Question

【題目】(1)已知反應(yīng)2HI(g)=H2(g)+I2(g)的△H=+11kJ·mol-1，1molH2(g)、1molI2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436kJ、151kJ的能量，則1molHI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為______________kJ。

(2)已知某密閉容器中存在下列平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，CO的平衡物質(zhì)的量濃度c(CO)與溫度T的關(guān)系如圖所示。

①該反應(yīng)△H_____________0(填“＞”或“＜”)

②若T1、T2時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1_____________K2(填“＞”、“＜”或“=”)。

(3)在恒容密閉容器中，加入足量的MoS2和O2，僅發(fā)生反應(yīng)：2MoS2(s)+7O2(g)2MoO3(s)+4SO2(g)ΔH。測(cè)得氧氣的平衡轉(zhuǎn)化率與起始?jí)簭?qiáng)、溫度的關(guān)系如圖所示：

①p1、p2、p3的大小：___________。

②若初始時(shí)通入7.0molO2，p2為7.0kPa，則A點(diǎn)平衡常數(shù)Kp=___________(用氣體平衡分壓代替氣體平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，寫出計(jì)算式即可)。

(4)中科院蘭州化學(xué)物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氫合成低碳烯烴反應(yīng)，所得產(chǎn)物含CH4、C3H6、C4H8等副產(chǎn)物，反應(yīng)過程如圖。

催化劑中添加Na、K、Cu助劑后(助劑也起催化作用)可改變反應(yīng)的選擇性，在其他條件相同時(shí)，添加不同助劑，經(jīng)過相同時(shí)間后測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率和各產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如表。

助劑	CO2轉(zhuǎn)化率(%)	各產(chǎn)物在所有產(chǎn)物中的占比(%)
		C2H4	C3H6	其他
Na	42.5	35.9	39.6	24.5
K	27.2	75.6	22.8	1.6
Cu	9.8	80.7	12.5	6.8

①欲提高單位時(shí)間內(nèi)乙烯的產(chǎn)量，在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加_______助劑效果最好；加入助劑能提高單位時(shí)間內(nèi)乙烯產(chǎn)量的根本原因是:___________

②下列說(shuō)法正確的是______；

a．第ⅰ步的反應(yīng)為：CO2+H2CO+H2O

b．第ⅰ步反應(yīng)的活化能低于第ⅱ步

c．催化劑助劑主要在低聚反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)環(huán)節(jié)起作用

d．Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氫合成低碳烯烴的ΔH減小

e．添加不同助劑后，反應(yīng)的平衡常數(shù)各不相同

Answer 1

【答案】299 < > p1>p2>p3 K 降低生成乙烯的反應(yīng)所需要的活化能，加快乙烯生成速率，而對(duì)其他副反應(yīng)幾乎無(wú)影響 ac

【解析】

(1)焓變=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和，設(shè)1molHI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為x，則：2x -436kJ/mol-151kJ/mol=11kJ/mol，解得x=299 kJ/mol；

(2)①據(jù)圖可知隨溫度升高，CO的平衡濃度增大，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以△H<0；

②對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越小，T1<T2所以K1>K2；

(3)①該反應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量減少的反應(yīng)，所以溫度相同時(shí)，壓強(qiáng)越大氧氣的平衡轉(zhuǎn)化率越大，所以p1>p2>p3；

②初始投料為7.0molO2，平衡時(shí)O2的轉(zhuǎn)化率為50%，即△n(O2)=3.5mol，根據(jù)反應(yīng)方程式可知平衡時(shí)n(SO2)=2mol，n(O2)=7mol-3.5mol=3.5mo；恒容容器中氣體的壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，初始的總氣體的物質(zhì)的量為7mol，壓強(qiáng)為7.0kPa，則平衡時(shí)p(O2)=3.5kPa，p(SO2)=2kPa，Kp=；

(4)①由表中數(shù)據(jù)可知，助劑為Na時(shí)，其他副反應(yīng)占比大，助劑為Cu時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率低，兼顧乙烯的產(chǎn)率、CO2轉(zhuǎn)化率和對(duì)副反應(yīng)的影響，選擇添加K助劑效果最好，不僅能提高單位時(shí)間內(nèi)乙烯產(chǎn)量，并且其他副反應(yīng)占比少；加入助劑可以降低生成乙烯的反應(yīng)所需要的活化能，加快乙烯生成速率，而對(duì)其他副反應(yīng)幾乎無(wú)影響；

②a．由催化CO2加氫合成低碳烯烴反應(yīng)可知，第ⅰ步所反應(yīng)為：CO2+H2CO+H2O，故a正確；

b．第ⅰ步反應(yīng)是慢反應(yīng)，第ⅱ步是快反應(yīng)，反應(yīng)的活化能越低，反應(yīng)速率越快，所以第ⅰ步反應(yīng)的活化能高于第ⅱ步，故b錯(cuò)誤；

c．助劑可改變反應(yīng)的選擇性，所以催化劑助劑主要在低聚反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)環(huán)節(jié)起作用，故c正確；

d．催化劑不能改變平衡狀態(tài)，不能改變焓變，故d錯(cuò)誤；

e．反應(yīng)的平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變平衡常數(shù)不變，與添加的助劑無(wú)關(guān)，故e錯(cuò)誤；

綜上所述選ac。