Question

【題目】(1)順-1，2-二甲基環丙烷和反-1，2-二甲基環丙烷可發生如右轉化：

該反應的速率方程可表示為：v(正)=k(正)c(順)和v(逆)=k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定溫度時為常數，分別稱作正，逆反應速率常數。回答下列問題：

已知：t1溫度下，k(正)=0.006s－1，k(逆)=0.002s－1，該溫度下反應達平衡時，c(反-1，2-二甲基環丙烷)：c(順-1，2-二甲基環丙烷)=_____________；

該反應的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則________0(填“小于”“等于”或“大于”)。

(2)催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發生兩個反應，分別生成CH3OH和CO。反應的熱化學方程式如下：

CO2(g)+3 H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I

CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH2 II

某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2，經過相同反應時間測得如下實驗數據：

T（K）	催化劑	CO2轉化率（%）	甲醇選擇性（%）
543	Cat.1	12.3	42.3
543	Cat.2	10.9	72.7
553	Cat.1	15.3	39.1
553	Cat.2	12.0	71.6

【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒；Cat.2:Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉化的CO2中生成甲醛的百分比；

已知：①CO和H2標準燃燒熱分別為-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1

②H2O(l)=H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol-1

請回答(不考慮溫度對ΔH的影響)：反應II的ΔH2= kJ·mol-1。

在右圖中分別畫出I在無催化劑、有Cat.1和由Cat.2三種情況下“反應過程-能量”示意圖(在圖中標注出相應的曲線)：

Answer 1

【答案】

(1)3；小于(2)+41.2；

；

【解析】

試題分析：(1)根據v(正)=k(正)c(順)，k(正)=0.006s-1，則v(正)=0.006c(順)，v(逆)=k(逆)c(反)，k(逆)=0.002s-1，則v(逆)=0.002c(反)，化學平衡狀態時正逆反應速率相等，則0.006c(順)=0.002c(反)，該溫度下反應的平衡常數值K1===3，該反應的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，說明斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量，即該反應為放熱反應，則△H小于0，故答案為：3；小于；

(2)已知：CO和H2的標準燃燒熱分別為-283.0kJmol-1和-285.8kJmol-1，②H2O(1)═H2O(g)△H3=44.0kJmol-1，可知熱化學方程式a．CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJmol-1，b．H2(g)+O2(g)=H2O(1)△H=-285.8kJmol-1，c．H2O(1)═H2O(g)△H3=44.0kJmol-1，由蓋斯定律將b-a+c可得CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2 =(-285.8+283.0+44)kJmol-1=+41.2kJmol-1，從表中數據分析，在催化劑Cat.2的作用下，甲醇的選擇性更大，說明催化劑Cat.2對反應Ⅰ催化效果更好，催化劑能降低反應的活化能，說明使用催化劑Cat.2的反應過程中活化能更低，故圖為，故答案為：+41.2；。