(CH3OH)

CO2的轉化率和甲醇的選擇性［工X100%］與溫度的關系如圖1、圖2所示。

n?(C°2)

25

%

*/

3

ao?

。

260280300320340360

溫度/℃

①隨著溫度的升高,CO2轉化率增大、但甲醇選擇性降低的原因是

n(CH3OH)

②假設定義催化劑催化效率片X100%,計算340℃時三種催化劑的催化效率之比

.投入?(皿、)

“(IruCh)：z/(Mg/In2O3)：〃(Mn/In2C)3)=(寫出計算過程)。

回封⑴反應AH<0

△△

(2)①Na2Ca(CO3)2^CaO-Na2cCh+CO2T(或Na2Ca(CC)3)2—CaO+Na2cO3+CO2T)②等質量的

MgO和CaO相比,MgO吸收的CC>2的量多;Ca2+和Mg?+電荷數相等、Mg?+半徑小，再生時MgCCh分

解溫度低,更節能

⑶①11HC03+8e-^CH3COO+9C0i+4H2O②H2

(4)①隨著溫度升高，反應I和反應II速率加快,消耗的CO2增多。反應I的AH<0,反應H的A”>0,隨

著溫度升高，反應I正向進行程度小，反應II正向進行程度大,CCh轉化率升高、但CH30H選擇性降

低②18：20：15

該反應為嫡減的反應，該反應常溫下能自發進行，反應A/7<0o

(2)@X=Ca時,Na2Ca(CC)3)2加熱生成CaO-Na2cCh和CCh,再生的化學方程式為Na2Ca(CO3)2—

CaO-Na2cO3+CO2T或

△

Na2Ca(CO3)2—CaO+Na2CO3+CO2T;

②已知陽離子電荷數越高、半徑越小,陰離子越易受其影響而分解，所以X=Mg相比X=Ca,其優點有

等質量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca?+和Mg2+電荷數相等、Mg?+半徑小，再生時

MgCCh分解溫度低，更節能。

(3)①催化電解吸收CCh的KOH溶液可將CCh轉化為有機物,HCO3在陰極放電生成CH3coO,電極

反應式為1lHC03+8e-^CH3COO+9C01+4H2O;

②電解時,H+可在陰極得到電子生成氏,堿性溶液有利于抑制比的產生。

(4)①隨著溫度升高，反應I和反應II速率加快,消耗的CCh增多。反應I的△//<(),反應II的AH>0M

著溫度升高，反應I正向進行程度小，反應II正向進行程度大,CCh轉化率升高、但CH30H選擇性降

低；

②由圖可知,340℃時I112O3、Mg/In2O3>Mn/ImCh的CO?的轉化率分別為12%、10%和5%,丘2。3、

Mg/ImCh、Mn/ImCh甲醇