第十章

第45講匯報(bào)人：化學(xué)

大一輪復(fù)習(xí)圖表探究——反應(yīng)變化與規(guī)律的綜合分析復(fù)習(xí)目標(biāo)1.熟悉探究、反應(yīng)變化與規(guī)律綜合題的考查特點(diǎn)。2.通過研做近年高考真題，建立解答原理分析型綜合題的思維路徑。3.能從速率、平衡不同視角，規(guī)范使用化學(xué)語言解答工業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)問題。內(nèi)容索引壹類型一與反應(yīng)速率相關(guān)的曲線變化趨勢分析貳類型二平衡移動類圖像的分析叁課時(shí)精練類型一壹與反應(yīng)速率相關(guān)的曲線變化趨勢分析[模型構(gòu)建]分段解讀，提取圖表中有效信息(舉例分析如下)(1)緩慢上升階段(AB段)：溫度升高，反應(yīng)速率加快。由于溫度較低，催化劑活性低，故轉(zhuǎn)化率較低。(2)迅速上升階段(BC段)：溫度升高，反應(yīng)速率加快；溫度升高，催化劑活性增大。兩者共同導(dǎo)致速率加快。(4)下降階段(DE段)：溫度升高，反應(yīng)速率加快，但溫度過高，以副反應(yīng)導(dǎo)致的轉(zhuǎn)化率下降為主，催化劑失活(氣體難以吸附、催化劑受熱分解)，共同導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低；也可能是反應(yīng)放熱，平衡逆向移動，若變化明顯下降，一般考慮催化劑活性降低或副反應(yīng)占主導(dǎo)地位。(3)上升平緩或平臺階段(CD段)：溫度升高，反應(yīng)速率加快；由于催化劑基本已達(dá)到最大活性，對速率影響較小?？赡苡捎跍囟容^高發(fā)生副反應(yīng)，與速率加快導(dǎo)致的轉(zhuǎn)化率升高抵消；也可能反應(yīng)趨于平衡狀態(tài)或達(dá)到平衡狀態(tài)。提升關(guān)鍵能力1.[2023·江蘇，14(2)]V2O5?WO3/TiO2催化劑能催化NH3脫除煙氣中的NO，反應(yīng)為4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)===4N2(g)+6H2O(g)

ΔH=-1632.4kJ·mol-1。將一定物質(zhì)的量濃度的NO、O2、NH3(其余為N2)氣體勻速通過裝有V2O5?WO3/TiO2催化劑的反應(yīng)器，測得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。反應(yīng)溫度在320~360℃范圍內(nèi)，NO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化不明顯的原因是_________________________________________________________________________________________；

反應(yīng)溫度高于380℃，NO轉(zhuǎn)化率下降，除因?yàn)檫M(jìn)入反應(yīng)器的NO被還原

該溫度范圍內(nèi)，催化劑活性變化不大，且有生成NO的副反應(yīng)發(fā)生，消耗的NO與生成的NO相抵消的量減少外，還有___________________________________________(用化學(xué)方程式表示)。4NH3+5O24NO+6H2O、N2+O22NO反應(yīng)溫度高于380℃，NO轉(zhuǎn)化率下降，有可能體系產(chǎn)生了NO，如4NH3+5O24NO+6H2O、N2+O22NO等。2.[2024·江蘇，17(2)②(3)①](1)一定條件下，將氮?dú)夂蜌錃獍磏(N2)∶n(H2)=1∶3混合勻速通入合成塔，發(fā)生反應(yīng)N2+3H2

2NH3。海綿狀的α?Fe作催化劑，多孔Al2O3作為α?Fe的“骨架”和氣體吸附劑。Al2O3含量與α?Fe表面積、出口處氨含量關(guān)系如圖所示。Al2O3含量大于2%，出口處氨含量下降的原因是___________________________________________________________________________________________________________。

多孔Al2O3可作為氣體吸附劑，含量過多會吸附生成的NH3，且Al2O3含量大于2%時(shí)，α?Fe表面積減小，催化效率降低

NaHCO3受熱分解且溫度升高不利于H2溶解3.H2O2在催化劑α?FeOOH的表面上，分解產(chǎn)生·OH，·OH較H2O2和O2更易與煙氣中的NO、SO2發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)H2O2濃度一定時(shí)，NO的脫除效率與溫度的關(guān)系如圖所示。升溫至80℃以上，大量汽化的H2O2能使NO的脫除效率顯著提高的原因是_______________________________________________________________________，

溫度高于180℃，NO的脫除效率降低的原因是____________________________________________________。

H2O2與催化劑的接觸更好，產(chǎn)生更多的·OH，·OH濃度增大，與NO混合更充分后，H2O2分解成O2和H2O，NO的脫除效率下降180℃以4.在一定條件下，CO可以去除煙氣中的SO2，其反應(yīng)原理為2CO+SO22CO2+S。其他條件相同，以比表面積大的γ?Al2O3作為催化劑，研究表明，γ?Al2O3在240℃以上發(fā)揮催化作用。反應(yīng)相同的時(shí)間，SO2去除率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示。240℃之前，隨著溫度的升高，SO2去除率降低的原因是_______________________________________________________。

240℃之后，隨著溫度的升高，SO2去除率迅速增大的主要原因是________________________________________________________________________________。SO2被催化劑吸附，溫度升高，吸附能力減弱240℃之前，240℃之后，SO2在催化劑作用下被CO還原，溫度升高，催化劑活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快返回貳平衡移動類圖像的分析[典例]反應(yīng)1：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-49.5kJ·mol-1反應(yīng)2：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-1分別在3MPa、5MPa下，將n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合氣體置于密

(1)CO2轉(zhuǎn)化率下降階段：溫度升高，反應(yīng)2為吸熱反應(yīng)，正向進(jìn)行程度增大，二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率升高；反應(yīng)1為放熱反應(yīng)，正向進(jìn)行程度減小，二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率降低，其中后者占主導(dǎo)因素。(2)CO2轉(zhuǎn)化率上升階段：溫度升高，反應(yīng)2為吸熱反應(yīng)，正向進(jìn)行程度增大，二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率升高；反應(yīng)1為放熱反應(yīng)，正向進(jìn)行程度減小，二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率降低，其中前者占主導(dǎo)因素。(3)不同壓強(qiáng)下CH3OH或CO選擇性曲線判斷：一定溫度下，在投料比相同時(shí)，高壓有利于反應(yīng)1正向進(jìn)行，所以5MPa下的CH3OH選擇性始終高于3MPa下的；CO則相反。(4)不同壓強(qiáng)下CO2轉(zhuǎn)化率曲線判斷：在投料比、溫度相同情況下，高壓有利于反應(yīng)1正向進(jìn)行，所以5MPa下的CO2轉(zhuǎn)化率更高。(5)高溫下CO2轉(zhuǎn)化率重合解釋：高溫下，反應(yīng)1幾乎未進(jìn)行，CO2轉(zhuǎn)化率完全由反應(yīng)2提供，反應(yīng)2受壓強(qiáng)影響較小，故同溫、同投料比下，CO2轉(zhuǎn)化率相同。“吸收”后所得的KHCO3溶液與石灰乳反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________；載人航天器內(nèi)，常用LiOH固體而很少用KOH固體吸收空氣中的CO2，其原因是_________________________________________。

提升關(guān)鍵能力1.(2023·江蘇，17)空氣中CO2含量的控制和CO2資源利用具有重要意義。(1)燃煤煙氣中CO2的捕集可通過如下所示的物質(zhì)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)。KHCO3+Ca(OH)2===CaCO3+KOH+H2O相同質(zhì)量的LiOH固體可吸收更多二氧化碳由圖可知“吸收”后所得的KHCO3溶液與石灰乳反應(yīng)生成碳酸鈣用于煅燒產(chǎn)生二氧化碳，產(chǎn)物KOH可回收利用，故化學(xué)方程式為KHCO3+Ca(OH)2===CaCO3+KOH+H2O。①密閉體系中反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)(K)與溫度的關(guān)系如圖甲所示，反應(yīng)Ⅰ的ΔH

(填“=0”“>0”或“<0”)。

<0由圖甲可知升高溫度反應(yīng)Ⅰ的lgK減小，說明溫度升高平衡逆向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其ΔH<0。②反應(yīng)體系中除發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ外，還發(fā)生尿素水解、尿素縮合生成縮二脲[(NH2CO)2NH]和尿素轉(zhuǎn)化為氰酸銨(NH4OCN)等副反應(yīng)。尿素生產(chǎn)中實(shí)際投入NH3和CO2的物質(zhì)的量之比為n(NH3)∶

n(CO2)=4∶1，其實(shí)際投料比值遠(yuǎn)大于理論值的原因是________________________________________________________________________。

適當(dāng)抑制副反應(yīng)的發(fā)生，氨氣與二氧化碳的投料比越大，二氧化碳轉(zhuǎn)化率越高(3)催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。在相同條件下，恒定通過電解池的電量，電解得到的部分還原產(chǎn)物的法拉第效率(FE%)隨電解電壓的變化如圖乙所示。

H2當(dāng)電解電壓為U1V時(shí)，電解過程中含碳還原產(chǎn)物的FE%為0，說明二氧化碳未得電子，為H2O放電生成氫氣。

6H2O===CH4↑+9OH-

③當(dāng)電解電壓為U3V時(shí)，電解生成的C2H4和HCOO-的物質(zhì)的量之比為_________________________________________________________________________________

每生成1mol_________________________________(寫出計(jì)算過程)。

2.[2021·江蘇，18(2)②]CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)

ΔH=+246.5kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ：H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)

ΔH=+41.2kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ：2CO(g)===CO2(g)+C(s)

ΔH=-172.5kJ·mol-11.01×105Pa下，將n起始(CO2)∶n起始(CH4)=1∶1的混合氣體置于密閉容器中，不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。800℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)大于600℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0，高溫下反應(yīng)的平衡常數(shù)大(反應(yīng)正向進(jìn)行程度大)，CO2的消耗量大，反應(yīng)Ⅲ的ΔH<0，高溫下反應(yīng)的平衡常數(shù)小(反應(yīng)正向進(jìn)行程度小)，CO2的生成量小3.(2025·無錫高三模擬)乙醇用途廣泛且需求量大，尋求制備乙醇的新方法是研究的熱點(diǎn)。醋酸甲酯催化加氫制備乙醇涉及的主要反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ：CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g)

ΔH=-23.6kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ：2CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g)ΔH=-22.6kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ：CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g)

ΔH=+44.2kJ·mol-1

(1)若n起始(CH3COOCH3)=1mol，則500K下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成C2H5OH的物質(zhì)的量為

mol。

(2)673~723K時(shí)，CH3COOCH3的平衡轉(zhuǎn)化率幾乎不變，其原因是________________

0.81_______________________________________________________________________________________________________。反應(yīng)Ⅱ中CH3COOCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降，反應(yīng)Ⅲ中CH3COOCH3的平衡轉(zhuǎn)化率上升，且上升幅度與下降幅度相當(dāng)溫度升高，反應(yīng)Ⅰ、4.(2024·蘇州模擬)開發(fā)CO2催化加氫合成二甲醚技術(shù)是有效利用CO2資源，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的重要途徑。CO2催化加氫直接合成二甲醚：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

ΔH=-122.54kJ·mol-1副反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH=+41.2kJ·mol-1

(1)圖1中，溫度高于290℃，CO2平衡總轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因可能是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

溫度高于290℃，隨著溫度升高，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡向右移動的程度大于2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)平衡向左移動的程度，使CO2的平衡轉(zhuǎn)化率上升(2)圖2中，在240~300℃范圍內(nèi)，相同溫度下，二甲醚的實(shí)際選擇性高于其平衡選擇性，從化學(xué)反應(yīng)速率的角度解釋原因：___________________________________________________________________________________________________________________________________。

CO2催化加氫直接合成二甲醚的反應(yīng)活化能較低，而副反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)活化能較高，所以二甲醚的實(shí)際選擇性高于其平衡選擇性返回KESHIJINGLIAN叁課時(shí)精練答案123456781.反應(yīng)放熱，在絕熱容器中反應(yīng)使溫度升高，v正增加，b點(diǎn)后，溫度上升已不明顯，反應(yīng)物濃度降低，導(dǎo)致v正減小2.

答案123456783.(1)32%

75%(2)①反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0，反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0，溫度升高，使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度②增大壓強(qiáng)、使用對反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ催化劑活性更高的催化劑答案123456784.(1)①低于80℃時(shí)，反應(yīng)速率慢；高于80℃時(shí)，溫度對反應(yīng)速率影響較小，且反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低②HCHO+CH3OHHCOOCH3+H2(2)當(dāng)CO2濃度較小時(shí)，CO2的配比越高，則乙苯平衡轉(zhuǎn)化率越高；當(dāng)CO2濃度較大時(shí)，在催化劑表面吸附率過高，則會造成乙苯在催化劑表面的吸附率下降，使乙苯平衡轉(zhuǎn)化率隨著c(CO2)增大而減小答案123456785.(1)反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動，導(dǎo)致溫度升高甲醇的選擇性降低(2)選用p?ZnO催化劑使反應(yīng)Ⅰ速率快，在相同時(shí)間內(nèi)生成的甲醇多答案123456786.(1)液時(shí)空速過大，原料在催化精餾塔中停留時(shí)間短，導(dǎo)致反應(yīng)不充分(2)大量冷凝液流回精餾塔內(nèi)，使DMC無法及時(shí)移出反應(yīng)體系，從而抑制DMC合成反應(yīng)的正向進(jìn)行(3)將生成的副產(chǎn)物NH3與CO2反應(yīng)合成尿素，進(jìn)行循環(huán)利用答案123456787.(1)CH3ONa更容易與水反應(yīng)生成難電離的CH3OH，使c(CH3O-)減小(2)水、甲醇對催化劑活性位點(diǎn)形成競爭吸附，參與催化反應(yīng)的甲醇減少(3)①氧氣和二甲醚反應(yīng)放熱，促進(jìn)途徑Ⅱ反應(yīng)正向進(jìn)行，提高H2產(chǎn)率②C③

(4)有利于實(shí)現(xiàn)碳中和，可用作儲氫材料答案123456788.(1)①H2(g)的燃燒熱②(2)①部分CH3COOCH3發(fā)生了其他不產(chǎn)生C2H5OH和CH3COOC2H5的反應(yīng)②溫度升高與催化劑活性增大共同導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的速率加快③溫度過高，可能導(dǎo)致有機(jī)物轉(zhuǎn)化為積碳，積碳覆蓋在催化劑表面；Cu2O被還原為Cu，改變了Cu2O與Cu的比例，導(dǎo)致催化劑活性降低1.向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下使反應(yīng)SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率(v正)隨時(shí)間變化如圖所示。正反應(yīng)速率先增大后減小的原因是_____________________________________________________________________________________________________。

12345678答案

反應(yīng)放熱，在絕熱容器中反應(yīng)使溫度升高，v正增加，b點(diǎn)后，溫度上升已不明顯，反應(yīng)物濃度降低，導(dǎo)致v正減小2.(2024·蘇錫常鎮(zhèn)四市一模)燃煤產(chǎn)生的煙氣中含NO、SO2、粉塵等，經(jīng)過SCR脫硝除去NO，粉塵經(jīng)沉降得到粉煤灰。粉煤灰成分研究粉煤灰可用于水泥工業(yè)，粉煤灰中的氨含量(NH3或銨鹽)會影響水泥的性能。12345678答案相同煙氣所得脫硝粉煤灰(經(jīng)過SCR脫硝后獲得)與未脫硝粉煤灰(直接沉降獲得)加水溶解后，所得漿液pH隨時(shí)間的變化如圖所示。脫硝粉煤灰pH始終比未脫硝粉煤灰低的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。

SCR脫硝過程中部分SO2被氧化為

3.(2024·海安期末)CO2的資源化利用技術(shù)是世界各國研究的熱點(diǎn)。CO2與H2合成二甲醚(CH3OCH3)。該工藝主要涉及三個(gè)反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH=-49.01kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)

ΔH=+41.17kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ：2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=-24.52kJ·mol-112345678答案12345678答案成分COCO2CH3OCH3濃度/(mol·L-1)8×10-30.173×10-2則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α=

，平衡時(shí)CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的選擇性=

(選擇性是指生成指定物質(zhì)消耗的CO2占CO2消耗總量的百分比)。

32%75%(1)一定溫度下，向1L恒容密閉容器中加入0.25molCO2和1.0molH2發(fā)生上述3個(gè)反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)測得部分物質(zhì)的濃度如下表所示：12345678答案

12345678答案

________________________________________________________________________________________________________________________。

②不改變反應(yīng)時(shí)間和溫度，一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有

。

反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0，反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0，溫度升高，使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度增大壓強(qiáng)、使用對反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ催化劑活性更高的催化劑12345678答案要提高CH3OCH3的選擇性，就要抑制反應(yīng)Ⅱ、促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ，可以增大壓強(qiáng)、使用對反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ催化活性更高的催化劑等。際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃，其理由是_________________________________________________________________________________________________________________。

4.(1)工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反應(yīng)為CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)

ΔH=-29.1kJ·mol-1。12345678答案①科研人員對該反應(yīng)進(jìn)行了研究，在一定壓強(qiáng)時(shí)，溫度對反應(yīng)速率的影響如圖1所示。實(shí)

低于80℃時(shí)，反應(yīng)速率慢；高于80℃時(shí)，溫度對反應(yīng)速率影響較小，且反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低②反應(yīng)過程發(fā)生副反應(yīng)：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)。該反應(yīng)的機(jī)理分兩步完成，可以用圖2表示。寫出第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式：

。

12345678答案HCHO+CH3OHHCOOCH3+H212345678答案由圖示可知，X為甲醇脫去一分子H2后的產(chǎn)物，即X為HCHO，則第二步反應(yīng)為HCHO和CH3OH反應(yīng)生成HCOOCH3和H2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為HCHO+CH3OHHCOOCH3+H2。(2)CO2氣氛下乙苯催化脫氫制苯乙烯的反應(yīng)為+CO2(g)+CO(g)+H2O(g)。原料在催化劑表面充分吸附進(jìn)行反應(yīng)?，F(xiàn)保持原料中乙苯濃度不變，增加CO2濃度，乙苯平衡轉(zhuǎn)化率與CO2濃度的關(guān)系12345678答案如圖3所示，請解釋乙苯平衡轉(zhuǎn)化率隨著CO2濃度變化的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

度較小時(shí)，CO2的配比越高，則乙苯平衡轉(zhuǎn)化率越高；當(dāng)CO2濃度較大時(shí)，在催化劑表面吸附率過高，則會造成乙苯在催化劑表面的吸附率下降，使乙苯平衡轉(zhuǎn)化率隨著c(CO2)增大而減小當(dāng)CO2濃5.(2024·南京金陵中學(xué)模擬)ZnO有棒狀ZnO(r?ZnO)、片狀ZnO(p?ZnO)兩種，均可用作CO2選擇性加氫轉(zhuǎn)化為CH3OH的催化劑。在ZnO催化劑存在下，將CO2與H2混合，同時(shí)發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-53.7kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-112345678答案控制一定的CO2和H2初始投料比，在相同壓強(qiáng)下，經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(其中“甲醇選擇性”是指轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比)。已知：p?ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea=32kJ·mol-1，r?ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea=54kJ·mol-1。12345678答案(1)在280~320℃范圍內(nèi)，相同催化劑條件下，隨溫度升高，CH3OH與CO的產(chǎn)率均提高，而甲醇的選擇性降低的可能原因是__________________________________________________________________________。

(2)在280~320℃范圍內(nèi)，比較圖a和圖b兩種ZnO催化劑催化CO2加氫性能，說明在CO2加氫合成甲醇時(shí)優(yōu)先選用p?ZnO催化劑的原因：___________________________________________________________。

12345678答案

反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動，導(dǎo)致溫度升高甲醇的選擇性降低

選用p?ZnO催化劑使反應(yīng)Ⅰ速率快，在相同時(shí)間內(nèi)生成的甲醇多6.(2024·常州市教育學(xué)會學(xué)業(yè)水平監(jiān)測)以尿素、甲醇和1，2?丙二醇(PG)為原料在催化精餾塔中可經(jīng)“一鍋法”制得碳酸二甲酯(DMC)。以Ca?Zn?Al氧化物為催化劑，先進(jìn)行尿素與PG的醇解合成碳酸丙烯酯(PC)的反應(yīng)，同時(shí)生成副產(chǎn)物NH3；在不經(jīng)產(chǎn)物分離和更換催化劑的情況下引入甲醇，再進(jìn)行PC和甲醇的酯交換合成DMC的反應(yīng)。已知：液時(shí)空速是指每小時(shí)通過單位體積固體催化劑的液相反應(yīng)物的體積；回流比是指從精餾塔頂部返回的冷凝液流量與從頂部逸出的氣態(tài)產(chǎn)品流量之比；產(chǎn)品收率=原料轉(zhuǎn)化率×目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。12345678答案(1)PC合成。其他條件相同時(shí)，尿素與PG混合進(jìn)料的液時(shí)空速對PC收率影響的關(guān)系如圖1所示。液時(shí)空速大于0.6h-1后，PC收率下降的原因是______________________________________________________________。

12345678答案圖1

液時(shí)空速過大，原料在催化精餾塔中停留時(shí)間短，導(dǎo)致反應(yīng)不充分(2)DMC合成。其他條件相同時(shí)，回流比對DMC收率影響關(guān)系如圖2所示?；亓鞅却笥?時(shí)，DMC收率下降的原因是______________________________________________________________________________________。12345678答案圖2

大量冷凝液流回精餾塔內(nèi)，使DMC無法及時(shí)移出反應(yīng)體系，從而抑制DMC合成反應(yīng)的正向進(jìn)行(3)請從原子經(jīng)濟(jì)性的角度對上述“一鍋法”提出合理的優(yōu)化建議：____________________________________________________。

將生成的副產(chǎn)物NH3與CO2反應(yīng)合成尿素，進(jìn)行循環(huán)利用7.(2024·南通模擬)發(fā)展二甲醚(CH3OCH3)的生產(chǎn)和使用技術(shù)具有重要意義。(1)工業(yè)上利用反應(yīng)CH3O-Na++CH3I→CH3OCH3+NaI合成二甲醚。該反應(yīng)需要在無水條件下進(jìn)行的原因是___________________________________________________________。

12345678答案CH3ONa更容易與水反應(yīng)生成難電離的CH3OH，使c(CH3O-)減小(2)一種利用合成氣兩步制備二甲醚的過程可表示為COCH3OHCH3OCH3。Al2O3催化CH3OH形成二甲醚的過程可表示為12345678答案控制起始溫度為250℃，以固定流速向裝有催化劑的反應(yīng)器中分別通入純甲醇和[m(CH3OH)∶m(H2O)]=4∶1的甲醇水溶液，得到甲醇轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)器溫度隨通入液體時(shí)長的關(guān)系如圖112345678答案所示。通入甲醇水溶液的反應(yīng)器中，甲醇轉(zhuǎn)化率逐漸降低的原因是

。水、甲醇對催化劑活性位點(diǎn)形成競爭吸附，參與催化反應(yīng)的甲醇減少(3)利用二甲醚可通過以下途徑制取氫氣。途徑Ⅰ：2CH3OCH3(g)+3O2(g)===4CO2(g)+6H2(g)

ΔH=-25kJ·mol-1途徑Ⅱ：CH3OCH3(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g)

ΔH=+135kJ·mol-1①“自熱重整”可看作是途徑Ⅰ和途徑Ⅱ相結(jié)合的一種制氫方法：向二甲醚、水蒸氣的混合氣中通入少量氧氣。通入氧氣最主要的目的是

。

12345678答案氧氣和二甲醚反應(yīng)放熱，促進(jìn)途徑Ⅱ反應(yīng)正向進(jìn)行，提高H2產(chǎn)率②途徑Ⅱ中主要包括三個(gè)ΔH>0的基本反應(yīng)：CH3OCH3(g)+H2O(g)===2CH3OH(g)；CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g)；CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)。下列措施一定可以提高單位時(shí)間內(nèi)H2產(chǎn)率的是_____(填字母)。

A.升高溫度B.增大反應(yīng)器中壓強(qiáng)C.使用甲醇水解的高效催化劑12345678答案C12345678答案A項(xiàng)，三個(gè)基本反應(yīng)ΔH>0，不同溫度下對不同反應(yīng)影響程度不同，所以升溫不一定提高單位時(shí)間內(nèi)H2產(chǎn)率；B項(xiàng)，對于CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g)反應(yīng)，增大壓強(qiáng)會導(dǎo)致平衡逆向移動，不利于生成氫氣；C項(xiàng)，使用甲醇水解的高效催化劑，可以降低反應(yīng)活化能，提高單位時(shí)間內(nèi)H2產(chǎn)率。③在“Cu0/Cu+雙位點(diǎn)”催化作用下，CH3OH與水反應(yīng)的反應(yīng)路徑如圖2所示，請畫出圖中方框內(nèi)中間體的結(jié)構(gòu)：

。12345678答案中間體是指在反應(yīng)過程中生成，但又參與后續(xù)反應(yīng)，則中間體的結(jié)構(gòu)為

。(4)從物質(zhì)轉(zhuǎn)化和資源綜合利用角度分析，CH3OCH3的應(yīng)用價(jià)值為

。

12345678答案有利于實(shí)現(xiàn)碳中和，可用作儲氫材料8.(2024·南京、鹽城一模)乙醇是一種清潔的替代能源，催化加氫制備乙醇技術(shù)是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。(1)CO2催化加氫制備乙醇的反應(yīng)為2CO2(g)