解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷170
2021年全国两会上“碳达峰”和“碳中和”被首次写入政府工作报告，
的回收和利用越来越受到国际社会的重视。
I．利用合成甲醇。
(1)
___________ 。
(2)加氢制甲醇，甲醇与CO是主要产物，发生的平行反应：
Ⅰ.
Ⅱ.
①对于反应
，
，其中
分别为正逆反应速率常数，
为气体分压。则升高温度，
___________ (填“变大”“变小”或“不变”)；
②温度对该反应平衡体系中CO、
的百分含量影响如图甲所示，曲线a、b、c对应物质的化学式分别为___________ 、___________ 、___________ ；
③某温度下，向压强为p的恒容密闭容器中按
进行投料，若平衡时
的产率为0.6，
的物质的量为1.0mol，则平衡时容器内压强为___________ 。
Ⅱ.利用合成二甲醚
(3)合成二甲醚反应：
，将2mol
通入容积为2L的恒容密闭容器中合成二甲醚，200℃时容器内的物质的量随时间的变化如图乙所示：
①30~40min内，消耗的平均反应速率为___________ 
；
②能说明反应已达平衡状态的是___________ (填标号)。
a．
b．断裂2个H-H键，同时断裂2个H-O键
c．密闭容器内压强不变
d．混合气体的密度不变
(4)向一恒容密闭容器中充入3mol和6mol ，开始测得气体的总压为4.5MPa，在一定温度下合成二甲醚，10min后达到平衡，测得的转化率为50%，该反应的平衡常数
___________ 
(保留2位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
的回收和利用越来越受到国际社会的重视。I．利用
合成甲醇。| 物质 |  |  |  |
| 燃烧热 |  |  |  |
(2)
加氢制甲醇，甲醇与CO是主要产物，发生的平行反应：Ⅰ.
Ⅱ.
①对于反应
，，其中分别为正逆反应速率常数，为气体分压。则升高温度，②温度对该反应平衡体系中CO、
的百分含量影响如图甲所示，曲线a、b、c对应物质的化学式分别为③某温度下，向压强为p的恒容密闭容器中按
进行投料，若平衡时的产率为0.6，的物质的量为1.0mol，则平衡时容器内压强为Ⅱ.利用
合成二甲醚(3)合成二甲醚反应：
，将2mol通入容积为2L的恒容密闭容器中合成二甲醚，200℃时容器内的物质的量随时间的变化如图乙所示：①30~40min内，消耗
的平均反应速率为；②能说明反应已达平衡状态的是
a．
b．断裂2个H-H键，同时断裂2个H-O键
c．密闭容器内压强不变
d．混合气体的密度不变
(4)向一恒容密闭容器中充入3mol
和6mol ，开始测得气体的总压为4.5MPa，在一定温度下合成二甲醚，10min后达到平衡，测得的转化率为50%，该反应的平衡常数(保留2位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)22-23高三下·河南洛阳·阶段练习
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。合成尿素的反应分步进行，如图是反应的机理及能量变化(单位：
)，TS表示过渡态，图中各物质均为气态。
，则
和
键的同时断裂
键
和
，发生反应
。
(填“>”、“<”或“=”)；
时，起始压强为2.5MPa，20min时达到平衡，若用单位时间内气体的分压的变化来表示反应速率，则0-20min内的平均速率
，
(保留二位小数；Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
，
，
、
是速率常数，只受温度影响。图2表示正、逆反应的速率常数的对数
与温度的倒数
之间的关系，A、B、D、E分别代表图1中a点、c点的正、逆反应的
。
研发CO2利用技术、降低空气中CO2含量可采用“CO2催化加氢制甲醇”方法。
该反应体系中涉及以下两个反应：
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题：
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________。
(2)反应Ⅰ、Ⅱ的InK(K代表化学平衡常数)随
(温度的倒数)的变化如图所示。
试判断升高温度，反应
的化学平衡常数___________ (填“增大”或“减小”或“不变”)。
(3)恒压下将CO2和H2按体积比1∶3混合，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
其中：CH3OH的选择性
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是___________ 。
A．210℃ B．230℃ C．催化ZT D．催化剂CZ(Zr-1)T
②在230℃以上，升高温度CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是___________ 。
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，初始压强为p0，在300℃发生反应，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%。则反应Ⅱ的平衡常数K=___________ (保留两位有效数字)。
(5)已知对于反应Ⅰ，
，
。其中分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在540K下，按初始投料比
分别为3∶1、1∶1、1∶3，得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系如图所示。
①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为___________ (用字母表示)。
②计算540K的压强平衡常数___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
③540K条件下，某容器测得某时刻
，
，
，此时
___________ 。
该反应体系中涉及以下两个反应：
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题：
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________。
| A．增大CO的浓度，反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动 |
| B．降低温度，反应Ⅰ和Ⅱ的正、逆反应速率都减小 |
| C．恒温恒容下充入氦气，反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动 |
| D．增大压强，反应Ⅰ和Ⅱ重新达到平衡的时间不同 |
(温度的倒数)的变化如图所示。试判断升高温度，反应
的化学平衡常数(3)恒压下将CO2和H2按体积比1∶3混合，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
其中：CH3OH的选择性
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是
A．210℃ B．230℃ C．催化ZT D．催化剂CZ(Zr-1)T
②在230℃以上，升高温度CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，初始压强为p0，在300℃发生反应，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%。则反应Ⅱ的平衡常数K=
(5)已知对于反应Ⅰ，
，。其中分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在540K下，按初始投料比分别为3∶1、1∶1、1∶3，得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系如图所示。①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为
②计算540K的压强平衡常数
③540K条件下，某容器测得某时刻
，，，此时 “十三五”期间中国应对气候变化工作取得显著成效，并向国际社会承诺2030年“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。CO2的的回收及综合利用越来越受到国际社会的重视，将CO2转化为高附加值化学品已成为有吸引力的解决方案。
I.CO2合成二甲醚(DME)：
(1)合成二甲醚反应：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
已知：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25kJ/mol
则合成二甲醚的反应的ΔH=_______ kJ/mol。
(2)将1 mol CO2、3mol H2通入容积为1L的恒容密闭容器中合成二甲醚，200℃时容器内CO2的物质的量随时间的变化如表所示：
①0~40min内，消耗H2的平均反应速率为_______ mol·L-1·min-1
②能说明反应已达平衡状态的是_______ (填标号)
a.c(CO2)：c(H2O)=1：6 b.混合气体的密度不变 c.2v正(H2)=v逆(H2O) d.密闭容器内压强不变
(3)在不同温度和不同氢碳比时，合成二甲醚反应CO2的平衡转化率如图1所示，则图中氢碳比由大到小的关系是_______ (用a、b、c、d表示)。
(4)在503K时，当以氢碳比为0.9时合成二甲醚(如图2)，则化学平衡常数Kp=_______ MPa-4(用气体的平衡分压代替物质的量浓度计算压强平衡常数Kp，气体分压=气体总压×各气体的体积分数，列出表达式)。
II.CO2合成甲醇(MT)：
(5)合成甲醇反应：I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol
逆水煤气反应：II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ/mol
CO合成甲醇反应：Ⅲ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-90.18kJ/mol
在不同条件下CO2平衡转化率和甲醇的平衡产率如图所示：
①图1中甲醇的平衡产率随温度升高而降低的原因是_______ 。
②由图2可知，不同压强下CO2的平衡转化率在550℃后趋于相等，原因是_______ 。
I.CO2合成二甲醚(DME)：
(1)合成二甲醚反应：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
已知：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25kJ/mol
则合成二甲醚的反应的ΔH=
(2)将1 mol CO2、3mol H2通入容积为1L的恒容密闭容器中合成二甲醚，200℃时容器内CO2的物质的量随时间的变化如表所示：
| 时间/min-1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| n(CO2)mol | 0.31 | 0.53 | 0.40 | 0.30 | 0.20 | 0.20 |
①0~40min内，消耗H2的平均反应速率为
②能说明反应已达平衡状态的是
a.c(CO2)：c(H2O)=1：6 b.混合气体的密度不变 c.2v正(H2)=v逆(H2O) d.密闭容器内压强不变
(3)在不同温度和不同氢碳比时，合成二甲醚反应CO2的平衡转化率如图1所示，则图中氢碳比由大到小的关系是
(4)在503K时，当以氢碳比为0.9时合成二甲醚(如图2)，则化学平衡常数Kp=
II.CO2合成甲醇(MT)：
(5)合成甲醇反应：I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol
逆水煤气反应：II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ/mol
CO合成甲醇反应：Ⅲ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-90.18kJ/mol
在不同条件下CO2平衡转化率和甲醇的平衡产率如图所示：
①图1中甲醇的平衡产率随温度升高而降低的原因是
②由图2可知，不同压强下CO2的平衡转化率在550℃后趋于相等，原因是
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