专题十五 化学反应原理综合题型研究 题型集训之催化剂、活化能与反应历程（答案）

化学反应原理综合题型集训之催化剂、活化能与反应历程
1．甲烷干重整(DRM)以温室气体CH4和CO2为原料在催化条件下生成合成气CO和H2。体系中发生的反应如下：
ⅰ.CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ/mol
ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ/mol
ⅲ.CH4(g)C(s)＋2H2(g) ΔH3＝＋74.9 kJ/mol
ⅳ.2CO(g)C(s)＋CO2(g)ΔH4
(1) ΔH4＝____________kJ/mol
(2) ________(填“高温”或“低温”)有利于反应ⅰ自发进行
(3)起始投入CH4和CO2各1 kmol ，DRM反应过程中所有物质在100 kPa下的热力学平衡数据如图1所示。
图1
①950 ℃时，向反应器中充入N2作为稀释气，CH4的平衡转化率________(填“升高”“不变”或“降低”)，理由是_____________________________________________________________________________
②625 ℃时，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5 kmol，此时反应ⅱ的v正______v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。
③625 ℃时，反应体系经过t min达到平衡状态，测得甲烷的平衡转化率为α。0～t min生成CO的平均速率为______kmol/min；用物质的量分数表示反应ⅰ的平衡常数Kx＝______(用含α的表达式表示，列计算式即可)。
(4)CO2在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径，图2为不同解离路径的能量变化，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
①基态Ni的价层电子排布式为________________
②写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应化学方程式：_____________________________________
图2
(5)对催化剂载体CeO2改性，使其形成氧空位，可减少积碳。取干燥CeO2在Ar气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化[CeO2晶胞结构如图3所示，M(CeO2)＝172 g/mol]。
图3
①加热过程中，Ce4＋被还原为Ce3＋。写出该反应化学方程式：____________________________________
②已知：失重率＝×100%。加热后，当失重率为2.32%时，每个晶胞拥有的O2－的个数为______
2．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。
(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1所示
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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2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3所示
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根据图3数据，选择________(填“3.4%Mo”或“8.7%Mo”)含量的MoS2催化剂效果更好。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__________________________________
(3)金属Mo的晶胞结构如图4所示，若原子a、b的坐标分别为(0，0，0)、(1，0，0)，则原子c的坐标为____________。设晶体密度为ρ g·cm－3，则晶胞参数为______________pm(阿伏加德罗常数的值为NA)
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(4)一定温度下，向恒容密闭容器中充入物质的量之比为1∶4的CS2(g)和H2(g)，发生反应：CS2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2S(g)，容器内气体压强随时间的变化如下表所示。
时间/min 0 50 100 150 200 250 300
压强/kPa 100.0 88.0 79.8 72.4 68.2 65.0 65.0
①0～250 min内，H2分压的平均变化量为________kPa·min－1
②该温度下，平衡常数Kp＝________(kPa)－2(列出计算式)
3．处理、回收和利用CO是环境科学研究的热点课题。
(1)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)。在Zn＋作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。
INCLUDEPICTURE "E:\杨楠\课件\442化学（二轮卷\402HX146.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\小题各个击破\402HX146.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\小题各个击破\402HX146.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\小题各个击破\402HX146.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\大题逐空抢分\402HX146.TIF" \* MERGEFORMATINET
总反应CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1；该总反应的决速步是反应________(填“①”或“②”)，判断的理由是__________________________________________________________________
(2)已知：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)的速率方程为v＝k·c(N2O)，k为速率常数(与温度有关)。为提高反应速率，可采取的措施是________(填序号)
A．升温 B．恒容时，再充入CO
C．恒容时，再充入N2O D．恒压时，再充入N2
(3)在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，不同条件下达到平衡，T2 K时N2O的转化率与的变化曲线和的＝2时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示：
INCLUDEPICTURE "E:\杨楠\课件\442化学（二轮卷\402HX147.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\小题各个击破\402HX147.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\小题各个击破\402HX147.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\小题各个击破\402HX147.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\大题逐空抢分\402HX147.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\齐蔵\PPT\442化学（二轮卷\大题逐空抢分\402HX147.TIF" \* MERGEFORMATINET
①表示N2O的转化率随的变化的曲线为________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)
②T1________T2(填“＞”或“＜”)，判断的理由是___________________________________________________
③已知：该反应的标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T2 K时，该反应的标准平衡常数Kθ＝________(计算结果保留两位有效数字，p(分)＝p(总)×物质的量分数)。
4．CO、NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物。有效去除大气中的CO、NOx是环境保护的重要课题。
已知：
反应1：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1
反应2：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　 ΔH2＝＋180.0 kJ·mol－1
反应3：2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　 ΔH3
反应4：2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)　 ΔH4
回答下列问题：
(1)计算ΔH3＝　　　kJ·mol－1，反应3自发进行的条件是　　　(填“高温”“低温”或“任意温度”)
(2)已知反应4在某催化剂作用下的反应历程如图
①ΔH4　　　　(填“＞”或“＜”)0
②该反应历程的决速步骤为过程　　　　　　(填图中过程序号)
③为了提高该反应的速率和NO平衡转化率，可采取的措施有　　　　　　　　　　　　　(填一条)
(3)向密闭容器中充入一定量的H2(g)和NO(g)，保持总压为p0kPa，发生反应4。当,n(NO))＝1时NO的平衡转化率随温度T以及T3 K下NO的平衡转化率随投料比的变化关系如图
①能表示此反应已经达到平衡状态的是　　　　(填标号)
A．气体的密度保持不变 B．NO的浓度不变
C．2v正(NO)＝v逆(N2) D．保持不变
②表示＝1时NO的平衡转化率随温度T的变化关系的曲线是　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，理由是　　　　　
③a、d两点对应的平衡常数大小比较为Ka　　　Kd(填“＞”“＜”或“＝”)
④b点对应条件下的压强平衡常数Kp＝　　　　kPa－1(Kp为用分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，列出计算式即可)。
5．丙烯是一种重要的化工原料，但丙烯的产量仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上，有如下方法制备丙烯：
Ⅰ．丙烷脱氢法制丙烯：
①丙烷无氧脱氢法：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋124 kJ·mol－1
②丙烷氧化脱氢法：2C3H8(g)＋O2(g)2C3H6(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－236 kJ·mol－1
(1)反应②的正反应活化能Ea(正)　　　　(填“>”或“<”)逆反应活化能Ea(逆)
(2)不同压强下，向密闭容器中充入C3H8气体发生反应①，丙烷平衡转化率随温度变化关系如图所示。在T1、p2条件下，若向密闭容器中充入C3H8和Ar的混合气体，则平衡时丙烷转化率　　　(填“>”“=”或“<”)40%
(3)如图为采用羰基催化剂催化氧化丙烷：2C3H8(g)＋O2(g)2C3H6(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－236 kJ·mol－1的
机理，下列说法正确的是　　　　(填字母)
A．该机理中，有σ键、π键的断裂与形成
B．若有18O2参与反应，最终18O存在于羰基催化剂和H2O中
C．若2 mol C3H8和1 mol O2充分反应，则可制得2 mol C3H6
D．为了提高反应的速率和反应物转化率，温度越高越好
(4)丙烯是一种燃料，以熔融碳酸盐(用MCO3表示)为电解质，丙烯-空气燃料电池的负极的电极反应式为　　　　
Ⅱ.丁烯和乙烯的催化反应制丙烯：
主反应：C4H8(g)＋C2H4(g)2C3H6(g)　ΔH1>0
副反应：2C4H8(g)C3H6(g)＋C5H10(g)　ΔH2>0
(5)乙烯的电子式为　　　　
(6)某温度下，保持体系总压强为1.0 MPa，按＝2投料，达到平衡状态时，C4H8、C2H4的转化率分别为92%、30%，则平衡时＝　　　　；主反应的压强平衡常数Kp＝　　　　(结果保留一位小数)
6．环己烯()是一种重要的化学试剂，主要用于有机合成和油类萃取。利用环己烷脱氢制备环己烯的反应原理如下
直接脱氢：Ⅰ.C6H12(g)C6H10(g)＋H2(g)　ΔH1
氧化脱氢：Ⅱ.C6H12(g)＋CO2(g)C6H10(g)＋CO(g)+H2O(g)　ΔH2
(1)已知几种化学键的键能数据如表所示。
化学键 H－H C－H C－C C==C
键能/(kJ·mol－1) 436 413 348 615
则ΔH1=　　　　 kJ·mol－1；从热力学角度分析，反应Ⅰ能自发进行的条件是　　　　(填“低温”或“高温”)。
(2)科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究环己烷直接脱氢制环己烯的反应历程(如图所示)，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。
①C6H12+*C6H12*的焓变小于零的原因是　　　　。
②C6H12 脱氢的速率　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)C6H11*脱氢的速率。
③环己烷脱氢制备环己烯的副产物可能有　　　　、　　　　(填结构简式)。
④在恒容密闭容器中充入一定量的环己烷，其初始压强为p kPa，发生直接脱氢反应达到平衡时，环己烷的转化率为x，则反应Ⅰ的标准平衡常数Kθ=　　　　[已知：分压=总压×物质的量分数，对于反应
aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，Kθ= eq \f([]c·[]d,[]a·[]b) ，其中pθ=100 kPa，pA、pB、pC、pD为各组分的平衡分压]
(3)在压强恒为p kPa的密闭容器中充入不同投料比的环己烷和CO2，在不同温度下达到平衡时，环己烷的转化率如图所示，则a、b、c、d的大小关系为　　　　，判断的理由是　　　　　　　　
7．合成氨工艺是人工化肥的生产支柱，是人类生存发展的“食”之基础。回答下列问题：
Ⅰ.化学键键能如表
化学键 N≡N H－H N－H
键能/(kJ·mol-1) 946 436 390.8
(1)估算N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。已知该反应的ΔS=-198.9 J·mol-1·K-1，理论上该反应在温度为298 K下　　　 (填“能”或“不能”)自发进行
Ⅱ.科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了合成氨的反应历程，如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示，TS表示过渡态
(2)图示历程包含　　　　个基元反应。发生N－N断裂的反应方程式为　　　　　　　
(3)H－H断裂应该吸收热量，但N2*＋3H2===N2*＋6H*反应的ΔH＜0，主要原因为　　　　　　　
(4)在实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为400~500 ℃，主要原因为　　　　　　　
(5)温度为500 ℃、压强为20 MPa、原料气n(N2)∶n(H2)＝1∶3时，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应平衡时，氨气的体积分数为20%，则氮气的转化率约为　　　　%(计算结果保留三位有效数字)。该条件下，pθ＝100 kPa，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的标准平衡常数Kθ为　　　 (用最简分数形式表示)。[已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，Kθ= eq \f([]c·[]d,[]a·[]b)，其中pθ=100 kPa，pA、pB、pC、pD为各组分的平衡分压]
【化学反应原理综合题型集训之催化剂、活化能与反应历程】答案
1．(1)－172.1　
(2) 高温　
(3)① 升高　950 ℃时，体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，恒压条件充入氮气，平衡正向移动，CH4转化率升高　
② ＜　③ 　　
(4)① 3d84s2　② *OOCH===CO(g)＋*OH
(5)① 4CeO22Ce2O3＋O2↑　　②7
解析：(1) 由盖斯定律，反应ⅳ＝反应ⅲ－反应ⅰ，所以ΔH4＝(＋74.9－247)kJ/mol＝－172.1 kJ/mol。(2) 反应ⅰ的ΔH＞0、ΔS＞0，由ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知高温有利于反应自发进行。(3) ②625 ℃时，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5 kmol，此时Qc＝＝1，由图1可知，平衡时n(CO)＝n(CO2)＝n(H2O)＜n(H2)，即平衡常数K＜1，所以此时Qc＞K，平衡逆向进行，所以反应ⅱ的v正＜v逆。③由图1可知，625 ℃平衡时n(CO)＝0.5 kmol，所以0～t min 生成CO的平均速率为＝kmol/min，由图1可知，625 ℃平衡时n(CO)＝ n(CO2)＝n(H2O)＝0.5 kmol，由反应的化学计量数可知，反应ⅰ和反应ⅲ生成的氢气的物质的量为消耗的甲烷的2倍，反应ⅱ消耗氢气的物质的量与生成的水的物质的量相等，所以平衡时n(H2)＝(2a－0.5)kmol＝kmol，n(CH4)＝(1－a)kmol，即平衡时气体总物质的量为(2α－0.5＋1－α＋0.5＋0.5＋0.5)kmol ＝(2＋a)kmol，所以平衡常数Kx＝。(4) ②活化能大的反应速度慢，速率慢的反应为决速步，由图2可知最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应化学方程式为*OOCH===CO(g)＋*OH。(5) ②一个晶胞中Ce4＋个数为8×＋6×＝4、O2－个数为8,1 mol CeO2质量为172 g，加热后当失重率为2.32%时，损失的质量为氧元素的质量，即172 g×2.32%＝4 g，n(O)＝0.25 mol，一个晶胞中4个Ce4＋、8个O2－，失去O2－的个数为0.25×4＝1，每个晶胞拥有的O2－的个数为8－1＝7。
2．(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　
(3)　×1010　
(4)①0.28　②
解析：(1)①由图1可知途径Ⅱ的活化能较低，反应速率较快，因此羰基硫氢化更合理的反应历程是途径Ⅱ。②根据盖斯定律并结合反应历程图可知，反应COS(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2S(g)　ΔH＝(b－a－c＋d－e) kJ·mol－1。
(3)根据金属Mo的晶胞结构图可知，原子c位于晶胞上底面的面心，又原子a、b的坐标分别为(0，0，0)、(1，0，0)，则原子c的坐标为；由晶胞结构图可知，有8个Mo位于顶点，6个Mo位于面心，利用均摊法可得，晶胞中Mo原子的个数为8×＋6×＝4，则晶胞的质量为 g，根据晶体的密度为ρ g·cm－3，可推知晶胞参数为×1010 pm。
(4)①由题意，设起始时CS2(g)和H2(g)的物质的量分别为1 mol和4 mol，0～250 min内，反应的CS2为x mol，利用三段式可得：
CS2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2S(g)
起始量/mol 1 4 0 0
转化量/mol x 4x x 2x
平衡量/mol 1－x 4－4x x 2x
反应前气体总物质的量为5 mol，平衡时气体总物质的量为(5－2x) mol，恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，即＝，解得x＝0.875，则平衡时气体总物质的量为3.25 mol，起始时H2的分压为×100 kPa＝80 kPa，平衡时总压强为65.0 kPa，H2的物质的量为0.5 mol，其分压为×65.0 kPa＝10 kPa，所以0～250 min内，H2的分压变化量为80 kPa－10 kPa＝70 kPa，H2分压的平均变化量为＝0.28 kPa·min－1。②由①可知，平衡时CS2的物质的量为0.125 mol，H2的物质的量为0.5 mol，CH4的物质的量为0.875 mol，H2S的物质的量为1.75 mol，则平衡时CS2的分压为×65.0 kPa＝2.5 kPa，H2的分压为10 kPa，CH4的分压为×65.0 kPa＝17.5 kPa，H2S的分压为×65.0 kPa＝35 kPa，因此该温度下，平衡常数Kp＝＝ (kPa)－2＝ (kPa)－2
3．(1)－361.22　
①　反应①的最大活化能是149.6 kJ·mol－1，反应②的最大活化能是108.22 kJ·mol－1，反应②的最大活化能更小，故反应①是总反应的决速步
(2)AC
(3)①Ⅱ　
②＞　曲线Ⅰ表示N2O的转化率随的变化，由于ΔH<0，则越大，T越小，N2O的平衡转化率越大，故T1＞T2　 ③0.64
解析：(2)升温，k增大，反应速率增大；恒容时，再充入CO，c(N2O)不变，反应速率不变；恒容时，再充入N2O，c(N2O)增大，反应速率增大；恒压时，再充入N2，c(N2O)减小，反应速率减小。
(3)①越大，N2O的平衡转化率越低，则曲线Ⅱ代表N2O的转化率随变化的曲线。②该反应为放热反应，则越大，T越小，平衡CO(g)＋N2O(g)??CO2(g)＋N2(g)正向移动，N2O的平衡转化率越大，故T1>T2。③由图3可知，T2 K、＝2时，N2O的平衡转化率为30%，设起始时CO为1 mol、N2O为2 mol，列出三段式：
CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)
起始量(mol) 1 2 0 0
转化量(mol) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡量(mol) 0.4 1.4 0.6 0.6
反应前后气体分子数不变，平衡时总压仍为100 kPa，p(CO)＝100 kPa×，p(N2O)＝100 kPa×，p(CO2)＝100 kPa×，p(N2)＝100 kPa×，则该反应的标准平衡常数Kθ＝≈0.64。
4．(1)－746.0　低温　
(2)①＜　②4　③增大压强或缩小容器体积　
(3)①AB　
②Ⅰ　该反应为放热反应，温度越高，NO(g)的平衡转化率越小　
③＞　
④eq \f(×()2,()2×()2×p0)
解析：(1)根据盖斯定律可知，反应3＝2×反应1－反应2，则ΔH3＝2×ΔH1－ΔH2＝2×(－283.0 kJ·mol－1)－(＋180.0 kJ·mol－1)＝－746.0 kJ·mol－1；该反应为气体分子数减小的放热反应，ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，反应3自发进行的条件是低温；(2)①由图可知，反应4为放热反应，则ΔH4＜0；②由图可知，该反应过程4的活化能最大，则该反应历程的决速步骤为过程4；③反应4为气体分子数减小的放热反应，则为了提高该反应的速率和NO平衡转化率，可采取的措施有增大压强或缩小容器体积；(3)①反应4为气体分子数减小的放热反应，且为恒压容器，以此解题。随着反应进行，容器体积发生变化，容器中物质的质量不变，则密度是变量，当密度不变时，反应平衡，A正确；随着反应进行，一氧化氮逐渐被消耗，当其浓度不变时，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，B正确；根据方程式可知，当v正(NO)＝2v逆(N2)，反应平衡，而2v正(NO)＝v逆(N2)，不能证明反应平衡，C错误；氮气和水都是产物，反应过程中始终不变，故当不变时，不能证明反应达到平衡，D错误；②反应4为气体分子数减小的放热反应，当温度升高时，平衡逆向移动，一氧化氮的转化率减小，则表示＝1时NO的平衡转化率随温度T的变化关系的曲线是Ⅰ；理由是该反应为放热反应，温度越高，NO(g)的平衡转化率越小；③反应4为气体分子数减小的放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，则a、d两点对应的平衡常数大小比较为Ka＞Kd；④b点对应的＝4，NO的平衡转化率为80％，设起始时H2(g)和NO(g)的物质的量分别为4 mol、1 mol，列三段式
　　　　　　 2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)
开始(mol) 4 1 0 0
反应(mol) 0.8 0.8 0.4 0.8
平衡(mol) 3.2 0.2 0.4 0.8
平衡时，容器中的气体的总物质的量为4.6 mol，H2 (g)、NO(g)、N2 (g)、H2O(g)的分压分别为：×p0 kPa、×p0 kPa、×p0 kPa、×p0 kPa，b点对应条件下的压强平衡常数Kp＝eq \f(×()2,()2×()2×p0) kPa－1。
5．(1)<　
(2)>　
(3)A
(4)CH2==CH－CH3－18e－＋9CO===12CO2＋3H2O
(5)　
(6)8.5　16.5
解析：(1)反应②的ΔH2＝－236 kJ·mol－1＝Ea(正)－Ea(逆)<0，则Ea(正)(2)不同压强下，向密闭容器中充入C3H8气体发生反应①，在T1、p2条件下，丙烷的平衡转化率为40%，若在此温度和压强不变的条件下，向密闭容器中充入C3H8和Ar的混合气体，容器的体积增大，相当于减小压强，反应①是气体体积增大的反应，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大，平衡时丙烷转化率>40%。
(3)该机理中，存在单键、双键的断裂与形成，即有σ键、π键的断裂与形成，A正确；O2参与反应④和⑤，若有18O2参与反应，最终18O存在于H2O中，B错误；该反应是可逆反应，若2 mol C3H8和1 mol O2充分反应，制得的C3H6小于2 mol，C错误；该反应是放热反应，升高温度不能提高反应物转化率，D错误。
(4)熔融碳酸盐为电解质，丙烯在负极失去电子生成CO2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式：CH2==CH－CH3－18e－＋9CO===12CO2＋3H2O。
(6)假设起始投入乙烯和丁烯的物质的量分别为2 mol、1 mol，根据已知条件列出“三段式”
　　　　　C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)
起始/mol　　　1　　　2　　　　　0
转化/mol　　　x　　　x　　　　　2x
平衡/mol　　　1-x　　2-x　　　　2x
　　　　　　2C4H8(g)C3H6(g)+C5H10(g)
起始/mol　　　1-x　　　　2x　　　0
转化/mol　　　2y　　　　　y　　　y
平衡/mol　　1-x-2y　　　　2x+y　　y
达到平衡状态时，C4H8、C2H4的转化率分别为92%、30%，则=92%，=30%，解得x=0.6，y=0.16，则平衡时==8.5，反应平衡时，各物质的物质的量分别为n(C4H8)=0.08 mol、n(C2H4)=1.4 mol、n(C3H6)=1.36 mol、n(C5H10)=0.16 mol，则主反应的压强平衡常数Kp=≈16.5。
6．(1)＋123　高温　
(2)①环己烷吸附在催化剂表面时会释放能量　
②小于　
③　　
④
(3)a＞b＞c＞d　
一定温度和压强下，在C6H12的量不变的情况下增大CO2的量，平衡向正反应方向移动，环己烷的平衡转化率增大
解析：(1)ΔH=[348×6+413×12-(615+348×5+413×10+436)] kJ·mol-1=+123 kJ·mol-1；ΔH>0，ΔS>0，ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG<0时反应自发进行，即反应Ⅰ在高温下可自发进行。
(2)②C6H12脱氢过程中C6到TS1的活化能很大，活化能越大，反应速率越慢，导致C6H12脱氢的速率小于C6。
③环己烷脱氢制备环己烯可能脱去过多的H，得到的副产物可能有、。
④设初始时，充入环己烷的物质的量为a mol，可得三段式：
　　　　　　C6H12(g)C6H10(g)+H2(g)
起始/mol　　　a　　　　　0　　　0
转化/mol　　　ax　　　　　ax　　ax
平衡/mol　　　a-ax　　　　ax　　ax
总物质的量为(a+ax)mol，总压强为 kPa=(1+x)p kPa，C6H12、C6H10、H2物质的量分数分别为、、，Kθ===。
7．(1)－90.8　能　
(2)7　H3N2*+3H*===2NH2*+2H*(或H3N2*+H*===2NH2*)
(3)断键后的H吸附在催化剂表面，形成特殊的作用力要释放能量，释放的总能量高于断键吸收的总能量
(4)能够提高反应速率(或催化剂的活性较大)
(5)33.3　
解析：(1)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=(946+436×3-390.8×6) kJ·mol-1=-90.8 kJ·mol-1，ΔG=ΔH-TΔS=[-90.8-298×(-198.9×10-3)] kJ·mol-1=-31.527 8 kJ·mol-1<0，理论上该反应在温度为298 K下能自发进行。
(2)反应历程中有7个过渡态，则基元反应有7个；N—N断裂的过程经历过渡态4(TS4)，其反应方程式为H3N2*+3H*===2NH2*+2H*(或H3N2*+H*===2NH2*)。
(4)合成氨是放热反应，理论上低温有利于合成氨，但低温会使反应速率降低，400~500 ℃能够提高反应速率，催化剂(铁触媒)的活性较大。
(5)根据已知条件列出“三段式”：
　　　　　N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始/mol　　1　　3　　　　0
转化/mol　　x　　3x　　　　2x
平衡/mol　　1-x　　3-3x　　　2x
反应平衡时，氨气的体积分数为=0.2，解得x=，则氮气的转化率约为33.3%。p(NH3)=p(N2)=20 MPa×0.2=4 MPa，p(H2)=20 MPa×0.6=12 MPa，pθ=100 kPa=0.1 MPa，代入公式可得Kθ=。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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