[题目]碳.氮及其化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用.请回答:(1)利用CO2的弱氧化性.开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺.该工艺可采用铬的氧化物为催化剂.其反应机理如图:①图中催化剂为 .②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭.维持催化剂活性.原因是 .(2)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I.Ⅱ.Ⅲ中.均分别充� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】碳、氮及其化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用。请回答：

(1)利用CO2的弱氧化性，开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂，其反应机理如图：

①图中催化剂为__________________。

②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂活性，原因是______________。

(2)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、Ⅱ、Ⅲ中，均分别充入1molCO和2molH2发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=－90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图所示，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。

①5min 时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器__________（填序号）。

②0-5min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=_________。（保留两位有效数字）。

③当三个容器中的反应均达到平衡状态时，平衡常数最小的是容器_________。（填序号）

(3)在密闭容器中充入10molCO和8 molNO，发生反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=－762kJ·mo－1，如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

①由上图判断，温度T1_____T2（填“低于”或“高于”）。

②压强为20MPa、温度为T2下，若反应进行到10 min达到平衡状态，在该温度下，如图所示A、B、C对应的pA(CO2)、pB(CO2)、pC(CO2)从大到小的顺序为_________。

③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的__________点。

【答案】CrO3 碳与CO2反应生成CO，脱离催化剂表面 III 0.067mol/(Lmin) III 低于 pC(CO2)＞pB(CO2)＞pA(CO2) G

【解析】

(1)①根据反应机理图确定每一步反应的反应物和生成物，从而确定催化剂；
②结合C与CO2的反应分析；

(2)①对于某一可逆反应，当其它条件一定时，温度越高，反应速率越快，越早达到平衡状态；
②列三段式计算：

③平衡常数只受温度的影响，根据温度对平衡移动的影响分析判断；

(3)①根据温度对平衡移动的影响分析判断；

②根据压强对平衡移动的影响分析判断；

③同时结合温度和压强对平衡移动的影响分析判断。

(1)①由反应机理图可知，反应(ⅰ)中反应物为C3H8和CrO3，生成物为C3H6、H2O和Cr2O3，反应(ⅰi)中反应物为Cr2O3和CO2，生成物为CO和CrO3，由此可知反应(ⅰ)消耗CrO3，反应(ⅰi)生成CrO3，反应前后CrO3不变，则催化剂为CrO3，故答案为：CrO3；

②碳与CO2反应生成CO，脱离催化剂表面，因此该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂的活性，故答案为：碳与CO2反应生成CO，脱离催化剂表面；

(2)①对于某一可逆反应，当其它条件一定时，温度越高，反应速率越快，应越早达到平衡状态，由图像可知，T1＜T2＜T3，T3温度最高，当反应均进行到5min时，只有一个容器中的反应已经达到平衡状态，只能是III容器，故答案为：III；
②设转化CO的物质的量为x，列三段式(单位为mol)：

，I容器中的氢气的体积分数为40%，因此有

，则x=mol，根据化学反应速率的数学表达式，，故答案为：0.067mol/(Lmin)；
③平衡常数只受温度的影响，此反应的正反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，因此化学平衡常数最小的是III，故答案为：III；

(3)①此反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO的体积分数会增大，则T1低于T2，故答案为：低于；

②此反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化碳的体积分数增大，分压增大，故答案为：pC(CO2)＞pB(CO2)＞pA(CO2)；

③由于此反应的正反应是气体体积减小的放热反应，若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，则平衡会正向移动，NO的体积分数减小，重新达到的平衡状态可能是图中G点，故答案为：G。

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