專題12化學反應速率與化學平衡歸因分析1．研究碳及其化合物的資源化利用具有重要的意義。已知下列熱化學方程式：反應Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－164.9kJ·mol－1反應Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1將n(CO2)∶n(H2)＝1∶4的混合氣體充入密閉容器中發生上述反應Ⅰ、Ⅱ，在不同溫度和壓強時，CO2的平衡轉化率如圖。0.1MPa時，CO2的轉化率在600℃之后，隨溫度升高而增大的主要原因是______________________________________________________________。2．在剛性密閉容器中充入一定量的C2H2(g)和H2(g)，發生反應：C2H2(g)＋H2(g)C2H4(g)。其他條件相同，在Cat1、Cat2兩種催化劑作用下，反應相同時間時C2H2的轉化率與溫度的關系如圖所示。(1)催化效率較高的是__________(填“Cat1”或“Cat2”)；b點____________(填“達到”或“未達到”)平衡。(2)溫度高于300℃，升高溫度，b→c的原因可能是_______________________(答1條即可)。3．煤化工通常研究不同條件下CO轉化率以解決實際問題。已知在催化劑存在條件下反應：(1)上述反應的正反應是____________(填“吸熱”或“放熱”)反應。(2)若提高eq\f(nH2O,nCO)比例，則該反應的平衡常數K會________(填“變大”“變小”或“不變”)。(3)若降低溫度，反應重新達到平衡，則v正______(填“增大”“減小”或“不變”，下同)；CO轉化率__________________。(4)在使用鐵鎂催化劑的實際流程中，一般采用400℃左右，采用此溫度的原因是__________________________________________________________________________________________。4．二甲醚既是重要的工業品，也是燃料電池制氫的重要原料。二甲醚水蒸氣重整制氫的總反應為CH3OCH3(g)＋(1＋2x)H2O(g)(4＋2x)H2(g)＋(2－2x)CO(g)＋2xCO2(g)，其過程包括：Ⅰ.CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g)ΔH1＝＋23.6kJ·mol－1Ⅱ.CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)ΔH2＝＋49.5kJ·mol－1Ⅲ.CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)ΔH3＝＋90.7kJ·mol－1Ⅳ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH4＝－41.2kJ·mol－1CO2的選擇性(eq\f(產生CO2的物質的量,產生CO和CO2的總物質的量))與水醚比[eq\f(nH2O,nCH3OCH3)]和溫度的關系如圖1所示；423K時，平衡時H2的物質的量分數與水醚比的關系如圖2所示：(1)圖1中相同溫度下，水醚比越大，CO2的選擇性越高的原因是________________________；相同水醚比時，溫度升高，CO2的選擇性降低的原因是________________________________。(2)圖2中水醚比大于3時，隨水醚比的增大H2的物質的量分數減小的原因是__________________________________________________________________________________________。5．CO2和H2合成甲烷也是CO2資源化利用的重要方法。對于反應CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－165kJ·mol－1，催化劑的選擇是CO2甲烷化技術的核心。在兩種不同催化劑條件下反應相同時間，測得CO2轉化率和生成CH4選擇性隨溫度變化的影響如圖所示：(1)高于320℃后，以Ni-CeO2為催化劑，CO2轉化率略有下降，而以Ni為催化劑，CO2轉化率仍在上升，其原因是___________________________________________________________。(2)對比上述兩種催化劑的催化性能，工業上應選擇的催化劑是____________________，使用的合適溫度為______________________。6．一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對燃煤煙氣回收。反應為2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)ΔH＝－270kJ·mol－1。(1)其他條件相同、催化劑不同，SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖1，Fe2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉化率達到最高，不考慮催化劑價格因素，選擇Fe2O3的主要優點是_______________________________________________________________________________。(2)某科研小組用Fe2O3作催化劑，在380℃時，分別研究了n(CO)∶n(SO2)為1∶1、3∶1時SO2轉化率的變化情況(圖2)。則圖2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的變化曲線為______(填“a”或“b”)。7．二甲醚催化重整制氫的反應過程主要包括以下幾個反應(以下數據為25℃、1.01×105Pa條件下測定)：Ⅰ：CH3OCH3(g)＋H2O(l)2CH3OH(l)ΔH>0Ⅱ：CH3OH(l)＋H2O(l)CO2(g)＋3H2(g)ΔH>0Ⅲ：CO(g)＋H2O(l)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0Ⅳ：CH3OH(l)CO(g)＋2H2(g)ΔH>0工業生產中測得不同溫度下各組分體積分數及二甲醚轉化率的關系如圖所示：你認為反應控制的最佳溫度應為_________________________(填字母)。A．300～350℃ B．350～400℃C．400～450℃ D．450～500℃8．在一定條件下，向恒容密閉容器中充入1.0molCO2和3.0molH2，在一定溫度范圍內發生如下轉化：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－xkJ·mol－1(x>0)。在不同催化劑作用下，相同時間內CO2的轉化率隨溫度的變化如圖所示：(1)催化效果最佳的是催化劑______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；b點v正______(填“>”“<”或“＝”)v逆。(2)此反應在a點時已達到平衡狀態，a點的轉化率比c點高的原因是_____________________。9．丙烷氧化脫氫法制備丙烯的主要反應如下：C3H8(g)＋eq\f(1,2)O2(g)C3H6(g)＋H2O(g)ΔH2＝－118kJ·mol－1在催化劑作用下，C3H8氧化脫氫除生成C3H6外，還生成CO、CO2等物質。C3H8的轉化率和C3H6的產率隨溫度變化關系如圖所示。(1)圖中C3H8的轉化率隨溫度升高而上升的原因是__________________________________。(2)575℃時，C3H6的選擇性為_______________________________。(結果保留3位有效數字，C3H6的選擇性＝eq\f(C3H6的物質的量,反應的C3H8的物質的量)×100%)(3)基于本研究結果，能提高C3H6選擇性的措施是______________________。10．在密閉容器中充入5molCO和4molNO，發生反應：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5kJ·mol－1，圖1為平衡時NO的體積分數與溫度、壓強的關系。(1)溫度：T1________(填“＜”或“＞”)T2。(2)若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，重新達到的平衡狀態可能是圖中A～G點中的________點。(3)某研究小組探究催化劑對CO、NO轉化的影響。將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進行反應，相同時間內測量逸出氣體中NO含量，從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO的轉化率)，結果如圖2所示。溫度低于200℃時，圖2中曲線Ⅰ脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因為_______________________________________________________；a點________(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡脫氮率，說明其理由：_________________________________________________________________________________________________。11．某實驗室模擬反應2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－64.2kJ·mol－1，在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO2氣體，維持溫度為T℃，如圖為不同壓強下該反應經過相同時間NO2的轉化率隨著壓強變化的示意圖。請從動力學角度分析，1050kPa前，反應中NO2的轉化率隨著壓強增大而增大的原因為_________________________________________；在1100kPa時，NO2的體積分數為_________________________________________。12．T℃時，向一恒容密閉容器中加入3molH2和1molSe，發生反應：H2(g)＋Se(s)H2Se(g)ΔH＜0，溫度對H2Se產率的影響如圖：550℃時H2Se產率最大的原因：___________________________________________________。13．將甲醇轉化耦合到丁烯裂解過程中生產丙烯，主要涉及下列反應：①2C4H8(g)→2C3H6(g)＋C2H4(g)ΔH＞0②2CH3OH(g)→C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH＜0③C2H4(g)＋C4H8(g)→2C3H6(g)ΔH＜0(1)圖1是C3H6及