大題突破練(三)化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

1.(2024.廣東大亞灣區(qū)1月聯(lián)合模擬)某課題組研究CO2加氫制甲醇。涉及的主要反應(yīng)有：

反應(yīng)I:CC)2(g)+3H2(g)^^CH30H(g)+H2O(g)A//i=-48.3kJ-mol-1

1

反應(yīng)II:CO2(g)+H2(g)^=^CO(g)+H2O(g)A42=+41.2kJ-mol-

反應(yīng)m：CO2(g)+4H2(g)0cH4(g)+2H2O(g)

1

Ai73=-154.8kJ-mol

反應(yīng)W:CO(g)+2H2(g)—CH30H(g)AH4

回答下列有關(guān)問題：

⑴反應(yīng)IV的A/74=o

(2)下列有關(guān)說法正確的是o

A.增壓時,CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定增大

B.當(dāng)甲醇的分壓不再改變時,體系達到平衡

C.在恒容密閉容器中充入Ar,反應(yīng)III速率不變

D.升溫時，反應(yīng)II逆反應(yīng)速率加快的程度大于正反應(yīng)速率

(3)研究發(fā)現(xiàn)，在3MPa條件下，當(dāng)起始”(C02)："*2)=1:3,平衡時CCh的轉(zhuǎn)化率、含碳產(chǎn)物的選擇

性(轉(zhuǎn)化的CO?中生成CH3OH、CH4或CO的百分比，如甲醇的選擇性=生柴黑萼xlOO%)與溫度

消耗C02的量

關(guān)系如圖所示。

6

I白60

皿

T

溫度/℃

①隨著溫度升高，甲醇選擇性降低而CO2的轉(zhuǎn)化率卻升高的原因可能

是°

②在T溫度下，若CH4的選擇性為10%,計算此溫度下反應(yīng)II的平衡常數(shù)K=o

(4)一種在銅基催化劑上CO2加氫制甲醇的機理如圖所示，其中吸附在銅基催化劑表面上的物種用“*”

標(biāo)注。

CO2(g)+3H2(g)

COO*+

/,HCOOH*+4H*/CHOH(g)+HO(g)

CO2*+6H*32

HCOO*+5H*

CH3O*+OH*+2H*止

CH3OH*+H2O*

反應(yīng)歷程

①基態(tài)銅原子的價電子排布式為

②決速步的反應(yīng)方程式為O

(5)寫出甲醇在生產(chǎn)或生活中的一種應(yīng)用o

2.(2024.甘肅二模)苯乙烯是生產(chǎn)塑料和合成橡膠的重要有機原料，可由乙苯催化脫氫獲得。乙苯催化

脫氫制苯乙烯的反應(yīng)為:

『

^^CH2CH3(g)催化劑O-CCH,(g)+H2?

(1)已知:

化學(xué)鍵C—HC—CC=CH—H

鍵能/(kJ.moE)412348612436

計算上述反應(yīng)的AH=kJ-molL

(2)為提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為(填字母)。

A.低溫、高壓B.高溫、低壓

C.低溫、低壓D.高溫、高壓

(3)工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1：9),控制反應(yīng)

溫度600℃,并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某

催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如下：

C

祖

滋

姒

悟

3性

名

①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說明該事實:

②控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是。

(4)100kPa恒壓下°C時將2moi乙苯蒸氣通入容積可變的密閉容器中發(fā)生乙苯脫氫制苯乙烯反

應(yīng)。反應(yīng)經(jīng)過1。min達到平衡，此時苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)為0.375廁乙苯的轉(zhuǎn)化率為,0-10

min內(nèi)的平均反應(yīng)速率V(H2)=kPa-min」,該溫度下的Kp=kPa。

3.(2024.湖北七市二模)為了實現(xiàn)，碳達峰，和“碳中和”的目標(biāo)，將CO2轉(zhuǎn)化成可利用的化學(xué)能源的“負(fù)

碳”技術(shù)是世界各國關(guān)注的焦點?；卮鹣铝袉栴}：

方法I：CCh催化加氫制甲醇。

以CO2、比為原料合成CH30H涉及的反應(yīng)如下：

反應(yīng)i902(8)+3112(8)=^1130H(g)+H2O(g)AHi=-49.0kJmol1

1

反應(yīng)ii:CO2(g)+H2(g)^^CO(g)+H2O(g)AH2=+41.0kJ-moF

反應(yīng)iii：CO(g)+2H2(g)0cH30H(g)AH3

(1)計算反應(yīng)iii的A83=kJmol-1。

⑵一定溫度和催化劑條件下,在密閉恒容容器中按照投料”(CO2):n(H2):n(N2)=l：3：1發(fā)生反應(yīng)

(N2不參與反應(yīng))，平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率、CH30H和CO的選擇性［如CH30H的選擇性

n(CH3OH)

=--7^7777--757X100%］隨溫度的變化曲線如圖所示。

n生成(CH30H)+n生成(C0)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

°180200220240260280300320340360380400

反應(yīng)溫度

①圖中曲線a表示物質(zhì)(填“COL'CEOH”或“CO”)的變化。

②上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有(填字母)。

A.升高溫度，反應(yīng)i逆向移動,所以正反應(yīng)速率減小

B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降

C.移去部分H2O(g),反應(yīng)iii平衡一定不移動

D.選擇合適的催化劑能提高CH30H的選擇性

③保持溫度不變，在恒容反應(yīng)器中，初始總壓為5PkPa,只發(fā)生反應(yīng)i和ii，達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率

為80%,CO的選擇性為25%,則H2的轉(zhuǎn)化率為，反應(yīng)ii的壓強平衡常數(shù)(=

(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓義物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

方法II:催化加氫制甲酸。

⑶科研工作者通過開發(fā)新型催化劑，利用太陽能電池將工業(yè)排放的CO2轉(zhuǎn)化為HCOOHo

已知CO2(g)+H2(g)-HCOOH(g)A//=-31.4kJmol^溫度為R℃達到平衡時,化學(xué)平衡常數(shù)

K=L8。實驗測得:丫正=左正c(CC)2>c(H2),Vj^=左逆。(HCOOH),左正、左逆為速率常數(shù)。Ti℃時，左正=

上逆;若溫度為Tz℃達到平衡時代正=1.9左逆，則T2(填或"=”)Ti。

4.(2024.吉林白山二模)氨是重要的化工原料，也是潛在的儲氫材料?；卮鹣铝袉栴}：

(1)氨的沸點為-33.35℃,易液化，工業(yè)上常用作制冷劑,其易液化的主要原因

是。

⑵在液氨中制備B2(NH)3的反應(yīng)如下：

@BC13(S)+6NH3(1)^B(NH2)3(S)+3NH4C1(S)NH\;

@2B(NH2)3(S)—B2(NH)3(S)+3NH3(1)AH,;

@2BC13(S)+9NH3(1)—B2(NH)3(S)+6NH4C1(S)AH3。

上述反應(yīng)中,AM、AH2>A%之間等式關(guān)系為o

(3)氨分解制備氫氣,反應(yīng)歷程如圖所示。

172

1200-?

&?

()

二H

1000-H

。+E

日8■3+/

@?

?800-Z3NZ

區(qū)HHH

N

、ZT

唱600-+51■8

4363

?

盛3

設(shè)

之H

400-『N

H

NM

黑

200-T

?4.5

0-N

反應(yīng)歷程

-1

①N2(g)的鍵能為kJ-molo

②寫出NH3分解總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:o

(4)化學(xué)上，把反應(yīng)物消耗一半所用時間叫作“半衰期”。在恒容密閉容器中充入適量鴇和0.8molNH3,

實驗測得在鴇表面氨氣分解反應(yīng)半衰期與溫度(。、起始壓強⑼的關(guān)系如圖所示。

.su

v

費

*

升

100

起始壓強/kPa

Ti（填，"Y或&於溫度下，反應(yīng)進行到，min時容器內(nèi)反應(yīng)體系總壓強為

kPa。

（5）一定溫度下，向1L恒容密閉容器中充入1molN2和〃mol氏合成氨氣。NH3的平衡體積分?jǐn)?shù)與

投料比〃［片喏］關(guān)系如圖所示。

/%

駿

求

需

8

?

#曲-

及

翅

詳

①在a、b、c點中,N2的平衡轉(zhuǎn)化率最大的是（填字母）。

②若b點對應(yīng)體系中,NR體積分?jǐn)?shù)為今則該溫度下，平衡常數(shù)K為1?.010產(chǎn)（只列計

算式）。

5.（2023?湖北卷節(jié)選）納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軻體系。高溫條件下,C40H10可以由C40H20分

子經(jīng)過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應(yīng)生成。

H?

C40H20（g）—P40Hl8（g）+H2（g）的反應(yīng)機理和能量變化如下:

過渡態(tài)3

7150.8

0

6過渡態(tài)2

110.3

?過渡態(tài)1

C4OH18+H-+H2

70.9

/------------\

用\20.7!

新\9.5:

0.0：C40Hl9+H2

C40H19+H2

c40H2O+H,

反應(yīng)歷程

回答下列問題:

⑴圖示歷程包含個基元反應(yīng),其中速率最慢的是第個。

（2）C4OH1O納米碗中五元環(huán)和六元環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)目分別為

（3）1200K時,假定體系內(nèi)只有反應(yīng)C40Hl2（g）-C4oHio（g）+H2（g）發(fā)生，反應(yīng)過程中壓強恒定為0（即

C40Hl2的初始壓強），平衡轉(zhuǎn)化率為a,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp為（用平衡分壓代替平衡濃度

計算，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

⑷C40Hl9（g）-C40Hl8（g）+H（g）及C4oHn（g）-C4oHio（g）+H（g）反應(yīng)的lnK（K為平衡常數(shù)）隨溫度倒

數(shù)的關(guān)系如圖所示。已知本實驗條件下JnK=-^+c（R為理想氣體常數(shù),c為截距）。圖中兩條線幾乎

平行，從結(jié)構(gòu)的角度分析其原因是__________________________O

（5）下列措施既能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,又能增大生成C4OHIO的反應(yīng)速率的是（填字母）。

a.升高溫度

b.增大壓強

c.加入催化劑

6.（2024?遼寧沈陽一模）2023杭州亞運會火炬塔燃料首次使用新型燃料一綠色零增碳甲醇,用實際

行動向世界展示了我國對碳中和的決心和成果，具體流程如圖。

回答下列問題：

⑴整個過程只消耗太陽能。H2O和CO?僅充當(dāng)能量的媒介且可實現(xiàn)完美循環(huán),這是典型的人工光合

過程,則過程H2O+CO2—*CH3OH+O2為（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)o

（2）CC>2催化加氫制備甲醇，反應(yīng)如下：

主反應(yīng):CO2（g）+3H2（g）0cH30H（g）+H2O（g）AHj

1

副反應(yīng):CO2（g）+H2（g）0co（g）+H2O（g）AH2=+41.2kJ-mol

下表中數(shù)據(jù)是該反應(yīng)中相關(guān)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焰（4”幻（標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焙是指在298.15K、100

1

kPa由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1mol化合物時的焰變）。則AHi=kJ-molo

物質(zhì)

H2(g)co2(g)H2O(g)CH3OH(g)

AfW^AkJ-mol-1)0-394-242-201

⑶探究影響CH30H合成反應(yīng)化學(xué)平衡的因素，有利于提高CH30H的產(chǎn)率。CO2的平衡轉(zhuǎn)化率X和

CH30H的選擇性S隨溫度、壓強變化如圖。

%

/

&0o

￡9o

8o

妣

7o

姒6o

8窗5o

4o

裕3o

32o

理1o

翅A

Y

中1

200250300350400

溫度廣C

CH3OH的選擇性=如喀xlOO%,則下列說法正確的是(填字母)。

"消耗(8》

A.pi>p2

B.恒溫密閉體系中，加壓時副反應(yīng)平衡不移動

C.300-350℃曲線變化的原因可能是此時以發(fā)生副反應(yīng)為主

D.加入選擇性更好的催化劑，可以提高甲醇的平衡產(chǎn)率

E.300℃時,當(dāng)體系中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變，則該體系達到平衡狀態(tài)

(4)在下，恒壓反應(yīng)器中.按初始投料w(CC>2)"(H2)=l：1發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)0

CH30H(g)+H2O(g),初始總壓為2MPa,反應(yīng)平衡后,比的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=

(MPa》、用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓義物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(5)一種基于銅基金屬簇催化劑電催化還原CO?制備甲醇的裝置如圖所示?？刂破渌麠l件相同，將一

定量的CO2通入該電催化裝置中，陰極所得產(chǎn)物及其物質(zhì)的量與電壓的關(guān)系如圖所示。

□□

CH30HC2H50HHC00HH2

b

CO

2/

尸H+心

-----?

H

\氏02

HCOOHz

CHOH

/31/

C2H5OH

①b電極生成CH3OH的電極反應(yīng)式為I

②控制電壓為0.8V,電解時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為molo

大題突破練(三)化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

1.(2024.廣東大亞灣區(qū)1月聯(lián)合模擬)某課題組研究CO2加氫制甲醇。涉及的主要反應(yīng)有：

反應(yīng)I:CC)2(g)+3H2(g)^^CH30H(g)+H2O(g)A//i=-48.3kJ-mol-1

1

反應(yīng)II:CO2(g)+H2(g)^=^CO(g)+H2O(g)A42=+41.2kJ-mol-

反應(yīng)m：CO2(g)+4H2(g)0cH4(g)+2H2O(g)

1

Ai73=-154.8kJ-mol

反應(yīng)W:CO(g)+2H2(g)—CH30H(g)AH4

回答下列有關(guān)問題：

⑴反應(yīng)IV的A/74=o

(2)下列有關(guān)說法正確的是o

A.增壓時,CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定增大

B.當(dāng)甲醇的分壓不再改變時,體系達到平衡

C.在恒容密閉容器中充入Ar,反應(yīng)III速率不變

D.升溫時，反應(yīng)II逆反應(yīng)速率加快的程度大于正反應(yīng)速率

(3)研究發(fā)現(xiàn)，在3MPa條件下，當(dāng)起始”(C02)："*2)=1:3,平衡時CCh的轉(zhuǎn)化率、含碳產(chǎn)物的選擇

性(轉(zhuǎn)化的CO?中生成CH3OH、CH4或CO的百分比，如甲醇的選擇性=生柴黑萼xlOO%)與溫度

消耗C02的量

關(guān)系如圖所示。

6

I白60

皿

T

溫度/℃

①隨著溫度升高，甲醇選擇性降低而CO2的轉(zhuǎn)化率卻升高的原因可能

是°

②在T溫度下，若CH4的選擇性為10%,計算此溫度下反應(yīng)II的平衡常數(shù)K=o

(4)一種在銅基催化劑上CO2加氫制甲醇的機理如圖所示，其中吸附在銅基催化劑表面上的物種用“*”

標(biāo)注。

CO2?+3H2(g)

/HCOOH*+4H*/CHOH(g)+HO(g)

CO2*+6H*32

HCOO*+5H*

反應(yīng)歷程

①基態(tài)銅原子的價電子排布式為O

②決速步的反應(yīng)方程式為。

(5)寫出甲醇在生產(chǎn)或生活中的一種應(yīng)用o

答案⑴-89.5kJmol1(2)BC

⑶①生成甲醇的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，升溫時平衡逆向移動，甲醇選擇性降低;反應(yīng)II是吸熱反應(yīng)，升溫

平衡正向移動，且反應(yīng)H占主導(dǎo)作用②0.198

(4)①3d1°4sl②CH3O*+OH*+2H*^CH3OH*+H2。*

(5)作燃料(或溶劑或制甲醛等)

解析：|(1)根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)I-反應(yīng)H=反應(yīng)W,AH4=AHI-AH2=-48.3kJ-mol1-(+41.2kJ-mol1)=-

89.5kJmol1o

(2)反應(yīng)n是等體積變化的反應(yīng)，反應(yīng)w是氣體體積減小的反應(yīng)，增壓時反應(yīng)w的平衡正向移動,c。的

物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,A錯誤;反應(yīng)達到平衡時.各物質(zhì)的濃度、含量均不變，則甲醇的分壓不再改變時其

濃度不變,體系達到平衡狀態(tài),B正確;在恒容密閉容器中充入Ar時，反應(yīng)物、生成物的濃度均不變，則

反應(yīng)速率不變化,C正確;反應(yīng)II是吸熱反應(yīng)，升高溫度時平衡正向移動，即升溫時反應(yīng)II逆反應(yīng)速率加

快的程度小于正反應(yīng)速率,D錯誤。

⑶②設(shè)起始時?(CO2)=1mol、根壓)=3mol,由圖可知,T溫度平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為60%>CH30H

的選擇性為60%,CH4的選擇性為10%,則CO的選擇性為1-60%-10%=30%,平衡體系中CO?的物質(zhì)

的量為0.4mol,n(CH3OH)=lmolx60%x60%=0.36mol,w(CH4)=0.06mol,?(CO)=0.18mol,根據(jù)H、O

原子守恒可得:2”(H2)+2"(H2O)+0.36molx4+0.06molx4=6mol,n(H2O)+0.8mol+0.36mol+0.18mol=2

mol,解得，/(H2)=1.5mol,?(H2O)=0.66mol.此溫度下反應(yīng)II的平衡常數(shù)K=嘿吟R=

C(CO2)C(H2)

(4)①Cu的原子序數(shù)為29,基態(tài)銅原子核外電子排布式為[Ar]3dI°4SM其價電子排布式為3di°4s1

②反應(yīng)的能壘或活化能越高，反應(yīng)速率越慢，該步反應(yīng)的反應(yīng)速率決定整個反應(yīng)的反應(yīng)速率，是決速

步，由圖可知,過渡態(tài)5的能壘最高，該步反應(yīng)為CH3O*+OH*+2H*—CH3OH*+H2O*o

(5)甲醇具有可燃性，是良好的有機溶劑，是重要的化工原料等,可用作燃料、溶劑、制備甲醛等。

2.(2024.甘肅二模)苯乙烯是生產(chǎn)塑料和合成橡膠的重要有機原料，可由乙苯催化脫氫獲得。乙苯催化

脫氫制苯乙烯的反應(yīng)為：

Q-CH=CH()

CH2cH3(g)催化劑.2g+H2(g)

(1)已知:

化學(xué)鍵C—HC—CC=CH—H

鍵能/(kJmolT)412348612436

計算上述反應(yīng)的△"=kJ-mol-^

(2)為提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為(填字母)。

A.低溫、高壓B.高溫、低壓

C.低溫、低壓D.高溫、高壓

(3)工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1：9),控制反應(yīng)

溫度600℃,并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某

催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如下：

100

80

60

40

20

0

300400500600700800

溫度廣C

①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說明該事實:O

②控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是o

(4)100kPa恒壓下/℃時將2mol乙苯蒸氣通入容積可變的密閉容器中發(fā)生乙苯脫氫制苯乙烯反

應(yīng)。反應(yīng)經(jīng)過10min達到平衡，此時苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)為0.375,則乙苯的轉(zhuǎn)化率為,0-10

min內(nèi)的平均反應(yīng)速率V(H2)=kPa-min\該溫度下的Kp=kPa。

(1)+124(2)B

⑶①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),保持壓強不變，加入水蒸氣，容器容積增大，等效為降低壓強，平

衡向正反應(yīng)方向移動②600℃時乙苯的轉(zhuǎn)化率與苯乙烯的選擇性均較高，溫度過低，反應(yīng)速率較慢,

轉(zhuǎn)化率較低，溫度過高，選擇性下降，高溫下可能使催化劑失去活也且消耗能量較大

(4)60%3.7556.25

畫板|(1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物斷鍵所吸收的熱量-生成物成鍵放出能量,A”=2x412kJ,mol1+348kJ-mol1-

612kJ-mol"-436kJ-mol^+124kJ-molL

(2)正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，減小壓強，有利于平衡正向移動;正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，有

利于平衡正向移動，所以選擇高溫、低壓。

(3)①正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加，加入水蒸氣起稀釋作用，相當(dāng)于起減壓的效果,減壓的條件下，平衡

正向移動，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大。

“、前坦七杷-2cH3(g).傕化劑.<73^CH=CH2(g)c以tic.、*而

(4)根據(jù)方程式3'---------V//+H2(g),反應(yīng)經(jīng)過10mm達到

平衡，設(shè)反應(yīng)消耗的乙苯的物質(zhì)的量為xmol,則剩下的乙苯為(2-x)mol,苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)為

0?375=右三=xl00%，解得x=12貝I］乙苯的轉(zhuǎn)化率為誓的<1°0%=60%;0~1°min內(nèi)的平均反應(yīng)速率

\L-x)~vx~vXzmoi

0.375x100kPap(H2>p(苯乙烯)二0.375x100kPax0.375xl00kPa

皿)哆==3.75kPa-min±該溫度下的K==56.25

lOminpP(苯乙烷)一0.25x100kPa

kPao

3.(2024.湖北七市二模)為了實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”的目標(biāo)，將CO2轉(zhuǎn)化成可利用的化學(xué)能源的“負(fù)

碳”技術(shù)是世界各國關(guān)注的焦點。回答下列問題：

方法I：CO2催化加氫制甲醇。

以CO2、叢為原料合成CH30H涉及的反應(yīng)如下：

1

反應(yīng)i:CO2(g)+3H2(g)^^CH3OH(g)+H2O(g)AHi=-49.0kJmol

±1

反應(yīng)ii:CO2(g)+H2(g)^CO(g)+H2O(g)AH2=+41.0kJ-mol'

反應(yīng)iiiCOW+ZHz3-CH30H(g)AH3

(1)計算反應(yīng)運的△”?=kJmol1o

⑵一定溫度和催化劑條件下,在密閉恒容容器中按照投料〃(CO2)：M(H2):n(N2)=l：3：1發(fā)生反應(yīng)

(此不參與反應(yīng))，平衡時CO,的轉(zhuǎn)化率、CH30H和CO的選擇性［如CH30H的選擇性

n(CH3OH)

］隨溫度的變化曲線如圖所示。

-71小品(CH3?0mH+)n+%田(,fCmO)x100%

90-曲線a

10；/曲線c

Q1f,.,.........................e?、.r

180200220240260280300320340360380400

iy反應(yīng)溫度〃C曲-線b

曲線c

①圖中曲線a表示物質(zhì)(填“COLCH3OH”或“CO”)的變化。

②上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有(填字母)。

A.升高溫度，反應(yīng)i逆向移動,所以正反應(yīng)速率減小

B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降

C.移去部分H2O(g),反應(yīng)出平衡一定不移動

D.選擇合適的催化劑能提高CH30H的選擇性

③保持溫度不變，在恒容反應(yīng)器中，初始總壓為5pkPa,只發(fā)生反應(yīng)i和ii，達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率

為80%,CO的選擇性為25%,則H2的轉(zhuǎn)化率為，反應(yīng)ii的壓強平衡常數(shù)七

(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

方法H:催化加氫制甲酸。

(3)科研工作者通過開發(fā)新型催化劑，利用太陽能電池將工業(yè)排放的CO2轉(zhuǎn)化為HCOOHo

已知CO2(g)+H2(g)^HCOOH(g)AW=-31.4kJmol'o溫度為Ti℃達到平衡時,化學(xué)平衡常數(shù)

K=L8。實驗測得:v正“正C(CO2>C(H2),V逆“逆c(HCOOH),左正、左逆為速率常數(shù)。/℃時代正=

左逆;若溫度為T,℃達至！I平衡時內(nèi)正=1.9左逆廁T.(填，或"=")Ti。

答案:(1)-90.0

(2)?CO②D③|(或者66.7%)0.8

(3)1.8<

11

|解析：|⑴根據(jù)蓋斯定律,i-苴=道,所以Aft=A//i-Ai72=-49.0kJ-mol-(+41.0kJ-mol)=-90.0kJ-mol4o

(2)①反應(yīng)ii為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動,CO的選擇性提高，反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)化率升高,CO的

選擇性為曲線a;反應(yīng)i為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動,CH30H的選擇性降低，反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)

化率降低,CH30H的選擇性為曲線c;兩反應(yīng)綜合效應(yīng),CCh的轉(zhuǎn)化率為曲線bo

②升高溫度,所有反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率均升高,A項錯誤;在恒容容器中充入N2,反應(yīng)體系中各物質(zhì)的

濃度不會發(fā)生改變，反應(yīng)速率不變,平衡不移動,CCh轉(zhuǎn)化率不變,B項錯誤;移去部分H2O(g),反應(yīng)i、

ii均正向移動，導(dǎo)致CH3OH和CO增加,濃度商可能發(fā)生變化，反應(yīng)出平衡可能發(fā)生移動,C項錯誤;催

化劑具有專一性，所以選擇合適的催化劑能提高CH30H的選擇性,D項正確。

③投料w(CO2)：MH)：n(N2)=l：3：1,假設(shè)初始物質(zhì)的量分別為1mol、3mol、1mol,因為發(fā)生反

應(yīng)i和ii，達到平衡時C02的轉(zhuǎn)化率為80%,CO的選擇性為25%,所以共反應(yīng)掉CO2的物質(zhì)的量為

0.8mol,生成CO物質(zhì)的量為0.8molx25%=0.2mol,根據(jù)C守恒，生成CH30H物質(zhì)的量為0.6moL

列三段式：

+

CO2(g)3H2(g)三』CH30H(g)+H2O(g)

起始/mol1300

轉(zhuǎn)化/mol0.61.80.60.6

平衡/mol0.210.60.8

+

co2(g)H2(g)FqCO(g)+H2O(g)

起始/mol1300

轉(zhuǎn)化/mol0.20.20.20.2

平衡/mol0.210.20.8

則Ho的轉(zhuǎn)化率為-m曹:12moi=全平衡時氣體(包括用)的總物質(zhì)的量為0.2mol+1mol+0.6mol+0.8

mol+0.2moi+1mol=3.8mol,平衡時總壓強p平=3.8pkPa,CO2、死、CO、H2O的分壓分別為0.2p

kPa、pkPa、0.2pkPa、0即kPa,反應(yīng)ii的"尸^=0.8。

⑶反應(yīng)CO2(g)+H2(g)=HCOOH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式吃);而v正=左正c(CCh>c(H2),v逆

=4逆c(HCOOH)內(nèi)正、左逆為速率常數(shù),平衡時v正=丫逆，即左正c(CO2>c(H2)=4逆c(HCOOH),貝I]

k

K=點;器)=[，所以上正=1.8左逆;溫度為T2℃時,上正=1.9左逆廁K=L9,即平衡常數(shù)K增大，反應(yīng)正向

移動，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以T2<Tlo

4.(2024.吉林白山二模)氨是重要的化工原料，也是潛在的儲氫材料?；卮鹣铝袉栴}：

(1)氨的沸點為-33.35℃,易液化，工業(yè)上常用作制冷劑,其易液化的主要原因

是°

⑵在液氨中制備B2(NH)3的反應(yīng)如下：

@BC13(S)+6NH3(1)^B(NH2)3(S)+3NH4C1(S)AM;

@2B(NH2)3(S)—B2(NH)3(S)+3NH3(1)AH2;

③2BCb(s)+9NH3=B2(NH)3(S)+6NH4cl(s)AH3o

上述反應(yīng)中,AHi、A“2、A“3之間等式關(guān)系為o

（3）氨分解制備氫氣,反應(yīng)歷程如圖所示。

2172

?

3?

L(0ooH

OHE

U+8■3

TXJO+空

83?

?Z&

ooH)N扁

6NH

JOOZ51■8+

436+

?

l4oo?尊3

HN

ooNHF

星2T

?45

N?

反應(yīng)歷程

①N2（g）的鍵能為kJ-mol'o

②寫出NH3分解總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:o

（4）化學(xué)上，把反應(yīng)物消耗一半所用時間叫作“半衰期”。在恒容密閉容器中充入適量鴇和0.8molNH3,

實驗測得在鴇表面氨氣分解反應(yīng)半衰期與溫度（。、起始壓強。的關(guān)系如圖所示。

a

vu

*s

濘

100

起始壓強/kPa

Ti（填，,y,或及。及溫度下，反應(yīng)進行到/min時容器內(nèi)反應(yīng)體系總壓強為

kPao

（5）一定溫度下，向1L恒容密閉容器中充入1molN2和〃mol叢合成氨氣。NH3的平衡體積分?jǐn)?shù)與

投料比〃爐鬻］關(guān)系如圖所示。

0

①在a、b、c點中,N2的平衡轉(zhuǎn)化率最大的是（填字母）。

②若b點對應(yīng)體系中,NR體積分?jǐn)?shù)為a則該溫度下，平衡常數(shù)K為1?.1110產(chǎn)（只列計

算式）。

答案:（DN的電負(fù)性較大,NE分子間形成氫鍵

(2)AH3=2AHI+AH2

（3）①946②2NH3（g）^=^N2（g）+3H2（g）AH=+90kJ-mol-1

（4）＜150⑸①c②/

跡^2）由蓋斯定律可知③=2x①+②,故A//3=2AHI+A/72O

⑶①2N（g）^N2（g）AH=-（518-45）x2kJmol^-946kJ-moE,故N2的鍵能為946kJmol^o

②從圖像看出,NH3（g）相對能量為04N2（g）+|H2（g）的相對能量為45kJ.moH,故2NH3（g）^

N2（g）+3H2（g）AH=+90kJmol4o

（4）起始投入反應(yīng)物的量相等,Ti溫度下半衰期大于五說明71＜乃；在恒溫恒容條件下，氣體壓強之比=

物質(zhì)的量之比，對于恒溫恒容密閉容器，氣體總物質(zhì)的量與壓強成正比。初始N%為0.8mol,反應(yīng)0.4

mol時氣體總物質(zhì)的量為1.2mol,對應(yīng)的壓強為p,有0.8mol：1.2mol=100kPa:p,解得p=150kPa。

（5）①投料比越大,N2平衡轉(zhuǎn)化率越大，故c點轉(zhuǎn)化率最大；

②按化學(xué)計量數(shù)投料時氨平衡體積分?jǐn)?shù)最大，故b點時"=3,設(shè)氮氣轉(zhuǎn)化量為x1noi，則

+

N2(g)3H2(g)=-2NH3(g)

起始量/mol130

變化量/molX3x2x

平衡量/mol1-x3-3%2x

算=解得x=0.2,則平衡時體系中氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別為0.8moLL“、2.4molL」、0.4

2

moll/i,故作。:x；43L2-mol2o

5.（2023?湖北卷節(jié)選）納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軻體系。高溫條件下,C40H10可以由C40H20分

子經(jīng)過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應(yīng)生成。

H?

C40H20（g）—P40Hl8（g）+H2（g）的反應(yīng)機理和能量變化如下：

C40H19c40Hl8

過渡態(tài)3

150.8

過渡態(tài)2

過渡態(tài)1日”

CH+H-+H

70.9;\40182

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