题目内容
【题目】乙炔加氢是乙烯工业中的重要精制反应，利用这一反应可以将乙烯产品中的乙炔含量降低，以避免后续乙烯聚合催化剂的中毒，工业上称为碳二加氢过程。
已知：Ⅰ.CH
CH(g)+H2(g)→CH2=CH2(g) ΔH1 K1(400K)=4.2×1022
Ⅱ.CHCH(g)+2H2(g)→CH3CH3(g) ΔH2=-311.4kJ·mol-1 K2(400K)=1.4×1038
回答下列问题：
（1）已知几种化学键的键能如下表所示：
△H1=___kJmol-1。
（2）400K时，在密闭容器中将等物质的量的CH2=CH2(g)和H2(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，生成CH3CH3(g)，达到平衡时测得
=1016，则平衡时c(H2)=___molL-1。
（3）据前人研究发现乙炔在PV团簇表面催化加氢反应的部分历程如图1所示，其中吸附在PV表面上的物种用*标注。
推测乙烯在PV表面上的吸附为___(填“放热”或“吸热”）过程。图1历程中最大能金（活化能）E正=___kJ·mol-1，该步骤的化学方程式为___。
（4）T1℃时，将体积比为1：2的CH≡CH(g)和H2(g)充入刚性密闭容器中，加入催化剂发生反应Ⅱ，起始体系总压强为P0 kPa，实验测得H2的分压（p)与反应时间（t）的关系如图2所示。
①T1℃时，0～4min内，平均反应速率v(HC≡CH)=___kPamin-1(用含p0、p1的代数式表示，下同）。
②T1℃时，该反应的化学平衡常数Kp=___kPa-2(Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）。
③T1℃时，0～2min内p(H2)的减小量___(填“＞”“＜”或“=”）2～4min内p(H2)的减小量，理由为___。
【答案】-193.8 3 放热 22.59 C2H3+ H= C2H4+ 
＞ 反应物的浓度减小，反应速率减慢
【解析】
(1)结合表格中键能数据，根据△H=反应物的键能 -生成物的键能进行解答；
(2)运用盖斯定律解出目标反应，根据已知反应与目标反应的平衡常数关系计算；
(3)结合图中各物质反应关系中反应物生成物能量变化分析判断；
(4)利用“三段式计算”反应速率、平衡常数；反应过程中反应物的浓度变化分析；
(1)根据△H=反应物的键能 -生成物的键能，则ΔH1=413.4 kJmol-1×2+812 kJmol-1+436 kJmol-1-(413.4 kJmol-1×4+615 kJmol-1)=-193.8 kJmol-1；
(2)已知：Ⅰ.CH
CH(g)+H2(g)→CH2=CH2(g) ΔH1 K1(400K)=4.2×1022
Ⅱ.CHCH(g)+2H2(g)→CH3CH3(g) ΔH2=-311.4kJ·mol-1 K2(400K)=1.4×1038
根据盖斯定律，Ⅱ-Ⅰ得：CH2=CH2(g)+H2(g)→CH3CH3(g)，平衡时测得
=1016，平衡常数K=
=
=
，则c(H2)=3mol/L；
(3)如图1所示，IM6为C2H4，C2H4→C2H4的过程为乙烯的脱附过程，需要吸收14.58 kJmol-1的能量，则反之C2H4→C2H4的过程为乙烯的吸附过程，放出14.58 kJmol-1的能量；如图所示，IM4→IM5过程中活化能最大，为-32.33 kJmol-1-(-54.92 kJmol-1)=22.59 kJmol-1，该步骤的化学反应方程式为：C2H3+ H= C2H4+ ；
(4)①根据反应：CHCH(g)+2H2(g)→CH3CH3(g)，如图所示，开始时p(CHCH)=
kPa，p(H2)=
kPa，根据“三段式”：
则2x=-
，解得x=- p1，故0-4min内，平均反应速率v(HC≡CH)=
kPamin-1；
②由①的“三段式”可得Kp=
；
③随着反应的进行，反应物的浓度减小，反应速率减慢，则0～2min内氢气的变化量大于2～4min内，则0～2min内p(H2)的减小量＞2～4min内p(H2)的减小量。
名校课堂系列答案
【题目】CO、H2是煤的气化产物，在生产生活中用途广泛。
（1）CO还原法处理大气污染物SO2
①2CO（g） + SO2（g） 
S（s）+2CO2（g） H = -270 kJ·mol－1，该反应的平衡常数表达式为__。
②在绝热恒容的密闭容器中进行上述反应，下列说法正确的是_____。
a 若混合气体密度保持不变，则已达平衡状态
b 达平衡后若再充人一定量CO2，平衡常数保持不变
c 分离出部分S，正、逆反应速率均保持不变，平衡不移动
d 从反应开始到平衡，容器内气体的压强保持不变
③向2 L恒温恒容密闭容器中通人2 mol CO、1 mol SO2，分别进行a、b、c三组实验。在不同催化剂件下发生反应：2CO（g） + SO2（g） S（s）+2CO2（g） H = -270 kJ·mol－1，反应体系总压随时间的变化如下表所示，则三组实验温度的大小关系是_____（用a、b、c表示），实验a从反应开始至45s达到平衡，则该过程反应速率v（SO2）__________（结果保留2位有效数字）。
| 0s | 40s | 45s | 60s |
a | 175 | 142 | 140 | 140 |
b | 160 | 120 | 120 | 120 |
c | 160 | 130 | 125 | 120 |
（2）利用CO、H2可制备天然气，主要反应为：
CO（g） + 3H2（g） 
CH4（g） + H2O（g） H1=-206.2 kJ·mol1；
CO（g） + H2O（g） CO2（g） + H2（g） H2 = -41.0 kJ·mol－1；
H2O（l） ═H2O（g） H3 =+44 kJ·mol－1 。
回答下列问题：
①反应CO2（g） + 4H2（g） CH4（g） + 2H2O（l） 的H4 = ________ kJ·mol－1。某温度下，分别在起始容积相同的恒压容器A、恒容容器B中加人1molCO2和4molH2的混合气体，两容器反应达到平衡后放出或吸收的热量较多的是__（ 填“A”或“B"）。
②在恒压管道反应器中按n（H2）:n（CO） = 3:1通入原料气，在催化剂作用下制备合成天然气，400 ℃ p总为100 kPa时反应体系平衡组成如下表所示：
组分 | CH4 | H2O | H2 | CO2 | CO |
体积分数/% | 45.0 | 42.5 | 10.0 | 1.50 | 1.00 |
则该条件下CO的总转化率α=____。
③制备合成天然气采用在原料气中通入水蒸气来缓解催化剂积碳。
积碳反应为：反应I ：CH4（g） C（s） + 2H2（g） H = +75 kJ·mol－1；
反应Ⅱ：2CO（g） C（s） + CO2（g） H = -172 kJ·mol－1，
平衡体系中水蒸气浓度对积碳量的影响如图所示，下列说法正确的是__。
A 曲线1在700 ~ 800℃积碳量减小的原因可能是反应Ⅱ逆向移动
B 曲线1在550 ~700℃积碳量增大的原因可能是反应I、Ⅱ的速率增大
C 曲线2、3在550 ~800℃积碳量较低的原因是水蒸气稀释作用使积碳反应速率减小
D 水蒸气能吸收反应放出的热量，降低体系温度至550℃以下，有利于减少积碳
