2023届高考化学二轮复习《化学反应原理》大题专练01

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(1)丁烷催化脱氢是工业制备丁烯的主要方法，反应如下：
CH3CH2CH2CH3(g)CH2＝CHCH2CH3(g)＋H2(g) ΔH
为探究工业生产丁烯的合适温度，在体积为1 L的容器中，充入10 ml的丁烷，使用多级孔SiO2-15％CrOx复合催化剂催化丁烷脱氢，30 min内主要产物的收率分布如图所示。[收率＝（生成某产物的量/投入的原料量）×100％]
①500 ℃下，0～30 min内生成丁烯的反应速率为________ml·L-1·min-1。
②根据上述实验数据判断，实际生产温度应选择________℃，温度不宜过高的原因是________________________________________。
③已知590 ℃下、30min时，丁烷催化脱氢反应已达到平衡，则该反应的平衡常K＝________（计算结果保留2位有效数字）。
④欲使工业生产丁烯的收率更高，下列措施可行的是________（填序号）。
A．选择更好选择性的催化剂 B．增大压强
C．及时移除产物氢气 D．降低温度
(2)Klbe电解羧酸盐法可制取高纯度的烷烃。以Pt为电极，电解高浓度的丙酸钠(CH3CH2COONa)溶液可获得丁烷。装置如图所示：
①离子交换膜应选用________________（填“阳离子”“阴离子”或“质子”）交换膜。
②A电极的电极反应式为________________________________________________。
③电解法制备1 ml丁烷，左右两侧溶液质量变化差为________________g。
答案：(1)①1.6×10-2（或者0.016）
②590 （超过590℃）温度再高，丁烯的收率降低，副产物增多 ③0.55ml/L ④AC
(2)①阳离子 ②=CH3CH2CH2CH3↑+2CO2↑ ③236
解析：(1)①由图知，30min时丁烯收率为4.8%，故。
②由图可知590℃时丁烯的收率最高，故应选择该温度；温度再高，丁烯的收率降低，副产物增多。
③590℃下、30min时，丁烯的产率为20%，丁烷转化率为27.5%，。
④选择合适选择性催化剂可以使反应主要发生目标反应，减少副反应，从而提高丁烯收率，A合理。加压，目标反应平衡逆移，收率降低，B错误。将产物氢气及时分离，可促进目标反应平衡正移，收率增大，C合理。由图可知，降温目标产物的收率降低，D错误。
(2)①电解池左侧生成CO2气体，则右侧OH−不能移动过来，应为阳离子交换膜。
②由已知信息得2CH3CH2COO−−2e−=CH3CH2CH2CH3↑+2CO2↑。
③电解池左侧质量变化来源：1ml丁烷、2ml二氧化碳逸出，2ml Na+移动走，质量减少；右侧质量变化来源：1ml氢气逸出，2ml钠离子移动来，质量增加；故两侧质量变化差为。
2．二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟氯代烷作制冷剂，利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ·ml−1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5kJ·ml−1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3kJ·ml−1
请回答下列问题。
(1)由H2和CO直接制备二甲醚的总反应：3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=________。一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的平衡转化率，可以采取的措施有________（填字母代号）。
a．高温高压 b．加入催化剂 c．分离出CO2 d．增加CO的量 e．分离出二甲醚
(2)某温度下反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
①比较此时正、逆反应速率的大小：v正___（填“＞”“＜”或“=”）v逆。
②若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，此时c（CH3OH）=________，该时间段内v（CH3OH）=________
(3)有研究者在催化剂（含Cu—Zn—Al—O和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下，在相同时间内测得CH3OCH3产率随温度变化的曲线如图甲所示。其中CH3OCH3产率随温度升高而降低的原因可能是_____________________________________。
(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高、能量密度高等优点，可用于电化学降解治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NOeq \\al(−,3)的原理如图乙所示。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应式为____________________；若电解过程中转移了2ml电子，则阳极室减少的质量为_________g。
答案：(1)-246.4kJ·ml−1 ce (2)＞ 0.04ml·L−1 0.04ml·L−1·min−1
(3)290℃之后，反应达平衡，合成二甲醚的正反应放热，温度升高，平衡向逆向移动产率降低（或温度升高，催化剂失活）
(4)CH3OCH3+3H2O-12e−=2CO2↑+12H+ 18
解析：(1)已知：①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ·ml−1
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5kJ·ml−1
③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3kJ·ml−1
根据盖斯定律，①×2+②+③即得到目标方程式的反应热ΔH4=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=-246.4kJ·ml−1；若提高CO的转化率，则需要减少生成物的浓度、增大H2量、降低温度、增大压强等方法，故ce正确；
(2)该状态下浓度商Q==1.86＜400，说明平衡需要向正向移动，此时正反应速率大于逆反应速率；设10min内c(CH3OH)的减少量为2x ml/L，根据化学反应式
K=，解得x=0.2，故10min内CH3OH浓度减小0.4ml/L，此时c(CH3OH)=0.04ml/L；这段时间内v(CH3OH)==0.04ml·L−1·min−1；
(3)升高温度二甲醚的产率升高，但是当温度超过290℃的时候，产率下降，原因可能是290℃之后，反应达平衡，合成二甲醚的正反应放热，温度升高，平衡向逆向移动产率降低；
(4)二甲醚直接燃料电池的总反应是：CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，因电解质溶液是酸性溶液，故负极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e−=2CO2↑+12H+；电解过程中Ag-Pt电极的电极方程式为2NOeq \\al(−,3)+10e−+12H+=N2↑+6H2O，Pt电极的电极方程式为2H2O-4e−=4H++O2↑，电解过程中转移2ml电子，阳极需要消耗18g水。
3．二氧化碳的有效回收利用，既能缓解能源危机，又可减少温室效应的影响，具有解决能源问题及环保问题的双重意义。Zn/ZnO热化学循环还原CO2制CO的原理如图所示。
(1)①从循环结果看，能量转化的主要方式是________________________________。
②反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝________kJ·ml－1。
③Zn/ZnO在反应中循环使用，其作用是________。
(2)二甲醚是主要的有机物中间体，在一定条件下利用CO2与H2可直接合成二甲醚：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。当eq \f(n(H2),n(CO2))＝3时，实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如图所示。
①该反应的ΔH________0(填“>”或“”“p2>p3 ③23
④＝ 温度越高，二甲醚的选择性越大(或低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小) ⑤A
解析：(1)①分析题图可知在太阳能的作用下实现了反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，所以实现了太阳能向化学能的转化。②利用盖斯定律进行计算，将题中已知两个热化学方程式相加后再乘以2即得：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝＋564 kJ·ml－1。③Zn/ZnO在反应中循环使用，起到催化剂的作用。
(2)①依据题图，随温度升高，CO2的平衡转化率降低，则该反应为放热反应，ΔHp2>p3；③根据A点，利用三段式法计算平衡常数：
2CO2(g)＋6H2CH3OCH3(g)＋3H2O(g)
起始量/(ml·L－1) 0.2 0.6 0 0
反应量/(ml·L－1) 0.1 0.3 0.05 0.15
平衡量/(ml·L－1) 0.1 0.3 0.05 0.15
K＝eq \f(c(CH3OCH3)·c3(H2O),c2(CO2)·c6(H2))＝eq \f(0.05×(0.15)3,(0.1)2×(0.3)6)≈23；
④平衡常数只受温度影响，题图中280 ℃时的A点和B点的平衡常数相等；从题图中两条曲线的变化趋势及对比情况可以看出230 ℃的曲线变化相对平缓，280 ℃的曲线变化程度较大且先升后降，280 ℃时的二甲醚的物质的量分数较大，因此可以概括为温度越高，二甲醚的选择性越大；低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小；⑤使用不同硅铝比化合物作催化剂制备二甲醚，该反应为放热反应，催化剂能够降低反应的活化能，加快反应速率，但化学平衡不发生移动，反应的焓变也不改变，根据④题图可判断硅铝比为60时比硅铝比为20时生成的二甲醚多，说明硅铝比为60时，更有利于生成二甲醚，反应的活化能更低，题图中只有A符合。
4．甲醇是重要的化工原料，也可作燃料。工业上可用CO2和H2在一定条件下合成甲醇。回答下列问题：
(1)已知：CO和 H2的燃烧热分别为 283.0 kJ·ml－1、285.8 kJ·ml－1 ，水的汽化热为 44.0 kJ·ml－1，反应①CO＋H2O===CO2＋H2是生成合成甲醇的原料气(CO2、H2)的重要反应，其热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝_____ kJ·ml－1。
(2)某同学设计实验对反应①进行研究。将 1 ml H2O(g)和 1 ml CO充入一个恒容密闭容器中，在催化剂和一定温度下达到化学平衡。图a是CO的平衡转化率(%)随温度变化的曲线，260 ℃时反应①的平衡常数K＝________。
(3)CO2和 H2在催化剂、一定温度下合成甲醇。图b为在容积为 1 L 的恒容密闭容器中，加入 3 ml H2和1 ml CO2时经过相同时间甲醇产率与反应温度的关系曲线：
曲线上A点____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，理由是____________________，C点甲醇的产率低于B点的原因可能是______(填标号)。
A．反应活化能增大 B．催化剂活性低 C．副反应多
D．平衡常数变大 E．平衡逆向移动
(4)CO和H2在一定条件下也可以合成甲醇。在容积为1 L的恒容密闭容器中，加入a ml H2和2.0 ml CO，在催化剂和 260 ℃温度条件下发生反应：CO＋2H2===CH3OH。图c为甲醇的浓度与反应时间的关系曲线，tP时的v逆________tQ时的v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，判断的依据是______________________________________，达平衡时氢气的浓度为1.0 ml·L－1，则起始时加入的氢气的物质的量为________ ml。
答案：(1)－41.2 (2)9 (3)不是 该反应为放热反应，平衡产率随温度的升高而降低 BCE
(4)小于 tP 时的甲醇浓度小于tQ 时的浓度，反应速率更慢 3.3
解析：(1)根据题意可知，热化学方程式为①CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·ml－1，②H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1，③H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·ml－1，①－②－③得：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·ml－1。
(2)对反应①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)进行研究，列三段式：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
c(开始)/ml 1 1 0 0
c(变化)/ml 0.75 0.75 0.75 0.75
c(平衡)/ml 0.25 0.25 0.75 0.75
260 ℃时反应①的平衡常数 K＝eq \f(0.75×0.75,0.25×0.25)＝9。
(3)曲线上A点不是对应温度下的平衡产率，理由是该反应为放热反应，平衡产率随温度的升高而降低；C点甲醇的产率低于B点的原因可能是：A.反应活化能增大，不影响产率，故不符合题意；B.催化剂活性低，产率降低，故符合题意；C.副反应多，消耗大量原料，故符合题意；D.平衡常数变大，平衡正向移动，产率升高，故不符合题意；E.平衡逆向移动，产率降低，故符合题意。
(4)由甲醇的浓度与反应时间的关系曲线可知，tP 时的v逆小于tQ 时的v逆，tP 时的甲醇浓度小于tQ 时的浓度，反应速率更慢；由图(c)可知，平衡时c(CH3OH)＝1.15 ml·L－1方程式CO＋2H2===CH3OH得氢气的浓度变化量为2.3 ml·L－1，起始时加入的氢气的浓度为
(2.3＋1)ml·L－1＝3.3 ml·L－1，则起始时加入的氢气的物质的量为3.3 ml。
5．探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2＝－90.4 kJ·ml－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)ΔH3＝________kJ·ml－1。
(2)一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 ml CO2和3 ml H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a ml，CO为b ml，此时H2O(g)的浓度为________ ml·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为________。
(3)不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
已知：CO2的平衡转化率＝eq \f(n(CO2)初始－n(CO2)平衡,n(CO2)初始)×100%
CH3OH的平衡产率＝eq \f(n(CH3OH)平衡,n(CO2)初始)×100%
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图________(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是____________________________。
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为________(填标号)。
A．低温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压
答案：(1)＋40.9 (2)eq \f(a＋b,V) eq \f(b(a＋b),(1－a－b)(3－3a－b))
(3)乙 p1、p2、p3 T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响
(4)A
解析：(1)分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·
ml－1－(－90.4 kJ·ml－1)＝＋40.9 kJ·ml－1。
(2)由题述三个反应可知，平衡时H2O(g)的浓度等于CH3OH(g)和CO(g)的浓度之和，即H2O(g)的浓度为eq \f(a＋b,V) ml·L－1。平衡时CH3OH(g)、CO(g)、H2O(g)的浓度分别为eq \f(a,V) ml·L－1、eq \f(b,V) ml·L－1、eq \f(a＋b,V) ml·L－1，则从开始至平衡，消耗CO2(g)的浓度为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a,V)＋\f(b,V)))ml·L－1＝eq \f(a＋b,V) ml·L－1，消耗H2(g)的浓度为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3a,V)＋\f(b,V)))ml·L－1＝eq \f(3a＋b,V) ml·L－1，即平衡时CO2(g)、H2(g)的浓度分别为eq \f(1－a－b,V) ml·L－1、eq \f(3－3a－b,V) ml·L－1，则反应Ⅲ的平衡常数为K＝eq \f(c(CO)·c(H2O),c(CO2)·c(H2))＝eq \f(\f(b,V)×\f(a＋b,V),\f(1－a－b,V)×\f(3－3a－b,V))＝eq \f(b(a＋b),(1－a－b)(3－3a－b))。
(3)反应Ⅰ为放热反应，故低温阶段，温度越高，CO2的平衡转化率越低，而反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，则温度越高，CO2的平衡转化率越高，即图乙的纵坐标表示的是CO2的平衡转化率。反应Ⅰ为气体分子数减少的反应，反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，因此压强越大，CO2的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是p1、p2、p3。反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，且反应Ⅲ反应前后气体分子数相等，故CO2的平衡转化率几乎不再受压强影响。
(4)由上述分析知，图甲、图乙的纵坐标分别表示CH3OH的平衡产率、CO2的平衡转化率，且p1＞p2＞p3，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压，A项正确。
6．雾霾由多种污染物形成，包含颗粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。
(1)已知：①2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH1＝－566.0 kJ·ml－1
②2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH2＝－116.5 kJ·ml－1
③N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH3＝＋180.5 kJ·ml－1
废气中NO2 与CO 转化成无污染气体的热化学方程式为 。
(2)研究发现利用NH3可除去硝酸工业尾气中的NO。NH3与NO的物质的量之比分别为1∶2、1∶1.5、3∶1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。
①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4 mg·m－3，从X点到Y点经过10 s，则该时间段内NO的脱除速率为___________mg· m－3·s－1。
②曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比是______，其理由是__________________。
(3)炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化氧可以快速氧化SO2。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。
无水情况下，一个氧分子反应的活化能为________，容易活化氧分子的条件是_________(填“有水”或“无水”)。
(4)利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成的电池既能有效消除氮氧化物的排放，减轻雾霾污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。
①B极的电极反应式为_________________________________________________。
②若反应转移1.2 ml电子，A极生成N2的体积为________L(标准状况)。
答案：(1)2NO2(g)＋4CO(g)===N2(g)＋4CO2(g)ΔH＝－1 196.0 kJ·ml－1
(2)①1.2×10－5 ②1∶2 NH3与NO的物质的量的比值越大，NO的脱除率越大
(3)0.75 eV 有水
(4)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O ②3.36
解析：(1)由盖斯定律可知，①×2－②－③可得废气中NO2与CO 转化成无污染气体的热化学方程式为2NO2(g)＋4CO(g)===N2(g)＋4CO2(g)，则ΔH＝ΔH1×2－ΔH2－ΔH3＝(－566.0 kJ·ml－1)×2－(－116.5 kJ·ml－1)－(＋180.5 kJ·ml－1)＝－1 196.0 kJ·ml－1。
(2)①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4 mg·m－3，A点的脱除率为0.55，B点的脱除率为0.75，从A点到B点经过10 s，该时间段内NO的脱除速率＝eq \f((0.75－0.55)×6×10－4mg·m－3,10 s)＝1.2×10－5 mg· m－3·s－1。
②NH3与NO的物质的量的比值越大，NH3的物质的量越大，NO的脱除率越大，物质的量之比分别为1∶2、1∶1.5、3∶1，所对应的曲线分别为c、b、a。
(3)活化能是指一个反应要想进行所需要的最低能量，则没有水加入的反应的活化能为E＝0.75 eV；有水加入的反应的活化能为E＝0.57 eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低。
(4)①根据装置图可知，电极B通入氨气，在KOH溶液中氨气被氧化为氮气，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；
②由化学方程式可知，A极消耗6 ml二氧化氮，生成3 ml 氮气，反应转移24 ml电子，则反应转移1.2 ml电子，A极生成0.15 ml氮气，标准状况下体积为0.15 ml×22.4 L·ml－1＝3.36 L。
7. 2019年厦门大学王野教授课题组在合成气(主要成分CO和H2)催化转化制乙醇方面实施可控接力催化，按照：合成气→甲醇→乙酸→乙醇的方式，成功实现乙醇的高选择性合成。
(1) 已知：
①H2(g)＋EQ \* jc0 \* hps21 \(\s\up 9(1),2)O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－285.8 kJ/ml
②CO(g)＋EQ \* jc0 \* hps21 \(\s\up 9(1),2)O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283 kJ/ml
③CH3OH(g)＋EQ \* jc0 \* hps21 \(\s\up 9(3),2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－764.6 kJ/ml
则工业上利用合成气制备甲醇的可逆反应热化学方程式：__________________________。
(2)恒温恒容条件下，下列能说明合成气制甲醇的反应已达平衡状态的是_________(填标号)。
A. 单位时间内生成n ml CO的同时生成2n ml H2
B. v(H2)正＝2v(CH3OH)逆
C. 容器内气体的密度保持不变
D. 容器中气体的平均摩尔质量保持不变
(3)利用天然气制取合成气的原理为： CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)，在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1 ml/L的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示，则压强p1____________p2 (填“大于”或“小于”)；压强为p2时，在Y点：v(正)____________v(逆) (填“大于”“小于”或“等于”)，求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K＝____________(计算结果保留两位有效数字)。
(4)以二氧化钛表面覆盖CuAlO4为催化剂，可以将CH4和CO2直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300°C时，温度升高面乙酸的生成速率降低的原因是_____________________________；
②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是______________________。
(5) 一定条件下，甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。常温条件下，将a ml/L CH3COOH溶液与b ml/L Ba(OH)2溶液等体积混合，反应平衡时，2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，用含a和b的代数式表示，该混合溶液中醋酸的电离常数为____________。
答案：(1) CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH3＝－90 kJ/ml
(2) BD (3) 小于 大于 1.6
(4) ①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低 ② 增大反应压强或增大CO2的浓度
(5) eq \f(2b,a－2b)×10－7
解析：(3) 在相同条件下保持温度不变，增大压强平衡向气体粒子数目减小的方向移动，该反应逆向移动，CH4的平衡转化率降低，故压强越大平衡转化率越低，p1平衡转化率高，故压强p1m2>m1 (2) ce (3) 4.8×10－3 ＜
解析：Ⅰ. (1) 从能量图中分析可以，该反应过程的三步中，第ⅰ步吸热，ⅱ、ⅲ步均释放能量，a错误；第ⅰ步反应的活化能最大，决定总反应速率，b正确；从题中三步反应可知，CH3CHeq \\al(＋,2)和CH3CH2OHeq \\al(＋,2)是反应的中间产物，c正确。
(2) 若其他条件不变时，降低温度，正逆反应速率均减小，而浓度在那瞬间是不变的，所以k正、k逆均减小，再根据能量图，为放热反应，降低温度，平衡正移，逆反应速率减小的更多，即k正减小的倍数小于k逆，d合理。
Ⅱ. (1)投料比meq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(n(H2),n(CO2))))越大，根据反应在相同温度时，相当于增大H2的浓度，CO2的平衡转化率更高，即m3>m2>m1。
(2) 物质均为气体，保持压强为5 MPa，随反应正向进行，容器体积减小，密度增大，密度不变，说明该反应达到平衡，a正确；平均相对分子质量eq \x\t(M)＝eq \f(m,n)，随反应正向进行，气体总质量不变，总物质的量减小，平均相对分子质量增大，当平均相对分子质量不再变化时，该反应达到平衡，b正确；CO2的体积分数即物质的量分数，反应前CO2的体积分数为50%，根据极值法可以求出当氢气完全消耗之后，二氧化碳的体积分数仍为50%，故反应中CO2的体积分数始终保持为50%不变，故不能据此判断该反应是否达到平衡标志，c错误；容器内eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(n(H2),n(CO2))))反应前为1∶1，而反应中系数不是1∶1，当容器内eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(n(H2),n(CO2))))不再变化时，则该反应达到平衡，d正确；断裂H—H键，生成水分子，均为正反应，不能说明正反应速率等于逆反应速率，e错误。
(3) 若m3＝3，则A点温度下，CO2的平衡转化率为50%，
2CO2(g) ＋ 6H2(g)―→C2H5OH(g)＋3H2O(g)
起始 1 ml 3 ml 0 ml 0 ml
转化 0.5 ml 1.5 ml 0.25 ml 0.75 ml
平衡 0.5 ml 1.5 ml 0.25 ml 0.75 ml
平衡时气体的总物质的量＝(0.5＋1.5＋0.25＋0.75) ml＝3 ml，则(CO2)%＝eq \f(0.5 ml,3 ml)＝eq \f(1,6)，(H2)%＝eq \f(1.5 ml,3 ml)＝eq \f(1,2)，(C2H5OH)%＝eq \f(0.25 ml,3 ml)＝eq \f(1,12)，(H2O)%＝eq \f(0.75 ml,3 ml)＝eq \f(1,4)，该反应的平衡常数Kp＝eq \f([p总×(C2H2OH)%]·[p总×(H2O)%]3,[p总×(CO2)%]2·[p总×(H2)%]6)＝4.8×10－3；原题是同温同压下，正反应体积减小，现为刚性密闭容器，气体的物质的量减小，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向逆反应方向移动，CO2的转化率小于50%。
10. 苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯催化脱氢来制取苯乙烯：
ΔH＝117.6 kJ/ml
已知：上述反应的速率方程为v正＝k正p乙苯，v逆＝k逆p苯乙烯·p氢气，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为各组分分压。
(1)同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施是____________________。
(2)在CO2气氛下，乙苯可催化脱氢制苯乙烯，其过程同时存在如图两种途径：
a＝____________；与掺水蒸气工艺相比，该工艺中还能够发生反应：CO2＋H2===CO＋H2O，CO2＋C===2CO。新工艺的特点有____________(填标号)。
a. CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
b. 不用高温水蒸气，可降低能量消耗
c. 有利于减少生产过程中可能产生的积炭
d. CO2在反应体系中作催化剂
(3)在实际生产中，往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气，加入水蒸气稀释剂能提高乙苯转化率的原因是____________________。测得容器总压(p总)和乙苯转化率α随时间变化结果如图所示。平衡时，p(H2O)＝____________kPa，平衡常数Kp＝____________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算)；a处的eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(υ(正),υ(逆))))＝____________。
答案：(1) 升温 (2) 159.2 abc
(3) 体系总压不变时，加入水蒸气稀释剂，相当于反应体系减压，平衡正向移动，乙苯转化率增大 80 45 2.5
解析：(2) ①由图片可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝＋159.2 kJ/ml，即a＝＋159.2；CO2与H2反应，导致氢气浓度减低，有利于乙苯脱氢反应的化学平衡右移，a正确；在相同的生产效率下，可降低操作温度，消耗的能量减少，b正确；加入的二氧化碳会发生反应CO2＋C===2CO，有利于减少积炭，c正确；根据图示，二氧化碳反应生成了CO，不是催化剂，d错误。
(3) 设起始时n(乙苯)＝a ml，n(H2O)＝b ml，

起始量(ml) a 0 0
变化量(ml) 0.75a 0.75a 0.75a
平衡量(ml) 0.25a 0.75a 0.75a
气体的物质的量之比等于压强之比，平衡时eq \f(a＋b,100)＝eq \f(1.75a＋b,115)，b＝4a，pH2O＝eq \f(4a,1.75a＋4a)×115 kPa＝80 kPa，pH2＝p苯乙烯＝eq \f(0.75a,1.75a＋4a)×115 kPa＝15 kPa，p乙苯＝eq \f(1,3)p苯乙烯＝5 kPa，所以平衡常数Kp＝eq \f(p(H2)·p(苯乙烯),p(乙苯))＝eq \f(15 kPa×15 kPa,5 kPa)＝45 kPa；平衡时v正＝v逆，即k正p乙苯＝k逆p苯乙烯p氢气，所以eq \f(k正,k逆)＝eq \f(p(H2)·p(苯乙烯),p(乙苯))＝KP＝45 kPa；

起始量(ml) a 0 0
变化量(ml) 0.6a 0.6a 0.6a
平衡量(ml) 0.4a 0.6a 0.6a
气体的物质的量之比等于压强之比，a点时p(H2)＝p(苯乙烯)＝eq \f(0.6a,1.6a＋4a)×112 kPa＝12 kPa，p乙苯＝8 kPa，所以eq \f(v正,v逆)＝Kp×eq \f(p(乙苯),p(氢气)·p(苯乙烯))＝45 kPa×eq \f(8 kPa,12 kPa×12 kPa)＝2.5。
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/（ml·L−1）
0.44
0.6
0.6