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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷98
我国自主知识产权的首套煤基乙醇工业化项目生产过程：先用煤制得乙酸甲酯，再将乙酸甲酯转化为乙醇。在1 L密闭容器中充入1 mol乙酸甲酯，乙酸甲酯转化为乙醇涉及反应原理：
主反应：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1=-23.61 kJ·mol·L-1
副反应：CH3COOCH3(g)＋C2H5OH(g)CH3COOC2H5 (g)＋CH3OH(g) ΔH2=0.99 kJ·mol·L-1
在催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附：H2→2H*
表面反应：CH3COOCH3+4H*→CH3CH2OH*+CH3OH*
化学脱附：CH3CH2OH*→CH3CH2OH CH3OH*→CH3OH
已知：化学吸附的活化能大，决定主反应的反应速率。
(1)反应2CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g)自发进行的条件是：____。
(2)能说明体系中主反应达到化学平衡状态的有____。
A．CH3COOCH3的质量分数不再变化       B．v正(C2H5OH)=v正(CH3OH)
C．容器中气体密度不再变化                  D．体系的总压强不再变化
(3)乙酸甲酯的平衡转化率与温度和氢酯比(x)〖〗的关系如图。

①比较x1、x2、x3的大小关系，最大的是___________。
②250℃、x1=5，C2H5OH的选择性为80%，则主反应的平衡常数为___________(保留2位有效数字)。。
(4)其它条件相同，反应经过相同时间，乙酸甲酯的转化率与乙醇的选择性随氢酯比的关系如图所示。氢酯比(x)在2~9之间，乙醇的选择性逐渐增大的原因为___________。

(5)若在未加催化剂的情况下主反应的能量反应历程示意图如图，请在图3中画出使用催化剂后该反应的能量反应历程示意图_______。
20-21高二下·浙江杭州·期中
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡的有关计算化学平衡状态的判断方法化学反应条件的控制及其应用 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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Ⅰ.习近平总书记在十九届中共中央政治局第三十六次集中学习时强调，实现碳达峰碳中和是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求。因此，二氧化碳的合理利用成为研究热点。
(1)以和为原料合成尿素是利用的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应Ⅰ：   
反应Ⅱ：   
总反应Ⅲ：   
反应Ⅲ的_______kJ/mol，据此判断该反应在_______(填“低温”、“高温”或“任意温度”)条件下能自发进行。
(2)用还原可以合成。恒压下，和的起始物质的量之比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜(能选择性分离出)时甲醇的产率随温度的变化如图所示。P点甲醇产率高于T点的原因为_______。

(3)的再利用技术是促进可持续发展的措施之一，南开大学化学学院陈军院士课题组则成功研制出新型的电池，如图是一种二次电池，其中钠和负载碳纳米管的银网分别作为电极材料，电池放电产物为和C，则放电时正极电极反应式为_______。

Ⅱ.我国自主知识产权的首套煤机乙醇工业化项目的生产过程：先用煤制得乙酸甲酯，再将乙酸甲酯转化为乙醇。乙酸甲酯转化为乙醇涉及反应原理：
主反应：   
副反应：   
在催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)：
化学吸附：
表面反应：
化学脱附：   
已知：化学吸附的活化能大，决定主反应的反应速率。
(4)下列条件，有利于提高平衡产率的是_______
A．低温B．高温C．低压D．高压
(5)在1L恒容密闭容器中冲入和1mol乙酸甲酯(g)，乙酸甲酯(g)的平衡转化率与温度和氢酯比(x)[氢气物质的量与乙酸甲酯物质的量之比]的关系如图

①、、的大小关系为_______。
②250℃、，的选择性为60%，则主反应的平衡常数为_______(保留2位有效数字)。(乙醇选择性)
(6)其他条件相同，反应经过相同时间，乙酸甲酯(g)的转化率与乙醇的选择性随氢酯比的变化如图所示。氢酯比(x)在2～9之间，乙醇的选择性逐渐增大的原因为_______。
Ⅰ.在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)   ΔH=-196.6 kJ·mol-1。
下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。
温度/℃平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa0.5 MPa1 MPa5 MPa10 MPa
45097.598.999.299.699.7
55085.692.994.997.798.3
已知：反应条件为催化剂、加热；催化剂是V2O5，在400～500 ℃时催化剂效果最好
(1)一定温度下，在容积不变的密闭容器中发生上述反应，能说明反应达到平衡状态的是_______
A．SO2的体积分数不再变化B．混合物的密度不再变化
C．v(SO2)=2v(O2)D．气体的压强不再变化
(2)分析表格数据，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择______℃、______Mpa下进行实验。
(3)在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，原因是___
(4)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是______
(5)在实际生产中，通入过量的空气，原因是_____
(6)尾气中SO2必须回收，原因是______
Ⅱ.乙酸甲酯(CH3COOCH3)与氢气制备乙醇主要发生如下反应：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3OH(g)＋CH3CH2OH(g) ，一定温度、1.01 MPa下，在恒容容器中以n(CH3COOCH3)∶n(H2)=1∶10的投料比进行反应，乙酸甲酯转化率与气体总压强的关系如图所示：

已知：对于气相反应，某组分的平衡分压=总压×平衡时某组分的物质的量分数
(7)A点时，CH3COOCH3(g)的平衡分压为_____，CH3CH2OH(g)的体积分数为_____%(保留一位小数)。
(8)此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_____ MPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算，列出计算式，不要求计算结果)。
甲醇是重要的化工原料，又是可再生能源，工业合成甲醇有如下几种方法：
(1)水煤气合成法。制备甲醇的主要反应为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。原料气的加工过程中常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇的产率是不同的。实验数据如下表所示。
φ(CO2)-φ(CO)-φ(H2)/%0-30-704-26-708-22-7020-10-70
反应温度/℃225235250225235250225235250225235250
碳转化率/%4.98.811.019.033.156.517.733.454.48.012.022.6
由表中数据分析可知：一定条件下，CO2对甲醇合成的影响是_______。
(2)CO2催化转化法：以CO2、H2为原料在催化剂作用下合成CH3OH涉及的主要反应：
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g) △H2=-90.4kJ·mol-1
III.CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g) △H3
①△H3=_______。
②一定条件下，向2L恒容密闭容器中通入1mol CO2和3mol H2发生上述反应，经5min达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO(g)为b mol，则这段时间内以H2O(g)表示的化学反应速率为_______mol·L-1·min-1。(用含a、b的代数式表示)。
③不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，实验测得CO2的平衡转化率随温度(T)变化关系如图所示。则压强P1、P2、P3由大到小的顺序为_______，温度高于T1时，CO2的平衡转化率几乎相等的原因是_______。

(3)甲烷催化氧化法：
主反应：2CH4(g)+O2(g) ⇌2CH3OH(g)
副反应：CH4(g)+2O2(g) ⇌CO2(g)+2H2O(g)
①科学家将CH4、O2和H2O(g) (H2O是活性催化剂)按照一定体积比在催化剂表面合成甲醇部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注，TS代表过渡态)。

该历程中正反应的最大活化能为_______kJ·mol-1，写出该步骤的化学方程式_______。
②向恒温刚性容器中按照体积比为2：1：7充入CH4、O2和H2O(g)，在500K下反应达到平衡时，CH3OH的选择性(甲醇的选择性=×100％)为90％，CH4的转化率为50％，则副反应的压强平衡常数KP=_______(保留小数点后一位)。

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