2025年高考二輪復(fù)習(xí)化學(xué)大單元主觀題突破42

主觀題突破四(分值:85分)學(xué)生用書P2391.(13分)(2024·湖南雅禮中學(xué)二模)我國(guó)提出2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,為有效降低大氣中CO2的含量,以CO2為原料制備甲烷、戊烷、甲醇等能源物質(zhì)具有較好的發(fā)展前景。CO2在固體催化劑表面加氫合成甲烷過程中發(fā)生如下反應(yīng):Ⅰ.主反應(yīng):CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=156.9kJ·mol1Ⅱ.副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.1kJ·mol1(1)已知:Ⅲ.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH3=395.6kJ·mol1Ⅳ.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH4=。

(2)CO2加氫合成甲烷時(shí),通?？刂茰囟葹?00℃左右,其可能的原因?yàn)?填字母)。

A.反應(yīng)速率快B.平衡轉(zhuǎn)化率高C.催化劑活性高D.主反應(yīng)催化劑選擇性好(3)500℃時(shí),向1L恒容密閉容器中充入4molCO2和12molH2,初始?jí)簭?qiáng)為p,20min時(shí)主、副反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得c(H2O)=5mol·L1,體系壓強(qiáng)為34p,則0~20min內(nèi)v(CH4)=mol·L1·min1,平衡時(shí)CH4選擇性=(CH4選擇性=CH4平衡濃度CO2轉(zhuǎn)化濃度×100%,計(jì)算保留三位有效數(shù)字,(4)以CO2催化加氫合成的甲醇為原料,在催化劑作用下可以制取丙烯,反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g)。該反應(yīng)的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線a所示,已知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為常數(shù))。當(dāng)改變外界條件時(shí),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中的曲線b所示,則實(shí)驗(yàn)可能改變的外界條件是

(5)某種新型儲(chǔ)氫材料的晶胞如圖,八面體中心為M金屬離子,頂角均為NH3配體,四面體中心為硼原子,頂角均為氫原子。若其摩爾質(zhì)量為188g·mol1,則M元素為(填元素符號(hào))。在該化合物中,M離子的價(jià)電子排布式為。

答案:(1)634.3kJ·mol1(2)ACD(3)0.166.7%1.67(4)使用更高效的催化劑或增大催化劑的比表面積(5)Fe3d6解析:(1)根據(jù)蓋斯定律反應(yīng)Ⅲ×2―反應(yīng)Ⅰ=反應(yīng)Ⅳ,則ΔH4=2×ΔH3ΔH1=(395.6×2+156.9)kJ·mol1=634.3kJ·mol1。(2)CO2加氫合成甲烷時(shí),也有副產(chǎn)物發(fā)生,主反應(yīng)是放熱反應(yīng),副反應(yīng)是吸熱反應(yīng),通?？刂茰囟葹?00℃左右,此時(shí)催化劑的活性高,反應(yīng)速率快,由于有副反應(yīng)發(fā)生,因此應(yīng)是主反應(yīng)催化劑選擇性好,而溫度高,對(duì)副反應(yīng)平衡正向移動(dòng),對(duì)主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)。(3)500℃時(shí),向1L恒容密閉容器中充入4molCO2和12molH2,初始?jí)簭?qiáng)為p,20min時(shí)主、副反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得c(H2O)=5mol·L1,體系壓強(qiáng)為34p,設(shè)參加反應(yīng)Ⅰ的二氧化碳為xmol,參加反應(yīng)Ⅱ的二氧化碳為ymol,建立三段式CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)起始量/mol 4 12 0 0轉(zhuǎn)化量/mol x 4x x 2x平衡量/mol 4x 124x x 2xCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始量/mol 4x 124x 0 2x轉(zhuǎn)化量/mol y y y y平衡量/mol 4xy 124xy y 2x+y則有2x+y=5,根據(jù)物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比得到16-2x16=34pp,解得x=2,y=1,則0~20min內(nèi)v(CH4)=ΔcΔt=2mol1L×20min=0.1mol·L1·min1,平衡時(shí)CH4選擇性=21+2×100%≈66.7%,c(CO2)=1mol·L1,c(H2)=3mol·L1,c(CO)=1mol·L1,(4)當(dāng)改變外界條件時(shí),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中的曲線b所示,斜率降低,說(shuō)明活化能降低,則實(shí)驗(yàn)可能改變的外界條件是使用更高效的催化劑或增大催化劑的比表面積。(5)由圖可知,黑球代表M(NH3)6,位于頂角和面心,個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4,白球代表BH4,位于體內(nèi),個(gè)數(shù)為8,則黑球∶白球=4∶8=1∶2,則化學(xué)式為M(NH3)6(BH4)2,摩爾質(zhì)量為188g·mol1,則M的摩爾質(zhì)量為(18817×615×2)g·mol1=56g·mol1,則M元素為Fe;M(NH3)6(BH4)2中,NH3為分子,不帶電荷,BH4-帶1個(gè)單位負(fù)電荷,則Fe為+2價(jià),2.(13分)(2024·湖南雅禮中學(xué)一模)一種利用太陽(yáng)能催化甲烷、水蒸氣重整制氫反應(yīng)原理及各步反應(yīng)以氣體分壓(單位為kPa)表示的平衡常數(shù)與溫度T的變化關(guān)系如圖所示:圖1甲烷、水蒸氣重整制氫反應(yīng)分步示意圖圖2第Ⅰ、Ⅱ步反應(yīng)lgKpT圖像回答下列問題:(1)鐵酸鎳(NiFe2O4)中鐵顯+3價(jià),寫出基態(tài)Fe3+價(jià)層電子排布式:。

(2)若第Ⅰ步反應(yīng)生成1molH2,吸收QkJ熱量,則第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。

(3)根據(jù)圖2可知lgKp(Ⅰ)斜率更大,受溫度影響更大。則甲烷、水蒸氣重整制氫反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的ΔH(填“>”“<”或“=”)0。

(4)已知上述制氫過程中存在副反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。將n(H2O)∶n(CH4)=3∶1的混合氣體投入溫度為T的恒溫恒容密閉容器中,初始?jí)簭?qiáng)為100kPa,若只發(fā)生甲烷、水蒸氣重整反應(yīng)和上述副反應(yīng)兩個(gè)過程,達(dá)平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為140kPa,CO2分壓為10kPa,則H2O的平衡轉(zhuǎn)化率為,此時(shí)溫度T(填“>”“<”或“=”)1000℃。

(5)在一定條件下,密閉容器中加入一定量的CO、H2O和催化劑發(fā)生反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。v正=k正p(CO)·p(H2O),v逆=k逆p(CO2)·p(H2),其中v正、v逆分別為正、逆反應(yīng)速率,k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),p為氣體的分壓。已知降低溫度時(shí),k正k逆增大。調(diào)整CO和H2O初始投料比,測(cè)得CO的平衡轉(zhuǎn)化率如圖。A、B、C、D四點(diǎn)溫度由高到低的順序是,在C點(diǎn)所示投料比下,當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到40%時(shí),v正v逆=答案:(1)3d5(2)CH4(g)+NiFe2O4(s)CO(g)+2H2(g)+2FeO(s)+NiO(s)ΔH=+2QkJ·mol1(3)>(4)40%>(5)B>A>C>D9解析:(1)鐵原子序數(shù)為26,則基態(tài)Fe3+價(jià)層電子排布式為3d5。(2)第Ⅰ步反應(yīng)為甲烷和鐵酸鎳(NiFe2O4)反應(yīng)生成FeO、NiO、一氧化碳和氫氣,若第Ⅰ步反應(yīng)生成1molH2,吸收QkJ熱量,則第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+NiFe2O4(s)CO(g)+2H2(g)+2FeO(s)+NiO(s)ΔH=+2QkJ·mol1。(3)由圖可知,第Ⅱ步反應(yīng)為H2O(g)+NiO(s)+2FeO(s)NiFe2O4(s)+H2(g),反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ得:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),則甲烷、水蒸氣重整制氫反應(yīng)的Kp=Kp(Ⅰ)×Kp(Ⅱ),由圖可知,lgKp(Ⅰ)斜率更大,受溫度影響更大,且隨溫度升高而變大,故Kp也隨溫度升高而變大,升高溫度平衡正向移動(dòng),則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),焓變?chǔ)>0。(4)將n(H2O)∶n(CH4)=3∶1的混合氣體投入溫度為T的恒溫恒容密閉容器中,初始?jí)簭?qiáng)為100kPa,則水、甲烷的初始?jí)簭?qiáng)分別為75kPa、25kPa;副反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),不會(huì)改變壓強(qiáng),重整反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)為氣體分子數(shù)增加2的反應(yīng),達(dá)平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為140kPa,容器內(nèi)增大的壓強(qiáng)為消耗甲烷壓強(qiáng)的2倍,則反應(yīng)中甲烷消耗的分壓為140-1002kPa=20kPa,CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)起始(kPa) 25 75 0 0轉(zhuǎn)化(kPa) 20 20 20 60CO2分壓為10kPa,則副反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)中CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)轉(zhuǎn)化的分壓均為10kPa,則H2O的平衡轉(zhuǎn)化率為20+1075×100%=40%;由三段式可知,此時(shí)重整反應(yīng)的Kp=(60+10)3×(20-10)(25-20)×(75-20-10)(kPa)2≈15244(kPa)2,由圖2可知,1000℃時(shí),Kp(Ⅰ)=103(kPa)2,Kp(Ⅱ)=10,Kp=Kp(Ⅰ)×Kp(Ⅱ)=10(5)已知降低溫度時(shí),k正、k逆均減小,k正k逆增大,k正的減小速率小于k逆,則正反應(yīng)速率減小程度小于逆反應(yīng)速率,反應(yīng)正向進(jìn)行,正反應(yīng)為放熱反應(yīng);增加CO的投料會(huì)降低CO的平衡轉(zhuǎn)化率,降低溫度平衡正向移動(dòng)會(huì)提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率,所以溫度:A>C>D;投料比相同,溫度越高,CO的平衡轉(zhuǎn)化率越低,所以溫度:B>A;故溫度排序B>A>C>D;據(jù)圖信息計(jì)算平衡常數(shù):設(shè)C點(diǎn)初始投料n(CO)=1.0mol,則n(H2O)=1.0mol,達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%,消耗n(CO)=1.0mol×50%=0.5mol,有三段式:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始(mol) 1.0 1.0 0 0改變(mol) 0.5 0.5 0.5 0.5平衡(mol) 0.5 0.5 0.5 0.5平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等,v正=k正p(CO)·p(H2O)=v逆=k逆p(CO2)·p(H2),反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量之和不變,壓強(qiáng)平衡常數(shù)等于其物質(zhì)的量平衡常數(shù),Kp=0.5×0.50.5×0.5=1=p(CO2)·p(H2)p(CO)·p(H2O)=k正k逆;在C點(diǎn)所示投料比下,當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為40%時(shí),消耗n(CO)=1.0mol×40%=0.4mol,剩余n(CO)=1.0mol×(140%)=0.3.(15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?；卮鹣铝袉栴}。(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.(15分)(2024·湖南衡陽(yáng)三模)CO、NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的CO、NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。已知:反應(yīng)1:CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH1=283.0kJ·mol1反應(yīng)2:N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH2=+180.0kJ·mol1反應(yīng)3:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH3反應(yīng)4:2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)ΔH4回答下列問題:(1)計(jì)算ΔH3=kJ·mol1,已知反應(yīng)3的ΔS=200J·mol1·K1,則該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最高溫度為(取整數(shù))K。

(2)已知反應(yīng)4在某催化劑作用下的反應(yīng)歷程如圖。①ΔH4(填“>”或“<”)0。

②該反應(yīng)歷程的決速步驟為。

③可提高該反應(yīng)中NO平衡轉(zhuǎn)化率的措施有

(填兩條)。

(3)向密閉容器中充入一定量的H2(g)和NO(g),保持總壓為p0kPa,發(fā)生反應(yīng)4。當(dāng)n(H2)n(NO)=1時(shí)NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度T以及T①能表示此反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(填字母)。

A.氣體的密度保持不變B.NO的濃度不變C.2v正(NO)=v逆(N2)②表示n(H2)n(NO)=1時(shí)NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度T的變化關(guān)系曲線是(填“Ⅰ”③a、d兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小比較為Ka(填“>”“<”或“=”)Kd。

④b點(diǎn)對(duì)應(yīng)條件下的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=kPa1(Kp為用分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),列出計(jì)算式即可)。

答案:(1)746.03729(2)①<②過程4③降溫、加壓(或其他合理答案:)(3)①AB②Ⅰ該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越高,NO(g)的平衡轉(zhuǎn)化率越小③>④0解析:(1)根據(jù)蓋斯定律,(2×反應(yīng)1)反應(yīng)2可得:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH3=(283.0×2180.0)kJ·mol1=746.0kJ·mol1;反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行需要滿足ΔHTΔS<0,T<ΔHΔS=-746.0-0.2K=3(2)①因?yàn)榉磻?yīng)物的能量高于生成物的能量,所以是放熱反應(yīng),ΔH4<0;②活化能越大,反應(yīng)速率越慢,則是決速步驟,所以答案是過程4;③可提高該反應(yīng)中NO平衡轉(zhuǎn)化率的措施有降溫、加壓(或其他合理答案)。(3)①因?yàn)閴簭?qiáng)不變,該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),則混合氣體的體積減小,由質(zhì)量守恒知,混合氣體的質(zhì)量不變,所以混合氣體的密度是變量,當(dāng)密度保持不變時(shí)達(dá)平衡,A正確;平衡之前,NO的濃度是變量,當(dāng)NO濃度不變時(shí)達(dá)平衡,B正確;當(dāng)正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡,即v正(NO)=2v逆(N2)達(dá)平衡,C錯(cuò)誤。故選AB。②該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小,所以NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度T的變化關(guān)系曲線是Ⅰ。③該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),并且平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),所以溫度越高,平衡常數(shù)越小,a點(diǎn)溫度低,d點(diǎn)溫度高,所以Ka>Kd。④b點(diǎn)n(H2)n(NO)=4,NO的平衡轉(zhuǎn)化率是80%,設(shè)開始投入氫氣4mol,則NO為12H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)開始/mol 4 1 0 0轉(zhuǎn)化/mol 0.8 0.8 0.4 0.8平衡/mol 3.2 0.2 0.4 0.8平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為(3.2+0.2+0.4+0.8)mol=4.6mol,Kp=p(5.(15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?；卮鹣铝袉栴}:(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.(14分)(2024·湖南長(zhǎng)沙一中二模)乙醇水蒸氣重整制氫是生物質(zhì)制氫的重要方法,有關(guān)反應(yīng)如下:ⅰ.C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)ΔH=+171kJ·mol1(主反應(yīng))ⅱ.C2H5OH(g)CO(g)+CH4(g)+H2(g)ΔH=+54kJ·mol1ⅲ.CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)ΔH=+165kJ·mol1ⅳ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH(1)反應(yīng)ⅳ的ΔH=kJ·mol1。

(2)科研人員研究了以Ni/Al2O3為催化劑的乙醇水蒸氣重整反應(yīng)。下列說(shuō)法正確的是(填字母)。

A.Ni/Al2O3能改變重整反應(yīng)的歷程,增大活化分子百分?jǐn)?shù)B.使用適宜的催化劑提高H2的選擇性,從而提高H2的平衡產(chǎn)率C.N