II大題突破熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡的綜合分析（A）

1.（10分）（2024?貴州，17）在無氧環(huán)境下，CH4經(jīng)催化脫氫芳構(gòu)化可以直接轉(zhuǎn)化為高附加值的芳煌產(chǎn)品。一定

溫度下，CH4芳構(gòu)化時(shí)同時(shí)存在如下反應(yīng)：

i.CH4（g）一C（s）+2H?（g）AHi=+74.6kJ-mol-1AS=+80.84J-mol4-K-1

ii.6cHKg）一C6H6⑴+9H2（g）AH2

回答下列問題：

⑴反應(yīng)i在1000K時(shí)（填“能”或“不能”）自發(fā)進(jìn)行。

（2）已知25℃時(shí)有關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表，則反應(yīng)ii的△%=kJ-mol”（用含a、b、c的代數(shù)式表

示）。

物質(zhì)CH4(g)C6H6⑴H2(g)

AH/CkJ-mol-1)abc

⑶受反應(yīng)i影響，隨著反應(yīng)進(jìn)行，單位時(shí)間內(nèi)甲烷轉(zhuǎn)化率和芳煌產(chǎn)率逐漸降低，原因

是O

（4）對(duì)催化劑在不同的pH條件下進(jìn)行處理，能夠改變催化劑的活性。將催化劑在5種不同pH條件下處理

后分別用于催化CH4芳構(gòu)化，相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)如下表，其中最佳pH為,理由

是O

PHCH4平均轉(zhuǎn)化率/%芳煌平均產(chǎn)率/%產(chǎn)物中積碳平均含量/%

2.49.605.3540.75

4.09.804.6045.85

7.09.254.0546.80

10.010.456.4533.10

12.09.954.1049.45

（5）973K、100kPa下，在某密閉容器中按〃（C6H6）：”（CH4）=1：5充入氣體，發(fā)生反應(yīng)

C6H6（g）+CH4（g）-C7H8（g）+H2（g）,平衡時(shí)C6H6與C7H8的分壓比為4：1,則C6H6的平衡轉(zhuǎn)化率

為，平衡常數(shù)Kp=（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，列出

計(jì)算式即可）。

（6）引入丙烷可促進(jìn)甲烷芳構(gòu)化制備苯和二甲苯，反應(yīng)如下：

rw小“o小催化劑^C6H6(g)+H2(g)

CH4(g)+C3HB(g)———

(過量)^C!!Hl(l(g)+H2(g)(兩個(gè)反應(yīng)可視為同級(jí)數(shù)的平行反應(yīng))

2-4

Ea1

對(duì)于同級(jí)數(shù)的平行反應(yīng)有"=?=?e(f—),其中v、左分別為反應(yīng)速率和反應(yīng)速率常數(shù)，及為反應(yīng)活化

v2k2A2

能，4、A2為定值，R為常數(shù),T為溫度，同一溫度下魯是定值。已知&琴＜&二樣，若要提高苯的產(chǎn)率，

可采取的措施有o

2.(10分X2023?遼寧，18)硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。

(1)我國(guó)古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO,5H2O)取精華法”。借助現(xiàn)代儀器分析，該制備過

程中CuSO#5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化情況，數(shù)值已省略)如圖1所示。

700c左右有兩個(gè)吸熱峰，則此時(shí)分解生成的氧化物有S02、和(填化學(xué)式)。

(2)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應(yīng)如下：

NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4

2NO+O2=2NO2

i.上述過程中NO?的作用為0

ii.為了適應(yīng)化工生產(chǎn)的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是(答出兩點(diǎn)即

可)。

1

(3)接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化：S02(g)+102(g)-SO3(g)AH=-98.9kJ.mol

i.為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(a)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度

的關(guān)系如圖2所示，下列說法正確的是。

拗

?

.88

同a=0

日

.90

a=0

.92

a=0

20

05

51

500

90

04

48

470

七

溫度/

圖2

大

率越

應(yīng)速

高，反

度越

a.溫

率

轉(zhuǎn)化

平衡

代表

曲線

0.88的

b.a=

越低

溫度

對(duì)應(yīng)

大值

率最

應(yīng)速

大，反

c.a越

度

產(chǎn)溫

佳生

擇最

率，選

大速

的最

同a下

根據(jù)不

d.可

所

如圖3

關(guān)系

化率

和轉(zhuǎn)

，溫度

劑下

催化

。不同

改良

行了

其進(jìn)

家對(duì)

科學(xué)

，我國(guó)

性能

綜合

劑的

催化

高鈾

為提

ii.

號(hào)）。

（填標(biāo)

的是

最佳

性能

催化

示，

8(

60

<

4(

3

螂2(

-K

a--V

O

Cs

-K-

b-V

S

Ce

-K-

c^V

e

s—C

—K—C

d-V

50

05

50

450

0

40

350

/t

溫度

圖3

的a=

反應(yīng)

氧化

催化

上述

表示

數(shù)式

的代

和ae

含p

為用

化率

衡轉(zhuǎn)

的平

p,SO

壓為

衡分

的平

設(shè)0

iii.

2

2

算）。

度計(jì)

衡濃

替平

壓代

衡分

（用平