易錯化學反應原理綜合題題組

CHO

)是生產氨葦青霉素、某些苯胺染料等產品的重要中間體。制

備苯甲醛的常用方法有氣相催化氧化a法和電催化氧化法。

I.氣相催化氧化法(以Ce/ZSM-5為催化劑)主要反應：

(g)+H2O(g)AH

(1)已矢口:

(g)+8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g)AH=-3452.6kJ/mol

(g)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(g)AH=-3784.9kJ/mol

-1

(g)+H2O(g)AH=kJmol

(2)在一容積為2L的密閉容器中分別充入甲苯和氧氣各2mol,在同一時間(80min)、不同溫度下測得甲苯的

實際生成苯甲醛的物質的量

轉化率、苯甲醛的選擇性和收率如圖所示，其中：苯甲醛的選擇性=xlOO%

實際消耗甲苯總的物質的量

苯甲醛的收率=理論解"■需裝大值

xlOO%)

55

14

501

45(380,12)12

1

/%

史40

(380,40)10

1

^;

姒35

苯甲醛的選擇性\0

0

3O1一甲苯的轉化率>

■一苯甲醛的收率

25

_I(380,4.8)

204

3

320360380400420440

溫度/度

16

/興

趙

造

姒

M假

M

空縫/h-i

溫度控制在380℃,前80min內生成苯甲醛的平均反應速率為。

(3)其他條件相同、不同空速下測得苯甲醛的選擇性和收率如圖所示。

已知：①空縫指鼓入空氣的速度，單位為相；

②苯甲醛只有吸附在催化劑表面才能被進一步氧化為苯甲酸。

據以上信息，分析空縫由lOOOh」增大至2500h-i過程中苯甲醛選擇性增加的原因：

(4)合成苯甲醛的最佳溫度和空速應為(填序號)。

A.350℃>5000h-'B.350℃、2500b1

C.410℃>5000b1D.410℃>2500限

II.電催化氧化法

以硫酸酸化的MnSCU溶液作為電解媒質間接氧化甲苯制備苯甲醛的工藝方案如圖所示：

CHO

(5)生成苯甲醛的離子方程式為；右池生成O.lmolH2時，左池可產生molx^

N

2.(2024屆?福建龍巖?三模)丙烯月青)是合成橡膠及合成樹脂等工業中的重要原料，以

。仁口為原料合成丙烯睛的反應過程如下:

HO

TiO

反應I：2

△

HOO人(g)0^(g)+H2O(g)//,

反應II：0Ao八X(g)+NH^g)普J^(g)(g)+H2O(g)+\/°H(g)△也

科學家通過DFT計算得出反應II的歷程包含p、q兩步，其中p步反應的化學方程式為：

<：(g)嗎4/小?+乩0值)

5>^NH2

已知：部分化學鍵鍵能如下表所示:

化學鍵C-HO-HN-HC-CC-Nc=cc-oc=oC=N

鍵能(kJmoH)413463389348305615351745891

（l）q步反應的熱化學方程式為。

（2）在盛有催化劑TiO?、壓強為200kPa的恒壓密閉容器中按體積比2:15充入U/^/、和NH3發

生反應，通過實驗測得平衡體系中含碳物質（乙醇除外）的物質的量分數隨溫度的變化如下圖所示。

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%（

150200250300350

溫度（。0

①AH】0（填">”“<?）。

②含碳物質檢測過程中，未檢測出、XNH（g）'反應活化能相對大小應為pq（填“>”或“<”）。

③M點時，體系中H?O（g）的體積分數（保留三位有效數字）。

④N點時，反應n的壓強平衡常數Kp=kPa（保留三位有效數字）；150°C?350°C范圍內，物質的

量分數表示的平衡常數K、的相對大?。悍磻狪反應n（填“才或"="）。

⑤上述條件下丙烯晴的平衡產率不高，實際生產中會向反應器中再充入一定量N?（不參與反應），請解釋該

操作的目的并說明理由_________o

3.（2024屆廣東省揭陽二模）CO、NO,（主要指NO和NC>2）是大氣主要污染物之一、有效去除大氣中的

CO、NO工是環境保護的重要課題。

已知：

反應：「

1co(g)+1o2(g)=co2(g)AH|=-283.0kJmo

反應2：N2(g)+O2(g)=2NO(g)AH?=+180.0kJ.moL

反應3：2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)叫

反應4：2H2(g)+2NO(g)^N2(g)+2H2O(g)皿

回答下列問題：

1

(1)計算AH3=kJ.mor，已知反應3的AS=-200J.mo『.K-,則該反應自發進行的最高溫度為(取

整數)K。

(2)已知反應4在某催化劑作用下的反應歷程如圖。

IT

UO

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IP

/過程

蝴1

篝2里毀過程5過程6

器而'、一-率‘粽；/''、何"羽8

我-68.4

要-2或5咚遍5-28^8-258.0\

_______________________________________________柒5.0,

反應歷程

①(填“>”或“<”)0.

②該反應歷程的決速步驟為—O

③可提高該反應中NO平衡轉化率的措施有—(填兩條)。

(3)向密閉容器中充入一定量的H?(g)和NO(g),保持總壓為p°kPa,發生反應4.當木奇=1時NO的

"(H,)

平衡轉化率隨溫度「以及7；K下NO的平衡轉化率隨投料比點古的變化關系如圖：

①能表示此反應已經達到平衡狀態的是—(填標號)。

A.氣體的密度保持不變

B.NO的濃度不變

c.2V正(NO)=v逆(M)

②表示空"=1時NO的平衡轉化率隨溫度T的變化關系曲線是(填“"或"II”),理由是。

③a、d兩點對應的平衡常數大小比較為((填或。

④b點對應條件下的壓強平衡常數勺=kPa-(0為用分壓表示的平衡常數，分壓=總壓x物質的量分數,

列出計算式即可)。

4.(2024屆廣東省深圳二模)實驗室模擬某含有機酸(HR)工業廢水的處理過程。

I.利用HR先與金屬陽離子絡合再被紫外光催化降解的方法去除HR,其機理如下：

(1)Fe3+和HR發生絡合反應生成有色物質：

Fe3+(aq)+HR(aq)U[FeR『(aq)+H+(aq)AH<0

①基態Fe3+的價電子排布式為0

②下列有關上述絡合反應的說法中，正確的有(填標號)。

A.反應達平衡時，溶液的顏色不再變化

B.增大Fe，+濃度，逆反應速率減小

C.pH過低不利于[FeR廠的生成

D.升高溫度，該平衡正向移動

(2)紫外光催化[FeRr降解：

若有機酸為CH3coOH,則光催化降解反應的離子方程式為：o

、N+,紫外光小

r/3+2+

[(CH3COO)Fe]+Fe+Fe+CO2T+

_________H+

II.利用有機溶劑從廢水中萃取HR的方法去除HR。該過程涉及以下反應：

(i)HR(aq)UR-(aq)+H+(aq)AH,

(ii)HR(aq)UHR(有機相)AH?

(iii)2HR(有機相)U(HR)2(有機相)AH3

(3)根據蓋斯定律，反應2七風)+211+網)0(印<)2(有機相)的公114=。

(4)水相的pH以及體系溫度(T)對HR的平衡分配比(D)有影響。

曰如D"HR)有機相+2C[(HR)Z]有機相

知：一c(HR)水相+正)水相。

①常溫下，配制體積相同、pH不同、含R粒子總濃度相同的系列溶液，分別加入等量有機溶劑萃取。測算

并得到D隨pH變化的曲線如圖所示。分析D隨pH升高而降低的原因.

￡

7

42115

俎

0105

軀

中

°246810pH

②當所配制的HR溶液pH=1時，IgD隨—的變化曲線如圖所示。

a.萃取宜在________溫度下進行（填“較高”或“較低”）。

b.經測定，在圖中M點對應溫度下，反應（ii）平衡常數K=l,c（HR）aq=0.02mol.L\忽略水相中HR的電

離，則有機相中c（HR）有機相mol］一；計算該溫度下，反應（iii）的平衡常數K（寫出計

算過程）。

5.（2024屆廣東省梅州二模）科學、安全、有效和合理地使用化學品是每一位生產者和消費者的要求和責

任。

（1）銘及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應用，<3與。3催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如

圖1所示。則X（g）fY（g）過程的焰變蛇=。（列出計算式）

（2）我國科學家采用CrQ3（SG）和H-SAPO-34復合催化劑極大提高短鏈烯煌選擇性。CO?和在催化劑

Cr2C>3（SG）表面轉化為甲醇的各步驟所需要克服的能壘及甲醇在H-SAPO-34作用下產生乙烯、丙烯示意圖

如圖2所示。

①吸附態用*表示，C0?一甲氧基（H3co*）過程中，的生成是決速步驟。（填化學式）

②H-SAPO-34具有氧八元環構成的籠狀結構（直徑0.94nm）,籠口為小的八環孔（直徑0.38nm）。短鏈烯崎選

擇性提高的原因是。

（3）廢水中鋁（VI）主要以CrQ；和CrOj形式存在，處理的方法之一是將銘（VI）還原為CB,再轉化為

+

Cr（OH）3沉淀。常溫下，Cr?。/和CrOj在溶液中存在如下平衡：Cr2O^+H2O2CrOr+2H,,該反應

的平衡常數K=lxlO*。

①若廢水中Cr（VI）的總物質的量濃度c[Cr（VI）],e=2c（Cr2O^）+c（CrO；一）=0.20Imol/L,要將廢水中

c（Cr。-）:c（CrO；-）調節為100:1,則需調節溶液的pH=。（忽略調節pH時溶液體積的變化）

②有關該平衡CrQ>+凡0彳^250j+2H+說法正確的是（填序號）

A.反應達平衡時，Cr?。）今和CrOV的濃度相同

B.加入少量水稀釋，溶液中離子總數增加

C.溶液的顏色不變，說明反應達到平衡

D.加入少量KQ。固體，平衡時/（CrOf）與cgB；）之比保持不變

（4）納米零價鐵可處理電鍍廢水中的甘氨酸銘。

①甘氨酸銘（結構簡式如圖3所示）分子中與銘配位的原子為0

(>

*13

②納米零價鐵對甘氨酸銘的去除機理如圖4所示。對初始銘濃度為20mg/L的甘氨酸銘去除率進行研究，總

6.（2024屆?遼寧朝陽?三模）氫能是一種重要的綠色能源，在實現“碳中和”與“碳達峰”目標中起到重要作

用。

I.甲醇-水催化重整可獲得氫氣。

（1）表中數據是該反應中相關物質的標準摩爾生成焰（AR"數據（標準摩爾生成熔是指在298.15K、lOOkPa下

由穩定態單質生成Imol化合物時的焰變）。

物質H2(g)82(g)H2O(g)CH30H(g)

AfH^/(kJ-mor')0-393.5-241.8-200.7

則CH30H（g）+H2O（g）=CC）2（g）+3H2（g）AH=kJ.mol1,該反應在_____（填“高溫”“低溫”或“任意溫

度”）下能自發進行。

II.乙醇-水催化重整亦可獲得，主要反應如下：

反應①：C2H5OH（g）+3H2O2CO2（g）+6H2（g）AH1=+173.3kJ.mo-

反應②：CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）AH2=+41.2kJ?mor'

⑵向恒容密閉容器中充入ImolC2H50H（g）和3moiHQ（g）發生上述反應①和②，初始時體系壓強為

lOOkPa.平衡時CO,的分布分數B（COj、應的產率隨溫度的變化曲線如圖所示。

S(COH"CO)

xlOO%

n(cO2)+n(CO)

101

%

、

榔

忙

S80

X60

福40

c20

o

o

)

2

100200300400500600700

溫度/℃

①為提高氫氣的平衡產率，可采取的措施為(寫出2條)。

②20(FC以后，解釋曲線a隨溫度變化趨勢的原因：o

③溫度為50(TC時，反應經lOmin達到平衡，此時乙醇的轉化率為60%,則0?：lOmin內v(CH3cH_

kPa.min1,該溫度下，反應②的K「=(保留小數點后兩位)。

(3)乙醇燃料電池(電極材料a和b均為惰性電極)廣泛應用于微型電源、能源汽車、家用電源、國防等領域,

工作原理如圖所示，寫出負極的電極反應式：,當轉移1.2mol電子時，正極消耗的氧氣的體積為一

L(標準狀況下)。

7.(2024屆?青海西寧?三模)為實現“碳中和”“碳達峰”，碳的循環利用是重要措施。利用氫氣和CO反應

生成甲烷，涉及的反應如下：

i.CO(g)+3H2(g)-CH4(g)+H2O(g)AH1

ii.co(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)AH2

iii.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)AH3

回答下列問題：

(1)在25。(2和lOlkPa下，ImolHQ(g)轉變為ImolQ(l)時放出44.0kJ熱量，CH’的燃燒熱為

-890.3kJ-mor',CO的燃燒熱為-283.0kJ-mo「，H,的燃燒熱為_285.8kJ-mo「，則由\=

kJ-mol-1o

(2)一定溫度下，在恒容的密閉容器中進行上述反應，平衡時CO的轉化率及CH’的選擇性隨病而變化的

H(CH4)

情況如圖所示［已知CH4的選擇性=℃\Zu\X100%］。

n(CO2)+H(CH4J

%

、

到

那

姒

儡

<

y7

群

①圖中表示CH《選擇性變化的曲線是(填“甲”或“乙”)，保持才奇不變，曲線甲由B點達到A點

需要的條件為o

②相同溫度下，向恒容容器內加入3molH?和imolCO,初始壓強為lOMPa,平衡時H2。的物質的量為

mol,反應ii的Kp=(保留小數點后一位)。

(3)CO2催化加氫制甲醇也是碳循環的重要途徑。CO2在某催化劑表面與氫氣作用制備甲醇的反應機理如圖

所示。催化循環中產生的中間體微粒共種，CC>2催化加氫制甲醇總反應的化學方程式為O

8.(2024屆?陜西渭南?三模)CO2的轉化和利用是實現碳中和的有效途徑，其中CO2轉化為CH30H被認

為是最可能利用的路徑，該路徑涉及反應如下：

反應I：CO2(g)+3H2(g)；——-CH3OH(g)+H2O(g)△H|=-49.01kJ?molT

反應II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2>0

請回答下列問題：

(1)若利用反應I計算反應II的反應熱△比,還需要知道一個化學反應的AH,寫出該反應的化學方程式c

(2)在催化劑條件下，反應I的反應機理和相對能量變化如圖1(吸附在催化劑表面上的粒子用*標注，TS為

過渡態)。

L00

TS3

50

>OS.0TS4

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O0OO。

OHqK

HQ

H

圖

寫出該反應機理中決速步的熱化學方程式：。

(3)在恒溫恒壓(26(TC,1.8MPa)下，CO?和H2按體積比1：3分別在普通反應器(A)和分子篩膜催化反應器(B)

中反應，測得相關數據如表。

反應器CO2平衡轉化率甲醇的選擇性達到平衡時間/S

普通反應器(A)25.0%80.0%10.0

分子篩膜催化反應器(B)>25.0%100.0%8.0

已知:

i.分子篩膜催化反應器(B)具有催化反應、分離出部分水蒸氣的雙重功能;

MCHsOH）

ii.CH30H的選擇性=xlOO%

n（C。?）消耗

①在普通反應器(A)中，下列能作為反應I和反應II均達到平衡狀態的判斷判據是(填字母)。

A.氣體壓強不再變化

B.氣體的密度不再改變

C.v正(CO2尸3V逆32)

D.各物質濃度比不再改變

②平衡狀態下，反應器(A)中，甲醇的選擇性隨溫度升高而降低，可能的原因是；在反應器(B)中，CO2

的平衡轉化率明顯高于反應器(A),可能的原因是0

③若反應器(A)中初始時n(CO2)=lmol,反應I從開始到平衡態的平均反應速率v(CHQH)=molwh

反應II的化學平衡常數Kp(II)=(列出化簡后的計算式即可)。

(4)近年來，有研究人員用CO?通過電催化生成CH3OH,實現CO?的回收利用，其工作原理如圖2所示，請

寫出Cu電極上的電極反應：。

C02—1

CH3OH

陽離子交換膜

圖2

9.（2024?山東荷澤二模）CH,還原CO?是實現“雙堿”經濟的有效途徑之一，涉及反應如下：

I：CH4（g）+CO2（g）-2CO（g）+2H2（g）AH1

-1

II：CO2（g）+H2（g）^CO（g）+H2O（g）AH2=+41kJ-mol

回答下列問題：

（1）物質的標準生成焰是指在標態和某溫度下，由元素最穩定的單質生成Imol純凈物時的焰變。一些物

質298K時的標準生成焰（網）

1

CH4（g）+3CO2（g）=4CO（g）+2H2O（g）AH=kJ,mor

H(

物質CH4(g)co(g)82(g)H2O(I)2g)

A/"/kJ.mol-1-74.8-110-393.5-2860

（2）有利于提高CO平衡產率的條件是（填標號）。

A.低溫低壓B.低溫高壓C.高溫低壓D.高溫高壓

22

（3）反應I的正、逆反應速率方程為：v正*"（CHjcg）、vffl=^-c（CO）.c（H2）,k正、%符合

F

阿倫尼烏斯公式Rln笈=-寧+C（E,為活化能：T為溫度：R、c為常數），實驗測得程的實驗數據如圖所

示，則正反應的活化能紇=____kJ.mor1,升高溫度Rin》的值_____（填“增大”“減小”或“不變”）。

K逆

(

一

絲

-

o

m)(8.2,80)

.

f

E

U(8.4,20：

s

1----->

十/(IO%」)

（4）一定溫度和壓強下，重整反應中會因發生副反應CH/g）UC（s）+2H2（g）而產生積碳，從而導致催化

劑活性降低。若向容器中通入過量水蒸氣可以清除積碳.反應的化學方程式為____，［學的值_____

c（CHj

(填“增大”“減小”或“不變。

(5)在lOlkPa時，工業上按投料一溫W=1加入剛性密閉容器中，只發生I、II兩個反應，CH,和CO?的

平衡轉化率與溫度的關系如圖所示.溫度高于1200K時，CO?和CH’的平衡轉化率趨于相等的原因可能

是;計算1000K時反應n的壓強平衡常數J=(計算結果保留3位有效數字，用平衡分壓代替

平衡濃度，分壓=總壓x物質的量分數)。

啊OO%

衡

85%

轉80%

化

率

/%

10001200溫度/K

10.(2024?山東濟寧二模)乙酸水蒸氣重整制氫氣是一項極具前景的制氫工藝，該過程中發生下列反應：

反應ICHjCOOH(g)+2H2O(g)2CO2(g)+4H2(g)阻

反應IICO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2>0

回答下列問題：

⑴已知CH3coOH(g)和H2(g)的燃料熱分別為_871kJ-moL、一286kJ-mo「，18g氣態水轉化為液態水

釋放出44kJ的能量，則岫產,反應I在條件下能自發進行。

(2)已知：水碳比(S/C)是指轉化進料中水蒸氣分子總數與碳原子總數的比值，水碳比(S/C)分別為2

和4時，反應溫度對H?(g)平衡產率的影響如圖所示：

(填“a”或"b”)，水碳比(S/C)=2時，氏值)平衡產率隨溫度升高先增

大后逐漸減小，H?(g)平衡產率逐漸減小的原因可能是

n生成(CO)

(3)已知：S表示選擇性,S(CO)=X100%；在〃（凡0）:“013coOH）=2:1時，IMPa

n生成(CO)+n生成(CO2)

下，平衡時s(co)和s(coj隨溫度的變化；35(rc下，平衡時S(co)和s(c。?)隨壓強的變化均如圖2所示。

平衡常數隨溫度變化如圖3所示。

圖2圖3

①35(TC下，C0?選擇性隨壓強變化的曲線是(填字母)。

②圖中B、C、D、M、N、P、Q7個點中與A點處于相同化學平衡狀態的點有個。

③在一定溫度和壓強下，向容積可變的密閉容器中通入2molH2O和ImolCH3co0H,同時發生反應I和反

應II達到平衡點C,測得平衡時體系中氣體物質的量增加40%,則反應II的K0=(保留2位有效數

字)。

CHO

)是生產氨葦青霉素、某些苯胺染料等產品的重要中間體。

制備苯甲醛的常用方法有氣相催化氧化a法和電催化氧化法。

I.氣相催化氧化法(以Ce/ZSM-5為催化劑)主要反應:

(g)+H2O(g)AH

(1)已知:

CHO

(g)+8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g)AH=-3452.6kJ/mol

(g)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(g)AH=-3784.9kJ/mol

-1

(g)+H2O(g)AH=kJmol

(2)在一容積為2L的密閉容器中分別充入甲苯和氧氣各2mol,在同一時間(80min)、不同溫度下測得甲苯的

實際生成苯甲醛的物質的量

轉化率、苯甲醛的選擇性和收率如圖所示，其中：苯甲醛的選擇性=xlOO%

實際消耗甲苯總的物質的量

苯甲醛的收率”論G黑牌幕大值

xlOO%)

55

320340360380400420440

溫度FC

16

1

14

1

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1%

、

史

10-

1那

o姒

o

假

樹

色

4

.

0

^

1000300050007000

空縫/h-i

溫度控制在380℃,前80min內生成苯甲醛的平均反應速率為?

(3)其他條件相同、不同空速下測得苯甲醛的選擇性和收率如圖所示。

已知：①空縫指鼓入空氣的速度，單位為hZ

②苯甲醛只有吸附在催化劑表面才能被進一步氧化為苯甲酸。

據以上信息，分析空縫由lOOOh」增大至2500h“過程中苯甲醛選擇性增加的原因：—

(4)合成苯甲醛的最佳溫度和空速應為(填序號)。

A.350℃>5000b-1B.350℃、2500b-1

C.410℃、5000b1D.410℃,2500b1

II.電催化氧化法

以硫酸酸化的MnSO4溶液作為電解媒質間接氧化甲苯制備苯甲醛的工藝方案如圖所示:

CHO

(5)生成苯甲醛的離子方程式為；右池生成(Mmol用時，左池可產生______mol

12.(2024屆?青海西寧?三模)為實現“碳中和”“碳達峰”，碳的循環利用是重要措施。利用氫氣和CO反應

生成甲烷，涉及的反應如下：

i.CO(g)+3H2(g)-CH4(g)+H2O(g)AH1

ii.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)AH2

iii.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)AH3

回答下列問題：

(1)在25。(2和lOlkPa下，ImolHQ(g)轉變為ImolQ(l)時放出44.0kJ熱量，CH4的燃燒熱為

-890.3kJ-mor',CO的燃燒熱為-283.0kJ-mo「，H,的燃燒熱為_285.8kJ-mo『，則=

kJ-moF1o

"(H。)

(2)一定溫度下，在恒容的密閉容器中進行上述反應，平衡時CO的轉化率及CH4的選擇性隨木防變化的

情況如圖所示［已知CH的選擇性=a\、x100%］。

4

%

、

-坦

造

H2COH*

姒COOH*

官

<

^

螂

H2O

(填呻,或“乙”)，保持扁不變，曲線甲由點達到點

①圖中表示CH4選擇性變化的曲線是BA

需要的條件為

②相同溫度下，向恒容容器內加入3mo叫和ImolCO,初始壓強為10Mpa,平衡時H2。的物質的量為___

mol,反應ii的Kp=(保留小數點后一位)。

(3)CO?催化加氫制甲醇也是碳循環的重要途徑。CO2在某催化劑表面與氫氣作用制備甲醇的反應機理如圖

所示。催化循環中產生的中間體微粒共種，CO?催化加氫制甲醇總反應的化學方程式為。

13.(2024屆?陜西渭南?三模)CO2的轉化和利用是實現碳中和的有效途徑，其中CO2轉化為CH30H被認

為是最可能利用的路徑，該路徑涉及反應如下：

反應I：CO2(g)+3H2(g)；——-CH3OH(g)+H2O(g)△Hi=-49.01kJ?mol"

反應II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2>0

請回答下列問題：

(1)若利用反應I計算反應n的反應熱4112,還需要知道一個化學反應的AH,寫出該反應的化學方程式。

(2)在催化劑條件下，反應I的反應機理和相對能量變化如圖1(吸附在催化劑表面上的粒子用*標注，TS為

過渡態)。

1.00-TS3

>0.50TS4

史1TS1整泮、

*0.00-0.20TS5

髭―-0.55

-0.50--0.40\I\!

蕓

-0.58

箕-1.00

-1.00

11.45'

-.50一」

&&?????②0

Y)KZOO)

HKXKZH

77HEZ

E7—+—H

+E一z+

++++*+

***O+*&

?HHO**H

+HE)

O7OO+oOH

O+*Ro

&O+*Ee

)OH*Off+iOH

oOOQ*O

0HOHO

KQ

H

圖

寫出該反應機理中決速步的熱化學方程式：O

(3)在恒溫恒壓(260。。L8MPa)下，CO?和H2按體積比1：3分別在普通反應器(A)和分子篩膜催化反應器(B)

中反應，測得相關數據如表。

反應器CO2平衡轉化率甲醇的選擇性達到平衡時間/S

普通反應器(A)25.0%80.0%10.0

分子篩膜催化反應器(B)>25.0%100.0%8.0

已知：

i.分子篩膜催化反應器(B)具有催化反應、分離出部分水蒸氣的雙重功能;

MCHsOH)

ii.CH30H的選擇性=xlOO%

n(CC)2)消耗

①在普通反應器(A)中，下列能作為反應I和反應II均達到平衡狀態的判斷判據是(填字母)。

A.氣體壓強不再變化

B.氣體的密度不再改變

C.vjE(CO2)=3vj￡(H2)

D.各物質濃度比不再改變

②平衡狀態下，反應器(A)中，甲醇的選擇性隨溫度升高而降低，可能的原因是；在反應器(B)中，CO2

的平衡轉化率明顯高于反應器(A),可能的原因是0

③若反應器(A)中初始時n(CO2)=lmol,反應I從開始到平衡態的平均反應速率v(CHQH)=丑0卜爐：

反應II的化學平衡常數KP(II)=(列出化簡后的計算式即可)。

(4)近年來，有研究人員用CO?通過電催化生成CH3OH,實現CO?的回收利用，其工作原理如圖2所示，請

寫出Cu電極上的電極反應：。

陽離子交換膜

圖2

14.(2024屆?安徽合肥?三模)C0?催化加氫有利于實現碳的循環利用，在催化劑的作用下可發生如下反

應：

①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH^O；

②CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)AH2<0;

③CO2(g)+H2(g)^==iCO(g)+H2O(g)A^3>0O

回答下列問題：

(1)已知相關化學鍵鍵能如表所示：

化學鍵C-0c=oH-HO-HC-H

鍵能(kJ/mol)abcde

根據表中鍵能數據計算出叫=kJ,moL(用字母表示)-

(2)已知反應③的速率方程為唾=人正以CC>2)P(H2)、喔=%?(CO)-p(H率),其中等、爆分別為正、逆

反應的速率常數。

①如圖所示（1g左表示速率常數的對數，;表示溫度的倒數）a、b、c、d四條斜線中有兩條分別表示1g左正、

②下列措施能使速率常數上減小的是（填選項字母）。

A.減小壓強B.減小溫度C.減小CO?的濃度D.更換成負催化劑

⑶在2L恒溫恒容有某催化劑的密閉容器中充入2moic和6moi凡，發生上述三個反應。該溫度下反應均

達平衡時，測得CH30H為Imol、CH4為0.4mol、CO為0.2mol,則CH30H的選擇性為（CH3OH

選擇性:懸牌修皤反應②的平衡常數為一（列出計算式即可）。

（4）若測得上述三個反應在不同溫度下CO2的平衡轉化率和甲醇的選擇性如圖所示：

%

、

榔

)7

M螂

^嘛2

N

2004006008001000

反應溫度Ac

通過圖示分析，更適合生產甲醇的溫度為（填選項字母）。

A.400℃B.600℃