高中化学产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线试题

$C{H}_4-C{O}_2$ 催化重整不仅可以得到合成气（CO和 $H_2$ ）。还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1） $C{H}_4-C{O}_2$ 催化重整反应为： $C{H}_4\left(g\right)+C{O}_2\left(g\right)=2\mathit{CO}\left(g\right)+2H_2\left(g\right)$ 。

已知：

$C\left(s\right)+2H_2\left(g\right)=C{H}_4\left(g\right)$ $△H=-75\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$

$C\left(s\right)+O_2\left(g\right)=C{O}_2\left(g\right)$ $△H=-394\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$

$C\left(s\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)=\mathit{CO}\left(g\right)$ $△H=-111\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$

该催化重整反应的 $△H=$ ________ $\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$ 。有利于提高 $C{H}_4$ 平衡转化率的条件是________（填标号）。

A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入 $2\mathit{molC}{H}_4\cdot 1\mathit{molC}{O}_2$ 以及催化剂进行重整反应。达到平衡时 $C{O}_2$ 的转化率是50%，其平衡常数为________ $\mathit{mo}{l}^2\cdot L^{-2}$ 。

（2）反中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

		积碳反应 $C{H}_4\left(g\right)=C\left(s\right)+2H_2\left(g\right)$	消碳反应 $C{O}_2\left(g\right)+C\left(s\right)=2\mathit{CO}\left(g\right)$
$\mathit{\Delta HJ}(\mathit{KJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1})$		75	172
活化能/     $(\mathit{KJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1})$	催化剂X	33	91
	催化剂Y	43	72

①由上表判断,催化剂X________Y(填"优于或劣于"),理由是________.在反应进料气组成,压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示,升高温度时,下列关于积碳反应,消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)

A．	$K_{积}$ 、 $K_{消}$ 均增加
B．	$V_{积}$ 减小、 $V_{消}$ 增加
C．	$K_{积}$ 减小、 $K_{消}$ 增加
D．	$v_{消}$ 增加的倍数比 $V_{积}$ 增加的倍数大

②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 $v=k·p\left(C{H}_4\right)·{\left[p\right(C{O}_2\left)\right]}^{-0.5}$ (k为速率常数)。在 $p\left(C{H}_4\right)$ 一定时,不同 $P\left(C{O}_2\right)$ 下积碳量随时间的变化趋势如右图所示,则 $P_a\left(C{O}_2\right)$ 、 $P_b\left(C{O}_2\right)$ 、 $P_c\left(C{O}_2\right)$ 从大到小的顺序为________

丙烯腈（CH ₂=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用"丙烯氨氧化法"生产．主要副产物有丙烯醛（CH ₂=CHCHO）和乙腈（CH ₃CN）等。回答下列问题：

（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C ₃H ₃N）和副产物丙烯醛（C ₃H ₄O）。热化学方程式如下：①C ₃H ₆（g）+NH ₃（g）+ $\frac{3}{2}$ O ₂（g）═C ₃H ₃N（g）+3H ₂O（g）△H=﹣515kJ•mol ^{﹣ 1}

②C ₃H ₆（g）+O ₂（g）═C ₃H ₄O（g）+H ₂O（g）△H=﹣353kJ•mol ^{﹣ 1}

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________．

（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃．低于460℃时，丙烯腈的产率________（填"是"或"不是"）对应温度下的平衡转化率，判断理由是________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）．

A．	催化剂活性降低	B．	平衡常数变大
C．	副反应增多	D．	反应活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示．由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为________，理由是________．进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________．

二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：

（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

$\text{C}{\text{O}}_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)=\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)$

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

① $\text{C}{\text{O}}_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)=\text{CO}\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)\mathit{\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}}\Delta H_1=+41\text{kJ}\cdot \text{mo}{\text{l}}^{-1}$

② $\text{CO}\left(g\right)+2H_2\left(g\right)=\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}\left(g\right)\mathit{\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}}\Delta H_2=-90\text{kJ}\cdot \text{mol}$

总反应的 $\mathit{\Delta H}=$ _______ $\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$ ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________（填标号），判断的理由是_______。

（2）合成总反应在起始物 $n\left(H_2\right)/n\left(C{O}_2\right)=3$ 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)$ ，在 $t=250$ ℃下的 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)\sim p$ 、在 $p=5\times 10^5\mathit{Pa}$ 下的 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)~t$ 如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 $K_p=$ ________；

②图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是_________；

③当 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)=0.10$ 时， $C{O}_2$ 的平衡转化率 $\alpha =$ __________，反应条件可能为________或_______。