Question

【題目】（14分）新型潔凈能源能夠解決環(huán)境污染、能源短缺等問(wèn)題，真正把“綠水青山就是金山銀山”落實(shí)到我國(guó)的各個(gè)角落。氫氣作為清潔高效、可持續(xù)“零碳”能源被廣泛研究，而水煤氣變換反應(yīng)(WGSR)是一個(gè)重要的制氫手段。

（1）WGSR 的氧化還原機(jī)理和羧基機(jī)理如圖所示。則熱化學(xué)方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH中，對(duì)ΔH表述錯(cuò)誤的是________（填字母）。

A．氧化還原機(jī)理途徑：ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7

B．羧基機(jī)理途徑：ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7

C．氧化還原機(jī)理途徑：ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5a+ΔH7

D．羧基機(jī)理途徑：ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH7

E．ΔH=ΔH1++ΔH7

（2）水煤氣變換反應(yīng)在不同條件時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率不同，下圖為壓力、溫度、不同溫度時(shí)鉀的化合物對(duì)CO的轉(zhuǎn)化率的影響關(guān)系圖，請(qǐng)認(rèn)真觀(guān)察圖中信息，結(jié)合自己所學(xué)知識(shí)及生產(chǎn)實(shí)際，寫(xiě)出水煤氣變換反應(yīng)的條件：溫度選擇________℃；鉀的化合物中_______催化效果最明顯；壓力選擇______Mpa，選用此壓力的原因?yàn)?/span>________。

（3）如圖是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三種催化劑在合金團(tuán)簇上WGSR最佳反應(yīng)路徑的基元反應(yīng)能量圖，反應(yīng)能壘（活化能）最_______（填“高”或“低”）的步驟，為整個(gè)反應(yīng)的速控步驟；三種催化劑催化反應(yīng)的速控步驟__________（填“相同”或“不相同”）；三種催化劑中，___________在合金團(tuán)簇上的WGSR各基元反應(yīng)能壘較小，對(duì) WGSR 表現(xiàn)出較好的催化活性。

（4）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。若T1、T2、T3時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3，則K1、K2、K3由小到大的關(guān)系為____________。

Answer 1

【答案】CD（2分） 600（1分） KHCO3（1分） 25（1分） 在23~25 MPa，隨著壓力的升高，CO 轉(zhuǎn)化率先快速增加，但在壓力達(dá)到 25 MPa之后，CO 轉(zhuǎn)化率的增加減緩（2分） 高（1分） 不相同（1分） Au12Cu（2分） K3＜K2＜K1（3分）

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律可知①ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7；②ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5b+ΔH7；③ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7；④ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH6，E項(xiàng)可由（①+③）÷2得出。

（2）根據(jù)溫度對(duì)CO轉(zhuǎn)化率的影響圖可知，600℃，CO轉(zhuǎn)化率最高，故溫度選擇600 ℃；根據(jù)不同溫度時(shí)鉀的化合物對(duì)CO轉(zhuǎn)化率的影響圖可知，相同溫度時(shí)KHCO3對(duì)CO轉(zhuǎn)化率高，故選KHCO3；根據(jù)壓力對(duì)CO轉(zhuǎn)化率的影響圖可知，在23~25 MPa，隨著壓力的升高，CO 轉(zhuǎn)化率先快速增加，但在壓力達(dá)到 25 MPa之后，CO 轉(zhuǎn)化率的增加減緩，綜合各種因素，25 MPa時(shí)比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，故選擇25 MPa。

（3）反應(yīng)能壘（活化能）最高的步驟，是反應(yīng)最慢的步驟，也是整個(gè)反應(yīng)的速控步驟；由反應(yīng)途徑圖可知，三種催化劑催化的反應(yīng)能壘最高的步驟不一致，有前有后，速控步驟不相同；由反應(yīng)途徑圖可知，Au12Cu在合金團(tuán)簇上的 WGSR各基元反應(yīng)能壘較小，對(duì) WGSR 表現(xiàn)出較好的催化活性。

（4）由題圖可知，溫度越高平衡時(shí)c(CO)越大，說(shuō)明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即ΔH<0，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小，故K3<K2<K1。