研究氧化制對資源綜合利用有重要意義。相關的主要化學反應有：Ⅰ  Ⅱ  Ⅲ  Ⅳ  已知：時，相關物質的相對能量...

問題詳情：

研究氧化制對資源綜合利用有重要意義。相關的主要化學反應有：

Ⅰ   

Ⅱ   

Ⅲ   

Ⅳ   

已知：時，相關物質的相對能量(如圖1)。

可根據相關物質的相對能量計算反應或變化的(隨溫度變化可忽略)。例如： 。

請回答：

(1)①根據相關物質的相對能量計算_____。

②下列描述正確的是_____

A 升高溫度反應Ⅰ的平衡常數增大

B 加壓有利於反應Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移動

C 反應Ⅲ有助於乙*脫*，有利於乙烯生成

D 恆溫恆壓下通水蒸氣，反應Ⅳ的平衡逆向移動

③有研究表明，在催化劑存在下，反應Ⅱ分兩步進行，過程如下：，且第二步速率較慢(反應活化能為)。根據相關物質的相對能量，畫出反應Ⅱ分兩步進行的“能量-反應過程圖”，起點從的能量，開始(如圖2)_____

。

(2)①和按物質的量1:1投料，在和保持總壓恆定的條件下，研究催化劑X對“氧化制”的影響，所得實驗資料如下表：

結合具體反應分析，在催化劑X作用下，氧化的主要產物是______，判斷依據是_______。

②採用選擇*膜技術(可選擇*地讓某氣體通過而離開體系)可提高的選擇*(生成的物質的量與消耗的物質的量之比)。在，乙*平衡轉化率為，保持溫度和其他實驗條件不變，採用選擇*膜技術，乙*轉化率可提高到。結合具體反應說明乙*轉化率增大的原因是_____。

【回答】

    (1). 430    (2). AD    (3).     (4).     (5). 的產率低，說明催化劑X有利於提高反應Ⅲ速率    (6). 選擇*膜吸附，促進反應Ⅱ平衡正向移動

【解析】

【分析】

根據題中資訊用相對能量求反應熱；根據平衡移動原理分析溫度、壓強和反應物的濃度對化學平衡的影響，並作出相關的判斷；根據相關物質的相對能量和活化能算出中間產物、過渡態和最終產物的相對能量，找到畫圖的關鍵資料；催化劑的選擇*表現在對不同反應的選擇*不同；選擇*膜是通過吸附目標產品而提高目標產物的選擇*的，與催化劑的選擇*有所區別。

【詳解】(1)①由圖1的資料可知，C2H6(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的相對能量分別為-84kJ∙mol-1、-393 kJ∙mol-1、-110 kJ∙mol-1、0 kJ∙mol-1。由題中資訊可知，∆H=生成物的相對能量-反應物的相對能量，因此，C2H6(g)+2CO2(g)⇌4CO(g)+3H2(g) ∆H3=(-110 kJ∙mol-1)´4-(-84kJ∙mol-1)-( -393 kJ∙mol-1)´2=430 kJ∙mol-1。

②A．反應Ⅰ為吸熱反應，升高溫度能使其化學平衡向正反應方向移動，故其平衡常數增大，A正確；

B．反應Ⅰ和反應Ⅱ的正反應均為氣體分子數增大的反應，增大壓強，其化學平衡均向逆反應方向移動，B不正確；

C．反應Ⅲ的產物中有CO，增大CO的濃度，能使反應Ⅱ的化學平衡向逆反應方向移動，故其不利於乙*脫*，不利於乙烯的生成，C不正確；

D．反應Ⅳ的反應前後氣體分子數不變，在恆溫恆壓下向平衡體系中通入水蒸氣，體系的總體積變大，水蒸氣的濃度變大，其他組分的濃度均減小相同的倍數，因此該反應的濃度商變大（大於平衡常數），化學平衡向逆反應方向移動，D正確。

綜上所述，描述正確的是AD。

③由題中資訊可知，反應Ⅱ分兩步進行，第一步的反應是C2H6(g)+CO2(g)®C2H4(g)+H2(g) +CO2(g)，C2H4(g)、H2(g)、CO2(g)的相對能量之和為52 kJ∙mol-1+0+(-393 kJ∙mol-1)= -341 kJ∙mol-1；第二步的反應是C2H4(g)+H2(g) +CO2(g)®C2H4(g)+H2O(g) +CO(g)，其活化能為210 kJ∙mol-1，故該反應體系的過渡態的相對能量又升高了210 kJ∙mol-1，過渡態的的相對能量變為-341 kJ∙mol-1+210 kJ∙mol-1= -131 kJ∙mol-1，最終生成物C2H4(g)、H2O(g)、CO(g)的相對能量之和為(52 kJ∙mol-1)+(-242 kJ∙mol-1)+(-110 kJ∙mol-1)= -300 kJ∙mol-1。根據題中資訊，第一步的活化能較小，第二步的活化能較大，故反應Ⅱ分兩步進行的“能量—反應過程圖”可以表示如下：。

(2)①由題中資訊及表中資料可知，儘管CO2和C2H6按物質的量之比1：1投料，但是C2H4的產率遠遠小於C2H6的轉化率，但是CO2的轉化率高於C2H6，說明在催化劑X的作用下，除了發生反應Ⅱ，還發生了反應Ⅲ，而且反應物主要發生了反應Ⅲ，這也說明催化劑X有利於提高反應Ⅲ速率，因此，CO2氧化C2H6的主要產物是CO。故*為：CO；C2H4的產率低說明催化劑X有利於提高反應Ⅲ速率。

②由題中資訊可知，選擇*膜技術可提高C2H4的選擇*，由反應ⅡC2H6(g)+CO2(g)⇌C2H4(g)+H2O(g) +CO(g)可知，該選擇*應具體表現在選擇*膜可選擇*地讓C2H4通過而離開體系，即通過吸附C2H4減小其在平衡體系的濃度，從而促進化學平衡向正反應方向移動，因而可以乙*的轉化率。故*為：選擇*膜吸附C2H4，促進反應Ⅱ平衡向正反應方向移動。

【點睛】本題“能量—反應過程圖”是難點。一方面資料的處理較難，要把各個不同狀態的相對能量算準，不能遺漏某些物質；另一方面，還要考慮兩步反應的活化能不同。這就要求考生必須有耐心和細心，準確提取題中的關鍵資訊和關鍵資料，才能做到完美。

知識點：大學聯考試題

題型：綜合題