题目
深入研究碳元素的化合物具有重要的意义。Ⅰ．CO2甲烷（CH4）化是一种实现CO2资源化利用的有效途径。已知：①CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=247 kJ•mol-1②2CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=205kJ•mol-1写出由CO2和H2为原料获得CH4的热化学方程式： ____ Ⅱ．乙烯（C2H4）工业是石油化工的核心，能合成很多的有机物。利用CO2合成乙烯已成为研究的热点，反应原理为：2CO2（g）+6H2（g）⇌C2H4（g）+4H2O（g）△H（1）向绝热恒容密闭容器中充入1moCO2 3moH2进行反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是 ____ （填序号）。A．v （H2）=v（C2H4）B．该体系温度不变C．CO2和H2的物质的量之比不变D．气体的平均摩尔质量不变E．H2O的质量不变F气体密度不变（2）在两个体积均为1L的密闭容器中以投料比(n（H2）)/(n（CO2）)分别为2：1和3：1进行投料，保证初始压强相同进行上述反应，CO2的平衡转化率随温度变化关系如图1所示alpha ((Co)_(2))-|||-0.90-|||-0.80-|||-0.70-|||-0.60 曲线x-|||-0.50-|||-0.40 曲线Y-|||-0.30-|||-0.20-|||-393 453 513 573 633693 753 TIK-|||-α/% T1-|||-80 -- --|||-60 F---|||-40 /N T2-|||-0 10 20 30 40 50 thin-|||-https:/img.cdnjtzy.com/zyb_c7dbccacb63c99800c70f9ba25e159f2.jpgtimes 12①该反应的△H ____ 0（填＞，＜或=）②曲线X对应的投料比为 ____ ③已知R点的投料与P相同，则R、P两点对应的正反应速率：v正（R） ____ v逆（P）（填“＞＜”或“=“）Ⅲ．一定温度下，在1L恒容密闭容器中充入一定量C2H4（g）和H2O（g），发生如下反应：C2H4（g）+H2O（g）⇌CH3CH2OH（g）△H，测得C2H4（g）的转化率（a）与时间（t）的关系如图2所示。其中T1、T2表示温度，速率方程：v正=k正c（C2H4）c（H2O），ν逆=k逆c（CH3CH2OH）（k是速率常数，只与温度有关）（1）N点：(K正)/(K逆) ____ (c（C(H)_(3)C(H)_(2)OH）)/(c（(C)_{2)(H)_(4)）•c（(H)_(2)O）}（填“＜““＞“或“=”）（2）温度为T1时，测定平衡体系中c（H2O）=0.25mI•L-1，则(K正)/(K逆)= ____ mI•L-1Ⅳ．“丁烯（C4H8）裂解法”是一种重要的丙烯（C3H6生产法，但生产过程中会有生成乙烯（C2H4）的副反应发生，反应如下：主反应：3C4H8stackrel(催化剂)(⇌) 4C3H6；副反应：C4H8stackrel(催化剂)(⇌)2C2H4．以ZSM-5分子筛作为催化剂，测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数（w%）随温度和压强变化的趋势分别如图1、2所示：alpha ((Co)_(2))-|||-0.90-|||-0.80-|||-0.70-|||-0.60 曲线x-|||-0.50-|||-0.40 曲线Y-|||-0.30-|||-0.20-|||-393 453 513 573 633693 753 TIK-|||-α/% T1-|||-80 -- --|||-60 F---|||-40 /N T2-|||-0 10 20 30 40 50 thin-|||-https:/img.cdnjtzy.com/zyb_8620cf8ebf9b7269f468a7d0fafa1a1f.jpgtimes 12（1）平衡体系中的丙烯和乙煬的质量比是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一从产物的纯度考虑，该数值越高越好，300℃、0.5MPa是生产丙烯最适宜的条件。有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素，认为450℃的反应温度比300℃或700℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是 ____ A.450℃比300℃的反应速率快B.450℃比700℃的副反应程度小C．该温度是催化剂的活性温度D．该温度下催化剂的选择性最高（2）图2中，随压强增大平衡体系中丙烯的百分含量呈上升趋势，从平衡角度解释其原因是 ____ （3）在恒温恒容体系中，充入一定量的丁烯，转化率随时间的变化如图3．在实际生产中，通常在恒压条件下以氮气作为反应体系的稀释剂，请在图3中画出恒压条件丁烯的转化率随时间变化由线
深入研究碳元素的化合物具有重要的意义。
Ⅰ．CO2甲烷（CH4）化是一种实现CO2资源化利用的有效途径。
已知：①CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=247 kJ•mol-1
②2CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=205kJ•mol-1
写出由CO2和H2为原料获得CH4的热化学方程式： ____
Ⅱ．乙烯（C2H4）工业是石油化工的核心，能合成很多的有机物。利用CO2合成乙烯已成为研究的热点，反应原理为：2CO2（g）+6H2（g）⇌C2H4（g）+4H2O（g）△H
（1）向绝热恒容密闭容器中充入1moCO2 3moH2进行反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是 ____ （填序号）。
A．v （H2）=v（C2H4）
B．该体系温度不变
C．CO2和H2的物质的量之比不变
D．气体的平均摩尔质量不变
E．H2O的质量不变
F气体密度不变
（2）在两个体积均为1L的密闭容器中以投料比$\frac{n（H2）}{n（CO2）}$分别为2：1和3：1进行投料，保证初始压强相同进行上述反应，CO2的平衡转化率随温度变化关系如图1所示
①该反应的△H ____ 0（填＞，＜或=）
②曲线X对应的投料比为 ____
③已知R点的投料与P相同，则R、P两点对应的正反应速率：v正（R） ____ v逆（P）（填“＞＜”或“=“）
Ⅲ．一定温度下，在1L恒容密闭容器中充入一定量C2H4（g）和H2O（g），发生如下反应：C2H4（g）+H2O（g）⇌CH3CH2OH（g）△H，测得C2H4（g）的转化率（a）与时间（t）的关系如图2所示。其中T1、T2表示温度，
速率方程：v正=k正c（C2H4）c（H2O），ν逆=k逆c（CH3CH2OH）（k是速率常数，只与温度有关）
（1）N点：$\frac{K正}{K逆}$ ____ $\frac{c（C{H}_{3}C{H}_{2}OH）}{c（{C}_{2}{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$（填“＜““＞“或“=”）
（2）温度为T1时，测定平衡体系中c（H2O）=0.25mI•L-1，则$\frac{K正}{K逆}$= ____ mI•L-1
Ⅳ．“丁烯（C4H8）裂解法”是一种重要的丙烯（C3H6生产法，但生产过程中会有生成乙烯（C2H4）的副反应发生，反应如下：主反应：3C4H8$\stackrel{催化剂}{⇌}$ 4C3H6；副反应：C4H8$\stackrel{催化剂}{⇌}$2C2H4．以ZSM-5分子筛作为催化剂，测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数（w%）随温度和压强变化的趋势分别如图1、2所示：
（1）平衡体系中的丙烯和乙煬的质量比是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一从产物的纯度考虑，该数值越高越好，300℃、0.5MPa是生产丙烯最适宜的条件。有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素，认为450℃的反应温度比300℃或700℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是 ____
A.450℃比300℃的反应速率快
B.450℃比700℃的副反应程度小
C．该温度是催化剂的活性温度
D．该温度下催化剂的选择性最高
（2）图2中，随压强增大平衡体系中丙烯的百分含量呈上升趋势，从平衡角度解释其原因是 ____
（3）在恒温恒容体系中，充入一定量的丁烯，转化率随时间的变化如图3．在实际生产中，通常在恒压条件下以氮气作为反应体系的稀释剂，请在图3中画出恒压条件丁烯的转化率随时间变化由线
Ⅰ．CO2甲烷（CH4）化是一种实现CO2资源化利用的有效途径。
已知：①CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=247 kJ•mol-1
②2CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=205kJ•mol-1
写出由CO2和H2为原料获得CH4的热化学方程式： ____
Ⅱ．乙烯（C2H4）工业是石油化工的核心，能合成很多的有机物。利用CO2合成乙烯已成为研究的热点，反应原理为：2CO2（g）+6H2（g）⇌C2H4（g）+4H2O（g）△H
（1）向绝热恒容密闭容器中充入1moCO2 3moH2进行反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是 ____ （填序号）。
A．v （H2）=v（C2H4）
B．该体系温度不变
C．CO2和H2的物质的量之比不变
D．气体的平均摩尔质量不变
E．H2O的质量不变
F气体密度不变
（2）在两个体积均为1L的密闭容器中以投料比$\frac{n（H2）}{n（CO2）}$分别为2：1和3：1进行投料，保证初始压强相同进行上述反应，CO2的平衡转化率随温度变化关系如图1所示
①该反应的△H ____ 0（填＞，＜或=）
②曲线X对应的投料比为 ____
③已知R点的投料与P相同，则R、P两点对应的正反应速率：v正（R） ____ v逆（P）（填“＞＜”或“=“）
Ⅲ．一定温度下，在1L恒容密闭容器中充入一定量C2H4（g）和H2O（g），发生如下反应：C2H4（g）+H2O（g）⇌CH3CH2OH（g）△H，测得C2H4（g）的转化率（a）与时间（t）的关系如图2所示。其中T1、T2表示温度，
速率方程：v正=k正c（C2H4）c（H2O），ν逆=k逆c（CH3CH2OH）（k是速率常数，只与温度有关）
（1）N点：$\frac{K正}{K逆}$ ____ $\frac{c（C{H}_{3}C{H}_{2}OH）}{c（{C}_{2}{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$（填“＜““＞“或“=”）
（2）温度为T1时，测定平衡体系中c（H2O）=0.25mI•L-1，则$\frac{K正}{K逆}$= ____ mI•L-1
Ⅳ．“丁烯（C4H8）裂解法”是一种重要的丙烯（C3H6生产法，但生产过程中会有生成乙烯（C2H4）的副反应发生，反应如下：主反应：3C4H8$\stackrel{催化剂}{⇌}$ 4C3H6；副反应：C4H8$\stackrel{催化剂}{⇌}$2C2H4．以ZSM-5分子筛作为催化剂，测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数（w%）随温度和压强变化的趋势分别如图1、2所示：
（1）平衡体系中的丙烯和乙煬的质量比是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一从产物的纯度考虑，该数值越高越好，300℃、0.5MPa是生产丙烯最适宜的条件。有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素，认为450℃的反应温度比300℃或700℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是 ____
A.450℃比300℃的反应速率快
B.450℃比700℃的副反应程度小
C．该温度是催化剂的活性温度
D．该温度下催化剂的选择性最高
（2）图2中，随压强增大平衡体系中丙烯的百分含量呈上升趋势，从平衡角度解释其原因是 ____
（3）在恒温恒容体系中，充入一定量的丁烯，转化率随时间的变化如图3．在实际生产中，通常在恒压条件下以氮气作为反应体系的稀释剂，请在图3中画出恒压条件丁烯的转化率随时间变化由线
题目解答
答案
解：Ⅰ．CO2甲烷（CH4）化是一种实现CO2资源化利用的有效途径。
已知：①CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=247 kJ•mol-1
②CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=205kJ•mol-1
盖斯定律计算①-②×2得到由CO2和H2为原料获得CH4的热化学方程式：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-163kJ/mol，
故答案为：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-163kJ/mol；
Ⅱ．（1）向绝热恒容密闭容器中充入1moCO2 3moH2进行反应，2CO2（g）+6H2（g）⇌C2H4（g）+4H2O（g），
A．v （H2）=v（C2H4）不能说明正逆反应速率相同，故A错误；
B．绝热恒容密闭容器，平衡移动温度变化，该体系温度不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．起始量充入1moCO2 3moH2进行反应，CO2和H2的物质的量之比不变不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．反应前后气体质量不变，气体物质的量变化，气体的平均摩尔质量不变说明反应达到平衡状态，故D正确；
E．H2O的质量不变说明反应达到平衡状态，故E正确；
F．反应前后气体质量不变，体积不变，气体密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故F错误；
故答案为：BDE；
（2）①图象分析随温度升高，二氧化碳转化率减小，说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；
②在两个体积均为1L的密闭容器中以投料比$\frac{n（H2）}{n（CO2）}$分别为2：1和3：1进行投料，相同温度下，投料比3；1二氧化碳转化率大，曲线X对应的投料比为3：1，
故答案为：3：1；
③已知R点的投料与P相同，R点未达到平衡状态，反应正向进行，P点为平衡状态，v逆（P）=v正（P），v正（R）＞v正（P）=v逆（P），
故答案为：＞；
Ⅲ．一定温度下，在1L恒容密闭容器中充入一定量C2H4（g）和H2O（g），发生如下反应：C2H4（g）+H2O（g）⇌CH3CH2OH（g）△H，速率方程：v正=k正c（C2H4）c（H2O），ν逆=k逆c（CH3CH2OH），
（1）N点反应正向进行，v正＞v逆，v正=k正c（C2H4）c（H2O）＞ν逆=k逆c（CH3CH2OH），$\frac{{K}_{正}}{{K}_{逆}}$＞$\frac{c（C{H}_{3}C{H}_{2}OH）}{c（{C}_{2}{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$，
故答案为：＞；
（2）温度为T1时，测定平衡体系中c（H2O）=0.25mI•L-1，平衡状态下一下转化率80%，结合三行计算列式计算平衡浓度，
C2H4（g）+H2O（g）⇌CH3CH2OH（g）△H
起始量（mol/L） x y 0
变化量（mol/L） 0.8x 0.8x 0.8x
平衡量（mol/L） 0.2x 0.25 0.8x
得到$\frac{{K}_{正}}{{K}_{逆}}$=$\frac{c（C{H}_{3}C{H}_{2}OH）}{c（{C}_{2}{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$=K=$\frac{0.8x}{0.2x×0.25}$=16，
故答案为：16；
Ⅳ．（1）450oC的反应温度比300oC或700oC更合适，从反应原理角度分析其理由可能是：450oC比300oC的反应速率快；比700oC的副反应程度小；丁烯转化成丙烯的转化率高；该温度下催化剂的选择性最高；该温度是催化剂的活性温度，
故答案为：ABCD；
（2）图2中，随压强增大平衡体系中丙烯的百分含量呈上升趋势，压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大，
故答案为：压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大；
（3）该反应气体物质的量增大，恒温恒容变为恒温恒压，相当于减压，反应速率减慢，平衡逆向移动，所以恒压条件下丁烯的转化率随着时间变化曲线为：
，
故答案为：。
已知：①CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=247 kJ•mol-1
②CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=205kJ•mol-1
盖斯定律计算①-②×2得到由CO2和H2为原料获得CH4的热化学方程式：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-163kJ/mol，
故答案为：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-163kJ/mol；
Ⅱ．（1）向绝热恒容密闭容器中充入1moCO2 3moH2进行反应，2CO2（g）+6H2（g）⇌C2H4（g）+4H2O（g），
A．v （H2）=v（C2H4）不能说明正逆反应速率相同，故A错误；
B．绝热恒容密闭容器，平衡移动温度变化，该体系温度不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．起始量充入1moCO2 3moH2进行反应，CO2和H2的物质的量之比不变不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．反应前后气体质量不变，气体物质的量变化，气体的平均摩尔质量不变说明反应达到平衡状态，故D正确；
E．H2O的质量不变说明反应达到平衡状态，故E正确；
F．反应前后气体质量不变，体积不变，气体密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故F错误；
故答案为：BDE；
（2）①图象分析随温度升高，二氧化碳转化率减小，说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；
②在两个体积均为1L的密闭容器中以投料比$\frac{n（H2）}{n（CO2）}$分别为2：1和3：1进行投料，相同温度下，投料比3；1二氧化碳转化率大，曲线X对应的投料比为3：1，
故答案为：3：1；
③已知R点的投料与P相同，R点未达到平衡状态，反应正向进行，P点为平衡状态，v逆（P）=v正（P），v正（R）＞v正（P）=v逆（P），
故答案为：＞；
Ⅲ．一定温度下，在1L恒容密闭容器中充入一定量C2H4（g）和H2O（g），发生如下反应：C2H4（g）+H2O（g）⇌CH3CH2OH（g）△H，速率方程：v正=k正c（C2H4）c（H2O），ν逆=k逆c（CH3CH2OH），
（1）N点反应正向进行，v正＞v逆，v正=k正c（C2H4）c（H2O）＞ν逆=k逆c（CH3CH2OH），$\frac{{K}_{正}}{{K}_{逆}}$＞$\frac{c（C{H}_{3}C{H}_{2}OH）}{c（{C}_{2}{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$，
故答案为：＞；
（2）温度为T1时，测定平衡体系中c（H2O）=0.25mI•L-1，平衡状态下一下转化率80%，结合三行计算列式计算平衡浓度，
C2H4（g）+H2O（g）⇌CH3CH2OH（g）△H
起始量（mol/L） x y 0
变化量（mol/L） 0.8x 0.8x 0.8x
平衡量（mol/L） 0.2x 0.25 0.8x
得到$\frac{{K}_{正}}{{K}_{逆}}$=$\frac{c（C{H}_{3}C{H}_{2}OH）}{c（{C}_{2}{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$=K=$\frac{0.8x}{0.2x×0.25}$=16，
故答案为：16；
Ⅳ．（1）450oC的反应温度比300oC或700oC更合适，从反应原理角度分析其理由可能是：450oC比300oC的反应速率快；比700oC的副反应程度小；丁烯转化成丙烯的转化率高；该温度下催化剂的选择性最高；该温度是催化剂的活性温度，
故答案为：ABCD；
（2）图2中，随压强增大平衡体系中丙烯的百分含量呈上升趋势，压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大，
故答案为：压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大；
（3）该反应气体物质的量增大，恒温恒容变为恒温恒压，相当于减压，反应速率减慢，平衡逆向移动，所以恒压条件下丁烯的转化率随着时间变化曲线为：
，故答案为：
。