专题五 主观题突破1 多平衡体系中的规范解答-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(江苏专用)(课件PPT+word教案)

多平衡体系中的规范解答 专题五 主观题突破1 1.平衡移动类文字说理题答题模板 叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果) (1)温度：该反应正向为×××(放热或吸热)反应，其他条件不变，升高(或降低)温度，平衡×××(正向或逆向)移动，因此×××(得结论)。 (2)压强：反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向(或逆向)移动，因此×××(得结论)。 2 2.工业生产图像中转化率、产率变化文字说理题答题要领 3 01 类型分析 例1　甲烷还原可消除NO污染。将NO、O2、CH4混合物按一定体积比通入恒容容器中，发生如下主要反应： ①CH4(g)+2NO(g)+O2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1<0 ②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2<0 ③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)　ΔH3<0 在催化剂A和B的分别作用下，NO的还原率 和CH4的转化率分别与温度的关系如图所示。 (一)最佳反应条件的判断 由图可知，消除NO的最佳条件是　　　和 催化剂　　。  500 ℃ A 5 由图可知，500 ℃时，在催化剂A的作用下NO还原率最高，是消除NO的最佳条件。 6 例2　利用NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时对NO、SO2进行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在温度一定时，、溶液pH对脱硫脱硝的影响如图所示： 由图所示可知脱硫脱硝最佳条件是　　　　 　　　。  pH在5.5~6.0、=6 7 例3　CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应为2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g) +3H2O(g) 　ΔH=-122.54 kJ·mol-1。有时还会发生副反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1，其他条件相同时，反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2实际总转化率影响如图1所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如 图2所示。(已知：CH3OCH3的选择性=×100%) (二)解释曲线发生某种现象的原因 8 (1)图1中，温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因可能是______________ ____________________________________________________________________________________ 温度高于290 ℃， 随着温度升高，CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 平衡向右移动的程度大于2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)平衡向左移动的程度，使CO2的平衡总转化率上升 ______________________________________________________________。  9 (2)图2中，在240~300 ℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释原因：__________________ ________________________________________ ____________________________________________________________________________________。  CO2催化加氢直接合 成二甲醚的反应活化能较低，而合成二甲醚时 的副反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)活化能较高，所以二甲醚的实际选择性高于其平衡值 10 例4　甲基环己烷催化脱氢( ) 是石油工业制氢常见方法，以Ni-Cu为催化剂，固定 反应温度为650 K，以氮气为载气，在不同载气流速 情况下，甲基环己烷脱氢转化率如图所示，b点转化 率能与a点保持相当的原因是_____________________________________  ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 a点载气流速较小，甲基环己烷的浓度较大，其在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率较小，故其转化率较小；适当加快载气流速可以减小反应物的浓度，使反应物在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率变大，故甲基环己烷转化率随载气流速适当加快而提高；b点载气流速过快，会使甲基环己烷在催化剂表面的反应时间减少，导致甲基环己烷转化率降低，因此，b点转化率能与a点保持相当 11 02 真题演练 12 1.[2019·江苏，20(3)]CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应： 反应 Ⅰ：CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1 反应 Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.5 kJ·mol-1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。 1 2 3 其中：CH3OCH3的选择性 =×100% 1 2 3 ①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是___________________ __________________________________________________________________________ 反应Ⅰ的ΔH>0，反应Ⅱ的ΔH<0，温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，使CO2转化为 CO的平衡转化率上升，转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 _________________________________________________________________________。  反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。 1 2 3 ②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施 有　　　  　　　　。  增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。 2.[2021·江苏，18(1)(2)]甲烷是重要的资源，通过下列过程可实现由甲烷到氢气的转化。 1 2 3 (1)500 ℃时，CH4与H2O重整主要发生下列反应： CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 已知CaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s)　ΔH=-178.8 kJ·mol-1。向重整反应体系中加入适量多孔CaO，其优点是　　　　　　　　　　　　　　　　。  吸收CO2，提高H2的产率，提供热量 1 2 3 已知CaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s)　ΔH=-178.8 kJ·mol-1，因此向重整反应体系中加入适量多孔CaO的优点是吸收CO2，使平衡正向移动，提高H2的产率，同时提供热量。 (2)CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为 反应Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+246.5 kJ·mol-1 反应Ⅱ：H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1 反应Ⅲ：2CO(g)===CO2(g)+C(s) 　ΔH=-172.5 kJ·mol-1 ①在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)===4CO(g)+8H2(g)的ΔH=　　　　　　　。  1 2 3 +657.1 kJ·mol-1 1 2 3 依据盖斯定律可知反应Ⅰ×3-反应Ⅱ×2即得到反应3CH4(g)+CO2(g) +2H2O(g)===4CO(g)+8H2(g)　ΔH=+657.1 kJ·mol-1。 ②1.01×105 Pa下，将n起始(CO2)∶n起始(CH4)=1∶1的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图所示。800 ℃下CO2平衡转化率远大于600 ℃下CO2平衡转化率，其原因是　　　  　　　　 1 2 3 _______________________________________________________________________。  反应Ⅰ和反应Ⅱ的ΔH>0，反应Ⅲ的ΔH<0，温度 升高，反应Ⅰ、Ⅱ平衡正向移动，反应Ⅲ平衡逆向移动，CO2平衡转化率增大 3.[2021·辽宁，17(2)(3)(4)]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应： 1 2 3 Ⅰ.主反应： (g)+3H2(g) (g)　ΔH1<0 Ⅱ.副反应： (g) (g)　ΔH2>0 (2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有　　(填字母)。  A.适当升温 B.适当降温 C.适当加压 D.适当减压 BC 1 2 3 (3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基础上适当增大H2用量，其目的是　　　 　。  (4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。  提高苯的转化率 金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性 题型突破练(A) 03 答案 1 2 3 4 5 (1)①Ⅱ　②b-a-c+d-e　 (2)8.7%Mo　催化剂本身在反应过程中有失硫现象 1. (1)+124　　 (2)①p3>p2>p1　反应为气体分子数增大的反应，增大压强，平衡向左移动，丙烷的平衡转化率减小　②上移　 (3)①c　②随着H2的含量增大，平衡向左移动，丙烷平衡转化率降低　H2活化了催化剂 2. 答案 1 2 3 4 5 (1)+177　 (2)①<　平衡时SO3的体积分数远小于SO2　②温度升高，反应 Ⅱ 平衡正向移动程度小于酸渣中沥青质分解程度 3. (1)增大压强，反应 Ⅳ 平衡不移动，反应 Ⅰ 平衡向正反应方向移动　 (2)>　反应 Ⅰ 放热，反应 Ⅳ 吸热，温度升高时，反应 Ⅰ 平衡向左移动增加的H2的量大于反应Ⅳ平衡向右移动减少的H2的量 4. 答案 1 2 3 4 5 (1) 2Fe3+(aq)+2I-(aq) ===I2(aq)+2Fe2+(aq)　ΔH=+(E3-E2) kJ·mol-1　 (2)第一步基元反应活化能较高为慢反应，第二步基元反应活化能较低为快反应。第一步反应产生的Fe2+很快被第二步反应消耗，故Fe2+浓度较小 5. 1.精脱硫技术主要用于煤气中羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)的转化。回答下列问题： (1)利用焦炉煤气中的H2可脱除煤气中羰基硫(COS)。羰基硫氢化反应历程有途径Ⅰ和途径Ⅱ两种可能，如图所示： 1 2 3 4 5 答案 ①已知羰基硫氢化反应速率较快，推测其更合理的反应历程是途径　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。  1 2 3 4 5 答案 Ⅱ 反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，途径Ⅰ的活化能大于途径Ⅱ，所以反应速率较快的羰基硫氢化的反应历程是途径Ⅱ。 ②反应COS(g)+H2(g)===CO(g)+H2S(g)的ΔH=　 　　　 kJ·mol-1。  1 2 3 4 5 答案 b-a-c+d-e (2)MoS2可作羰基硫氢化反应的催化剂，催化机理如图所示： 1 2 3 4 5 答案 不同钼(Mo)含量的MoS2催化剂对COS转化率和H2S的选择性不同，实验数据如图所示。 根据图中数据，选择　　　　(填“3.4%Mo”或“8.7%Mo”)作催化剂效果最好；当H2S选择性低于100%时表明部分COS气体与催化剂发生了反应，催化剂有吸硫现象，若H2S选择性高于100%，可能的原因是_______________ 　　　 　　　　　。  8.7%Mo 催化剂本身在反 应过程中有失硫现象 2.丙烯是重要的化工原料，可用丙烷脱氢制备丙烯： C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)　ΔH1　Kp1 已知：2C3H8(g)+O2(g) 2C3H6(g)+2H2O(g)　ΔH2=-236 kJ·mol-1　Kp2 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·mol-1　Kp3 (1)ΔH1=　　　　 kJ·mol-1；平衡常数Kp1=　　　　(用Kp2和Kp3表示)。  1 2 3 4 5 答案 +124 将3个反应依次记为反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，由盖斯定律可知反应Ⅰ=，ΔH1===+124 kJ·mol-1；则Kp1=。 (2)不同压强下，在密闭容器中丙烷平衡转化率随温度变化关系如图1。 1 2 3 4 5 答案 ①图中压强由大到小的顺序为　　　　，判断的依据是____________________________________　　　 　 p3>p2>p1 反应为气体分子数增大的反应，增大压强， ___________________________________。  平衡向左移动，丙烷的平衡转化率减小 该反应为正向气体分子数增大的反应，当温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，丙烷的转化率减小，则压强p3>p2>p1。 ②800 K、p2压强下，若进料组成中加入惰性气体Ar，a点将　　　　(填“上移”或“下移”)。 1 2 3 4 5 答案 上移 800 K、p2压强下，若进料组成中加入惰性气体Ar，原气体的分压减小，则平衡正向移动，丙烷的转化率增大，a点将上移。 (3)丙烷直接脱氢存在副反应C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)。一定温度下，丙烷和氢气的混合气体以一定流速通过Ga2O3/Al2O3催化剂表面，丙烷转化率、丙烷平衡转化率、丙烯选择性(曲线a)和丙烯生成速率随变化如图2。催化剂Ga2O3/Al2O3反应过程中会有如图3转化，且Ga-H/GaOx催化活性更强。 1 2 3 4 5 答案 ①丙烷转化率随变化的曲线为 　　(填字母)。  1 2 3 4 5 答案 c 已知曲线a为丙烯选择性，随增加丙烯的选择性基本不变，则丙烷转化率几乎没有起伏，故曲线c为丙烷转化率。 ②曲线b随的增加而降低的原因是 ___________________________________ 　　　　　 　　。丙烯生成速率随增加变化的原因是　 　　　　。  1 2 3 4 5 答案 H2活化了催化剂 随着H2的含量增大，平衡向左移动，丙烷平衡转化率降低 3.利用热分解法可回收炼油厂酸渣(含硫酸、沥青质等)中的硫酸。已知沥青质温度升高时会发生分解反应。 利用热分解法测定硫酸回收量(以SO2、SO3的硫元素含量计)的有关热化学方程式： 反应Ⅰ：H2SO4(l) SO3(g)+H2O(g)　ΔH1　K1 反应Ⅱ：2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)　ΔH2=+196 kJ·mol-1　K2 (1)已知2H2SO4(l) 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)　ΔH3=+550 kJ·mol-1，则ΔH1= 　　　 kJ·mol-1。  1 2 3 4 5 答案 +177 依题意知，已知反应=反应Ⅰ×2+反应Ⅱ，故ΔH3=2ΔH1+ΔH2，故ΔH1= kJ·mol-1=+177 kJ·mol-1。 (2)在压强为p的反应体系中对1 g酸渣进行热分解，平衡时体系中SO2、SO3的气体体积分数和热解气体总体积(已折算为标准状况)随温度变化如图。 1 2 3 4 5 答案 ①K1　(填“>”或“<”)K2，依据是　　 　　　　　　。  ②结合平衡移动原理分析，SO2气体体积分数随温度变化的原因可能为 　　 。  < 平衡时SO3的体积分数远小于SO2 温度升高，反应Ⅱ平衡正向移动程度小于酸渣中沥青质分解程度 4.以CO2、H2为原料生产甲醇是一种有效利用二氧 化碳的途径。涉及的反应有 Ⅰ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1<0 Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2<0 Ⅲ.CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH3<0 工业中，对于反应Ⅰ，通常同时存在副反应Ⅳ： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH4。在一定条 件下，在合成塔中充入一定量CO2和H2。不同压 强时，CO2的平衡转化率如图a所示。当气体总压 强恒定为1 MPa时，平衡时各物质的物质的量分数如图b所示。 1 2 3 4 5 答案 1 2 3 4 5 答案 (1)图a中，相同温度下，压强越大，CO2的平衡转化率越大，其原因是_____________________ ___________________________________。  增大压强，反应Ⅳ 平衡不移动，反应Ⅰ平衡向正反应方向移动 1 2 3 4 5 答案 (2)由图b可知，ΔH4　　　　(填“>”“<”或“=”)0；H2的物质的量分数随温度升高而增大，原因是___________________________________ __________________________________________________________________。  > 反应Ⅰ放热，反应Ⅳ 吸热，温度升高时，反应Ⅰ平衡向左移动增加的H2的量大于反应Ⅳ平衡向右移动减少的H2的量 根据反应Ⅰ、Ⅳ可知只有反应Ⅳ生成CO，根据图b可知CO平衡时的物质的量分数随着温度的升高而增大，说明该反应吸热，ΔH4>0。 5.铁元素广泛存在于自然界中，铁及其化合物有着丰富的化学性质。 反应S2(aq)+2I-(aq)===2(aq)+I2(aq)在加入Fe3+催化后，反应进程中的能量变化如图所示。已知反应机理中有Fe2+出现。 1 2 3 4 5 答案 (1)写出速控步的热化学方程式：__________________________________ ___________________。  2Fe3+(aq)+2I-(aq)===I2(aq)+2Fe2+(aq)　 ΔH=+(E3-E2) kJ·mol-1 1 2 3 4 5 答案 根据S2(aq)+2I-(aq)===2(aq)+I2(aq)结合图像，可得两步反应为2Fe3+(aq)+2I-(aq)=== I2(aq)+2Fe2+(aq)；2Fe2+(aq)+S2(aq)===2Fe3+(aq)+2(aq)； 活化能最大的一步为速控步，由图可知，速控步热化学方程式为2Fe3+(aq)+2I-(aq)===I2(aq)+2Fe2+(aq)　ΔH=+(E3-E2)kJ·mol-1。 1 2 3 4 5 答案 (2)反应过程中由于Fe2+浓度较低而不容易被检测到，Fe2+浓度较低的原因是___________________________________________________________ _____________________________________________________________。 第一步基元反应活化能较高为慢反应，第二步基元反应活化能较低为快反应。第一步反应产生的Fe2+很快被第二步反应消耗，故Fe2+浓度较小 题型突破练(B) 04 答案 1 2 3 4 (1)小于　AD (2)氢气是产物之一，随着的增大，该平衡向逆反应方向移动 (3)升高温度，反应速率加快，生成的丁烯会增多，同时由于反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动　丁烯高温裂解生成短碳链烃类化合物 1. 答案 1 2 3 4 (1)1.0　 (2)300~500 ℃时，丁烯裂解(反应①)为主要反应，是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，使C3H6的体积分数增大；温度高于500 ℃时，反应②③为主要反应，是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，使C3H6的体积分数降低，同时温度升高易发生副反应，C3H6可能转化为C2H4、C3H8、C4H10、等，使C3H6的体积分数降低 2. 答案 1 2 3 4 (1)①C　②积碳在其表面快速沉积使其失活 (2)a　比值增大，乙烷转化率增大，其物质的量分数变化比CO和C2H4要大 3. 答案 1 2 3 4 (1)C　 (2)AC　 (3)随着投料比增大，NaBH4的水解转化率降低　 (4)O2+4e-+2CO2===2　70%　 (5)NaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s) === NaBH4(s)+2MgO(s)　ΔG=-340 kJ· mol-1 4. 答案 1 2 3 4 1.丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备：C4H10(g) C4H8(g)+H2(g)　ΔH=+123 kJ·mol-1。 回答下列问题： (1)图(a)是该反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x　　　　(填“大于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是 　 　(填字母)。  A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.降低压强 小于 AD 答案 1 2 3 4 由图(a)可以看出，温度相同时，压强由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x<0.1。由于正反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误； 反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误、D正确。 答案 1 2 3 4 (2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是 氢气是产物之一，随着的增大，该平衡向逆反应方向移动 　　　　　 　　。  答案 1 2 3 4 反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中 增大，原料中过量的H2会使平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。 答案 1 2 3 4 (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是_______________________________________ 升高温度，反应速率加快，生成的丁烯会增多，同时由于反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动 ____________________________________________ _________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是　 　　　。  丁烯高温裂解生成短碳链烃类化合物 答案 1 2 3 4 2.将甲醇转化耦合到丁烯裂解过程中生产丙烯，主要涉及下列反应： ①2C4H8(g)―→2C3H6(g)+ C2H4(g)　ΔH>0 ②2CH3OH(g)―→C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH<0 ③C2H4(g)+C4H8(g)―→2C3H6(g)　ΔH<0 已知：甲醇吸附在催化剂上，可以活化催 化剂；甲醇浓度过大也会抑制丁烯在催化剂上的转化。 (1)图1是C3H6及某些副产物的产率与的关系曲线。最佳的约为　　。  1.0 答案 1 2 3 4 (2)图2是某压强下，将CH3OH和C4H8按一定的 物质的量之比投料，反应达到平衡时C3H6的体 积分数随温度的变化曲线。由图2可知平衡时 C3H6的体积分数随温度的升高呈现先升高后降低的变化，其原因可能是 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________　　　　　　 　。  300~500 ℃时，丁烯裂解(反应①)为主要反应，是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，使C3H6的体积分数增大；温度高于500 ℃时，反应②③为主要反应，是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，使C3H6的体积分数降低，同时温度升高易发生副反应，C3H6可能转化为C2H4、C3H8、C4H10、等，使C3H6的体积分数降低 3.乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用乙烷脱氢制乙烯的相关反应如下： 反应Ⅰ：C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) 　ΔH1=+137 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 　ΔH2=+41 kJ·mol-1 答案 1 2 3 4 (1)科研人员研究催化剂对乙烷无氧脱氢的影响 ①在一定条件下，Zn/ZSM-5催化乙烷脱氢转化 为乙烯的反应历程如图所示，该历程的各步反 应中，生成下列物质速率最慢的是　　(填字母)。  A.C2 B.Zn-C2H5 C.C2 D. C ②用Co基催化剂研究C2H6催化脱氢，该催化剂对C—H和C—C的断裂均有高活性，易形成碳单质。一定温度下，Co基催化剂在短时间内会失活，其失活的原因是　　　　 　　　。  答案 1 2 3 4 积碳在其表面快速沉积使其失活 (2)在923 K和催化剂条件下，向体积固定的容器中充入1.0 mol C2H6与一定量CO2发生反应(忽略反应Ⅰ和反应Ⅱ外的其他反应)，平衡时C2H6、C2H4和CO的物质的量分数随起始投料比的变化关系如图所示。 答案 1 2 3 4 曲线c表示的物质为CO，表示C2H6的曲线为　　(填“a”或“b”)，判断依据是 ___________________________________ 　 　　。  a 比值增大，乙烷转化率增大，其 物质的量分数变化比CO和C2H4要大 4.(2024·浙江6月选考，19)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为25 ℃，101 kPa) NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(aq)+4H2(g)　ΔH<0 (1)该反应能自发进行的条件是　　　　。  A.高温 B.低温 C.任意温度 D.无法判断 答案 1 2 3 4 C 反应NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(aq)+4H2(g)　ΔH<0，ΔS>0 ，由ΔG=ΔH-TΔS可知，任意温度下，该反应均能自发进行。 答案 1 2 3 4 (2)该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响，下列措施中可加快反应速率的是　　　　。  A.升高溶液温度 B.加入少量异丙胺[CHNH2] C.加入少量固体硼酸[B(OH)3] D.增大体系压强 AC 升高温度，活化分子数增多，有效碰撞几率增大，反应速率加快，A符合题意； 硼氢化钠与水反应的实质是利用其强还原性来还原水中的氢离子，异丙胺[CHNH2]呈碱性，使水中氢离子的浓度减小，化学反应速率降低，B不符合题意； 硼酸[B(OH)3]呈弱酸性，加入少量固体硼酸，水中氢离子的浓度增大，化学反应速率加快，C符合题意； 增大体系压强，忽略体积变化，测气体浓度不变，化学反应速率不变，D不符合题意。 答案 1 2 3 4 答案 1 2 3 4 (3)为加速NaBH4水解，某研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时，测得反应开始时生氢速率v与投料比之间的关系，结果如图1所示。请解释ab段变化的原因：_______　　　　 _______________________________________。  随着投料 比增大，NaBH4的水解转化率降低 答案 1 2 3 4 (4)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示，正极上的电极反应式是 　　　　 。该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为　　　。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L·mol-1； 电荷量q(C)=电流I(A)×时间(s)；NA=6.0× 1023 mol-1；e=1.60×10-19C。]  O2+4e-+2CO2===2 70% 根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质，故正极的电极反应式为O2+4e-+2CO2===2， 该条件下，0.49 L H2的物质的量为=0.02 mol，工作时，H2失去电子：H2-2e-===2H+，所带电 荷量：2×0.02×6.0×1023×1.60×10-19 C=3 840 C，工作电荷量：3.2×14×60 C=2 688 C，则该电池将化学能转化为电能的转化率：×100%=70%。 答案 1 2 3 4 答案 1 2 3 4 (5)资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知：ΔG是反应的自由能变化量，其计算方法也遵循盖斯定律，可类比ΔH计算方法；当ΔG<0时，反应能自发进行。) Ⅰ.NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(s)+4H2(g)　ΔG1=-320 kJ·mol-1 Ⅱ.H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔG2=-240 kJ·mol-1 Ⅲ.Mg(s)+O2(g)===MgO(s)　ΔG3=-570 kJ·mol-1 请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法，并注明ΔG 　　　　　　 　。  (要求：反应物不超过三种物质；氢原子利用率为100%。) NaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s)===NaBH4(s)+2MgO(s)　ΔG=-340 kJ·mol-1 结合题干信息，要使得氢原子利用率为100%，可由(2×反应Ⅲ)-(2×反应Ⅱ+反应Ⅰ)得NaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s)===NaBH4(s)+2MgO(s)　ΔG=2ΔG3-(2ΔG2+ΔG1)=2×(-570 kJ·mol-1)-[2×(-240 kJ·mol-1)+(-320 kJ· mol-1)]=-340 kJ·mol -1。 答案 1 2 3 4 本课结束 THANKS $$ 　多平衡体系中的规范解答  1.平衡移动类文字说理题答题模板 叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果) (1)温度：该反应正向为×××(放热或吸热)反应，其他条件不变，升高(或降低)温度，平衡×××(正向或逆向)移动，因此×××(得结论)。 (2)压强：反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向(或逆向)移动，因此×××(得结论)。 2.工业生产图像中转化率、产率变化文字说理题答题要领 (一)最佳反应条件的判断 例1　甲烷还原可消除NO污染。将NO、O2、CH4混合物按一定体积比通入恒容容器中，发生如下主要反应： ①CH4(g)+2NO(g)+O2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1<0 ②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2<0 ③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)　ΔH3<0 在催化剂A和B的分别作用下，NO的还原率和CH4的转化率分别与温度的关系如图所示。 由图可知，消除NO的最佳条件是　　　　　和催化剂　　　　　　　　。  答案　500 ℃　A 解析　由图可知，500 ℃时，在催化剂A的作用下NO还原率最高，是消除NO的最佳条件。 例2　利用NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时对NO、SO2进行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在温度一定时，、溶液pH对脱硫脱硝的影响如图所示： 由图所示可知脱硫脱硝最佳条件是　　　　　　　。  答案　pH在5.5~6.0、=6 (二)解释曲线发生某种现象的原因 例3　CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.54 kJ·mol-1。有时还会发生副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1，其他条件相同时，反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2实际总转化率影响如图1所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如图2所示。(已知：CH3OCH3的选择性=×100%) (1)图1中，温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因可能是　　　　　　　。  (2)图2中，在240~300 ℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释原因：　　　　　　　。  答案　(1)温度高于290 ℃，随着温度升高，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡向右移动的程度大于2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)平衡向左移动的程度，使CO2的平衡总转化率上升　(2)CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应活化能较低，而合成二甲醚时的副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)活化能较高，所以二甲醚的实际选择性高于其平衡值 例4　甲基环己烷催化脱氢()是石油工业制氢常见方法，以Ni-Cu为催化剂，固定反应温度为650 K，以氮气为载气，在不同载气流速情况下，甲基环己烷脱氢转化率如图所示，b点转化率能与a点保持相当的原因是　　　　　　　。  答案　a点载气流速较小，甲基环己烷的浓度较大，其在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率较小，故其转化率较小；适当加快载气流速可以减小反应物的浓度，使反应物在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率变大，故甲基环己烷转化率随载气流速适当加快而提高；b点载气流速过快，会使甲基环己烷在催化剂表面的反应时间减少，导致甲基环己烷转化率降低，因此，b点转化率能与a点保持相当 1.［2019·江苏，20(3)］CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应： 反应 Ⅰ：CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 反应 Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.5 kJ·mol-1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。 其中：CH3OCH3的选择性=×100% ①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是　　　  　　　　。  ②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有　　　  　　　　。  答案　①反应Ⅰ的ΔH>0，反应Ⅱ的ΔH<0，温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 ②增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 解析　①反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。②反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。 2.［2021·江苏，18(1)(2)］甲烷是重要的资源，通过下列过程可实现由甲烷到氢气的转化。 (1)500 ℃时，CH4与H2O重整主要发生下列反应： CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) 已知CaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s)　ΔH=-178.8 kJ·mol-1。向重整反应体系中加入适量多孔CaO，其优点是　　　　　　　　　　　　　　。  (2)CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为 反应Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+246.5 kJ·mol-1 反应Ⅱ：H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1 反应Ⅲ：2CO(g)===CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5 kJ·mol-1 ①在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)===4CO(g)+8H2(g)的ΔH=　　　　。  ②1.01×105 Pa下，将n起始(CO2)∶n起始(CH4)=1∶1的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图所示。800 ℃下CO2平衡转化率远大于600 ℃下CO2平衡转化率，其原因是　　　  　　　　。  答案　(1)吸收CO2，提高H2的产率，提供热量　(2)①+657.1 kJ·mol-1　②反应Ⅰ和反应Ⅱ的ΔH>0，反应Ⅲ的ΔH<0，温度升高，反应Ⅰ、Ⅱ平衡正向移动，反应Ⅲ平衡逆向移动，CO2平衡转化率增大 解析　(1)已知CaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s)　ΔH=-178.8 kJ·mol-1，因此向重整反应体系中加入适量多孔CaO的优点是吸收CO2，使平衡正向移动，提高H2的产率，同时提供热量。(2)①依据盖斯定律可知反应Ⅰ×3-反应Ⅱ×2即得到反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)===4CO(g)+8H2(g)　ΔH=+657.1 kJ·mol-1。 3.[2021·辽宁，17(2)(3)(4)]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应： Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g)(g)　ΔH1<0 Ⅱ.副反应：(g)(g)　ΔH2>0 (2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有　　　　(填字母)。  A.适当升温 B.适当降温 C.适当加压 D.适当减压 (3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基础上适当增大H2用量，其目的是　　　　。  (4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(2)BC　(3)提高苯的转化率　(4)金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性 题型突破练(A)　[分值：50分] 1.(8分)精脱硫技术主要用于煤气中羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)的转化。回答下列问题： (1)利用焦炉煤气中的H2可脱除煤气中羰基硫(COS)。羰基硫氢化反应历程有途径Ⅰ和途径Ⅱ两种可能，如图所示： ①已知羰基硫氢化反应速率较快，推测其更合理的反应历程是途径　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。  ②反应COS(g)+H2(g)===CO(g)+H2S(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。  (2)MoS2可作羰基硫氢化反应的催化剂，催化机理如图所示： 不同钼(Mo)含量的MoS2催化剂对COS转化率和H2S的选择性不同，实验数据如图所示。 根据图中数据，选择　　　　(填“3.4%Mo”或“8.7%Mo”)作催化剂效果最好；当H2S选择性低于100%时表明部分COS气体与催化剂发生了反应，催化剂有吸硫现象，若H2S选择性高于100%，可能的原因是　　　　　　　　。  答案　(1)①Ⅱ　②b-a-c+d-e　(2)8.7%Mo　催化剂本身在反应过程中有失硫现象 解析　(1)①反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，途径Ⅰ的活化能大于途径Ⅱ，所以反应速率较快的羰基硫氢化的反应历程是途径Ⅱ。 2.(16分)丙烯是重要的化工原料，可用丙烷脱氢制备丙烯： C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH1　Kp1 已知：2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)　ΔH2=-236 kJ·mol-1　Kp2 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·mol-1　Kp3 (1)ΔH1=　　　　 kJ·mol-1；平衡常数Kp1=　　　　(用Kp2和Kp3表示)。  (2)不同压强下，在密闭容器中丙烷平衡转化率随温度变化关系如图1。 ①图中压强由大到小的顺序为　　　　，判断的依据是　　　　。  ②800 K、p2压强下，若进料组成中加入惰性气体Ar，a点将　　　　(填“上移”或“下移”)。  (3)丙烷直接脱氢存在副反应C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g)。一定温度下，丙烷和氢气的混合气体以一定流速通过Ga2O3/Al2O3催化剂表面，丙烷转化率、丙烷平衡转化率、丙烯选择性(曲线a)和丙烯生成速率随变化如图2。催化剂Ga2O3/Al2O3反应过程中会有如图3转化，且Ga-H/GaOx催化活性更强。 ①丙烷转化率随变化的曲线为　　　　(填字母)。  ②曲线b随的增加而降低的原因是　　　　　　　。丙烯生成速率随增加变化的原因是　　　　　　　。  答案　(1)+124　　(2)①p3>p2>p1　反应为气体分子数增大的反应，增大压强，平衡向左移动，丙烷的平衡转化率减小　②上移　(3)①c　②随着H2的含量增大，平衡向左移动，丙烷平衡转化率降低　H2活化了催化剂 解析　(1)将3个反应依次记为反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，由盖斯定律可知反应Ⅰ=，ΔH1===+124 kJ·mol-1；则Kp1=。(2)①该反应为正向气体分子数增大的反应，当温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，丙烷的转化率减小，则压强p3>p2>p1。②800 K、p2压强下，若进料组成中加入惰性气体Ar，原气体的分压减小，则平衡正向移动，丙烷的转化率增大，a点将上移。(3)①已知曲线a为丙烯选择性，随增加丙烯的选择性基本不变，则丙烷转化率几乎没有起伏，故曲线c为丙烷转化率。 3.(12分)利用热分解法可回收炼油厂酸渣(含硫酸、沥青质等)中的硫酸。已知沥青质温度升高时会发生分解反应。 利用热分解法测定硫酸回收量(以SO2、SO3的硫元素含量计)的有关热化学方程式： 反应Ⅰ：H2SO4(l)SO3(g)+H2O(g)　ΔH1　K1 反应Ⅱ：2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)　ΔH2=+196 kJ·mol-1　K2 (1)已知2H2SO4(l)2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)　ΔH3=+550 kJ·mol-1，则ΔH1=　　　　 kJ·mol-1。  (2)在压强为p的反应体系中对1 g酸渣进行热分解，平衡时体系中SO2、SO3的气体体积分数和热解气体总体积(已折算为标准状况)随温度变化如图。 ①K1　　　　(填“>”或“<”)K2，依据是　　　　　　　　。  ②结合平衡移动原理分析，SO2气体体积分数随温度变化的原因可能为　　　　。  答案　(1)+177　(2)①<　平衡时SO3的体积分数远小于SO2　②温度升高，反应Ⅱ平衡正向移动程度小于酸渣中沥青质分解程度 解析　(1)依题意知，已知反应=反应Ⅰ×2+反应Ⅱ，故ΔH3=2ΔH1+ΔH2，故ΔH1= kJ·mol-1=+177 kJ·mol-1。 4.(8分)以CO2、H2为原料生产甲醇是一种有效利用二氧化碳的途径。涉及的反应有 Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1<0 Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2<0 Ⅲ.CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH3<0 工业中，对于反应Ⅰ，通常同时存在副反应Ⅳ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH4。在一定条件下，在合成塔中充入一定量CO2和H2。不同压强时，CO2的平衡转化率如图a所示。当气体总压强恒定为1 MPa时，平衡时各物质的物质的量分数如图b所示。 (1)图a中，相同温度下，压强越大，CO2的平衡转化率越大，其原因是　　　　　　　。  (2)由图b可知，ΔH4　　　　(填“>”“<”或“=”)0；H2的物质的量分数随温度升高而增大，原因是　　　　　　　　。  答案　(1)增大压强，反应Ⅳ 平衡不移动，反应Ⅰ平衡向正反应方向移动　(2)>　反应Ⅰ放热，反应Ⅳ 吸热，温度升高时，反应Ⅰ平衡向左移动增加的H2的量大于反应Ⅳ平衡向右移动减少的H2的量 解析　(2)根据反应Ⅰ、Ⅳ可知只有反应Ⅳ生成CO，根据图b可知CO平衡时的物质的量分数随着温度的升高而增大，说明该反应吸热，ΔH4>0。 5.(6分)铁元素广泛存在于自然界中，铁及其化合物有着丰富的化学性质。 反应S2(aq)+2I-(aq)===2(aq)+I2(aq)在加入Fe3+催化后，反应进程中的能量变化如图所示。已知反应机理中有Fe2+出现。 (1)写出速控步的热化学方程式：　　　　　　　。  (2)反应过程中由于Fe2+浓度较低而不容易被检测到，Fe2+浓度较低的原因是　　　　　　　。  答案　(1) 2Fe3+(aq)+2I-(aq)===I2(aq)+2Fe2+(aq)　ΔH=+(E3-E2) kJ·mol-1　(2)第一步基元反应活化能较高为慢反应，第二步基元反应活化能较低为快反应。第一步反应产生的Fe2+很快被第二步反应消耗，故Fe2+浓度较小 解析　(1)根据S2(aq)+2I-(aq)===2(aq)+I2(aq)结合图像，可得两步反应为2Fe3+(aq)+2I-(aq)===I2(aq)+2Fe2+(aq)；2Fe2+(aq)+S2(aq)===2Fe3+(aq)+2(aq)；活化能最大的一步为速控步，由图可知，速控步热化学方程式为2Fe3+(aq)+2I-(aq)===I2(aq)+2Fe2+(aq)　ΔH=+(E3-E2)kJ·mol-1。 题型突破练(B)　[分值：50分] 1.(15分)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备：C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)　ΔH=+123 kJ·mol-1。 回答下列问题： (1)图(a)是该反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x　　　　(填“大于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是　　　　(填字母)。  A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.降低压强 (2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是　　　　　　　。  (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是　　　　　　　；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是 　　　　。  答案　(1)小于　AD (2)氢气是产物之一，随着的增大，该平衡向逆反应方向移动 (3)升高温度，反应速率加快，生成的丁烯会增多，同时由于反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动　丁烯高温裂解生成短碳链烃类化合物 解析　(1)由图(a)可以看出，温度相同时，压强由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x<0.1。由于正反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误；反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误、D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中增大，原料中过量的H2会使平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。 2.(5分)将甲醇转化耦合到丁烯裂解过程中生产丙烯，主要涉及下列反应： ①2C4H8(g)―→2C3H6(g)+ C2H4(g)　ΔH>0 ②2CH3OH(g)―→C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH<0 ③C2H4(g)+C4H8(g)―→2C3H6(g)　ΔH<0 已知：甲醇吸附在催化剂上，可以活化催化剂；甲醇浓度过大也会抑制丁烯在催化剂上的转化。 (1)图1是C3H6及某些副产物的产率与的关系曲线。最佳的约为　　　　　　　。  (2)图2是某压强下，将CH3OH和C4H8按一定的物质的量之比投料，反应达到平衡时C3H6的体积分数随温度的变化曲线。由图2可知平衡时C3H6的体积分数随温度的升高呈现先升高后降低的变化，其原因可能是　　　　　　　。  答案　(1)1.0　(2)300~500 ℃时，丁烯裂解(反应①)为主要反应，是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，使C3H6的体积分数增大；温度高于500 ℃时，反应②③为主要反应，是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，使C3H6的体积分数降低，同时温度升高易发生副反应，C3H6可能转化为C2H4、C3H8、C4H10、等，使C3H6的体积分数降低 3.(12分)乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用乙烷脱氢制乙烯的相关反应如下： 反应Ⅰ：C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1=+137 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol-1 (1)科研人员研究催化剂对乙烷无氧脱氢的影响 ①在一定条件下，Zn/ZSM-5催化乙烷脱氢转化为乙烯的反应历程如图所示，该历程的各步反应中，生成下列物质速率最慢的是　　　　(填字母)。  A.C2 B.Zn-C2H5 C.C2 D. ②用Co基催化剂研究C2H6催化脱氢，该催化剂对C—H和C—C的断裂均有高活性，易形成碳单质。一定温度下，Co基催化剂在短时间内会失活，其失活的原因是　　　　　　　。  (2)在923 K和催化剂条件下，向体积固定的容器中充入1.0 mol C2H6与一定量CO2发生反应(忽略反应Ⅰ和反应Ⅱ外的其他反应)，平衡时C2H6、C2H4和CO的物质的量分数随起始投料比的变化关系如图所示。 曲线c表示的物质为CO，表示C2H6的曲线为　　(填“a”或“b”)，判断依据是　　　　。  答案　(1)①C　②积碳在其表面快速沉积使其失活　(2)a　比值增大，乙烷转化率增大，其物质的量分数变化比CO和C2H4要大 4.(18分)(2024·浙江6月选考，19)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为25 ℃，101 kPa) NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(aq)+4H2(g)　ΔH<0 (1)该反应能自发进行的条件是　　　　。  A.高温 B.低温 C.任意温度 D.无法判断 (2)该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响，下列措施中可加快反应速率的是　　　　。  A.升高溶液温度 B.加入少量异丙胺[CHNH2] C.加入少量固体硼酸[B(OH)3] D.增大体系压强 (3)为加速NaBH4水解，某研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时，测得反应开始时生氢速率v与投料比之间的关系，结果如图1所示。请解释ab段变化的原因：　　　　。  (4)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示，正极上的电极反应式是　　　　。该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为　　　　　　　　　。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L·mol-1；电荷量q(C)=电流I(A)×时间(s)；NA=6.0×1023 mol-1；e=1.60×10-19C。]  (5)资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知：ΔG是反应的自由能变化量，其计算方法也遵循盖斯定律，可类比ΔH计算方法；当ΔG<0时，反应能自发进行。) Ⅰ.NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(s)+4H2(g)　ΔG1=-320 kJ·mol-1 Ⅱ.H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔG2=-240 kJ·mol-1 Ⅲ.Mg(s)+O2(g)===MgO(s)　ΔG3=-570 kJ·mol-1 请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法，并注明ΔG　　　　　　　。  (要求：反应物不超过三种物质；氢原子利用率为100%。) 答案　(1)C　(2)AC　(3)随着投料比增大，NaBH4的水解转化率降低　(4)O2+4e-+2CO2===2　70%　(5)NaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s)===NaBH4(s)+2MgO(s)　ΔG=-340 kJ·mol-1 解析　(1)反应NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(aq)+4H2(g)　ΔH<0，ΔS>0 ，由ΔG=ΔH-TΔS可知，任意温度下，该反应均能自发进行。(2)升高温度，活化分子数增多，有效碰撞几率增大，反应速率加快，A符合题意；硼氢化钠与水反应的实质是利用其强还原性来还原水中的氢离子，异丙胺[CHNH2]呈碱性，使水中氢离子的浓度减小，化学反应速率降低，B不符合题意；硼酸[B(OH)3]呈弱酸性，加入少量固体硼酸，水中氢离子的浓度增大，化学反应速率加快，C符合题意；增大体系压强，忽略体积变化，测气体浓度不变，化学反应速率不变，D不符合题意。(4)根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质，故正极的电极反应式为O2+4e-+2CO2===2， 该条件下，0.49 L H2的物质的量为=0.02 mol，工作时，H2失去电子：H2-2e-===2H+，所带电荷量：2×0.02×6.0×1023×1.60×10-19 C=3 840 C，工作电荷量：3.2×14×60 C=2 688 C，则该电池将化学能转化为电能的转化率：×100%=70%。(5)结合题干信息，要使得氢原子利用率为100%，可由(2×反应Ⅲ)-(2×反应Ⅱ+反应Ⅰ)得NaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s)===NaBH4(s)+2MgO(s)　ΔG=2ΔG3-(2ΔG2+ΔG1)=2×(-570 kJ·mol-1)-[2×(-240 kJ·mol-1)+(-320 kJ·mol-1)]=-340 kJ·mol -1。 学科网（北京）股份有限公司 $$