2025年高考二輪復(fù)習(xí)化學(xué)大單元主觀題突破43

主觀題突破四(分值:72分)學(xué)生用書(shū)P2391.(12分)氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要應(yīng)用,減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)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)ΔH=865.0kJ·mol1②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=112.5kJ·mol1(1)N2和O2完全反應(yīng),每生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO時(shí),吸收8.9kJ的熱量,則CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=kJ·mol1;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(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的有(填字母)。

A.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變B.v消耗(NO)=4v消耗(CO2)C.單位時(shí)間里有4nmolC—H斷開(kāi)同時(shí)有4nmolO—H斷開(kāi)D.混合氣體的壓強(qiáng)不變E.混合氣體的密度不變(2)將2molNO(g)、1molO2(g)和2molHe(g)通入反應(yīng)器,在溫度T、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)②和2NO2(g)N2O4(g)。平衡時(shí),若O2、NO2與N2O4三者的物質(zhì)的量相等,則NO轉(zhuǎn)化率為,反應(yīng)②平衡常數(shù)Kp=(用含p的代數(shù)式表示)。

Ⅱ.利用如圖所示原理去除NO:(3)基態(tài)N原子中,電子占據(jù)的最高能級(jí)為能級(jí),該能級(jí)軌道的形狀為;電解池中陰極反應(yīng)式為

。

(4)A口每產(chǎn)生224mLO2(體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況,不考慮O2的溶解),可處理NO的物質(zhì)的量為mol。

答案:(1)1155.5BC(2)60%5(3)2p啞鈴形2HSO3-+2e+2H+S2O42(4)0.02解析:(1)N2和O2完全反應(yīng),每生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO時(shí)n(NO)=2.24L22.4L·mol-1=0.1mol,吸收8.9kJ的熱量,則生成2molNO吸收熱量Q=8.9kJ×20=178kJ,即熱化學(xué)方程式為③N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=+178kJ·mol1,根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)①+②③整理可得CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒,物質(zhì)的量不變,故而平均相對(duì)分子質(zhì)量一直不變,不能作為平衡的標(biāo)志,A錯(cuò)誤。達(dá)到平衡時(shí)不同物質(zhì)按計(jì)量數(shù)成比例,B正確。同理,C正確。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氣體壓強(qiáng)不變,不能作為平衡的標(biāo)志,D錯(cuò)誤。反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒,體積不變,故而密度不變,不能作為平衡的標(biāo)志,E錯(cuò)誤。(2)由題目信息可知,設(shè)平衡時(shí)n(NO)=xmol,n(NO2)=n(O2)=n(N2O4)=ymol,根據(jù)N守恒可得x+3y=2,根據(jù)O守恒可得x+8y=4;解得n(NO)=xmol=0.8mol,n(NO2)=n(O2)=n(N2O4)=ymol=0.4mol。NO轉(zhuǎn)化率為2-0.82×100%=60%;平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為0.8mol+0.4mol×3+2mol=4mol,反應(yīng)②平衡常數(shù)(3)基態(tài)N原子核外電子排布為1s22s22p3,基態(tài)N原子中,電子占據(jù)的最高能級(jí)為2p能級(jí),該能級(jí)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(fā)生還原反應(yīng)生成S2O42-,反應(yīng)式為2HSO3-+2e+2H+S2O(4)A口每產(chǎn)生224mLO2(體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況,不考慮O2的溶解)為0.01mol,NO得到電子生成0價(jià)的氮?dú)?根據(jù)電子守恒可知,2NO~4e~O2,則可處理NO的物質(zhì)的量為0.02mol。2.(12分)(2024·皖豫名校聯(lián)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(yīng)如下:反應(yīng)ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1反應(yīng)ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=49.9kJ·mol1反應(yīng)ⅲ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=+41.6kJ·mol1請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)在某催化劑作用下,反應(yīng)ⅰ的反應(yīng)歷程如圖所示(圖中數(shù)據(jù)表示微粒數(shù)目以及微粒的相對(duì)總能量,*表示吸附在催化劑上):①反應(yīng)ⅰ在(填“較低”或“較高”)溫度下才能自發(fā)進(jìn)行。

②結(jié)合反應(yīng)歷程,寫(xiě)出反應(yīng)ⅰ中生成甲醇的決速步驟的反應(yīng)方程式:

。

③m=(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,已知1eV=1.6×1022kJ)。

(2)反應(yīng)ⅰ的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式Rlnk=EaT+C(Ea為活化能,k為速率常數(shù),R和C均為常數(shù),T為溫度),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線M所示。當(dāng)改變外界條件時(shí),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線N所示,則實(shí)驗(yàn)可能改變的外界條件是(3)將一定量的CO2(g)和H2(g)充入密閉容器中并加入合適的催化劑,只發(fā)生反應(yīng)ⅱ和ⅲ。相同溫度下,在不同壓強(qiáng)下測(cè)得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率、CH3OH(g)的選擇性[n(CH3OH)n(CH圖中表示CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的曲線是(填“m”“n”或“p”),簡(jiǎn)述判斷方法:

。

(4)有研究認(rèn)為,在某催化劑作用下反應(yīng)ⅱ先后通過(guò)反應(yīng)ⅲ、ⅰ來(lái)實(shí)現(xiàn)。保持溫度T不變,向一恒容密閉容器中充入4molCO2和8molH2,在該催化劑作用下發(fā)生反應(yīng),經(jīng)5min達(dá)到平衡,測(cè)得H2O(g)的物質(zhì)的量為3mol,起始及達(dá)平衡時(shí)容器的總壓強(qiáng)分別為1.5akPa、akPa,則從開(kāi)始到平衡用H2分壓表示的平均反應(yīng)速率為kPa·min1(用含a的式子表示,下同,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù));反應(yīng)ⅱ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=(kPa)2(Kp為用分壓代替濃度計(jì)算的平衡常數(shù))。

答案:(1)①較低②CO*(g)+2H2(g)HCO*(g)+32H2(g)③0.95(2)加入更高效的催化劑(3)n增大壓強(qiáng),反應(yīng)ⅱ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)ⅲ平衡不移動(dòng),則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性均增大,且CO的選擇性和CH3OH的選擇性之和為100%(4)740a解析:(1)①由題干信息可知,反應(yīng)ⅱ反應(yīng)ⅲ即得反應(yīng)ⅰ,故ΔH1=ΔH2ΔH3=(49.9kJ·mol1)41.6kJ·mol1=91.5kJ·mol1,即反應(yīng)ⅰ為氣體體積減小的放熱反應(yīng),即ΔH<0,ΔS<0,故反應(yīng)ⅰ在較低溫度下才能自發(fā)進(jìn)行;②已知反應(yīng)活化能越大,反應(yīng)速率越慢,活化能最大的一步反應(yīng)速率最慢,是整個(gè)反應(yīng)的決速步驟,根據(jù)題干反應(yīng)歷程圖信息可知,該反應(yīng)的決速步驟為CO*(g)+2H2(g)HCO*(g)+32H2(g);③由上述分析可知,該反應(yīng)的ΔH=91.5kJ·mol1,m=-91.5kJ6.02×1023×1.6×10-22kJ≈0.95eV,則m=0.95;(2)由題干信息可知,反應(yīng)ⅰ的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式Rlnk=EaT(3)已知反應(yīng)ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),反應(yīng)ⅲ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,增大壓強(qiáng),反應(yīng)ⅱ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)ⅲ平衡不移動(dòng),則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性均增大,且CO的選擇性和CH3OH的選擇性之和為100%,結(jié)合題干圖像可知,m為CH3OH的選擇性,p為CO的選擇性,n為CO2的平衡轉(zhuǎn)化率曲線;(4)有研究認(rèn)為,在某催化劑作用下反應(yīng)ⅱ先后通過(guò)反應(yīng)ⅲ、ⅰ來(lái)實(shí)現(xiàn),保持溫度T不變,向一恒容密閉容器中充入4molCO2和8molH2,在該催化劑作用下發(fā)生反應(yīng),經(jīng)5min達(dá)到平衡,測(cè)得H2O(g)的物質(zhì)的量為3mol,則進(jìn)行三段式分析為:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始量/mol 4 8 0 0轉(zhuǎn)化量/mol 3 3 3 3平衡量/mol 1 5 3 3CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始量/mol 3 5 0轉(zhuǎn)化量/mol x 2x x平衡量/mol 3x 52x x起始及達(dá)平衡時(shí)容器的總壓強(qiáng)分別為1.5akPa、akPa,則有:4+81+3-x+5-2x+x+3=1.5akPaakPa,解得x=2mol,則H2的平衡分壓為5-2x12-2x×akPa=5-2×212-2×2×akPa=a8kPa,則從開(kāi)始到平衡用H2分壓表示的平均反應(yīng)速率為812×1.5akPa-a8kPa5min=740akPa·min13.(12分)(2024·湖南卷)丙烯腈(CH2CHCN)是一種重要的化工原料。工業(yè)上以N2為載氣,用TiO2作催化劑生產(chǎn)CH2CHCN的流程如下。已知:①進(jìn)料混合氣進(jìn)入兩釜的流量恒定,兩釜中反應(yīng)溫度恒定;②反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)CH2CHCOOC2H5(g)+H2O(g)ΔH1③反應(yīng)釜Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)為ⅱ:CH2CHCOOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCONH2(g)+C2H5OH(g)ΔH2ⅲ:CH2CHCONH2(g)CH2CHCN(g)+H2O(g)ΔH3④在此生產(chǎn)條件下,酯類物質(zhì)可能發(fā)生水解。回答下列問(wèn)題。(1)總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)ΔH=(用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代數(shù)式表示)。

(2)進(jìn)料混合氣中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四種物質(zhì)(CH2CHCOOC2H5、CH2CHCN、C2H5OH、H2O)的流量(單位時(shí)間內(nèi)出料口流出物質(zhì)的物質(zhì)的量)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖。①表示CH2CHCN的曲線是(填“a”“b”或“c”)。

②反應(yīng)釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是

。

③出料中沒(méi)有檢測(cè)到CH2CHCONH2的原因是

。

④反應(yīng)11h后,a、b、c曲線對(duì)應(yīng)物質(zhì)的流量逐漸降低的原因是

。

(3)催化劑TiO2再生時(shí)會(huì)釋放CO2,可用氨水吸收獲得NH4HCO3。現(xiàn)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(jìn)行干燥。為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應(yīng)不低于kPa[已知p(H2O)=2.5×102kPa·mol1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常數(shù)Kp=4×104(kPa)3]。

(4)以CH2CHCN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,其陰極反應(yīng)式為。

答案:(1)ΔH1+ΔH2+ΔH3(2)①c②降低HOCH2CH2COOC2H5的分壓,有利于反應(yīng)ⅰ正向移動(dòng),同時(shí)增大乙醇的濃度可以使酯的水解程度降低,從而提高CH2CHCOOC2H5的產(chǎn)率③CH2CHCONH2在反應(yīng)釜Ⅱ的溫度下可徹底分解④反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),催化劑中毒活性降低,反應(yīng)速率減小,故產(chǎn)物減少(3)40(4)Sn+4CH2CHCN+4e+4H+Sn(CH2CH2CN)4解析:工業(yè)上以N2為載氣,用TiO2作催化劑,由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH為進(jìn)料氣體生產(chǎn)CH2CHCN,在反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)CH2CHCOOC2H5(g)+H2O(g),加入NH3后,在反應(yīng)釜Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)ⅱ:CH2CHCOOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCONH2(g)+C2H5OH(g),反應(yīng)ⅲ:CH2CHCONH2(g)CH2CHCN(g)+H2O(g),故產(chǎn)物的混合氣體中有CH2CHCN、C2H5OH、未反應(yīng)完的CH2CHCOOC2H5和水。(1)根據(jù)蓋斯定律,總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反應(yīng)ⅰ+反應(yīng)ⅱ+反應(yīng)ⅲ得到,故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(2)①根據(jù)總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g),設(shè)進(jìn)料混合氣中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1mol,n(C2H5OH)=2mol,出料氣中CH2CHCOOC2H5含量很少,則生成CH2CHCN(g)、C2H5OH(g)的物質(zhì)的量約為1mol,生成H2O(g)的物質(zhì)的量約為2mol,故出料氣中C2H5OH(g)的物質(zhì)的量共約3mol,出料氣中CH2CHCN、C2H5OH、H2O的物質(zhì)的量之比約為1∶3∶2,因此曲線c表示CH2CHCN的曲線。②已知進(jìn)料混合氣進(jìn)入兩釜的流量恒定,反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)ⅰ是氣體體積增大的反應(yīng),故加入C2H5OH降低HOCH2CH2COOC2H5的分壓有利于反應(yīng)ⅰ正向移動(dòng),同時(shí)增大乙醇的濃度可以使酯的水解程度降低從而提高CH2CHCOOC2H5的產(chǎn)率。③丙烯酰胺(CH2CHCONH2)的分解溫度為160~170℃,出料中沒(méi)有檢測(cè)到CH2CHCONH2的原因是CH2CHCONH2在反應(yīng)釜Ⅱ的溫度下可徹底分解。④反應(yīng)11h后,a、b、c曲線對(duì)應(yīng)物質(zhì)的流量逐漸降低的原因是反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),催化劑中毒活性降低,反應(yīng)速率減小,故產(chǎn)物減少。(3)0.72g水的物質(zhì)的量為0.04mol,故p(H2O)=2.5×102kPa·mol1×n(H2O)=10kPa,NH4HCO3分解的化學(xué)方程式為NH4HCO3(s)NH3(g)+CO2(g)+H2O(g),故NH4HCO3分解的平衡常數(shù)Kp=p(NH3)·p(CO2)·p(H2O)=4×104(kPa)3,解得p(NH3)=40kPa,故為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應(yīng)不低于40kPa。(4)Sn(CH2CH2CN)4是有機(jī)化合物,在水中不電離,以CH2CHCN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,故陰極的電極反應(yīng)式為Sn+4CH2CHCN+4e+4H+Sn(CH2CH2CN)4。4.(12分)(2024·江蘇南京一模)“碳中和”目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一是CO2的資源化再利用。(1)氨的飽和食鹽水捕獲CO2是其利用的方法之一,反應(yīng)原理為:NaCl(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)NaHCO3(s)+NH4Cl(aq)。該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行的原因是

。

(2)XO基摻雜Na2CO3形成XONa2CO3(X=Mg、Ca、Cd等),能用于捕獲CO2,原理如圖所示。已知陽(yáng)離子電荷數(shù)越高、半徑越小,陰離子越易受其影響而分解。①X=Ca時(shí),再生的化學(xué)方程式為

。

②X=Mg相比X=Ca,其優(yōu)點(diǎn)有

。

(3)催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。①HCO3-在陰極放電生成CH3COO的電極反應(yīng)式為②堿性溶液有利于抑制陰極上副產(chǎn)物的產(chǎn)生,該副產(chǎn)物的化學(xué)式為。

(4)在催化劑作用下,以CO2和H2為原料合成CH3OH,主要反應(yīng)為:反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=49kJ·mol1反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol1保持壓強(qiáng)3MPa,將起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3的混合氣體勻速通過(guò)裝有催化劑的反應(yīng)管,測(cè)得出口處CO2的轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性[n生成(CH3OH)①隨著溫度的升高,CO2轉(zhuǎn)化率增大、但甲醇選擇性降低的原因是

。

②假設(shè)定義催化劑催化效率η=n生成(CH3OH)n投入(CO2)×100%,計(jì)算340℃時(shí)三種催化劑的催化效率之比η(In2O3)∶η(Mg/In2O答案:(1)反應(yīng)ΔH<0(2)①Na2Ca(CO3)2CaONa2CO3+CO2↑(或Na2Ca(CO3)2CaO+Na2CO3+CO2↑)②等質(zhì)量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca2+和Mg2+電荷數(shù)相等、Mg2+半徑小,再生時(shí)MgCO3分解溫度低,更節(jié)能(3)①11HCO3-+8eCH3COO+9CO32-+4H2O(4)①隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ速率加快,消耗的CO2增多。反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行程度小,反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行程度大,CO2轉(zhuǎn)化率升高、但CH3OH選擇性降低②18∶20∶15解析:(1)該反應(yīng)為熵減的反應(yīng),該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)ΔH<0。(2)①X=Ca時(shí),Na2Ca(CO3)2加熱生成CaONa2CO3和CO2,再生的化學(xué)方程式為Na2Ca(CO3)2CaONa2CO3+CO2↑或Na2Ca(CO3)2CaO+Na2CO3+CO2↑;②已知陽(yáng)離子電荷數(shù)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(yōu)點(diǎn)有等質(zhì)量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca2+和Mg2+電荷數(shù)相等、Mg2+半徑小,再生時(shí)MgCO3分解溫度低,更節(jié)能。(3)①催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,HCO3-在陰極放電生成CH3COO,電極反應(yīng)式為11HCO3-+8eCH3COO+9CO②電解時(shí),H+可在陰極得到電子生成H2,堿性溶液有利于抑制H2的產(chǎn)生。(4)①隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ速率加快,消耗的CO2增多。反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行程度小,反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行程度大,CO2轉(zhuǎn)化率升高、但CH3OH選擇性降低;②由圖可知,340℃時(shí)In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3的CO2的轉(zhuǎn)化率分別為12%、10%和5%,In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3甲醇的選擇性分別為15%、20%和30%,所以η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)=(12%×15%)∶(10%×20%)∶(5%×30%)=18∶20∶15。5.(12分)(2024·全國(guó)甲卷)甲烷轉(zhuǎn)化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯(lián)為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)已知如下熱化學(xué)方程式:CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)ΔH1=29kJ·mol13CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g)ΔH2=+20kJ·mol1計(jì)算反應(yīng)3CH4(g)+3Br2(g)C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=kJ·mol1。

(2)CH4與Br2反應(yīng)生成CH3Br,部分CH3Br會(huì)進(jìn)一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,平衡時(shí),n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關(guān)系見(jiàn)下圖(假設(shè)反應(yīng)后的含碳物質(zhì)只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(ⅰ)圖中CH3Br的曲線是(填“a”或“b”)。

(ⅱ)560℃時(shí),CH4的轉(zhuǎn)化率α=,n(HBr)=mmol。

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

(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時(shí),分別在有I2和無(wú)I2的條件下,將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,溴代甲烷的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系見(jiàn)下圖。(ⅰ)在11~19s之間,有I2和無(wú)I2時(shí)CH3Br的生成速率之比v(有I(ⅱ)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據(jù):。

(ⅲ)研究表明,I2參與反應(yīng)的可能機(jī)理如下:①I2(g)·I(g)+·I(g)②·I(g)+CH2Br2(g)IBr(g)+·CH2Br(g)③·CH2Br(g)+HBr(g)CH3Br(g)+·Br(g)④·Br(g)+CH4(g)HBr(g)+·CH3(g)⑤·CH3(g)+IBr(g)CH3Br(g)+·I(g)⑥·I(g)+·I(g)I2(g)根據(jù)上述機(jī)理,分析I2提高CH3Br選擇性的原因:

。

答案:(1)67(2)(ⅰ)a(ⅱ)80%7.8(ⅲ)10.92(3)(ⅰ)32(或3∶2)(ⅱ)5s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐漸降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升(ⅲ)I2的投入消耗了部分CH2Br2,使得消耗的CH2Br2發(fā)生反應(yīng)生成了CH3解析:(1)將第一個(gè)熱化學(xué)方程式命名為①,將第二個(gè)熱化學(xué)方程式命名為②。根據(jù)蓋斯定律,將方程式①乘以3再加上方程式②,即①×3+②,得熱化學(xué)方程式3CH4(g)+3Br2(g)C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=29kJ·mol1×3+20kJ·mol1=67kJ·mol1。(2)(ⅰ)根據(jù)CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)為放熱反應(yīng)知,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CH4(g)的含量增多,CH3Br(g)的含量減少,故CH3Br的曲線為a。(ⅱ)560℃時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,剩余的CH4(g)的物質(zhì)的量為1.6mmol,其轉(zhuǎn)化率α=8mmol-1.6mmol8mmol×100%=80%;若只發(fā)生一步反應(yīng),則生成6.4mmolCH3Br,但此時(shí)剩余CH3Br的物質(zhì)的量為5.0mmol,說(shuō)明還有1.4mmolCH3Br發(fā)生反應(yīng)生成CH2Br2,則此時(shí)生成的HBr的物質(zhì)的量n=6.4(ⅲ)由(ⅱ)分析知,平衡時(shí),反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量分別為n(CH3Br)=5.0mmol,n(Br2)=0.2mmol,n(CH2Br2)=1.4mmol,n(HBr)=7.8mmol,故該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(CH2(3)(ⅰ)11~19s時(shí),有I2的生成速率v=3.2V-2.6V8mol·L1·s1=0.075Vmmol·L1·s1,無(wú)I2的生成速率v=2.2V-1.8V8(ⅱ)從圖中可以看出,大約5s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐漸降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升,因此,可以利用此變化判斷I2提高了CH3Br的選擇性。(ⅲ)根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知,I2的投入消耗了部分CH2Br2,同時(shí)也消耗了部分HBr,使得消耗的CH2Br2發(fā)生反應(yīng)生成了CH3Br,提高了CH3Br的選擇性。6.(12分)(2024·安徽卷)乙烯是一種用途廣泛的有機(jī)化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關(guān)注。回答下列問(wèn)題:【乙烷制乙烯】(1)C2H6氧化脫氫反應(yīng):2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)ΔH1=209.8kJ·mol1C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=+178.1kJ·mol1計(jì)算:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH3=kJ·mol1

(2)C2H6直接脫氫反應(yīng)為C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH4,C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,則ΔH4(填“>”“<”或“=”)0。結(jié)合圖。下列條件中,達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最接近40%的是(填字母)。

a.600℃,0.6MPab.700℃,0.7MPac.800℃,0.8MPa(3)一定溫度和壓強(qiáng)下,反應(yīng)ⅰC2H6(g)C2H4(g)+H2(g)Ka反應(yīng)ⅱC2H6(g)+H2(g)2CH4(g)Ka2(K(Ka是以平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度計(jì)算的平衡常數(shù))①僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ時(shí),C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率為25.0%,計(jì)算Ka1=②同時(shí)發(fā)生反應(yīng)ⅰ和ⅱ時(shí),與僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ相比,C2H4的平衡產(chǎn)率(填“增大”“減小”或“不變”)。

【乙烷和乙烯混合氣的分離】(4)通過(guò)Cu+修飾的Y分子篩的吸附脫附,可實(shí)現(xiàn)C2H4和C2H6混合氣的分離。Cu+的與C2H4分子的π鍵電子形成配位鍵,這種配位鍵強(qiáng)弱介于范德華力和共價(jià)鍵之間。用該分子篩分離C2H4和C2H6的優(yōu)點(diǎn)是。

(5)常溫常壓下,將C2H4和C2H6等體積混合,以一定流速通過(guò)某吸附劑。測(cè)得兩種氣體出口濃度(c)與進(jìn)口濃度(c0)之比隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。下列推斷合理的是(填字母)。

A.前30min,兩種氣體均未