Question

(1)已知反应2HI(g)=H₂(g)+I₂(g)的△H=+11kJ·mol^-1，1molH₂(g)、1molI₂(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为______________kJ。

(2)已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，CO的平衡物质的量浓度c(CO)与温度T的关系如图所示。

①该反应△H_____________0(填“＞”或“＜”)

②若T₁、T₂时的平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁_____________K₂(填“＞”、“＜”或“=”)。

(3)在恒容密闭容器中，加入足量的MoS₂和O₂，仅发生反应：2MoS₂(s)+7O₂(g)2MoO₃(s)+4SO₂(g)ΔH。测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的关系如图所示：

①p₁、p₂、p₃的大小：___________。

②若初始时通入7.0molO₂，p₂为7.0kPa，则A点平衡常数K_p=___________(用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分压=总压×气体的物质的量分数，写出计算式即可)。

(4)中科院兰州化学物理研究所用Fe₃(CO)₁₂/ZSM-5催化CO₂加氢合成低碳烯烃反应，所得产物含CH₄、C₃H₆、C₄H₈等副产物，反应过程如图。

催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性，在其他条件相同时，添加不同助剂，经过相同时间后测得CO₂转化率和各产物的物质的量分数如表。

助剂	CO2转化率(%)	各产物在所有产物中的占比(%)
C2H4	C3H6	其他
Na	42.5	35.9	39.6	24.5
K	27.2	75.6	22.8	1.6
Cu	9.8	80.7	12.5	6.8

①欲提高单位时间内乙烯的产量，在Fe₃(CO)₁₂/ZSM-5中添加_______助剂效果最好；加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是:___________

②下列说法正确的是______；

a．第ⅰ步的反应为：CO₂+H₂CO+H₂O

b．第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步

c．催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用

d．Fe₃(CO)₁₂/ZSM-5使CO₂加氢合成低碳烯烃的ΔH减小

e．添加不同助剂后，反应的平衡常数各不相同

Answer

299 < > p1>p2>p3 K 降低生成乙烯的反应所需要的活化能，加快乙烯生成速率，而对其他副反应几乎无影响 ac

【解析】

(1)焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和，设1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为x，则：2x -436kJ/mol-151kJ/mol=11kJ/mol，解得x=299 kJ/mol；

(2)①据图可知随温度升高，CO的平衡浓度增大，说明升高温度平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，所以△H<0；

②对于放热反应，温度越高，平衡常数越小，T1K2；

(3)①该反应为气体的物质的量减少的反应，所以温度相同时，压强越大氧气的平衡转化率越大，所以p1>p2>p3；

②初始投料为7.0molO2，平衡时O2的转化率为50%，即△n(O2)=3.5mol，根据反应方程式可知平衡时n(SO2)=2mol，n(O2)=7mol-3.5mol=3.5mo；恒容容器中气体的压强之比等于气体的物质的量之比，初始的总气体的物质的量为7mol，压强为7.0kPa，则平衡时p(O2)=3.5kPa，p(SO2)=2kPa，Kp=；

(4)①由表中数据可知，助剂为Na时，其他副反应占比大，助剂为Cu时，CO2转化率低，兼顾乙烯的产率、CO2转化率和对副反应的影响，选择添加K助剂效果最好，不仅能提高单位时间内乙烯产量，并且其他副反应占比少；加入助剂可以降低生成乙烯的反应所需要的活化能，加快乙烯生成速率，而对其他副反应几乎无影响；

②a．由催化CO2加氢合成低碳烯烃反应可知，第ⅰ步所反应为：CO2+H2⇌CO+H2O，故a正确；

b．第ⅰ步反应是慢反应，第ⅱ步是快反应，反应的活化能越低，反应速率越快，所以第ⅰ步反应的活化能高于第ⅱ步，故b错误；

c．助剂可改变反应的选择性，所以催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用，故c正确；

d．催化剂不能改变平衡状态，不能改变焓变，故d错误；

e．反应的平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数不变，与添加的助剂无关，故e错误；

综上所述选ac。