18.研究CO
2、NOx的反應(yīng)機(jī)理,對于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)、消除環(huán)境污染具有重要意義。
Ⅰ.(1)CO
2和乙烷反應(yīng)制備乙烯。298K時(shí),相關(guān)物質(zhì)的相對能量如圖所示,CO
2與乙烷反應(yīng)生成乙烯、CO和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式為
。
(2)在Ru/TiO
2催化下發(fā)生反應(yīng):CO
2(g)+4H
2(g)?CH
4(g)+2H
2O(g)。若無副反應(yīng)發(fā)生,T℃時(shí)向1L恒容密閉容器中充入1molCO
2和4molH
2,初始總壓強(qiáng)為5.0aMPa,反應(yīng)進(jìn)行到5min時(shí),CO
2與CH
4的體積分?jǐn)?shù)相等;10min后反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)總壓強(qiáng)為3.5aMPa。(已知:分壓=總壓×組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
①該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志為
(填標(biāo)號)。
A.v(CO
2)
正和v(CH
4)
逆的比值為1:1
B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
C.四種物質(zhì)的分壓之比等于計(jì)量系數(shù)之比
D.c(CO
2)?c
4(H
2)=c(CH
4)?c
2(H
2O)
②0~5min內(nèi),v(H
2)=
。此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K
p=
(列出計(jì)算式即可)。
(3)工業(yè)上常用催化法將CO
2合成為羧酸以實(shí)現(xiàn)資源化處理。如圖是在催化劑作用下CO
2合成乙酸(CH
3COOH)的反應(yīng)路徑與機(jī)理圖示,催化循環(huán)的總反應(yīng)化學(xué)方程式為
(反應(yīng)條件上注明催化劑的化學(xué)式);反應(yīng)的中間產(chǎn)物共
種。
Ⅱ.升高溫度絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)速率增大,但2NO(g)+O
2(g)?2NO
2(g)的速率卻隨溫度的升高而減小。某化學(xué)小組為研究特殊現(xiàn)象的原因,查閱資料知:2NO(g)+O
2(g)?2NO
2(g)的反應(yīng)歷程分兩步:
①2NO(g)?N
2O
2(g)(快)
v
1正=k
1正c
2(NO)v
1逆=k
1逆c(N
2O
2) ΔH
1<0、E
a1>0
②N
2O
2(g)+O
2(g)?2NO
2(g)(慢)
v
2正=k
2正c(N
2O
2)c(O
2) v
2逆=k
2逆c
2(NO
2) ΔH
2<0、E
a2>0
(4)在1500K、恒容條件下,反應(yīng)2NO(g)+O
2(g)?2NO
2(g)達(dá)到平衡狀態(tài),請寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=
(用含k
1正、k
1逆、k
2正、k
2逆的式子表示)。
(5)反應(yīng)①和反應(yīng)②的活化能大小關(guān)系為E
a1
E
a2(填“>”、“<”或“=”)。已知速率常數(shù)有如下關(guān)系:k=Ae
-。根據(jù)速率方程分析,升高溫度該反應(yīng)速率減小的原因是
(填字母)。
A.k
2正增大,c(N
2O
2)增大
B.k
2正減小,c(N
2O
2)減小
C.k
2正增大,c(N
2O
2)減小
D.k
2正減小,c(N
2O
2)增大
(6)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到v
2正~c(O
2)的關(guān)系可用如圖表示。當(dāng)x點(diǎn)升高到某一溫度時(shí),反應(yīng)重新達(dá)到平衡,則變?yōu)橄鄳?yīng)的點(diǎn)為
(填字母)。
(7)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些生物酶體系可以促進(jìn)H
+和e
-的轉(zhuǎn)移(如a、b和c),能將海洋中的
轉(zhuǎn)化為N
2進(jìn)入大氣層,反應(yīng)過程如圖所示:
已知過程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)可表示為:
+2H
++e
-═NO+H
2O,則根據(jù)圖示,寫出過程Ⅰ→Ⅲ的總反應(yīng)式
。