備戰(zhàn)2025年高考二輪復習化學大題突破練3　化學反應原理綜合題(含解析)

大題突破練(三)化學反應原理綜合題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。涉及的主要反應有:反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-48.3kJ·mol-1反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1反應Ⅲ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3=-154.8kJ·mol-1反應Ⅳ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH4回答下列有關問題:(1)反應Ⅳ的ΔH4=。

(2)下列有關說法正確的是。

A.增壓時,CO的物質的量分數(shù)一定增大B.當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Ⅲ速率不變D.升溫時,反應Ⅱ逆反應速率加快的程度大于正反應速率(3)研究發(fā)現(xiàn),在3MPa條件下,當起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3,平衡時CO2的轉化率、含碳產物的選擇性(轉化的CO2中生成CH3OH、CH4或CO的百分比,如甲醇的選擇性=生成C①隨著溫度升高,甲醇選擇性降低而CO2的轉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Ⅱ的平衡常數(shù)K=。(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“*”標注。①基態(tài)銅原子的價電子排布式為。

②決速步的反應方程式為

。

(5)寫出甲醇在生產或生活中的一種應用。

2.(2024·甘肅二模)苯乙烯是生產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為:+H2(g)(1)已知:化學鍵C—HC—CCCH—H鍵能/(kJ·mol-1)412348612436計算上述反應的ΔH=kJ·mol-1。

(2)為提高乙苯的平衡轉化率,應選擇的反應條件為(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的量之比為1∶9),控制反應溫度600℃,并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應。在不同反應溫度下,乙苯的平衡轉化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產物中苯乙烯的物質的量分數(shù))示意圖如下:①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉化率,解釋說明該事實:

。

②控制反應溫度為600℃的理由是

。

(4)100kPa恒壓下,T1℃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。反應經過10min達到平衡,此時苯乙烯的體積分數(shù)為0.375,則乙苯的轉化率為,0~10min內的平均反應速率v(H2)=kPa·min-1,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,將CO2轉化成可利用的化學能源的“負碳”技術是世界各國關注的焦點?；卮鹣铝袉栴}:方法Ⅰ:CO2催化加氫制甲醇。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應如下:反應ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.0kJ·mol-1反應ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.0kJ·mol-1反應ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3(1)計算反應ⅲ的ΔH3=kJ·mol-1。

(2)一定溫度和催化劑條件下,在密閉恒容容器中按照投料n(CO2)∶n(H2)∶n(N2)=1∶3∶1發(fā)生反應(N2不參與反應),平衡時CO2的轉化率、CH3OH和CO的選擇性[如CH3OH的選擇性=n生成①圖中曲線a表示物質(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)的變化。

②上述反應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ⅰ逆向移動,所以正反應速率減小B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡轉化率下降C.移去部分H2O(g),反應ⅲ平衡一定不移動D.選擇合適的催化劑能提高CH3OH的選擇性③保持溫度不變,在恒容反應器中,初始總壓為5pkPa,只發(fā)生反應ⅰ和ⅱ,達到平衡時CO2的轉化率為80%,CO的選擇性為25%,則H2的轉化率為,反應ⅱ的壓強平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

方法Ⅱ: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轉化為HCOOH。已知CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH=-31.4kJ·mol-1。溫度為T1℃達到平衡時,化學平衡常數(shù)K=1.8。實驗測得:v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆為速率常數(shù)。T1℃時,k正=k逆;若溫度為T2℃達到平衡時,k正=1.9k逆,則T2(填“>”“<”或“=”)T1。

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

。

(2)在液氨中制備B2(NH)3的反應如下:①BCl3(s)+6NH3(l)B(NH2)3(s)+3NH4Cl(s)ΔH1;②2B(NH2)3(s)B2(NH)3(s)+3NH3(l)ΔH2;③2BCl3(s)+9NH3(l)B2(NH)3(s)+6NH4Cl(s)ΔH3。上述反應中,ΔH1、ΔH2、ΔH3之間等式關系為。

(3)氨分解制備氫氣,反應歷程如圖所示。①N2(g)的鍵能為kJ·mol-1。

②寫出NH3分解總反應的熱化學方程式:

。

(4)化學上,把反應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鎢和0.8molNH3,實驗測得在鎢表面氨氣分解反應半衰期與溫度(T)、起始壓強(p)的關系如圖所示。T1(填“>”“<”或“=”)T2。T2溫度下,反應進行到tmin時容器內反應體系總壓強為kPa。

(5)一定溫度下,向1L恒容密閉容器中充入1molN2和nmolH2合成氨氣。NH3的平衡體積分數(shù)與投料比η[η=n(①在a、b、c點中,N2的平衡轉化率最大的是(填字母)。

②若b點對應體系中,NH3體積分數(shù)為19,則該溫度下,平衡常數(shù)K為L2·mol-25.(2023·湖北卷節(jié)選)納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軛體系。高溫條件下,C40H10可以由C40H20分子經過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應生成。C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的反應機理和能量變化如下:回答下列問題:(1)圖示歷程包含個基元反應,其中速率最慢的是第個。

(2)C40H10納米碗中五元環(huán)和六元環(huán)結構的數(shù)目分別為、。

(3)1200K時,假定體系內只有反應C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生,反應過程中壓強恒定為p0(即C40H12的初始壓強),平衡轉化率為α,該反應的平衡常數(shù)Kp為(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

(4)C·40H19(g)C40H18(g)+H·(g)及C·40H11(g)C40H10(g)+H·(g)反應的lnK(K為平衡常數(shù))隨溫度倒數(shù)的關系如圖所示。已知本實驗條件下,lnK=-ΔHRT+c(R為理想氣體常數(shù),(5)下列措施既能提高反應物的平衡轉化率,又能增大生成C40H10的反應速率的是(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——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?；卮鹣铝袉栴}:(1)整個過程只消耗太陽能。H2O和CO2僅充當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+CO2CH3OH+O2為(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(2)CO2催化加氫制備甲醇,反應如下:主反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1副反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1下表中數(shù)據是該反應中相關物質的標準摩爾生成焓(ΔfHmθ)(標準摩爾生成焓是指在298.15K、100kPa由穩(wěn)定態(tài)單質生成1mol化合物時的焓變)。則ΔH1=kJ·mol物質H2(g)CO2(g)H2O(g)CH3OH(g)ΔfHmθ/(kJ·mol0-394-242-201(3)探究影響CH3OH合成反應化學平衡的因素,有利于提高CH3OH的產率。CO2的平衡轉化率X和CH3OH的選擇性S隨溫度、壓強變化如圖。CH3OH的選擇性=n(CHA.p1>p2B.恒溫密閉體系中,加壓時副反應平衡不移動C.300~350℃曲線變化的原因可能是此時以發(fā)生副反應為主D.加入選擇性更好的催化劑,可以提高甲醇的平衡產率E.300℃時,當體系中混合氣體的平均摩爾質量不再改變,則該體系達到平衡狀態(tài)(4)在T℃下,恒壓反應器中,按初始投料n(CO2)∶n(H2)=1∶1發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),初始總壓為2MPa,反應平衡后,H2的平衡轉化率為60%,則該反應的平衡常數(shù)Kp=(MPa)-2(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

(5)一種基于銅基金屬簇催化劑電催化還原CO2制備甲醇的裝置如圖所示。控制其他條件相同,將一定量的CO2通入該電催化裝置中,陰極所得產物及其物質的量與電壓的關系如圖所示。①b電極生成CH3OH的電極反應式為

。

②控制電壓為0.8V,電解時轉移電子的物質的量為mol。

大題突破練(三)化學反應原理綜合題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。涉及的主要反應有:反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-48.3kJ·mol-1反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1反應Ⅲ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3=-154.8kJ·mol-1反應Ⅳ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH4回答下列有關問題:(1)反應Ⅳ的ΔH4=。

(2)下列有關說法正確的是。

A.增壓時,CO的物質的量分數(shù)一定增大B.當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Ⅲ速率不變D.升溫時,反應Ⅱ逆反應速率加快的程度大于正反應速率(3)研究發(fā)現(xiàn),在3MPa條件下,當起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3,平衡時CO2的轉化率、含碳產物的選擇性(轉化的CO2中生成CH3OH、CH4或CO的百分比,如甲醇的選擇性=生成C①隨著溫度升高,甲醇選擇性降低而CO2的轉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Ⅱ的平衡常數(shù)K=。(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“*”標注。①基態(tài)銅原子的價電子排布式為。

②決速步的反應方程式為

。

(5)寫出甲醇在生產或生活中的一種應用。

答案:(1)-89.5kJ·mol-1(2)BC(3)①生成甲醇的反應均為放熱反應,升溫時平衡逆向移動,甲醇選擇性降低;反應Ⅱ是吸熱反應,升溫平衡正向移動,且反應Ⅱ占主導作用②0.198(4)①3d104s1②CH3O*+OH*+2H*CH3OH*+H2O*(5)作燃料(或溶劑或制甲醛等)解析:(1)根據蓋斯定律可知反應Ⅰ-反應Ⅱ=反應Ⅳ,ΔH4=ΔH1-ΔH2=-48.3kJ·mol-1-(+41.2kJ·mol-1)=-89.5kJ·mol-1。(2)反應Ⅱ是等體積變化的反應,反應Ⅳ是氣體體積減小的反應,增壓時反應Ⅳ的平衡正向移動,CO的物質的量分數(shù)減小,A錯誤;反應達到平衡時,各物質的濃度、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,反應物、生成物的濃度均不變,則反應速率不變化,C正確;反應Ⅱ是吸熱反應,升高溫度時平衡正向移動,即升溫時反應Ⅱ逆反應速率加快的程度小于正反應速率,D錯誤。(3)②設起始時n(CO2)=1mol、n(H2)=3mol,由圖可知,T溫度平衡時CO2的轉化率為60%、CH3OH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CO2的物質的量為0.4mol,n(CH3OH)=1mol×60%×60%=0.36mol,n(CH4)=0.06mol,n(CO)=0.18mol,根據H、O原子守恒可得:2n'(H2)+2n(H2O)+0.36mol×4+0.06mol×4=6mol,n(H2O)+0.8mol+0.36mol+0.18mol=2mol,解得n'(H2)=1.5mol,n(H2O)=0.66mol,此溫度下反應Ⅱ的平衡常數(shù)K=c((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]3d104s1,其價電子排布式為3d104s1。②反應的能壘或活化能越高,反應速率越慢,該步反應的反應速率決定整個反應的反應速率,是決速步,由圖可知,過渡態(tài)5的能壘最高,該步反應為CH3O*+OH*+2H*CH3OH*+H2O*。(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為:+H2(g)(1)已知:化學鍵C—HC—CCCH—H鍵能/(kJ·mol-1)412348612436計算上述反應的ΔH=kJ·mol-1。

(2)為提高乙苯的平衡轉化率,應選擇的反應條件為(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的量之比為1∶9),控制反應溫度600℃,并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應。在不同反應溫度下,乙苯的平衡轉化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產物中苯乙烯的物質的量分數(shù))示意圖如下:①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉化率,解釋說明該事實:

。

②控制反應溫度為600℃的理由是

。

(4)100kPa恒壓下,T1℃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。反應經過10min達到平衡,此時苯乙烯的體積分數(shù)為0.375,則乙苯的轉化率為,0~10min內的平均反應速率v(H2)=kPa·min-1,該溫度下的Kp=kPa。

答案:(1)+124(2)B(3)①正反應為氣體分子數(shù)增大的反應,保持壓強不變,加入水蒸氣,容器容積增大,等效為降低壓強,平衡向正反應方向移動②600℃時乙苯的轉化率與苯乙烯的選擇性均較高,溫度過低,反應速率較慢,轉化率較低,溫度過高,選擇性下降,高溫下可能使催化劑失去活性,且消耗能量較大(4)60%3.7556.25解析:(1)反應熱=反應物斷鍵所吸收的熱量-生成物成鍵放出能量,ΔH=2×412kJ·mol-1+348kJ·mol-1-612kJ·mol-1-436kJ·mol-1=+124kJ·mol-1。(2)正反應為氣體分子數(shù)增大的反應,減小壓強,有利于平衡正向移動;正反應為吸熱反應,升高溫度,有利于平衡正向移動,所以選擇高溫、低壓。(3)①正反應方向氣體分子數(shù)增加,加入水蒸氣起稀釋作用,相當于起減壓的效果,減壓的條件下,平衡正向移動,乙苯的平衡轉化率增大。(4)根據方程式+H2(g),反應經過10min達到平衡,設反應消耗的乙苯的物質的量為xmol,則剩下的乙苯為(2-x)mol,苯乙烯的體積分數(shù)為0.375=x(2-x)+x+x×100%,解得x=1.2,則乙苯的轉化率為1.2mol2mol×100%=60%;0~10min內的平均反應速率v(H2)=Δp3.(2024·湖北七市二模)為了實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”的目標,將CO2轉化成可利用的化學能源的“負碳”技術是世界各國關注的焦點。回答下列問題:方法Ⅰ:CO2催化加氫制甲醇。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應如下:反應ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.0kJ·mol-1反應ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.0kJ·mol-1反應ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3(1)計算反應ⅲ的ΔH3=kJ·mol-1。

(2)一定溫度和催化劑條件下,在密閉恒容容器中按照投料n(CO2)∶n(H2)∶n(N2)=1∶3∶1發(fā)生反應(N2不參與反應),平衡時CO2的轉化率、CH3OH和CO的選擇性[如CH3OH的選擇性=n生成①圖中曲線a表示物質(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)的變化。

②上述反應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ⅰ逆向移動,所以正反應速率減小B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡轉化率下降C.移去部分H2O(g),反應ⅲ平衡一定不移動D.選擇合適的催化劑能提高CH3OH的選擇性③保持溫度不變,在恒容反應器中,初始總壓為5pkPa,只發(fā)生反應ⅰ和ⅱ,達到平衡時CO2的轉化率為80%,CO的選擇性為25%,則H2的轉化率為,反應ⅱ的壓強平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

方法Ⅱ: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轉化為HCOOH。已知CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH=-31.4kJ·mol-1。溫度為T1℃達到平衡時,化學平衡常數(shù)K=1.8。實驗測得:v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆為速率常數(shù)。T1℃時,k正=k逆;若溫度為T2℃達到平衡時,k正=1.9k逆,則T2(填“>”“<”或“=”)T1。

答案:(1)-90.0(2)①CO②D③23(3)1.8<解析:(1)根據蓋斯定律,ⅰ-ⅱ=ⅲ,所以ΔH3=ΔH1-ΔH2=-49.0kJ·mol-1-(+41.0kJ·mol-1)=-90.0kJ·mol-1。(2)①反應ⅱ為吸熱反應,升高溫度平衡正向移動,CO的選擇性提高,反應中CO2的轉化率升高,CO的選擇性為曲線a;反應ⅰ為放熱反應,升高溫度平衡逆向移動,CH3OH的選擇性降低,反應中CO2的轉化率降低,CH3OH的選擇性為曲線c;兩反應綜合效應,CO2的轉化率為曲線b。②升高溫度,所有反應的正逆反應速率均升高,A項錯誤;在恒容容器中充入N2,反應體系中各物質的濃度不會發(fā)生改變,反應速率不變,平衡不移動,CO2轉化率不變,B項錯誤;移去部分H2O(g),反應ⅰ、ⅱ均正向移動,導致CH3OH和CO增加,濃度商可能發(fā)生變化,反應ⅲ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CH3OH的選擇性,D項正確。③投料n(CO2)∶n(H2)∶n(N2)=1∶3∶1,假設初始物質的量分別為1mol、3mol、1mol,因為發(fā)生反應ⅰ和ⅱ,達到平衡時CO2的轉化率為80%,CO的選擇性為25%,所以共反應掉CO2的物質的量為0.8mol,生成CO物質的量為0.8mol×25%=0.2mol,根據C守恒,生成CH3OH物質的量為0.6mol。列三段式:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/mol 1 3 0 0轉化/mol 0.6 1.8 0.6 0.6平衡/mol 0.2 1 0.6 0.8CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始/mol 1 3 0 0轉化/mol 0.2 0.2 0.2 0.2平衡/mol 0.2 1 0.2 0.8則H2的轉化率為1.8mol+0.2mol3mol=23;平衡時氣體(包括N2)的總物質的量為0.2mol+1mol+0.6mol+0.8mol+0.2mol+1mol=3.8mol,平衡時總壓強p平=3.8pkPa,CO2、H2、CO、H2O的分壓分別為0.2pkPa、pkPa、0.2p(3)反應CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的化學平衡常數(shù)表達式K=c(HCOOH)c(CO2)·c(H2);而v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆為速率常數(shù),平衡時v正=v逆,即k正c(CO2)·c(H2)=k逆c(HCOOH),則K=c(HCOOH)c(CO2)·c(H4.(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。回答下列問題:(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

。

(2)在液氨中制備B2(NH)3的反應如下:①BCl3(s)+6NH3(l)B(NH2)3(s)+3NH4Cl(s)ΔH1;②2B(NH2)3(s)B2(NH)3(s)+3NH3(l)ΔH2;③2BCl3(s)+9NH3(l)B2(NH)3(s)+6NH4Cl(s)ΔH3。上述反應中,ΔH1、ΔH2、ΔH3之間等式關系為。

(3)氨分解制備氫氣,反應歷程如圖所示。①N2(g)的鍵能為kJ·mol-1。

②寫出NH3分解總反應的熱化學方程式:

。

(4)化學上,把反應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鎢和0.8molNH3,實驗測得在鎢表面氨氣分解反應半衰期與溫度(T)、起始壓強(p)的關系如圖所示。T1(填“>”“<”或“=”)T2。T2溫度下,反應進行到tmin時容器內反應體系總壓強為kPa。

(5)一定溫度下,向1L恒容密閉容器中充入1molN2和nmolH2合成氨氣。NH3的平衡體積分數(shù)與投料比η[η=n(①在a、b、c點中,N2的平衡轉化率最大的是(填字母)。

②若b點對應體系中,NH3體積分數(shù)為19,則該溫度下,平衡常數(shù)K為L2·mol-2答案:(1)N的電負性較大,NH3分子間形成氫鍵(2)ΔH3=2ΔH1+ΔH2(3)①946②2NH3(g)N2(g)+3H2(g)ΔH=+90kJ·mol-1(4)<150(5)①c②0解析:(2)由蓋斯定律可知③=2×①+②,故ΔH3=2ΔH1+ΔH2。(3)①2N(g)N2(g)ΔH=-(518-45)×2kJ·mol-1=-946kJ·mol-1,故N2的鍵能為946kJ·mol-1。②從圖像看出,NH3(g)相對能量為0,12N2(g)+32H2(g)的相對能量為45kJ·mol-1,故2NH3(g)N2(g)+3H2(g)ΔH=+90kJ·mol-1(4)起始投入反應物的量相等,T1溫度下半衰期大于T2,說明T1<T2;在恒溫恒容條件下,氣體壓強之比=物質的量之比,對于恒溫恒容密閉容器,氣體總物質的量與壓強成正比。初始NH3為0.8mol,反應0.4mol時氣體總物質的量為1.2mol,對應的壓強為p,有0.8mol∶1.2mol=100kPa∶p,解得p=150kPa。(5)①投料比越大,N2平衡轉化率越大,故c點轉化率最大;②按化學計量數(shù)投料時氨平衡體積分數(shù)最大,故b點時n=3,設氮氣轉化量為xmol,則N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始量/mol 1 3 0變化量/mol x 3x 2x平衡量/mol 1-x 3-3x 2x2x4-2x=19,解得x=0.2,則平衡時體系中氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別為0.8mol·L-1、2.4mol·L-1、0.4mol·L-1,故5.(2023·湖北卷節(jié)選)納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軛體系。高溫條件下,C40H10可以由C40H20分子經過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應生成。C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的反應機理和能量變化如下:回答下列問題:(1)圖示歷程包含個基元反應,其中速率最慢的是第個。

(2)C40H10納米碗中五元環(huán)和六元環(huán)結構的數(shù)目分別為、。

(3)1200K時,假定體系內只有反應C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生,反應過程中壓強恒定為p0(即C40H12的初始壓強),平衡轉化率為α,該反應的平衡常數(shù)Kp為(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

(4)C·40H19(g)C40H18(g)+H·(g)及C·40H11(g)C40H10(g)+H·(g)反應的lnK(K為平衡常數(shù))隨溫度倒數(shù)的關系如圖所示。已知本實驗條件下,lnK=-ΔHRT+c(R為理想氣體常數(shù),(5)下列措施既能提高反應物的平衡轉化率,又能增大生成C40H10的反應速率的是(填字母)。

a.升高溫度b.增大壓強c.加入催化劑答案:(1)33(2)610(3)α(4)兩個反應的化學鍵變化相似,使得ΔH數(shù)值相近,lnK的斜率取決于ΔH,所以兩條線幾乎平行(5)a解析:(1)基元反應是指在反應中一步直接轉化為產物的反應,從圖上看包含3個基元反應,其中第3步活化能最大,故該步反應速率最慢。(2)C40H20中有10個六元環(huán)、1個五元環(huán)。從C40H20C40H18,形成一個五元環(huán),從C40H20C40H10需經過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應,故新形成5個五元環(huán)。故C40H10中有6個五元環(huán)、10個六元環(huán)。(3)起始C40H12為整體1,平衡轉化率為α,則:C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)起始: 1 0 0轉化: α α α平衡: 1-α α α平衡時,C40H12、C40H10、H2的分壓分別為1-α1+αp0、α1+αpKp=p((4)因兩個反應的化學鍵變化相似,使得ΔH數(shù)值相近,lnK的斜率取決于ΔH,所以兩條線幾乎平行。(5)該反應是吸熱反應,升高溫度既可以增大反應速率,又能提高平衡轉化率,a符合題意;該反應是氣體分子數(shù)增大的反應,增大壓強可以增大反應速率,而平衡轉化率減小,b錯誤;加入催化劑可以增大反應速率,但不影響平衡轉化率,c錯誤。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——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?；卮鹣铝袉栴}:(1)整個過程只消耗太陽能。H2O和CO2僅充當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+CO2CH3OH+O2為(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(2)CO2催化加氫制備甲醇,反應如下:主反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1副反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1下表中數(shù)據是該反應中相關物質的標準摩爾生成焓(ΔfHmθ)(標準摩爾生成焓是指在298.15K、100kPa由穩(wěn)定態(tài)單質生成1mol化合物時的焓變)。則ΔH1=kJ·mol物質H2(g)CO2(g)H2O(g)CH3OH(g)ΔfHmθ/(kJ·mol0-394-242-201(3)探究影響CH3OH合成反應化學平衡的因素,有利于提高CH3OH的產率。CO2的平衡轉化率X和CH3OH的選擇性S隨溫度、壓強變化如圖。CH3OH的選擇性=n(CHA.p1>p2B.恒溫密閉體系中,加壓時副反應平衡不移動C.300~350℃曲線變化的原因可能是此時以發(fā)生副反應為主D.加入選擇性更好的催化劑,可以提高甲醇的平衡產率E.300℃時,當體系中混合氣體的平均摩爾質量不再改變,則該體系達到平衡狀態(tài)(4)在T℃下,恒壓反應器中,按初始投料n(CO2)∶n(H2)=1∶1發(fā)生反應:CO2